翌光科技张国辉：OLED在汽车照明中的应用

2019-12-06
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编者按：在2019年12月5-6日在上海举办的“中国国际车灯技术峰会”上，来自主机厂、车灯及光源厂家的技术专家热烈讨论未来车灯发展趋势及各种新型光源在车载中的应用。翌光科技副总经理张国辉发表了题为《OLED技术在汽车尾灯中的应用》的演讲。OLED尾灯技术获得了与会者的极大关注，会后我们不断收到希望详细了解相关信息的需求。因此我们编辑整理了相关报告资料，以飨读者。

 

图1：OLED在汽车尾灯中的应用

 

美好生活对更优质光源的需求

 

在历史的很长时间内，“足够亮”一直是对光源的第一需求。随着电光源乃至后续的无机半导体光源的出现，”亮“已经成为一个被完全满足甚至过分满足的需求。
在日常行车时我们或多或少都有被道路上方的监控补光灯“闪“了一下的感受，也都曾经有过会车时如果对方开启远光灯带来的视觉困扰。如果在夜间，瞬间的强光造成的短暂”失明“会对行车造成潜在的交通事故风险。同样作为起到警示后车人员作用的尾灯，随着LED光源的广泛使用，如果设计不当、尾灯过亮/局部炫光等问题会造成后车人员的视觉不舒服及疲劳，也成为生活中的一个普遍被吐槽的痛点。车灯的一大功能就是为人类的视觉服务，因此未来追求视觉舒适化是车灯发展的方向之一。
同时对于一辆汽车来说，外观表达了品牌的审美、品味，体现了品牌的独特性。而作为重要的视觉组件车灯，更是成为进行品牌区隔的符号和载体。比如在车灯领域不断推陈出新、总是占据创新源头的奥迪，亲切地被人称为“灯厂”，卖车只是顺便的事。而注重符号化设计、通过车灯的外形及内部结构造型、展示汽车本身的一些元素符号，在这方面，标准化的卤素灯表达能力有限，而新的半导体技术OLED及LED则为此提供了广阔的全新设计空间。
另外，由于汽车智能交互技术的发展，车灯的显示化成为将来的重要发展趋势，例如前大灯可通过智能投影方式，为驾驶者以及路上其他相关方提供相应的信息；而尾灯将来的显示化设计，更多在于在尾灯本身上做显示设计。
车灯的舒适化、显示化及符号化，也对车灯光源本身提出了新的要求。

图2：业界四种光源

 

图2是目前业界四种光源。其中前三种均为点光源。前两者在使用时，均需要用到散射及匀光板等组件。而激光大灯在组成车灯时，也需要滤光镜及反射镜部分。而OLED先天就是发光均匀的面光源，无需其余光学组件。从应用领域来看，前两者是大灯、尾灯、内饰通用型的。而激光大灯因为其光线准直性好，重点应用于前照灯的远光部分，而OLED因其柔和，更多定位与尾灯的位置灯及内饰照明部分。

 

 

OLED光源对车灯设计带来的独特优势

 

首先从最直观的表现看，OLED的形体比较美。形体美主要表现在发光均匀带来的舒适感、边界清晰带来的爽利感、厚度薄带来的轻盈感。其次，可以通过显示化实现智能交互。这主要得益于OLED的高响应速度、单屏像素化设计以及可实现灰度显示。

 

 

第三，OLED可实现透明化，之前曾与客户设计了透明的OLED尾灯，透过前面灯片，可以看到后面叠加灯片的发光。叠加效果非常漂亮。第四，如果未来将现在用的玻璃基板，更换为柔性塑料衬底，还可以实现柔性照明。
 

翌光柔性OLED屏体

 

图3是我们做的一个柔性样品的视频。大家可以看到，可以做二维的弯曲，表面非常均匀、而且灯片非常薄仅在0.1-0.2mm之间。第五、OLED屏体可以实现变色设计。当然，应用于尾灯领域，因为法规要求仅需要红色就可以。但在内饰等应用，就可以用到变色功能。我们通过屏体设计，可以实现CIE坐标图上，蓝色坐标与黄色坐标间，所有直线上点的连续颜色变化，获得变色照明的效果。

 

翌光科技在汽车尾灯方面的工作进展

 

翌光科技2015年成立，技术源自于清华大学。2016年9月建设完成了国内最先进的OLED照明量产线。在OLED尾灯技术开发过程中，与华域视觉、星宇车灯、长城汽车等在OLED样灯制备及车灯开发方面一直以来保持密切合作。在车用尾灯技术及量产开发项目上，OLED车载红光寿命（LT70）2015突破3000小时、2016突破6000小时，到目前已达到20000小时以上。2017年与华域合作推出小鹏bate版尾灯及Q3尾灯售后版，实现小批量化。

 

图5：小鹏汽车bate版尾灯   

图6：Audi Q3尾灯（售后）

 

可靠性难题的解决与保障！

OLED在显示领域已获得广泛应用，最大的应用市场为手机。根据IHS于2018年第三季度的统计，OLED屏幕手机销售额，已经在所有智能手机中占61.1%，确立了主流应用的地位。

 

但是目前OLED车载尾灯的应用占比还非常低，从技术上来看，主要在于消费电子与车载品对产品性能及可靠性的要求差异非常大所带来的技术问题的解决以及产品导入周期的漫长。从价格来说由于目前成本较高，初期主要从一些高端车型上进行应用。

 

技术方面来看，例如，亮度方面，手机屏幕或电视机，亮度需求一般最高500nits，但车载尾灯一般1000-2000nits间；工作温度范围，手机等一般在-20℃-70℃，但车载品要求在-40℃-105℃间；寿命来看电子消费品一般2-3万小时，而车载产品要求10年以上。还有辐照问题，一般消费品几乎不用考虑太阳辐照问题，但车载品，4500MJ/m2是基本的入门门槛。

 

归纳来说，OLED尾灯大批量量产应用的可靠性需求：从技术层面看，要解决车用环境下耐高温、高温高湿、震动、辐照等问题；从制造层面看，需要按车规体系进行集成化、可追溯化生产，达到产品批量一致可靠性。

 

技术层面可靠性难题的解决：
耐高温OLED的设计与选材及器件结构有密切关系。一般常用OLED耐温性能不佳，不能应用于车载体系。我们通过耐高温材料的选择、特殊器件结构的设计、叠层OLED结构的设计引入、特定的光学设计等，解决了耐高温及抗辐照的问题。

 

通过参考车载行业标准，同时结合我们与车灯厂、主机厂多年来的沟通，识别对应OLED测试项目，重点涵盖了存储、工作、湿热、震动、辐照、静电等。我们的OLED屏体均已通过对应测试。
在整个技术研发周期中，截至2019年8月，翌光共持有专利242余件。其中大部分为发明专利，涵盖材料、器件、电路、工艺、设备和终端等领域。

 

制造层面可靠性的系统保障：
车载产品要求制造产品的一致性、可靠性，制造过程的可追溯化及自动化。如图6我们车间采用无尘室设计、整体千级局部百级；从基板来料到关键的蒸镀、封装可实现集成化、自动化生产；对于过程关键工艺参数，设备可做自动化的监控与报警；并建有完善的检验、追溯体系。在2018年底，翌光科技已经顺利通过了IATF16949车规体系认证。

 

图7：翌光OLED照明产线

 

成本，暂时是，但并不是真正的难题

 

很多人对OLED尾灯的第一印象是贵，也因此目前更多的局限在高端车型上的量产应用。但如果仔细分析，OLED的成本高并不是先天注定的。从屏体结构及工艺制程来看，OLED相比LED产业链更短、工序更少、结构更简单，未来有很大的成本降低空间。

 

规模化生产、更高规模世代线的建设、OLED显示产业的发展带来的产业链协同降本溢出等，也都意味着OLED照明屏体降本的巨大潜力。而形成良好的应用市场与成本降低曲线，有助于产业的高速、健康发展。

 

 

感谢及展望

 

 

最后，我想借此机会感谢一直以来，与翌光科技密切合作、沟通的主机厂及车灯厂等，正是你们的沟通、支持，使我们逐步克服OLED尾灯应用的难题，技术获得长足发展。
目前，OLED的应用还主要是瞄准尾灯的位置灯部分，下一步我们将持续与主机厂、车灯厂一起，进一步挖掘发挥OLED柔性、可变色、超薄的优点，拓展OLED在车载领域，如内饰方面阅读灯、氛围灯等领域的应用。相信通过产业相关方的协同合作，我们可以一起将更新、更好的技术导入产业中，为客户、为每个人的美好生活，带来更多的价值。

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