Wie Under-Display-Kameras unsere Bildschirme für immer verändern werden

Seit Jahrzehnten leben wir mit einer unbequemen technologischen Wahrheit: Kameras und andere Sensoren können nicht denselben Platz wie unsere Bildschirme einnehmen. Aus diesem Grund werden zunehmend Smartphones Verlassen Sie sich auf die gefürchtete „Notch“, um das Bildschirm-zu-Körper-Verhältnis zu maximieren und gleichzeitig die Frontkamera und andere Sensoren zu erhalten.

Einige Telefonhersteller von Oppo Zu OnePlusUmgehen Sie dieses Problem, indem Sie motorisierte Popup-Kameras verwenden, während andere darauf zurückgegriffen haben Löcher stanzen in Displays, um der Kamera ein eigenes Guckloch zu bieten. Das ist auch der Grund, warum sogar die neueste High-End-Laptops haben immer noch ausgeprägte Ränder um ihre Displays. Der Webcam braucht ein Zuhause und es scheint, dass niemand bereit ist, mit einer Kerbe oder einem Loch in einem Computer zu leben.

Es stellt sich jedoch heraus, dass Kameras und Bildschirme nicht ganz so inkompatibel sind, wie es scheint. Dank verbesserter Herstellungstechniken sind diese beiden Kontrahenten dabei, ihren langjährigen Territorialstreit zu beenden. Dies ist keine weitreichende Vorhersage; es passiert gerade.

Bis Ende 2021 werden wir die ersten Smartphones mit unsichtbaren Under-Display-Kameras (UDC) sehen. Laptops, Tablets, Und Fernseher wird folgen.

Wie wird dies erreicht und wie wird es die Art und Weise verändern, wie wir diese Geräte nutzen?

Hier ist ein Einblick in unsere Zukunft mit versteckter Kamera.

Warum die Kamera verstecken?

Sich über eine Telefonkerbe, ein Loch oder einen großen Bildschirmrahmen zu beschweren, ist die Definition eines First-World-Problems. Und nach zu urteilen Die hervorragenden Verkaufszahlen von AppleKeiner dieser Nebenwirkungen von nach vorne gerichteten Kameras stellt für Käufer einen Dealbreaker dar.

Abgesehen von der Ästhetik bietet das Verstecken von Kameras hinter Displays jedoch drei große Vorteile.

Erstens können Sie damit Telefone herstellen, die über echte Rand-zu-Rand-Bildschirme verfügen. Videos und Fotos sehen besser aus und App-Entwickler können jeden Quadratmillimeter für ihre Designs nutzen – und das alles bei möglichst kleinem Gehäuse.

Zweitens gilt aus gestalterischer und fertigungstechnischer Sicht: Wenn Kameras und Sensoren überall platziert werden können und ihre Größe und Sichtbarkeit weniger eingeschränkt sind, wird die Karte für das Telefondesign neu gezeichnet. Größere Akkus, dünnere Telefone, mehr Sensoren und viel bessere Kameras sind potenzielle Vorteile.

Aber der dritte und wohl größte Vorteil ist die Möglichkeit, die Kamera auf unseren Blick auszurichten.

In Blenden oder Aussparungen platzierte Kameras erzeugen den mittlerweile allzu vertrauten, unangenehmen Blick nach unten, der bei Videoanrufen auftritt. „Meistens schaut man sich beim Videochat nicht wirklich an“, sagt Michael Helander, CEO des in Toronto ansässigen Unternehmens OTI Lumionics sagte Digital Trends. „Die derzeitige Platzierung von Videokonferenzkameras in all diesen Geräten ist wirklich nicht optimal.“

Helander hat wahrscheinlich mehr als die meisten über dieses Problem nachgedacht. Sein Unternehmen stellt Spezialmaterialien her, die das ermöglichen, was früher unmöglich war: Displays so transparent zu machen, dass man eine Kamera dahinter platzieren kann.

Sobald eine Kamera hinter dem Display sitzt, sorgt sie dafür, dass unsere Videointeraktionen endlich so aussehen und sich anfühlen Echte, persönliche Interaktionen – ein Game Changer, der in unseren COVID-beschränkten Zeiten zu keinem besseren Zeitpunkt kommen könnte Welt.

Wie macht man ein Display transparent?

In der Bildschirmtechnik dominieren zwei Arten von Displays. Am gebräuchlichsten sind Flüssigkristallanzeigen (LCD), zu denen LED-Fernseher und QLED-Fernseher gehören. Der zweite, organisch Leuchtdioden (OLED) dominieren Smartphones und Tablets und werden immer häufiger in Laptops und sogar Desktops verwendet Monitore

LCDs sind tatsächlich transparent, wenn sie nicht verwendet werden. Aus diesem Grund sehen Sie auf dem Bildschirm eines Taschenrechners überall dort einen grauen Hintergrund, wo die schwarzen Ziffernsegmente nicht aktiv sind. Doch die Nutzung dieser Transparenz zum Fotografieren stellt große technische Hürden dar, insbesondere wenn man die Notwendigkeit einer Hintergrundbeleuchtung berücksichtigt.

Der aktive Teil eines OLED-Displays hingegen ist hauchdünn. Seine verschiedenen Schichten werden in Nanometern gemessen, was es zum perfekten Kandidaten für Transparenz macht. Seine nanometerdünne oberste Metallschicht ist für sichtbares Licht bereits durchlässig, Infrarotlicht wird jedoch vollständig blockiert.

Es stellt sich also die Frage: Wie kann man die Transparenz von OLEDs erhöhen, ohne das Display durch Aussparungen zu beschädigen?

Eine Lösung, die von bevorzugt wird Xiaomi und Oppo Bei ihren UDC-Prototypen setzen sie auf die inhärente Transparenz eines OLED-Pixels. Wenn ein OLED-Pixel nicht zum Aussenden von Licht verwendet wird, lässt es Licht herein. Sie können also eine Kamera hinter einem OLED-Display platzieren und diese kann genug Licht sammeln, um Bilder aufzunehmen. Aber es gibt einen Haken: Sie müssen die Kamera immer noch oben oder unten auf dem Bildschirm platzieren, denn wenn die Wenn die Kamera aktiv ist, müssen die darüber liegenden OLED-Pixel ausgeschaltet werden, wodurch ein vorübergehender schwarzer Bereich auf der Kamera entsteht Bildschirm. Dieser Ansatz ist eine Lösung für das Notch- und Hole-Punch-Problem, trägt jedoch nicht zur Lösung des Problems des nach unten gerichteten Blicks bei.

Eine andere Möglichkeit, Transparenz zu erreichen, besteht darin, kleine physische Löcher zu schaffen, die zwischen die Pixel eines Displays passen, aber das ist an sich schon unglaublich schwierig.

Das erste im Handel erhältliche Telefon mit einer Kamera unter dem Display – das ZTE Axon 20 5G – verwendet diese Technik, leidet aber auch unter einem nicht idealen Kompromiss. Moderne Smartphones verfügen über unglaublich dicht gepackte Pixel. Der iPhone 12 Pro verfügt über ein 460ppi-Display (Pixel pro Zoll), was bedeutet, dass auf einem Quadratzoll mehr als 200.000 Pixel vorhanden sind. Sonys Xperia XZ Premium hatte einen satten 807ppi-Bildschirm (mehr als 650.000 Pixel pro Quadratzoll).

Das Stanzen von Löchern zwischen diesen Pixeln ist selbst mit einem Laser so schwierig, dass ZTE einige Pixel aus dem Bereich über der Kamera entfernen musste, um zusätzlichen Platz zu schaffen. Das Ergebnis ist ein deutlich niedriger aufgelöstes Quadrat auf dem Bildschirm.

Was ebenfalls auffällt (aufgrund der Größe der Löcher), ist die Kamera selbst, die aus manchen Blickwinkeln sichtbar wird.

Ein Teil des Bildschirms mit niedrigerer Auflösung stört Sie möglicherweise nicht, wenn er sich weiter oben befindet, in einem Bereich, der hauptsächlich für belanglose Informationen verwendet wird. Aber nur wenige Menschen würden eine so offensichtliche Reduzierung der Auflösung in der Mitte des Displays ihres Telefons akzeptieren, was wir brauchen würden, um dem Problem des nach unten gerichteten Blicks entgegenzuwirken.

Sehen und gesehen werden

Aber es gibt noch eine dritte Möglichkeit. Was wäre, wenn Sie, anstatt sich auf transparente Pixel zu verlassen oder nach dem Zusammenbau Löcher in das Display zu stanzen, während der Herstellung Millionen winziger Löcher in jede Schicht eines OLED-Displays bohren könnten?

Durch einen Prozess namens Musterung haben uns bestehende Herstellungstechniken diesem Szenario verlockend nahe gebracht.

„Wir wissen, wie man das in der TFT-Schicht (Dünnschichttransistor) macht“, sagte Helander. „Wir wissen, wie man das in der unteren Elektrode macht. Wir wissen, wie man das in der Ebene macht, aus der alle verschiedenen Pixel bestehen.“ Aber die oberste Metallschicht, Die Kathode, auch Kathode genannt, wird nicht wie diese anderen Schichten hergestellt, und das stellt eine einzigartige Technik dar Herausforderung.

Selbstmontierte Löcher

Die obere Metallkathode ist kein Metallblech im herkömmlichen Sinne. Anstatt ein separates Metallblech auf die Oberseite des Displays zu kleben, werden Metallmoleküle verdampft und können auf der gesamten Oberfläche kondensieren, ein Prozess, der als Aufdampfen bezeichnet wird.

Das Problem ist, dass es nach dem Auftragen dieser Metallschicht keine Möglichkeit mehr gibt, sie zu strukturieren. Das bringt uns zur geheimen Soße von OTI Lumionics.

„Die von uns entwickelte Technologie ist eine Möglichkeit, während des Herstellungsprozesses durch sogenannte Selbstorganisation Millionen winziger Löcher in dieser Schicht zu strukturieren“, sagte Helander. „Wenn man all diese Materialien zusammenlegt, bilden sie auf natürliche Weise all diese kleinen Öffnungen in der Ausstellung, Millionen davon.“

Helander behauptet, dass der Selbstmontageprozess bei jeder Bildschirmgröße funktioniert und den Herstellern die Entscheidung überlässt, wie viele Öffnungen benötigt werden – von nur einer bis zu einer Milliarde.

Sobald diese Öffnungen vorhanden sind, kann sichtbares und infrarotes Licht ungehindert passieren.

Vertrauen, aber überprüfen

So aufregend es auch ist, daran zu denken, dass wir bald viel natürlichere Videoanrufe führen können, indem wir a Eine Kamera unter einem Display stellt eine noch größere Verpflichtung für die Hersteller dar, vertrauenswürdige Privatsphäre zu gewährleisten Maßnahmen.

Wir benötigen einen zuverlässigen Indikator dafür, wann die Kamera aktiv ist, und eine ebenso zuverlässige Möglichkeit, sie zu deaktivieren. Da es sich unter dem Bildschirm befindet, gibt es keine Möglichkeit, die Linse physisch zu blockieren, ohne auch den Inhalt auf dem Bildschirm zu blockieren.

Apple hat iOS kürzlich aktualisiert und zeigt nun einen kleinen grünen Punkt in der Nähe der Kerbe an, wenn die nach vorne gerichtete Kamera verwendet wird, und einen orangefarbenen Punkt, der anzeigt, wenn das Mikrofon aktiv ist. Das ist eine gute Möglichkeit, uns darüber zu informieren, was vor sich geht, aber wir brauchen noch mehr.

Intelligente Lautsprecher wie die Google Nest mini Im Lieferumfang sind physische Schalter enthalten, mit denen die Mikrofone deaktiviert werden können. Unter der Annahme, dass es keine Möglichkeit gibt, die Position des Schalters aus der Ferne zu überwinden, bietet dies ein sehr gutes Maß an Vertrauen. Ein ähnlicher Mechanismus sollte bei Fernsehern, Monitoren und Laptops zum Standard gehören, sobald die Kameras unsichtbar werden.

Ab wann werden Kameras unter dem Display angezeigt?

OTI Lumionics hat bereits Vereinbarungen mit mehreren chinesischen Smartphone-Herstellern getroffen, diese Unternehmen können jedoch aufgrund von Vertraulichkeitsbeschränkungen noch nicht genannt werden. „Viele von ihnen haben Prototypen von Telefonen gebaut und alles sieht großartig aus“, bemerkt Helander, „aber keiner von ihnen möchte etwas öffentlich preisgeben, bis sie für ihr Telefon bereit sind.“ tatsächliche offizielle Produktankündigungen.“ Er ist zuversichtlich, dass wir diese neuen Under-Display-Kameramodelle irgendwann im Jahr 2021 sehen werden, auch wenn sie bis dahin möglicherweise exklusiv auf dem chinesischen Markt bleiben werden 2022.

Wie viel werden sie kosten?

Ich war voll und ganz darauf vorbereitet, dass Helander mir sagen würde, dass nur die hochwertigsten Smartphones zu einem erschwinglichen Preis angeboten werden 1.000 US-Dollar oder mehr wären die ersten, die UDCs auf den Markt bringen würden. Aber die ersten Modelle werden voraussichtlich der Mittelklasse angehören Mobilteile. Er führt dies auf den harten Wettbewerb zwischen den chinesischen Marken im 400- bis 600-Dollar-Bereich zurück Smartphone-Markt, was zu einer Bereitschaft geführt hat, neue Funktionen schneller auszuprobieren, auch wenn dies nicht gelingt Fang an.

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