Comment les caméras sous-écran changeront nos écrans pour toujours

Depuis des décennies, nous vivons avec une vérité technologique qui dérange: les caméras et autres capteurs ne peuvent pas occuper le même espace que nos écrans. C'est pourquoi, de plus en plus, téléphones intelligents comptez sur la redoutable « encoche » pour maximiser les rapports écran/corps tout en préservant la caméra frontale et les autres capteurs.

Certains fabricants de téléphones, de Oppo à OnePlus, contournent ce problème en utilisant des caméras pop-up motorisées, alors que d'autres ont eu recours à percer des trous dans les écrans pour fournir à la caméra son propre judas. C'est aussi pourquoi même le derniers ordinateurs portables haut de gamme ont toujours des lunettes prononcées autour de leurs écrans. Le webcam a besoin d'un foyer et il semble que personne ne soit prêt à vivre avec une encoche ou une perforation sur un ordinateur.

Mais il s’avère que les caméras et les écrans ne sont pas aussi incompatibles qu’il y paraît. Grâce à l'amélioration des techniques de fabrication, ces deux adversaires sont sur le point de mettre fin à leur vieux conflit territorial. Ce n’est pas une prédiction lointaine; ça se passe en ce moment.

D’ici fin 2021, nous verrons les premiers smartphones dotés de caméras invisibles sous l’écran (UDC). ordinateurs portables, comprimés, et Téléviseurs suivra.

Comment cela sera-t-il accompli et comment cela changera-t-il la façon dont nous utilisons ces appareils ?

Voici un aperçu de notre avenir en matière de caméras cachées.

Pourquoi cacher la caméra ?

Se plaindre d'une encoche de téléphone, d'une perforation ou d'un cadre de grand écran est la définition même d'un problème du premier monde. Et à en juger par Les chiffres de ventes exceptionnels d’Apple, aucun de ces effets secondaires des caméras orientées vers l’avant n’est un facteur décisif pour les acheteurs.

Mais au-delà de l’esthétique, il y a trois avantages majeurs à cacher les caméras derrière des écrans.

Premièrement, il vous permet de créer des téléphones dotés de véritables écrans bord à bord. Les vidéos et les photos sont plus belles et les développeurs d’applications peuvent utiliser chaque millimètre carré pour leurs conceptions, tout en gardant le corps du téléphone aussi petit que possible.

Deuxièmement, du point de vue de la conception et de la fabrication, si les caméras et les capteurs peuvent être placés n’importe où, avec moins de restrictions sur leur taille et leur visibilité, cela redessine la carte de la conception des téléphones. Des batteries plus grosses, des téléphones plus fins, plus de capteurs et des appareils photo bien meilleurs sont autant d’avantages potentiels.

Mais le troisième avantage, et sans doute le plus important, est la possibilité d’aligner la caméra avec notre regard.

Les caméras placées dans des cadres ou des encoches créent le regard vers le bas, désormais bien trop familier, qui se produit lors des appels vidéo. « La plupart du temps, vous ne vous regardez pas réellement lorsque vous parlez par chat vidéo », Michael Helander, PDG de la société torontoise OTI Lumionique a déclaré à Digital Trends. "L'emplacement actuel des caméras de vidéoconférence dans tous ces appareils est vraiment sous-optimal."

Helander a probablement réfléchi à ce problème plus que quiconque. Son entreprise crée des matériaux spéciaux qui permettent ce qui était autrefois impossible: rendre les écrans suffisamment transparents pour que vous puissiez placer une caméra derrière eux.

Une fois qu'une caméra est placée derrière l'écran, elle donnera enfin à nos interactions vidéo l'apparence et la sensation de de véritables interactions en personne – un changement de donne qui ne pourrait pas arriver à un meilleur moment dans notre contexte restreint par le COVID monde.

Comment rendre un affichage transparent ?

La technologie des écrans est dominée par deux types d’affichages. Les plus courants sont les écrans à cristaux liquides (LCD), qui comprennent les téléviseurs LED et les téléviseurs QLED. Le deuxième, bio La diode électroluminescente (OLED), domine les smartphones et les tablettes, et est de plus en plus utilisée dans les ordinateurs portables et même les ordinateurs de bureau. moniteurs

Les écrans LCD sont en fait transparents lorsqu’ils ne sont pas utilisés. C’est pourquoi vous voyez un fond gris sur l’écran d’une calculatrice partout où les segments de chiffres noirs ne sont pas actifs. Mais profiter de cette transparence pour prendre une photo pose de gros obstacles techniques, surtout si l’on prend en compte la nécessité d’un rétroéclairage.

La partie active d’un écran OLED, en revanche, est fine comme du papier. Ses différentes couches sont mesurées en nanomètres, ce qui en fait le candidat idéal pour la transparence. Sa couche supérieure de métal, fine d'un nanomètre, est déjà translucide à la lumière visible, mais la lumière infrarouge est totalement bloquée.

La question se pose donc: comment pouvez-vous augmenter la transparence de l’OLED sans endommager l’écran avec des découpes ?

Une solution privilégiée par Xiaomi et Oppo dans leurs prototypes UDC consiste à s’appuyer sur la transparence inhérente d’un pixel OLED. Lorsqu’un pixel OLED n’est pas utilisé pour émettre de la lumière, il laisse entrer la lumière. Vous pouvez donc placer une caméra derrière un écran OLED et elle pourra collecter suffisamment de lumière pour capturer des images. Mais il y a un hic: vous devez toujours placer la caméra en haut ou en bas de l'écran, car lorsque l'image La caméra est active, les pixels OLED au-dessus doivent être éteints, ce qui crée une zone noire temporaire sur l'écran. écran. Cette approche est une solution au problème des encoches et des perforations, mais elle ne résout en rien le problème du regard vers le bas.

Une autre façon d’obtenir de la transparence consiste à créer de petits trous physiques qui s’insèrent entre les pixels d’un écran, mais cela est incroyablement difficile en soi.

Le premier téléphone disponible dans le commerce doté d'une caméra sous l'écran - le ZTE Axone 20 5G - utilise cette technique, mais elle souffre également d'un compromis loin d'être idéal. Les smartphones modernes ont des pixels incroyablement densément remplis. Le iPhone 12 Pro dispose d'un écran de 460 ppi (pixels par pouce), ce qui signifie qu'il y a plus de 200 000 pixels dans un pouce carré. Xperia XZ Premium de Sony avait un énorme écran de 807 ppi (plus de 650 000 pixels par pouce carré).

Percer des trous entre ces pixels, même avec un laser, est si délicat que ZTE a dû supprimer certains pixels de la zone située au-dessus de la caméra pour gagner de la place supplémentaire. Le résultat est un carré de résolution nettement inférieure sur l’écran.

Ce qui est également visible (en raison de la taille des trous), c'est la caméra elle-même, qui devient visible sous certains angles.

Une section de résolution inférieure de l’écran peut ne pas vous déranger lorsqu’elle se trouve en haut, dans une zone principalement utilisée pour des informations sans importance. Mais peu de gens accepteraient une réduction aussi évidente de la résolution au centre de l’écran de leur téléphone, ce dont nous aurions besoin pour contrer le problème du regard vers le bas.

Voir et être vu

Mais il existe une troisième option. Et si, au lieu de compter sur des pixels transparents ou de percer des trous dans l'écran après l'assemblage, vous pouviez créer des millions de petits trous dans chaque couche d'un écran OLED lors de la fabrication ?

Grâce à un processus connu sous le nom de modelage, les techniques de fabrication existantes nous ont rapprochés de façon tentante de ce scénario.

"Nous savons comment faire cela dans la couche TFT [thin-film transistor]", a déclaré Helander. « Nous savons comment faire cela avec l’électrode inférieure. Nous savons comment faire cela dans la couche qui constitue tous les différents pixels. Mais la couche métallique supérieure, également connue sous le nom de cathode, n'est pas créée comme ces autres couches, ce qui pose un problème d'ingénierie unique. défi.

Trous auto-assemblés

La cathode métallique supérieure n’est pas une feuille de métal au sens conventionnel du terme. Au lieu de coller une feuille de métal séparée sur le dessus de l'écran, les molécules métalliques sont vaporisées et autorisées à se condenser sur toute la surface, un processus connu sous le nom de dépôt en phase vapeur.

Le problème est qu’une fois cette couche de métal déposée, il n’y a aucun moyen de la modeler. Cela nous amène à la sauce secrète d’OTI Lumionics.

"La technologie que nous avons développée est un moyen de créer des millions de petits trous dans cette couche au cours du processus de fabrication, grâce à ce qu'on appelle l'auto-assemblage", a déclaré Helander. "Lorsque vous rassemblez tous ces matériaux, ils formeront naturellement toutes ces petites ouvertures dans l'exposition, des millions d'entre elles."

Helander affirme que le processus d'auto-assemblage fonctionne sur n'importe quelle taille d'écran et laisse les fabricants décider du nombre d'ouvertures nécessaires, de 1 à 1 milliard seulement.

Une fois ces ouvertures existantes, la lumière visible et infrarouge peut passer sans entrave.

Faites confiance, mais vérifiez

Aussi excitant soit-il de penser que nous pourrons bientôt avoir des appels vidéo beaucoup plus naturels, en plaçant un la caméra sous un écran impose aux fabricants une responsabilité encore plus grande pour assurer une confidentialité digne de confiance mesures.

Nous aurons besoin d’une sorte d’indicateur fiable du moment où la caméra est active et d’un moyen tout aussi fiable de la désactiver. Parce qu'il se trouve sous l'écran, il n'y a aucun moyen de bloquer physiquement l'objectif sans bloquer également le contenu sur l'écran.

Apple a récemment mis à jour iOS pour afficher un petit point vert près de l'encoche lorsque sa caméra orientée vers l'avant est utilisée, et un point orange pour indiquer lorsque le micro est actif. C’est un bon moyen de nous informer de ce qui se passe, mais il nous faut quelque chose de plus.

Des haut-parleurs intelligents comme le Google Nest mini livré avec des commutateurs physiques qui peuvent être utilisés pour désactiver les microphones. En supposant qu’il n’existe aucun moyen de contourner à distance la position du commutateur, cela offre un très bon niveau de confiance. Un mécanisme similaire sur les téléviseurs, les moniteurs et les ordinateurs portables devrait être standard une fois que les caméras seront devenues invisibles.

Quand les caméras sous-écran commenceront-elles à apparaître ?

OTI Lumionics a déjà conclu des accords avec plusieurs fabricants chinois de smartphones, mais en raison de restrictions de confidentialité, ces sociétés ne peuvent pas encore être nommées. "Beaucoup d'entre eux ont des prototypes de téléphones qui ont été construits et tout semble parfait", note Helander, "mais aucun d'entre eux ne veut divulguer quoi que ce soit publiquement jusqu'à ce qu'il soit prêt pour son lancement. annonces officielles réelles de produits. Il est convaincu que nous verrons ces nouveaux modèles de caméras sous-écran courant 2021, même s'ils pourraient rester exclusifs au marché chinois jusqu'à ce que 2022.

Combien coûteront-ils ?

J'étais tout à fait prêt à ce que Helander me dise que seuls les smartphones les plus haut de gamme, à des prix de 1 000 $ ou plus serait le premier à être commercialisé avec les UDC. Mais les premiers modèles devraient être de niveau intermédiaire combinés. Il attribue cela à la concurrence féroce entre les marques chinoises dans le segment des 400 à 600 dollars. marché des smartphones, ce qui a conduit à une volonté d'essayer de nouvelles fonctionnalités plus rapidement, même si elles ne parviennent pas à le faire. rattraper.

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