深度分析屏下摄像头手机是面子工程吗？

　　截至2021年9月7日，市面上已经出现了4款屏下摄像头手机，其中有三款集中在今年下半年上市，另外还有一些计划在今年下半年发布的机型，由此大家预判屏下摄像头手机开始步入批量商用阶段。但屏下摄像头技术真的成熟了吗？2021年屏下摄像头手机是否会爆红？本文主要针对屏下摄像头技术做了简要分析，并在内文中盘点了已经商用的屏下摄像头方案。
　　屏下摄像头技术开始批量商用
　　早在5-6年前，全面屏手机的概念就已经被大家所熟知，当时迫于屏下摄像头技术尚不能商用，为实现更高的屏占比，厂家有尝试侧滑屏、下滑屏、升降摄像头方案。这类方案虽提升了屏占比，但也增加了手机的厚度、重量和能耗，无法更好地满足消费者的极致要求。
　　2017年10月，努比亚智能手机总经理倪飞预测，未来两到三年内一定会有能完美兼顾镜头100%全面屏方案的出现。当时，苹果公司刚刚发布刘海屏手机iPhone X，带来了人脸识别的同时又取消了＂下巴＂；
　　2020年11月，OPPO副总裁、中国大陆事业部总裁沈义人预测，2021年屏下摄像头大概率依然不会在旗舰机上＂大规模量产销售＂，技术距离成熟还是需要不少时间；
　　2020年12月，小米集团副总裁、中国区总裁、红米Redmi品牌总经理卢伟冰表示，在不牺牲空间的情况下，要达到真正全面屏效果，还面临很多技术上的困难；
　　2021年8月，荣耀CEO赵明公开表态称，屏下摄像头透光率是前置相机的巨大挑战和障碍，在一些逆光的情况下很多影像效果＂不可接受＂……
　　继苹果iPhone X之后，各类刘海屏、水滴屏、挖孔屏、滑盖屏、升降摄像头在安卓系手机中一度爆红，配合侧面指纹识别、背面指纹识别、屏下指纹识别等方案大大提升了手机屏占比。此背景下，中兴在2020年9月推出了业界首款屏下摄像头量产机型Axon 20 5G。
　　如果说2020年是屏下摄像头技术商用的元年，那么2021年则是该技术开始爆发的年份。2021年下半年，中兴推出了新一代Axon 30 5G，小米、三星分别推出了MIX4、Galaxy Z Fold 3，OPPO、vivo屏下摄像头手机也将在年内推出，多款新品的发布似乎预示着该技术进入了产业爆发阶段。
　　屏下摄像头技术大规模商用，需解决透光率、全屏显示一致、屏幕寿命等痛点，市面上的各个方案商是如何解决这些问题的？（下文仅针对屏下摄像头技术来分析，不针对智能手机的其他功能。）
　　不同的屏下摄像头方案
　　屏下摄像头技术至少需满足两个条件：第一，亮屏时前摄上方屏幕（副屏）与周边屏幕（主屏）不存在差异；第二，使用前摄时可清晰拍摄照片。
　　屏幕像素密度越大，其PPI就越高，显示的效果也越好。但像素密度过大，会导致透光率低，影响下方摄像头的拍摄效果。所以厂家的像素排列、驱动电路优化、材料选择、摄像头器件选型等，都围绕＂加大进光量＂来展开。简单地说，屏下摄像头的技术难点在于——如何巧妙地平衡显示效果和拍照效果。
　　图1 屏下摄像头手机发布信息
　　当前，市面上共计上市了4款屏下摄像头手机，分别采用了来自维信诺、华星光电、三星的方案。其中，中兴Axon 20 5G是去年发布的机型，到现在已经积累了一批消费者。中兴Axon 20 5G采用的是维信诺InV seeTM屏下解决方案。在该机型的使用反馈中，消费者表示在亮屏状态下有明显的＂纱窗效应＂。
　　对此，维信诺屏下摄像技术总工楼均辉解释说，在屏下摄像头方案中，前摄上方的副屏和周边区域的主屏是两块屏幕，它们在设计、结构和驱动方式上都存在差异，但主副屏不能采用两套驱动，不然会太复杂、成本太高，而一起驱动两块屏的技术难度非常大。
　　OLED的像素结构可简单表述为：由一个阳极、一个阴极、一个中间发光层组成。阳极占据了副屏的大部分区域，具备透明、反射率高的特点，但其透过率非常低。如果要让整块副屏透明，必须要解决阳极的透明度问题。
　　图2 不同屏下摄像头方案
　　去年推出的InV seeTM屏下解决方案采用了像素衰减模式，去掉了部分阳极或像素，以此来增加光线透过率、提升透明度，再通过提升剩余像素的亮度，来维持与主屏一致的显示效果。不过，该方案的缺点也显而易见——减少像素数量会降低分辨率，副屏区域存在较明显的颗粒感。
　　2021年，维信诺推出了InV seeTMPro屏下解决方案。新方案不减少像素数量，而是缩小了像素面积，使副屏区域的像素高达400PPI。为进一步提升透光率，副屏区使用了透明材质的驱动线路，分布在前摄区域周围，并缩减了走线宽度，尽量降低衍射。目前，该方案应用在中兴Axon X30 5G手机上。为了保持显示的一致性，Axon X30 5G的主副屏采用了两套独立算法，基于UDC Pro独立驱动IC提升主副屏视效。
　　除了维信诺的屏下摄像头方案之外，华星光电、三星屏下摄像头方案也已经商用。与维信诺新一代屏下摄像头方案的思路类似，华星光电借助微钻排列、透明引线以及改良电路设计来实现屏下摄像头的应用，其副屏的像素也高达400 PPI。通过减小副屏像素点的大小，提升了该区域的亮度，保证了摄像头透光率，还确保了主副屏显示一致。小米MIX4采用的是华星光电屏下摄像头方案，该手机在电路布局设计上也有巧思，将其TFT线路移出副屏区域，在主副屏之间增加了过度，配合DDIC调教算法和色彩调教策略，让光线顺利穿过像素间隙，来统一主副屏区域的视觉效果。
　　即将发布的OPPO屏下摄像头新机，采用京东方新一代的柔性OLED FDC屏下摄像头技术。据8月中旬的＂OPPO未来影像技术发布会＂资料显示，京东方柔性OLED FDC屏下摄像头方案采用了1个像素电路驱动1个OLED像素单元设计，其种每一个像素可以被单独控制，让主副屏区域分辨率都达到400PPI。OPPO屏下摄像头新机中的显示算法补偿，将全屏的色度差和亮度差控制在2%以内，让屏下区域和周边显示屏更一致。
　　三星Under-Display Camera屏幕的官方信息还较少，三星显示的UPC技术通过提高面板透光率的＂Eco OLED＂和优化像素孔径技术来实现，与以往的面板相比，Eco OLED透光率提升了33%以上。
　　还有哪些问题需要解决？
　　2021年7月下旬，中兴通讯终端事业部总裁倪飞在媒体群访时表示，目前屏下技术有两个方向——一个是硬屏的方向，一个柔屏的方向。柔屏方向存在拍照发黄以及进光量不足等问题，中兴通讯现在主要做硬屏方向。
　　《国际电子商情》记者也发现，除了中兴Axon 20 5G/Axon 30 5G使用硬屏之外，小米MIX4、三星Galaxy Z Fold3以及即将发布的OPPO屏下摄像头新机都采用柔屏。柔屏是当前国产高端旗舰机型的标配，它自身轻薄、柔软的特点可满足不同形状终端的应用。值得注意的是，当像素变小之后，副屏要维持和主屏一样的亮度需更高的能量，这样会造成副屏像素老化的速度更快。再加上，柔性屏本身就存在像素老化问题，因此理论上屏下摄像头上方的副屏部分的老化速度会更快。
　　楼均辉解释说，如今柔性AMOLED面板使用PI（聚酰亚胺浆料, Polyimide Varnish）做基板，该材料的透光率相对较低，且经过高温工艺之后会发黄，不利于摄像头的成像效果。业内一直都有针对透明PI的研发，需要相关的材料商改进材料特性、面板厂调整工艺制程来适应新材料，产业的成熟还需要花费一定的时间。
　　即便如此，小米、三星、OPPO的屏下摄像头新机均采用了柔屏。据了解，OPPO通过单像素电路和算法调优对屏下区域进行补偿，使整个屏幕的使用寿命提升了50%。相信随着国内显示屏企业，比如维信诺、华星光电、京东方等厂家的进一步研发和投入，更加成熟的屏下摄像头技术会尽快商用。
　　小结：未来几年内会涌入更多厂商
　　站在消费者的角度客观来说，屏下摄像头技术还处于探索阶段，一些技术痛点仍待进一步解决。现在的屏下摄像头手机，也并非任何时候都有完美表现，比如在高亮环境下仍有＂纱窗效应＂；即使用了补偿算法，前摄成像效果也缺乏一些细节，对手机有超高要求的用户可能会在意这些问题。
　　从某种意义上来说，今年新推出的几款新机，是各品牌在屏下摄像头技术上的试水。虽然已经有一批厂商开始商用，但距离产业真正爆发还需要一些时间。预计接下来，随着该技术进一步成熟，将有更多厂商涌入屏下摄像头赛道。另外，华为、vivo等手机厂商也有计划推出自己的屏下摄像头手机，不过官方尚未公布具体的进度和细节，所以也不清楚这些厂商将采用哪家供应商的方案。未来几年内，国内屏下摄像头市场将更红火，同时也期待下一代屏下摄像头技术的升级。