在刚刚过去的国庆假期,深圳地铁10号线再次成为了网红打卡点.这条地铁线路不仅通往各个旅游景点,其本身也是国内第一条云计算轨道交通路线,更令人感到惊喜的是,这条地铁线的车窗采用了透明OLED显示屏.
记者了解到,只要触摸这些透明智慧车窗,就可以看视频,读新闻,还可以了解各类实时资讯,如列车运行信息,基于位置服务信息(LBS),轨道交通换乘信息,实时航班信息,路面交通拥挤度信息,天气预报信息,紧急服务信息等.
这款触控操作式智慧车窗由中车青岛四方车辆研究所有限公司(以下简称中车四方所)技术团队设计研发.中车四方所研发工程师李培远告诉科技日报记者:"透明OLED车窗系统,其实就是将透明OLED显示屏与传统地铁车窗相结合.透明OLED显示屏如何实现高清彩色画面显示?
首先,所有的OLED屏本身都具有"自发光"的特性,这意味着OLED屏幕上每个红色,绿色或蓝色子像素都会自己发光,而不需要依赖额外的背光源,可以省去传统的LCD屏幕中常见的液晶层,背光层等模组,实现更高的色彩对比度,并在形态上更为轻薄.
但对于透明OLED显示屏来说,真正的难点是让这些数以百万计的像素点变得"足够透明",为此面板厂商引入了"透明像素点"的概念.据OLED屏幕知名制造企业LG此前公布的一项技术显示,透明OLED屏是在原有的红绿蓝白四像素基础上,新增了一种"透明子像素".这种像素并不会发光,也不会参与到图像显示,但它自身却是由高透明材料制成的.
为了进一步提升透明度,LG将每一颗正方形像素压缩成只有原来一半大小的长方形像素,占据原来一半的面积,而每颗像素边上的另一半区域就空余出来,让光线穿过,从而实现更高的透光率.简单来说,透明OLED显示屏实际上是"一半负责显示,一半负责透明".
当无数个这样的像素点均匀地分布在面板上时,屏幕也自然而然地会获得一定的通透效果,但同时又能兼顾彩色图像的显示.
记者了解到,深圳地铁10号线透明OLED车窗系统,窗屏选用的透明OLED显示屏规格为55英寸,就是由LG旗下的乐金显示公司提供的.
"这款55英寸透明OLED触摸显示屏采用投射电容(P-Cap)薄膜技术,可提供灵敏的触控体验,同时比传统的透明液晶显示屏具有更高的透明度."LG公开资料介绍, LG透明OLED触摸显示屏采用钢化,防反射,防摔的玻璃制成,最薄处仅7毫米.使用者可根据物理环境和所需效果将其安装在不同的结构和空间中,并且支持横向和纵向显示模式.
"中车四方所设计团队创新采用超薄全贴合技术和高度集成化方案,使透明OLED显示屏具有宽视角,全色彩,高透光率的优点."李培远说,智慧车窗在极其微小的像素空间内,将电路和微型发光体精密排布设计,让OLED显示屏具有透明属性的同时,还可呈现出1080P(1920×1080)全高清彩色画面.
那么,这种智慧屏幕又是如何与车窗完美结合的呢?
"技术团队在车窗中空玻璃的基础上,通过超薄全贴合技术,将透明OLED显示屏和触摸操作层内嵌在车窗中间."李培远说,中车四方所采用高度集成化方案,实现了将所有配套板卡和线材布置在车窗上,做到在确保高可靠性的同时便于安装维护.
"每台透明OLED显示屏搭载的控制系统都设置有4G模块和上网卡,提供4G上网功能.透明OLED车窗自带电容触摸功能,可与乘客进行人机交互."李培远说.
记者了解到,电容触摸屏是由透明金属氧化物作为涂层,与单层的玻璃表面相粘合.它不像电阻触摸屏,任何触摸都会形成信号,电容触摸屏需要与手指直接触摸,手指的电容能吸收触摸屏每一个角的电流,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,从而得出触摸点.
那么,透明OLED显示屏如何适配轨道交通行业的振动冲击,又是如何满足电磁兼容要求的?
李培远解释说,列车行车过程中电磁环境较差,而55英寸大尺寸触摸屏易受外界干扰.在选择车窗主控系统时,经过多方比选,研发人员最终选择了研华RISC/ARM 3.5寸单板电脑RSB-4680,就是看中了其在复杂环境下稳定运行的特点.
资料显示,RISC/ARM 3.5寸单板电脑RSB-4680,以其高性能运转,工业级抗振宽温的严苛设计标准,稳定可靠,能完美胜任地铁等各类轨道交通应用中高度振动的恶劣环境.同时,提供Mini-PCIe M.2等丰富的扩展资源,可扩展Wi-Fi,蓝牙及蜂窝数据模块.
"为更好地产品迭代升级并跨入5G物联网时代,透明OLED显示屏还为未来5G电视直播预留了5G接口."李培远介绍说,目前,为保证车窗系统的清晰流畅,每一台车窗,均有中车四方所技术人员监测现场电磁环境情况,有针对性地设置不同的触摸参数,以达到最好的触摸效果.
透明OLED显示屏还适用于哪些场景,可用于家用轿车的车窗以及其他常用电子产品的显示方案吗?
据了解,地铁的车窗玻璃尺寸较大,表面相对平坦,而家用轿车的车窗玻璃面积较小,还有一定弧度,对于透明OLED屏幕的显示效果有一定影响.除了屏幕本身的客观因素外,其显示效果还受环境因素影响.由于屏幕为透明状态,所以在显示过程中,其背景环境也会透过屏幕显示出来,影响观感.在强光环境下,对比度效果较差.
此外,家用轿车的车窗要经历数次升降,反复磨损极易破坏屏幕结构,与此同时,该屏幕还需要兼顾防水,防晒,防风等功能,这对制造工艺又提出了新的考验.
记者了解到,早在2010年时,三星就推出了一款搭载透明OLED屏幕的概念笔记本电脑,用户可以在半透明的屏幕上正常运行Windows系统,并直接进行触控操作.今年8月中旬,小米也推出了一款"透明电视",能够像传统电视一样正常播出视频内容.
业内人士表示,如今"透明"显示屏已初步具备量产能力,但实际效果与现有的显示屏仍有不小差距.因为OLED显示屏变透明最重要的一步,就是增大像素之间的间距,通过加入透明不发光的部分,提升屏幕整体的透光率.
但增大像素间距同时会带来一个问题,就是分辨率的降低.目前55英寸的透明OLED显示屏的分辨率可达1080P,按照标准RGB的PPI(每英寸所拥有的像素数目)计算公式,该透明OLED显示屏的PPI仅有40左右,而当前主流智能手机的屏幕PPI通常在300以上,少数2K分辨率手机PPI可以达到500以上.
像素密度过低就会导致屏幕出现比较明显的"颗粒感",近距离观看时甚至可以隐约看到像素点.除了画面精细度外,画面的亮度和色彩表现也是透明OLED电子产品的短板.由于增加了透明不发光的部分,屏幕的亮度会因此受损.
李培远告诉记者,作为一种较为新颖的显示方案,透明OLED显示屏未来的业务拓展主要面临的问题有两点,一是透明显示屏制造成本较高,不利于推广,另外受限于基础技术的发展,针对每种不同尺寸的透明OLED显示屏,都要进行与之相匹配的应用系统设计.
但李培远也认为,随着技术发展和应用市场的进一步扩大,待开发成本降低后,个性化定制透明显示视窗将可以用在更多场景,例如地铁站台,商业展馆等.