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实地体验!小米透明电视到底有多科幻

2020-08-27 08:28
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8月11日的小米10周年发布会着实让小黑惊叹了一把。虽然发布会已经过去了两周,但发布会上发布的那些充满“科幻感”的黑科技产品却依然震撼着小黑的内心。

那么,这些全新的黑科技产品在现实中到底有多令人震撼呢?小黑决定亲自到小米之家走一遭。

就像当时小米8透明探索版和小米MIX α带给小黑无限的惊叹一样。这几年,小米每年都会带来一些超前的产品。虽然小米MIX α最终宣布无法量产,但这恰恰就是科技的魅力:让原本停留在幻想中的产品变成现实,这本身已经足够美好了。

当然,关于小米透明电视,很多人可能认为,小米透明电视只是一个中看不中用的“噱头”,没有实用价值的产品;又有些人结合前不久北京和深圳的地铁开始出现的“透明电视”车窗,认为小米透明电视也没什么。

其实,这恰好是因为他们没有正确地认识到小米透明电视的价值。

LCD和OLED,两种屏幕显示究竟是什么原理?

要探究透明电视为什么会透明,小黑就不得不先从LCD和OLED屏幕的成像原理开始说起了。

LCD(Liquid-Crystal Display)的中文名叫做“液晶显示屏”。顾名思义,它的成像是依靠液晶显示屏的。但是,看过小黑之前文章的小伙伴都知道,我们能看到物体的色彩,其实都是因为物体自发或反射的光。但液晶本身并不发光,那么它的光源是从何而来呢?

其实,从上面这张对比图我们可以看到,LCD和OLED最大的区别有两处,其中一处就是最底层叫做Back-light部分,这一层也就是我们日常所说的“背光层”。背光层通常由大量的背光灯组成,当通电时,背光灯会发出白色的光。

而液晶则被夹在TFT基板和彩膜,即上图中的Color filter的中间。TFT基板用来控制液晶旋转的角度,起到控制液晶透光率的作用,彩膜上印刷有RGB(即红绿蓝三种基本色)的色块。

▲ LCD和OLED的结构对比

因此,当背光层通电发光时,由于这三个色块下液晶分子透光率不同的影响,使色块发出不同亮度的红、绿、蓝三色,最终混合成显示所需的颜色。

▲ 液晶显示原理的侧视图

与LCD不同,OLED(OrganicLight-Emitting Diode,中文译为有机发光二极管)并不需要通过背光就能产生色彩和画面,也就是我们所说的“自发光”。

抛开诸如“空穴”、“激子”之类看上去很难懂的名词,其实OLED的成像原理还是很好懂的:

在通电之后,空穴(可以粗略理解为原子在失去一个电子之后留下的空位)和电子会从各自原本的位置(即下图中的空穴传输层和电子传输层)移动到发光层,并在那里结合,产生光子。光子呈现的不同颜色,主要来自于发光层中二极管(Diode)使用的不同有机材料。这里的“有机”,刚好就是OLED中的O(Organic)的由来。

说完了两者技术上的区别,那么OLED屏的主要优势又是什么呢?

从上面的原理解析,我们不难发现,OLED由于少了很多层结构,相比LCD可以更加轻薄。这也就是为什么手机厂商会率先引领OLED的潮流。

同样让手机厂商喜爱的优点,还有它在显示暗色时更省电的特性。由于OLED的成像是依靠“自发光”来实现的,因此,当需要显示黑色时,相应区域的二极管只要完全关闭就可以了。相比LCD的全局背光,一则可以显示更纯正的黑色,二则在显示暗色系界面的时候,会更省电,于是乎,现在的手机厂商纷纷将深色模式做进了手机里,一大原因就在这里。

除了上面说的这几项优势之外,OLED屏还有一项大优势,那就是可以随意“折腾”。

因为少了背光层这一大“累赘”,所以OLED屏可以各种折叠、弯曲(在使用柔性基板时)。

还有像小米透明电视一样,透明。

透明电视怎么做到透明的,实现难度又在哪里?

让一款搭载OLED屏的电视实现透明并不难,简单地说,传统的OLED电视是通过将RGBW(即红、绿、蓝、白)四色小像素填满一个大像素来实现色彩变化的,那么只需要让这四色小像素填满大像素的一部分(剩下的部分则不填充),再取掉电视背面的盖板,就可以实现了。

至于供电电路,则堆叠在四色小像素背面,这也就是从透明电视背面看到的画面效果不佳的原因之一。

▲ 从背面无法看清电视画面

单从理论上来讲,要实现这一点非常简单,但想要让一款电视真的要实现透明化并实现量产,透明OLED屏技术只能算是一个入门而已。

早在2012年,透明OLED现实面板就已经由三星实现了量产,而成熟的透明OLED显示屏也由松下在2016年推出。但直至现在,透明OLED显示屏也仅仅是被用在商场或高端品牌的产品展示上,而在民用端,却迟迟没有成熟的产品推出,仅有一些概念产品发布。

要让透明显示屏登陆民用市场,首先就要面对较小的市场需求和昂贵的售价问题,此外,就是能符合民用需求的整体设计——之前的透明电视概念产品几乎无一例外没有设计扬声器,对大多数用户来说,购买一台电视,还要额外买一个电视音响,这种消费方式几乎是不可接受的,这也让这些概念产品根本无法落地、量产。

▲ 传统电视的内部结构

而真正严峻的挑战正是发生在这里:

在将面板透明化之后,主板、处理器、电源等基本配置要放到哪里?扬声器又如何放置才能得到良好的声音效果?这些都在很大程度上成为透明电视量产前的极大挑战。

小米给出的解决方案是:把除显示以外的所有模块全部放到电视的底座里。

不过,要将这些模块都放到一起,新的问题又产生了:这么多模块集成在这个区域,产生的电干扰问题要如何解决?散热问题又该如何解决?

根据小米电视官方微博放出的技术解析,小米的工程师们除了在元器件之间加入隔热片之外,还重新定制了内部散热系统,还在主板芯片的散热器上动了不少脑筋,以保证主板的散热。

除此之外,为了量产透明电视,屏幕的强度、高集成度主机的EMI(即电子干扰)也需要大量反复的设计、测试。从这些介绍中,我们大概也能知道要真正打造一款能量产的透明电视,需要付出多少工程师的头发了。

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