將顯示屏變成跟玻璃一樣的透明,這個(gè)聽(tīng)起來(lái)只會(huì)在科幻電影里實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景,如今已經(jīng)漸漸落入現(xiàn)實(shí)。
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(nèi)容,又能像玻璃柜般,讓你透過(guò)屏幕,看到電視機(jī)后背的墻面和擺件。電視的造型相對(duì)固定,就像是一個(gè)“黑盒子”,內(nèi)部有許多部件遮擋。所以將電視做透明的思路,簡(jiǎn)單來(lái)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(gè)小米透明電視的誕生過(guò)程。
普通電視內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(gè)外置主機(jī),再通過(guò)線纜與屏幕建立聯(lián)系,使其正常工作。
壁畫(huà)電視
這樣的處理方案其實(shí)在小米壁畫(huà)電視上部分采用過(guò),即卸掉了電視背板上沉重冗余的“包袱”,將原來(lái)背板上的主機(jī)部分外置,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了屏幕的極致輕薄,主機(jī)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(jī)與屏幕分開(kāi)來(lái)做的方案與此類似,但更為復(fù)雜。
OLED和LCD屏幕結(jié)構(gòu)拆解對(duì)比
消除了冗余的物理組件后,現(xiàn)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(shí)都可以做透明,但OLED因其自發(fā)光特性,擁有做透明電視的先天優(yōu)勢(shì)。
透明LCD依賴光源照亮畫(huà)面,形如盒子
要知道OLED比LCD優(yōu)秀,這里需要重溫一個(gè)知識(shí)點(diǎn),即 OLED 屏本身「自發(fā)光」的特性,它意味著屏幕上每個(gè)紅色、綠色或藍(lán)色子像素都會(huì)自己發(fā)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(tǒng) LCD 屏中常見(jiàn)的液晶層、背光層等模組,實(shí)現(xiàn)更高的色彩對(duì)比度,并在形態(tài)上確保足夠的輕薄。這種先天的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),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(tài)都離不開(kāi) OLED 屏本身的結(jié)構(gòu)特性
但對(duì)透明電視來(lái)說(shuō),真正的難點(diǎn),其實(shí)是讓這數(shù)百萬(wàn)個(gè)微小的像素變得「足夠透明」。我們當(dāng)然可以想當(dāng)然地認(rèn)為,只要選用透光率較高的基材,以及將上下蓋板、正負(fù)極都換成玻璃,就能輕松讓光線穿過(guò)面板,做成和玻璃一樣。可現(xiàn)在,面板廠商想到了更取巧的做法,即引入「透明像素點(diǎn)」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(lái)自:LG Information Display
LG 透明 OLED 屏——它在原有的紅綠藍(lán)白四像素基礎(chǔ)上,新增了一種「透明子像素」。這種像素并不會(huì)發(fā)光,也不會(huì)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(dāng)無(wú)數(shù)個(gè)這樣的像素點(diǎn)均勻地分布在面板上時(shí),屏幕也自然而然地會(huì)獲得一定的通透效果,但同時(shí)又能兼顧彩色圖像的顯示。
小米透明電視增加了近 50% 區(qū)域的「透明子像素」,從而在視覺(jué)上實(shí)現(xiàn)了較高的透明度。
關(guān)于這一點(diǎn),我個(gè)人比較喜歡小米的“百葉窗”解釋。
即一個(gè)畫(huà)有圖案的百葉窗,如果葉片完全關(guān)閉,你能看到完整的圖形,但同時(shí)背后的風(fēng)景也完全被關(guān)閉的百葉窗擋住。
但如果把百葉窗擰開(kāi)一個(gè)角度,你會(huì)發(fā)現(xiàn)雖然葉片上的畫(huà)面出現(xiàn)了割裂,但卻不影響整體觀感,仍舊能清楚識(shí)別百葉窗上的圖案內(nèi)容。而且,擰開(kāi)的百葉窗使得戶外的景色透了過(guò)來(lái),畫(huà)面和風(fēng)景實(shí)現(xiàn)了共存。
透明區(qū)域就像「百葉窗」開(kāi)啟時(shí)的狀態(tài)
以此類比,百葉窗和窗戶組成了整塊透明屏幕,顯示區(qū)就是百葉窗的“葉片”,透明區(qū)就是擰開(kāi)后“葉片之間的縫隙”。雖然透明區(qū)不能顯示圖像,但如果把“葉片之間的縫隙”控制得當(dāng),并做到足夠小以至于人眼不能察覺(jué)的時(shí)候,由各個(gè)葉片組成的顯示區(qū)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(dá)到視覺(jué)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(lái)做原理解析。透明OLED的像素中除了常規(guī)OLED屏幕中的WRGB 4個(gè)子像素外還增加了近50%區(qū)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(gè)像素,這樣結(jié)構(gòu)的像素在這塊55英寸的透明屏幕上有1920X1080=2073600個(gè)。
普通OLED子像素與透明OLED子像素對(duì)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(fù)責(zé)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(fù)責(zé)透明。因?yàn)檎w上有將近一半的總像素?cái)?shù)是完全透明的,這樣的透明區(qū)域足夠大,并且分布均勻,所以從視覺(jué)效果上便實(shí)現(xiàn)了極高的透明度,而另外一半由WRGB組成的顯示區(qū),也擁有一半以上的像素?cái)?shù)來(lái)顯示圖像,所以顯示水準(zhǔn)也較高。但你或許已經(jīng)察覺(jué)到了,在這樣的結(jié)構(gòu)下,真正能讓光線通過(guò)的像素點(diǎn),其實(shí)只占總量的一部分而已。這也是為什么,現(xiàn)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(guò)用戶的視覺(jué)感官了。
讓屏幕變透明,只是解決了透明電視的第一個(gè)問(wèn)題。畢竟在屏幕之外,傳統(tǒng)電視機(jī)的后背還有電源、主板、音響等器件,它們可無(wú)法憑空消失。從技術(shù)本身來(lái)說(shuō),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(guò)很多采用透明面板的原型方案,而且都不是和電視機(jī)相關(guān)的產(chǎn)品。
三星在 2010 年 CES 上展示的透明筆記本。圖片來(lái)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(yùn)行的 Windows 系統(tǒng),而且圖標(biāo)和文字的清晰度都做得很好。
圖片來(lái)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(dòng)、點(diǎn)按界面的感覺(jué),這也算是無(wú)限接近于科幻電影里的場(chǎng)景了。事實(shí)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(shí)獲得了幾家廠商的訂單,可在出貨后不久,三星卻臨時(shí)決定停止透明 OLED 屏的生產(chǎn),轉(zhuǎn)而將重點(diǎn)放在了更具潛力,也更賺錢的智能手機(jī) OLED 屏研發(fā)上。
LG 面向商用市場(chǎng)推出的 55 英寸透明 OLED 屏。圖片來(lái)自:LG
目前來(lái)看,全球具備透明 OLED 屏量產(chǎn)能力的供應(yīng)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(shí)用性,電視機(jī)或許并不是最適合應(yīng)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(huà)面和圖像內(nèi)容。可在透明屏幕中,顯示主體就變得十分雜亂,你不僅會(huì)看到電視機(jī)本身的畫(huà)面,也會(huì)透過(guò)屏幕,看到電視后背的墻面,擺件等,乃至是現(xiàn)實(shí)世界中的光線,都會(huì)對(duì)畫(huà)面帶來(lái)負(fù)面影響。體驗(yàn)過(guò)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(huán)境下,才能獲得比較好的觀看效果。否則,透明電視的畫(huà)面反而不如傳統(tǒng)電視那般清晰。
圖片來(lái)自:南京小米之家
如果是奔著實(shí)用性去的,或許需要的是一臺(tái)能調(diào)節(jié)透明度的電視機(jī),既能像傳統(tǒng)電視般,正常顯示視頻內(nèi)容,又可以在不使用時(shí),變成透明的裝飾品,或是顯示時(shí)間、天氣等簡(jiǎn)易信息。
松下和家具品牌 Vitra 合作設(shè)計(jì)的透明電視原型,可以調(diào)節(jié)透明度。圖片:HDTVTest
這樣的產(chǎn)品并非不可實(shí)現(xiàn),去年,松下展示的一款透明電視原型機(jī),就可以在透明和不透明這兩種狀態(tài)下來(lái)回切換。這臺(tái) OLED 電視加入了類似偏光層,等于說(shuō)是給電視做了一層「百葉窗」。只需通過(guò)電流控制「葉片」的開(kāi)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(tǒng)電視的狀態(tài)。但缺點(diǎn)是要舍棄 OLED 屏本身的輕薄特質(zhì)。
LG 提供的幾個(gè)透明顯示屏使用案例。圖片來(lái)自:LG
在電視機(jī)之外,透明顯示屏還可以找到許多應(yīng)用場(chǎng)景。像戶外廣告牌,或是企業(yè)、博物館內(nèi)信息展示版等領(lǐng)。
由透明 OLED 屏制作的動(dòng)態(tài)廣告立牌。圖片來(lái)自:LG Information Display
深圳地鐵“魔屏”
還有像公共交通、汽車領(lǐng)域,比如昨天,就有網(wǎng)友在深圳地鐵里拍攝了一段「魔窗」系統(tǒng)視頻,它既保留了玻璃本身的通透度,同時(shí)又能在玻璃上顯示車站、線路圖等信息,這其實(shí)也是透明 OLED 屏的功勞,其實(shí)也有用在手機(jī)上,只是沒(méi)有起來(lái),所以并沒(méi)被很多大眾了解。