حلول تحسين نفاذية الكاميرات تحت الشاشة: تحليل متعمق للمواد الجديدة وتكنولوجيا الترتيب

مع تزايد انتشار الهواتف الذكية ذات الشاشة الكاملة، برزت تقنية الكاميرات المدمجة تحت الشاشة كنقطة محورية في هذه الصناعة. ويتمثل جوهر التطورات التكنولوجية الحالية في تحسين نفاذية الكاميرا مع الحفاظ على سلامة الشاشة. ستتناول هذه المقالة أحدث الحلول من خلال تطبيق تقنيات جديدة وترتيب البكسل.

تتكون الشاشات التقليدية من طبقات متعددة، بما في ذلك وحدات البكسل والركائز ومرشحات الألوان، والتي يجب أن يمر الضوء من خلالها للوصول إلى آلة تصوير مع ذلك، تمتص طبقة الانبعاث والطبقة العازلة في شاشات OLED جزءًا من الضوء، مما ينتج عنه نفاذية تتراوح بين 30% و40% فقط، مما يؤثر بشكل مباشر على جودة الصورة. لذلك، لتحسين النفاذية، يلزم تحقيق تقدم كبير في كلٍّ من التصميم الهيكلي والتصميم التكنولوجي.

تقنية OLED الشفافة: في شاشات OLED التقليدية، تحجب الأقطاب المعدنية الضوء. تستبدل شاشات OLED الشفافة الأقطاب المعدنية بأكسيد الإنديوم والقصدير (ITO)، مما يُحسّن مواد طبقة الانبعاث، مما يزيد النفاذية إلى 60%-70%. على سبيل المثال، تستخدم أحدث تقنيات سامسونج "ClearView" أقطابًا نانوية شفافة ومواد تغليف عالية النفاذية لتوفير مسار أوضح لمنطقة الكاميرا مع الحفاظ على سطوع الشاشة.

طلاء بصري نانوي: بتغطية سطح الشاشة بطبقة نانوية من أكسيد أو ثاني أكسيد السيليكون، يُمكن تقليل انعكاس الضوء وتحسين نفاذيته. تُظهر الاختبارات التي أجراها مختبر هواوي أن هذه التقنية تُحسّن نفاذيته بنسبة 8%-12%، مع توفير مقاومة لبصمات الأصابع ومقاومة للخدش.

مصفوفة عدسات دقيقة: يُمكن لدمج مصفوفة عدسات دقيقة بين الشاشة والمستشعر توزيع الضوء عليه. تُظهر براءة اختراع Apple أن تقنية MLA قادرة على زيادة نفاذية الضوء بنسبة تزيد عن 20%، مما يُحسّن جودة التصوير بشكل ملحوظ، خاصةً في بيئات الإضاءة المنخفضة.

ترتيب رقعة الشطرنج (نمط التحقق): يتغير "ترتيب الماس" التقليدي إلى تناوب وحدات البكسل بالأبيض والأسود في المنطقة أسفل الشاشة، مما يقلل من مساحة طبقة الحجب. يعتمد هاتف Xiaomi MIX هذا النظام، مما يزيد من نفاذية الصورة إلى 55%، ولكن هناك مشكلة انخفاض الدقة.

تصميم فتحة شفافة على شكل قرص العسل: تستخدم تقنية "الشاشة غير المرئية" من V مصفوفة فتحات شفافة سداسية الشكل، مما يزيد من مساحة النفاذية مع الحفاظ على كثافة البكسل. وباستخدام خوارزمية بكسل ديناميكية، يمكن أن تصل النفاذية إلى 65% وتدعم دقة العرض 4K.

تقنية ضبط البكسل الديناميكي: يضبط نظام "Clear Sight" من كوالكوم حالة البكسل في منطقة الكاميرا تلقائيًا وفقًا للإضاءة المحيطة: يتم إيقاف تشغيل طبقة الانبعاث وتشغيل وضع النفاذية عند التقاط الصور، وتعود الشاشة إلى وضعها الطبيعي عند عدم التقاط الصور. تُظهر بيانات الاختبار أن هذه التقنية قادرة على زيادة النفاذية إلى 80% فورًا، ولكنها تتطلب دعم شريحة مُحسّنة للأداء.

ترقية حساسية المستشعر: تعمل أجهزة الاستشعار من الجيل الجديد مثل IMX989 من سوني على تحسين الضوء بنسبة 30% من خلال تقنية دمج البكسل الأربعة، مما يخفف بشكل غير مباشر من مشكلة عدم كفاية النفاذية.

تصميم المسار البصري تحت الشاشة: تستخدم تقنية "مسار الضوء" من OO منشورات الانكسار لتوجيه الضوء إلى المستشعرات الجانبية، متجاوزة عوائق الشاشة، محققة أكثر من 90 نفاذية، لكنها تتطلب إعادة تصميم بنية الجسم.

حاليًا، تجاوزت أعلى نسبة نفاذية في الصناعة 75%، ولكن لا يزال هناك حاجة إلى تحقيق التوازن بين سطوع الشاشة ونفاذيتها. في المستقبل، قد يُحسّن استخدام مواد النقاط الكمومية والمستشعرات المرنة الأداء بشكل أكبر. مع ذلك، لا تزال التكلفة واستقرار الإنتاج الضخم عائقين رئيسيين أمام تطبيق هذه التقنية.

يُعد تحسين نفاذية الكاميرا أسفل الشاشة إنجازًا شاملًا للتصميم البصري في علوم المواد وتحسين الخوارزميات. ومع تطور التكنولوجيا، من المتوقع أن تحقق الهواتف المحمولة ذات الشاشة الكاملة نفاذية تتجاوز 90% بحلول عام 2026، مما يُلغي تمامًا التشتت البصري للشاشة المثقوبة.