人类用汽车玻璃看电影需要跨越哪些技术鸿沟?
当然,为了满足我们海量的信息获取需求,“无屏”并不是真的没有屏幕,而是让屏幕透明,让你感觉不到它的存在。
目前汽车玻璃似乎是最好的载体,因为HUD、AR+HUD、智能窗等显示技术都可以在车窗玻璃上做文章。
比如来凑热闹的苹果,开发了一项专利,将显示屏嵌入前挡风玻璃。
苹果会引领另一波技术创新吗?
作为一名汽车工程师,我深知专利和产品的差距,所以我要问,显示屏和前挡风玻璃真的能完美结合,带给我们全新的体验吗?
要将显示器嵌入前挡风玻璃,第一步是使其透明。
让显示屏透明已经不是什么新鲜事了,尤其是近年来,随着透明有机发光二极管屏技术的突破,各种透明电子产品也纷纷映入眼帘,比如小米透明电视。
▲早在十年前,爱立信就推出了全球首款透明屏幕的手机,LG也发布了透明可操作的键盘屏幕。
但目前透明液晶显示更多的是炫技和耍酷,实际体验并不理想。
小米电视很棒,但是看起来还是比较灰暗,画面效果不如普通液晶电视。
这是因为有机发光二极管显示屏的透明度和分辨率会相互制约。
小米透明电视为了获得40%左右的透光率,不得不牺牲分辨率(降低到1080P),没有办法竞争4K和8K分辨率的显示屏。
▲透明有机发光二极管屏和普通有机发光二极管屏的区别在于增加了透明区域。透明区域的存在是为了让光线穿透,达到屏幕透明的效果。但是,越透明的区域,成像面积越小,屏幕像素越低。
虽然我们可以通过进一步降低分辨率来增加透光率,但是按照法律法规的要求,汽车挡风玻璃的透光率不允许低于70%,分辨率不够。
此外,在挡风玻璃夹层中嵌入透明OLED面板,必然导致玻璃内表面不平整,局部光学不均匀,最终导致光学畸变和视觉疲劳。
▲光学畸变是评价光线通过前挡风玻璃后的变形扭曲程度。测试时,需要在投影仪前放置一个直径为8mm的光阑,测量投影到屏幕上的圆的直径变化,然后计算出光学畸变的极限值。
我们以前有个说法叫“减速玻璃”。
原因之一是有些车玻璃质量比差,看到的景物有光学畸变,使运动的物体因变形而增加恍惚感,容易使驾驶员产生视觉疲劳。
这里一句话提醒你,要想让窗膜挡风,一定要多注意透光率和光学畸变。
比如下图,透光度就有明显的表现。
▲现在窗贴膜市场比较成熟,不用太担心。但是在挡风玻璃上加一个透明的OLED面板是一个全新的知识,所以不要把两者等同起来。
让我们回到“为显示屏挡风玻璃制作三明治饼干”的话题
从好的方面来说,OLED面板不需要背光,其结构可以做得很轻很薄,可以随意弯曲以配合挡风玻璃的形状,所以是非常合适的夹层材料。
但是,将显示屏嵌入前挡风玻璃,并不是做一个夹心饼干“2+1”那么简单。
首先,前挡风玻璃本身是一个“2+1”的夹层结构,PVB膜在中间将内外两层玻璃牢牢粘合在一起。
那又怎样?有机发光二极管面板别无选择只能嵌入PVB,其实“2+1+1”的结构更准确。
▲为什么汽车挡风玻璃损坏后不会脱落?其实是因为中间有夹层结构。
而目前汽车夹层中PVB膜的厚度小于1mm,所以OLED面板的厚度要非常薄才能集成到现在的前挡风玻璃结构中。
夹层玻璃生产过程中一个重要的“高压”工序,直接关系到夹层玻璃的强度。
在高压的过程中,前挡风玻璃需要像高压锅一样放在高压锅里。
高压釜内的温度约为140℃,压力高达13bar,相当于13个大气压。
这将对有机发光二极管面板的耐高温高压性能造成非常严峻的考验。
▲两片玻璃夹在一起,中间是PVB膜。PVB的含水量对夹层玻璃的性能有影响。高压是用较大的均匀压力和适宜的温度将夹层中的气体完全排出,使玻璃和PVB膜完全粘结牢固。
总之,我觉得做嵌入式“无屏”挡风玻璃还是很难的。
虽然在今年的CES展会上,宝马推出了自动驾驶概念车宝马?我?互动?Ease,配有AR挡风玻璃。
但是这个产品的概念太强了,我这一代可能要等到晚年才能享受到完全沉浸式的体验。
不要气馁。虽然嵌入式结构的挡风玻璃显示技术比较难,但是“无屏”模式也是可以投影的,比如HUD。
HUD虽然是反射光线形成的画面,但它能给人一种前挡风玻璃本身就是显示屏的错觉。
虽然成本比较高,一般只装配在BBA等高端车型上,但是近几年也有很多自主品牌的步行车型配备,这至少是我们能接触到的产品。
▲通过镜面反射成像,液晶仪表盘可以投射到挡风玻璃前方,需要低头才能实时看到车速、导航等信息。
HUD本质上相当于投影仪。投影设备的内部光源是投影仪的大灯,前挡风玻璃是幕布,但前挡风玻璃是透明的。
不过提醒一下,由于普通前挡风玻璃厚度相同,反射的图像会有偏移,会降低HUD显示器的使用效果,不能直接作为HUD设备的投影接口。
这也是为什么后置HUD总会出现投影画面模糊鬼影的原因。
▲平视显示系统的投影光源发出的光,经过夹层玻璃与空气接触的两个表面时,会发生反射,两个表面的反射像会发生偏移,形成两个相互干涉的重影。
为了解决投影画面的重影问题,前挡风玻璃需要满足特殊的光学结构。
具体来说,前挡风玻璃需要由原来厚度均匀的结构改为上薄下厚的结构。原玻璃板是浮法工艺成型的,所以厚度会比较均匀。
▲只有用上薄下厚的楔形PVB膜来代替厚度均匀的普通PVB膜,才能实现夹层的特殊光学结构,改善HUD投影的鬼影问题。这是高档车挡风玻璃的秘密之一。
为了将鬼影控制在人眼无法识别的程度,HUD风挡对投影区域的轮廓要求非常高,轮廓偏差只允许在+/-0.5 mm以内..
同时,高亮度、高对比度的投影光源需要相互配合才能得到完美的效果。
当然,按照惯例,还是要说有不足,有改进的空间。
最烦的恐怕还是现在的HUD功能比较单一。一般只能显示速度、转速、导航等行驶数据信息,智能化程度不够完善。它只输出信息,没有输入,不能与设备交互。
虽然保时捷在2018与WayRay合作展示HUD导航技术,但是几年过去了,现在还没有完成量产,可见技术难度还是很大的。
▲HUD动态显示
如果你想成为一个汽车潮人,你必须知道什么是智能驾驶舱。
今天希望能帮你切过一个你每天都在接触的物体,感受一下智能驾驶舱背后隐藏的困难。
好的产品终会到来,想法是对的,但前路不易。
比如M-Byte的* * *享全面屏,甚至做到了夸张的48寸。后来大家都知道,这家公司直到破产也没能量产。
那么,更重要的是,植入一个“透明OLED面板到前挡风玻璃”?
短时间内,HUD这种挡风玻璃显示屏的“投影版”不仅能满足挡风玻璃显示的要求,而且技术更成熟,成本更低,可能更早普及到大众。
但作为一名汽车工程师,我有时还是会做梦。
人类追求的极度简化的设计,最终可能会克服嵌入式智能挡风玻璃显示的问题。谁能肯定地说?
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