車用液晶面板設計技巧

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

　　根據(jù)調(diào)查，多數(shù)的日本人希望可以在車內(nèi)收看到電視，特別是支持地面數(shù)字電視、數(shù)字音樂等功能的硬盤導航儀，已經(jīng)成為拉動導航儀購買意愿的主要因素。歐洲地區(qū)配備汽車導航儀的汽車低于10%，它與導航儀內(nèi)建各種娛樂功能的日系汽車截然不同，歐系汽車將人機介面（Human Machine InteRFace/Man Machine Interface ; HMI/MMI）當作駕駛支持界面，以高級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、號碼就可以到達目的地，因此對汽車導航儀的需求并不熟絡，反而是全家長距離外出旅游時，在后座利用液晶顯示器觀賞DVD、電視娛樂的即時娛樂用途卻很發(fā)達。

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

　　汽車廠商的可靠性與品質(zhì)要求嚴苛，根本不是一般家電、電腦、數(shù)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發(fā)、品質(zhì)管理系統(tǒng)、日常的生產(chǎn)活動，必需建立汽車專用的操作系統(tǒng)。

　　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規(guī)范。因為汽車廠商的不同，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%、試驗時間2000小時等特性，面臨這種情況廠商利用隨機抽樣樣品進行試驗，確認實用上完全符合耐環(huán)境試驗要求的特性。

　　以上是有關可靠性的試驗事項，實際上液晶顯示器也是在這樣的溫度范圍內(nèi)使用，因此要求各種電氣、機械、光學特性同樣必需在這樣的溫度范圍內(nèi)正常動作，然而所有特性在如此溫度范圍內(nèi)不易獲得平衡的結(jié)果，包含后述低溫時的光學特性、高溫時的自我發(fā)熱、對可靠性的極限，目前性能上還無法完全滿足汽車廠商的要求。

表1 車用液晶顯示器的可靠性試驗規(guī)范

與其它用途截然不同的車用液晶顯示器特性首推畫面亮度，主要原因是車用液晶顯示器在室外強烈陽光下，要求很高的影像畫面可視性，一般移動電話可以在室內(nèi)或是室外強烈陽光下使用，移動電話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，因此要求畫面亮度必需超過陽光。

　　類似汽車導航儀的觸控面板粘貼在畫面上，觸控面板會造成穿透率下降，此外觸控面板的表面會反射外部光線，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，不過這樣會使生產(chǎn)工藝與成本變得更復雜、昂貴。車用液晶顯示器的亮度通常都很高，某些液晶顯示器內(nèi)置（In-panel）穿透率低于50%的保護壓克力板，高級車系還配合整體設計，引擎未啟動時液晶顯示器畫面呈全黑狀，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，因此必需大幅提高背光照明模塊的亮度。

　　車用液晶顯示器與移動電話、NB、PC相比，另外一個差異是亮度的角度特性，因為車用液晶顯示器的配光特性非常特殊。移動電話、NB、PC與其它個人用電子產(chǎn)品大多將顯示畫面當作正面使用，只要維持正面亮度作為商品就沒有問題，不過車用的場合液晶顯示器大多固定在儀表板側(cè)邊，從駕駛員與助手席大約30度的角度觀賞畫面，因此汽車用與移動電話用途的配光特性截然不同，不過這些特性可以通過背光模塊構(gòu)成元件的光學膜片組合獲得。

　　圖1是汽車用與移動電話用液晶顯示器的配光特性，圖中的（1）與（2）分別是車用晶顯示器的配光特性實例，（4）是移動電話用液晶顯示器配光特性實例。

移動電話的液晶顯示器本身亮度很低，不過它利用光學膜片使光線收斂在正面方向，即使相同光源正面也可以變化非常明亮。（3）是利用與移動電話相同的光學膜片，構(gòu)成的車用液晶顯示器光源結(jié)構(gòu)。

　　由此可知采用與移動電話相同光學膜片結(jié)構(gòu)的場合，即使光源與一般車用相同，正面亮度大約是1.4倍，不過30度角的亮度卻降低40%。綜合以上現(xiàn)象，車用液晶顯示器若與移動電話比較，即使相同畫面面積，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(gòu)成的比大約1.4倍=2.8倍