Màn hình OLED cảm ứng đã sẵn sàng để cách tân giao diện người dùng trên ô tô

Kích thước và số lượng màn hình là một trong những biểu hiện đầu tiên cho người mua xe biết về nội hàm công nghệ và tính sáng tạo trên chiếc xe. Kích thước màn hình đang trở thành “mã lực” mới trong quyết định mua xe. Cho dù là chiếc xe sử dụng loại động cơ nào đi nữa (động cơ đốt trong, hybrid hay động cơ điện), kích thước màn hình luôn có tác động mạnh tới cảm nhận về khả năng của xe.

Cần nhớ rằng ấn tượng đầu tiên, dù là tốt hay xấu, thường là rất khó phai, và một điều ngày càng trở nên có ý nghĩaquan trọng đối với các nhà sản xuất ô tô là cần phải làm những gì tốt nhất liên quan đến màn hình giao diện người-máy (HMI) trên xe. Công nghệ màn hình OLED (Organic Light Emitting Diode – Đi-ốt phát quang hữu cơ) không chỉ mang đến một cách thức để tạo ra ấn tượng ban đầu tuyệt vời nhất mà còn mang lại lợi ích thực sự cho cả người dùng và nhà thiết kế khoang lái.

Theo một báo cáo gần đây của Hiệp hội Công nghiệp Màn hình Hàn Quốc (Korea Display Industry Association – KDIA), thị trường màn hình ô tô toàn cầu có thể tăng trưởng với tốc độ trung bình hàng năm là 7.8%, từ quy mô 8.86 tỷ USD vào năm 2022 lên khoảng 12.63 tỷ USD vào năm 2027. Việc ứng dụng màn hình OLED trong xe được coi là một trong những động lực thúc đẩy sự tăng trưởng này. Năm 2022, OLED chỉ chiếm 2.8% thị phần, nhưng con số này dự kiến sẽ tăng lên 17.2% vào năm 2027.

Vậy, chúng ta hãy cùng xem xét các yếu tố thúc đẩy sự phát triển của công nghệ màn hình OLED trên ô tô.

Công nghệ OLED trong màn hình ô tô

Mãi cho tới gần đây, màn hình tinh thể lỏng (liquid crystal display – LCD) vẫn là công nghệ màn hình ô tô phổ biến nhất. Công nghệ đã hoàn thiện và có chỗ đứng vững chắc này từ ngành công nghiệp tiêu dùng đã được điều chỉnh và đủ điều kiện sử dụng cho các ứng dụng ô tô.

Các sản phẩm tiêu dùng hiện đại, từ điện thoại thông minh đến màn hình máy tính và TV, đã bắt đầu chuyển sang sửdụng màn hình OLED do chất lượng hình ảnh cao và kiểu dáng mỏng, thanh thoát, và ngành công nghiệp ô tô cũng đang bắt đầu ứng dụng công nghệ OLED vì những lý do tương tự và riêng có cho ô tô. Trên thực tế, nhiều đặc điểm vốn có của công nghệ OLED cực kỳ hấp dẫn đối với các ứng dụng màn hình ô tô.

Màu đen thực sự và độ tương phản cao

Vì OLED là một công nghệ màn hình phát xạ, khi một điểm ảnh (pixel) tắt, nó không phát ra một chút ánh sáng nào nên gam màu đen sẽ là “đen thực sự”. Ngược lại, nguyên lý của màn hình LCD nằm ở việc chặn ánh sáng đến từ tấm đènnền, tạo ra màu xám đậm chứ không phải là “màu đen thực sự”.  Các nhà sản xuất LCD đã cố gắng khắc phục hạn chếnày bằng cách sử dụng một loạt các đèn LED mini để làm mờ cục bộ và tắt đèn nền trong các vùng có điểm ảnh đen. Mặc dù phương pháp này cải thiện độ tương phản, nhưng nó thiếu độ chi tiết của điểm ảnh và có thể dẫn đến các hiệu ứng không mong muốn như bung hình hoặc quầng sáng. Ngoài ra, lớp bổ sung cho mảng đèn LED mini và phần điều khiển điện tử của nó làm tăng độ dày, trọng lượng và chi phí của hệ thống. Những nhược điểm này thậm chí còn trở nên nghiêm trọng hơn khi kích thước màn hình tăng lên.

Vậy, lợi ích của Công nghệ màn hình OLED dành cho người dùng ô tô là gì?

• Hầu hết các giao diện người dùng đồ họa (graphical user interfaces – GUI) trong xe hơi sử dụng nền đen để giúp người lái và hành khách không bị mất tập trung khi lái xe vào ban đêm. Với màu đen thực sự của OLED, mức độthoải mái của người dùng được nâng lên rất nhiều lần.
• Độ tương phản cao cải thiện khả năng đọc thông tin trên màn hình, góp phần gia tăngmức độ an toàn chung của xe.
• Góc nhìn rộng, đảm bảo hiển thị rõ ràng từ các vị trí, góc độ khác nhau trên xe.
• Ở dải nhiệt độ thấp, màn hình OLED vẫn duy trì được tốc độ phản hồi nhanh, không giống như các công nghệ màn hình khác. Thông tin thời gian thực quan trọng có thể được nhìn thấy rõ ràng và không bị trễ, ngay cả khi bạn bắt đầu ngày mới vào một buổi sáng mùa đông lạnh giá.
• Mang hình OLED thân thiện với mắt người vì nó không yêu cầu chuyển đổi đèn nền, giảm mức độ mệt mỏi trong thời gian dài.

Tích hợp thiết kế buồng lái và hạ thấp mức độ tiêu thụ điện năng

Công nghệ OLED giúp các nhà sản xuất ô tô hóa giải một số thách thức. Khi kích thước màn hình tăng lên, công nghệ OLED sẽ có lợi thế ngày càng cao hơn so với màn hình LCD. OLED có ít lớp hơn và cấu trúc mỏng hơn, mang đến cho các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) ô tô tùy chọn cải tiến thiết kế buồng lái như:

• Cấu trúc nhẹ hơn và mỏng hơn để giảm trọng lượng của các màn hình cỡ lớn.
• Bán kính nhỏ hơn cho thiết kế màn hình cong, cho phép thiết kế buồng lái sáng tạo để tăng cường nhận diện thương hiệu.
• Nhờ công nghệ màu đen thực sự, viền của màn hình có thể biến mất vào viền đen, mang lại giao diện độc đáo cho mô-đun giao tiếp người-máy (HMI).
• Mức tiêu thụ điện năng thấp – đặc biệt là khi hình nền tối.
• Bảo vệ môi trường, tiêu tốn ít nhựa hơn so với màn hình LCD tương đương.

Mức tiêu thụ điện năng thấp và màn hình cỡ lớn hơn nhưng lại nhẹ hơn là điều rất có lợi cho các nhà sản xuất xe điện chạy pin, giúp cho xe có thể đi được quãng đường xa hơn với cùng dung lượng pin.

Công nghệ OLED đã được điều chỉnh để đáp ứng các yêu cầu trên ô tô

Các nhà sản xuất ô tô và nhà cung cấp gặp khó khăn với những thiếu sót trước đây của màn hình OLED cũ có thể thấy rằng, hiệu ứng mờ hình (burn-in) do có nhiều biểu tượng tĩnh (các biểu tượng thường không được sử dụng) trong giaodiện người dùng (GUI) ô tô và các vấn đề về độ sáng để đảm bảo khả năng đọc thông tin dưới ánh sáng mặt trời mạnhđã được giải quyết bằng những tiến bộ về công nghệ OLED.

Với công nghệ OLED hai lớp, hoặc cấu trúc OLED song song, các nhà sản xuất màn hình đã gia tăng đáng kể độ sáng của màn hình. Ngoài màn hình sáng hơn, lớp hữu cơ được thêm vào trong cấu trúc thực hiện việc phân tán năng lượng trên các OLED để đạt được độ ổn định cao hơn và kéo dài tuổi thọ. Các nhà sản xuất xe cấp 1 đánh giá cao những cải tiến này và đang tăng cường ứng dụng màn hình OLED trong các dòng xe cao cấp.

Giao diện cảm ứng

Độc lập với công nghệ màn hình, giao diện cảm ứng là chìa khóa để mang đến trải nghiệm người dùng chất lượng cao. Màn hình cảm ứng trong xe ô tô có các yêu cầu cao hơn nhiều so với yêu cầu màn hình trên các thiết bị tiêu dùng, bao gồm:

• Khả năng hoạt động tin cậy với khoảng biến động các tham số môi trường rộng hơn.
• Hỗ trợ cảm ứng với ngón tay đeo găng.
• Tuân thủ tương thích điện từ về chống ồn và bức xạ tần số vô tuyến.
• An toàn chức năng theo tiêu chuẩn ISO26262 ASIL-B khi các nút cơ học quan trọng về an toàn chuyển thànhmột nút bấmảo trên màn hình cảm ứng.

Trong những năm gần đây, hầu hết các nhà sản xuất màn hình LCD đã tích hợp chức năng cảm ứng đa điểm vào màn hình của họ bằng công nghệ on-cell hoặc in-cell. Do công nghệ OLED sử dụng lớp ca-tốt trở kháng thấp đầy đủ phía trên các điểm ảnh nên chỉ có cấu trúc on-cell được sử dụng. Do đó, tất cả các nhà sản xuất OLED ô tô lớn đều đã sở hữu hoặc đang phát triển thiết kế này vì nó cho phép màn hình OLED cảm ứng trở nên mỏng hơn, nhẹ hơn và linh hoạt hơn.

Mặc dù việc sử dụng công nghệ on-cell giúp màn hình OLED trở nên mỏng hơn, nhưng nó cũng tạo ra những thách thức mới về bộ điều khiển màn hình cảm ứng. Đó là vì các điện cực cảm ứng ở gần với lớp ca-tốt và pixel hiển thị (xem Hình 1: Các lớp OLED Ô tô On-cell). Với thiết kế on-cell, các điện cực cảm ứng giờ đây có tải điện dung cao hơn so vớiđiện thế đất (ground). Trong khi mức điện dung cảm ứng ngón tay không thay đổi, độ nhạy của cảm ứng ngón tay bị suy giảm.

Để giải thích rõ hơn về thách thức này, hãy cùng xem một ví dụ: Với công nghệ hiển thị trước đây, cảm nhận điện dungcủa việc chạm ngón tay giống như việc đo lường sự thay đổi của mực nước khi đổ thêm một ly nước vào một chiếc xô nhỏ. Ngược lại, với cấu trúc OLED mỏng on-cell, quá trình đó giờ đây có thể so sánh với việc đo lường sự thay đổi mựcnước khi đổ thêm ly nước đó vào một chiếc bồn tắm đầy nước!

Bộ điều khiển cảm ứng

Nhiễu điện từ được gây bởi chuyển đổi pixel cùng với mức phối ghép mạnh hơn với các điện cực cảm ứng, làm tăng xác suất phát hiện cảm ứng sai hoặc thiếu.

Thách thức này dẫn tới việc phải có được một công nghệ điều khiển màn hình cảm ứng có khả năng đạt được tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cảm ứng (SNR) cao. Bộ điều khiển màn hình cảm ứng phải có các thuộc tính sau:

• Các sơ đồ cực lái và cảm biến được thích ứng với các đặc tính tải cao của cảm biến cảm ứng OLED on-cell.
• Khả năng khử nhiễu màn hình mạnh mẽ.
• Xử lý tín hiệu nhanh chóng và hiệu quả cho tốc độ báo cáo cảm ứng cao và giảm độ trễ của lần chạm đầu tiên.

Thể hiện giao diện & cảm nhận công nghệ cao

Khả năng của màn hình OLED trong việc cung cấp hình ảnh chất lượng cao, nền đen thực sự, hiệu quả sử dụng năng lượng cao hơn và bảng điều khiển cong, trọng lượng nhẹ góp phần tạo ra một sản phẩm có khả năng thu hút kháchhàng hiện đại và tác động tích cực đến quyết định mua hàng.

Trải nghiệm cảm ứng cũng phải hoàn hảo cho người dùng cho dù có những thách thức kỹ thuật gây ra bởi công nghệ OLED mỏng on-cell trên ô tô. Bộ điều khiển màn hình cảm ứng maXTouch® của Microchip không chỉ sở hữu công nghệ đã được kiểm chứng để phát hiện cảm ứng đa điểm nhanh, chính xác và kháng nước — ngay cả khi người dùng đeo găng tay — mà còn có độ linh hoạt cao để phù hợp với tỷ lệ khung hình được sử dụng trong thiết kế ô tô. Bộ điều khiển màn hình cảm ứng MaXTouch thế hệ M1 mới nhất cung cấp các cơ chế điều khiển và cảm biến mới, kết hợp với côngnghệ xử lý tín hiệu tiên tiến, để đảm bảo hoạt động cảm ứng nhanh, tin cậy và an toàn trên màn hình OLED ô tô mới.