淺談OLED屏幕在汽車上的應用

常愛珍 朱創

【摘? 要】本文主要介紹OLED屏幕的顯示原理及在汽車上的應用。

【關鍵詞】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等相關工作。

1? 車載顯示屏現狀

隨著汽車產品智能化、網聯化的發展，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。

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的需求，但由于功能需求的導向，人們對車載顯示屏幕的要求越來越高，LCD屏幕受限于背光結構，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屏幕優勢

OLED（Organic Light Emitting Diode，有機發光二極管）是指采用極薄的有機材料涂層和玻璃基板所構成且當電流通過時會發光的有機半導體。OLED作為新一代顯示技術，擁有畫質好、輕薄、可塑性高、響應快速、低功耗、可寬溫使用等優點，其詳細介紹如下。

1）畫質好。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下，也會存在光污染，而OLED屏幕由于其自發光的特性，在顯示內容有黑色像素時，可以通過直接關閉黑色區域的像素點來實現純黑的效果，呈現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，更加節能。因此，對于AR實景導航、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，較LCD屏幕厚度可薄35%，這是因為OLED是自發光結構，其發光層在合適電壓的作用下根據不同配方直接分別產生紅綠藍三色光源，比LCD減少1張基板和背光燈組，較簡單的層次結構決定了OLED技術可以實現更輕薄的屏幕。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、多元化的物聯網場景需求。柔性OLED屏幕如圖1所示。

3）響應速度快。OLED的響應時間小于1ms，比LCD屏幕快了將近20倍，這是由于OLED屏幕是有機發光二極管自發光，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，動態功耗僅為LCD的60%，能耗更低。在這個基礎上還能夠實現息屏提醒的功能，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，但是隨著技術的改進，這個問題出現的幾率也已經很小了，廠商也會通過自動調節亮度、限制高亮度等方式來避免這類問題的發生。

3? OLED屏幕顯示原理

OLED屏幕由基層、陽極、有機層、導電層、發光層、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，電子和空穴分別經過電子傳輸層和空穴傳輸層遷移到發光層，并在發光層中相遇，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態，激子一般不穩定，單線態激子輻射躍遷產生熒光，三線態激子輻射躍遷產生磷光，從而OLED屏幕發光[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子像素復合為彩色像素，每個子像素分別獨立發出亮度可調的光，經不同灰階、不同顏色的光混色后呈現彩色光。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? 目前汽車上的應用案例

OLED屏幕目前已經應用在部分車型上，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（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儀表臺上，而是和整個凱雷德的內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內飾設定進行調整，擺脫尺寸和造型的束縛，未來出現為配合整體內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整體造型設計也有一定的幫助。這對于豪華品牌來說更加重要，擺脫工程學限制的功能設計能更好實現豪華感的塑造。該車型的紅外夜視系統也因為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不僅限于時速、轉速等基本行車信息，而是擴展了像地圖導航、音樂播放等顯示界面。采用OLED曲面屏的全新凱雷德具備AR現實增強技術的實景導航功能，在中央儀表盤區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，畫質更逼真，更高的分辨率讓路況信息更清晰，同時更高的響應速度也不會出現畫面延遲、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，顯示后視鏡的內容。虛擬后視鏡采用“側視”攝像頭，安裝2個外置攝像頭，在車內的顯示屏上顯示出來，以取代傳統的車側后視鏡，顯示屏位于車內A柱和相應前門之間，駕駛者可通過顯示屏實時查看后側方的路況，顯示沒有延遲。OLED虛擬后視鏡應用如圖5所示，這樣的設計既降低了風阻，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，車內屏幕勢必迎來全面升級，且隨著自動駕駛技術的進步，未來量產車在擁有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，內飾設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甚至可能采用透明的OLED顯示屏，可應用于汽車的玻璃窗。當自動駕駛模式時，可以用來顯示各種信息。未來，汽車內部的各種部品功能，都有可能集結于一個顯示屏內，將大大提升乘客的乘車體驗。

目前三星、LG是OLED屏幕的主要供應商，且LG目前已與通用、大眾等多家車企簽訂合作協議。隨著國產面板企業的發展，國產OLED屏幕的供應量會大大提升，國產高端汽車和OLED屏幕的結合也勢在必行，車內屏幕的革命正在進行中，相信在未來的幾年，以OLED顯示屏為代表的柔性顯示與透明顯示技術，有希望在車載應用領域得到推廣。

參考文獻：

[1] 田民波. 圖解OLED顯示技術[M]. 北京：化學工業出版社，2019.

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

（編輯? 凌? 波）