電子發(fā)燒友網報道（文/黃晶晶）智能手機屏幕在環(huán)境光不同的明暗下自適應調整亮度，是已經被我們所熟知的功能。有一個細節(jié)是，蘋果手機已經采用屏下光譜技術，通過環(huán)境光傳感器提升OLED顯示屏的精準適配能力?，F(xiàn)在，基于新一代OLED屏下光譜傳感技術的高精度環(huán)境光傳感器正在走向更多高端手機品牌。

隨著OLED屏幕在智能手機市場的普及率持續(xù)攀升，消費者對顯示質量的關注已不再局限于分辨率、對比度等基礎參數(shù)，而是逐步擴展至屏幕對環(huán)境光的智能響應能力以及自適應護眼視覺體驗。獨立評測機構DXOMARK發(fā)布的一份新報告指出：“對追求視覺體驗自然舒適的用戶來說，色溫自適應功能的表現(xiàn)差異，可能會對他們評價手機的整體滿意度產生關鍵影響。

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顯示屏色彩與亮度管理的未來發(fā)展趨勢。

屏下光譜傳感技術，提升環(huán)境光傳感器的測量精度

高精度環(huán)境光測量的核心價值在于，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（見下圖3、4）。例如在暖白光場景下，右側參照手機的白點偏冷，與環(huán)境不協(xié)調。其在冷白光環(huán)境下則較為匹配。演示手機則能實時自適應調節(jié)，精準還原各場景真實色彩。



然而在智能手機中，環(huán)境光傳感器 (ALS) 并非工作在自由空間。為實現(xiàn)顯示區(qū)域最大化做到全面屏設計，它被安裝在屏幕下方，而非機身邊框處，這導致環(huán)境光傳感器對環(huán)境光的采集嚴重受限。

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

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

屏幕像素間的微孔會限制環(huán)境光傳感器 (ALS) 的視場角，使其僅能接收到垂直方向兩側窄范圍內的環(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)性的測量場景下，標準 XYZ 顏色傳感器無法給出精確的測量結果。

艾邁斯歐司朗聯(lián)合智能手機市場領先制造商，開發(fā)出一系列 OLED 屏下光譜顏色傳感器。該技術在可見光范圍內設有五個光學通道。在 OLED 屏下光感應用中，對這五通道數(shù)據進行處理，即可精準重構 XYZ 響應。



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

新型混合銀濾光片，通過在晶圓級干涉濾光片上增加銀 (Ag) 涂層，顯著增強了對紅外 (IR) 波段的阻隔能力。與早期ALS產品相比，其非要紅外光響應度大幅降低，降幅高達1000倍（可見光及近紅外光譜詳細對比見圖7）。最新ALS產品采用的新型混合銀濾光片技術，可確保顯示屏亮度和白點平衡調整所采用的色彩與光強度測量數(shù)據，更貼近人眼對環(huán)境光的真實感知。



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

人眼對紅外光幾乎沒有響應，但顏色傳感器所用的硅基材料卻能探測紅外光。在前代環(huán)境光傳感器 (ALS) 產品中，這種紅外靈敏度會導致測量結果失真，使得傳感器檢測到的光強度（因其可同時探測紅外光與可見光）高于人眼實際感知的強度。智能手機常會暴露在多種紅外光源下（包括陽光、飛行時間測距傳感器 (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。

簡單來說，此前傳感器可能會對接收到的紅外光誤判，而進行屏幕亮度的調整。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)負責人Dalibor Stojkovic認為：“我們開發(fā)了一系列創(chuàng)新技術，涵蓋濾光片、光學元件及傳感器芯片等多個領域。這些技術突破，大幅提升了環(huán)境光傳感器的測量精度。未來，艾邁斯歐司朗將持續(xù)攜手行業(yè)領先合作伙伴，依托這些尖端解決方案，共同推動實現(xiàn)‘色彩還原總能精準呈現(xiàn)預期顯示效果’與‘舒適護眼’的雙重愿景?！?br />
環(huán)境光管理，對顯示屏用眼舒適至關重要

TüV萊茵大中華區(qū)電子電氣產品服務區(qū)域總經理劉喜強表示，針對顯示屏用眼舒適的標準，除了基礎護眼的藍光和頻閃之外，現(xiàn)在更關注顯示質量和環(huán)境光管理的維度。其中，具備環(huán)境光的感知能力需要準確或者接近地判斷環(huán)境的照度和色溫，從而對屏幕亮度和色溫進行動態(tài)調整。在標準發(fā)展的過程中，比較大的挑戰(zhàn)在于精確的環(huán)境光感知和屏幕調整，由于傳感器技術、大小的限制以及屏幕技術的差異，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行優(yōu)化。

他進一步說道，以手機為例，在很暗的環(huán)境下如果沒有比較敏感、精準地感知暗場的照度，就會影響屏幕呈現(xiàn)的亮度。另一方面，現(xiàn)在新的光學領域增加了暗場環(huán)境的照度色溫的感知要求。

面對消費者對用眼健康的需求，TüV從護眼技術、動態(tài)顯示特性和環(huán)境光管理三個維度構建了顯示屏護眼能力的評估體系。而我們也看到，艾邁斯歐司朗的傳感器通過統(tǒng)計光子數(shù)據的方式來感知環(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通過精準的環(huán)境光管理，確保了用戶在不同場景下都能獲得始終如一的舒適體驗，為終端設備的健康顯示樹立了新的技術標桿。

DXOMARK產品市場總監(jiān)Fabien Montagne認為，屏幕顯示至關重要。我們的研究結果表明，具備先進色彩自適應功能的智能手機對提升用戶體驗起著關鍵作用。艾邁斯歐司朗的創(chuàng)新技術能精準捕捉環(huán)境光特性，助力設備動態(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)碼王小機團隊的石新宇表示：“在攝影創(chuàng)作的過程中，用戶既渴望真實的影像還原，也需要恰到好處的視覺沖擊力。色彩精準的智能手機不僅能幫助創(chuàng)作者忠實記錄光影細節(jié)，還能讓作品與觀眾產生情感共鳴。屏下光譜技術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，這對整個內容生態(tài)而言都具有重要意義?！?br />
屏閃、護眼與顯示的平衡

早期OLED采用低頻PWM調光，近年通過提升調光頻率、優(yōu)化算法有效降低了屏閃問題。主流廠商采用高頻PWM調光技術，顯著降低人眼感知風險。部分廠商通過算法優(yōu)化實現(xiàn)全亮度類DC調光，進一步減少閃爍。劉喜強認為，不一定頻閃的頻率越高，PWM的頻率越高，就會一直給我們帶來正向收益。

當前OLED的頻閃問題，在健康護眼與優(yōu)質顯示之間構成了一個兩難挑戰(zhàn)。而破題的關鍵，在于對頻閃的認知需要更加科學和深入。因此評價頻閃帶來的使用健康影響，就會讓我們改變以往不斷追求更高頻率等同于更加護眼的說法。未來在更科學的評價方式支持下，技術發(fā)展方向可能會更科學一些。而從艾邁斯歐司朗的技術分享來看，頻閃的PWM驅動頻率高低，也會對于環(huán)境光的評價和環(huán)境光的感知產生一定影響，不一定追求更高頻率就是非常好的選擇。

準直流調光和無偏光片顯示屏為OLED屏下精準的環(huán)境光表征帶來了挑戰(zhàn)，Dalibor解釋，準直流調光或者無偏光片的顯示屏，它的復雜度更高，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。傳感器是其中一個方法，還有校準、補償算法或者其他的算法精度的提升，從而達到更好的顯像精度或者色彩精準度。這就需要面板制造商或者手機品牌商、OEM多方協(xié)作，比如針對一些光譜數(shù)據，或者光傳輸路徑的數(shù)據要做校準。校準的過程如果做好了，有助于整體顯像的真實性，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、手機品牌商等等共同解決色差和色彩失真問題。

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

實現(xiàn)類紙顯示

優(yōu)質的屏幕顯示體驗應具備環(huán)境光自適應調整能力，并提供多樣化策略選擇，以滿足用戶的個性化需求。類紙顯示是當前主流的用戶偏好之一，對于智能手機廠商而言既是機遇也是挑戰(zhàn)。艾邁斯歐司朗的屏下光譜技術精準捕獲或者評估環(huán)境光、同時盡可能避免出現(xiàn)色差或者色彩偏離，其在屏幕色溫、成像效果方面都有獨特之處。對智能手機廠商而言，類紙顯示等進階屏幕顯示效果目前尚未完全落地，但該領域的技術探索與場景拓展仍充滿想象空間，這或許正是安卓陣營手機廠商突破同質化競爭、打造差異化優(yōu)勢的重要機會。

艾邁斯歐司朗ALS & Prox產品線負責人Marcel Knecht表示：“顯示質量已成為高端智能手機實現(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顯示屏的精準適配能力，助力手機制造商更好地滿足消費者期待，贏得市場競爭優(yōu)勢?！?br />