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CINNOResearch產(chǎn)業(yè)資訊，與其他顯示技術相比，Micro-LED顯示器的一個潛在優(yōu)勢是能夠在顯示器內(nèi)有效集成遠場圖像傳感器，因為它具有較大的“開放”像素區(qū)域。IdeaFarmLLC最近在Displayweek2021會議上報告了在Micro-LED顯示器中集成遠場圖像傳感器的基本可行性和優(yōu)勢。
據(jù)報告內(nèi)容，IdeaFarmLLC的方案為將一晶圓級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)動背板上，讓它成為顯示器制造過程的一部分（有關概念說明，請參見下圖）。作為信號處理過程，他們再通過高級實時圖像處理將產(chǎn)自多個微型攝像機的低分辨率視頻流整合成高分辨率視頻。
根據(jù)外媒Micro-LEDinfo報道，由于疫情的原因，最近市場上關于改善視頻會議體驗的關注度越來越高。事實上，該領域已經(jīng)在不斷推動相關技術的改善，比如取消移動電話等設備的邊框和“劉海”等?，F(xiàn)在，人們對在顯示器內(nèi)集成攝像頭傳感器（如屏下攝像頭等）的興趣越來越濃。
據(jù)統(tǒng)計,Displayweek上發(fā)表的與屏下攝像頭設計相關的技術論文數(shù)量從2019年的基本為零增長到了2021年的11篇。到目前為止，一些使用OLED顯示屏的手機也已經(jīng)開始嘗試研發(fā)這種屏下攝像頭設計，不過只有一家品牌真正實現(xiàn)商業(yè)化。通過這款產(chǎn)品的開發(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)域可見性之間的難點。 這款世界上第一臺實現(xiàn)屏下攝像頭自拍的手機——中興Axon205G，其實效果并不是很好，下圖是TheVerge網(wǎng)上展示的圖片（SamByford/TheVerge攝）?？梢钥吹?，在某些特定角度下，手機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顯示器相對于OLED顯示器有幾個主要優(yōu)勢。首先，Micro-LED顯示器具有明顯更大的開放——非發(fā)光像素區(qū)域，所以可以更好地設計排布這些微型攝像頭或圖像傳感器芯片，相比較而言，OLED顯示器則需要進行重大的權衡。在OLED像素區(qū)域為微型圖像傳感器芯片預留空間，會極大提高OLED的電流密度進而降低OLED面板的壽命，另外還會讓一些透明OLED設備更容易出現(xiàn)“燒屏”問題。要知道，目前市售（例如來自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），即使這樣設計，其透過率也才勉強達到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，其透過率會顯著降低。
在配備OLED顯示屏的手機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，這些半透明OLED像素的發(fā)光面積會顯著減小，所以需要更高的驅(qū)動電流密度以保證其在亮度方面的均勻性。隨著時間的推移，這會導致顯示屏上對應攝像頭位置的OLED像素亮度降低。此時為了繼續(xù)保證亮度均勻性，整個OLED面板上的其他像素也都要降低亮度。
另外一點，顯示屏下設置攝像頭必然還會增加整個設備的厚度，除非減少攝像頭的伸縮空間，不過這樣又會導致圖像清晰度和/或視野的下降。傳統(tǒng)設計中，屏下攝像頭就需要透過OLED顯示屏的不透明區(qū)域——“紗門”，所以圖像質(zhì)量會進一步下降。例如，據(jù)報道來自中興Axon手機顯示屏下攝像頭的圖像，就有點模糊且色彩不佳。最后，這種方案中，攝像頭機的位置一般都需要固定在整個顯示屏的頂部。這對手機應用來說或許不是什么大問題，但對于筆記本電腦、臺式顯示器和會議室顯示器或電視則會是一個大問題。因為在這些應用中，設計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議凝視視差問題。
開放的像素區(qū)域是Micro-LED顯示技術的一個天然優(yōu)勢。與OLED顯示器相比，Micro-LED顯示器可以承受更高的驅(qū)動電流密度，所以每個像素的發(fā)光面積可以設計得很小，這在很大程度上可以避免面板壽命和分辨率的折衷問題。在集成有微型圖像傳感器芯片的Micro-LED顯示器中，沒有顯示亮度均勻性問題，因為這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，同時其畫面質(zhì)量也不會受到發(fā)光像素的影響。另一點，這些微型圖像傳感器芯片在設計上可以與Micro-LED芯片或載體在同一平面上，所以整個顯示設備的厚度也不會增加。
此外，這種顯示器中的圖像傳感器芯片數(shù)量可以設計更多些，以方便設備可以根據(jù)視頻會議應用的內(nèi)容自適應地調(diào)整攝像機的光軸位置。再延伸一下，這種方案甚至還支持多個攝像機畫面的同步，這在未來可以實現(xiàn)更佳的視頻會議體驗。
Micro-LED顯示器可以不需要單獨使用有源矩陣背板，因為用作有源矩陣和顯示器驅(qū)動的電路在巨量轉移過程中就可以實現(xiàn)。對比來看，OLED顯示器則需要使用薄膜有源矩陣驅(qū)動背板。理論上，Micro-LED顯示器可以使用印刷電路板作為驅(qū)動背板，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移兩種生產(chǎn)工藝制造，只是這可能過于復雜且成本高昂。與Micro-LED顯示器一起使用的印刷電路板背板結構在材料以及信號和電源路由方面有很多選擇，因為它在設計時不限于透明或耐高溫，導體或絕緣體等。
當然，設計者也可以想象在OLED有源矩陣基板上集成透鏡和薄膜光電傳感器陣列。不過迄今為止，薄膜光電傳感器陣列的成像性能在可見光靈敏度、噪聲、最小像素尺寸、響應時間等方面與現(xiàn)代硅基CMOS圖像傳感器相比還差很多。
實際上，市場在優(yōu)化硅基CMOS傳感器的投資上要遠遠超過薄膜圖像傳感器。如果真得要使用這種方案，市場需要大量投資來開發(fā)與OLED共面且具有競爭力的薄膜圖像傳感器。從這些點來看，OLED顯示器，在可預見的未來，也只能繼續(xù)沿著屏下攝像頭集成的方案走下去。
不過，集成微型攝像頭陣列的Micro-LED顯示器，其可行性仍需要通過產(chǎn)品來證明。
當然，除了Micro-LED巨量轉移過程中眾所周知的挑戰(zhàn)之外，設計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實時處理，將多個低分辨率圖像合成為高分辨率的圖像。
