互联网看点:小米第三代屏下相机技术原理小米屏下相机技术如何实现的

时间:2021-06-14 12:36:48来源:
导读一篇有关互联网,手机,科技方面文章给大家,相信很多小伙伴们还是对互联网,手机科技,这方面还是不太了解,那么小编也在网上收集到了一些

一篇有关互联网,手机,科技方面文章给大家,相信很多小伙伴们还是对互联网,手机科技,这方面还是不太了解,那么小编也在网上收集到了一些关于手机和互联网这方面的相关相信来分享给大家,希望大家看了会喜欢

今年的手机厂商大部分都是主打120Hz高刷屏和超级快充,而明年各大厂商的主打的技术肯定就是屏下相机技术了,今天小米也正是公布了其第三代屏下相机技术,那么屏下相机技术的原理到底是什么呢?快和Xda小编一起了解一下吧。

小米第三代屏下相机技术原理,小米屏下相机原理介绍

首先让我们闲来看看屏下相机的原理:

特此说明,我们这里的屏幕下摄像头,指的是摄像头区域还能够正常显示,那种直接挖掉一部分显示区域进行拍照的水滴屏、刘海屏等显示上的异形屏不在讨论范围。

首先我们来看看手机显示屏的结构,下图我画出来6层,从上到下依次为玻璃盖板(也就是我们常说的外屏),OCA胶,偏光片层,上玻璃,下玻璃,以及泡棉。

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要在屏幕下放置摄像头,同时摄像头还要能拍照,那就意味着摄像头上面的透过率要比较高,通常要超过60%以上,这个要怎么实现呢?

1、泡棉这层是不透明的,肯定要开孔

2、下玻璃本身是透明的,不需要开孔

3、上玻璃也是透明度,也不需要开孔

4、偏光片层目前的透过率大部分在45%以内,不满足透过率要求,偏光片也要开孔

5、OCA胶水层是透明的,不需要开孔

6、玻璃盖板也是透明的,不需要开孔

你以为只要把泡棉和偏光片开孔就完了?Too naive!

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如果我们把一块OLED显示屏的玻璃盖板,OCA胶,保护泡棉都去掉,只剩上下玻璃以及中间的发光层,这时候我们用透过率仪器测定,发现透过的光能量只剩下6%以内了,注意我的图光线的粗细,示意了光能的大小。也是就说,OLED的发光层是不透明的。

额,我们的目的是在不拍照的时候,让这个区域发光层正常显示,拍照的时候发光层又有比较高的透过率。该怎么办呢?

我们来看看发光层的结构再说说解决方案。OLED的结构如图所示,由以下层级构成:

阳极(Anode)

空穴注入层(HIL,Hole Injection Layer),

空穴传输层(HTL,Hole Tranport Layer),

发光层(EML,Emission layer),

电子传输层(ETL,Electron Transport Layer)

阴极(Cathode)

更一般的还有空穴阻挡层(HBL,Hole Block Layer),电子阻挡层(EBL,Electron Block Layer)和封盖层(CPL,Capping Layer)。

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阴极:

需要选择低功率的材料作为OLED的阴极。采用低功函数的材料作为阴极,不仅可以提高电子注入效率,还可以降低OLED工作时产生的焦耳热,提高器件的寿命。比如常用的阴极材料:金属单质:Ag, Al, Li, Mg, Ca, In等。单质金属性质活泼,容易被氧化,导致寿命缩短。

此时,麻烦大家回去看第一张图,在上玻璃和下玻璃之前,留了个空白层,这层经常做成真空或者充入惰性气体,就是为了防止电极和生物材料氧化。三星通常的做法是充入低压氮气。

阳极:

因为需要将空穴注入到OLED中,因此需要其具有较高的功函数(work function)。通常选薄而透明的ITO。

当电子和空穴复合刺激生物材料发光后,发光角度各个角度都是有的,手机显示只需要单侧发光,因此阴极同步也要起到反射膜的作用,来提升显示亮度。

有些文献上讲到,阴极和阳极之间形成了一个谐振腔,可以调节出光效率,提升光谱纯度。其实这个调节能力聊胜于无而已,所以目前OLED的开发方向依然在于从材料上提升发光效率和光谱纯度。

下面是在显微镜下实拍的OLED的微结构,每个小矩形代表一个像素,可以清楚看到像素分布以及走线。前面提到实测OLED透过率不超过6%,主要就是由于走线与电极不透明的反射层造成的。

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从图中可以明显看到,反射电极的遮光占比很大,有些朋友就提出,可否把阴极做得比较透明,去掉反射层的遮挡,类似透明OLED,就可以做屏下摄像头了。

但是,手机上做成透明OLED后会带来显示亮度低,且显示对比度下降的问题,如下图的透明OLED所示。这个方案会造成摄像头区域显示效果和正常区域显示效果差异较大。

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所以,小米是采取了什么技术呢?

正常OLED屏幕几乎不透光,要实现透明就必须在屏下相机区域采取特殊的像素排布。前两代技术,虽然初步实现了屏幕透明,但显示精度却略有妥协,屏下相机显示区域的像素密度只有普通显示区的一半。r而小米第三代屏下相机,就是不能牺牲每─颗像素,让所有物理像素100%全部点亮。早期技术会降低屏幕精度是因为采用了透明像素的解决方案,这也是目前业界的常规做法。即每4个像素保留1个做显示,其余3个通过改变内部结构及材质使之具有透光性,以此达到屏幕透光效果,但这—方案牺牲了大量有效像素。

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小米第三代屏下相机采用全新自研像素排布,通过子像素的间隙区域让屏幕透过光线。如此带来的好处,就是每个单位像素仍旧保留完整的RGB子像素(Sub-Pixel)显示,不牺牲像素密度。相比市面普通方案,小米第三代屏下相机的显示区域无论横向、纵向像素数量全部翻倍,实现与正常显示区域完全一致的像素密度和显示精度,点对点物理像素全显示,并达到相同的亮度、色准及色域。整块屏幕,浑然一体,难辨差异。

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小米已经官宣了明年将发布最新的第三代相机技术,很大可能是在最新的小米11上,让我们一起期待吧。