望眼欲“穿”透明顯示技術(shù)解析
《鋼鐵俠》、《阿凡達(dá)》、《少數(shù)派報(bào)告》……欣賞這些科幻大片無疑是一種視覺享受。如果你熱愛科技，就會(huì)發(fā)現(xiàn)那些狂拽酷炫的特效場(chǎng)景貌似都有一個(gè)共同的東西：透明顯示。比如潘多拉星球上的飛船里，綜合了透明顯示、體感和觸摸的操控方式；比如史塔克的鋼鐵面罩上熠熠生輝的數(shù)據(jù)顯示方式。當(dāng)然我們知道，科幻作品中的這一切都是假的，那畢竟只是電影。但羅馬不是一天建成的，事物都有一個(gè)發(fā)展的過程。至少現(xiàn)在，那些酷炫的透明顯示并非只是夢(mèng)想。
科幻大片喜歡用透明顯示，而且這種顯示無處不在。主要是因?yàn)橥该黠@示效果最絢麗，最能表現(xiàn)該片的科幻元素，能在第一時(shí)間抓住觀眾眼球，并產(chǎn)生“特效這么炫這一定是好片”的感覺。雖然當(dāng)今世界還沒有普及這樣的顯示技術(shù)，但這并不妨礙人們?nèi)ャ裤健Ｔ?jīng)有一張圖片在網(wǎng)上很火爆：透過一臺(tái)MacBook的屏幕，清清楚楚地看見了屏幕背后的環(huán)境。當(dāng)時(shí)引起了果粉的膜拜：“蘋果成功了？！”雖然最后證實(shí)，那只是作者用照片做桌面開的一個(gè)玩笑，但是透明顯示似乎已經(jīng)引起了大家的關(guān)注。
但廠商們并不想開玩笑，他們?cè)缇透髯詾殛囇邪l(fā)透明顯示屏了。近兩年來在一些顯示設(shè)備展會(huì)中，已經(jīng)可以看到用于櫥窗展示、自動(dòng)販賣機(jī)甚至是汽車車窗透明顯示的應(yīng)用。目前來說，透明顯示可分為非自發(fā)光的液晶透明顯示和自發(fā)光的OLED、PDP透明顯示幾種技術(shù)。液晶由于不能自發(fā)光，需要利用外界光或背光進(jìn)行重排。OLED、PDP則需要不斷尋找透光率高的材料代替原屏幕中不透明的部分，以提高器件的整體透明度。
液晶透明技術(shù)
我們現(xiàn)在使用的多數(shù)晶顯示屏，基本原理是通過兩塊I TO導(dǎo)電玻璃對(duì)液晶分子施加電壓，控制液晶分子的排列形成圖像。屏幕表面有一層不透明的薄片叫做偏光片，具有濾光的作用。它們兩兩配合分別過濾掉X和Y方向上的光。然后人們就能看到液晶分子組成的圖像了。如果去掉偏光片，液晶屏其實(shí)也還能工作，也還在顯示圖像，但看起來就只是一塊透明的玻璃。要想讓液晶屏透明需要解決兩個(gè)問題：如何讓背光源和偏光片變透明。
要讓背光模組透明，可采用側(cè)入式光源，但這種方法僅適用于小尺寸的液晶面板上。要讓偏光片變得透明則暫時(shí)無解，因?yàn)槠馄淖饔帽緛砭褪亲钃醪糠止饩€，連它都變透明了它能擋誰去？有一種辦法最容易做到，那就是投影，直接把影像投影在可反光卻又透明的玻璃上。2010年，夏普公司的一個(gè)研究小組發(fā)布了一個(gè)利用網(wǎng)狀聚合物液晶制作的60英寸顯示面板。該面板有兩個(gè)工作模式：黑白模式和彩色模式。其中黑白模式又有兩個(gè)狀態(tài)：透明態(tài)和散射態(tài)。當(dāng)面板處于透明態(tài)時(shí)，它就是一塊玻璃；當(dāng)面板處于散射態(tài)時(shí)，面板后面的物體光到達(dá)面板后會(huì)發(fā)生散射，此時(shí)面板上的圖像會(huì)變模糊，就像毛玻璃那樣無法分辨。顯示黑白圖像時(shí)，圖像部分工作在散射態(tài)，其余部分工作在透明態(tài)，便形成了圖像。
液晶屏的構(gòu)造
只能顯示黑白圖像還不算，還得能顯示彩色圖像，才能有更廣泛的適用性。傳統(tǒng)的液晶顯示技術(shù)主要采用3種方法實(shí)現(xiàn)彩色顯示：一是使用紅、綠、藍(lán)三色濾*WF詞語*；二是向賓主液晶加入二色性染料；三是采用背光源顏色高速變化的場(chǎng)色序模式（Field-Sequential-Color），這是利用側(cè)入的RGB光源高速循環(huán)閃爍，并配合液晶快速顯示相應(yīng)的像素位置，利用人眼的視覺暫留特性形成圖案。這三種方法都不適合于夏普的這個(gè)案例。比如濾*WF詞語*會(huì)吸收光線，造成面板的透明度降低；賓主液晶即使二色性染料分子排列方向與面板相同，但在傾斜方向的透光率也依然很低；場(chǎng)色序模式雖然能夠取代偏光片，但需要液晶有極快的響應(yīng)速度，但網(wǎng)狀聚合物液晶的響應(yīng)時(shí)間是74ms完全是“反應(yīng)遲鈍”。夏普研究小組的解決方案是以投影方式將彩色圖案投影到面板上，有圖案投影的部分同時(shí)也工作在散射態(tài)，這樣便能夠看到彩色圖案。
這種做法用于一些櫥窗、展板中是可行的，但應(yīng)用范圍畢竟不如顯示面板廣泛。
OLED透明顯示技術(shù)
OLED（Organic Light-Emitting Diode，有機(jī)發(fā)光二極管）顯示技術(shù)具有自發(fā)光的特性，它采用非常薄的有機(jī)材料涂層和玻璃基板，當(dāng)有電流通過時(shí)，這些有機(jī)材料就會(huì)發(fā)光。與LCD相比，OLED具有全固態(tài)、主動(dòng)發(fā)光、高亮度、高對(duì)比度、超薄、低功耗、無視角限制、工作溫度范圍寬等諸多優(yōu)點(diǎn)。其元件的結(jié)構(gòu)也很適合作為透明顯示面板，因此OLED在顯示領(lǐng)域目前是一大熱門。我們現(xiàn)在能夠接觸的OLED顯示屏絕大多數(shù)都是AMOLED即主動(dòng)驅(qū)動(dòng)式OLED，它能夠被人們所熟知很大程度上要?dú)w功于三星的宣傳策略。AMOLED要實(shí)現(xiàn)透明顯示，同樣有兩個(gè)關(guān)鍵問題要解決：面板的透明度和穩(wěn)定性。目前有兩個(gè)辦法來增加面板的透明度：一是改變電極結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)透明顯示，二是改變電極排布，增加透射窗口面積以提高透明度。
改變AMOLED的電極結(jié)構(gòu)，以往有兩種方法：采用頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)并以鎂- 銀材料制作陰極電極，以及用銀材料制作陰極電極和n型摻雜材料制作電子傳輸層。前者的問題在于鎂-銀材料陰極電極的薄層電阻很高，造成面板亮度不均勻；后者的問題則是n型摻雜材料電子傳輸層具有熱不穩(wěn)定性。此外，由于OLED層發(fā)出的光會(huì)從陰陽兩極面射出，以至于讓面板正背面都能看到顯示內(nèi)容，這對(duì)于手機(jī)用戶而言是十分不利的。對(duì)此，國內(nèi)外的研究小組都在不斷改進(jìn)電極制造工藝，提高面板透光率。TDK曾經(jīng)發(fā)布了一款透明OLED面板，陰極直接采用了金屬電極。在此基礎(chǔ)上，為了能“透明”，沒有用陰極將像素全部覆蓋，而是將陰極的線寬變細(xì)，只覆蓋了像素的一部分。利用未被陰極覆蓋的部分則實(shí)現(xiàn)了透明。TDK把這種面板結(jié)構(gòu)命名為“細(xì)線電極構(gòu)造”。另外，OLED層的像素中只有被陰極覆蓋的部分發(fā)光。但是，因?yàn)殛帢O是不透明的金屬電極，所以O(shè)LED層發(fā)出的光線只從陽極面射出。因此，很難從顯示屏背面看到顯示內(nèi)容。
TDK發(fā)布的這種OLED面板的亮度為150c d/m2，透射率為40%，已實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。2011年，在智能機(jī)已經(jīng)大舉入侵人們生活的時(shí)候，聯(lián)想推出了一款功能機(jī)S800大受關(guān)注。它雖然只搭載了一塊65536色、分辨率僅為320×240的2.4英寸屏幕，但引起無數(shù)人關(guān)注的原因是這塊屏幕正使用了TDK的OLED透明屏幕，檔次瞬間提升了無數(shù)個(gè)段位。S800的屏幕畫面效果中規(guī)中矩，光線較強(qiáng)時(shí)顯示效果也不怎么樣，但它良好解決了背面也能看到屏幕內(nèi)容的問題，保護(hù)了個(gè)人隱私。S800整體厚度和重量都偏大，但對(duì)于追求時(shí)尚的女性而言，這款手機(jī)帶來的眼球效應(yīng)明顯比那些千人一面的大屏智能手機(jī)高得多。
網(wǎng)狀聚合物液晶在透明態(tài)和散射態(tài)的透光情況示意圖
PDP透明顯示技術(shù)
PDP制造工藝和結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要類似TFT的驅(qū)動(dòng)電路，因此PDP透明顯示技術(shù)被認(rèn)為最適合制造大尺寸透明顯示板。當(dāng)然，同樣需要把傳統(tǒng)PDP面板中不透明的部分替換。這些不透明的部分主要是障壁層、熒光粉層和電極。2011年，韓國大田科技院研究出一種PDP透明顯示屏，采用二氧化硅溶膠凝膠層作為絕緣層。這種絕緣層成本低，并且能夠增加基板的透明度，原因是去除了會(huì)降低透明度的微孔，另外其介電常數(shù)處于空氣和玻璃基板之間。
該P(yáng)DP透明顯示屏使用SU-8光刻膠制作障壁。這種障壁是透明的，而且可以在低溫下通過光刻工藝制作。研究者還增加了一個(gè)二氧化硅層來保護(hù)光刻膠障壁不會(huì)被等離子損壞。障壁透明度接近88%，而整個(gè)顯示面板的透明度接近63%，足以讓人看到面板后面的物體，而且該面板可由傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。2012年，研究人員對(duì)這種PDP透明顯示屏作了進(jìn)一步改進(jìn)，采用柔韌度更好的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）來制作前后基板。不過PET比玻璃更容易滲入水蒸氣造成放電腔的氣體污染，因此研究人員在PET膜上覆蓋了多層有機(jī)及無機(jī)保護(hù)層。整個(gè)面板在可見光范圍內(nèi)的透明度達(dá)到57.5%，并且面板在彎曲一定的角度時(shí)仍可以工作，這又為柔性顯示提供了新的思路和方向。
電致變色效果
肥皂泡透明顯示屏
Jinha Lee展示的基于Kinect的透明顯示交互系統(tǒng)非常令人期待。
其他透明顯示技術(shù)
以上介紹的透明顯示技術(shù)，主要都是在室內(nèi)、櫥窗或隨身設(shè)備等小尺度的應(yīng)用方面取得的進(jìn)展。那么室外的顯示能不能實(shí)現(xiàn)透明？答案是有可能的。2011年，研究人員開發(fā)出一種利用電致變色材料制作的透明顯示面板。該面板中的電致變色層首先由單分散的聚苯乙烯微球顆粒通過乳化劑的共聚作用合成。隨后這些膠狀粒子堆積形成膠態(tài)晶體，最后將電致變色材料普魯士藍(lán)填充到膠態(tài)晶體層的間隙中。這種電致變色層施加不同的電壓會(huì)顯示不同的顏色，例如3.5V時(shí)為綠色，1V時(shí)為藍(lán)色，-3V時(shí)為紅色。當(dāng)電壓施加到-4V時(shí)，面板變成了透明。同時(shí)，這種面板能夠有效阻擋太陽光中80%～95%的熱輻射波段即長(zhǎng)波段光線和遠(yuǎn)紅外光線。因此這種面板在巨幅廣告牌上有著不錯(cuò)的應(yīng)用前景。
此外，還有一種很非主流的透明顯示技術(shù)。2012年，日本東京大學(xué)、筑波大學(xué)和美國卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)的研究人員用兩種膠狀液體的混合液制作出了一種超薄且柔軟的就像肥皂泡的顯示屏。這種肥皂泡膜的平均厚度僅為0.7微米。通過超聲波撞擊薄膜，可以改變肥皂泡顯示屏上投影影像的紋理，讓不同的圖像表現(xiàn)出不同的質(zhì)感。同時(shí)，還可以改變超聲波頻率來改變投射到它上面影像的透明度。超聲波與超薄膜的組合，可以形成更真實(shí)、鮮明、生動(dòng)的畫面。如果把幾個(gè)肥皂泡屏幕組合在一起，還能有立體甚至全息投影的效果。
那么，它的強(qiáng)度如何？由于采用了特殊膠質(zhì)，即使有硬物從中間穿過，薄膜也不會(huì)破。這種屏幕一旦成熟，肯定能受到藝術(shù)家們的青睞。當(dāng)然，用于博物館展示也很有前途。
透明顯示技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景
關(guān)于透明顯示技術(shù)，目前是顯示領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。我們說得這么熱鬧，好像透明顯示很快就能大舉進(jìn)入我們的生活并將傳統(tǒng)顯示取而代之了。其實(shí)不然，透明顯示基本上不會(huì)對(duì)我們?nèi)粘?yīng)用的傳統(tǒng)顯示設(shè)備構(gòu)成威脅。原因很簡(jiǎn)單，透明顯示屏既然要透明，那么亮度、對(duì)比度、色彩飽和度等參數(shù)就必然受到影響，電影迷們首先就不會(huì)接受。當(dāng)然不排除未來會(huì)有顯示效果和專業(yè)顯示器一樣的透明顯示屏，但那畢竟是未來。所以，透明顯示屏的應(yīng)用主要集中在兩點(diǎn)：交互和展示。
交互是最具有科幻色彩的了?？催^《阿凡達(dá)》等大片之后多半都會(huì)對(duì)上面那種幾乎不受任何空間限制的人機(jī)對(duì)話方式印象深刻。生活在現(xiàn)實(shí)中的MIT實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)師Jinha Lee也對(duì)外展示過一種全新的人機(jī)交互體驗(yàn)，那就是借助透明屏幕，我們的手可以穿過屏幕，“抓住”屏幕里面的東西。整套系統(tǒng)，相當(dāng)于是加載于傳統(tǒng)PC上面的一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的控制系統(tǒng)，目前基于微軟的Kinect體感系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，但是未來應(yīng)該可以進(jìn)一步小型化、迷你化。它能讓我們直接用手去操作屏幕中顯示的東西。例如，屏幕中是文檔，那么我們可以用手去檢索它們，進(jìn)行文檔的打開、關(guān)閉、排序等操作；或者屏幕中是一款格斗游戲，那么我們直接用手與游戲中的角色斗毆；又或者說，你打算網(wǎng)購一塊手表，但不知道適不適合自己，那么你可以直接通過屏幕“戴”在手上試試……
三星提交的透明顯示觸控專利中，關(guān)于正反面操作的演示。
手機(jī)上的交互同樣也是一個(gè)重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。前不久三星提交了一份專利申請(qǐng)，專利對(duì)透明手機(jī)屏幕提供了一份全新的解決方案：正反兩面均可觸摸的全透明屏幕。根據(jù)三星的介紹，這種全透明手機(jī)可以在正反兩面實(shí)現(xiàn)各自不同的操作，比如觸摸背部可打開一個(gè)文件夾，并實(shí)現(xiàn)內(nèi)容預(yù)覽功能；還允許更多信息彈出，比如照片、筆記等。而對(duì)屏幕前方的操作則如同現(xiàn)在的智能手機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，比如打電話、發(fā)信息、看視頻等功能。這就不可避免地遇到一個(gè)問題：要實(shí)現(xiàn)手機(jī)的整體透明，其他零部件如何隱藏？對(duì)于功能機(jī)而言，電池等零部件倒是可以藏在鍵盤后面，智能機(jī)則不行。三星的解決方案是采用一種可替換玻璃，這種玻璃內(nèi)含液晶分子。通過電流刺激液晶分子能夠顯示內(nèi)容，而當(dāng)手機(jī)斷電后，分子位置會(huì)隨機(jī)分布，并呈現(xiàn)出乳白色的外觀，看上去給人透明的感覺。
透明顯示屏如果用于櫥窗進(jìn)行展示，同樣激動(dòng)人心。用于辦公櫥窗時(shí)他們能夠顯示新聞、時(shí)間、天氣甚至微博；在商店他們也能顯示特別制作的f lash廣告，同時(shí)還能使顧客看到櫥窗內(nèi)部的商品；而在居家環(huán)境里，可以用來顯示菜譜、親子互動(dòng)、視頻連線等等。
豐田正在研究如何把未來汽車的車窗做成透明觸摸屏。對(duì)于車主而言，前車窗的屏幕應(yīng)該可以實(shí)時(shí)顯示車速、車距、油耗、導(dǎo)航等信息。對(duì)于孩子來說，側(cè)面車窗采用這種技術(shù)后更像是一個(gè)有趣的畫板，你可以放大車窗外看到的事物，查詢信息，還能在上面畫畫，就跟現(xiàn)在的平板電腦一樣。豐田稱這一理念為“Window to the World（通向世界的窗口）”。當(dāng)然，讓汽車玻璃顯示一些基本信息，這種技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但并非應(yīng)用的是透明顯示技術(shù)，而只是將車載HUD的各類信息實(shí)時(shí)投影到汽車的前擋風(fēng)玻璃上。這種融合了透明顯示和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的，并帶有科幻色彩的HUD成為了一些豪車的賣點(diǎn)及亮點(diǎn)。例如沃爾沃S80配套車道偏離系統(tǒng)、寶馬X5配套車道偏離預(yù)警和HUD抬頭顯示系統(tǒng)、寶馬745配套被動(dòng)式夜視系統(tǒng)、奔馳E350車道偏離預(yù)警和主動(dòng)夜視系統(tǒng)、雷克薩斯S460和E350視覺和雷達(dá)結(jié)合防撞系統(tǒng)以及英菲尼迪車道偏離警報(bào)系統(tǒng)等等。但豐田的這種概念車窗，無疑更加具有互動(dòng)性。
寫在最后
透明顯示技術(shù)和傳統(tǒng)顯示絕非是不共戴天的冤家，而應(yīng)該是齊心協(xié)力讓生活更加便利。雖然透明顯示在技術(shù)上還有很多難題需要解決，在應(yīng)用環(huán)境上也有很多困難要克服。但是，透明顯示技術(shù)未來的發(fā)展前景非常樂觀。它突破常規(guī)，增添了產(chǎn)品的趣味性，帶給人們前所未有的便利和視覺沖擊，在一些創(chuàng)意設(shè)計(jì)、展示和互動(dòng)領(lǐng)域開展了新的發(fā)展方向。此外，由于透明顯示屏可利用普通的環(huán)境光滿足背光需求，極大降低了能耗，充分體現(xiàn)了“低碳環(huán)保、綠色節(jié)能”的理念。
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蘋果x白蘋果 ? https://www.chinafix.com/zt/8568-1.html
亮機(jī)后掉電 ? https://www.chinafix.com/zt/30154-1.html
Q:這個(gè)文檔的類型是什么？
A:這個(gè)文檔屬于影評(píng)資訊類。
Q:文檔中提到了哪些電影？
A:《鋼鐵俠》、《阿凡達(dá)》、《少數(shù)派報(bào)告》。
Q:這些電影有什么共同特點(diǎn)？
A:都是科幻電影，能帶來視覺享受。
Q:《鋼鐵俠》的視覺效果如何？
A:文檔中未明確提及《鋼鐵俠》具體的視覺效果，但整體科幻大片都帶來視覺享受，可推測(cè)《鋼鐵俠》視覺效果也很出色。
Q:《阿凡達(dá)》的視覺特色是什么？
A:文檔中未明確提及《阿凡達(dá)》的視覺特色，但作為科幻大片，可能有精美的特效和宏大的場(chǎng)景。
Q:《少數(shù)派報(bào)告》在視覺方面有哪些亮點(diǎn)？
A:文檔中未明確提及《少數(shù)派報(bào)告》的視覺亮點(diǎn)，但作為科幻電影，可能有獨(dú)特的特效和未來感的畫面。
Q:這些電影的視覺享受主要體現(xiàn)在哪些方面？
A:可能體現(xiàn)在特效、宏大的場(chǎng)景、未來感的畫面等方面。
Q:為什么說欣賞這些電影是視覺享受？
A:因?yàn)樗鼈兪强苹么笃ǔＳ芯赖奶匦Ш酮?dú)特的畫面呈現(xiàn)。
Q:文檔中有沒有提到這些電影的導(dǎo)演？
A:文檔中未提到這些電影的導(dǎo)演。
Q:除了視覺享受，這些電影還有哪些方面值得關(guān)注？
A:文檔中未明確提及其他方面，但可能有精彩的劇情、深刻的主題等。