從技術(shù)思路和原理分析小米OLED透明電視

8月11日的周年演講發(fā)布會上，小米帶來三款“超大杯”，除了小米10至尊紀(jì)念版、Redmi K30至尊紀(jì)念版，還有全球首款量產(chǎn)的透明OLED電視——小米透明電視，售價49999元。

規(guī)格方面，小米透明電視采用一塊55英寸透明OLED屏幕，5．7mm超薄設(shè)計，一體式主機(jī)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(yùn)動補(bǔ)償，1ms瞬時響應(yīng)，電競級顯示標(biāo)準(zhǔn)。

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(fā)文從技術(shù)思路和原理上進(jìn)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(nèi)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。

首先是電視的背板，電視背板幾乎都是黑色的，里面藏有各種組件：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(tǒng)統(tǒng)拿掉。

但“拿掉”不等于“扔掉”，需要將這些組件從背板上取出并重新整合，組成一個外置主機(jī)，再通過線纜與屏幕建立聯(lián)系，使其正常工作。

這樣的方案其實(shí)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(jī)部分外置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了屏幕的極致輕薄，主機(jī)外置方案為電視做透明提供了先決條件。

小米透明電視的主機(jī)與屏幕分開來做的方案與此類似，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因為自發(fā)光特性，擁有做透明電視的先天優(yōu)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(xiàn)，這顯然與現(xiàn)代電視輕薄美觀的審美追求相悖．

另外，由于偏光片的存在，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”O(jiān)LED屏幕

如何讓OLED屏幕實(shí)現(xiàn)透明顯示，這里引入生活中常見的“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(guān)閉，你能看到完整的圖形，但同時背后的風(fēng)景也完全被關(guān)閉的百葉窗擋住。

但如果把百葉窗擰開一個角度，你會發(fā)現(xiàn)雖然葉片上的畫面出現(xiàn)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(nèi)容。而且，擰開的百葉窗使得戶外的景色透了過來，畫面和風(fēng)景實(shí)現(xiàn)了共存。

而這，與小米透明電視的原理近乎相同。

透明區(qū)域就像「百葉窗」開啟時的狀態(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)，并做到足夠小甚至人眼都不能察覺的時候，由各個葉片組成的顯示區(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)到視覺上的神奇透明效果。

了解了“百葉窗”原理后，我們從微觀角度再來做原理復(fù)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(guī)OLED屏幕中的WRGB 4個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屏幕的單個像素，這樣結(jié)構(gòu)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(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。

因為整體上有將近一半的總像素數(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數(shù)來顯示圖像，所以顯示水準(zhǔn)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(gòu)成了整個透明電視最重要的組成部分，并且因為高分辨率和OLED自發(fā)光的優(yōu)勢，也維持了極高的顯示水準(zhǔn)。

原理有了

距離量產(chǎn)卻只邁出了一小步

基于以上實(shí)現(xiàn)了OLED屏幕的透明，所以從理論上可以制造出一臺透明電視的概念機(jī)了，但小米想做更瘋狂的事，要將這款極富有未來氣息的產(chǎn)品量產(chǎn)。

一款電視想要量產(chǎn)，需要經(jīng)過一系列的測試認(rèn)證，這無異于在制造出概念機(jī)的難度系數(shù)上再加權(quán)指數(shù)。

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(dú)立完成 OLED 模組的研發(fā)設(shè)計、系統(tǒng)測試以及制造生產(chǎn)的全過程，是判斷一家企業(yè)能否獨(dú)立發(fā)展OLED的“入場券”，在透明OLED電視領(lǐng)域，小米是國內(nèi)唯一一家。

OBM包含多個方面，比如屏幕的表面鋼化處理，小米透明電視采取了物理鋼化，即將一整塊鋼化玻璃與屏幕進(jìn)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(jìn)行粘合，使得屏幕厚度進(jìn)一步降低，同時也提高了粘合精度，屏幕整體觀感得以進(jìn)一步提升。

小米透明電視屏幕結(jié)構(gòu)拆解

上文提到了外置的主機(jī)，區(qū)別于普通的分體電視，為了保證整體觀感，小米透明電視創(chuàng)造性的將主機(jī)與屏幕做成了一體，并且通過了極高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測試。

在主機(jī)部分，小米工程師們圍繞散熱與EMI也做了極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)攻關(guān)。

小米透明電視主機(jī)結(jié)構(gòu)圖

由于小米透明OLED電視的主機(jī)設(shè)計成了上下堆疊式，所以電源作為“發(fā)熱大戶”等于直接在烘烤著主板，為了將這部分熱量散發(fā)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，還重新定制了內(nèi)部散熱系統(tǒng)，在主機(jī)周邊設(shè)計了許多微小的散熱孔，通過精巧布局和特殊設(shè)計的內(nèi)部散熱系統(tǒng)，極致利用了內(nèi)部每一寸空間，讓熱量在主機(jī)內(nèi)外形成了均勻?qū)α鳎朔霜M小空間內(nèi)的散熱難題。

主機(jī)散熱結(jié)構(gòu)

另外，在主板芯片的散熱器上還特殊設(shè)計了一個臺階，將其延伸并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采取了耐高溫的組件，進(jìn)一步保證了主板的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

EMI防干擾結(jié)構(gòu)

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

小米透明電視在設(shè)計初期便采取了相應(yīng)措施進(jìn)行針對性解決，后期試量產(chǎn)階段進(jìn)行實(shí)驗，證明這些舉措有效抑制了絕大部分的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)所形成的輻射外溢。

將小米透明電視量產(chǎn)似乎是一個不可能完成的任務(wù)，但基于多年在電視技術(shù)上的積累，讓小米終將這樣一款神奇的產(chǎn)品呈現(xiàn)在了世人面前，小米也成為了“全球首款量產(chǎn)透明OLED電視廠商”。

未來電視，可能就是一塊透明屏幕！