車(chē)用液晶面板的設計技巧及發(fā)展動(dòng)向分析

前言　　

90年代內置TFT屏幕的汽車(chē)導航儀問(wèn)世至今歷經(jīng)20年的發(fā)展，目前已經(jīng)成為生活中隨處可見(jiàn)的數字電子產(chǎn)品，日本地區超過(guò)70%的新車(chē)配備導航儀。

根據調查，多數日本人希望可以在車(chē)內收看電視，特別是支持地面數字電視、數字音響等功能的硬盤(pán)型導航儀，已經(jīng)成為驅動(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)將人機界面(HMI)當作行車(chē)支持接口，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)導航儀的需求并不大，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、電視游樂(lè )器的實(shí)時(shí)娛樂(lè )用途很發(fā)達。

車(chē)用液晶顯示器的可靠性試驗規范

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)商的可靠性評鑒與品管基準的嚴苛，根本不是一般家電、計算機、數字電子機器等消費性產(chǎn)業(yè)可以比較的，它涉及高可靠性液晶顯示器的開(kāi)發(fā)、質(zhì)量管理系統、日常的生產(chǎn)活動(dòng)，必須建立汽車(chē)專(zhuān)用的操作系統。以下本文要介紹車(chē)用液晶顯示器的開(kāi)發(fā)技巧與今后的發(fā)展動(dòng)向

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。隨著(zhù)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，業(yè)者利用隨機抽樣樣品進(jìn)行試驗，確認使用上完全符合耐環(huán)境試驗要求的特性。

畫(huà)面輝度

與其它用途截然不同的車(chē)用液晶顯示器特性首推畫(huà)面輝度，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)面可視度，一般手機可以在室內或是室外強烈陽(yáng)光下使用，手機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)面輝度必須超過(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度降低。

雖然日本SHARP公司將觸控傳感器制作在薄膜晶體管周?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 )使制程與制作成本變得更復雜、昂貴。

車(chē)用液晶顯示器的輝度通常都很高，某些液晶顯示器內嵌(In-panel)穿透率低于50%的保護亞克力板，高級車(chē)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，這種情況汽車(chē)廠(chǎng)商特別需要高輝度的液晶顯示器。

一般液晶顯示器將450~500cd/m2的輝度當作標準值，某些情況要求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，因此必須大幅提高背光照明模塊的輝度。車(chē)用液晶顯示器與手機、NB、PC的另外一個(gè)差異是輝度的角度特性，因為車(chē)用液晶顯示器的配光特性非常特殊。手機、NB、PC與其它個(gè)人用電子設備大多將顯示畫(huà)面當作正面使用，只要維持正面輝度作為商品就沒(méi)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面，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)與手機用途的配光特性截然不同，不過(guò)這些特性可以透過(guò)背光模塊構成組件的光學(xué)膜片組合獲得。

車(chē)用液晶顯示器若與手機比較，即使相同畫(huà)面面積，光源要求的輝度大約是：

正面輝度的比大約2倍×配光特性構成的比大約1.4倍=2.8倍

此處以7寸車(chē)用液晶顯示器與2.75寸手機用液晶顯示器為例，上述2.8倍需要再乘上兩者畫(huà)面顯示范圍的面積比大約8.6倍，接著(zhù)再依此單純計算車(chē)用液晶顯示器的光源大約需要24倍，換句話(huà)說(shuō)車(chē)用背光照明模塊的消費電力、發(fā)熱、成本，都比小型攜帶用機器大非常多。

CCFL與LED輝度的顯示特性

車(chē)用液晶顯示器背光照明模塊的光源主要使用冷陰極燈管(CCFL)，低溫時(shí)特別是點(diǎn)燈后數分~數十分輝度才會(huì )體現，例如－20℃點(diǎn)燈開(kāi)始的輝度是常溫穩定狀態(tài)的10~20%左右，因此冷陰極燈管方式的液晶顯示器，低輝度一直被視為重大課題。到目前為止液晶面板廠(chǎng)商曾經(jīng)針對背光照明模塊設計各種對策，例如降低冷陰極燈管的氣體壓力、電流調節器(Boost)，不過(guò)一般認為根本解決對策是背光照明模塊LED化。