OLED屏下摄像头技术-血氧仪显示屏-4.3寸TFT-段码屏
2020-04-28

2月28日,vivo发布了旗下第三代概念机——APEX 2020。这款手机首次搭载了屏下摄像头,完全消除了刘海和边框。
APEX 2020 最大的亮点就是这颗摄像头,在一块6.45英寸的120度一体屏上,屏下摄像头的位置,屏幕透光率是其他区域的6倍,加上1600万像素,能够实现屏下成像的功能。血氧仪OLED屏

屏下摄像头技术原理
介绍下屏下摄像头的技术原理。这里特此说明,今天这里要讲的屏幕下摄像头,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。血氧仪OLED屏
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,柔性为CPI),OCA胶,偏光片层,上玻璃(柔性为PI),下玻璃(柔性为PI及泡棉。

手机OLED显示屏结构
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,肯定要开孔血氧仪OLED屏
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?太天真了。
 

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。血氧仪OLED屏
而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)。

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。血氧仪OLED屏
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。
 
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。

所以,采取了什么技术呢?——那就是低PPI技术血氧仪OLED屏
手机显示屏的分辨率现在都做到比较细腻了,目前大部分做到400PPI以上了。所以要提高屏幕透过率,那就把摄像头区域的像素密度降低,比如屏幕是400PPI,那我们把摄像头区域做到200PPI,多出来的间隙用来透光,如下图所示,相同的大小的区域,像素占比降低,透光面积明显变大。低PPI技术,最初是由JDI提出的,不过JDI业务自身难保,三星在OLED方面花样百出。

低PPI技术的实现,也有两个途径:
1、 单一屏,在摄像头区域降低分辨率
2、 屏中屏,摄像头区域用低PPI的小屏
无论用哪种低PPI方案,为了尽可能地保持摄像头孔区域的显示功能,这部分的分辨率也不能做得太低,所以OLED厂商在降低分辨率的同时,也在优化走线,希望走线绕开摄像头孔区域,经过各种努力,目前OLED透过率从6%提升到了接近50%,要继续提升的难度也越来越大。同步,也需要摄像头提升感光能力。
网上很多高赞的答案,A商采用投影,B商采用微透镜阵列,C商采用XXX等等。
由于没有找到Vvivo的相关信息,这里以OPPO的屏下摄像头来补充说明。
这是2018年6月4日OPPO就申请的屏下摄像专利图。血氧仪OLED屏

能看到,图中的屏幕被分割成了透光区域和不透光区域。实际上透光区域就是一个透镜,而不透光区域才是屏幕。
在透光区域有着摄像头在下面,在摄像头和透光区域之间,有两个组件,分别是成像组件和投影组件。这两个组件,正是实现屏下摄像头的关键。这两个组件也是被放置在一起的。
此外,还有处理单元同时连接非透光区域、投影组件和摄像头。也就是说,上述的成像组件和投影组件是需要处理单元控制的,处理单元并不控制前置摄像头本身。
那么前置屏下摄像怎么通过这两个组件实现的?
不得不说,OPPO玩前置的有一手
从n3电控前置摄像头反转,到OPPO findx的升降3D前置摄像头,到reno的铡式前置,配合上了前后闪光灯。
OPPO再次用独特的思维解决了屏下摄像。血氧仪OLED屏


在另一张专利图中,我们能清晰的看到在投影元件和成像组件下还有驱动原件。
驱动元件直接改变上述两个组件的效果,也就是改变屏幕透光区域下面的组件工作状态。血氧仪OLED屏
当成像组件在工作时,感光元件配合透镜下面的前置摄像头进行拍摄,此时的投影组件是关闭的,并且是透光的。而且周边屏幕有区域都是黑色的(减少对成像组件的干扰)
这个地方有一个问题,就是为什么投影组件可以不影响成像组件工作?
下面依然是我的推测
我不知道大家有没有看过《红海行动》,里面的狙击手给瞄准镜套上了网布以后,没有影响到自己观察敌人,只是减少了瞄准镜里的亮度。
这种遮光的机械,实际上就是遮光筒。遮光筒通过透镜成像以后,只会影响亮度,不会影响采集完整的像。血氧仪OLED屏
 


原理是,物体反射或发出无数条光线,经凸透镜折射后有无数光线相交,这时物体就成像。遮挡住凸透镜一部分后,只是遮住了部分光线,仍有光线能相交,所以仍能成像,只是暗一点罢了。
透光的投影组件和透镜在一起,就好似无数个微小的透镜和无数用于显示的元件组合在一起,就成了被网遮住的透镜,仍然可以透过它成像。
投影组件下的透镜,不会因为投影组件就不能成像,它是能帮助成像组件完成像的采集,因此屏下摄像也对透镜的透光率提出了挑战。血氧仪OLED屏
当然,这个地方的透镜也有可能是微透镜排列,微透镜的大小在μm级别,完全能够在oled的屏幕(投影元件)的透明空隙下排列布置。


这个地方的透镜确实用的是微透镜技术,除了硬件提升透光率以外,还在算法优化上下了很大功夫。

当投影组件在工作的时候,手机就通过发光元件等配合屏幕非透光区域完成全面屏显示。而成像组件就在老老实实休息。血氧仪OLED屏
目前猜测到这个专利的技术难点:
一 是微型的驱动元件和成像组件、投影组件的稳定性和抗震抗摔性
二 是对透镜透光率的考验
三 投影组件的显示效果有没有受到影响
但是这么小的前置摄像头方案,肯定也给机身留下了更多的空间来发挥。
而这次vivo的apex的发布,是否标志着真全面屏离我们是否越来越近了?


血氧仪OLED屏,血氧仪TFT显示屏,深圳TFT,4.3寸TFT屏,深圳段码屏,华之晶厂家



我们为您工作

自由咨询
如果您有任何疑问或建议,请给我们留言,我们将尽快回复您!
标准或自定义 lcd 显示模块,什么更适合您的项目?

联系人:尹小姐 :

欢迎光临华之晶
如果您有任何疑问或建议,请给我们留言,我们将尽快回复您!

首页

产品

关于

联系