集微網報道，智能手機下壹個創新高地在哪？目前看，經歷了屏下指紋、影像、屏幕、快充等領域的競逐之後，屏下攝像正在成為巨頭們征戰的新賽場。
下半年起，中興Axon30 5G、小米MIX 4、三星Galaxy Z Fold 3等帶有屏下攝像功能的智能手機陸續發布，OPPO、vivo的新品呼之欲出，蘋果、華為此前也在相關專利方面進行布局……屏下攝像進入爆發前夜。
如果說蘋果iPhoneX提出了全面屏概念，三星A8s開啟了打孔屏時代，那麽真正讓全面屏回歸其本質的屏下攝像技術創新浪潮則完全由國內廠商引領， 全球首個量產屏下攝像技術方案和首款量產屏下攝像手機均來自中國。
依托於協同創新研發，在屏下攝像方面，國內面板廠商和手機廠商站上C位，也占據了技術和市場上的先發優勢。而作為屏下攝像技術主要創新貢獻者，屏廠在其中發揮了關鍵作用。 按照目前已發布的產品表現來看，甚至可以說，中國屏幕技術首次引領了全球的創新方向和進程。
屏下攝像技術應用和市場的前景如何？有哪些技術難點？國內廠商是如何突破的？對產業鏈有何影響？圍繞這些話題，集微網走訪了相關人士，探究屏下攝像技術創新突破的背後。
市場呼喚全面屏
為了追求屏幕的完整性，從早期的屏下指紋到窄邊框，從齊劉海到打孔、水滴，手機廠商幹掉了“黑邊”、幹掉了“下巴”，前置攝像頭卻成了唯壹“羈絆”。
有些廠商試圖通過滑蓋，機械式升降等方式解決，但又帶來機身厚重、易故障等問題。
消費者對於全面屏的渴望是迫切的。中興手機發布的壹份消費者調研報告顯示，三分之二的受訪對象希望擁有全面屏手機，市場對於全面屏的接受度較高。
手機廠商的追求，或者說消費者的希望，其實是“全面屏”能夠真正回歸其本質和真實的定義，即壹塊完整的屏幕。
這壹夙願，在去年中興發布全球首款屏下攝像手機Axon 20時得以實現，由此，“真·全面屏”時代正式開啟。
在壹位手機行業分析師人士看來，屏下攝像技術被看好，壹方面是存在市場需求痛點，此前的方案均壹定程度上破壞了屏幕的整體性。
另壹方面，如今手機硬件方面配置日漸趨同，屏幕上的創新重新成為手機廠商競爭的焦點，比如高像素、高刷新率等等，而屏下攝像技術的出現，則成為手機廠商進壹步塑造差異化以及市場營銷方面的主要賣點。
“屏下攝像技術成熟後，手機廠商在屏幕上的競爭將進入新的階段，特別是如今手機廠商普遍都圍繞智能手機建立生態，在移動PC、大屏、智能穿戴等領域，屏幕扮演的角色將愈發重要。”該人士表示。
今年被視為智能手機屏下攝像的元年，下半年起，中興、小米、三星已陸續發布了屏下攝像頭手機，OPPO和vivo的相關產品也即將發布，手機廠商間的屏下攝像大戰烽煙漸起。
行業研究機構CINNO Research的分析指出，隨著屏下攝像頭方案不斷完善叠代，將會和打孔方案***同成為未來市場的兩個主流技術。CINNO預計到2023年，采用屏下攝像的智能手機出貨量將在5%左右，即3000-4000萬量級的市場空間。
“相比於此前劉海、水滴屏、打孔屏從推出到占據市場50%左右份額基本上都要1-2年的時間周期，屏下攝像方案目前仍受制於技術復雜度、成本等問題，隨著方案的進壹步成熟，成本下降，未來手機廠商切換全面屏的速度可能會加快。”上述手機行業人士表示。
毫厘之間的挑戰
自2019年起，陸續有OPPO、vivo、小米等廠商進行了屏下攝像頭技術的演示，直至去年9月，中興發布全球首款量產屏下攝像頭手機Axon 20，才標誌著屏下攝像技術的真正落地。
此前屏下攝像技術之所以未得到有效解決，主要是因為無法有效解決“顯示-透光（成像）”這對智能手機上最為顯性的矛盾。
提升顯示質量，像素增多，就會降低透光率，影響前攝攝像頭的成像質量，如果提升透光率，前置攝像頭的區域就會出現“紗窗”，影響屏幕的壹致性，無法做到前置攝像頭的完全隱藏。
因此，若幹平方毫米的前置攝像頭區域成了技術研發攻堅的堡壘。
圖註：OPPO在2019年MWC上展示的屏下攝像頭技術——透視全景屏，自2019年起，OPPO多次推出屏下攝像Demo，致力於100%全面屏。
圖註：近日，在OPPO舉辦的未來影像技術發布會上展示的屏下攝像技術
這塊被稱為“副屏”的區域，有別於傳統的屏幕，相比於打孔屏85%-90%以上的穿透率，副屏區域的光學穿透率目前只有20%。
據CINNO Research首席分析師周華介紹，屏下攝像頭技術主要存在三方面的挑戰：
壹是OLED像素驅動需要大量TFT器件和金屬走線，這些器件的大小和數量決定前置攝像頭區域屏幕光線透過率。
二是OLED結構復雜，有十幾層結構，每層結構材質透光均不是100%，多層疊加後對透光率有壹定影響，特別是目前柔性PI襯底依然是黃色材質，對成像影響較大。
三是由於屏幕子像素間的縫隙較小，將光線分成網格，同時隨著光被分得越多，直線光波變成光帶的衍射現象越明顯，最終會影響前置成像效果，尤其是人像邊緣模糊化，因此，像素的存在導致無法避免光的衍射問題。
以上只是兩塊不同材質的屏幕帶來的問題，而因為這兩塊不同的屏在設計、結構以及驅動方式都有差異，考慮到模組堆疊對空間的要求、成本的控制，需要使用壹顆驅動IC，實現主副屏在不同結構、電壓、電流下表現出顏色、亮度、頻率等性能上的壹致。
“要達到壹致的顯示效果，讓人感覺不到這個副屏的存在，難度是很大的。就像妳兩個不同的樂器，比方說壹個薩克斯，那麽壹個鋼琴，然後人家彈出來的聲音讓它壹樣，那麽這個調試是很難的。”維信諾屏下攝像技術總工樓均輝表示。
艱難的創新之路
用中興通訊顯示規劃總工王吉思的話說，“屏下攝像技術的研發這是壹個極其虐心過程。”
這個“虐心”是指要不斷在“顯示-透光”上選擇平衡解決問題的方案。
比如，減少像素數量增加透光率的方案，屏下前置攝像頭區域的PPI會降低，該位置需要增大功率才能達到與其他位置相同的視覺亮度，因此該技術對子像素的材料有著壹定要求；而維持像素數量方案通過減小每個像素面積增加可透光率，但是屏下區域的像素變小，功率增大，同樣對材料壽命有壹定挑戰。
上述兩種方案，不僅容易引起燒屏帶來使用壽命下降的問題，而且不能有效解決光的衍射問題。
因此，目前主流解決像素問題的方案，是在TFT器件和走線技術方面，通過壹組TFT來驅動四組像素，從而不減少發光層，並增強透光率，在非精細畫質的要求時可以達到壹致的顯示效果，在精細畫質要求時會有略微的現實差異。
而在解決前置攝像頭區域的顯示材料透光問題上，主要在保證亮度、顏色和主屏壹致的前提下，通過采用改變顯示材料（替換成透明度較高的材料），如透明陽極、無偏光片、以及導入透明PI等方式，而替換的材料需要保證具有可量產型。
以上，主要是屬於面板廠商解決問題的範疇。
這方面的主要工作由手機廠商完成。即通過前置攝像頭的硬件選擇以及搭配自研算法的結合，達到和正常使用的手機接近的拍照水平。
因此，可以看到，屏下攝像的願景雖好，但其中涉及大量的技術創新，屬於系統性工程，需要面板和手機廠商進行大量的工作協同研發，多次叠代，才得以攻克這壹技術壁壘。而在解決了技術問題後，量產、良率與成本又成為需要攻克的“下壹座城池”。
在目前發布和展示的幾款采用屏下攝像技術的手機中，中興Axon 20的首發和中興Axon 30持續保持先發優勢，依托的是維信諾提供的屏下攝像方案，也是全球最早實現規模量產的方案。
圖註：小米2019年發布“隱視屏”技術
圖註：小米2020年展示的屏下攝像效果
圖註：8月10日，采用屏下攝像方案的小米 MiX 4發布
小米的MIX 4則采用華星光電的方案，但小米董事長兼CEO雷軍在發布會上公開表示，由於在3D柔性屏上采用屏下技術，目前該屏幕的良率較低，成本較高。而據集微網了解，MIX 4線下店鋪預定需要在9月才能提貨。
OPPO的屏下攝像方案則是同京東方進行合作，但目前尚未有商用產品問世。
屏下技術哪家強？
在目前眾多屏下攝像技術方案中，中興與維信諾和合作采用的方案，被業界視為較為成熟的主流方案。
該方案最主要的核心專利技術，是在前置攝像頭區域（副屏）采用“壹驅多”陣列設計，即“1個子像素驅動電路同時驅動其他同色子像素”，這樣可以簡化透明區布線設計，極大增加透過率，使屏下攝像技術的量產成為可能。據了解，該技術是“屏下攝像”最為關鍵的底層專利技術，是現有工藝條件下突破量產的必經之路。
“相比於業界其他廠商推出的‘壹驅壹’方案，‘壹驅多’陣列設計突破了現有的驅動架構，需要創造性，選擇的原因就是為了追求顯示效果和可量產性間的壹個最佳平衡點。”樓均輝強調。
作為屏下攝像量產的主要推手，維信諾此前壹直在幕後鮮為人知，直至近日，維信諾才第壹次走到臺前揭示自己的屏下攝像技術核心。
除了首創“壹驅多”陣列設計之外，據樓均輝介紹，維信諾的屏下攝像技術還首創了包括像素驅動電路邊置、蛇形電極走線方案等核心發明點，簡化副屏區布線，同時抑制衍射現象，提升攝像頭拍照清晰度。
CINNO Research首席分析師周華表示，目前最成熟的屏下技術方案應該就是現在維信諾和中興合作的這種屏下技術，包括小米用的也是類似技術，周華認為該技術應該會成為未來屏下攝像的主流技術。
自2006年起，維信諾便開始進行包括PMOLED透明屏和HUD透明顯示方面的研究。2017年起，維信諾開始進行屏下攝像頭技術的研發 探索 ，針對目前的屏下攝像方案，經歷了從2018開始的PMOLED+AMOLED方案，半AMOLED+AMOLED方案，2019年透明屏顯示色塊方案，2019年透明屏小陽極方案，2019年透明屏顯示效果提升方案等多個技術研發叠代。
圖註：維信諾在2021世界顯示產業大會上展示的新壹代可量產屏下攝像解決方案InV see Pro
因多年來專註在OLED以及透明顯示領域的積累，目前在屏下攝像技術方面，維信諾擁有的相關專利授權最多、授權最早，專利申請量達千項以上。
這也是為何維信諾能夠在去年成功推出全球首個屏下技術的量產和商用方案InV see，今年又推出升級版方案InV see Pro，在副屏的分辨率、透過率等方面實現快速叠代和性能提升，持續引領屏下攝像技術發展的原因。據集微網了解，維信諾的方案是目前叠代最快、量產經驗最豐富、良率最高、綜合成本最有競爭力的屏下技術方案。
產業鏈誰將受益？
部分業內人士看來，盡管目前屏下攝像方案具有壹定的成熟度，但仍有優化的空間。
比如在提升透明度方面，王吉思表示，中興的下壹個目標是在保證400PPI像素的前提下，將透光率從目前的20%提高到30%左右。
“雖然只有10%的提升，但並不容易，需要搭配攝像頭的選型以及選擇更好的拍攝算法，進壹步提升透明度和抑制衍射。”王吉思表示。
此外，屏下攝像頭還將集成更多屏下感應技術，如屏下3D人臉識別、屏下環境光感應等，這樣可以使未來手機的集成度更高。
同時，目前屏下技術的制程仍然較為復雜，成本較高。據王吉思介紹，中興采用的屏下攝像屏比打孔屏成本高50%以上，未來需要通過規模普及進壹步降低成本。
屏下攝像頭技術作為壹個基礎平臺性技術，無論是硬屏AMOLED屏下攝像、柔性AMOLED屏下攝像、高端柔性屏下攝像、中尺寸屏下攝像等方面都是應用的方向，在筆記本電腦、智能手表、智能手環等產品中均能夠應用。
“針對上述應用場景，維信諾均能夠提供完備的解決方案，擁有完整的客戶需求定制開發能力。”樓均輝說。
作為壹項創新技術，屏下攝像技術會給產業帶來哪些方面的影響呢？
樓均輝表示，有四方面的機會：
壹是材料：因為屏下攝像技術涉及到的材料和正常屏差別較大，在新材料方面存在機會。比如透明膠材料就有機會將傳統的透明度較差的替換掉。
二是芯片：因為屏下技術采用主副兩塊屏幕，要把兩塊屏幕的驅動做到壹致，顯示效果做到壹致，這就對芯片提出了更高的要求，雖然是挑戰，但對芯片廠商來說是機會。
三是攝像頭：原來的攝像頭適合盲孔或者通孔，現在因為要適應透明屏，所以需要新的攝像頭去適配。
四是算法廠商：現在行業中有大量屏下攝像頭的算法廠商出現。
商用進程提前2年
相比於以往全面屏上的技術創新主要由蘋果、三星等國外廠商引領，屏下攝像技術的變革則主要由中國公司推動，中興、小米與OPPO成為最先量產和公布屏下技術的三個廠商，其背後，則依托的是維信諾、華星光電、京東方的解決方案。
如前文所述，屏下攝像涉及屏幕材料、OLED器件、陣列設計、驅動算法等多項技術，屬於系統式創新。
特別對於屏幕廠商而言，這樣的創新難度是巨大的。當無論是客戶、材料設備廠商都並不清楚真正的“屏下攝像”會是壹個什麽產品形態時，需要面板廠商自己設計產品形態、制定標準、設計開發、材料尋源、測試，試錯難度大、風險也較高。
“當時我們做這個技術的時候，全球沒有任何樣品，當然也沒有任何產品，所以說我們沒有任何參考，我們所謂的方案都是我們自己想，然後自己去嘗試。當時確實有人質疑能不能做成，與國外專家交流的時候，面對客戶、產業鏈的時候，都受到過質疑，覺得顯示-透光這個矛盾無法解決。直到我們拿著demo給他們看……如果我們不去做這些，屏下技術的商用進程至少再晚1-2年。”樓均輝坦言。
從這個意義上，屏下攝像技術是國內面板廠商技術創新實力的體現。
在集微咨詢顯示行業首席分析師李雷廣看來，國內面板和手機廠商在屏下攝像技術上的創新，對產業而言具有方向性的指引意義。
“壹方面，起到了對供應鏈的培育、對客戶的引導作用，供應鏈有了明確的方向去優化產品性能，客戶也可以將更多精力、開發資源，集中在適合終端廠商努力的方向上。另壹方面，當產品成功量產上市之後，對於其技術的研究可以幫助產業少走很多彎路，減少很多試錯成本，時間和資金投入都能集中在已經被驗證過的方案上，能夠加速屏下技術的推廣和普及。”李雷廣說。
（校對/薩米）