環境光傳感器是一種感光元件，多與消費類電子搭配使用，通過捕獲當前環境光線強度，實現屏幕調光和色溫調節的功能。環境光傳感器的引入有助于帶來更佳的顯示效果，以及降低設備功耗和延長設備的續航時間。
隨著全面屏的爆發，超高屏占比已成為了消費類電子廠商的宣傳籌碼，提高屏占比已成為各廠商之間不成文的共同發展目標。不過，目前市面上的高屏占比的屏幕主要以劉海屏、水滴屏、打孔屏為主，僅有少數做到了真正的全面屏。為什么真正的全面屏僅占少數呢？其實，這與環境光傳感器的擺放位置脫不了干系。為了實現真正意義上的全面屏，各大廠商都在積極地推進著屏下技術的研發工作，力圖將傳感器放置于屏下，減小屏幕“劉海”提高屏占比，為消費者帶來更強的視覺沖擊。
環境光傳感器轉到屏下需要解決哪些問題？
首先是屏幕材料變更導致的透光率和光學特性變化的問題。隨著消費者審美的不斷提升，市面上的曲面屏、折疊屏手機備受追捧，屏幕材質由傳統的硬質屏逐漸向柔性屏過渡，制備屏幕所需的材料也由硬質玻璃基底向具備柔軟延展性強的塑膠材料變更。材料的不同光線透過率與光學特性也會發生變化，環境光傳感器的解決方案還需廠商進行重新定義。
其次是屏幕自身光源對環境光傳感器的干擾問題。環境光傳感器自身是對光線比較敏感的一種器件，若放置于屏下，屏幕自身光源會嚴重影響環境光傳感器的靈敏度和準確性。即使這一問題解決了，還要解決外部光透過屏幕光源后再傳入環境光傳感器的透過率問題，要知道同一光源透過不同顏色像素點的透過率是不同的。若這兩個問題不能解決，環境光傳感器的測量值會與實際值存在過大的偏差，這樣一來，非但設備功耗沒降下來，還影響了用戶的使用體驗。
蘋果欲通過申請屏下環境光傳感器告別“劉海”
去“劉海”實現真全面屏一直以來都是備受關注的焦點，也是各大廠商需要攻克的難題。作為年出貨量排名前三的蘋果在縮小或消除“劉海屏”的道路上也在不斷的探索著。
據外媒報道，蘋果在去年提交的專利申請中提到，蘋果正在研發一種可用于屏下的環境光傳感器，該專利主要是解決屏幕自身光源對環境光傳感器的干擾問題。專利原理是在環境光傳感器進行亮度測量時，可以通過控制傳感器上方的像素陣列光源亮度，去除對環境光的影響，實現更好的屏幕亮度與色溫調節，以此縮小屏下應用與普通應用的差距。這一專利有助于蘋果縮小iPhone的“劉海”面積。不過，從今年發布的iPhone 13系列機型來看，雖然手機頂部的“劉海”面積縮減了20%，但還是并未用上這一專利技術。
匯頂科技屏下環境光傳感器助力小米12Pro提高屏占比
在光學領域深耕多年的匯頂科技有著數十款光學屏下產品，其中小米于今年8月10日推出的MIX4就采用了匯頂科技的超薄屏下光學指紋方案。近日，據匯頂科技官方介紹，小米最新推出的12Pro機型搭載了匯頂科技首款屏下環境光傳感器，用于屏幕色溫、亮度的調節，為用帶來更舒適的視覺體驗。
圖源：匯頂科技
據了解，小米12Pro采用的屏下環境光傳感器的型號為GLS6155，該傳感器內部高度集成了高精度色溫、亮度測量以及接近感應的功能，通過最高10 KHz采樣率和內置的硬件級漏光處理模塊，能夠在極短的時間內捕獲屏幕的黑幀，并減少屏幕漏光對傳感器采樣精度造成干擾，實現高精度的色溫與環境光照強度的測量工作。
同時，匯頂科技還為這款傳感器配備了獨有的屏幕漏光消減算法，通過軟硬件的結合，提高環境光傳感器在屏下應用的測量精度，讓屏幕的顯示色溫與亮度更符合當前環境，從而降低眼部疲勞。
不過這款環境光傳感器的放置位置會對接近感應功能產生直接的影響，當LED或者VCSEL放置置于屏下時，在亮屏狀態下，接近感應功能會失效，在息屏狀態下，接近感應功能才能被激活。當LED或者VCSEL放置于屏幕頂部的裂縫處時，接近感應功能不會受到影響。
這款芯片非常適用于高屏占比的終端應用，為其提供根據環境光的色溫與亮度的自適應調節，延長設備的續航能力。
AMS OLED 屏下環境光傳感器
AMS可以說是光學領域的佼佼者，目前推出多款能夠適應在深色玻璃下工作的環境光傳感器，并于2020年推出了首款集成了環境光檢測、接近檢測與光源閃爍檢測功能與一身的屏下環境光傳感器TMD3719，攻克了環境光傳感器在屏下應用的難題。
圖源：AMS
TMD3719是首款可應用于屏下設計的環境光傳感器，共提供了6個環境光和顏色感應通道，其中AMS分別為RGBL（顏色）和透明通道配備了UV/IR阻隔濾光片，在進行測量時該傳感器還能消除混在環境光中的顯示屏輻射能量，以此實現高精度地測量設備當前環境的色溫與明暗程度，獲取真實的環境光信息，實現最佳的屏幕調節功能。
同時還片上集成了三個IR VCSEL和一個高級VCSEL驅動器。通過調節IR VCSEL的工作時序和功率可對傳感器的靈敏度、噪聲與功耗進行優化。其中 VCSEL主要是用來物體測距，實現接近感應的功能，通過三個VCSEL分散輻射的方式，能夠有效的避免屏幕顯示失真的情況出現。
光源閃爍檢測功能，主要體現在前置攝像頭的拍照成像效果上。光源閃爍功能結合檢測算法的使用能夠有效地提升檢測結果的反饋速度，消除前置攝像頭在拍照時因為燈光的影響導致照片出現偽影的情況。
結語
全面屏應用的爆發，促進了屏下技術的發展，屏下環境光傳感器技術的趨于成熟，有助于實現更加極致的屏占比，相信在不久的未來將會有更多100%屏占比的全面屏設備面世。
