在剛剛過去的國慶假期，深圳地鐵10號線再次成為了網(wǎng)紅打卡點(diǎn)。這條地鐵線路不僅通往各個(gè)旅游景點(diǎn)，其本身也是國內(nèi)第一條云計(jì)算軌道交通路線，更令人感到驚喜的是，這條地鐵線的車窗采用了透明OLED顯示屏。
記者了解到，只要觸摸這些透明智慧車窗，就可以看視頻、讀新聞，還可以了解各類實(shí)時(shí)資訊，如列車運(yùn)行信息、基于位置服務(wù)信息（LBS）、軌道交通換乘信息、實(shí)時(shí)航班信息、路面交通擁擠度信息、天氣預(yù)報(bào)信息、緊急服務(wù)信息等。
透明子像素是顯示屏“裸妝”的關(guān)鍵
這款觸控操作式智慧車窗由中車青島四方車輛研究所有限公司（以下簡稱中車四方所）技術(shù)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)。中車四方所研發(fā)工程師李培遠(yuǎn)告訴科技日報(bào)記者：“透明OLED車窗系統(tǒng)，其實(shí)就是將透明OLED顯示屏與傳統(tǒng)地鐵車窗相結(jié)合。”
透明OLED顯示屏如何實(shí)現(xiàn)高清彩色畫面顯示？
首先，所有的OLED屏本身都具有“自發(fā)光”的特性，這意味著OLED屏幕上每個(gè)紅色、綠色或藍(lán)色子像素都會(huì)自己發(fā)光，而不需要依賴額外的背光源，可以省去傳統(tǒng)的LCD屏幕中常見的液晶層、背光層等模組，實(shí)現(xiàn)更高的色彩對比度，并在形態(tài)上更為輕薄。
但對于透明OLED顯示屏來說，真正的難點(diǎn)是讓這些數(shù)以百萬計(jì)的像素點(diǎn)變得“足夠透明”，為此面板廠商引入了“透明像素點(diǎn)”的概念。據(jù)OLED屏幕知名制造企業(yè)LG此前公布的一項(xiàng)技術(shù)顯示，透明OLED屏是在原有的紅綠藍(lán)白四像素基礎(chǔ)上，新增了一種“透明子像素”。這種像素并不會(huì)發(fā)光，也不會(huì)參與到圖像顯示，但它自身卻是由高透明材料制成的。
為了進(jìn)一步提升透明度，LG將每一顆正方形像素壓縮成只有原來一半大小的長方形像素，占據(jù)原來一半的面積，而每顆像素邊上的另一半?yún)^(qū)域就空余出來，讓光線穿過，從而實(shí)現(xiàn)更高的透光率。簡單來說，透明OLED顯示屏實(shí)際上是“一半負(fù)責(zé)顯示，一半負(fù)責(zé)透明”。
當(dāng)無數(shù)個(gè)這樣的像素點(diǎn)均勻地分布在面板上時(shí)，屏幕也自然而然地會(huì)獲得一定的通透效果，但同時(shí)又能兼顧彩色圖像的顯示。
記者了解到，深圳地鐵10號線透明OLED車窗系統(tǒng)，窗屏選用的透明OLED顯示屏規(guī)格為55英寸，就是由LG旗下的樂金顯示公司提供的。
“這款55英寸透明OLED觸摸顯示屏采用投射電容（P-Cap）薄膜技術(shù)，可提供靈敏的觸控體驗(yàn)，同時(shí)比傳統(tǒng)的透明液晶顯示屏具有更高的透明度。”LG公開資料介紹， LG透明OLED觸摸顯示屏采用鋼化、防反射、防摔的玻璃制成，最薄處僅7毫米。使用者可根據(jù)物理環(huán)境和所需效果將其安裝在不同的結(jié)構(gòu)和空間中，并且支持橫向和縱向顯示模式。
“中車四方所設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用超薄全貼合技術(shù)和高度集成化方案，使透明OLED顯示屏具有寬視角、全色彩、高透光率的優(yōu)點(diǎn)。”李培遠(yuǎn)說，智慧車窗在極其微小的像素空間內(nèi)，將電路和微型發(fā)光體精密排布設(shè)計(jì)，讓OLED顯示屏具有透明屬性的同時(shí)，還可呈現(xiàn)出1080P（1920×1080）全高清彩色畫面。
觸控與顯示屏結(jié)合全靠超薄全貼合技術(shù)
那么，這種智慧屏幕又是如何與車窗完美結(jié)合的呢？
“技術(shù)團(tuán)隊(duì)在車窗中空玻璃的基礎(chǔ)上，通過超薄全貼合技術(shù)，將透明OLED顯示屏和觸摸操作層內(nèi)嵌在車窗中間。”李培遠(yuǎn)說，中車四方所采用高度集成化方案，實(shí)現(xiàn)了將所有配套板卡和線材布置在車窗上，做到在確保高可靠性的同時(shí)便于安裝維護(hù)。
“每臺透明OLED顯示屏搭載的控制系統(tǒng)都設(shè)置有4G模塊和上網(wǎng)卡，提供4G上網(wǎng)功能。透明OLED車窗自帶電容觸摸功能，可與乘客進(jìn)行人機(jī)交互。”李培遠(yuǎn)說。
記者了解到，電容觸摸屏是由透明金屬氧化物作為涂層，與單層的玻璃表面相粘合。它不像電阻觸摸屏，任何觸摸都會(huì)形成信號，電容觸摸屏需要與手指直接觸摸，手指的電容能吸收觸摸屏每一個(gè)角的電流，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，從而得出觸摸點(diǎn)。
那么，透明OLED顯示屏如何適配軌道交通行業(yè)的振動(dòng)沖擊，又是如何滿足電磁兼容要求的？
李培遠(yuǎn)解釋說，列車行車過程中電磁環(huán)境較差，而55英寸大尺寸觸摸屏易受外界干擾。在選擇車窗主控系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)過多方比選，研發(fā)人員最終選擇了研華RISC/ARM 3.5寸單板電腦RSB-4680，就是看中了其在復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)。
資料顯示，RISC/ARM 3.5寸單板電腦RSB-4680，以其高性能運(yùn)轉(zhuǎn)、工業(yè)級抗振寬溫的嚴(yán)苛設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定可靠，能完美勝任地鐵等各類軌道交通應(yīng)用中高度振動(dòng)的惡劣環(huán)境。同時(shí)，提供Mini-PCIe, M.2等豐富的擴(kuò)展資源，可擴(kuò)展Wi-Fi、藍(lán)牙及蜂窩數(shù)據(jù)模塊。
“為更好地產(chǎn)品迭代升級并跨入5G物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，透明OLED顯示屏還為未來5G電視直播預(yù)留了5G接口。”李培遠(yuǎn)介紹說，目前，為保證車窗系統(tǒng)的清晰流暢，每一臺車窗，均有中車四方所技術(shù)人員監(jiān)測現(xiàn)場電磁環(huán)境情況，有針對性地設(shè)置不同的觸摸參數(shù)，以達(dá)到最好的觸摸效果。
透明OLED顯示屏尚不適配個(gè)性化應(yīng)用
透明OLED顯示屏還適用于哪些場景，可用于家用轎車的車窗以及其他常用電子產(chǎn)品的顯示方案嗎？
據(jù)了解，地鐵的車窗玻璃尺寸較大，表面相對平坦，而家用轎車的車窗玻璃面積較小，還有一定弧度，對于透明OLED屏幕的顯示效果有一定影響。除了屏幕本身的客觀因素外，其顯示效果還受環(huán)境因素影響。由于屏幕為透明狀態(tài)，所以在顯示過程中，其背景環(huán)境也會(huì)透過屏幕顯示出來，影響觀感。在強(qiáng)光環(huán)境下，對比度效果較差。
此外，家用轎車的車窗要經(jīng)歷數(shù)次升降，反復(fù)磨損極易破壞屏幕結(jié)構(gòu)，與此同時(shí)，該屏幕還需要兼顧防水、防曬、防風(fēng)等功能，這對制造工藝又提出了新的考驗(yàn)。
記者了解到，早在2010年時(shí)，三星就推出了一款搭載透明OLED屏幕的概念筆記本電腦，用戶可以在半透明的屏幕上正常運(yùn)行Windows系統(tǒng)，并直接進(jìn)行觸控操作。今年8月中旬，小米也推出了一款“透明電視”，能夠像傳統(tǒng)電視一樣正常播出視頻內(nèi)容。
業(yè)內(nèi)人士表示，如今“透明”顯示屏已初步具備量產(chǎn)能力，但實(shí)際效果與現(xiàn)有的顯示屏仍有不小差距。因?yàn)镺LED顯示屏變透明最重要的一步，就是增大像素之間的間距，通過加入透明不發(fā)光的部分，提升屏幕整體的透光率。
但增大像素間距同時(shí)會(huì)帶來一個(gè)問題，就是分辨率的降低。目前55英寸的透明OLED顯示屏的分辨率可達(dá)1080P，按照標(biāo)準(zhǔn)RGB的PPI（每英寸所擁有的像素?cái)?shù)目）計(jì)算公式，該透明OLED顯示屏的PPI僅有40左右，而當(dāng)前主流智能手機(jī)的屏幕PPI通常在300以上，少數(shù)2K分辨率手機(jī)PPI可以達(dá)到500以上。
像素密度過低就會(huì)導(dǎo)致屏幕出現(xiàn)比較明顯的“顆粒感”，近距離觀看時(shí)甚至可以隱約看到像素點(diǎn)。除了畫面精細(xì)度外，畫面的亮度和色彩表現(xiàn)也是透明OLED電子產(chǎn)品的短板。由于增加了透明不發(fā)光的部分，屏幕的亮度會(huì)因此受損。
李培遠(yuǎn)告訴記者，作為一種較為新穎的顯示方案，透明OLED顯示屏未來的業(yè)務(wù)拓展主要面臨的問題有兩點(diǎn)，一是透明顯示屏制造成本較高，不利于推廣，另外受限于基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，針對每種不同尺寸的透明OLED顯示屏，都要進(jìn)行與之相匹配的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
但李培遠(yuǎn)也認(rèn)為，隨著技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用市場的進(jìn)一步擴(kuò)大，待開發(fā)成本降低后，個(gè)性化定制透明顯示視窗將可以用在更多場景，例如地鐵站臺、商業(yè)展館等。
