车载光场屏白皮书

目录 前言 一、车载屏幕的发展与变迁01 1.1车载屏幕的历史进程 1.1.1机械化阶段 1.1.2电子化阶段 1.1.3智能化阶段 1.2显示技术推动车载屏幕的体验不断升级 1.3车载屏幕产业面临的挑战 1.3.1用户体验受限 1.3.2屏幕过大过多影响主驾安全，私密性低 1.3.3前沿创新技术布局不足 二、车载屏幕的新品类——车载光场屏09 2.1什么是车载光场屏 2.2车载光场屏的优势 2.2.1远景象大画幅，车载影院级新体验 2.2.2远距观看，保护眼健康 2.2.3运动信息一致，有效降低晕车感 2.2.4主驾安全驾驶，屏幕隐私保护 2.2.5技术自主可控，促进产业链转型升级 2.3车载光场屏赋能多种场景 2.3.1车载观影，尊享影院级体验 2.3.2儿童安抚，护眼大屏陪伴 2.3.3商务办公，保护隐私安全 2.3.4游戏娱乐，还原真实体验 2.4光场屏的核心技术 2.4.1空间光学系统设计 2.4.2关键光学部件介绍 2.4.3图像处理算法 目录 三、车载光场屏未来展望18 3.1车载光场屏产业发展趋势 3.1.1车内娱乐需求带动车载屏幕应用加速 3.1.2车载屏幕成为座舱的新热点 3.2光场屏的技术发展趋势 3.2.1全息光学元件HOE 3.2.2光波导技术 四、推动车载光场屏行业发展建议22 4.1政策规划端 4.2标准法规端 4.3行业标准端 前言 在汽车新四化快速发展演进的背景下，汽车逐渐成为人们除居住空间、工作空间之外的“第三空间”，用户对汽车的需求从基本的代步工具演进为集娱乐、办公、生活等场景于一体的“第三生活空间”。座舱作为汽车实现空间塑造的核心载体也在不断演进，而车载屏幕作为智能座舱的核心交互入口，也在不断探索、推陈出新，希望提供给用户更多更好的娱乐和生活体验价值，丰富和拓展应用场景。但在发展过程中仍存在一些共性挑战如屏幕尺寸受限、用眼疲劳、舒适体验感较差等问题。 在此背景下，编写组深度分析了车载屏幕的演进历史，涉及的相关显示技术，剖析了现有传统屏幕存在的痛点及挑战，在此研究的基础上对未来车载屏幕的新品类——车载光场屏及其技术、优势、应用场景进行了分析，最后提出针对车载屏幕行业的政策、行业发展措施和建议等，形成《车载光白皮书》。 本报告由CAICV联盟智能车载光显示任务组组织研究编制，感谢参与《车载光场屏白皮书》编撰、研讨、审核修订的全体专家的努力和贡献！特别感谢编写组李晓龙、张懿坤、邹艳、唐秋阳、林剑伟、李家琦、雷何兵、曹刚、刘静、张兆全、高乙等专家和老师的成果贡献！感谢国汽智联、华为、中国汽研、广汽、比亚迪、一汽、长安、北汽、东风、赛力斯等单位对本报告的评审及专业指导！ 一、车载屏幕的发展与变迁 随着人们生活范围不断扩大和智能汽车的普及率不断提高，汽车逐渐成为许多消费者除居住空间和工作场所外最常接触的场景，同时伴随着自动驾驶和智能座舱的不断升级，用户的手、脚、眼、脑开始获得解放，能够支持用户在智能座舱内进行娱乐、办公等消费场景的实现，人们对汽车的需求已不再是单纯的代步工具，用户希望在车内即可实现娱乐、办公、生活，汽车有望进化成为家庭、办公场所之外的“第三生活空间”。 汽车智能化主要体现在感知、决策、执行、应用与交互，而应用与交互主要体现在智能座舱上，车载显示屏幕作为智能座舱的重要载体，是提高驾驶操控和乘车娱乐性的重点方向。随着智能汽车向着“第三生活空间”迈进，车载屏幕也从机械时代、电子时代迈入了智能化时代。 1.1车载屏幕的历史进程 经过百余年的发展，技术不断的迭代升级，汽车从机械时代向电气化、智能化时代演进，汽车座舱也从机械式座舱演进到电子化座舱，进而迭代升级到现阶段的智能座舱。用户对车载屏幕的需求也随之不断变化，从驾驶信息的核心载体，演变为人、车、环境的核心交互窗口。 汽车及座舱历史阶段性的发展，使得用户对车载屏幕不断衍生出新的需求，从而进一步牵引相关技术的不断完善与演进，推动车载屏幕不断的升级迭代。 机械化时代 （1950s） 电气化时代 （1980s-2000s） 智能化时代 (2012s-至今) 1950s 1980s2000s2012s !"#$C&T#$()*+ .*- D*- 驾驶信息载体车内信息载体及初级的娱乐功能 图1-1车载屏幕的历史进程 1 座舱中人机交互的核心窗口 1.1.1机械化阶段 20世纪中叶，汽车逐步开始配置机械式仪表盘，可显示车速，油量，水温等驾驶员信息，在此阶段车载屏幕主要用于反映车辆机械件运行情况，人车通过机械仪表完成交互，可实现的功能相对简单，注重信息功能性。此外1960年的8轨道播放器汽车立体声与1970年卡式录音带的诞生，开始扩展了乘客的娱乐方式。 1.1.2电子化阶段 图1-2机械式仪表 20世纪末至21世纪初，人们对于车载屏幕的需求随着电气技术的完善进一步演变，希望车载屏幕显示更为精确与便捷，显示内容及功能上更加丰富。 1976年，阿斯丹顿马丁采用了阴极射线管(CRT)显示技术，将电子屏首次应用至Lagonda汽车上，显示内容开始更加精确和丰富。同时随着电气技术的发展，越来越多的电子设备得以进入汽车座舱，1980年代，市场逐步出现彩色显示屏幕，提供了GPS及图像显示功能，并增加导航，蓝牙等功能，方便车主提高驾驶安全性和行车效率。 2000年初，部分车型开始配备中控屏，并提供了多媒体播放设备，用户对于娱乐方面 的需求开始被发掘，车载屏幕的功能性逐渐增加。 图1-3Lagonda汽车电子显示屏幕 2 1.2.2智能化阶段 随着技术的发展，中控功能逐步实现智能化，提供更丰富的人机交互。随着汽车座舱变为一个交互的空间，市场不再单独只满足于主驾的需求，各个车企开始重视乘车人的乘车需求，信息娱乐系统屏幕已经不局限于中控屏幕，副驾及后排的娱乐屏幕开始为乘车人提供全新的体验，座舱“一芯多屏”和集中式控制推动多屏显示成为新趋势，大屏化、多屏化成为了汽车座舱的主旋律，屏幕也成为了智能座舱布局的核心。车载屏幕的功能价值不再是单一的辅助驾驶，而是提供给用户更多的娱乐和生活体验价值，这极大程度丰富了汽车座舱的功能性，提高了用户的驾乘体验。 1)大屏化 2012年，特斯拉ModelS17英寸智能车载屏幕不仅开启了车载显示大屏化趋势，同时对传统的实体按钮交互方式进行了升级，车内的空调调节、娱乐设备调节等功能全部集成到统一大屏中，除了应急灯等法律要求保留的实体开关，其他数十个物理键都被淘汰。受益于大屏化趋势，车载屏幕的信息显示更加全面，用户可操作性更强，各车企纷纷加入，布局车载大屏。 2)多屏化 近年来随着座舱软件系统升级，高算力芯片的搭载，软硬件上限制逐渐减少，座舱的设计思路得以释放，多屏化也逐渐成为车载屏幕的另一个新潮流。相比于传统的单一显示屏幕，多屏化中各屏幕的分工更加明确，根据下游应用场景分为车载中控屏、液晶仪表盘、副驾驶显示屏、后排显示屏、电子后视镜等。多屏化不仅能够充分利用座舱内空间增大显示面积，还能满足乘客个性化的驾驶和娱乐需求，提升驾乘体验。 其中副驾及后排屏幕从功能的角度来看大多是被定义为娱乐屏，其最核心的功能就是供副驾驶及后排的乘客娱乐使用，使乘客可以拥有一块独立的区域，从而实现在线看视频、听音乐、导航、查看车辆信息等功能，这样的分区设计能够最大化满足所有乘客的情感化和个性化需求。随着未来车载娱乐内容越来越丰富，为副驾和后排乘客提供一块甚至多块屏幕将会是新趋势。 3 1.3显示技术推动车载屏幕的体验不断升级 车载屏幕的主要性能要求包括亮度高、寿命长、反应快、运作温度区间大等。如车载显示屏的亮度需达到能够保证驾驶员可清楚看到路况信息与汽车参数的水平；汽车平均寿命为7-12年，车载显示器需达到相应寿命年限；车载显示屏的反应时间决定了屏幕显示有无拖影，影响成像的清晰度与用户交互体验。由于汽车常在各类户外环境中，所以车载显示器需要具有足够的耐热与抗寒能力，以保证设备的正常运行。 随着屏幕品类、形态不断拓展更新，显示技术也在不断发展，在满足性能要求的同时 满足用户不断提升的观看体验需求。当前车载屏幕主流的技术路线主要有以下几类： LCD技术 其原理是通过电流改变两片计划材料间的液体水晶溶液的排布成像，是目前车上应用最广泛的显示技术，技术相对成熟，受限于自身结构和发光原理导致显示效果有诸多劣势，但成本较低且使用寿命较长。 图1-4LCD技术 OLED技术 其原理是通过载流子的注入与复合而产生发光现象的电流型有机发光元件，相较于LCD，OLED是有机发光层自发光，显示屏上的每个发光点都能通过电压控制敏感，因此其色域、对比度、HDR等效果都会非常好。但由于其自身依靠有机物实现发光，故而寿命短，能承受的温度范围比较窄，存在烧屏现象，并不完全适合车规级要求。 4 图1-5OLED技术 MiniLED技术 MiniLED是自发光技术，依靠无机发光二极管，通过精准控光以实现很高的明暗对比、动态显示，继而在对比度、HDR、色域方面都有非常大的提升。此外，采用这种背光方案在显示画面更真实的同时，还可以提升整体屏幕亮度，寿命方面也比OLED延长3-5倍。 图1-6MiniLED技术图 MicroLED技术 MicroLED技术是将LED显示屏微缩化至微米级的显示技术，其微米级别的像素间距使其可以轻松适配从中小尺寸显示到中大尺寸显示等各个应用场景，集成了LCD和OLED的全部优势，具有画质高、能耗低、寿命长等显著优点，但制造工艺难度大，生产成本高。 5 图1-7MicroLED技术图 参数 LCD OLED MiniLED MicroLED 亮度 5000:1 1000000:1 100000:1 1000000:1 成本 低 中 高 高 材料寿命 低 中 高 高 对比度 低 高 高 高 柔性 不可曲 可曲 不可曲 可曲 可视角 160oC 180oC 180oC 180oC 技术成熟度 成熟 成熟 可实现 不成熟 图1-8车载显示技术对比 此外，随着用户体验感及娱乐需求的增加，以及光学技术的不断发展，VR、AR、裸眼3D、全息等新兴技术也逐步在车载屏幕上应用，创新显示方案不断推陈出新。 6 1.4车载屏幕产业面临的挑战 车载屏幕产业持续探索，致力于为用户提供更加卓越的体验，但发展过程中仍存在一 些共性的挑战，如屏幕尺寸受限、用眼疲劳、舒适体验感较差等难以解决。 1.4.1用户体验受限 1)屏幕尺寸受限 随着车载信息娱乐系统的升级，以及用户对屏幕显示效果的要求不断提高，大屏化逐渐成为用户的主要需求点。但对于车载液晶屏幕来讲，其显示尺寸完全受限于所装载位置的物理尺寸大小，同时车载屏幕的数量也受限于车内空间和布置。 从现有上市车型来看，中高端车型屏幕尺寸明显高于低端车型，中高端车型虽然在车机屏幕尺寸上可以满足用户的需求，但价格相对交高。对于中小型轿车而言，车内空间的有限也使得副驾与后排的屏幕难以装载，或屏幕尺寸与内容适配程度较低，影响屏幕应用。 2)眩晕感强，易导致晕车 在汽车智能化时代，车内屏幕应用已经成为了一种不可或缺的功能，然而电动汽车具有强劲的动力性能，其加速度往往比传统燃油汽车更大。在这种情况下，当乘客专注于车内屏幕时，很容易出现晕车的情况，尤其是当屏幕用于观看视频或者玩游戏等娱乐场景时，晕车的症状更为明显。这是因为当车辆在行驶时，在静止的屏幕上看到的画面与外部环境的运动速度不一致，就会导致晕车。 同时，对于传统车载屏幕，人体观测屏幕距离过近，用户观看角度不佳，副驾屏幕相对于后排屏幕观看距离更近，晕车感比后排更为明显。 3)长时间观看，引起视疲劳 传统车载显示屏幕大多为实像显示，受车内空间限制较大，导致其观看距离过近（0.5米左右），形成近焦观看，用户长时间使用，容易引起用眼疲劳。 1.4.2屏幕过大过多影响主驾安全，私密性低 随着车辆的不断增多，道路路况变得更加复杂，而车内屏幕日益增加带来的干扰和光污染非常容易令驾驶员分心，或右后