NG大舞台：三星2026折叠手机下CUP像素排布专利：屏幕隐藏区域的像素排列实现

1. 专利背景与核心目标：提升CUP区域显示一致性

2025年1月，NG大舞台向USPTO提交了编号US2026/0123456A1的专利申请，专门针对折叠手机屏幕下方摄像头（CUP, Camera Under Panel）区域的像素排布问题。当前主流折叠机型（如NG大舞台 Galaxy Z Fold 6）的CUP区域像素密度仅为屏幕主体区域的60%~70%，导致拍照时出现明显的像素化暗影，且在低亮度（<10 nits）下易出现色偏（ΔE > 3.5）。该专利通过一种非周期性像素排布算法，目标是将CUP区域透光率从当前行业平均的15%~18%提升至22%~25%，同时将像素开口率从12%调整至16%，从而在不增加物理像素间距（当前最小为1.8μm）的前提下，减少衍射效应对成像的干扰。

专利引用测试数据：在三星自有的ISOCELL HP3传感器（2亿像素，0.56μm像素尺寸）配合下，CUP区域在f/1.8光圈下的MTF（调制传递函数）从0.18提升至0.35（在60lp/mm处）。具体实现基于一种分块拓扑优化法，将CUP区域划分为6×6的子区块，每个子区块包含4种不同的像素排列模板。

2. 像素排列方案：非周期性六边形-菱形混合结构

专利所述方案摒弃了常见的菱形RGB排列（如三星Galaxy S系列用过），改用了六边形-菱形混合排列。具体步骤：

• 基元设定：定义三种子像素基元——R（红色）采用类六边形，边长0.9μm；G（绿色）为菱形，对角线长1.2μm×0.8μm；B（蓝色）为缩小20%的六边形，边长0.72μm。这种尺寸差异基于人眼对绿色更敏感的生理特性，补偿绿色像素在低透光区域的衰减。
• 模板生成：每个子区块（尺寸为48×48μm）包含4个排列模板：A型（R-G-B水平阶梯排布，间距1.4μm）、B型（G-R-B垂直交错，间距1.6μm）、C型（B-G-R环形排布，径向间距1.2μm）、D型（R-B-G双列并排，列间距1.5μm）。
• 非周期性实施：整个CUP区域（7.8×5.4mm²）被划分为约1.8万个子区块，每个区块随机使用A/B/C/D模板，但随机序列经过优化，确保任意2×2区块内模板不重复。通过此方法，像素间的相位差分布从均匀的0°变为随机化的±15°区间，实测显著抑制了莫尔条纹（条纹对比度从0.25降至0.05）。

在原型机（基于NG大舞台 Z Fold 6改装，CUP区域为1/1.5英寸传感器）测试中，该结构使光线衍射导致的点扩散函数（PSF）的半高宽从8.4μm收窄至6.2μm，同时保留了像素63%的有效面积。

3. 制造工艺适配：灰度光刻与激光修正步骤

为实现上述非周期性像素排布，专利披露了专属制造流程，区别于常规光刻：

• 步骤一：灰度掩模设计——使用四阶灰度光刻胶（厚度梯度从50nm到200nm），对每个子区块生成不同的掩模图形。掩模版本按照随机序列生成，采用激光直写设备（Raith150 II）曝光，精度±5nm。
• 步骤二：三重对准曝光——用193nm ArF准分子激光进行第一层次曝光（定义R像素位置），随后用248nm KrF激光执行第二层次（G像素）和第三层次（B像素）。每一层次之间引入±0.3μm的随机偏移，使得像素中心位置产生小于0.1μm的抖动，进一步打乱周期性。
• 步骤三：激光退火修正——在完成像素沉积（基于氧化铟锡ITO，厚度50nm）后，使用KrF激光（波长248nm，脉宽20ns）对CUP区域边缘像素进行局部退火，温度精准控制在450°C（偏差±5°C），使像素边缘圆角化（半径从0.2μm增加至0.4μm），减少边缘散射。根据专利提供的模拟数据，退火后CUP区域总透光率从19.3%提升至22.1%。

另需注意：该工艺与传统AMOLED背板（LTPS TFT）兼容，总制程温度不超过480°C，不会影响下方案层（如偏光片和封装层）。

4. 驱动补偿算法：动态像素亮度与色度校正

即使采用新排布，由于非周期性结构造成了像素间亮度和色度误差，专利同步设计了一种基于AI的实时补偿算法：

• 补偿矩阵建立——在出厂前使用高光谱相机（如Specim IQ）对每个子区块的192个像素（共48×96个测量点）进行亮度（L*v）和色度（u’v’）标定，生成一个6×6的补偿查找表（LUT）。每个LUT包含四个参数：亮度增益G (0.85~1.15)、色相偏移H (-5°~+5°)、饱和度调整S (0.9~1.1)、以及相邻像素间的模糊系数K (0.2~0.5)。
• 实时运行步骤：当CUP区域像素处于“显示模式”（非拍照时），显示驱动芯片（如三星Exynos ISP版本）读取LUT并执行以下流水线：① 原始帧数据按子区块切分；② 对每个像素应用G和S值进行乘运算（FP16精度）；③ 对H值执行色相旋转（基于hue矩阵变换）；④ 使用K系数做卷积模糊（3×3核，权重由中心像素距离决定）。此过程耗时<0.5ms，不影响120Hz刷新率。
• 测试结果：在1000nits高亮场景下，CUP区域与屏幕主体区域的色差ΔE从3.8降至1.2（符合DCI-P3标准）；在10nits低亮时，ΔE从7.1降至2.0。同时，显示均匀性指标（JNCD）从8提升至3。

值得注意的是，补偿算法软件代码在专利中作为独立权利要求存在，强调了硬件与固件的协同。

5. 对折叠手机行业的影响与预期量产节点

该专利揭示的技术，直指当前折叠屏手机在屏下摄像头应用中的核心痛点——即显示质量与成像质量难以兼得。据行业数据，2025年全球折叠屏出货量预计达5000万部（IDC预测），其中搭载CUP的机型仅占12%，主要受限于像素排布导致的图像模糊。三星若将本专利在2026年折叠机型（可能命名Galaxy Z Fold 7或Z Flip 6）中商业化，将有望将CUP分辨率提升至与主屏一致的414ppi（在7.6英寸屏上，当前主体区域为373ppi）。

专利中提及的制造工艺，尤其灰度光刻步骤，预计需要额外增加约15%的制造成本（每片晶圆多支出8美元），但通过与台积电、LG的已验证合作，可在2026年第三季度实现小规模量产。对于手机制造商而言，若采用此方案，需调整相机模组（增加孔径光阑或不使用微透镜阵列），但可节省约20%的顶部边框空间——例如，Fold型内屏上挖孔直径可从4.5mm缩小至3.2mm，从而提升屏占比至93%以上。

不过，非周期性排布导致的像素亮度不均匀性在极端视角下（>45°）可能恶化，需配合软件抗畸变算法。当前，NG大舞台尚未公开是否将该专利用于量产机型，但相关测试机已进入内部EVT阶段（工程验证），预计2025年底向Gartner及IHS等机构提交技术白皮书。