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显示屏是怎么做成透明的

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阅读次数 51      发表日期 2020-8-26 20:00

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。

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▲ 小米透明电视

最近,小米发布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。

它就跟当年折叠屏刚诞生一样,又一次,打破了很多人对于「显示屏」的固有认知,也预示着所有带屏幕的电子产品,未来可能会迎来的改变。

但如果只是觉得好看,也未免太小瞧透明显示屏的价值了。

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▲ 相比 LCD 屏,OLED 屏的结构和工作原理都要简单不少。

我们先来搞清楚透明屏幕的原理。

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。

也只有这样,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。

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▲ 轻薄、折叠、弯曲,这些屏幕形态都离不开 OLED 屏本身的结构特性

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,面板厂商还想到了更一个取巧的做法,即引入「透明像素点」的概念。

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▲ 透明子像素的引入,才是让电视变得透明的核心。图片来自:LG Information Display

LG 在一则视频中简单解释了透明 OLED 屏的实现原理——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。

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▲ 小米透明电视增加了近 50% 区域的「透明子像素」,从而在视觉上实现了较高的透明度。图片来自:小米

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。

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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。

现在小米的做法,是将这类单元尽可能地聚拢,并集成在一个硕大的圆盘之中,让它兼顾起电视机底座,以及主机、音响的作用,这才让透明电视得以正常工作。

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▲ 三星在 2010 年 CES 上展示的透明笔记本。图片来自:Wired

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。

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。

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▲ 图片来自:Mobile Nations

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。

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▲ 韩国 Leekaja Hair Bis 曾希望将三星的镜面 OLED 屏应用在美发沙龙门店中。图片来自:OLED-info

作为全球知名的屏幕大厂,三星本是最有希望将透明 OLED 屏商用化的公司——事实上,它在 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。

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▲ LG 面向商用市场推出的 55 英寸透明 OLED 屏。图片来自:LG

目前来看,全球具备透明 OLED 屏量产能力的供应方,也就剩下 LG 这一家了。本次小米透明电视所使用的面板,大概率也是由 LG 提供的。

正好在去年,LG 也推出了一款 55 英寸的透明 OLED 屏商用方案,这和小米透明电视的面板应该是同款。

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▲ 三星在 2016 年展示的全透明 OLED 屏

可以说,透明电视的「酷」,也是它令人向往的主要原因。尤其是当你伸手放到屏幕后背,看到自己的掌心与虚拟的电视内容相交汇,那种感觉确实非常奇妙。

可论实用性,电视机或许并不是最适合应用透明显示屏的品类。

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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了,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。

我们此前体验小米透明电视时也说过,这台电视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、干净。

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▲ 只有在较昏暗的环境下,透明电视才会获得比较好的观看体验。图片来自:南京小米之家

如果是奔着实用性去的,我们会更希望看到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。

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▲ 松下和家具品牌 Vitra 合作设计的透明电视原型,可以对透明度进行调节。图片来自:HDTVTest

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。

据悉,这台 OLED 电视加入了类似 LCD 屏中的偏光层,等于说是给电视做了一层「百叶窗」。我们只需通过电流控制「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。

但这么做的缺点,应该就是要舍弃 OLED 屏本身的轻薄特质了,如果小米透明电视还打算推出下一代,我们还是希望能看到可调透明度的成熟产品,而非纯粹的摆设。

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▲ LG 提供的几个透明显示屏使用案例。图片来自:LG

在电视机之外,透明显示屏还可以找到许多应用场景。事实上对 LG 这样的供应方来说,它自己对于户外广告牌,或是企业、博物馆内信息展示版等领域的兴趣,也要比电视机本身大得多。

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▲ 由透明 OLED 屏制作的动态广告立牌。图片来自:LG Information Display

打个比方,很多高端商超的橱窗原本就使用了大量玻璃,以营造一种简洁、通透的视觉观感。现在 LG 就希望让这些玻璃全部换成透明 OLED 屏,让路过的顾客既能看到产品,也能在玻璃上看到实时变化的信息,也不失为一种增进体验的手段。

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在汽车领域,很多车厂也希望借助透明显示屏的特性,将信息显示在挡风玻璃上,从而在不遮挡视线的前提下,让驾驶员能实时关注到地图、车速等数据。

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▲ F-35 战斗机上使用的头盔式显示器。图片来源:Spaz Sinbad

但其实在军事领域,类似的设计已经有一定程度的运用。为了不让战斗机飞行员的视线在仪表盘上来回移动,他们佩戴的头盔基本都整合了抬头显示器,使飞行员能一边观测到现实状况,一边掌握高度、敌我识别标识等关键数据。

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▲ 运用了 OLED 屏的北京地铁「魔窗」,但尚处于测试阶段。图片来源:Jesse Yang

今年 2 月份,有网友还在北京地铁里拍摄了一段「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,这其实就是透明 OLED 屏的功劳。

最后再来说说透明屏幕在手机上的应用。你别说,在功能机时代,手机厂商还真的用透明材料推出过一些小众设备。

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▲ 采用透明屏幕的手机 Xperia Pureness

一个是索尼爱立信推出的 Xperia Pureness,这款手机当时是限量发售的,全球只有不到 900 台,但外观辨识度却极高,毕竟它也是当时少有的,会使用半透明显示屏的手机。

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▲ 这款手机使用的是透明 LCD 屏。图片来自:mobileburn

有趣的是,由于当时 OLED 屏尚未成熟,索尼这款手机使用的还是传统的 LCD 屏幕,但它为了做透明效果,被迫去掉背光层和彩色滤光片。

所以在未通电情况下,这台手机的屏幕是灰色不透明的,只要在开机通电后,透明屏才会被点亮,但也只能显示单色文字和图标。

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▲ LG GD900 在滑盖区域使用了透明材料。图片来自:solpy

另一款运用了透明材料的手机是 LG GD900,不过它只是借助透明导电材料,将数字键盘区做成了透明样式,还支持了多点触控和手写功能,想法不错,但用户反响并不热烈。

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▲ 台湾宝创公司制作的透明手机原型,使用了 OLED 屏、纽扣电池及 SD 卡等元件,但屏幕上除了显示 0 和 1 之外就没有其它元素了

回顾过去数十年的手机发展史也能看到,不管是透明显示屏,或是透明键盘,这类跟透明相关的材料在手机上的运用并不多,实际落地的产品更是屈指可数。

究其原因,还是跟透明材料较低的实用价值有关,这点和电视机的情况很类似,毕竟大部分人都不可能为了「好看、颜值高」这一个理由,就完全放弃手机和电视的日常使用体验。

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▲托尼·史塔克在《钢铁侠 2》电影中使用的手机,大概就是我们理想中全透明手机的形态了。图片来自:PhoneArena

何况,手机想要做成透明,也需要考虑摄像头、电池等元件的摆放位置。在功能机时代,我们还能把它们分成上下两部分,但现在的全面屏手机中,屏幕几乎占据了整个正面,总不能再设计一个超长的「下巴」,或是突兀的「额头」吧?

想要看到真正通体透明的手机,我们可能要等挺长一段时间了。

题图来源:小米



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