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行業新聞

OLED透明顯示屏技術知多少?一文剖析透明背后的“秘密”......

來源: 時間:2021-07-30 11:50:59 瀏覽次數:

它既保留了玻璃本身的通透度,同時又能在玻璃上顯示車站、線路圖等信息,這其實也是透明 OLED 屏的功勞,“透明子像素+WRGB子像素”組成了透明OLED屏幕的單個像素

      將顯示屏變成跟玻璃一樣的透明,這個聽起來只會在科幻電影里實現的場景,如今已經漸漸落入現實。

小米透明電視

小米的透明電視便詮釋了這種可能性:它既可以顯示各種視頻內容,又能像玻璃柜般,讓你透過屏幕,看到電視機后背的墻面和擺件。
那是如何實現的呢?
電視的造型相對固定,就像是一個“黑盒子”,內部有許多部件遮擋。所以將電視做透明的思路,簡單來講就是“非必需的全拿掉,留下的一定要透明”,這也貫穿了整個小米透明電視的誕生過程。

普通電視內部結構分布

首先是電視的背板。背板幾乎都是黑色的,里面藏有各種組件:T-CON板、電源板、主板等……這些都是阻擋電視變透明的非必需品。
但“拿掉”不等于“扔掉”,要做的是將這些組件從背板上取出,并重新整合為一個外置主機,再通過線纜與屏幕建立聯系,使其正常工作。

壁畫電視

這樣的處理方案其實在小米壁畫電視上部分采用過,即卸掉了電視背板上沉重冗余的“包袱”,將原來背板上的主機部分外置,進而實現了屏幕的極致輕薄,主機外置方案為電視透明化提供了先決條件。
小米透明電視將主機與屏幕分開來做的方案與此類似,但更為復雜。

OLED和LCD屏幕結構拆解對比

消除了冗余的物理組件后,現在可以將目光聚焦到屏幕本身了,目前電視廣泛采用的屏幕顯示方案有LCD(液晶)和OLED兩種,二者其實都可以做透明,但OLED因其自發光特性,擁有做透明電視的先天優勢。

透明LCD依賴光源照亮畫面,形如盒子

要知道OLED比LCD優秀,這里需要重溫一個知識點,即 OLED 屏本身「自發光」的特性,它意味著屏幕上每個紅色、綠色或藍色子像素都會自己發光,而不需要依賴額外的背光源。
只有這樣,OLED 屏幕才可以省去傳統 LCD 屏中常見的液晶層、背光層等模組,實現更高的色彩對比度,并在形態上確保足夠的輕薄。
這種先天的結構特點,也滿足了很多廠商想要將顯示屏做薄,甚至是做彎曲,做折疊的需求。

輕薄、折疊、彎曲,這些屏幕形態都離不開 OLED 屏本身的結構特性

但對透明電視來說,真正的難點,其實是讓這數百萬個微小的像素變得「足夠透明」。我們當然可以想當然地認為,只要選用透光率較高的基材,以及將上下蓋板、正負極都換成玻璃,就能輕松讓光線穿過面板,做成和玻璃一樣。
可現在,面板廠商想到了取巧的做法,即引入「透明像素點」的概念。

透明子像素的引入,才是讓電視變得透明的核心。圖片來自:LG Information Display

LG 透明 OLED 屏——它在原有的紅綠藍白四像素基礎上,新增了一種「透明子像素」。這種像素并不會發光,也不會參與到圖像顯示,但它自身卻是由高透明材料制成的。
最終,當無數個這樣的像素點均勻地分布在面板上時,屏幕也自然而然地會獲得一定的通透效果,但同時又能兼顧彩色圖像的顯示。

小米透明電視增加了近 50% 區域的「透明子像素」,從而在視覺上實現了較高的透明度。

關于這一點,我個人比較喜歡小米的“百葉窗”解釋。

即一個畫有圖案的百葉窗,如果葉片完全關閉,你能看到完整的圖形,但同時背后的風景也完全被關閉的百葉窗擋住。

但如果把百葉窗擰開一個角度,你會發現雖然葉片上的畫面出現了割裂,但卻不影響整體觀感,仍舊能清楚識別百葉窗上的圖案內容。而且,擰開的百葉窗使得戶外的景色透了過來,畫面和風景實現了共存。

 

透明區域就像「百葉窗」開啟時的狀態

以此類比,百葉窗和窗戶組成了整塊透明屏幕,顯示區就是百葉窗的“葉片”,透明區就是擰開后“葉片之間的縫隙”。
雖然透明區不能顯示圖像,但如果把“葉片之間的縫隙”控制得當,并做到足夠小以至于人眼不能察覺的時候,由各個葉片組成的顯示區就可以顯示出清晰完整的圖案,并且“葉片之間的縫隙”還透出了背后的景色,達到視覺上神奇的透明效果。
了解“百葉窗”原理后,我們從微觀角度再來做原理解析。透明OLED的像素中除了常規OLED屏幕中的WRGB 4個子像素外還增加了近50%區域的“透明子像素”。
“透明子像素+WRGB子像素”組成了透明OLED屏幕的單個像素,這樣結構的像素在這塊55英寸的透明屏幕上有1920X1080=2073600個。

普通OLED子像素與透明OLED子像素對比

綜上,這些足夠多的WRGB 子像素組成了百葉窗原理中的“葉片”,負責顯示圖像;另外足夠多的透明子像素組成了百葉窗理論中的“葉片之間的縫隙”,負責透明。
因為整體上有將近一半的總像素數是完全透明的,這樣的透明區域足夠大,并且分布均勻,所以從視覺效果上便實現了極高的透明度,而另外一半由WRGB組成的顯示區,也擁有一半以上的像素數來顯示圖像,所以顯示水準也較高。
但你或許已經察覺到了,在這樣的結構下,真正能讓光線通過的像素點,其實只占總量的一部分而已。
這也是為什么,現階段透明電視的透明度僅在 30-40% 左右,而非 100%,畢竟一部分子像素仍要用于圖像顯示,但只要透明子像素的密度足夠高,量夠大,也足以「騙」過用戶的視覺感官了。

讓屏幕變透明,只是解決了透明電視的第一個問題。畢竟在屏幕之外,傳統電視機的后背還有電源、主板、音響等器件,它們可無法憑空消失。
從技術本身來說,透明顯示屏并不算非常黑科技的東西。早幾年,包括三星、LG 和松下等廠商,都展示過很多采用透明面板的原型方案,而且都不是和電視機相關的產品。

三星在 2010 年 CES 上展示的透明筆記本。圖片來自:Wired

在 2010 年,三星就推出了一款搭載了透明 OLED 屏的概念筆記本電腦,你可以看到屏幕上正在運行的 Windows 系統,而且圖標和文字的清晰度都做得很好。

圖片來自:Mobile Nations

到了 2012 年,三星還展示了一種支持觸摸的「智能窗戶」原型,你可以想象一下,自己在一塊透明玻璃上滑動、點按界面的感覺,這也算是無限接近于科幻電影里的場景了。
事實上,三星本是最有希望將透明 OLED 屏商用化的公司——其在 2016 年確實獲得了幾家廠商的訂單,可在出貨后不久,三星卻臨時決定停止透明 OLED 屏的生產,轉而將重點放在了更具潛力,也更賺錢的智能手機 OLED 屏研發上。

LG 面向商用市場推出的 55 英寸透明 OLED 屏。圖片來自:LG

目前來看,全球具備透明 OLED 屏量產能力的供應方只有 LG。而本次小米透明電視所使用的面板,也是由 LG 提供。

三星在 2016 年展示的全透明 OLED 屏

透明電視的「酷」,也是它令人向往的主要原因。但是論實用性,電視機或許并不是最適合應用透明顯示屏的品類。

畢竟,我們看電視,并不是單純地看那塊屏幕,而是要看屏幕里所顯示的畫面和圖像內容。
可在透明屏幕中,顯示主體就變得十分雜亂,你不僅會看到電視機本身的畫面,也會透過屏幕,看到電視后背的墻面,擺件等,乃至是現實世界中的光線,都會對畫面帶來負面影響。
體驗過小米透明電視就知道,只有在光線比較昏暗,或者背景為黑色墻面的環境下,才能獲得比較好的觀看效果。否則,透明電視的畫面反而不如傳統電視那般清晰。

圖片來自:南京小米之家

如果是奔著實用性去的,或許需要的是一臺能調節透明度的電視機,既能像傳統電視般,正常顯示視頻內容,又可以在不使用時,變成透明的裝飾品,或是顯示時間、天氣等簡易信息。

松下和家具品牌 Vitra 合作設計的透明電視原型,可以調節透明度。圖片:HDTVTest

這樣的產品并非不可實現,去年,松下展示的一款透明電視原型機,就可以在透明和不透明這兩種狀態下來回切換。
這臺 OLED 電視加入了類似偏光層,等于說是給電視做了一層「百葉窗」。只需通過電流控制「葉片」的開合,讓它擋住后背的光線,就能讓屏幕變得不再透明,回歸到傳統電視的狀態。但缺點是要舍棄 OLED 屏本身的輕薄特質。

LG 提供的幾個透明顯示屏使用案例。圖片來自:LG

在電視機之外,透明顯示屏還可以找到許多應用場景。像戶外廣告牌,或是企業、博物館內信息展示版等領。

由透明 OLED 屏制作的動態廣告立牌。圖片來自:LG Information Display

深圳地鐵“魔屏”

還有像公共交通、汽車領域,比如昨天,就有網友在深圳地鐵里拍攝了一段「魔窗」系統視頻,它既保留了玻璃本身的通透度,同時又能在玻璃上顯示車站、線路圖等信息,這其實也是透明 OLED 屏的功勞,其實也有用在手機上,只是沒有起來,所以并沒被很多大眾了解。