Microchip Technology Inc
汽车触摸屏控制器业务部
资深产品营销经理
Thomas Souche
车载显示屏的尺寸和数量是新车买家在评判汽车技术含量和创新水平时首要考虑的指标之一。车载显示屏的尺寸正逐渐成为促成购买决策的新动力。无论是燃油车、电动车还是油电混动车，车载显示屏的尺寸往往都会影响人们对于汽车性能的感知。
汽车制造商深知第一印象难以改变，因此越来越注重人机界面（HMI）显示屏方面的设计，不断追求岂止于大，尽善尽美。有机发光二极管（OLED）显示技术不仅能够给消费者留下最佳的第一印象，还能够给到座舱设计师更多的发挥空间，而且使用者也能够切身体会到实实在在的好处。
根据韩国显示行业协会（KDIA）最近的一份报告显示，全球汽车显示市场可能以年均7.8%的速度增长，从2022年的88.6亿美元增长至2027年的126.3亿美元左右[1]。在汽车中搭载OLED显示屏被认为是这一增长的驱动力之一。2022年，OLED仅占市场份额的2.8%，但预计到2027年，这一比例将上升至17.2%。
我们来看一下推动车载OLED显示技术增长的因素。
车载显示屏中的OLED技术
直到最近，液晶显示（LCD）技术还一直都是车载显示屏的主流技术。这项成熟而完善的显示技术源自消费类行业，后来根据汽车应用要求进行了有针对性的适配。
从智能手机到电脑显示器和电视，现代消费类行业已经开始向OLED显示技术转型，因为这项技术兼具优质的视觉效果和轻薄的外形，而汽车行业也存在类似的需求，再加之汽车方面的一些原因，汽车行业也开始采用这项技术。事实上，OLED技术的许多固有特性对于汽车显示应用而言极具吸引力。
纯黑色和高对比度
由于OLED是一种发射显示技术，在像素关闭时不会发射任何光，因此呈现的黑色是“纯黑色”。相比之下，LCD技术是通过阻挡背光单元光线的方式来呈现黑色，因此最终呈现是深灰色，而非“纯黑色”。LCD制造商有尝试通过使用mini-LED阵列实现局部调光并关闭黑色像素区域的背光来克服这一缺点。尽管这种方法可以提高对比度，但缺乏像素粒度，并且可能导致诸如光晕之类的不良显示效果。此外，添加的一层mini-LED阵列及其电子控制元件会增加系统的厚度、重量和成本。随着屏幕尺寸的增大，这些缺点甚至会越发严重。
OLED显示技术能够为汽车用户带来哪些好处呢？
- 大多数车载图形用户界面（GUI）都使用黑色背景，以避免在夜间行驶时分散驾驶员和乘客的注意力。得益于OLED的纯黑色特性，用户的舒适度有了极大提升。
- 高对比度可提高显示屏的可读性，有助于提高汽车的整体安全性。
- 宽视角能够确保从汽车中的不同位置清晰看到显示屏。
- 与其他显示技术不同的是，OLED显示屏在低温环境下仍能够保持快速响应。即使在寒冷的冬日早晨，OLED显示屏也能够清晰呈现关键的实时信息而没有延时，伴您开启美好的一天。
- OLED对眼睛友好，因为不需要切换背光，从而减缓长时间观看的疲劳感。
座舱设计一体化且功耗更低
OLED技术帮助汽车制造商解决了多项挑战。随着显示屏尺寸的增大，OLED技术相较于LCD技术的优势也会越发明显。OLED的层数更少、结构更薄，能够给到汽车OEM更多的发挥空间来提升座舱设计质感，例如：
- 更轻更薄的堆叠结构，有助于减轻更大尺寸屏幕的重量。
- 曲面显示屏设计的半径更小，可助力打造创新座舱设计，彰显品牌标识。
- 得益于纯黑色技术，显示屏的边缘可与黑色边框融为一体，展现HMI模块的独特外观。
- 低功耗，尤其是当背景图片较暗时。
- 环保，使用的塑料比同类LCD产品少。
低功耗和更轻薄的大尺寸显示屏对于电动车制造商来说特别有利，因为可以在电池容量相同的情况下提供更长的续航里程。
OLED技术已针对汽车要求进行适配
对于旧款OLED显示屏的缺点，汽车制造商和供应商应该深有体会。例如车载GUI中许多静止（经常未使用）的图标引起的烧屏现象以及在阳光下由于屏幕亮度低而导致可读性较差的问题，但随着OLED技术的进步，这些问题都已得到解决。
凭借双层OLED技术或串联OLED结构，显示屏制造商显著提高了显示亮度。除了屏幕更亮之外，OLED结构中添加的有机层还会将能量分散到OLED上，以提高稳定性并延长使用寿命。一级汽车制造商已经意识到这些改进，并开始越来越多地在自家高端汽车中采用OLED显示屏。
触摸界面
无论采用哪种显示技术，触摸界面都是带来卓越用户体验的关键所在。而且，汽车对触摸屏的要求比消费类设备高得多。其中包括：
- 在更广泛的环境变化下仍能可靠运行。
- 支持戴手套操作。
- 具备抗扰度和射频发射方面的电磁兼容性。
- 达到功能安全标准ISO26262 ASIL-B等级，因为安全关键型机械按钮正逐渐被触摸屏上的虚拟按钮所取代。
近年来，大多数LCD显示屏制造商已利用On-cell或In-cell技术将多点触控功能集成到其显示屏产品中。由于OLED技术在像素上方使用了全低阻抗阴极层，因此仅采用了On-cell结构。目前，所有主要的OLED汽车制造商都已拥有或正在开发这种设计，因为可以实现更薄、更轻、更灵活的触摸OLED显示屏。
图1：汽车On-cell触摸OLED堆叠结构
尽管采用On-cell技术可以让OLED显示屏变得更薄，但也给触摸屏控制器带来了新的挑战。这是因为触摸电极变得更加靠近阴极层和显示像素（见图1：汽车On-cell触摸OLED堆叠结构）。采用On-cell设计后，触摸电极对地的电容负载现在变得更高。尽管手指触摸电容大小没有改变，但手指触摸的灵敏度有所降低。
下面通过举例来形象化地说明这一挑战：对于前一种显示技术，检测手指触摸电容就如同在一个小桶里倒入一杯水后测量水位的变化。而采用薄型On-cell OLED结构后，检测手指触摸电容现在就相当于在装满水的浴缸中测量水位的变化！
触摸控制器
像素切换产生的电磁噪声及其与触摸电极之间的更强耦合增加了触摸误检或漏检的风险。
因此，在选择触摸屏控制器技术时需要注重信噪比（SNR）检测能力。触摸屏控制器必须实现以下功能：
- 适配On-cell OLED触摸传感器高负载特性的驱动和检测方案。
- 强大的显示噪点消除技术。
- 快速高效的信号处理，以便提高触摸报告率并缩短首次触摸延时。
外观科技感十足
OLED能够带来优质的视觉效果、纯黑色背景、更高的能源效率以及轻巧的曲面面板，帮助最终产品吸引现代买家，积极促成购买决策。
尽管薄型车用On-cell OLED技术带来了诸多技术挑战，但也必须保证用户的触摸体验完美无缺。Microchip的maXTouch®触摸屏控制器不仅具备经过验证的技术以实现快速、精确和防水的多点触摸检测（甚至可以戴手套操作），还拥有广泛的灵活性以适配汽车设计中采用的屏幕纵横比。最新的M1代maXTouch触摸屏控制器引入了新的驱动和检测机制，并且搭配先进的信号处理技术，可确保在新款车载OLED显示屏上实现快速、可靠且安全的触摸操作。
参考资料
