【车灯核心技术报告2201】数字OLED尾灯

如果要评价2021年令人难忘的一款车，奥迪A6 E-tron 概念车一定名列其中。A6 E-tron在2021上海车展上全球首发,莆一亮相便引爆全场。新车沿袭Sportback造型的理念，采用了颠覆性的外观造型、全面领先的风阻系数等，预示着汽车设计领域的一次新的大变革正蓄势待发。

尤其引人注目的是奥迪数字OLED尾灯。在LED车灯竞争日益激烈之时，奥迪别出心裁，采用了造型多变、更具设计感的新一代数字OLED尾灯。整个尾灯使用了26片数字OLED，每片OLED拥有60个分区，让灯光设计拥有了无限可能。

 

       

数字OLED技术已在电视屏幕中普及，这一次奥迪把它用在了车灯上，同时提供定制化的灯光特征选择服务。

在全球车企都在其它车灯技术开疆辟土之时，为何奥迪仍专注于OLED技术，对其痴心不改呢？

 

 

Section 1  

数字OLED的技术特点

OLED=最均匀的面光源

LED技术是车灯领域的一次重大技术革命，但由于led是点光源，因此也部分制约了车灯的造型，很难实现均匀的面光源或3D点亮效果。为了使车灯实现面光源效果，通常需要设计各种光学散射方案。通过特定的光学内透镜和大量LED相结合，其或多或少的可以实现平面照明，但在均匀性和光效方面，始终存在天然的局限。虽然不断改进的led新封装方式和使用创新的微光学面能够取得一些改善，但其本质仍然没有改变：还是使用传统的led点光源来实现平面照明。

而OLED与LED点光源不同，OLED的一个独特性能是能够完美的实现平面照明。由于光在有机荧光粉层中是均匀地产生，因此不需要额外的任何反射器、光纤或类似的光学零件进行光扩散。

 

由于OLED的这个本质特性，因此可以轻松实现均匀度大于0.8的平面点亮效果（均匀度=1-（Lmax-Lmin）/（Lmax+Lmin））

（OLED 不同分区之间的对比度分析）

OLED这种平面点亮均匀性很难通过LED的点光源方案来实现。而且还有一点更难的是：数字OLED面板中的不同分区之间的间距非常窄，可以窄到<100μm，同时还有非常高的对比度，不同分区之间完全无光散射、无串光。这个特点已经在奥迪Q5和奥迪A8等量产项目上得到了很好的体现（如下图）。

 

（奥迪 A8 OLED）

OLED=光效最高的面光源

汽车尾灯设计中一直存在着一个技术挑战，如何找到一种造型新颖且光学效率高的技术方案，同时又能满足功率低和可靠性好，以达到均匀发光的平面照明效果。在碳中和日益变得重要的今天，功效将在车灯设计中扮演越来越重要的角色。OLED本质上是面光源，在其发光区域内均可产生均匀的表面光，而不需要散射光学元件，例如扩散内透镜。而相反LED是点光源，借助于微光学面或散射材料可以获得特定的面光源效果。然而，这种光学改造的代价是光学效率的损失。为了对比LED/OLED的功效情况，我们试做了一个LED测试盒样件，测试盒的尺寸为40mm x 40mm，里面放置了9到16颗TOP LED.

（LED和OLED的均匀性对比）

 

Led到盖板的距离设定为15mm，盖板使用了常用的光学扩散材料ALBIS和DF23，以便能实现平面点亮效果。为了保证足够的均匀性，我们将散射材料盖板的厚度增加到3mm。结果如下图所示。

。

（恒定功率下的亮度与均匀性对比）

通过上图的测试结果所知。对比使用LED加散射材料内透镜的技术方案，OLED具有更高的均匀性和更低的功耗。增加透镜的散射度固然可以增加均匀性，但亮度会显著下降。在OLED的厚度尺寸范围内（<2mm），基本上不存在有光学效率和均匀性都可以匹敌OLED的LED解决方案。参考研究院最新拆解的大众ID.6.X的Surface led尾灯（参考研究院文章 Surface led-> 传送带），其Surface led位置灯的厚度将近7mm，为了达到均匀面光源的效果，使用了恐怖的36.8w，几乎相当于一个近光+远光的功耗。

数字OLED=灵活的尾灯显示技术，实现个性差异化和C2X通信

OLED分区之间的间距小且对比度高的特性，可以产生新的的车灯应用。现在量产的车型还只使用了少量的分区（N<8），就像奥迪A8，Q5一样，用于位置灯动画效果。奥迪A6 E-tron正在将OLED升级到高分区数的显示屏。用已知的工艺和材料来生成出能满足了车灯可靠性要求的照明产品。

全新数字OLED技术可随机激活多个独立控制的分区，且亮度可以连续变化。在量产的新Q5中，尾灯内有3片数字oled板，每块oled板由六个分区组成，换句话说，每个尾灯有18个分区。当每个OLED屏拥有超过50个分区时，则可以产生无尽的分区组合。车灯安装了OLED之后，即可通过简单的显示信息来改变OLED的图案和外观。因此，OLED赋予了车灯的个性化，而不需要更换任何车灯硬件配置，如下图所示，数字OLED可以实现多种外观设计。

 

 

（基于电子驱动控制的OLED图案变化）

区别于其它显示屏技术，数字oled屏还有另外一个优势，即每个分区形状都可以进行单独设计，无需统一成规则的分区形状。因此，在一块数字OLED板内可能设计成截然不同形状和尺寸的分区。而且，可以直接通过分区设计形成所需的图案，无需使用大量像素（如miniled屏），大量像素需要复杂的电子驱动模块，而且图案边缘还会产生像素锯齿状。此外，红色OLED屏的亮度值已经可以实现≥2.000cm/m²  ，远远高于其它的显示屏方案。

使用数字oled，还可以开发出一种通用的oled屏，适用于很多车型，却仍然为每个车型保留独特的外观设计。通用的oled屏可以大幅降低生产成本，为其它入门级车型提供应用可能。

数字OLED技术除了做车灯信号功能之外，还可以用作交互显示，例如，为后车和行人提供交互信息。在满足当前法规的前提下，车灯里的数字交互信息或车联网和基础设施提供的数字信息也将有助于行车安全，特别是在自动驾驶汽车领域。现有的其它LED显示屏方案，无论在封装尺寸、点亮均匀性和对比度，还是在灵活的分区设置方面，和数字OLED的方案相比，都有明显的劣势。因此，数字OLED从设计感到个性化，从互动性到安全性，将为我们提供无限的机会和可能。

数字Oled的真正技术革命还在于通过数字分区与柔性基板技术相结合。如今，所有量产的OLED尾灯都使用平面玻璃基板，很难将平面的OLED板融入到车灯的自由曲面设计中。OLed如果要更广泛的使用，则需要去匹配汽车的自由曲面造型。因此，柔性数字oled也许会大大延申在车灯照明中的使用空间，甚至覆盖整个尾灯。

当然，车灯行业使用Oled柔性基板技术并不容易，必须要能够符合汽车的可靠性要求。但如今柔性oled屏已经在手机中大量的使用，价格也越来越亲民，应用在车灯上将指日可待。

 

任意角度的色点稳定性和颜色均匀性，将使柔性数字OLED屏成为尾灯的独特光源，这是任何其他光源方案都无法模仿和匹敌的，或将成为车灯行业最灵活的显示方案。

 

Section 2 

数字OLED总结与展望

已经量产的数款车已经证明，OLED用在车灯上并无风险。宝马、奔驰和奥迪都在使用这项创新的技术方案。当然要大批量的使用，需要OLED通过成本控制和模块化来显著的降低成本。一旦oled实现数字化，它同时实现了尾灯设计的个性差异化和Car-2-Car的通信能力，这是其它光源方案所很难实现的，而且数字化并没有额外增加oled的生产成本，因此相比其它数字显示方案，数字Oled将开始变得有吸引力。当然柔性数字OLED技术将进一步提升OLED在车灯照明领域中的集成度和可视性。

 

汽车行业灯光设计风向标的奥迪将高度均匀、高对比度数字OLED组合灯用于汽车尾灯，毫无疑问会引领更多汽车品牌采用数字OLED技术，为汽车尾灯造型设计开拓更广阔的设计空间。

——The End——

原文始发于微信公众号（车灯研究院）：【车灯核心技术报告2201】数字OLED尾灯