環(huan)境光(guang)傳感(gan)器是一種感(gan)光(guang)元件(jian)，多(duo)與(yu)消費類電子(zi)搭配使用，通過捕獲當前環(huan)境光(guang)線(xian)強度(du)，實現屏(ping)幕調光(guang)和色溫(wen)調節的功能(neng)。環(huan)境光(guang)傳感(gan)器的引入有助于帶來更(geng)佳的顯(xian)示(shi)效果，以(yi)及(ji)降低設備功耗和延長設備的續航時間。
隨著(zhu)全面(mian)屏(ping)(ping)的(de)(de)(de)爆發(fa)(fa)，超高(gao)屏(ping)(ping)占(zhan)比已成為(wei)了(le)消費(fei)(fei)類電(dian)子廠商(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)宣傳籌(chou)碼，提(ti)高(gao)屏(ping)(ping)占(zhan)比已成為(wei)各廠商(shang)(shang)(shang)之間不成文的(de)(de)(de)共(gong)同發(fa)(fa)展目(mu)(mu)標(biao)。不過，目(mu)(mu)前市面(mian)上(shang)的(de)(de)(de)高(gao)屏(ping)(ping)占(zhan)比的(de)(de)(de)屏(ping)(ping)幕(mu)主(zhu)要以(yi)劉海屏(ping)(ping)、水滴屏(ping)(ping)、打孔屏(ping)(ping)為(wei)主(zhu)，僅有少數(shu)做到了(le)真(zhen)正(zheng)的(de)(de)(de)全面(mian)屏(ping)(ping)。為(wei)什(shen)么真(zhen)正(zheng)的(de)(de)(de)全面(mian)屏(ping)(ping)僅占(zhan)少數(shu)呢？其實，這與環境光傳感(gan)器的(de)(de)(de)擺放位置(zhi)脫(tuo)不了(le)干(gan)系。為(wei)了(le)實現真(zhen)正(zheng)意義上(shang)的(de)(de)(de)全面(mian)屏(ping)(ping)，各大廠商(shang)(shang)(shang)都在(zai)積極(ji)地(di)推(tui)進著(zhu)屏(ping)(ping)下技術的(de)(de)(de)研(yan)發(fa)(fa)工作，力圖將傳感(gan)器放置(zhi)于屏(ping)(ping)下，減小(xiao)屏(ping)(ping)幕(mu)“劉海”提(ti)高(gao)屏(ping)(ping)占(zhan)比，為(wei)消費(fei)(fei)者(zhe)帶來(lai)更強的(de)(de)(de)視覺沖擊。
環(huan)境(jing)光傳感器轉(zhuan)到屏下需要(yao)解決哪些(xie)問題？
首先是屏(ping)幕材(cai)(cai)料(liao)(liao)變更導(dao)致(zhi)的(de)(de)(de)透(tou)光(guang)率和光(guang)學(xue)特性(xing)變化(hua)的(de)(de)(de)問題(ti)。隨著消費者審美的(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷提升，市面上(shang)的(de)(de)(de)曲面屏(ping)、折疊屏(ping)手機備受(shou)追捧，屏(ping)幕材(cai)(cai)質(zhi)(zhi)由傳(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)硬(ying)質(zhi)(zhi)屏(ping)逐漸向(xiang)(xiang)柔性(xing)屏(ping)過渡(du)，制備屏(ping)幕所需的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)也(ye)由硬(ying)質(zhi)(zhi)玻璃基(ji)底(di)向(xiang)(xiang)具備柔軟延(yan)展性(xing)強的(de)(de)(de)塑膠材(cai)(cai)料(liao)(liao)變更。材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同光(guang)線透(tou)過率與(yu)光(guang)學(xue)特性(xing)也(ye)會(hui)發(fa)生變化(hua)，環(huan)境光(guang)傳(chuan)感器的(de)(de)(de)解決方(fang)案(an)還需廠(chang)商進行(xing)重(zhong)新定義。
其次是(shi)屏幕(mu)(mu)自身(shen)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)對(dui)(dui)環(huan)境(jing)(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)干擾問(wen)題(ti)。環(huan)境(jing)(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)自身(shen)是(shi)對(dui)(dui)光(guang)(guang)(guang)(guang)線比(bi)較敏感(gan)(gan)的(de)(de)(de)(de)一(yi)種器(qi)件，若放(fang)置(zhi)于屏下(xia)，屏幕(mu)(mu)自身(shen)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)會(hui)(hui)嚴重影響(xiang)環(huan)境(jing)(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)靈敏度和(he)準確性。即使這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)解決(jue)了(le)，還要(yao)解決(jue)外部光(guang)(guang)(guang)(guang)透(tou)(tou)過屏幕(mu)(mu)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)后再傳(chuan)入環(huan)境(jing)(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)過率問(wen)題(ti)，要(yao)知道同一(yi)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)透(tou)(tou)過不同顏色(se)像素點的(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)過率是(shi)不同的(de)(de)(de)(de)。若這(zhe)兩個問(wen)題(ti)不能解決(jue)，環(huan)境(jing)(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)值(zhi)會(hui)(hui)與實際值(zhi)存在過大的(de)(de)(de)(de)偏(pian)差，這(zhe)樣一(yi)來，非但設備功耗沒降下(xia)來，還影響(xiang)了(le)用戶的(de)(de)(de)(de)使用體(ti)驗(yan)。
蘋果欲通過申請屏下環境光傳感器告別(bie)“劉海(hai)”
去“劉(liu)海”實(shi)現真全(quan)面(mian)屏一直以來(lai)都是(shi)備受關注的焦點，也(ye)是(shi)各大廠商需要攻克(ke)的難題。作為年出貨量排(pai)名前三的蘋(pin)果在縮小或(huo)消除“劉(liu)海屏”的道路(lu)上也(ye)在不斷(duan)的探索著。
據外媒報道，蘋果(guo)在去年(nian)提交(jiao)的(de)(de)專利(li)(li)(li)申(shen)請中提到，蘋果(guo)正在研(yan)發(fa)一種(zhong)可用(yong)于屏(ping)下的(de)(de)環(huan)境光(guang)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器，該專利(li)(li)(li)主要是(shi)解決屏(ping)幕(mu)自身(shen)光(guang)源對(dui)環(huan)境光(guang)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器的(de)(de)干擾(rao)問(wen)題。專利(li)(li)(li)原理是(shi)在環(huan)境光(guang)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器進行亮度測量時(shi)，可以通(tong)過控制傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器上(shang)方的(de)(de)像素陣(zhen)列(lie)光(guang)源亮度，去除對(dui)環(huan)境光(guang)的(de)(de)影響(xiang)，實現更好的(de)(de)屏(ping)幕(mu)亮度與色溫(wen)調節(jie)，以此縮小(xiao)屏(ping)下應用(yong)與普通(tong)應用(yong)的(de)(de)差距。這一專利(li)(li)(li)有助(zhu)于蘋果(guo)縮小(xiao)iPhone的(de)(de)“劉海”面積。不過，從(cong)今(jin)年(nian)發(fa)布的(de)(de)iPhone 13系列(lie)機型來看，雖然手機頂部的(de)(de)“劉海”面積縮減了(le)20%，但還是(shi)并未用(yong)上(shang)這一專利(li)(li)(li)技術(shu)。
匯頂科技屏(ping)下(xia)環境光傳感器助力(li)小米12Pro提高屏(ping)占比(bi)
在光(guang)學(xue)領域深耕多年(nian)的(de)匯(hui)頂(ding)科(ke)技有著數十(shi)款(kuan)光(guang)學(xue)屏下(xia)產品(pin)，其中(zhong)小米于今(jin)年(nian)8月10日(ri)推出的(de)MIX4就采用(yong)了匯(hui)頂(ding)科(ke)技的(de)超薄屏下(xia)光(guang)學(xue)指紋(wen)方(fang)案。近日(ri)，據匯(hui)頂(ding)科(ke)技官方(fang)介紹(shao)，小米最新推出的(de)12Pro機型搭載了匯(hui)頂(ding)科(ke)技首款(kuan)屏下(xia)環境光(guang)傳感器，用(yong)于屏幕(mu)色(se)溫、亮度的(de)調節，為用(yong)帶來更(geng)舒適的(de)視(shi)覺體(ti)驗。
圖源：匯頂科(ke)技
據了解，小米(mi)12Pro采(cai)用的屏下環(huan)境(jing)光傳感(gan)器(qi)的型(xing)號(hao)為GLS6155，該傳感(gan)器(qi)內部高(gao)度集(ji)成(cheng)了高(gao)精度色溫、亮度測量(liang)以及(ji)接近感(gan)應的功(gong)能，通過最(zui)高(gao)10 KHz采(cai)樣率和內置的硬件(jian)級漏光處(chu)理(li)模塊(kuai)，能夠在極短的時間內捕(bu)獲屏幕的黑幀(zhen)，并(bing)減少屏幕漏光對傳感(gan)器(qi)采(cai)樣精度造成(cheng)干擾，實現高(gao)精度的色溫與環(huan)境(jing)光照強度的測量(liang)工作。
同時，匯頂科技還為這款傳感器(qi)配(pei)備了(le)獨有的(de)屏幕漏光(guang)消減算(suan)法，通過軟(ruan)硬件的(de)結(jie)合(he)，提(ti)高(gao)環境(jing)(jing)光(guang)傳感器(qi)在屏下應用的(de)測(ce)量精(jing)度(du)，讓屏幕的(de)顯示色溫與亮(liang)度(du)更符合(he)當前環境(jing)(jing)，從而降低眼部疲勞。
不過這款環境光傳感(gan)器的(de)放置(zhi)(zhi)(zhi)位置(zhi)(zhi)(zhi)會對接(jie)近感(gan)應(ying)功(gong)(gong)(gong)能(neng)產(chan)生直接(jie)的(de)影響，當(dang)LED或者(zhe)VCSEL放置(zhi)(zhi)(zhi)置(zhi)(zhi)(zhi)于屏(ping)(ping)下時，在(zai)亮屏(ping)(ping)狀態下，接(jie)近感(gan)應(ying)功(gong)(gong)(gong)能(neng)會失效，在(zai)息屏(ping)(ping)狀態下，接(jie)近感(gan)應(ying)功(gong)(gong)(gong)能(neng)才能(neng)被(bei)激活。當(dang)LED或者(zhe)VCSEL放置(zhi)(zhi)(zhi)于屏(ping)(ping)幕頂(ding)部的(de)裂縫處時，接(jie)近感(gan)應(ying)功(gong)(gong)(gong)能(neng)不會受到影響。
這款芯片非常適用于高屏占比的終端應用，為其提供根據環境光的色溫與亮度的自適應調節，延長設備的續航能力。
AMS OLED 屏下環境光傳感器
AMS可以說是光(guang)學領域(yu)的(de)佼佼者，目(mu)前推(tui)出(chu)多款能(neng)夠適(shi)應在深色玻(bo)璃下工作的(de)環(huan)境(jing)光(guang)傳感(gan)器，并于2020年推(tui)出(chu)了(le)首(shou)款集(ji)成(cheng)了(le)環(huan)境(jing)光(guang)檢測(ce)、接近(jin)檢測(ce)與光(guang)源閃爍(shuo)檢測(ce)功能(neng)與一身的(de)屏(ping)下環(huan)境(jing)光(guang)傳感(gan)器TMD3719，攻克了(le)環(huan)境(jing)光(guang)傳感(gan)器在屏(ping)下應用的(de)難題。
圖源：AMS
TMD3719是首(shou)款可應用于屏(ping)下設計的(de)(de)環(huan)境(jing)光(guang)(guang)傳感器，共提(ti)供了6個環(huan)境(jing)光(guang)(guang)和顏(yan)色(se)感應通道(dao)，其中AMS分別為RGBL（顏(yan)色(se)）和透明(ming)通道(dao)配備了UV/IR阻隔濾光(guang)(guang)片，在進行測量(liang)時該傳感器還能(neng)消除(chu)混在環(huan)境(jing)光(guang)(guang)中的(de)(de)顯示屏(ping)輻射能(neng)量(liang)，以(yi)此實現高精度地測量(liang)設備當(dang)前環(huan)境(jing)的(de)(de)色(se)溫與(yu)明(ming)暗程度，獲取真實的(de)(de)環(huan)境(jing)光(guang)(guang)信息，實現最佳的(de)(de)屏(ping)幕調節功能(neng)。
同時還片(pian)上集成了三個IR VCSEL和一個高級(ji)VCSEL驅(qu)動器。通(tong)過調節(jie)IR VCSEL的(de)(de)工作時序(xu)和功(gong)率可對(dui)傳感器的(de)(de)靈敏度、噪聲與(yu)功(gong)耗進行優(you)化。其中 VCSEL主(zhu)要是用(yong)來物體測(ce)距，實現接近(jin)感應的(de)(de)功(gong)能，通(tong)過三個VCSEL分散輻射(she)的(de)(de)方式，能夠有效的(de)(de)避免屏幕顯(xian)示(shi)失真的(de)(de)情(qing)況出現。
光源(yuan)閃爍(shuo)檢測(ce)功(gong)能(neng)，主要體現在前置(zhi)攝(she)像頭(tou)的(de)拍照(zhao)成像效(xiao)(xiao)果上。光源(yuan)閃爍(shuo)功(gong)能(neng)結合(he)檢測(ce)算(suan)法的(de)使用能(neng)夠有效(xiao)(xiao)地提升(sheng)檢測(ce)結果的(de)反饋速(su)度(du)，消(xiao)除前置(zhi)攝(she)像頭(tou)在拍照(zhao)時(shi)因(yin)為燈(deng)光的(de)影(ying)響導致照(zhao)片出現偽影(ying)的(de)情況。
結語
全(quan)面屏(ping)應用的(de)爆發(fa)，促進了屏(ping)下技術的(de)發(fa)展，屏(ping)下環境光傳感器技術的(de)趨(qu)于成熟(shu)，有(you)助于實(shi)現(xian)更(geng)(geng)加極致的(de)屏(ping)占(zhan)比，相信(xin)在不(bu)久的(de)未來將會有(you)更(geng)(geng)多(duo)100%屏(ping)占(zhan)比的(de)全(quan)面屏(ping)設備面世。
