要用汽車玻璃看電影,人類需要跨越哪些技術鴻溝?

就在我們習慣將液晶大屏標記為智能駕駛艙的關鍵元素時，潮流又領先了我們一步——或許「無屏幕」的形式才是未來智能座艙該有的樣子。

當然了，為了滿足我們海量的信息獲取需求，「無屏幕」並不是真正的沒有屏幕，而是把屏幕變透明，讓你感覺不到它的存在。

汽車玻璃目前看來是最佳的載體，因為像HUD，AR+HUD，智能車窗等顯示技術都可以圍繞著車窗玻璃大做文章。

比如跑來湊熱鬧的蘋果，腦洞大開發明了一項把顯示屏嵌入前風擋內的專利。

難道蘋果又要引領一波科技創新？

作為一名汽車工程師，我深知專利和產品之間的鴻溝，所以不得不問一句，顯示屏和前風擋真能完美結合在一起，為我們帶來全新的使用體驗嗎？

顯示屏變透明不新鮮

與「光」打交道卻很難

要將顯示屏嵌入前風擋，第一個步驟就是讓顯示屏變透明。

將顯示屏變透明並不是一件新鮮事兒，尤其是近幾年隨著透明OLED屏幕技術突破，各種透明電子產品也隨之映入眼帘，比如小米透明電視就很贊。

▲早在十年前愛立信就推出了全球首款透明屏幕的手機，LG也發布了透明可操作的鍵盤屏幕

但目前的透明顯示屏，更多的是炫技耍酷，實際的使用體驗並不理想。

小米電視很贊吧，但實物看起來還是有一層灰暗的感覺，而且畫面效果還比不上普通的液晶電視。

之所以會這樣，是因為OLED顯示屏的透明率和解析度會互相制約。

小米透明電視為了獲得大約40%左右的透光率，不得不犧牲解析度（降低到1080P），想要競爭4K、8K解析度的顯示屏就沒招了。

▲透明OLED屏幕與普通OLED屏幕的區別是增加了透明區域，透明區域的存在就是讓光可以穿透，達到屏幕透明的效果，但是透明區域越多，成像區域也就越小，屏幕的像素自然而然就降低了

雖然我們可以通過進一步降低解析度來增加透光率，但根據法規要求，汽車的擋風玻璃透光率可是不允許小於70%，解析度就不夠看了。

除此之外，在風擋夾層中嵌入一層透明OLED面板，勢必會導致玻璃的內部表面凹凸不平，以及局部光學不均勻，最終產生光學畸變，極易產生視覺疲勞。

▲光畸變是評價光線通過前風擋後的變形扭曲程度，測試時需要在投影儀前放置直徑一個8mm的光闌，測量投影到屏幕上圓的直徑變化，然後計算光畸變極限值

我們以前有一種「減速玻璃」的說法。

原因之一就是因為有的車玻璃質量比較差，看到的景物有光學畸變，給運動的物體疊加了一種由於變形而產生的恍惚，容易使駕駛員產生視覺疲勞。

這裡稍微插一句，提醒大家，如果要給擋風玻璃貼膜，我們說的透光率和光學畸變一定要多加關注。

比如下圖這種，就有明確透光率的表現。

▲現在擋風玻璃貼膜市場還是比較成熟的，大家也不用太擔心。但給擋風玻璃增加一層透明OLED面板，那就是一門全新的學問了，大家不要把二者劃等號

我們接著說回「做顯示屏風擋夾心餅乾」的課題。

做顯示屏風擋夾心餅乾可不簡單

往好的一面想，OLED面板不需要背光源，結構可以做的非常輕薄，而且還可以任意彎曲，能與擋風玻璃的型面相匹配，是非常適合的夾心材料。

不過將顯示屏嵌入前風擋內並不像做夾層餅乾「2+1」那麼簡單。

一來，前風擋玻璃本身就是「2+1」的夾層結構，PVB膜在中間將內外兩層玻璃牢固的粘結在一起。

所以 OLED面板別無選擇只能嵌入到PVB中，其實就是「2+1+1」結構更準確。

▲汽車擋風玻璃為什麼破損後沒有脫落，其實就是因為中間有夾層結構

不過目前汽車夾層的PVB膜厚度小於1mm，因此OLED面板的厚度要非常薄，才能融入到現在的前風擋結構中去。

在夾層玻璃生產工藝中一道重要的「高壓」工序，直接關係到夾層玻璃的強度。

在高壓過程中，前風擋玻璃需要放置到像高壓鍋一樣的高壓釜內。

而高壓釜內的溫度有140℃左右，壓力高達13bar，相當於13個大氣壓。

這對OLED面板的耐高溫高壓性將會造成非常嚴酷的考驗。

▲合片將兩塊玻璃夾在一起，中間放上PVB膜，PVB的含水量對夾層玻璃的性能有影響。高壓是用較大均勻的壓力和適合的溫度，徹底排出夾層中的氣體，使玻璃和PVB膜完全粘合牢固

總之，做嵌入式的「無屏幕」風擋，我認為難度還非常大。

雖然在今年的CES展上，寶馬推出的自動駕駛概念車寶馬 i Interaction Ease，配備了一款AR擋風玻璃。

但這款產品的概念性實在太強，我們這代人恐怕得等到晚年才能享受到完全沉浸式體驗。

「投影版」風擋顯示屏-HUD

大家也不要灰心，雖然嵌入結構的風擋顯示技術困難重重，但「無屏幕」模式也可以採用投影的方式，比如HUD。

HUD雖然是靠反射光線形成的畫面，卻能給人一種前風擋本身就是顯示屏的錯覺。

雖然成本比較高，一般只裝配在高端車型上比如BBA，但這些年不少自主品牌的走量車型也有配備的，好歹是我們能觸碰得到的產品。

▲通過鏡面反射成像，可以將液晶儀錶盤投影到風擋前方，需要低頭實時看到車速、導航等信息

HUD本質上也相當於一部投影儀，投影設備的內部光源就是投影儀的大燈，而前風擋玻璃則是幕布，只不過前風擋是透明的。

不過提醒大家，普通的前風擋玻璃由於上下的厚度一樣，反射回來的影像會出現偏移，因此會降低HUD顯示的使用效果，無法直接作為HUD設備的投影界面。

這也是為什麼後裝HUD總會出現投影畫面模糊重影的原因。

▲抬頭顯示系統的投影光源發出的光經過夾層玻璃與空氣接觸的兩個表面時會發生反射，兩個表面上的反射影像會產生偏移從而形成兩個相互幹擾的重影

想要解決投影畫面重影的問題，前風擋玻璃需要滿足特殊的光學結構。

具體來說，前風擋玻璃需要由原來的厚度均勻的結構變化成上薄下厚的結構，玻璃原片是浮法工藝成型因此厚度會均勻一致。

▲只能採用上薄下厚的楔形的PVB膜替代普通的厚度均勻的PVB膜來達到夾層特殊光學的結構，改善HUD投影的重影問題。這就是高端車擋風玻璃貴的秘密之一

為了讓重影控制在人眼無法識別的程度，HUD風擋對投影區域的型面要求非常的高，型面偏差只允許+/-0.5mm以內。

同時，還需要高亮度、高對比度的投影光源相互配合才能得到比較完美的成效效果。

當然，依照慣例，我們還得說不足，有待提高之處。

最讓人吐槽的部分，恐怕是目前的HUD功能相對簡單，一般只能顯示車速，轉速、和導航等行車數據信息，智能化的程度還不太完善，只有信息輸出，沒有輸入，無法與設備進行交互。

雖然保時捷在2018年的時候，就與WayRay展開合作，大秀HUD導航技術，但幾年過去了，現在也沒能完成量產落地，足見技術難點還是不少。

▲HUD動態展示

最後兩句

如果你想要做一個汽車潮人，必然得知道什麼是智能化座艙。

今天就是希望幫助大家，從一個每天都會觸碰到的物件切入，去感受智能化座艙背後隱藏的諸多難點。

好的產品終究會到來，思路是對的，但前路並不好走。

比如M-Byte的共享全面屏甚至做到了誇張的48英寸，後來大家也都知道了，這家遲遲未能量產，直至破產倒閉。

所以，更何況將「透明OLED面板植入前風擋玻璃」？

短時來說，HUD這種「投影版」的風擋顯示屏，不僅能滿足風擋顯示的需求，而且工藝更加成熟成本更低，也許會更早一步普及大眾。

不過作為汽車工程師，我還是時兒會做夢。

人類如此追求的極簡化設計，或許最終會把內嵌式的智能風擋顯示屏難題克服，這事誰說得準呢。

總第1594期

作者：羅非魚