Lösungen zur Verbesserung der Lichtdurchlässigkeit von Kameras unter dem Display: Detaillierte Analyse neuer Materialien und Anordnungstechnologien

Mit der zunehmenden Verbreitung von Vollbild-Smartphones hat sich die Unter-Display-Kameratechnologie zu einem wichtigen Thema der Branche entwickelt. Der Kern der aktuellen technologischen Fortschritte besteht darin, die Kameradurchlässigkeit zu verbessern und gleichzeitig die Integrität des Bildschirms zu erhalten. Dieser Artikel befasst sich mit den neuesten Lösungen sowohl aus der Anwendung neuer als auch aus der Pixelanordnungstechnologie.

Herkömmliche Bildschirme bestehen aus mehreren Schichten, darunter Pixeleinheiten, Substrate und Farbfilter, durch die das Licht hindurchtreten muss, um das Kamera Sensor. Die Emissions- und Sperrschicht von OLED-Bildschirmen absorbieren jedoch einen Teil des Lichts, wodurch die Transmission nur 30–40 % beträgt, was sich direkt auf die Bildqualität auswirkt. Um die Transmission zu verbessern, sind daher Durchbrüche sowohl im strukturellen Design als auch im Design erforderlich.

Transparente OLED-Technologie: Bei herkömmlichen OLED-Bildschirmen blockieren Metallelektroden das Licht. Transparente OLEDs ersetzen Metallelektroden durch Indiumzinnoxid (ITO) und optimieren die Materialien der Emissionsschicht, wodurch die Lichtdurchlässigkeit auf 60–70 % erhöht wird. Beispielsweise nutzt Samsungs neueste „ClearView“-Technologie nanotransparente Elektroden und hochdurchlässige Gehäusematerialien, um einen klareren Weg für den Kamerabereich zu schaffen und gleichzeitig die Bildschirmhelligkeit beizubehalten.

Nanoskalige optische Beschichtung: Durch die Beschichtung der Bildschirmoberfläche mit einer nanoskaligen Siliziumdioxid- oder Oxidbeschichtung kann die Lichtreflexion reduziert und die Lichtdurchlässigkeit erhöht werden. Tests im Huawei-Labor zeigen, dass diese Technologie die Lichtdurchlässigkeit um 8 bis 12 % verbessern kann und gleichzeitig Fingerabdruck- und Kratzfestigkeit bietet.

Mikrolinsen-Array: Durch die Einbettung eines Mikrolinsen-Arrays zwischen Bildschirm und Sensor kann Licht auf den Sensor gestreut werden. Apples Patent zeigt, dass die MLA-Technologie die effektive Transmission um mehr als 20 % erhöhen und so die Bildqualität insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen deutlich verbessern kann.

Schachbrettmuster: Die traditionelle „Diamantanordnung“ wechselt zu abwechselnd schwarzen und weißen Pixeln im unteren Bildschirmbereich, wodurch die Fläche der Sperrschicht reduziert wird. Xiaomi MIX übernimmt dieses Schema, wodurch die Transmission auf 55 % erhöht wird, allerdings verringert sich die Auflösung.

Wabenförmiges transparentes Lochdesign: Die „Invisible Screen“-Technologie von V verwendet ein hexagonales transparentes Locharray, das die Transmissionsfläche vergrößert und gleichzeitig die Pixeldichte beibehält. In Verbindung mit einem dynamischen Pixelalgorithmus kann die Transmission 65 % erreichen und eine Anzeige mit 4K-Auflösung unterstützen.

Technologie zur dynamischen Pixelanpassung: Das „Clear Sight“-System von Qualcomm kann den Pixelstatus im Kamerabereich automatisch an das Umgebungslicht anpassen: Beim Aufnehmen wird die Emissionsschicht deaktiviert und der Transmissionsmodus aktiviert, und wenn keine Fotos aufgenommen werden, kehrt die Anzeige in den Normalmodus zurück. Testdaten zeigen, dass diese Technologie die Transmission sofort auf 80 % erhöhen kann, erfordert aber die Unterstützung eines leistungsstarken Treiberchips.

Verbesserung der Sensorempfindlichkeit: Sensoren der neuen Generation wie der IMX989 von Sony verbessern das Licht durch die Vier-Pixel-Merging-Technologie um 30 % und lindern so indirekt das Problem der unzureichenden Lichtdurchlässigkeit.

Design des optischen Pfads unter dem Display: Die „Light Path“-Technologie von OO verwendet Brechungsprismen, um das Licht zu den Seitensensoren zu leiten und Bildschirmhindernisse zu umgehen. Dadurch wird eine Lichtdurchlässigkeit von über 90 % erreicht. Dies erfordert jedoch eine Neugestaltung der Gehäusestruktur.

Derzeit liegt die branchenweit höchste Transmission bei über 75 %, doch das Gleichgewicht zwischen Bildschirmhelligkeit und Transmission muss noch verbessert werden. Zukünftig könnten Quantenpunktmaterialien und flexible Sensoren die Leistung weiter steigern. Kosten und Stabilität in der Massenproduktion bleiben jedoch weiterhin wesentliche Hindernisse für die Technologieimplementierung.

Die Verbesserung der Lichtdurchlässigkeit der Unter-Display-Kamera ist eine umfassende Errungenschaft materialwissenschaftlicher, optischer Konstruktion und Algorithmusoptimierung. Durch technologische Weiterentwicklung dürften Vollbild-Mobiltelefone bis 2026 eine Lichtdurchlässigkeit von über 90 % erreichen und damit die visuelle Fragmentierung des „Lochbildschirms“ vollständig beseitigen.