淺談OLED屏幕在汽車上的應(yīng)用

常愛珍 朱創(chuàng)

【摘? 要】本文主要介紹OLED屏幕的顯示原理及在汽車上的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】OLED;顯示屏;顯示原理

中圖分類號(hào)：U463.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）05-0051-02

【Abstract】This article mainly introduces the display principle of OLED screen and its application in automobiles.

【Key words】OLED;display;display principle

作者簡(jiǎn)介

常愛珍，女，主要從事背景光開發(fā)等相關(guān)工作。

1? 車載顯示屏現(xiàn)狀

隨著汽車產(chǎn)品智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，車載顯示屏的用途越來(lái)越多，包括車輛運(yùn)行信息顯示、行車安全信息顯示、車身操控交互顯示、車輛安全信息顯示、娛樂(lè)多媒體顯示、遠(yuǎn)程交互信息顯示、社交信息顯示等，這些都需要通過(guò)顯示屏來(lái)實(shí)現(xiàn)。

車載娛樂(lè)屏和儀表大多使用LCD屏幕，也可以滿足目前人們絕大多數(shù)的需求，但由于功能需求的導(dǎo)向，人們對(duì)車載顯示屏幕的要求越來(lái)越高，LCD屏幕受限于背光結(jié)構(gòu)，形狀尺寸相對(duì)較固定且能耗較高，相比之下，OLED屏幕顯示的效果更佳、能耗更低、耐久性更強(qiáng)、柔性更高、超輕薄，越來(lái)越受人們的青睞。

2? OLED屏幕優(yōu)勢(shì)

OLED（Organic Light Emitting Diode，有機(jī)發(fā)光二極管）是指采用極薄的有機(jī)材料涂層和玻璃基板所構(gòu)成且當(dāng)電流通過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)光的有機(jī)半導(dǎo)體。OLED作為新一代顯示技術(shù)，擁有畫質(zhì)好、輕薄、可塑性高、響應(yīng)快速、低功耗、可寬溫使用等優(yōu)點(diǎn)，其詳細(xì)介紹如下。

1）畫質(zhì)好。OLED屏幕對(duì)比度可高達(dá)1000000∶1，比LCD高1000倍，盡管LCD屏幕可以把分辨率做得很細(xì)膩，但是其存在黑色顯示不徹底的問(wèn)題，夜晚開車時(shí)，即使在黑色顯示狀態(tài)下，也會(huì)存在光污染，而OLED屏幕由于其自發(fā)光的特性，在顯示內(nèi)容有黑色像素時(shí)，可以通過(guò)直接關(guān)閉黑色區(qū)域的像素點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)純黑的效果，呈現(xiàn)出來(lái)的色彩會(huì)更加真實(shí)，且暗畫面下的功耗遠(yuǎn)低于LCD的背光恒定功耗，更加節(jié)能。因此，對(duì)于AR實(shí)景導(dǎo)航、流媒體后視鏡等需要實(shí)時(shí)傳輸畫面的顯示屏來(lái)說(shuō)，OLED屏幕的顯示效果肯定會(huì)更好。

2）OLED屏幕層次簡(jiǎn)單、成品更輕薄、可塑性更強(qiáng)。OLED屏幕采用柔性材質(zhì)，較LCD屏幕厚度可薄35%，這是因?yàn)镺LED是自發(fā)光結(jié)構(gòu)，其發(fā)光層在合適電壓的作用下根據(jù)不同配方直接分別產(chǎn)生紅綠藍(lán)三色光源，比LCD減少1張基板和背光燈組，較簡(jiǎn)單的層次結(jié)構(gòu)決定了OLED技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更輕薄的屏幕。同時(shí)，由于其沒(méi)有背光層，不受空間限制，可彎曲、可折疊，可以做成各種形狀，非常適合立體化、多元化的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景需求。柔性O(shè)LED屏幕如圖1所示。

3）響應(yīng)速度快。OLED的響應(yīng)時(shí)間小于1ms，比LCD屏幕快了將近20倍，這是由于OLED屏幕是有機(jī)發(fā)光二極管自發(fā)光，組成OLED屏幕的每一個(gè)像素都是可以單獨(dú)進(jìn)行點(diǎn)亮的，并且可以通過(guò)控制電流的大小控制亮度，這樣使得屏幕的響應(yīng)速度會(huì)更快、延遲會(huì)更低。

4）低功耗。在能耗方面，LCD液晶顯示屏工作的時(shí)候，整個(gè)背光是全部開啟的，但是OLED屏幕不同，它可以單獨(dú)像素進(jìn)行點(diǎn)亮，無(wú)需恒定光源，一般情況下，動(dòng)態(tài)功耗僅為L(zhǎng)CD的60%，能耗更低。在這個(gè)基礎(chǔ)上還能夠?qū)崿F(xiàn)息屏提醒的功能，這個(gè)功能在夜間開車的時(shí)候非常有用，可以不受夜間大屏幕對(duì)視線的干擾，又可以避免錯(cuò)過(guò)重要的信息，這也是傳統(tǒng)LCD屏幕無(wú)法做到的。

5）可寬溫使用。OLED的工作溫度是-45～80℃，而LCD的工作溫度只有-10～70℃，因此更大的工作溫度范圍可以更好滿足用戶的使用需求。

但OLED屏幕也有缺點(diǎn)。一是價(jià)格比較貴，是普通LCD屏幕價(jià)格的3～5倍，二是存在燒屏問(wèn)題，屏幕在長(zhǎng)時(shí)間顯示同一畫面的時(shí)候，可能會(huì)有影像殘留，甚至?xí)杏谰玫暮圹E，但是隨著技術(shù)的改進(jìn)，這個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)的幾率也已經(jīng)很小了，廠商也會(huì)通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度、限制高亮度等方式來(lái)避免這類問(wèn)題的發(fā)生。

3? OLED屏幕顯示原理

OLED屏幕由基層、陽(yáng)極、有機(jī)層、導(dǎo)電層、發(fā)光層、陰極等部分組成。顯示原理是用ITO透明電極和金屬電極分別作為器件的陽(yáng)極和陰極，在一定的電壓驅(qū)動(dòng)下，電子和空穴分別從陰極和陽(yáng)極注入到傳輸層，在電場(chǎng)力的作用下，電子和空穴分別經(jīng)過(guò)電子傳輸層和空穴傳輸層遷移到發(fā)光層，并在發(fā)光層中相遇，在庫(kù)侖力的作用下形成空穴-電子對(duì)，即激子，這使得有機(jī)分子處于激發(fā)態(tài)，激子一般不穩(wěn)定，單線態(tài)激子輻射躍遷產(chǎn)生熒光，三線態(tài)激子輻射躍遷產(chǎn)生磷光，從而OLED屏幕發(fā)光[1]。OLED組成部分示意如圖2所示。

顏色示意如圖3所示。由3種不同顏色材料并列RGB子像素復(fù)合為彩色像素，每個(gè)子像素分別獨(dú)立發(fā)出亮度可調(diào)的光，經(jīng)不同灰階、不同顏色的光混色后呈現(xiàn)彩色光。不同比例的RGB三基色光相加得到彩色稱為相加混色[2]，例如：紅+綠=黃;紅+藍(lán)=紫;藍(lán)+綠=青;紅+藍(lán)+綠=白。

4? 目前汽車上的應(yīng)用案例

OLED屏幕目前已經(jīng)應(yīng)用在部分車型上，比如凱迪拉克凱雷德、奧迪e-tron EV、奔馳S級(jí)等車型。

凱迪拉克在全新凱雷德上搭載的是一套OLED曲面屏系統(tǒng)（圖4），由駕駛員左前方的7.2英寸觸摸屏，位于方向盤前的14.2英寸儀表屏與駕駛員右前方的16.9英寸信息娛樂(lè)屏這3塊曲面造型的屏幕組成。

這套OLED曲面屏并不是簡(jiǎn)單將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矩形屏幕搬到傳統(tǒng)儀表臺(tái)上，而是和整個(gè)凱雷德的內(nèi)飾形成了更好的融合。38英寸的尺寸也不是固定的，在其他車型上也可根據(jù)內(nèi)飾設(shè)定進(jìn)行調(diào)整，擺脫尺寸和造型的束縛，未來(lái)出現(xiàn)為配合整體內(nèi)飾布局的異形屏也有可能。另外，由于其曲面屏的特性，全新凱雷德取消了遮光罩的設(shè)計(jì)，可以保證在不同角度的光照下屏幕仍然可以獲得清晰的顯像效果，這對(duì)于駕駛員視野和車內(nèi)整體造型設(shè)計(jì)也有一定的幫助。這對(duì)于豪華品牌來(lái)說(shuō)更加重要，擺脫工程學(xué)限制的功能設(shè)計(jì)能更好實(shí)現(xiàn)豪華感的塑造。該車型的紅外夜視系統(tǒng)也因?yàn)镺LED屏幕的顯像能力變得更清晰，這一功能在之前LCD屏幕上其實(shí)成像效果并不好。

在采用全液晶儀表盤后，汽車儀表盤承載的信息已經(jīng)不僅限于時(shí)速、轉(zhuǎn)速等基本行車信息，而是擴(kuò)展了像地圖導(dǎo)航、音樂(lè)播放等顯示界面。采用OLED曲面屏的全新凱雷德具備AR現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)的實(shí)景導(dǎo)航功能，在中央儀表盤區(qū)域可顯示實(shí)時(shí)街景地圖，其像素密度是4K的兩倍，其色彩更驚艷，畫質(zhì)更逼真，更高的分辨率讓路況信息更清晰，同時(shí)更高的響應(yīng)速度也不會(huì)出現(xiàn)畫面延遲、拖影等。

奧迪全新的電動(dòng)運(yùn)動(dòng)型多功能車（SUV）——奧迪e-tron，使用了7英寸的OLED顯示屏，不過(guò)這塊屏幕并非用在中控屏幕之上，而是用于虛擬后視鏡，其被配置在車門之上，顯示后視鏡的內(nèi)容。虛擬后視鏡采用“側(cè)視”攝像頭，安裝2個(gè)外置攝像頭，在車內(nèi)的顯示屏上顯示出來(lái)，以取代傳統(tǒng)的車側(cè)后視鏡，顯示屏位于車內(nèi)A柱和相應(yīng)前門之間，駕駛者可通過(guò)顯示屏實(shí)時(shí)查看后側(cè)方的路況，顯示沒(méi)有延遲。OLED虛擬后視鏡應(yīng)用如圖5所示，這樣的設(shè)計(jì)既降低了風(fēng)阻，又增強(qiáng)了科技感。

5? 汽車使用OLED屏幕的前景

隨著汽車智能電動(dòng)化科技的不斷進(jìn)步，大家對(duì)可視化駕車體驗(yàn)的需求不斷提高，作為可視化信息的承載者，車內(nèi)屏幕勢(shì)必迎來(lái)全面升級(jí)，且隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)量產(chǎn)車在擁有L3甚至L4級(jí)別的自動(dòng)駕駛輔助能力后，OLED屏幕在處理海量可視化自動(dòng)駕駛信息的效果也與現(xiàn)行的LCD屏幕不在一個(gè)量級(jí)。

柔性的OLED屏幕造型多樣化，其柔性的特點(diǎn)更適合汽車，可以擺脫屏幕造型的限制，內(nèi)飾設(shè)計(jì)水平可進(jìn)一步提升。今后，在自動(dòng)駕駛汽車等移動(dòng)出行行業(yè)甚至可能采用透明的OLED顯示屏，可應(yīng)用于汽車的玻璃窗。當(dāng)自動(dòng)駕駛模式時(shí)，可以用來(lái)顯示各種信息。未來(lái)，汽車內(nèi)部的各種部品功能，都有可能集結(jié)于一個(gè)顯示屏內(nèi)，將大大提升乘客的乘車體驗(yàn)。

目前三星、LG是OLED屏幕的主要供應(yīng)商，且LG目前已與通用、大眾等多家車企簽訂合作協(xié)議。隨著國(guó)產(chǎn)面板企業(yè)的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)OLED屏幕的供應(yīng)量會(huì)大大提升，國(guó)產(chǎn)高端汽車和OLED屏幕的結(jié)合也勢(shì)在必行，車內(nèi)屏幕的革命正在進(jìn)行中，相信在未來(lái)的幾年，以O(shè)LED顯示屏為代表的柔性顯示與透明顯示技術(shù)，有希望在車載應(yīng)用領(lǐng)域得到推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 田民波. 圖解OLED顯示技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2019.

[2] （美）吉爾伯特. 藝術(shù)中的物理學(xué)[M]. 北京：清華大學(xué)，2011.

（編輯? 凌? 波）