OLED透明屏成為未來(lái)趨勢(shì)

最近深圳地鐵6號(hào)、10號(hào)線，北京地鐵6號(hào)線的列車玻璃窗上，出現(xiàn)透明顯示屏的新聞挺抓人眼球，這些與車窗融為一體的透明顯示屏不僅能夠顯示天氣、站點(diǎn)信息，還能上網(wǎng)、看視頻、逛網(wǎng)店。

小米在前不久的10周年發(fā)布會(huì)上推出了售價(jià)5萬(wàn)元的透明電視，又讓“透明顯示”技術(shù)的熱度升了溫。從國(guó)內(nèi)媒體的部分報(bào)道，以及供應(yīng)鏈上的消息來(lái)看，基本可以明確這些透明顯示面板來(lái)自LG Display。

在電視機(jī)之外，透明顯示屏還可以找到許多應(yīng)用場(chǎng)景。尤其對(duì) LG 這樣的供應(yīng)方來(lái)說(shuō)，它自己對(duì)戶外廣告牌，或是企業(yè)、博物館內(nèi)信息展示版等領(lǐng)域的興趣，也要比電視機(jī)本身大得多。

過(guò)去數(shù)十年的手機(jī)發(fā)展史也能看到，不管是透明顯示屏，或是透明鍵盤(pán)，這類跟透明相關(guān)的材料在手機(jī)上的運(yùn)用并不多，實(shí)際落地的產(chǎn)品更是屈指可數(shù)。

說(shuō)說(shuō)透明屏幕在手機(jī)上的應(yīng)用。你別說(shuō)，在功能機(jī)時(shí)代，手機(jī)廠商還真的用透明材料做過(guò)一些小眾設(shè)備。

2009年一個(gè)是索尼愛(ài)立信推出的 Xperia Pureness，這款手機(jī)當(dāng)時(shí)是限量發(fā)售的，全球只有不到 900 臺(tái)，但外觀辨識(shí)度卻極高，畢竟它也是當(dāng)時(shí)少有的，會(huì)使用半透明顯示屏的手機(jī)。

Xperia Pureness手機(jī)

而透明顯示屏上次如此抓人眼球還是在2016年的CES展會(huì)上，松下展示了一款以柜門(mén)形式出現(xiàn)的透明顯示屏，號(hào)稱“隱形的電視”；在日常不開(kāi)啟時(shí)，看起來(lái)就只是個(gè)普通的透明玻璃柜門(mén)。而在打開(kāi)之后就是臺(tái)能顯示動(dòng)態(tài)畫(huà)面的電視。在當(dāng)時(shí)也仍然是概念產(chǎn)品狀態(tài)。

我們嘗試通過(guò)這篇文章來(lái)簡(jiǎn)單談?wù)?，透明顯示屏的基本原理，以及它離走進(jìn)我們的日常生活還有多遠(yuǎn)。

透明顯示屏，自己就能DIY？

相比 LCD 屏，OLED 屏的結(jié)構(gòu)和工作原理都要簡(jiǎn)單不少。

我們先來(lái)搞清楚透明屏幕的原理。

這里需要重溫一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，即 OLED 屏本身「自發(fā)光」的特性，它意味著屏幕上每個(gè)紅色、綠色或藍(lán)色子像素都會(huì)自己發(fā)光，而不需要依賴額外的背光源。只有這樣，OLED 屏幕才可以省去傳統(tǒng) LCD 屏中常見(jiàn)的液晶層、背光層等模組，實(shí)現(xiàn)更高的色彩對(duì)比度，并在形態(tài)上確保足夠的輕薄。輕薄、折疊、彎曲，這些屏幕形態(tài)都離不開(kāi) OLED 屏本身的結(jié)構(gòu)特性。

透明顯示技術(shù)的方向比較多樣，比如LCD、OLED就都能做到透明化。這里我們拋開(kāi)一些非常規(guī)的透明顯示技術(shù)不談，比如說(shuō)谷歌眼鏡、微軟HoloLens那樣的透明顯示技術(shù)：這類現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)型AR眼鏡類產(chǎn)品，有時(shí)還帶有3D顯示屬性。

我們當(dāng)然可以想當(dāng)然地認(rèn)為，只要選用透光率較高的基材，以及將上下蓋板、正負(fù)極都換成玻璃，就能輕松讓光線穿過(guò)面板，做成和玻璃一樣。

比如上圖這種AR現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)眼鏡，它通過(guò)鏡片的部分反射特性，特別針對(duì)左右眼來(lái)達(dá)成3D畫(huà)面觀感，與此同時(shí)還確?？吹窖坨R外的現(xiàn)實(shí)世界。

另外，MIT一直在致力于開(kāi)發(fā)一種被動(dòng)透明顯示系統(tǒng)，用的是納米粒子技術(shù)——這種方案采用一個(gè)投射器作為外部光源，來(lái)投射畫(huà)面到透明介質(zhì)之上（這種透明介質(zhì)嵌入了一種納米粒子，可以部分顯示投射的畫(huà)面）。當(dāng)前還有一些透明顯示技術(shù)也會(huì)采用類似的投射方案。這些方案成本更低，但也并非透明顯示屏的主流，至少現(xiàn)在還不是。

這兩年我們看到比較多的透明顯示屏，通常都是LCD或OLED透明顯示屏。感覺(jué)又回到了我們前不久探討柔性屏?xí)r，分成OLED柔性屏與LCD柔性屏兩個(gè)方向做探討的時(shí)候。那么這兩種面板是如何做到透明的呢？

LG 在一則視頻中簡(jiǎn)單解釋了透明 OLED 屏的實(shí)現(xiàn)原理——它在原有的紅綠藍(lán)白四像素基礎(chǔ)上，新增了一種「透明子像素」。這種像素并不會(huì)發(fā)光，也不會(huì)參與到圖像顯示，但它自身卻是由高透明材料制成的。

最終，當(dāng)無(wú)數(shù)個(gè)這樣的像素點(diǎn)均勻地分布在面板上時(shí)，屏幕也自然而然地會(huì)獲得一定的通透效果，但同時(shí)又能兼顧彩色圖像的顯示。

小米透明電視增加了近 50% 區(qū)域的「透明子像素」，從而在視覺(jué)上實(shí)現(xiàn)了較高的透明度。

你或許已經(jīng)察覺(jué)到了，在這樣的結(jié)構(gòu)下，真正能讓光線通過(guò)的像素點(diǎn)，其實(shí)只占總量的一部分而已。

這也是為什么，現(xiàn)階段透明電視的透明度僅在 30-40% 左右，而非 100%，畢竟一部分子像素仍要用于圖像顯示，但只要透明子像素的密度足夠高，量夠大，也足以「騙」過(guò)用戶的視覺(jué)感官了。

讓屏幕變透明，只是解決了透明電視的第一個(gè)問(wèn)題。畢竟在屏幕之外，傳統(tǒng)電視機(jī)的后背還有電源、主板、音響等器件，它們可無(wú)法憑空消失。

可見(jiàn)LCD屏原本就有做成透明屏的基礎(chǔ)。至于OLED屏，佐證其透明的最簡(jiǎn)單實(shí)例，即在于現(xiàn)在的許多智能手機(jī)都支持屏下指紋識(shí)別（甚至有些還有屏下攝像頭），這些指紋識(shí)別方案通常為光學(xué)指紋識(shí)別，也就是要求屏幕本身是透明的，才能達(dá)成在屏下依然可識(shí)別指紋的目的。這些屏幕一般都是OLED屏，足見(jiàn)OLED屏天然也具備了這種“透明”特性。（比如透明電極ITO銦錫氧化物材料；某些層是因?yàn)楹穸茸銐虮∷员憩F(xiàn)為半透明）

OLED透明屏成為未來(lái)趨勢(shì)

可以說(shuō)，透明電視的「酷」，也是它令人向往的主要原因。尤其是當(dāng)你伸手放到屏幕后背，看到自己的掌心與虛擬的電視內(nèi)容相交匯，那種感覺(jué)確實(shí)非常奇妙。

既然自己在家都能DIY透明顯示屏，屏幕透明化就算不上什么黑科技。只不過(guò)這些年透明屏的研究也始終在持續(xù)，其核心問(wèn)題應(yīng)該是如何增加透明度或者屏幕的透光率。畢竟DIY的透明顯示器，和如今的小米透明電視比起來(lái)，在透明度上還是差得遠(yuǎn)了。

這理論上也是影響LCD與OLED兩個(gè)透明化路線的重要問(wèn)題。前文就提到LCD屏是需要背光的，這就為完整形態(tài)的LCD屏實(shí)現(xiàn)透明化造成了障礙。早年有一些LCD透明屏因此就去掉了背光系統(tǒng)，借助外部光源：無(wú)論是自然光，而是人造外部背光，來(lái)實(shí)現(xiàn)屏幕的可視化。與此同時(shí)，LCD還帶兩片偏振片（起偏器），這也是影響光透過(guò)率的組成部分。

JDI的透明LCD屏

“一般的透明LCD屏需要背光來(lái)實(shí)現(xiàn)可視畫(huà)面，而透明OLED屏是由數(shù)百萬(wàn)自發(fā)光的像素構(gòu)成的。這創(chuàng)造了全新的創(chuàng)新領(lǐng)域…”而且因?yàn)镺LED層級(jí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，做薄也更容易。

主要層級(jí)結(jié)構(gòu)包括了基板（substrate），陰極層（cathode）、有機(jī)分子層（包括發(fā)射層、導(dǎo)電層）、陽(yáng)極層（anode），如上圖所示。這是一個(gè)通電就自發(fā)光的結(jié)構(gòu)，并不需要額外的背光。

如前文所述，這些不同層原本就有透明屬性。大約當(dāng)代面板制造商，都有將不同層進(jìn)一步做透明的技術(shù)。這部分具體的技術(shù)細(xì)節(jié)我們就不得而知了。但前文提到的小米透明電視、地鐵車窗透明屏幕都是OLED面板，就不難想見(jiàn)如今實(shí)現(xiàn)透明顯示屏的主流在往哪個(gè)方向走了。

上圖左側(cè)示意的是在透明OLED屏顯示蔥白到黑的漸變圖案時(shí)的樣子

打個(gè)比方，很多高端商超的櫥窗原本就會(huì)使用大量玻璃，以營(yíng)造一種簡(jiǎn)潔、通透的視覺(jué)觀感?，F(xiàn)在 LG 就希望讓這些櫥窗玻璃全部換成透明 OLED 屏，讓路過(guò)的顧客既能看到產(chǎn)品，也能在玻璃上看到實(shí)時(shí)變化的信息，這也不失為一種增進(jìn)體驗(yàn)的手段。

ProDisplay的LCD透明屏演示

針對(duì)黑色的透明顯示，通常在畫(huà)面表現(xiàn)力上會(huì)更有價(jià)值，不僅是因?yàn)楹谏尘案子谌谌氕h(huán)境（比如在暗光環(huán)境下觀賞），而且在金色、銀色這類亮色的呈現(xiàn)上，也會(huì)明顯更有利，顯著優(yōu)于將白色透明顯示的透明屏。另外，黑色部分透明化也是對(duì)視覺(jué)體驗(yàn)的加強(qiáng)。去年松下在展示OLED透明電視時(shí)，還在后方多加了一塊黑色面板，用以加強(qiáng)黑色呈現(xiàn)。

這一點(diǎn)對(duì)于透明顯示屏的固有使用場(chǎng)景，比如商店櫥窗物品展示輔助，以及各種零售體驗(yàn)加強(qiáng)，都是黑色顯示透明化，以及加強(qiáng)亮色顯示顯得更有價(jià)值。這也是OLED透明屏更有發(fā)展前途的一部分原因。

增加透明度的各種努力

雖然我們并不十分清楚，不同透明顯示面板制造商在針對(duì)面板各層級(jí)透明度優(yōu)化上的具體方案，不過(guò)過(guò)去的一些資料與paper，還是有透露業(yè)界在面板某些層級(jí)上實(shí)現(xiàn)更高透光率時(shí)的努力。比如說(shuō)前文提到松下透明電視，就有應(yīng)用通過(guò)電流控制透明度的層結(jié)構(gòu)：通電時(shí)透明，不通電透明度降低（如下圖）；再比如顯示屏backplane部分的TFT層。

在探討柔性屏技術(shù)時(shí)，TFT層也是我們探討的一個(gè)重點(diǎn)，畢竟這里是半導(dǎo)體匯聚的地方。AMOLED主動(dòng)陣列像素電路至少包含了薄膜晶體管、儲(chǔ)存電容。根據(jù)所需的顯示亮度、OLED效率和各種參數(shù)，驅(qū)動(dòng)電路會(huì)占據(jù)像素一個(gè)比較可觀的尺寸。TFT也因此成為限制透明度的一個(gè)重要因素。

當(dāng)年的松下透明電視，以及如今小米透明電視，湊近了仔細(xì)看仍然是可以看到細(xì)密的網(wǎng)格嵌入在玻璃之中的。

不過(guò)小米透明電視的網(wǎng)格，與其像素改進(jìn)又有著很大的關(guān)系。這就是近代OLED透明屏增加透明度的努力了。

LG 面向商用市場(chǎng)推出的 55 英寸透明 OLED 屏。

目前來(lái)看，全球具備透明 OLED 屏量產(chǎn)能力的供應(yīng)方，也就剩下 LG 這一家了。本次小米透明電視所使用的面板，大概率也是由 LG 提供的。

與此同時(shí)，電路部分是疊在RGBW像素后方的，這樣也就讓“透明子像素”有了更高的光透過(guò)率（當(dāng)然也有類似的方案是RGB子像素，再加透明區(qū)域）。但似乎也是因?yàn)檫@個(gè)原因，致其像素密度無(wú)法做到太高。小米透明電視雖然有55寸的屏幕尺寸，但分辨率卻是1080p。

應(yīng)用方向在哪里？

小米將這臺(tái)透明電視價(jià)格控制在5萬(wàn)以內(nèi)，似乎已經(jīng)是透明屏走進(jìn)百姓家的開(kāi)端了。只是從實(shí)用性的角度來(lái)說(shuō)，如小米這類透明電視的實(shí)際顯示效果，比如今主流電視差得略有點(diǎn)遠(yuǎn)，雖的確未來(lái)感十足，但在普通家居燈火通明環(huán)境下，加上凌亂背景，電視畫(huà)面的確很難看清楚。

純粹將其作為裝飾品買(mǎi)回家（畢竟那些會(huì)買(mǎi)幾時(shí)上百萬(wàn)OLED電視的主應(yīng)該也不會(huì)在意區(qū)區(qū)5萬(wàn)塊錢(qián)），否則它作為日常家庭娛樂(lè)設(shè)備，還是處處受限的。

從LG為其透明面板的定位來(lái)看，這樣一款產(chǎn)品原本就不是主要為家庭娛樂(lè)服務(wù)的。除了本文開(kāi)頭提到，它作為地鐵列車信息交互工具，其更多應(yīng)用在電子看板、商品/展品輔助展示等。其品名就叫“LG Transparent OLED Signage”。作為零售店內(nèi)商品輔助展示，還是頗吸引眼球的，比如作為商品櫥窗展示，融入到櫥窗玻璃中，就創(chuàng)造了各種有趣的展示場(chǎng)景，很類似于現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)。

另外，LG在推廣其透明顯示屏?xí)r預(yù)設(shè)的一個(gè)方案，是將此顯示屏與“視頻墻OLED Signage”做結(jié)合。即后方還有個(gè)視頻墻OLED看板，前方再放上透明顯示屏：這樣兩者在共同顯示畫(huà)面時(shí)，能夠營(yíng)造沉浸式的3D觀感。

在功能機(jī)時(shí)代，隨著透明顯示技術(shù)的愈發(fā)成熟，或許我們很快就能在很多高端零售店，以及公共基礎(chǔ)設(shè)施中看到這些透明顯示屏的存在了，就像地鐵中的列車玻璃窗那樣。不過(guò)它大概還不會(huì)很快進(jìn)入到我們的家庭娛樂(lè)中，現(xiàn)在的全面屏手機(jī)中，屏幕幾乎占據(jù)了整個(gè)正面，總不能再設(shè)計(jì)一個(gè)超長(zhǎng)的「下巴」，或是突兀的「額頭」吧？。

三星2015年推出的透明電視

其實(shí)在軍事領(lǐng)域，類似的設(shè)計(jì)已經(jīng)有一定程度的運(yùn)用。為了不讓?xiě)?zhàn)斗機(jī)飛行員的視線在儀表盤(pán)上來(lái)回移動(dòng)，他們佩戴的頭盔基本都整合了抬頭顯示器，使飛行員能一邊觀測(cè)到現(xiàn)實(shí)狀況，一邊掌握高度、敵我識(shí)別標(biāo)識(shí)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

想要看到真正通體透明的更多落地產(chǎn)品，我們可能要等挺長(zhǎng)一段時(shí)間了。