超硬核！小米官方科普：如何讓一臺電視變得透明？

8月18日消息 小米大師 OLED 透明電視于 8 月 11 日發(fā)布，采用 55 英寸 OLED 屏，支持 120Hz 刷新率，售價 49999 元。

了解到，今日，小米官方發(fā)文對這臺透明電視的技術(shù)思路和原理進(jìn)行了科普梳理。

以下為小米科普全文：

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。

▲ 普通電視內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布

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。

▲ 壁畫電視

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?yàn)樽园l(fā)光特性，擁有做透明電視的先天優(yōu)勢。

因?yàn)?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

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?yàn)檎w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?yàn)楦叻直媛屎?OLED 自發(fā)光的優(yōu)勢，也維持了極高的顯示水準(zhǔn)。

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(yàn)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(yàn)，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！