小米透明電視誕生背後:「魔改」OLED屏幕、非必需的全拿掉

2020-12-25 驅動之家

8月11日的周年演講發布會上,小米帶來三款「超大杯」,除了小米10至尊紀念版、Redmi K30至尊紀念版,還有全球首款量產的透明OLED電視——小米透明電視,售價49999元。

規格方面,小米透明電視採用一塊55英寸透明OLED屏幕,5.7mm超薄設計,一體式主機音響底座。其配備10.7億原色屏幕,支持DCI-P3 93%廣色域,120Hz刷新率,支持MEMC運動補償,1ms瞬時響應,電競級顯示標準。

很多人好奇,小米是如何讓一臺電視變透明的?今日,小米官方發文從技術思路和原理上進行了深入科普,一起來了解一下。

非必需的全拿掉 留下的一定要透明

電視的造型很固定,像是一個「黑盒子」,內部有許多部件阻礙透明,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」,這個思路貫穿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,電視背板幾乎都是黑色的,裡面藏有各種組件:比如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,所以,要統統拿掉。

但「拿掉」不等於「扔掉」,需要將這些組件從背板上取出並重新整合,組成一個外置主機,再通過線纜與屏幕建立聯繫,使其正常工作。

壁畫電視

這樣的方案其實在小米壁畫電視上部分採用過,即卸掉了電視背板上沉重冗餘的「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做透明提供了先決條件。

小米透明電視的主機與屏幕分開來做的方案與此類似,但更為複雜。

OLED和LCD屏幕結構拆解對比

消除了冗餘的物理組件後,現在可以將目光聚焦到屏幕本身了,目前電視廣泛採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因為自發光特性,擁有做透明電視的先天優勢。

因為LCD需要背光才能將圖像顯示出來,這也就決定了LCD即使做成透明電視也將會以一個盒子的形象出現,這顯然與現代電視輕薄美觀的審美追求相悖.

另外,由於偏光片的存在,其透明度也無法做更高,所以無論從外觀還是顯示效果上,LCD(液晶)透明方案只能被PASS掉。

透明LCD依賴光源照亮畫面,形如盒子

200萬個透明子像素

如百葉窗式「魔改」OLED屏幕

如何讓OLED屏幕實現透明顯示,這裡引入生活中常見的「百葉窗」來方便大家理解。

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,但同時背後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。

而這,與小米透明電視的原理近乎相同。

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」,透明區就是擰開後「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,並做到足夠小甚至人眼都不能察覺的時候,由各個葉片組成的顯示區就可以顯示出清晰完整的圖案,並且「葉片之間的縫隙」還透出了背後的景色,達到視覺上的神奇透明效果。

了解了「百葉窗」原理後,我們從微觀角度再來做原理復盤。

從下圖透明OLED屏幕的像素組成可以看出,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英寸的透明屏幕上擁有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,並且分布均勻,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。

綜合上述,整塊OLED屏幕徹底成為了一塊擁有高透明度的「玻璃」,構成了整個透明電視最重要的組成部分,並且因為高解析度和OLED自發光的優勢,也維持了極高的顯示水準。

原理有了

距離量產卻只邁出了一小步

基於以上實現了OLED屏幕的透明,所以從理論上可以製造出一臺透明電視的概念機了,但小米想做更瘋狂的事,要將這款極富有未來氣息的產品量產。

一款電視想要量產,需要經過一系列的測試認證,這無異於在製造出概念機的難度係數上再加權指數。

如何為一塊「透明玻璃」賦予生命力?這需要考驗廠商的OBM能力,OBM全稱為 OLED Basic Module,是指由電視廠家獨立完成 OLED 模組的研發設計、系統測試以及製造生產的全過程,是判斷一家企業能否獨立發展OLED的「入場券」,在透明OLED電視領域,小米是國內唯一一家。

OBM包含多個方面,比如屏幕的表面鋼化處理,小米透明電視採取了物理鋼化,即將一整塊鋼化玻璃與屏幕進行了貼合,提高了屏幕抗壓性,也消除了可能的碎屏安全隱患。

另外在屏幕粘合劑的使用上,小米電視使用了UV膠進行粘合,使得屏幕厚度進一步降低,同時也提高了粘合精度,屏幕整體觀感得以進一步提升。

小米透明電視屏幕結構拆解

上文提到了外置的主機,區別於普通的分體電視,為了保證整體觀感,小米透明電視創造性的將主機與屏幕做成了一體,並且通過了極高的結構強度測試。

在主機部分,小米工程師們圍繞散熱與EMI也做了極具挑戰性的技術攻關。

小米透明電視主機結構圖

由於小米透明OLED電視的主機設計成了上下堆疊式,所以電源作為「發熱大戶」等於直接在烘烤著主板,為了將這部分熱量散發出去,小米的工程師們做了很多努力。

在二者之間加入隔熱片的同時,還重新定製了內部散熱系統,在主機周邊設計了許多微小的散熱孔,通過精巧布局和特殊設計的內部散熱系統,極致利用了內部每一寸空間,讓熱量在主機內外形成了均勻對流,克服了狹小空間內的散熱難題。

主機散熱結構

另外,在主板晶片的散熱器上還特殊設計了一個臺階,將其延伸並橋接到了外殼橫梁上,這樣就可以巧妙的利用外殼幫助主板散熱,另外在元器件選型上也採取了耐高溫的組件,進一步保證了主板的高效穩定運行。

EMI防幹擾結構

小米透明電視的透明玻璃與超窄金屬邊框結合的屏幕結構、信號線貫穿金屬封閉底座的結構,內部緊密堆疊結構會存在其特殊的EMI(即電子產品工作會對周邊的其他電子產品造成幹擾)隱患。

小米透明電視在設計初期便採取了相應措施進行針對性解決,後期試量產階段進行實驗,證明這些舉措有效抑制了絕大部分的產品結構所形成的輻射外溢。

將小米透明電視量產似乎是一個不可能完成的任務,但基於多年在電視技術上的積累,讓小米終將這樣一款神奇的產品呈現在了世人面前,小米也成為了「全球首款量產透明OLED電視廠商」。

未來電視,可能就是一塊透明屏幕!

相關焦點

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