显示屏是怎么做成透明的?
2020-08-19 10:02

显示屏是怎么做成透明的?

本文来自微信公众号:爱范儿(ID:ifanr),作者:木斯,题图来自:视觉中国


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。


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。


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。


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,面板厂商还想到了更一个取巧的做法,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。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。


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。



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。


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。


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。


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。


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。


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。



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。


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。


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。


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。尤其对 LG 这样的供应方来说,它自己对户外广告牌,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。


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会使用大量玻璃,以营造一种简洁、通透的视觉观感。现在 LG 就希望让这些橱窗玻璃全部换成透明 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,这也不失为一种增进体验的手段。




在汽车领域,很多车厂也希望借助透明屏的特性,将信息直接投射到挡风玻璃上,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。


F-35 战斗机头盔整合了抬头显示系统。图片来源:Spaz Sinbad


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。


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,这其实也是透明 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做过一些小众设备。


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。


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。


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。


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。


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。


本文来自微信公众号:爱范儿(ID:ifanr),作者:木斯

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