電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃晶晶）智能手機(jī)屏幕在環(huán)境光不同的明暗下自適應(yīng)調(diào)整亮度，是已經(jīng)被我們所熟知的功能。有一個(gè)細(xì)節(jié)是，蘋果手機(jī)已經(jīng)采用屏下光譜技術(shù)，通過環(huán)境光傳感器提升OLED顯示屏的精準(zhǔn)適配能力?，F(xiàn)在，基于新一代OLED屏下光譜傳感技術(shù)的高精度環(huán)境光傳感器正在走向更多高端手機(jī)品牌。

隨著OLED屏幕在智能手機(jī)市場(chǎng)的普及率持續(xù)攀升，消費(fèi)者對(duì)顯示質(zhì)量的關(guān)注已不再局限于分辨率、對(duì)比度等基礎(chǔ)參數(shù)，而是逐步擴(kuò)展至屏幕對(duì)環(huán)境光的智能響應(yīng)能力以及自適應(yīng)護(hù)眼視覺體驗(yàn)。獨(dú)立評(píng)測(cè)機(jī)構(gòu)DXOMARK發(fā)布的一份新報(bào)告指出：“對(duì)追求視覺體驗(yàn)自然舒適的用戶來說，色溫自適應(yīng)功能的表現(xiàn)差異，可能會(huì)對(duì)他們?cè)u(píng)價(jià)手機(jī)的整體滿意度產(chǎn)生關(guān)鍵影響。

在由艾邁斯歐司朗主辦的“真彩視界：舒適亮度 智顯本色”圓桌論壇上，諸位專家探討智能手機(jī)顯示屏色彩與亮度管理的未來發(fā)展趨勢(shì)。

屏下光譜傳感技術(shù)，提升環(huán)境光傳感器的測(cè)量精度

高精度環(huán)境光測(cè)量的核心價(jià)值在于，讓顯示屏畫面適配環(huán)境光，為用戶提供更舒適的視覺體驗(yàn)（見下圖3、4）。例如在暖白光場(chǎng)景下，右側(cè)參照手機(jī)的白點(diǎn)偏冷，與環(huán)境不協(xié)調(diào)。其在冷白光環(huán)境下則較為匹配。演示手機(jī)則能實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，精準(zhǔn)還原各場(chǎng)景真實(shí)色彩。



然而在智能手機(jī)中，環(huán)境光傳感器 (ALS) 并非工作在自由空間。為實(shí)現(xiàn)顯示區(qū)域最大化做到全面屏設(shè)計(jì)，它被安裝在屏幕下方，而非機(jī)身邊框處，這導(dǎo)致環(huán)境光傳感器對(duì)環(huán)境光的采集嚴(yán)重受限。

屏幕會(huì)大幅衰減入射光，環(huán)境光傳感器 (ALS) 接收到的光強(qiáng)僅為用戶所處環(huán)境的 1/100 至1/1000。隨著顯示技術(shù)從 LTPS 升級(jí)到 LTPO，再發(fā)展到 COE 技術(shù)，屏幕透光率已從 3% 降至不足 1%。

OLED 屏幕自身發(fā)光會(huì)干擾環(huán)境光傳感器 (ALS) 接收的環(huán)境光信號(hào)。手機(jī)廠商通過與屏幕幀同步的方式，將環(huán)境光測(cè)量穿插到短暫的幀間隙中；但即便如此，ALS 仍會(huì)受到屏幕背部殘余散射光的干擾，不同屏幕技術(shù)下，這類干擾通常在 1% 左右。

屏幕像素間的微孔會(huì)限制環(huán)境光傳感器 (ALS) 的視場(chǎng)角，使其僅能接收到垂直方向兩側(cè)窄范圍內(nèi)的環(huán)境光，這一局限在新型 COE 屏幕中尤為顯著。在這些極具挑戰(zhàn)性的測(cè)量場(chǎng)景下，標(biāo)準(zhǔn) XYZ 顏色傳感器無法給出精確的測(cè)量結(jié)果。

艾邁斯歐司朗聯(lián)合智能手機(jī)市場(chǎng)領(lǐng)先制造商，開發(fā)出一系列 OLED 屏下光譜顏色傳感器。該技術(shù)在可見光范圍內(nèi)設(shè)有五個(gè)光學(xué)通道。在 OLED 屏下光感應(yīng)用中，對(duì)這五通道數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可精準(zhǔn)重構(gòu) XYZ 響應(yīng)。



艾邁斯歐司朗新一代OLED屏下光譜傳感技術(shù)，采用專有濾光技術(shù)，可獲得高精度色度數(shù)據(jù)，在LED光源主導(dǎo)的復(fù)雜照明環(huán)境中至關(guān)重要；在低透光率OLED顯示屏（約3%至<1%）及寬視場(chǎng)條件下仍保持卓越性能；憑借快速數(shù)據(jù)采樣與先進(jìn)算法，不受高頻PWM調(diào)光影響，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的環(huán)境光傳感。

新型混合銀濾光片，通過在晶圓級(jí)干涉濾光片上增加銀 (Ag) 涂層，顯著增強(qiáng)了對(duì)紅外 (IR) 波段的阻隔能力。與早期ALS產(chǎn)品相比，其非要紅外光響應(yīng)度大幅降低，降幅高達(dá)1000倍（可見光及近紅外光譜詳細(xì)對(duì)比見圖7）。最新ALS產(chǎn)品采用的新型混合銀濾光片技術(shù)，可確保顯示屏亮度和白點(diǎn)平衡調(diào)整所采用的色彩與光強(qiáng)度測(cè)量數(shù)據(jù)，更貼近人眼對(duì)環(huán)境光的真實(shí)感知。



前代干涉濾光片傳感器可實(shí)現(xiàn)光密度 (OD) 2級(jí)，即紅外光強(qiáng)度相比其峰值強(qiáng)度降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)；而采用混合式干涉/銀濾光技術(shù)的最新ALS產(chǎn)品，在紅外波段的光密度最高可達(dá)OD4級(jí)。

人眼對(duì)紅外光幾乎沒有響應(yīng)，但顏色傳感器所用的硅基材料卻能探測(cè)紅外光。在前代環(huán)境光傳感器 (ALS) 產(chǎn)品中，這種紅外靈敏度會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果失真，使得傳感器檢測(cè)到的光強(qiáng)度（因其可同時(shí)探測(cè)紅外光與可見光）高于人眼實(shí)際感知的強(qiáng)度。智能手機(jī)常會(huì)暴露在多種紅外光源下（包括陽光、飛行時(shí)間測(cè)距傳感器 (ToF) 及其他類型距離傳感器發(fā)出的紅外光），這一影響尤為顯著。

簡(jiǎn)單來說，此前傳感器可能會(huì)對(duì)接收到的紅外光誤判，而進(jìn)行屏幕亮度的調(diào)整。但新一代環(huán)境光傳感器則有效規(guī)避了這一問題。

艾邁斯歐司朗IOS事業(yè)部研發(fā)負(fù)責(zé)人Dalibor Stojkovic認(rèn)為：“我們開發(fā)了一系列創(chuàng)新技術(shù)，涵蓋濾光片、光學(xué)元件及傳感器芯片等多個(gè)領(lǐng)域。這些技術(shù)突破，大幅提升了環(huán)境光傳感器的測(cè)量精度。未來，艾邁斯歐司朗將持續(xù)攜手行業(yè)領(lǐng)先合作伙伴，依托這些尖端解決方案，共同推動(dòng)實(shí)現(xiàn)‘色彩還原總能精準(zhǔn)呈現(xiàn)預(yù)期顯示效果’與‘舒適護(hù)眼’的雙重愿景。”

環(huán)境光管理，對(duì)顯示屏用眼舒適至關(guān)重要

TüV萊茵大中華區(qū)電子電氣產(chǎn)品服務(wù)區(qū)域總經(jīng)理劉喜強(qiáng)表示，針對(duì)顯示屏用眼舒適的標(biāo)準(zhǔn)，除了基礎(chǔ)護(hù)眼的藍(lán)光和頻閃之外，現(xiàn)在更關(guān)注顯示質(zhì)量和環(huán)境光管理的維度。其中，具備環(huán)境光的感知能力需要準(zhǔn)確或者接近地判斷環(huán)境的照度和色溫，從而對(duì)屏幕亮度和色溫進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的過程中，比較大的挑戰(zhàn)在于精確的環(huán)境光感知和屏幕調(diào)整，由于傳感器技術(shù)、大小的限制以及屏幕技術(shù)的差異，再加上不同終端廠商的屏幕優(yōu)化策略不同。因此需要上下游廠商共同合作進(jìn)行優(yōu)化。

他進(jìn)一步說道，以手機(jī)為例，在很暗的環(huán)境下如果沒有比較敏感、精準(zhǔn)地感知暗場(chǎng)的照度，就會(huì)影響屏幕呈現(xiàn)的亮度。另一方面，現(xiàn)在新的光學(xué)領(lǐng)域增加了暗場(chǎng)環(huán)境的照度色溫的感知要求。

面對(duì)消費(fèi)者對(duì)用眼健康的需求，TüV從護(hù)眼技術(shù)、動(dòng)態(tài)顯示特性和環(huán)境光管理三個(gè)維度構(gòu)建了顯示屏護(hù)眼能力的評(píng)估體系。而我們也看到，艾邁斯歐司朗的傳感器通過統(tǒng)計(jì)光子數(shù)據(jù)的方式來感知環(huán)境的照度，從而優(yōu)化屏幕亮度。艾邁斯歐司朗的屏下光譜技術(shù)通過精準(zhǔn)的環(huán)境光管理，確保了用戶在不同場(chǎng)景下都能獲得始終如一的舒適體驗(yàn)，為終端設(shè)備的健康顯示樹立了新的技術(shù)標(biāo)桿。

DXOMARK產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)Fabien Montagne認(rèn)為，屏幕顯示至關(guān)重要。我們的研究結(jié)果表明，具備先進(jìn)色彩自適應(yīng)功能的智能手機(jī)對(duì)提升用戶體驗(yàn)起著關(guān)鍵作用。艾邁斯歐司朗的創(chuàng)新技術(shù)能精準(zhǔn)捕捉環(huán)境光特性，助力設(shè)備動(dòng)態(tài)適配環(huán)境光、視覺環(huán)境等外部因素。

百萬粉絲攝影博主@數(shù)碼王小機(jī)團(tuán)隊(duì)的石新宇表示：“在攝影創(chuàng)作的過程中，用戶既渴望真實(shí)的影像還原，也需要恰到好處的視覺沖擊力。色彩精準(zhǔn)的智能手機(jī)不僅能幫助創(chuàng)作者忠實(shí)記錄光影細(xì)節(jié)，還能讓作品與觀眾產(chǎn)生情感共鳴。屏下光譜技術(shù)讓屏幕能夠智能適配環(huán)境光，既保障了創(chuàng)作端的色彩可靠性，也提升了用戶端的觀看一致性，這對(duì)整個(gè)內(nèi)容生態(tài)而言都具有重要意義?！?br />
屏閃、護(hù)眼與顯示的平衡

早期OLED采用低頻PWM調(diào)光，近年通過提升調(diào)光頻率、優(yōu)化算法有效降低了屏閃問題。主流廠商采用高頻PWM調(diào)光技術(shù)，顯著降低人眼感知風(fēng)險(xiǎn)。部分廠商通過算法優(yōu)化實(shí)現(xiàn)全亮度類DC調(diào)光，進(jìn)一步減少閃爍。劉喜強(qiáng)認(rèn)為，不一定頻閃的頻率越高，PWM的頻率越高，就會(huì)一直給我們帶來正向收益。

當(dāng)前OLED的頻閃問題，在健康護(hù)眼與優(yōu)質(zhì)顯示之間構(gòu)成了一個(gè)兩難挑戰(zhàn)。而破題的關(guān)鍵，在于對(duì)頻閃的認(rèn)知需要更加科學(xué)和深入。因此評(píng)價(jià)頻閃帶來的使用健康影響，就會(huì)讓我們改變以往不斷追求更高頻率等同于更加護(hù)眼的說法。未來在更科學(xué)的評(píng)價(jià)方式支持下，技術(shù)發(fā)展方向可能會(huì)更科學(xué)一些。而從艾邁斯歐司朗的技術(shù)分享來看，頻閃的PWM驅(qū)動(dòng)頻率高低，也會(huì)對(duì)于環(huán)境光的評(píng)價(jià)和環(huán)境光的感知產(chǎn)生一定影響，不一定追求更高頻率就是非常好的選擇。

準(zhǔn)直流調(diào)光和無偏光片顯示屏為OLED屏下精準(zhǔn)的環(huán)境光表征帶來了挑戰(zhàn)，Dalibor解釋，準(zhǔn)直流調(diào)光或者無偏光片的顯示屏，它的復(fù)雜度更高，這是毋庸置疑的。因此我們需要全局觀，不要光看單一的顯示器，而要看整體顯示效果。傳感器是其中一個(gè)方法，還有校準(zhǔn)、補(bǔ)償算法或者其他的算法精度的提升，從而達(dá)到更好的顯像精度或者色彩精準(zhǔn)度。這就需要面板制造商或者手機(jī)品牌商、OEM多方協(xié)作，比如針對(duì)一些光譜數(shù)據(jù)，或者光傳輸路徑的數(shù)據(jù)要做校準(zhǔn)。校準(zhǔn)的過程如果做好了，有助于整體顯像的真實(shí)性，提升類紙的眼部舒適度。又如，為了盡可能地減少色彩失真，需要顯示面板廠商、手機(jī)品牌商等等共同解決色差和色彩失真問題。

香港理工大學(xué)魏敏晨教授表示：“優(yōu)秀的顯示技術(shù)，應(yīng)做到‘視覺無形，體驗(yàn)有感’。色彩還原絕非單純的技術(shù)參數(shù)比拼，它對(duì)實(shí)現(xiàn)健康、自然的視覺體驗(yàn)至關(guān)重要。影響屏幕色彩真實(shí)性與一致性的關(guān)鍵在于硬件品質(zhì)、出廠校準(zhǔn)、環(huán)境光自適應(yīng)、內(nèi)容映射以及長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性等多重因素的協(xié)同配合。只有經(jīng)過仔細(xì)優(yōu)化，才能為用戶帶來最舒適、最自然的視覺感受。”

實(shí)現(xiàn)類紙顯示

優(yōu)質(zhì)的屏幕顯示體驗(yàn)應(yīng)具備環(huán)境光自適應(yīng)調(diào)整能力，并提供多樣化策略選擇，以滿足用戶的個(gè)性化需求。類紙顯示是當(dāng)前主流的用戶偏好之一，對(duì)于智能手機(jī)廠商而言既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。艾邁斯歐司朗的屏下光譜技術(shù)精準(zhǔn)捕獲或者評(píng)估環(huán)境光、同時(shí)盡可能避免出現(xiàn)色差或者色彩偏離，其在屏幕色溫、成像效果方面都有獨(dú)特之處。對(duì)智能手機(jī)廠商而言，類紙顯示等進(jìn)階屏幕顯示效果目前尚未完全落地，但該領(lǐng)域的技術(shù)探索與場(chǎng)景拓展仍充滿想象空間，這或許正是安卓陣營(yíng)手機(jī)廠商突破同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)、打造差異化優(yōu)勢(shì)的重要機(jī)會(huì)。

艾邁斯歐司朗ALS & Prox產(chǎn)品線負(fù)責(zé)人Marcel Knecht表示：“顯示質(zhì)量已成為高端智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)差異化的核心要素。我們的環(huán)境光傳感解決方案顯著提升了OLED顯示屏的精準(zhǔn)適配能力，助力手機(jī)制造商更好地滿足消費(fèi)者期待，贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?！?br />