車(chē)用液晶面板設計技巧

　從90年代 TFT屏幕汽車(chē)導航儀問(wèn)世至今，歷經(jīng)20年的發(fā)展，目前已經(jīng)成為生活周遭隨處可見(jiàn)的數字電子機器，日本地區超過(guò)70%的新車(chē)均配備導航儀。

　　根據調查，多數的日本人希望可以在車(chē)內收看到電視，特別是支持地面數字電視、數字音樂(lè )等功能的硬盤(pán)導航儀，已經(jīng)成為拉動(dòng)導航儀購買(mǎi)意愿的主要因素。歐洲地區配備汽車(chē)導航儀的汽車(chē)低于10%，它與導航儀內建各種娛樂(lè )功能的日系汽車(chē)截然不同，歐系汽車(chē)將人機介面（Human Machine InteRFace/Man Machine Interface ; HMI/MMI）當作駕駛支持界面，以高級汽車(chē)為中心配備液晶顯示器的車(chē)型非常多。

　　美國地區的情況又不一樣，由于美國的道路規劃非常有系統，只要依照街道名稱(chēng)、號碼就可以到達目的地，因此對汽車(chē)導航儀的需求并不熟絡(luò )，反而是全家長(cháng)距離外出旅游時(shí)，在后座利用液晶顯示器觀(guān)賞DVD、電視娛樂(lè )的即時(shí)娛樂(lè )用途卻很發(fā)達。

　　肩負路徑導航、行車(chē)支持、游戲娛樂(lè )發(fā)展的車(chē)用液晶顯示器，在汽車(chē)嚴苛環(huán)境條件下，伴隨著(zhù)汽車(chē)導航儀的普及推廣，目前正進(jìn)行重大的應用蛻變，最近甚至跨越汽車(chē)導航儀，成為汽車(chē)儀表的警示與行車(chē)輔助用顯示器。

　　汽車(chē)廠(chǎng)商的可靠性與品質(zhì)要求嚴苛，根本不是一般家電、電腦、數子產(chǎn)品等消費性產(chǎn)業(yè)可以比較，它涉及高可靠性液晶顯示器的開(kāi)發(fā)、品質(zhì)管理系統、日常的生產(chǎn)活動(dòng)，必需建立汽車(chē)專(zhuān)用的操作系統。

　　要求特性

　　耐環(huán)境性

　　車(chē)用液晶顯示器最基本的要求特性就是耐環(huán)境性，表1是車(chē)用液晶顯示器的可靠性試驗規范。因為汽車(chē)廠(chǎng)商的不同，要求條件更嚴苛的耐環(huán)境試驗，例如高溫+95℃、低溫-40℃、高溫高濕65℃、濕度90%、試驗時(shí)間2000小時(shí)等特性，面臨這種情況廠(chǎng)商利用隨機抽樣樣品進(jìn)行試驗，確認實(shí)用上完全符合耐環(huán)境試驗要求的特性。

　　以上是有關(guān)可靠性的試驗事項，實(shí)際上液晶顯示器也是在這樣的溫度范圍內使用，因此要求各種電氣、機械、光學(xué)特性同樣必需在這樣的溫度范圍內正常動(dòng)作，然而所有特性在如此溫度范圍內不易獲得平衡的結果，包含后述低溫時(shí)的光學(xué)特性、高溫時(shí)的自我發(fā)熱、對可靠性的極限，目前性能上還無(wú)法完全滿(mǎn)足汽車(chē)廠(chǎng)商的要求。

表1 車(chē)用液晶顯示器的可靠性試驗規范

與其它用途截然不同的車(chē)用液晶顯示器特性首推畫(huà)面亮度，主要原因是車(chē)用液晶顯示器在室外強烈陽(yáng)光下，要求很高的影像畫(huà)面可視性，一般移動(dòng)電話(huà)可以在室內或是室外強烈陽(yáng)光下使用，移動(dòng)電話(huà)改變方向或是利用手、身體都可以遮蓋陽(yáng)光，然而固定在車(chē)內的液晶顯示器卻無(wú)法任意改變方向，因此要求畫(huà)面亮度必需超過(guò)陽(yáng)光。

　　類(lèi)似汽車(chē)導航儀的觸控面板粘貼在畫(huà)面上，觸控面板會(huì )造成穿透率下降，此外觸控面板的表面會(huì )反射外部光線(xiàn)，導致液晶顯示器的可視性降低。雖然日本 Sharp公司將觸控感測器制作在薄膜電晶體周?chē)?，試圖以此改善觸控面板的光線(xiàn)穿透率與反射問(wèn)題，不過(guò)這樣會(huì )使生產(chǎn)工藝與成本變得更復雜、昂貴。車(chē)用液晶顯示器的亮度通常都很高，某些液晶顯示器內置（In-panel）穿透率低于50%的保護壓克力板，高級車(chē)系還配合整體設計，引擎未啟動(dòng)時(shí)液晶顯示器畫(huà)面呈全黑狀，這種情況下特別需要高亮度的液晶顯示器。

　　一般液晶顯示器將450~500cd/m2的亮度當作標準值，某些情況下要求450~500cd/m2以上，甚至超過(guò)1000cd/m2以上的規格，主要原因是液晶顯示器的穿透率有一定極限，因此必需大幅提高背光照明模塊的亮度。

　　車(chē)用液晶顯示器與移動(dòng)電話(huà)、NB、PC相比，另外一個(gè)差異是亮度的角度特性，因為車(chē)用液晶顯示器的配光特性非常特殊。移動(dòng)電話(huà)、NB、PC與其它個(gè)人用電子產(chǎn)品大多將顯示畫(huà)面當作正面使用，只要維持正面亮度作為商品就沒(méi)有問(wèn)題，不過(guò)車(chē)用的場(chǎng)合液晶顯示器大多固定在儀表板側邊，從駕駛員與助手席大約30度的角度觀(guān)賞畫(huà)面，因此汽車(chē)用與移動(dòng)電話(huà)用途的配光特性截然不同，不過(guò)這些特性可以通過(guò)背光模塊構成元件的光學(xué)膜片組合獲得。

　　圖1是汽車(chē)用與移動(dòng)電話(huà)用液晶顯示器的配光特性，圖中的（1）與（2）分別是車(chē)用晶顯示器的配光特性實(shí)例，（4）是移動(dòng)電話(huà)用液晶顯示器配光特性實(shí)例。

移動(dòng)電話(huà)的液晶顯示器本身亮度很低，不過(guò)它利用光學(xué)膜片使光線(xiàn)收斂在正面方向，即使相同光源正面也可以變化非常明亮。（3）是利用與移動(dòng)電話(huà)相同的光學(xué)膜片，構成的車(chē)用液晶顯示器光源結構。

　　由此可知采用與移動(dòng)電話(huà)相同光學(xué)膜片結構的場(chǎng)合，即使光源與一般車(chē)用相同，正面亮度大約是1.4倍，不過(guò)30度角的亮度卻降低40%。綜合以上現象，車(chē)用液晶顯示器若與移動(dòng)電話(huà)比較，即使相同畫(huà)面面積，光源要求的亮度則需是：

　　正面亮度的比大約2倍×配光特性構成的比大約1.4倍=2.8倍