車用液晶面板的設(shè)計(jì)技巧及發(fā)展動(dòng)向分析
前言
90年代內(nèi)置TFT屏幕的汽車導(dǎo)航儀問世至今歷經(jīng)20年的發(fā)展,目前已經(jīng)成為生活中隨處可見的數(shù)字電子產(chǎn)品,日本地區(qū)超過70%的新車配備導(dǎo)航儀。
根據(jù)調(diào)查,多數(shù)日本人希望可以在車內(nèi)收看電視,特別是支持地面數(shù)字電視、數(shù)字音響等功能的硬盤型導(dǎo)航儀,已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)導(dǎo)航儀購買意愿的主要因素。
歐洲地區(qū)配備汽車導(dǎo)航儀的汽車低于10%,它與導(dǎo)航儀內(nèi)建各種娛樂功能的日系汽車截然不同,歐系汽車將人機(jī)界面(HMI)當(dāng)作行車支持接口,以高級(jí)汽車為中心配備液晶顯示器的車型非常多。
美國地區(qū)的情況又不一樣,由于美國的道路規(guī)劃非常有系統(tǒng),只要依照街道名稱、號(hào)碼就可以到達(dá)目的地,因此對(duì)汽車導(dǎo)航儀的需求并不大,反而是全家長距離外出旅游時(shí),在后座利用液晶顯示器觀賞DVD、電視游樂器的實(shí)時(shí)娛樂用途很發(fā)達(dá)。
車用液晶顯示器的可靠性試驗(yàn)規(guī)范
肩負(fù)路徑導(dǎo)航、行車支持、游戲娛樂發(fā)展的車用液晶顯示器,在汽車嚴(yán)苛環(huán)境條件下,伴隨著汽車導(dǎo)航儀的普及推廣,目前正進(jìn)行重大的應(yīng)用蛻變,最近甚至跨越汽車導(dǎo)航儀,成為汽車儀表的警示與行車輔助用顯示器。
汽車廠商的可靠性評(píng)鑒與品管基準(zhǔn)的嚴(yán)苛,根本不是一般家電、計(jì)算機(jī)、數(shù)字電子機(jī)器等消費(fèi)性產(chǎn)業(yè)可以比較的,它涉及高可靠性液晶顯示器的開發(fā)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、日常的生產(chǎn)活動(dòng),必須建立汽車專用的操作系統(tǒng)。以下本文要介紹車用液晶顯示器的開發(fā)技巧與今后的發(fā)展動(dòng)向
要求特性
耐環(huán)境性
車用液晶顯示器最基本的要求特性就是耐環(huán)境性,表1是車用液晶顯示器的可靠性試驗(yàn)規(guī)范。隨著汽車廠商的不同,要求條件更嚴(yán)苛的耐環(huán)境試驗(yàn),例如高溫+95℃、低溫-40℃,高溫高濕65℃、濕度90%,試驗(yàn)時(shí)間2000小時(shí)等特性,面臨這種情況,業(yè)者利用隨機(jī)抽樣樣品進(jìn)行試驗(yàn),確認(rèn)使用上完全符合耐環(huán)境試驗(yàn)要求的特性。
畫面輝度
與其它用途截然不同的車用液晶顯示器特性首推畫面輝度,主要原因是車用液晶顯示器在室外強(qiáng)烈陽光下,要求很高的影像畫面可視度,一般手機(jī)可以在室內(nèi)或是室外強(qiáng)烈陽光下使用,手機(jī)改變方向或是利用手、身體都可以遮蓋陽光,然而固定在車內(nèi)的液晶顯示器卻無法任意改變方向,因此要求畫面輝度必須超過陽光。
類似汽車導(dǎo)航儀的觸控面板粘貼在畫面上,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,導(dǎo)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圍,試圖以此改善觸控面板的光線穿透率與反射問題,不過這樣會(huì)使制程與制作成本變得更復(fù)雜、昂貴。
車用液晶顯示器的輝度通常都很高,某些液晶顯示器內(nèi)嵌(In-panel)穿透率低于50%的保護(hù)亞克力板,高級(jí)車配合整體設(shè)計(jì),引擎未啟動(dòng)時(shí)液晶顯示器畫面呈全黑狀,這種情況汽車廠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(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)值,某些情況要求450~500cd/m2以上,甚至超過1000cd/m2以上的規(guī)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。車用液晶顯示器與手機(jī)、NB、PC的另外一個(gè)差異是輝度的角度特性,因?yàn)檐囉靡壕э@示器的配光特性非常特殊。手機(jī)、NB、PC與其它個(gè)人用電子設(shè)備大多將顯示畫面當(dāng)作正面使用,只要維持正面輝度作為商品就沒問題,不過車用的場(chǎng)合液晶顯示器大多固定在儀表板側(cè)面,從駕駛員與助手席大約30度的角度觀賞畫面,因此汽車與手機(jī)用途的配光特性截然不同,不過這些特性可以透過背光模塊構(gòu)成組件的光學(xué)膜片組合獲得。
車用液晶顯示器若與手機(jī)比較,即使相同畫面面積,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(gòu)成的比大約1.4倍=2.8倍
此處以7寸車用液晶顯示器與2.75寸手機(jī)用液晶顯示器為例,上述2.8倍需要再乘上兩者畫面顯示范圍的面積比大約8.6倍,接著再依此單純計(jì)算車用液晶顯示器的光源大約需要24倍,換句話說車用背光照明模塊的消費(fèi)電力、發(fā)熱、成本,都比小型攜帶用機(jī)器大非常多。
CCFL與LED輝度的顯示特性
車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(shù)分~數(shù)十分輝度才會(huì)體現(xiàn),例如-20℃點(diǎn)燈開始的輝度是常溫穩(wěn)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商曾經(jīng)針對(duì)背光照明模塊設(shè)計(jì)各種對(duì)策,例如降低冷陰極燈管的氣體壓力、電流調(diào)節(jié)器(Boost),不過一般認(rèn)為根本解決對(duì)策是背光照明模塊LED化。
評(píng)論