觸摸式OLED顯示屏有望重新定義汽車用戶界面

車載顯示屏的尺寸和數(shù)量是新車買(mǎi)家在評(píng)判汽車技術(shù)含量和創(chuàng)新水平時(shí)首要考慮的指標(biāo)之一。車載顯示屏的尺寸正逐漸成為促成購(gòu)買(mǎi)決策的新動(dòng)力。無(wú)論是燃油車、電動(dòng)車還是油電混動(dòng)車，車載顯示屏的尺寸往往都會(huì)影響人們對(duì)于汽車性能的感知。

汽車制造商深知第一印象難以改變，因此越來(lái)越注重人機(jī)界面（HMI）顯示屏方面的設(shè)計(jì)，不斷追求豈止于大，盡善盡美。有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）顯示技術(shù)不僅能夠給消費(fèi)者留下最佳的第一印象，還能夠給到座艙設(shè)計(jì)師更多的發(fā)揮空間，而且使用者也能夠切身體會(huì)到實(shí)實(shí)在在的好處。

根據(jù)韓國(guó)顯示行業(yè)協(xié)會(huì)（KDIA）最近的一份報(bào)告顯示，全球汽車顯示市場(chǎng)可能以年均7.8%的速度增長(zhǎng)，從2022年的88.6億美元增長(zhǎng)至2027年的126.3億美元左右[1]。在汽車中搭載OLED顯示屏被認(rèn)為是這一增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力之一。2022年，OLED僅占市場(chǎng)份額的2.8%，但預(yù)計(jì)到2027年，這一比例將上升至17.2%。

我們來(lái)看一下推動(dòng)車載OLED顯示技術(shù)增長(zhǎng)的因素。

車載顯示屏中的OLED技術(shù)

直到最近，液晶顯示（LCD）技術(shù)還一直都是車載顯示屏的主流技術(shù)。這項(xiàng)成熟而完善的顯示技術(shù)源自消費(fèi)類行業(yè)，后來(lái)根據(jù)汽車應(yīng)用要求進(jìn)行了有針對(duì)性的適配。

從智能手機(jī)到電腦顯示器和電視，現(xiàn)代消費(fèi)類行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始向OLED顯示技術(shù)轉(zhuǎn)型，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)兼具優(yōu)質(zhì)的視覺(jué)效果和輕薄的外形，而汽車行業(yè)也存在類似的需求，再加之汽車方面的一些原因，汽車行業(yè)也開(kāi)始采用這項(xiàng)技術(shù)。事實(shí)上，OLED技術(shù)的許多固有特性對(duì)于汽車顯示應(yīng)用而言極具吸引力。

純黑色和高對(duì)比度

由于OLED是一種發(fā)射顯示技術(shù)，在像素關(guān)閉時(shí)不會(huì)發(fā)射任何光，因此呈現(xiàn)的黑色是“純黑色”。相比之下，LCD技術(shù)是通過(guò)阻擋背光單元光線的方式來(lái)呈現(xiàn)黑色，因此最終呈現(xiàn)是深灰色，而非“純黑色”。LCD制造商有嘗試通過(guò)使用mini-LED陣列實(shí)現(xiàn)局部調(diào)光并關(guān)閉黑色像素區(qū)域的背光來(lái)克服這一缺點(diǎn)。盡管這種方法可以提高對(duì)比度，但缺乏像素粒度，并且可能導(dǎo)致諸如光暈之類的不良顯示效果。此外，添加的一層mini-LED陣列及其電子控制元件會(huì)增加系統(tǒng)的厚度、重量和成本。隨著屏幕尺寸的增大，這些缺點(diǎn)甚至?xí)桨l(fā)嚴(yán)重。

OLED顯示技術(shù)能夠?yàn)槠囉脩魩?lái)哪些好處呢？

●   大多數(shù)車載圖形用戶界面（GUI）都使用黑色背景，以避免在夜間行駛時(shí)分散駕駛員和乘客的注意力。得益于OLED的純黑色特性，用戶的舒適度有了極大提升。

●   高對(duì)比度可提高顯示屏的可讀性，有助于提高汽車的整體安全性。

●   寬視角能夠確保從汽車中的不同位置清晰看到顯示屏。

●   與其他顯示技術(shù)不同的是，OLED顯示屏在低溫環(huán)境下仍能夠保持快速響應(yīng)。即使在寒冷的冬日早晨，OLED顯示屏也能夠清晰呈現(xiàn)關(guān)鍵的實(shí)時(shí)信息而沒(méi)有延時(shí)，伴您開(kāi)啟美好的一天。

●   OLED對(duì)眼睛友好，因?yàn)椴恍枰袚Q背光，從而減緩長(zhǎng)時(shí)間觀看的疲勞感。

座艙設(shè)計(jì)一體化且功耗更低

OLED技術(shù)幫助汽車制造商解決了多項(xiàng)挑戰(zhàn)。隨著顯示屏尺寸的增大，OLED技術(shù)相較于LCD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)也會(huì)越發(fā)明顯。OLED的層數(shù)更少、結(jié)構(gòu)更薄，能夠給到汽車OEM更多的發(fā)揮空間來(lái)提升座艙設(shè)計(jì)質(zhì)感，例如：

●   更輕更薄的堆疊結(jié)構(gòu)，有助于減輕更大尺寸屏幕的重量。

●   曲面顯示屏設(shè)計(jì)的半徑更小，可助力打造創(chuàng)新座艙設(shè)計(jì)，彰顯品牌標(biāo)識(shí)。

●   得益于純黑色技術(shù)，顯示屏的邊緣可與黑色邊框融為一體，展現(xiàn)HMI模塊的獨(dú)特外觀。

●   低功耗，尤其是當(dāng)背景圖片較暗時(shí)。

●   環(huán)保，使用的塑料比同類LCD產(chǎn)品少。

低功耗和更輕薄的大尺寸顯示屏對(duì)于電動(dòng)車制造商來(lái)說(shuō)特別有利，因?yàn)榭梢栽陔姵厝萘肯嗤那闆r下提供更長(zhǎng)的續(xù)航里程。

OLED技術(shù)已針對(duì)汽車要求進(jìn)行適配

對(duì)于舊款OLED顯示屏的缺點(diǎn)，汽車制造商和供應(yīng)商應(yīng)該深有體會(huì)。例如車載GUI中許多靜止（經(jīng)常未使用）的圖標(biāo)引起的燒屏現(xiàn)象以及在陽(yáng)光下由于屏幕亮度低而導(dǎo)致可讀性較差的問(wèn)題，但隨著OLED技術(shù)的進(jìn)步，這些問(wèn)題都已得到解決。

憑借雙層OLED技術(shù)或串聯(lián)OLED結(jié)構(gòu)，顯示屏制造商顯著提高了顯示亮度。除了屏幕更亮之外，OLED結(jié)構(gòu)中添加的有機(jī)層還會(huì)將能量分散到OLED上，以提高穩(wěn)定性并延長(zhǎng)使用壽命。一級(jí)汽車制造商已經(jīng)意識(shí)到這些改進(jìn)，并開(kāi)始越來(lái)越多地在自家高端汽車中采用OLED顯示屏。

觸摸界面

無(wú)論采用哪種顯示技術(shù)，觸摸界面都是帶來(lái)卓越用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵所在。而且，汽車對(duì)觸摸屏的要求比消費(fèi)類設(shè)備高得多。其中包括：

●   在更廣泛的環(huán)境變化下仍能可靠運(yùn)行。

●   支持戴手套操作。

●   具備抗擾度和射頻發(fā)射方面的電磁兼容性。

●   達(dá)到功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO26262 ASIL-B等級(jí)，因?yàn)榘踩P(guān)鍵型機(jī)械按鈕正逐漸被觸摸屏上的虛擬按鈕所取代。

近年來(lái)，大多數(shù)LCD顯示屏制造商已利用On-cell或In-cell技術(shù)將多點(diǎn)觸控功能集成到其顯示屏產(chǎn)品中。由于OLED技術(shù)在像素上方使用了全低阻抗陰極層，因此僅采用了On-cell結(jié)構(gòu)。目前，所有主要的OLED汽車制造商都已擁有或正在開(kāi)發(fā)這種設(shè)計(jì)，因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)更薄、更輕、更靈活的觸摸OLED顯示屏。

圖1 汽車On-cell觸摸OLED堆疊結(jié)構(gòu)

盡管采用On-cell技術(shù)可以讓OLED顯示屏變得更薄，但也給觸摸屏控制器帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。這是因?yàn)橛|摸電極變得更加靠近陰極層和顯示像素（見(jiàn)圖1：汽車On-cell觸摸OLED堆疊結(jié)構(gòu)）。采用On-cell設(shè)計(jì)后，觸摸電極對(duì)地的電容負(fù)載現(xiàn)在變得更高。盡管手指觸摸電容大小沒(méi)有改變，但手指觸摸的靈敏度有所降低。

下面通過(guò)舉例來(lái)形象化地說(shuō)明這一挑戰(zhàn)：對(duì)于前一種顯示技術(shù)，檢測(cè)手指觸摸電容就如同在一個(gè)小桶里倒入一杯水后測(cè)量水位的變化。而采用薄型On-cell OLED結(jié)構(gòu)后，檢測(cè)手指觸摸電容現(xiàn)在就相當(dāng)于在裝滿水的浴缸中測(cè)量水位的變化！

觸摸控制器

像素切換產(chǎn)生的電磁噪聲及其與觸摸電極之間的更強(qiáng)耦合增加了觸摸誤檢或漏檢的風(fēng)險(xiǎn)。

因此，在選擇觸摸屏控制器技術(shù)時(shí)需要注重信噪比（SNR）檢測(cè)能力。觸摸屏控制器必須實(shí)現(xiàn)以下功能：

●   適配On-cell OLED觸摸傳感器高負(fù)載特性的驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)方案。

●   強(qiáng)大的顯示噪點(diǎn)消除技術(shù)。

●   快速高效的信號(hào)處理，以便提高觸摸報(bào)告率并縮短首次觸摸延時(shí)。

外觀科技感十足

OLED能夠帶來(lái)優(yōu)質(zhì)的視覺(jué)效果、純黑色背景、更高的能源效率以及輕巧的曲面面板，幫助最終產(chǎn)品吸引現(xiàn)代買(mǎi)家，積極促成購(gòu)買(mǎi)決策。

盡管薄型車用On-cell OLED技術(shù)帶來(lái)了諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，但也必須保證用戶的觸摸體驗(yàn)完美無(wú)缺。Microchip的maXTouch?觸摸屏控制器不僅具備經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的技術(shù)以實(shí)現(xiàn)快速、精確和防水的多點(diǎn)觸摸檢測(cè)（甚至可以戴手套操作），還擁有廣泛的靈活性以適配汽車設(shè)計(jì)中采用的屏幕縱橫比。最新的M1代maXTouch觸摸屏控制器引入了新的驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)機(jī)制，并且搭配先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，可確保在新款車載OLED顯示屏上實(shí)現(xiàn)快速、可靠且安全的觸摸操作。