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OLED透明显示屏技术知多少?一文剖析透明背后的“秘密”

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2021/4/16     浏览次数:    

将显示屏变成跟玻璃一样的透明,这个听起来只会在科幻电影里实现的场景,如今已经渐渐落入现实。

  小米的透明电视便诠释了这种可能性:它既可以显示各种视频内容,又能像玻璃柜般,让你透过屏幕,看到电视机后背的墙面和摆件。

  那是如何实现的呢?

  电视的造型相对固定,就像是一个“黑盒子”,内部有许多部件遮挡。所以将电视做透明的思路,简单来讲就是“非必需的全拿掉,留下的一定要透明”,这也贯穿了整个小米透明电视的诞生过程。

    首先是电视的背板。背板几乎都是黑色的,里面藏有各种组件:T-CON板、电源板、主板等……这些都是阻挡电视变透明的非必需品。

  但“拿掉”不等于“扔掉”,要做的是将这些组件从背板上取出,并重新整合为一个外置主机,再通过线缆与屏幕建立联系,使其正常工作。

   这样的处理方案其实在小米壁画电视上部分采用过,即卸掉了电视背板上沉重冗余的“包袱”,将原来背板上的主机部分外置,进而实现了屏幕的极致轻薄,主机外置方案为电视透明化提供了先决条件。小米透明电视将主机与屏幕分开来做的方案与此类似,但更为复杂。

   消除了冗余的物理组件后,现在可以将目光聚焦到屏幕本身了,目前电视广泛采用的屏幕显示方案有LCD(液晶)和OLED两种,二者其实都可以做透明,但OLED因其自发光特性,拥有做透明电视的先天优势。

   要知道OLED比LCD优 秀,这里需要重温一个知识点,即OLED屏本身「自发光」的特性,它意味着屏幕上每个红色、绿色或蓝色子像素都会自己发光,而不需要依赖额外的背光源。

  只有这样,OLED屏幕才可以省去传统LCD屏中常见的液晶层、背光层等模组,实现更高的色彩对比度,并在形态上确保足够的轻薄。

  这种先天的结构特点,也满足了很多厂商想要将显示屏做薄,甚至是做弯曲,做折叠的需求。

   但对透明电视来说,真正的难点,其实是让这数百万个微小的像素变得「足够透明」。我们当然可以想当然地认为,只要选用透光率较高的基材,以及将上下盖板、正负极都换成玻璃,就能轻松让光线穿过面板,做成和玻璃一样。

  可现在,面板厂商还想到了一个更取巧的做法,即引入「透明像素点」的概念。

   透明子像素的引入,才是让电视变得透明的核心。LG透明OLED屏——它在原有的红绿蓝白四像素基础上,新增了一种「透明子像素」。这种像素并不会发光,也不会参与到图像显示,但它自身却是由高透明材料制成的。

  最终,当无数个这样的像素点均匀地分布在面板上时,屏幕也自然而然地会获得一定的通透效果,但同时又能兼顾彩色图像的显示。

   关于这一点,我个人比较喜欢小米的“百叶窗”解释。即一个画有图案的百叶窗,如果叶片完全关闭,你能看到完整的图形,但同时背后的风景也完全被关闭的百叶窗挡住。

  但如果把百叶窗拧开一个角度,你会发现虽然叶片上的画面出现了割裂,但却不影响整体观感,仍旧能清楚识别百叶窗上的图案内容。而且,拧开的百叶窗使得户外的景色透了过来,画面和风景实现了共存。

   以此类比,百叶窗和窗户组成了整块透明屏幕,显示区就是百叶窗的“叶片”,透明区就是拧开后“叶片之间的缝隙”。

  虽然透明区不能显示图像,但如果把“叶片之间的缝隙”控制得当,并做到足够小以至于人眼不能察觉的时候,由各个叶片组成的显示区就可以显示出清晰完整的图案,并且“叶片之间的缝隙”还透出了背后的景色,达到视觉上神奇的透明效果。

  了解“百叶窗”原理后,我们从微观角度再来做原理解析。透明OLED的像素中除了常规OLED屏幕中的WRGB 4个子像素外还增加了近50%区域的“透明子像素”。

  “透明子像素+WRGB子像素”组成了透明OLED屏幕的单个像素,这样结构的像素在这块55英寸的透明屏幕上有1920X1080=2073600个。

   综上,这些足够多的WRGB子像素组成了百叶窗原理中的“叶片”,负责显示图像;另外足够多的透明子像素组成了百叶窗理论中的“叶片之间的缝隙”,负责透明。

  因为整体上有将近一半的总像素数是完全透明的,这样的透明区域足够大,并且分布均匀,所以从视觉效果上便实现了极高的透明度,而另外一半由WRGB组成的显示区,也拥有一半以上的像素数来显示图像,所以显示水准也较高。

  但你或许已经察觉到了,在这样的结构下,真正能让光线通过的像素点,其实只占总量的一部分而已。

  这也是为什么,现阶段透明电视的透明度仅在30-40%左右,而非100%,毕竟一部分子像素仍要用于图像显示,但只要透明子像素的密度足够高,量够大,也足以「骗」过用户的视觉感官了。

   让屏幕变透明,只是解决了透明电视的第 一个问题。毕竟在屏幕之外,传统电视机的后背还有电源、主板、音响等器件,它们可无法凭空消失。

  从技术本身来说,透明显示屏并不算非常黑科技的东西。早几年,包括三星、LG 和松下等厂商,都展示过很多采用透明面板的原型方案,而且都不是和电视机相关的产品。

   三星在 2010 年 CES 上展示的透明笔记本。在2010年,三星就推出了一款搭载了透明OLED屏的概念笔记本电脑,你可以看到屏幕上正在运行的 Windows系统,而且图标和文字的清晰度都做得很好。

   到了2012年,三星还展示了一种支持触摸的「智能窗户」原型,你可以想象一下,自己在一块透明玻璃上滑动、点按界面的感觉,这也算是无限接近于科幻电影里的场景了。

  事实上,三星本是最有希望将透明OLED屏商用化的公司——其在2016年确实获得了几家厂商的订单,可在出货后不久,三星却临时决定停止透明OLED屏的生产,转而将重点放在了更具潜力,也更赚钱的智能手机OLED屏研发上。

   目前来看,全球具备透明OLED屏量产能力的供应方只有LGD。而本次小米透明电视所使用的面板,也是由LG提供。

   透明电视的「酷」,也是它令人向往的主要原因。但是论实用性,电视机或许并不是最适合应用透明显示屏的品类。

   毕竟,我们看电视,并不是单纯地看那块屏幕,而是要看屏幕里所显示的画面和图像内容。

  可在透明屏幕中,显示主体就变得十分杂乱,你不仅会看到电视机本身的画面,也会透过屏幕,看到电视后背的墙面,摆件等,乃至是现实世界中的光线,都会对画面带来负面影响。

  体验过小米透明电视就知道,只有在光线比较昏暗,或者背景为黑色墙面的环境下,才能获得比较好的观看效果。否则,透明电视的画面反而不如传统电视那般清晰。

   如果是奔着实用性去的,或许需要的是一台能调节透明度的电视机,既能像传统电视般,正常显示视频内容,又可以在不使用时,变成透明的装饰品,或是显示时间、天气等简易信息.

   松下和家具品牌 Vitra 合作设计的透明电视原型,可以调节透明度。这样的产品并非不可实现,去年,松下展示的一款透明电视原型机,就可以在透明和不透明这两种状态下来回切换。

  这台OLED电视加入了类似偏光层,等于说是给电视做了一层「百叶窗」。只需通过电流控制「叶片」的开合,让它挡住后背的光线,就能让屏幕变得不再透明,回归到传统电视的状态。但缺点是要舍弃OLED屏本身的轻薄特质。

   在电视机之外,透明显示屏还可以找到许多应用场景。像户外广告牌,或是企业、博物馆内信息展示版等领。

   由透明 OLED 屏制作的动态广告立牌。深圳地铁“魔屏”还有像公共交通、汽车领域,比如,就有网友在深圳地铁里拍摄了一段「魔窗」系统视频,它既保留了玻璃本身的通透度,同时又能在玻璃上显示车站、线路图等信息,这其实也是透明OLED屏的功劳,其实也有用在手机上,只是没有起来,所以并没被很多大众了解。


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