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Microchip Technology Inc 汽車觸摸屏控制器業務部 資深產品營銷經理 Thomas Souche 
車載顯示屏的尺寸和數量是新車買家在評判汽車技術含量和創新水平時首要考慮的指標之一。車載顯示屏的尺寸正逐漸成為促成購買決策的新動力。無論是燃油車、電動車還是油電混動車，車載顯示屏的尺寸往往都會影響人們對于汽車性能的感知。 汽車制造商深知第一印象難以改變，因此越來越注重人機界面（HMI）顯示屏方面的設計，不斷追求豈止于大，盡善盡美。有機發光二極管（OLED）顯示技術不僅能夠給消費者留下最佳的第一印象，還能夠給到座艙設計師更多的發揮空間，而且使用者也能夠切身體會到實實在在的好處。 根據韓國顯示行業協會（KDIA）最近的一份報告顯示，全球汽車顯示市場可能以年均7.8%的速度增長，從2022年的88.6億美元增長至2027年的126.3億美元左右[1]。在汽車中搭載OLED顯示屏被認為是這一增長的驅動力之一。2022年，OLED僅占市場份額的2.8%，但預計到2027年，這一比例將上升至17.2%。 我們來看一下推動車載OLED顯示技術增長的因素。 車載顯示屏中的OLED技術 直到最近，液晶顯示（LCD）技術還一直都是車載顯示屏的主流技術。這項成熟而完善的顯示技術源自消費類行業，后來根據汽車應用要求進行了有針對性的適配。 從智能手機到電腦顯示器和電視，現代消費類行業已經開始向OLED顯示技術轉型，因為這項技術兼具優質的視覺效果和輕薄的外形，而汽車行業也存在類似的需求，再加之汽車方面的一些原因，汽車行業也開始采用這項技術。事實上，OLED技術的許多固有特性對于汽車顯示應用而言極具吸引力。 純黑色和高對比度 由于OLED是一種發射顯示技術，在像素關閉時不會發射任何光，因此呈現的黑色是“純黑色”。相比之下，LCD技術是通過阻擋背光單元光線的方式來呈現黑色，因此最終呈現是深灰色，而非“純黑色”。LCD制造商有嘗試通過使用mini-LED陣列實現局部調光并關閉黑色像素區域的背光來克服這一缺點。盡管這種方法可以提高對比度，但缺乏像素粒度，并且可能導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增加系統的厚度、重量和成本。隨著屏幕尺寸的增大，這些缺點甚至會越發嚴重。 OLED顯示技術能夠為汽車用戶帶來哪些好處呢？ • 大多數車載圖形用戶界面（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。 • 與其他顯示技術不同的是，OLED顯示屏在低溫環境下仍能夠保持快速響應。即使在寒冷的冬日早晨，OLED顯示屏也能夠清晰呈現關鍵的實時信息而沒有延時，伴您開啟美好的一天。 • OLED對眼睛友好，因為不需要切換背光，從而減緩長時間觀看的疲勞感。 座艙設計一體化且功耗更低 OLED技術幫助汽車制造商解決了多項挑戰。隨著顯示屏尺寸的增大，OLED技術相較于LCD技術的優勢也會越發明顯。OLED的層數更少、結構更薄，能夠給到汽車OEM更多的發揮空間來提升座艙設計質感，例如： • 更輕更薄的堆疊結構，有助于減輕更大尺寸屏幕的重量。 • 曲面顯示屏設計的半徑更小，可助力打造創新座艙設計，彰顯品牌標識。 • 得益于純黑色技術，顯示屏的邊緣可與黑色邊框融為一體，展現HMI模塊的獨特外觀。 • 低功耗，尤其是當背景圖片較暗時。 • 環保，使用的塑料比同類LCD產品少。 低功耗和更輕薄的大尺寸顯示屏對于電動車制造商來說特別有利，因為可以在電池容量相同的情況下提供更長的續航里程。 OLED技術已針對汽車要求進行適配 對于舊款OLED顯示屏的缺點，汽車制造商和供應商應該深有體會。例如車載GUI中許多靜止（經常未使用）的圖標引起的燒屏現象以及在陽光下由于屏幕亮度低而導致可讀性較差的問題，但隨著OLED技術的進步，這些問題都已得到解決。 憑借雙層OLED技術或串聯OLED結構，顯示屏制造商顯著提高了顯示亮度。除了屏幕更亮之外，OLED結構中添加的有機層還會將能量分散到OLED上，以提高穩定性并延長使用壽命。一級汽車制造商已經意識到這些改進，并開始越來越多地在自家高端汽車中采用OLED顯示屏。 觸摸界面 無論采用哪種顯示技術，觸摸界面都是帶來卓越用戶體驗的關鍵所在。而且，汽車對觸摸屏的要求比消費類設備高得多。其中包括： • 在更廣泛的環境變化下仍能可靠運行。 • 支持戴手套操作。 • 具備抗擾度和射頻發射方面的電磁兼容性。 • 達到功能安全標準ISO26262 ASIL-B等級，因為安全關鍵型機械按鈕正逐漸被觸摸屏上的虛擬按鈕所取代。 近年來，大多數LCD顯示屏制造商已利用On-cell或In-cell技術將多點觸控功能集成到其顯示屏產品中。由于OLED技術在像素上方使用了全低阻抗陰極層，因此僅采用了On-cell結構。目前，所有主要的OLED汽車制造商都已擁有或正在開發這種設計，因為可以實現更薄、更輕、更靈活的觸摸OLED顯示屏。
圖1：汽車On-cell觸摸OLED堆疊結構 盡管采用On-cell技術可以讓OLED顯示屏變得更薄，但也給觸摸屏控制器帶來了新的挑戰。這是因為觸摸電極變得更加靠近陰極層和顯示像素（見圖1：汽車On-cell觸摸OLED堆疊結構）。采用On-cell設計后，觸摸電極對地的電容負載現在變得更高。盡管手指觸摸電容大小沒有改變，但手指觸摸的靈敏度有所降低。 下面通過舉例來形象化地說明這一挑戰：對于前一種顯示技術，檢測手指觸摸電容就如同在一個小桶里倒入一杯水后測量水位的變化。而采用薄型On-cell OLED結構后，檢測手指觸摸電容現在就相當于在裝滿水的浴缸中測量水位的變化！ 觸摸控制器 像素切換產生的電磁噪聲及其與觸摸電極之間的更強耦合增加了觸摸誤檢或漏檢的風險。 因此，在選擇觸摸屏控制器技術時需要注重信噪比（SNR）檢測能力。觸摸屏控制器必須實現以下功能： • 適配On-cell OLED觸摸傳感器高負載特性的驅動和檢測方案。 • 強大的顯示噪點消除技術。 • 快速高效的信號處理，以便提高觸摸報告率并縮短首次觸摸延時。 外觀科技感十足 OLED能夠帶來優質的視覺效果、純黑色背景、更高的能源效率以及輕巧的曲面面板，幫助最終產品吸引現代買家，積極促成購買決策。 盡管薄型車用On-cell OLED技術帶來了諸多技術挑戰，但也必須保證用戶的觸摸體驗完美無缺。Microchip的maXTouch觸摸屏控制器不僅具備經過驗證的技術以實現快速、精確和防水的多點觸摸檢測（甚至可以戴手套操作），還擁有廣泛的靈活性以適配汽車設計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動和檢測機制，并且搭配先進的信號處理技術，可確保在新款車載OLED顯示屏上實現快速、可靠且安全的觸摸操作。 參考資料 [1] https://displaydaily.com/automot ... aking-center-stage/ |
