CINNOResearch產(chǎn)業(yè)資訊，與其他顯示技術(shù)相比，Micro-LED顯示器的一個(gè)潛在優(yōu)勢(shì)是能夠在顯示器內(nèi)有效集成遠(yuǎn)場(chǎng)圖像傳感器，因?yàn)樗哂休^大的“開(kāi)放”像素區(qū)域。IdeaFarmLLC最近在Displayweek2021會(huì)議上報(bào)告了在Micro-LED顯示器中集成遠(yuǎn)場(chǎng)圖像傳感器的基本可行性和優(yōu)勢(shì)。
據(jù)報(bào)告內(nèi)容，IdeaFarmLLC的方案為將一晶圓級(jí)微型攝像頭芯片陣列——“微型攝像頭”，和Micro-LED集成在同一片驅(qū)動(dòng)背板上，讓它成為顯示器制造過(guò)程的一部分（有關(guān)概念說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)下圖）。作為信號(hào)處理過(guò)程，他們?cè)偻ㄟ^(guò)高級(jí)實(shí)時(shí)圖像處理將產(chǎn)自多個(gè)微型攝像機(jī)的低分辨率視頻流整合成高分辨率視頻。
根據(jù)外媒Micro-LEDinfo報(bào)道，由于疫情的原因，最近市場(chǎng)上關(guān)于改善視頻會(huì)議體驗(yàn)的關(guān)注度越來(lái)越高。事實(shí)上，該領(lǐng)域已經(jīng)在不斷推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的改善，比如取消移動(dòng)電話等設(shè)備的邊框和“劉海”等。現(xiàn)在，人們對(duì)在顯示器內(nèi)集成攝像頭傳感器（如屏下攝像頭等）的興趣越來(lái)越濃。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，Displayweek上發(fā)表的與屏下攝像頭設(shè)計(jì)相關(guān)的技術(shù)論文數(shù)量從2019年的基本為零增長(zhǎng)到了2021年的11篇。到目前為止，一些使用OLED顯示屏的手機(jī)也已經(jīng)開(kāi)始嘗試研發(fā)這種屏下攝像頭設(shè)計(jì)，不過(guò)只有一家品牌真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。通過(guò)這款產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，這家公司也已經(jīng)注意到平衡圖像質(zhì)量和攝像頭區(qū)域可見(jiàn)性之間的難點(diǎn)。 這款世界上第一臺(tái)實(shí)現(xiàn)屏下攝像頭自拍的手機(jī)——中興Axon205G，其實(shí)效果并不是很好，下圖是TheVerge網(wǎng)上展示的圖片（SamByford/TheVerge攝）。可以看到，在某些特定角度下，手機(jī)OLED顯示屏的屏下攝像頭區(qū)域非常明顯。
在集成屏下攝像頭方面，Micro-LED顯示器相對(duì)于OLED顯示器有幾個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。首先，Micro-LED顯示器具有明顯更大的開(kāi)放——非發(fā)光像素區(qū)域，所以可以更好地設(shè)計(jì)排布這些微型攝像頭或圖像傳感器芯片，相比較而言，OLED顯示器則需要進(jìn)行重大的權(quán)衡。在OLED像素區(qū)域?yàn)槲⑿蛨D像傳感器芯片預(yù)留空間，會(huì)極大提高OLED的電流密度進(jìn)而降低OLED面板的壽命，另外還會(huì)讓一些透明OLED設(shè)備更容易出現(xiàn)“燒屏”問(wèn)題。要知道，目前市售（例如來(lái)自LGDisplay）的透明OLED都具有較大的像素間距（例如55英寸，只有FHD分辨率），即使這樣設(shè)計(jì)，其透過(guò)率也才勉強(qiáng)達(dá)到40%~50%。參考典型的電視亮度，4K分辨率55英寸透明OLED顯示器在集成這種方案后，其透過(guò)率會(huì)顯著降低。
在配備OLED顯示屏的手機(jī)中引入屏下前置攝像頭后，位于這些屏下攝像頭上方的OLED像素需要在很大程度上提高其透明性。此時(shí)，這些半透明OLED像素的發(fā)光面積會(huì)顯著減小，所以需要更高的驅(qū)動(dòng)電流密度以保證其在亮度方面的均勻性。隨著時(shí)間的推移，這會(huì)導(dǎo)致顯示屏上對(duì)應(yīng)攝像頭位置的OLED像素亮度降低。此時(shí)為了繼續(xù)保證亮度均勻性，整個(gè)OLED面板上的其他像素也都要降低亮度。
另外一點(diǎn)，顯示屏下設(shè)置攝像頭必然還會(huì)增加整個(gè)設(shè)備的厚度，除非減少攝像頭的伸縮空間，不過(guò)這樣又會(huì)導(dǎo)致圖像清晰度和/或視野的下降。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，屏下攝像頭就需要透過(guò)OLED顯示屏的不透明區(qū)域——“紗門”，所以圖像質(zhì)量會(huì)進(jìn)一步下降。例如，據(jù)報(bào)道來(lái)自中興Axon手機(jī)顯示屏下攝像頭的圖像，就有點(diǎn)模糊且色彩不佳。最后，這種方案中，攝像頭機(jī)的位置一般都需要固定在整個(gè)顯示屏的頂部。這對(duì)手機(jī)應(yīng)用來(lái)說(shuō)或許不是什么大問(wèn)題，但對(duì)于筆記本電腦、臺(tái)式顯示器和會(huì)議室顯示器或電視則會(huì)是一個(gè)大問(wèn)題。因?yàn)樵谶@些應(yīng)用中，設(shè)計(jì)上最好將攝像頭位置定在顯示器的中心位置以減少視頻會(huì)議凝視視差問(wèn)題。
開(kāi)放的像素區(qū)域是Micro-LED顯示技術(shù)的一個(gè)天然優(yōu)勢(shì)。與OLED顯示器相比，Micro-LED顯示器可以承受更高的驅(qū)動(dòng)電流密度，所以每個(gè)像素的發(fā)光面積可以設(shè)計(jì)得很小，這在很大程度上可以避免面板壽命和分辨率的折衷問(wèn)題。在集成有微型圖像傳感器芯片的Micro-LED顯示器中，沒(méi)有顯示亮度均勻性問(wèn)題，因?yàn)檫@些微型圖像傳感器芯片并不在發(fā)光像素的下面，它們不影響像素發(fā)光亮度，同時(shí)其畫面質(zhì)量也不會(huì)受到發(fā)光像素的影響。另一點(diǎn)，這些微型圖像傳感器芯片在設(shè)計(jì)上可以與Micro-LED芯片或載體在同一平面上，所以整個(gè)顯示設(shè)備的厚度也不會(huì)增加。
此外，這種顯示器中的圖像傳感器芯片數(shù)量可以設(shè)計(jì)更多些，以方便設(shè)備可以根據(jù)視頻會(huì)議應(yīng)用的內(nèi)容自適應(yīng)地調(diào)整攝像機(jī)的光軸位置。再延伸一下，這種方案甚至還支持多個(gè)攝像機(jī)畫面的同步，這在未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)更佳的視頻會(huì)議體驗(yàn)。
Micro-LED顯示器可以不需要單獨(dú)使用有源矩陣背板，因?yàn)橛米饔性淳仃嚭惋@示器驅(qū)動(dòng)的電路在巨量轉(zhuǎn)移過(guò)程中就可以實(shí)現(xiàn)。對(duì)比來(lái)看，OLED顯示器則需要使用薄膜有源矩陣驅(qū)動(dòng)背板。理論上，Micro-LED顯示器可以使用印刷電路板作為驅(qū)動(dòng)背板，而有源矩陣電子器件既可以位于Micro-LED的封裝載體中，也可以位于其他芯片載體中，例如圖像傳感器芯片。
OLED顯示器原則上也可以使用薄膜工藝和巨量轉(zhuǎn)移兩種生產(chǎn)工藝制造，只是這可能過(guò)于復(fù)雜且成本高昂。與Micro-LED顯示器一起使用的印刷電路板背板結(jié)構(gòu)在材料以及信號(hào)和電源路由方面有很多選擇，因?yàn)樗谠O(shè)計(jì)時(shí)不限于透明或耐高溫，導(dǎo)體或絕緣體等。
當(dāng)然，設(shè)計(jì)者也可以想象在OLED有源矩陣基板上集成透鏡和薄膜光電傳感器陣列。不過(guò)迄今為止，薄膜光電傳感器陣列的成像性能在可見(jiàn)光靈敏度、噪聲、最小像素尺寸、響應(yīng)時(shí)間等方面與現(xiàn)代硅基CMOS圖像傳感器相比還差很多。
實(shí)際上，市場(chǎng)在優(yōu)化硅基CMOS傳感器的投資上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)薄膜圖像傳感器。如果真得要使用這種方案，市場(chǎng)需要大量投資來(lái)開(kāi)發(fā)與OLED共面且具有競(jìng)爭(zhēng)力的薄膜圖像傳感器。從這些點(diǎn)來(lái)看，OLED顯示器，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，也只能繼續(xù)沿著屏下攝像頭集成的方案走下去。
不過(guò)，集成微型攝像頭陣列的Micro-LED顯示器，其可行性仍需要通過(guò)產(chǎn)品來(lái)證明。
當(dāng)然，除了Micro-LED巨量轉(zhuǎn)移過(guò)程中眾所周知的挑戰(zhàn)之外，設(shè)計(jì)者還需要面臨許多其他挑戰(zhàn)，這里需要特別提到的是如何通過(guò)實(shí)時(shí)處理，將多個(gè)低分辨率圖像合成為高分辨率的圖像。
