[APPLICATION MICROCHIP] Pour les acheteurs de voiture, le premier indice sur le contenu technologique et le degré d’innovation d’un véhicule reste la taille et le nombre d’écrans présents dans l’habitacle. Les dimensions des écrans, en particulier, sont en train de devenir le premier critère à faire pencher la balance. Quel que soit le type de moteur (à combustion interne, hybride ou électrique), la taille de l’écran influence de facto la perception des capacités du véhicule. Dans ce cadre, la capacité de la technologie OLED à fournir des visuels de grande qualité, une efficacité énergétique améliorée et un panneau de commande léger et incurvé, crée un produit fini séduisant pour les acheteurs d’aujourd’hui et a un impact positif sur les décisions d’achat. 

Auteur : Thomas Souche, responsable en chef du marketing produit pour les contrôleurs d’écran tactile automobiles,  Microchip Technology

Sachant que la toute première impression, qu’elle soit bonne ou mauvaise, est difficile à effacer, il devient de plus en plus important pour les constructeurs automobiles de mettre toutes les chances de leur côté en matière d’écrans IHM (interface homme-machine). Dans ce cadre, la technologie des écrans OLED (diodes électroluminescentes organiques) non seulement offre un moyen de s’assurer de faire bonne impression dès la première fois, mais aussi apporte de réels avantages aux utilisateurs, tout comme aux concepteurs d’habitacles.

Selon un récent rapport publié par l’association coréenne KDIA (Korea Display Association), le marché mondial des écrans automobiles pourrait grossir selon un taux moyen annuel de 7,8 %, passant de 8,86 milliards de dollars en 2022 à environ 12,63 milliards de dollars d’ici 2027 (*). L’adoption des écrans OLED à bord des véhicules est citée dans l'étude comme l’un des leviers de cette croissance. En 2022, les écrans OLED représentaient seulement 2,8 % de part de marché, mais on s’attend à un chiffre de 17,2 % pour 2027. C’est pourquoi nous allons regarder de plus près les facteurs favorisant la croissance de la technologie OLED dans le secteur automobile. 

Jusqu’à il y a peu, la technologie des écrans à cristaux liquides, ou technologie LCD, était la technologie la plus utilisée pour les écrans de voiture. Cette technologie mature, et très répandue dans le secteur des biens de grande consommation, a été adaptée et certifiée pour les applications automobiles. Le secteur des produits grand public moderne qui s’étend des smartphones aux écrans d’ordinateurs et de télévision, a d’ores et déjà opéré la transition vers la technologie OLED pour ses écrans, en raison de ses visuels de grande qualité et de son facteur de forme mince. 

Le secteur automobile est également en train d’adopter la technologie OLED pour des raisons similaires, mais aussi pour des raisons plus spécifiques au secteur automobile. De fait, la plupart des caractéristiques intrinsèques à la technologie OLED représentent un atout important pour les applications d’écrans sur xe domaien applicatif.

Norme "True Black" et contraste élevé

Comme la technologie OLED est une technologie émissive, lorsqu’un pixel est éteint il n’émet aucune lumière, ce qui fait que le noir est un noir véritable (on parle de “True Black”), très profond. En revanche, le principe du LCD réside dans le blocage de la lumière issue de l’unité de rétro-éclairage, ce qui produit un gris très foncé, qui n’est pas un “noir véritable”. 

Les fabricants d’écrans LCD essaient de pallier ce problème en utilisant des mini-LED pour mettre en œuvre la variation d’intensité de la luminosité localement et éteindre le rétro-éclairage dans les zones comportant des pixels noirs. Même si cette approche améliore le contraste, elle souffre du manque de granularité des pixels et peut entraîner des effets indésirables, comme l’effet de dits de “blooming” ou de halo qui produit une tache en nuage dans les zones sombres de l’image. 

De plus, les couches supplémentaires du réseau de mini-LED et le circuit électronique de contrôle qui l’accompagne, ajoutent de l’épaisseur, du poids et des coûts supplémentaires pour la fabrication du système. Ces inconvénients deviennent d’autant plus critiques que la taille de l’écran est importante. Mais quels sont donc les bénéfices de la technologie à écran OLED pour l’utilisateur du véhicule ? 

D’abord, la plupart des interfaces graphiques (GUI) utilisent un fond d’écran noir afin de ne pas distraire le conducteur et le passager pendant la conduite nocturne. Grâce aux caractéristiques "True Black" des écrans OLED, le confort d'utilisation est largement amélioré. Ensuite, le contraste élevé améliore la facilité de lecture de l’écran, contribuant à une meilleure sécurité globale du véhicule. De plus, les larges angles de vue assurent que l’écran est clairement visible depuis différents points à l’intérieur du véhicule. 

Au-delà, à basse température, les écrans OLED maintiennent un temps de réponse rapide, contrairement à d’autres technologies. Les informations critiques affichées en temps réel sont clairement visibles sans aucun délai, y compris au lever du jour par un froid matin d’hiver. 

Enfin, la technologie OLED est agréable pour les yeux car elle ne nécessite pas de commutation du rétro-éclairage, ce qui réduit la fatigue oculaire sur le long terme. 

Intégration au design de l’habitacle et diminution de la consommation énergétique

La technologie OLED permet aux constructeurs automobiles de résoudre plusieurs problèmes. Plus la taille de l’écran est grande, plus la technologie OLED apporte d'avantages notables par rapport aux systèmes LCD. Cette approche présente moins de couches et une structure plus fine, laissant aux équipementiers automobiles la possibilité d’améliorer le design de l'habitacle. La technologie autorise en outre des empilements plus légers et plus minces pour réduire le poids des écrans plus grands ainsi qu’un rayon plus petit pour les écrans au design incurvé, ce qui permet des designs d’habitacle innovants pour une identité visuelle de la marque plus différenciée. 

De plus, grâce à la technologie "True Black", les bords de l’écran peuvent se fondre dans le liseré noir de l’écran, offrant un design et une sensation uniques pour l'IHM avec une faible consommation affichée, en particulier lorsque le fond d’écran est obscur. Enfin, cette approche est respectueuse de l’environnement, car elle utilise moins de plastique qu’un écran LCD équivalent. Ces grands écrans à faible consommation et plus légers se révèlent particulièrement intéressants pour les fabricants de véhicules électriques utilisant des batteries, car celles-ci peuvent offrir une meilleure autonomie, avec la même capacité. 

La technologie OLED s’adapte aux exigences du secteur automobile 

Les constructeurs et équipementiers automobiles qui se souviennent des précédents inconvénients des tout premiers écrans OLED devraient y regarder de plus près. En effet, l’effet de rémanence visible à l’emplacement des icônes les moins utilisées sur une interface graphique, ainsi que les problèmes de luminosité empêchant la visibilité en plein soleil ont été résolus grâce aux derniers développements de la technologie OLED. 

Grâce aux OLED à deux empilements, ou à une structure OLED Tandem, les fabricants d’écran ont pu significativement augmenter la luminosité des écrans. En plus d’un écran plus lumineux, la couche organique supplémentaire dans la structure disperse l’énergie dans le réseau OLED, apportant une meilleure stabilité et une meilleure longévité. 

Les équipementiers automobiles de rang 1 ont constaté ces diverses améliorations et utilisent de plus en plus des écrans OLED sur les véhicules haut de gamme. Car, quelle que soit la technologie utilisée pour l’écran, l’interface tactile est essentielle pour offrir une expérience utilisateur irréprochable. Les exigences pour les écrans tactiles des véhicules sont ainsi bien plus élevées que celles pour un appareil électronique grand public. Elles comprennent un fonctionnement fiable dans des environnements très variés, une compatibilité avec l’utilisation de gants, la compatibilité électromagnétique pour l’immunité au bruit et les émissions RF et la conformité en matière de sécurité fonctionnelle aux niveaux d'intégrité de sécurité automobile ASIL-B ISO26262, car les boutons mécaniques critiques deviennent des boutons virtuels sur l’écran tactile.

Au cours des dernières années, la plupart des fabricants d’écrans LCD ont intégré des fonctionnalités tactiles multipoint à leurs écrans, utilisant les technologies “on-cell” ou “in-cell”. Comme la technologie OLED utilise une couche cathodique complète à faible impédance au-dessus des pixels, seule une structure “on-cell” est ici utilisée. C’est pourquoi tous les principaux constructeurs automobiles d’écrans OLED ont développé, ou sont en train de le faire, ce type de design, puisqu’il permet d’obtenir des écrans tactiles OLED plus minces, plus légers et plus flexibles. 

Ainsi, le recours à la technologie “on-cell” permet non seulement de créer des écrans OLED plus minces, mais aussi d'éviter des problèmes pour le contrôleur d’écran tactile car les électrodes tactiles se trouvent ici plus près de la couche de cathode et des pixels de l’écran. 

Grâce aux systèmes "on-cell", les électrodes tactiles possèdent désormais une charge capacitive plus élevée par rapport à la terre. Même si les niveaux de capacité au touché n’ont pas changé, la sensibilité du toucher, elle, s’est dégradée. Pour illustrer ce problème, prenons l’exemple suivant : avec la technologie précédente, la détection de la capacité du toucher revient à mesurer la variation du niveau d’eau quand on verse un verre d’eau dans un petit seau. En revanche, avec la structure OLED "on-cell" mince, le processus s’apparente désormais davantage à la mesure de la même variation, mais dans une grande baignoire ! Le bruit généré par la commutation des pixels associé à son couplage plus fort aux électrodes tactiles, augmente le risque de fausse détection ou de défaut de détection tactile. 

En raison de ce problème, il est essentiel de bien choisir la technologie du contrôleur de l’écran tactile qui doit offrir des capacités de détection avec un rapport signal-sur-bruit (SNR) élevé. Le contrôleur de l’écran tactile doit donc intégrer plusieurs caractéristiques importantes. A savoir, des schémas de pilotage et de détection adaptés aux caractéristiques de charge élevée des capteurs tactiles OLED on-cell, de puissantes techniques d’annulation du bruit de l’écran et un traitement du signal rapide et efficace pour une réactivité tactile élevée et une réduction de la latence du premier contact. 

Afficher un design et une ergonomie high-tech

On le voit, la capacité de la technologie OLED à fournir des visuels de grande qualité, un fond d’écran "True Black", une efficacité énergétique améliorée et un panneau de commande léger et incurvé, crée un produit fini séduisant pour les acheteurs d’aujourd’hui et a un impact positif sur les décisions d’achat. Parallèlement, l’expérience tactile doit également être irréprochable pour l’utilisateur, malgré les défis techniques induits par la technologie OLED "on-cell" automobile. 

A ce niveau, les contrôleur d’écran tactile maXTouch de Microchip non seulement intègre une technologie aux caractéristiques ayant fait leurs preuves sur le plan de la rapidité, de la précision et de l’étanchéité de la détection multipoints (y compris à travers des gants), mais il offre également désormais une grande flexibilité pour s’adapter au rapport d’aspect utilisé dans les conceptions automobiles. 

La dernière génération M1 de contrôleurs d’écran tactile de ce contrôleur maXTouch de Microchip procure notamment de nouveaux mécanismes de pilotage et de détection, associés à un traitement du signal avancé, afin d’assurer des capacités tactiles rapides, fiables et sûres sur les nouveaux écrans OLED automobiles.

(*) https://displaydaily.com/automotive-display-market-set-for-robust-growth-with-oleds-taking-center-stage/