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科技感满满的透明屏幕是这样炼成的

来源:科技日报 时间:2022-01-20


视觉中国供图

  喜欢科幻题材的人一定对这样的场景非常熟悉:主角来到一个充满科技感的控制台上,按动按钮,眼前的透明玻璃顿时浮现出科幻感满满的图案和各种线条,从一块平平无奇的玻璃变成了展示无数信息的透明显示屏。

  类似的场景在不同作品中有不同的变化,但基本都会采用“透明屏幕”这一要素作为提升科幻感的重要元素。

  最近,有人发现这种“高大上”的透明屏居然出现在自动售卖机上。连自动售卖机都有这种高科技,未来科幻电影里的透明屏幕设备,能否成为我们日常工作生活中的标配?

  透明屏幕背后的原理

  目前比较常见的透明屏幕有透明液晶屏、透明OLED屏以及透明LED屏幕。

  液晶屏,也被称为LCD屏,是基于液晶电光效应,以液晶材料为基本组件的显示器件。液晶屏由一定数量的彩色或黑白像素组成,主要原理是通过电流来刺激液晶分子,产生点、线、面,再配合背部光源照明,从而构成画面。因此一般的液晶屏需要在背部设置光源及反光板等照明设备,不符合透明屏的要求。

  不过对于液晶屏展柜,例如前面提到的透明屏幕自动售货机以及一些透明屏幕的橱窗,情况则有一些不同。它们取消了液晶屏背部的光源和反光板,而是将后面的箱体(即展柜或货柜)作为背光单元进行照明,也就是说尽管这些屏幕确实是“透明屏”,但依然离不开背后的光源。如果把展柜的箱体灯光关掉,就会严重影响使用效果。

  透明OLED屏是目前透明屏幕设备的主力。OLED屏可以通过电流驱动有机薄膜来发光,具有“自发光”的特性,它的每个像素都能自己发光,不需要依靠额外的背光源。

  OLED的基本结构是由具有半导体特性的、薄而透明的铟锡氧化物(ITO),与电源阳极相连,再加上另一个金属阴极,构成类似三明治的结构。整个结构层中包括电洞传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时,阳极电洞与阴极电子便会在发光层中结合,产生光子,依其材料特性不同,可以产生红、绿和蓝三原色,构成我们看到的基本色彩。

  此外,透明OLED屏中还有“透明子像素”,这种像素本身不发光,也不参与图像显示,但它是由透明材料制成的,因此透明OLED屏在兼顾彩色图像展示的同时,也获得了一定的通透效果。当“透明子像素”的密度足够大,能够骗过人的眼睛时,在我们看来它就是“透明”的,一些透明电视就是采用了透明OLED屏。

  透明LED屏和透明OLED屏的原理有些类似,都是将发光单元(灯珠)排列在透明背景上来实现透明的效果。只不过受限于LED灯珠的大小,必须将屏幕做得比较大才能达到较好的透明效果。

  所以我们看到的透明LED屏,大多应用于商场外墙的橱窗或大型舞台,很难看到小型的透明LED屏。

  透明与隐私之间的矛盾

  其实,目前已经有一些透明屏幕产品出现在我们的生活中了。

  2009年,索尼爱立信就推出了第一款透明屏幕手机Xperia Pureness,可惜受限于当时的技术水平,这款手机的屏幕透明度不是很高,而且还是黑白屏幕。

  2011年,第一款彩色透明屏幕手机——联想的S800问世。比起Xperia Pureness,S800的透明度有了很大提高。不过,它和Xperia Pureness一样都属于功能机,距离电影里炫酷的智能设备还有相当一段距离。

  2020年,透明屏幕设备又有了新的进展,小米推出了透明屏幕电视。透明屏幕电视从效果和透明度上均有了极大提高,但也存在着一些问题,如从背面无法保证观看效果,透光率及分辨率也不高等。

  目前,透明屏幕技术还在不断发展中。而且看上去炫酷无比、科技感十足的透明屏幕也存在着一定的争议。

  一方面,最重要的是一款完全透明的手机势必会存在隐私和信息泄漏的问题,而如果让它在使用时变得不透明,又偏离了透明屏幕手机的初衷。

  另一方面,一款成熟的透明设备,不是只有屏幕透明就可以,还需要做到电池、处理器、摄像头、麦克风、扬声器等元件均透明化,这一点目前还比较困难。如果真的做到了完全透明,那么手机的组装、强度、表面耐磨损等问题也是需要厂商和用户考虑的。

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