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小米透明电视诞生背后:“魔改”OLED屏幕、非必需的全拿掉

快科技 朝晖 2020-08-18 11:37:41

8月11日的周年演讲发布会上,小米带来三款“超大杯”,除了小米10至尊纪念版、Redmi K30至尊纪念版,还有全球首款量产的透明OLED电视——小米透明电视,售价49999元。

规格方面,小米透明电视采用一块55英寸透明OLED屏幕,5.7mm超薄设计,一体式主机音响底座。其配备10.7亿原色屏幕,支持DCI-P3 93%广色域,120Hz刷新率,支持MEMC运动补偿,1ms瞬时响应,电竞级显示标准。

很多人好奇,小米是如何让一台电视变透明的?今日,小米官方发文从技术思路和原理上进行了深入科普,一起来了解一下。

非必需的全拿掉 留下的一定要透明

电视的造型很固定,像是一个“黑盒子”,内部有许多部件阻碍透明,所以将电视做透明的思路简单来讲就是“非必需的全拿掉,留下的一定要透明”,这个思路贯穿整个小米透明电视的诞生过程。

普通电视内部结构分布

首先是电视的背板,电视背板几乎都是黑色的,里面藏有各种组件:比如T-CON板、电源板、主板等……这些都是阻挡电视变透明的非必需品,所以,要统统拿掉。

但“拿掉”不等于“扔掉”,需要将这些组件从背板上取出并重新整合,组成一个外置主机,再通过线缆与屏幕建立联系,使其正常工作。

壁画电视

这样的方案其实在小米壁画电视上部分采用过,即卸掉了电视背板上沉重冗余的“包袱”,将原来背板上的主机部分外置,进而实现了屏幕的极致轻薄,主机外置方案为电视做透明提供了先决条件。

小米透明电视的主机与屏幕分开来做的方案与此类似,但更为复杂。

OLED和LCD屏幕结构拆解对比

消除了冗余的物理组件后,现在可以将目光聚焦到屏幕本身了,目前电视广泛采用的屏幕显示方案有LCD(液晶)和OLED两种,二者其实都可以做透明,但OLED因为自发光特性,拥有做透明电视的先天优势。

因为LCD需要背光才能将图像显示出来,这也就决定了LCD即使做成透明电视也将会以一个盒子的形象出现,这显然与现代电视轻薄美观的审美追求相悖。

另外,由于偏光片的存在,其透明度也无法做更高,所以无论从外观还是显示效果上,LCD(液晶)透明方案只能被PASS掉。

透明LCD依赖光源照亮画面,形如盒子

200万个透明子像素

如百叶窗式“魔改”OLED屏幕

如何让OLED屏幕实现透明显示,这里引入生活中常见的“百叶窗”来方便大家理解。

一个画有图案的百叶窗,如果叶片完全关闭,你能看到完整的图形,但同时背后的风景也完全被关闭的百叶窗挡住。

但如果把百叶窗拧开一个角度,你会发现虽然叶片上的画面出现了割裂,但却不影响整体观感,仍旧能清楚识别百叶窗上的图案内容。而且,拧开的百叶窗使得户外的景色透了过来,画面和风景实现了共存。

而这,与小米透明电视的原理近乎相同。

透明区域就像「百叶窗」开启时的状态

以此类比,百叶窗和窗户组成了整块透明屏幕,显示区就是百叶窗的“叶片”,透明区就是拧开后“叶片之间的缝隙”。

虽然透明区不能显示图像,但如果把“叶片之间的缝隙”控制得当,并做到足够小甚至人眼都不能察觉的时候,由各个叶片组成的显示区就可以显示出清晰完整的图案,并且“叶片之间的缝隙”还透出了背后的景色,达到视觉上的神奇透明效果。

了解了“百叶窗”原理后,我们从微观角度再来做原理复盘。

从下图透明OLED屏幕的像素组成可以看出,透明OLED的像素中除了常规OLED屏幕中的WRGB 4个子像素外还增加了近50%区域的“透明子像素”,“ 透明子像素+WRGB子像素”组成了透明OLED屏幕的单个像素,这样结构的像素在这块55英寸的透明屏幕上拥有1920X1080=2073600个。

普通OLED子像素与透明OLED子像素对比

综上,这些足够多的WRGB 子像素组成了百叶窗原理中的“叶片”,负责显示图像;另外足够多的透明子像素组成了百叶窗理论中的“叶片之间的缝隙”,负责透明。

因为整体上有将近一半的总像素数是完全透明的,这样的透明区域足够大,并且分布均匀,所以从视觉效果上便实现了极高的透明度,而另外一半由WRGB组成的显示区,也拥有一半以上的像素数来显示图像,所以显示水准也较高。

综合上述,整块OLED屏幕彻底成为了一块拥有高透明度的“玻璃”,构成了整个透明电视最重要的组成部分,并且因为高分辨率和OLED自发光的优势,也维持了极高的显示水准。

原理有了

距离量产却只迈出了一小步

基于以上实现了OLED屏幕的透明,所以从理论上可以制造出一台透明电视的概念机了,但小米想做更疯狂的事,要将这款极富有未来气息的产品量产。

一款电视想要量产,需要经过一系列的测试认证,这无异于在制造出概念机的难度系数上再加权指数。

如何为一块“透明玻璃”赋予生命力?这需要考验厂商的OBM能力,OBM全称为 OLED Basic Module,是指由电视厂家独立完成 OLED 模组的研发设计、系统测试以及制造生产的全过程,是判断一家企业能否独立发展OLED的“入场券”,在透明OLED电视领域,小米是国内唯一一家。

OBM包含多个方面,比如屏幕的表面钢化处理,小米透明电视采取了物理钢化,即将一整块钢化玻璃与屏幕进行了贴合,提高了屏幕抗压性,也消除了可能的碎屏安全隐患。

另外在屏幕粘合剂的使用上,小米电视使用了UV胶进行粘合,使得屏幕厚度进一步降低,同时也提高了粘合精度,屏幕整体观感得以进一步提升。

小米透明电视屏幕结构拆解

上文提到了外置的主机,区别于普通的分体电视,为了保证整体观感,小米透明电视创造性的将主机与屏幕做成了一体,并且通过了极高的结构强度测试。

在主机部分,小米工程师们围绕散热与EMI也做了极具挑战性的技术攻关。

小米透明电视主机结构图

由于小米透明OLED电视的主机设计成了上下堆叠式,所以电源作为“发热大户”等于直接在烘烤着主板,为了将这部分热量散发出去,小米的工程师们做了很多努力。.

在二者之间加入隔热片的同时,还重新定制了内部散热系统,在主机周边设计了许多微小的散热孔,通过精巧布局和特殊设计的内部散热系统,极致利用了内部每一寸空间,让热量在主机内外形成了均匀对流,克服了狭小空间内的散热难题。

主机散热结构

另外,在主板芯片的散热器上还特殊设计了一个台阶,将其延伸并桥接到了外壳横梁上,这样就可以巧妙的利用外壳帮助主板散热,另外在元器件选型上也采取了耐高温的组件,进一步保证了主板的高效稳定运行。

EMI防干扰结构

小米透明电视的透明玻璃与超窄金属边框结合的屏幕结构、信号线贯穿金属封闭底座的结构,内部紧密堆叠结构会存在其特殊的EMI(即电子产品工作会对周边的其他电子产品造成干扰)隐患。

小米透明电视在设计初期便采取了相应措施进行针对性解决,后期试量产阶段进行实验,证明这些举措有效抑制了绝大部分的产品结构所形成的辐射外溢。

将小米透明电视量产似乎是一个不可能完成的任务,但基于多年在电视技术上的积累,让小米终将这样一款神奇的产品呈现在了世人面前,小米也成为了“全球首款量产透明OLED电视厂商”。

未来电视,可能就是一块透明屏幕!

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