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年末看全面屏八仙过海 手机设计并非打孔一招独鲜
2018-12-21 11:58:59 【机锋网】 作者:李志新 责编:王亚南
李志新

【机锋评论】对于手机圈儿来说,2018年可以说是精彩纷呈的一年,别的不说,只看全面屏的演进就热闹非凡。不管是技术,还是设计,全面屏在这一年都有了质的提升,体现到产品上就是前面板额头和下巴依靠替代技术,或是设计进步,都有了进一步的缩窄。


从产品表象上说,全面屏的深化发展确实只是缩窄这么简单,但实际上缩窄并不简单。从去年的18:9的屏幕拉长,到刘海异形屏的初见端倪,再到今年各种全面屏方案的全面爆发,手机屏幕进化的每一步都伴随着相关技术或者设计的进步,比如屏幕打孔、屏下光感、屏下指纹、听筒进化等等。


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今天我们就来聊一聊,2018年我们看到的手机全面屏演进。当然,我们聊技术和设计,更多的是为消费者提供一个更适合自己的购买建议。技术和设计本身对于消费者来说无关痛痒,给用户带来的体验提升才是这些进化的意义所在。


全面屏形态丨技术不够设计来凑的悲哀与庆幸


去年全面屏就成为了一个火热的议题,也不得不说这为手机圈的发展开了一个好头:全新形态催生了更加旺盛的市场需求,市场需求又促进了相关技术产业的变革,同时也加快了研发实力薄弱的小品牌走向死亡。


但外观现状和“真·全面屏”的终极臆想差距还有些明显,而技术发展速度不能使其一蹴而就,在这个愿望和技术不对等的过程中,自然而然也就有了多样的设计形态——


1、普通规整矩形拉长


最初级的全面屏形态,但做到极致屏占比也能达到90%以上。其典型代表有魅族16th,屏占比高达91.18%,比普通的刘海异形屏屏占比还高。当然付出的代价也很高,魅族16th采用了定制的前置摄像头、屏幕COF封装。魅族在发布会上透露,这块屏幕的定制价格高达600万美元。


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从设计进化和使用习惯来说,这种屏幕是最直观、使用最简洁的。对于强迫症用户来说,这可以说是手机设计中的最后一片净土了。


2、大刘海到水滴的深度打磨


iPhone X虽然不是第一个采用异形全面屏的手机,却着实带动这种设计成为主流。简单的说,就是把额头空置的部分进行屏幕延伸,用以显示时间、通知、信号等零碎信息。但iPhone X的刘海比较宽,因为刘海内集成了3D结构光面部识别模组。


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之后上游供应链的完善让更多的刘海全面屏手机被制造出来,我们比较熟知的小米8,也是采用类似的大刘海设计。小米8在其上集成了红外面部识别模组,所以刘海也较宽。


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在后来的国产全面屏手机上,我们可以明显感知,额头刘海是逐渐变窄的,只要不加持复杂的前置光学模组,缩窄也并不是什么困难的事情。


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“美人痣”可以说是较早面世的异形全面屏方案,但却被水滴全面屏后来居上,或许原因就在于后者在视觉上更加和缓。在这里值得一提的是,vivo的额头水滴设计,其中隐藏了红外发射器,前置摄像头可以收集红外信息,所以虽然是水滴设计,仍支持红外面部识别。


3、曲线救国的机械设计


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前置摄像头难以取消,技术不足也催生出了机械结构设计,比较典型的就是vivo/OPPO的自动升降结构、小米/荣耀/联想的滑盖设计。


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这种设计的好处在于,可以让全面屏更加“全面”,采用这种设计的手机屏占比也都达到了90%以上。但这种机械设计也带来了问题:机械磨损、使用效率降低。


4、正反双屏的深入进化


另外一个典型形态就是正反双屏的全面屏设计。其实这种设计并不稀奇,之前的YotaPhone、海信双屏手机、魅族Pro7都采用了正反双屏,其目的是通过背面的副屏实现更省电的手机浏览、拍摄功能辅助、信息显示等等。


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现在的双屏设计目的也很明显,直接原因就是取消掉前置摄像头,让正面屏幕更全面。当然在这个过程中也衍生出了其它玩法,典型机型vivo NEX双屏版、努比亚X。


5、真假屏下摄像头


如同去年时期盼屏下指纹,屏下摄像头也是消费者的美好愿景之一。据传闻,三星最初在其旗舰新机上设计的是New Infinity的全面屏,将摄像头隐藏在屏幕下方,利用OLED透光的原理来实现前置相机的取景。


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当前置摄像头工作时,摄像头部位的屏幕像素不工作,保证了成像不被屏幕光线干扰;当前置摄像头不工作时,该部位的像素正常工作,这时候就实现了前置摄像头真正的屏下隐藏。


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但后来传闻,这种屏下摄像头的方案拍摄效果不佳,原因就在于OLED屏幕虽然可以实现40%的光线透过率,但由于存在屏幕金属线路网格的干扰,成像效果并不理想。所以我们看到了“假屏下摄像头”的面世,即在屏下开孔来放置前置摄像头。典型机型华为nova4、三星Galaxy A8s。


全面屏技术丨都是让全面屏逼出来的


一、三大件儿的变迁


全面屏主要解决的是前面板的额头和下巴,所以其上的构件成为了阻碍发展的主要因素,最典型的就是额头的三大件:听筒、前置摄像头、感应器。全面屏时代,原本已经成熟的技术无法满足更小的空间需求,所以技术升级还是非常必要的。


1、听筒


目前较为主流的方案有两种,一个是改良设计,一个是新技术替代。由于听筒开孔上移,但上移没有足够空间放置听筒扬声器,所以前者的改良方案就是用声音导管来连接开孔和听筒扬声器,从而提升通话效果。


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目前主流的替代方案就是vivo的屏幕发声技术。之前也有听筒的替代方案出现,比如夏普Aquos Crystal的骨传导和小米MIX的悬臂梁式压电陶瓷声学系统,但效果并不出色,要么声音薄弱,要么存在声音外泄指向性不佳的问题。vivo屏幕发声在一定程度上让这些问题得以解决。


2、前置摄像头


到目前为止,前置摄像头仍没有稳妥的隐藏方案,其中相对突出的就是屏下摄像头,刚才我们也提到了屏下摄像头目前的两款机型。虽然都是在屏下开孔,但实际上两款机型采用的技术方案并不相同:三星Galaxy A8s采用的是通孔,华为nova4采用的是盲孔。


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通孔方案是指打穿玻璃盖板下的整个屏幕,用以放置相机模组;盲孔则是打孔至背光层,保留液晶面板。前者拥有更好的透光率,画面不被遮挡,但问题在于开孔较大;后者开孔小,但装配难度高。


3、感应器


这里说的感应器指的是光线感应器和距离感应器,光线传感器用于环境光线感知,从而为屏幕的自动亮度调节提供依据,距离传感器用于感知近距离物体,为通话自动息屏、口袋防误触等提供依据。一般我们会看到两种感应器被挤在边框上,不过也有厂商对其进行了改良,比如微缝红外距离感应器、超声波距离感应器等,以符合更加自然的使用习惯。


  • 屏下光线感应器


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这项技术见于vivo NEX上,简单的说就是OLED屏幕可以透光,屏幕封装层开孔后可以让自然光进入,其下放置大尺寸光线感应元件,配合vivo独创光线补偿算法实现光线感应。


  • TP感应+屏下红外距离传感器


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这种组合式的距离感应器见于OPPO Find X上,亮屏到息屏使用屏幕触摸机制检测,从息屏到亮屏使用红外检测(检测器位于屏幕下,位置大约在屏幕上侧三分之二处),并针对复杂使用场景进行了优化。


  • 顶部距离感应器


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前面板没有充足的空间,那么不妨将传感器转移到边框上,比喻OPPO Find X的光线感应器就在顶部边框上。但距离感应器需要监测距离,所以需要在感应方向上进行改良。在华为nova4上,这项设计得以成功,其首创的顶出距离传感器专利设计,将距离传感器挪到中框顶部,能从“平行”方向检测到物体的靠近。


二、下巴上另有玄机


说完了额头,我们再来说说下巴。今年年初,国产机被网友调侃:学得了苹果的刘海,却学不来人家的窄下巴。当然这是个很明显的问题,为什么苹果的下巴就能那么窄,但国产机型清一色的大下巴呢?其中原因,就在于屏幕封装工艺和信号净空区。


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用在手机上的屏幕封装工艺目前可以分成三种,一是COG封装,屏幕上的驱动芯片直接延伸出来,所以需要一个下巴用来安置相关构件,早期的屏幕封装均采用这种工艺,比如iPhone 8;二是COF封装,驱动芯片的一部分做成了柔性,部分构件可以翻转到屏幕下侧,从而让下巴有所缩窄,这种封装方案普遍用于前期的全面屏手机,比如魅族16th就是COF封装工艺。


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最后一种是COP封装,把驱动元件折叠全部塞到了屏幕的下方,通过屏幕的折叠实现下巴的取消。因为需要折叠屏幕,所以机身会变厚。目前这项技术三星可以实现,iPhone X的屏幕就是从三星重金订购的。此外,国产机型OPPO Find X也采用了这项封装工艺。


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看到这里,也许你会有这样的疑问:那么为什么iPhone X的下巴比OPPO Find X更窄呢?其中原因,就在于放置于下巴上的信号净空区。


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导电的金属能对电磁波产生反射、吸收、和抵消,所以手机天线设计时,不仅要远离金属元件,而且还应隔离电池、振荡器、屏蔽罩、摄像头等其他降噪零部件。这块安置天线的干净区域即为天线的净空区。而屏幕等效于金属层,显示工作产生的电磁辐射频段覆盖了天线的工作频段,所以不断增大的屏占比与充足的信号净空区形成了矛盾。


那么iPhone X是如何把下巴做没的呢?据了解,iPhone X是通过采用更低电磁损耗的LCP天线基材来平衡信号的折损的。但iPhone X实际信号如何,上市这么长实现,相信大家也有目共睹。究其原因,除了苹果采用两种品牌基带,降低基带性能的原因外,个人推测,这与信号净空区的重新设计也脱不了干系。而新一代iPhone XS,再一次在信号方面严重翻车。


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所以稳妥起见,即便是COP封装的OPPO Find X,也是有一定下巴存在的,但肯定要比一般的下巴窄不少。那为什么COP封装不是很流行的?原因很简单,贵,主流价位的国产旗舰手机难以消化COP封装的高昂成本。


三、全面屏新时代生物识别迎来契机


生物特征识别已经成为手机安全认证的主要方式之一,全面屏时代,最主流的生物识别方式有两种:一是屏幕指纹识别,而是面部识别。2018年可以说是全面屏进行全面探索的一年,在这一年里,面部识别的风头似乎拥有压倒性优势,而这种局面将在明年发生逆转。


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目前应用在手机上的屏幕指纹均依据光学原理,vivo可以说是屏幕指纹运用的先锋。发展到现在,vivo的光电指纹已经到了第五代,可以使用DSP进行优化从而实现更快的解锁速度、更复杂的使用场景适用。vivo NEX双屏版的屏幕指纹亮屏解锁速度可达0.29s,相比于上代速度提升17%,可以说是手机圈儿里的佼佼者。


但话说回来,相比于之前成熟的传统电容式指纹识别,屏幕光学指纹还存在识别速度慢、识别率低的问题,所以当前的屏幕指纹并不能说是指纹解锁的最优体验。这时候识别速度更快的面部识别流行开来也理所应当。


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目前相对安全的是以苹果为代表的3D结构光面部识别和vivo NEX双屏版上的TOF 3D面部识别,可以内建用户的面部3D模型,从而避免了照片解锁的可能,而且受环境光线影响较小。


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但这些面部识别都存在一个相同的问题:都需要专用的模组,而且占用机身空间较多。而挖孔的屏下摄像头方案显然已经具备成为明年主流全面屏方案的潜力,这时候就出现了这样一个矛盾:不在屏幕上挖更多的孔,就无法放置专用的面部识别模组。


所以可以推测的是,在屏幕下可以完全容纳面部识别模组之前,屏幕指纹将成为主流的生物认证方式。


其实指纹识别还是可以有所期待的,因为超声波式屏幕指纹有很大可能成为主流——高通前不久刚刚发布的旗舰处理器骁龙855支持3D声波屏幕指纹传感器,明年年初即将到来的三星S10或许就会采用这种屏幕指纹方案。


相比于电容式和光学式指纹,超声波指纹拥有安全性更高、环境适应性更强等优势,比如之前采用超声波指纹的荣耀10,手指完全蘸水识别也不受到影响,这是电容和光学指纹无法实现的。


关于全面屏选择的几点小建议


看了这么多全面屏方案和技术,当然最关键的还是选择问题。那么如何才能选出适合自己的全面屏呢?简单地说,在技术未达之前,所有的方案都并不完美,选出适合自己的就是最好的选择——


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  • 如果对显示有需求,或者是强迫症患者,那么可以考虑没有异性的矩形屏幕、滑盖、自动升降的全面屏;


  • 如果对操作效率有需求,使用不拖泥带水,那么就别选择机械结构;


  • 如果常年手干,那么不要选择滑盖,因为会经常滑不下来;


  • 如果对面部识别安全性有要求,那么不妨考虑一下3D结构光或TOF 3D面部识别的全面屏手机;


  • 如果要求轻薄,那么没有异性的矩形屏幕、刘海屏是最佳选择,机械结构、双屏一般都比较厚重;


  • 如果追求新奇体验和自拍,那么可以考虑双屏,玩法很多,后置相机自拍素质也更好;


  • 如果对基础体验有严格的要求,那么屏幕指纹什么的新奇技术暂时就别考虑了,背部传统指纹或者面部识别,以及更传统的功能构件体验会更加靠谱一些。


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