Цифровая OLED-технология — будущее задних фонарей [обзор презентации Audi ]

(источник www.oledlight.ru)

Взято из «Digital OLED для задних фонарей как наиболее эффективная, однородная и гибкая технология для индикации и отображения информации», написанной доктором Майклом Круппой и доктором Вернером из Audi. Представленной доктором Круппой на Международном симпозиуме по автомобильному освещению в 2019 году.

Предисловие

С 2016 года OLED применяются в автомобильных задних фонарях. Эта инновационная световая технология использует уникальные свойства, которые идеально подходят для заднего освещения. Лучшая в своем классе контрастность, наименьшая общая комплектация и лучшая эффективность оптической системы для поверхностного освещения (в т.ч. лучше светодиодов) позволяет применять OLED во все большем количестве задних фонарей.

Преодолевая самые большие препятствия, такие как надежность и стоимость, OLED готовы к большему внедрению. Сочетая эти свойства с большим количеством сегментов на каждом OLED-элементе, автомобильные внешние дисплеи могут быть созданы в заднем фонаре. Использование Digital OLED (цифровые OLED панели) приведет к созданию высококачественной связи Car2X. В сочетании с новыми подходами к сгибаемому стеклу для производства OLED, Audi  делает возможным применение наиболее гибкой технологии дисплея в задней подсветке — Flexible-Digital-OLED.

Введение

Задние фонари страдают от того, что светодиоды являются точечным источником света. Чтобы задействовать поверхностное освещение в заднем свете (стоп-сигналы и указатели поворота), необходимо установить оптические приборы для рассеивания света.

Внутренние линзы с определенным распределением света в сочетании с несколькими светодиодами малой и средней мощности, обеспечивают более или менее однородную освещаемую область, в то же время возникают проблемы с достижением правильного распределения света и отсутствием хорошей оптической эффективности.

Непрерывная оптимизация, а также инновации в сочетании с новыми светодиодными блоками и микролинзами, являются подходящими средствами для уменьшения вышеупомянутых ограничений. Тем не менее, сохраняется внутренняя проблема: использование точечного источника света для освещения определенной области.

Поэтому пришло время для очередной революции источников света в заднем освещении.

Для создания однородного освещения технологии OLED не требуется никаких отражателей, световодов или дополнительной оптики. OLED могут быть применены с высокой эффективностью, простейшим корпусированием и минимальным весом для всей оптической системы.

Благодаря такому подходу Audi открывает новые революционные возможности!

Digital OLED это сочетание чрезвычайно привлекательного дизайна с совершенно новыми функциональными возможностями и универсальностью. Эти источники света приведут к наиболее эффективному и гибкому применению света для коммуникации и персонализации Car2X в заднем комбинированном освещении.

OLED = Наиболее однородный источник света для заднего освещения.

Уникальной особенностью OLED является возможность идеально освещать определенную область. Поскольку свет равномерно создается в органических слоях, дальнейшее рассеяние на дополнительных линзах не требуется. Благодаря этому свойству OLED можно легко достичь высоких уровней однородности выше U = 0,8 (U = 1- (Lmax-Lmin) / (Lmax + Lmin)).

Рисунок 1: Сравнение однородности в разных сегментах OLED. Источник фото: www.oledworks.com

Такая однородность не может быть достигнута с помощью оптических решений, использующих светодиоды. Характеристики прямого освещения поверхности также обеспечивают другое ключевое свойство OLED, которое не может быть скопировано ни одной другой технологией освещения: способность иметь очень резкий коэффициент контрастности между различными активными областями в одной панели OLED на очень малых расстояниях.

То есть индивидуально контролируемые сегменты с четкой границей и небольшим зазором (<100 мкм) можно достичь в пределах одного OLED.

Первые серии изделий были коммерциализированы в AUDI TT RS и AUDI A8.

Рисунок 2:Цифровой OLED Задний фонарь Audi | OLEDWorks.  Сегментация Audi A8 OLED.  Источник фото: www.oledworks.com

OLED = наиболее эффективный источник света для задних фонарей.

Одна из основных технических проблем в разработке задних фонарей заключается в поиске привлекательного, оптически эффективного и надежного решения для создания однородного распределения света в требуемых областях.

OLED по своей природе являются поверхностными источниками света, то есть они создают однородный поверхностный свет непосредственно в пределах их полной активной области и, следовательно, не имеют вспомогательных рассеивающих устройств.

Светодиоды являются точечными источниками света. С помощью массивов микролинз или рассеивающих материалов можно получить распределение света в обозначенных областях. Однако цена за эту оптическую «модификацию» —  существенная потеря оптической эффективности системы. Для прямого сравнения LED / OLED мы установили 9-16 светодиодов TOPLED LST676 в коробку 40 мм x 40 мм, изготовленную из белого полимера.

Рисунок 3: Тестовая установка для сравнения однородности светодиод против OLED. Источник фото: www.oledworks.com

На расстоянии 15 мм были применены различные диффузионные полимеры (ALBIS и DF23), чтобы обеспечить правильное смешивание света точечных источников света. Для улучшения однородности мы увеличили толщину рассеивающего материала до 3 мм. Результаты показаны на рис. 4 и 5.

Рисунок 4: Яркость против однородности при постоянной мощности светодиодов — линейная оценка. Источник фото: www.oledworks.com

Рисунок 5: Яркость против однородности при постоянной мощности светодиодов — оценка Манселла. Источник фото: www.oledworks.com

Во всех рассмотренных сценариях OLED обладает более высокой однородностью и меньшим энергопотреблением, чем светодиодные решения.

Светодиод с DF23 3мм пластиной:
Относительный потребляемая мощность = 150%
Однородность (Манселл) ~ 60%
Однородность (линейная) ~ 25%

OLED 0,8 мм:
Относительный потребляемая мощность = 100%
Однородность (Манселл)> 85%
Однородность (линейная) ~ 85%

В обоих сценариях, использующих светодиоды в сочетании с рассеивающими внутренними линзами, подход OLED обладает более высокой равномерностью и сниженным энергопотреблением. Увеличение однородности решений на основе светодиодов за счет увеличения рассеяния показывает значительное падение яркости моделируемых систем.

Светодиодное решение невозможно реализовать в использованном OLED-корпусе (толщина 1 мм)  с необходимой оптической эффективностью и однородностью.

ЦИФРОВОЙ OLED = Самая гибкая технология отображения для персонализации и Car-to-X связи в задней подсветке.

Особенность высокой контрастности на небольших расстояниях между сегментами в одной плитке OLED может быть выгодно использована для новых применений. Сегодня используется только небольшое количество сегментов (N <5), как в AUDI A8, где сегментация используется для новых анимационных эффектов.

Новые инновационные подходы поставщиков Audi, таких как OLEDWorks, превращают весь OLED в высокосегментированный дисплей. При использовании существующих процессов и материалов для производства этого сегментированного источника света, выполняются все известные требования к надежности наружного автомобильного освещения.

Рисунок 6: Эволюция OLED от Audi TTRS в направлении цифрового OLED @ Audi. Источник фото: www.oledworks.com

Более 50 сегментов на плитку OLED открывают более или менее бесконечное число комбинаций различных состояний сегмента. Установив их в задние фонари, можно изменять форму и внешний вид изображения с помощью простого цифрового сигнала.

Следовательно, источник света OLED позволяет персонализировать дизайн заднего фонаря. Поэтому нет необходимости каждый раз менять оптическую систему для отдельных серий и моделей; множество конструкций может быть упрощено за счет специфического дизайна OLED, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7: Схематическое изображение программной вариации освещения OLED-плитки. Источник фото: www.oledworks.com

В отличие от дисплейной технологии (одинаковые пиксели), каждый сегмент может быть спроектирован индивидуально, и нет необходимости в регулярном (сеточном) шаблоне. Следовательно, возможны существенно отличающиеся формы и размеры сегментов в пределах одной OLED-панели.

Таким образом, точные шаблоны могут быть непосредственно созданы с помощью формы сегмента вместо использования множества крошечных сегментов OLED, требующих сложной электроники драйвера и страдающих от эффектов наложения краев.

Кроме того, уже возможны высокие значения яркости ≥2000 кд / м² при координатах глубокого красного цвета (λdom ≥627нм), значительно превосходящие распространенные дисплеи. Следуя такому подходу, можно также разработать один OLED-модуль, который будет использоваться в разных автомобилях, при этом обеспечивая индивидуальный дизайн каждой модели и бренда задних фонарей. Это открывает огромный потенциал для инициирования процесса существенного снижения затрат для изделий с  OLED, в автомобилях сегментов A и B.

Наряду с разработкой управляемых модификаций дизайна задних фонарей, OLED также возможно использовать для отображения дополнительной информации в задней части автомобиля, например, для потока авто или пешеходов. Придерживаясь возможностей, предоставляемых действующим законодательством, цифровая информация в автомобиле или предоставляемая множеством подключенных к сети автомобилей и инфраструктуры может помочь повысить безопасность и завоевать доверие в области автономного вождения автомобилей.

Учитывая альтернативные технические решения для задней автомобильной связи, светодиодные дисплеи не в состоянии конкурировать с блоком OLED и его однородностью, контрастностью, а также гибкой конфигурацией многосегментной панели OLED, которую мы называем DIGITAL OLED. Функциональное использование этой технологии только что началось и оно превзойдет все другие стандартные подходы с использованием светодиодов. После установки упомянутой мультисегментной OLED панели, наступит революция, достигается путем сочетания мультисегментации с возможностью использования технологий гибких подложекДоктор Круппа от Audi о революции в освещении OLED
.

В настоящее время во всех серийных задних фонарях с OLED используются плоские стеклянные подложки, ограничивающие степени свободы при интеграции 2D OLED-панелей в конструкцию изогнутых 3D-ламп. Чтобы в дальнейшем использовать OLED в полном комплекте задних фонарей Audi, ему необходимо повторять форму автомобиля. Следовательно, область применения OLED для наружного освещения может быть значительно увеличена. Для этого необходимы технологии гибких подложек, которые нужно адаптировать для использования в автомобильных осветительных приборах. Гибкость подложек может использоваться в качестве средства создания изогнутых OLED фонарей, создавая 3D OLED-модуль, который соответствует изгибу автомобиля.

Рисунок 8: Принципиальная иллюстрация, гибкий OLED, соответствующий кривизне формы автомобиля и кривизне лампы AUDI TT. Источник фото: www.oledworks.com

В сочетании с независимой от угла обзора стабильностью и однородностью цветовых точек, тонкий и гибкий OLED станет уникальным источником света для задних фонарей, которые никогда не могут быть имитированы любым другим источником света.

Рождается самый гибкий дисплей для наружного освещения: ГИБКИЙ ЦИФРОВОЙ OLED (FLEXIBLE DIGITAL OLED). Первые успешные разработки OLEDWorks в сочетании с Willow Glass от Corning открывают этот путь в новое светлое будущее, и революция только началась.

Резюме и перспективы

Было доказано, что OLED освещение может применяться в автомобильной промышленности без какого-либо риска. BMW, Daimler и Audi используют эту технологию впечатляющим образом. Для дальнейшего стимулирования замены светодиодов на OLED в задних фонарях требуется существенная программа снижения затрат. Посредством DTC (= дизайн к стоимости) и модульных подходов, OLED достигнет весьма привлекательной стоимости для дальнейшего развития источника света будущего.

OLED — это больше, чем просто источник света с высокой равномерностью. Новые функции уже были реализованы путем сегментации, которая может быть применена осмысленно только с помощью OLED и без других источников света. Это позволяет персонализировать дизайн задних фонарей и коммуникационные возможности Car-2-X, делая оцифровку автомобилей видимой для внешнего мира. Гибкий цифровой OLED повысит интеграцию и видимость OLED-освещения в автомобильных задних фонарях. Революция только началась — станьте ее частью.

Посмотреть Brite 3 Lumiblade, OLED панели на жесткой основе.
Посмотреть WAVE, гибкие OLED панели. 
Посмотреть Brite Amber, желтые панели без синего спектра.
Посмотреть драйвера для OLED.