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：U463.6? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：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越多，包括車輛運行信息顯示、行車安全信息顯示、車身操控交互顯示、車輛安全信息顯示、娛樂多媒體顯示、遠程交互信息顯示、社交信息顯示等，這些都需要通過顯示屏來實現(xiàn)。

車載娛樂屏和儀表大多使用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，人們對車載顯示屏幕的要求越來越高，LCD屏幕受限于背光結(jié)構(gòu)，形狀尺寸相對較固定且能耗較高，相比之下，OLED屏幕顯示的效果更佳、能耗更低、耐久性更強、柔性更高、超輕薄，越來越受人們的青睞。

2? OLED屏幕優(yōu)勢

OLED（Organic Light Emitting Diode，有機發(fā)光二極管）是指采用極薄的有機材料涂層和玻璃基板所構(gòu)成且當電流通過時會發(fā)光的有機半導(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，其詳細介紹如下。

1）畫質(zhì)好。OLED屏幕對比度可高達1000000∶1，比LCD高1000倍，盡管LCD屏幕可以把分辨率做得很細膩，但是其存在黑色顯示不徹底的問題，夜晚開車時，即使在黑色顯示狀態(tài)下，也會存在光污染，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，可以通過直接關(guān)閉黑色區(qū)域的像素點來實現(xiàn)純黑的效果，呈現(xiàn)出來的色彩會更加真實，且暗畫面下的功耗遠低于LCD的背光恒定功耗，更加節(jié)能。因此，對于AR實景導(dǎo)航、流媒體后視鏡等需要實時傳輸畫面的顯示屏來說，OLED屏幕的顯示效果肯定會更好。

2）OLED屏幕層次簡單、成品更輕薄、可塑性更強。OLED屏幕采用柔性材質(zhì)，較LCD屏幕厚度可薄35%，這是因為OLED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)生紅綠藍三色光源，比LCD減少1張基板和背光燈組，較簡單的層次結(jié)構(gòu)決定了OLED技術(shù)可以實現(xiàn)更輕薄的屏幕。同時，由于其沒有背光層，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)時間小于1ms，比LCD屏幕快了將近20倍，這是由于OLED屏幕是有機發(fā)光二極管自發(fā)光，組成OLED屏幕的每一個像素都是可以單獨進行點亮的，并且可以通過控制電流的大小控制亮度，這樣使得屏幕的響應(yīng)速度會更快、延遲會更低。

4）低功耗。在能耗方面，LCD液晶顯示屏工作的時候，整個背光是全部開啟的，但是OLED屏幕不同，它可以單獨像素進行點亮，無需恒定光源，一般情況下，動態(tài)功耗僅為LCD的60%，能耗更低。在這個基礎(chǔ)上還能夠?qū)崿F(xiàn)息屏提醒的功能，這個功能在夜間開車的時候非常有用，可以不受夜間大屏幕對視線的干擾，又可以避免錯過重要的信息，這也是傳統(tǒng)LCD屏幕無法做到的。

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。一是價格比較貴，是普通LCD屏幕價格的3～5倍，二是存在燒屏問題，屏幕在長時間顯示同一畫面的時候，可能會有影像殘留，甚至會有永久的痕跡，但是隨著技術(shù)的改進，這個問題出現(xiàn)的幾率也已經(jīng)很小了，廠商也會通過自動調(diào)節(jié)亮度、限制高亮度等方式來避免這類問題的發(fā)生。

3? OLED屏幕顯示原理

OLED屏幕由基層、陽極、有機層、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極和陰極，在一定的電壓驅(qū)動下，電子和空穴分別從陰極和陽極注入到傳輸層，在電場力的作用下，電子和空穴分別經(jīng)過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，在庫侖力的作用下形成空穴-電子對，即激子，這使得有機分子處于激發(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，每個子像素分別獨立發(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=紫;藍+綠=青;紅+藍+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英寸信息娛樂屏這3塊曲面造型的屏幕組成。

這套OLED曲面屏并不是簡單將一個標準矩形屏幕搬到傳統(tǒng)儀表臺上，而是和整個凱雷德的內(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)定進行調(diào)整，擺脫尺寸和造型的束縛，未來出現(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，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，這對于駕駛員視野和車內(nèi)整體造型設(shè)計也有一定的幫助。這對于豪華品牌來說更加重要，擺脫工程學(xué)限制的功能設(shè)計能更好實現(xiàn)豪華感的塑造。該車型的紅外夜視系統(tǒng)也因為OLED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)不僅限于時速、轉(zhuǎn)速等基本行車信息，而是擴展了像地圖導(dǎo)航、音樂播放等顯示界面。采用OLED曲面屏的全新凱雷德具備AR現(xiàn)實增強技術(shù)的實景導(dǎo)航功能，在中央儀表盤區(qū)域可顯示實時街景地圖，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，同時更高的響應(yīng)速度也不會出現(xiàn)畫面延遲、拖影等。

奧迪全新的電動運動型多功能車（SUV）——奧迪e-tron，使用了7英寸的OLED顯示屏，不過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個外置攝像頭，在車內(nèi)的顯示屏上顯示出來，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，駕駛者可通過顯示屏實時查看后側(cè)方的路況，顯示沒有延遲。OLED虛擬后視鏡應(yīng)用如圖5所示，這樣的設(shè)計既降低了風阻，又增強了科技感。

5? 汽車使用OLED屏幕的前景

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

柔性的OLED屏幕造型多樣化，其柔性的特點更適合汽車，可以擺脫屏幕造型的限制，內(nèi)飾設(shè)計水平可進一步提升。今后，在自動駕駛汽車等移動出行行業(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。當自動駕駛模式時，可以用來顯示各種信息。未來，汽車內(nèi)部的各種部品功能，都有可能集結(jié)于一個顯示屏內(nèi)，將大大提升乘客的乘車體驗。

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。隨著國產(chǎn)面板企業(yè)的發(fā)展，國產(chǎn)OLED屏幕的供應(yīng)量會大大提升，國產(chǎn)高端汽車和OLED屏幕的結(jié)合也勢在必行，車內(nèi)屏幕的革命正在進行中，相信在未來的幾年，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：

[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）