車用液晶面板的設(shè)計(jì)技巧及發(fā)展動(dòng)向分析

其實(shí)手機(jī)背光照明模塊的光源從開始就使用LED，車用背光照明模塊遲遲未使用LED光源，主要原因分別如下:

·受到輝度、配光特性、畫面大小總合的影響，車用液晶顯示器要求的能量非常大，加上以往LED的發(fā)光效率很低，因此LED的消費(fèi)電力一直都比冷陰極燈管方式高。

·在車用的溫度條件下為確保可靠性，每個(gè)LED的最大容許電流、溫度必須大幅降低，亦即高溫時(shí)施加的最大電流值必須降至常溫的60~710%，輝度降低的部份則增加LED的使用數(shù)量維持輝度。

·惡化循環(huán)的結(jié)果，造成LED背光照明模塊的制作成本暴增。

最近幾年LED的發(fā)光效率大幅提升，2005年LED的消費(fèi)電力終于實(shí)現(xiàn)與冷陰極燈管相同水平，開始被當(dāng)作車用背光照明模塊的光源使用。

背光照明模塊的LED化，首先解除低溫時(shí)的輝度特性課題，此外變成環(huán)保負(fù)擔(dān)物質(zhì)的水銀也完全被排除，尤其是全球各大汽車公司一直向環(huán)保行動(dòng)融入、參與視為重要的課題。

基于LED背光照明模塊的制作成本限制，目前汽車導(dǎo)航儀與低價(jià)機(jī)型還未立即普及化，不過隨著LED的發(fā)光效率提升與高可靠性的落實(shí)，今后背光照明模塊會(huì)全部LED化。

反應(yīng)速度

最近大型液晶電視的液晶顯示器反應(yīng)速度經(jīng)常成為話題的焦點(diǎn)，主要原因是大型液晶電視對(duì)運(yùn)動(dòng)等快速移動(dòng)的畫面容易發(fā)生殘影影響畫質(zhì)，不過這個(gè)問題只是單純室溫下的現(xiàn)象。

車用液晶顯示器爭(zhēng)論的是-20℃與-30℃時(shí)的反應(yīng)速度，液晶低溫時(shí)粘度會(huì)增加，反應(yīng)速度則急速降低。此外車用液晶顯示器的畫面尺寸比液晶電視小，而且不要求大型液晶電視的高畫質(zhì)化，因此常溫時(shí)無法成為討論的對(duì)象。

低溫時(shí)的反應(yīng)速度一旦低于150ms，例如電影中汽車突然碾過腳踏車時(shí)，就無法清楚識(shí)別該場(chǎng)景，某些場(chǎng)合還會(huì)發(fā)生液晶顯示器顯示的指針等行車數(shù)據(jù)模糊，無法識(shí)別讀取等危險(xiǎn)狀況。

為解決上述問題，要求液晶材料溫度特性范圍非常寬廣，車用液晶材料使用－40℃以下凝固溫度的材料，不過液晶一旦接近該凝固溫度時(shí)粘度會(huì)急速增加，因此液晶材料必須低粘度化，同時(shí)使挾持液晶材料的2片玻璃基板間隙變窄，因?yàn)檎壕чg隙化對(duì)液晶的反應(yīng)速度有很大的幫助，不過以窄液晶間隙控制方式生產(chǎn)液晶顯示器，對(duì)良品率也會(huì)發(fā)生一定的影響。

液晶顯示器的反應(yīng)速度隨著液晶的顯示模式有很大的差異，以往車用液晶顯示器以TN液晶主流，TN液晶的低溫反應(yīng)速度非常優(yōu)秀，設(shè)計(jì)上比較容易實(shí)現(xiàn)低成本化，相較之下追求高畫質(zhì)的ASV(AdvancedSuperView)液晶，黑白之間的反應(yīng)速度媲美TN液晶，不過黑與灰色等中間色級(jí)的反應(yīng)速度卻很遲緩，解決對(duì)策例如追加過驅(qū)動(dòng)(Overshootdrive)電路，就可以克服色級(jí)之間的差異。

其它液晶顯示器廠商高畫質(zhì)面板使用的IPS(InPlaneSwitching)液晶，并無類似ASV液晶中間色級(jí)遲緩問題，而且任何色級(jí)都沒有明顯差異，不過液晶整體在低溫時(shí)還稱不上高速反應(yīng)，一般認(rèn)為IPS液晶未來勢(shì)必采用與ASV液晶+過驅(qū)動(dòng)相同的技術(shù)，才能夠有效改善液晶顯示器的反應(yīng)速度。

車用LCD的發(fā)展動(dòng)向

高畫質(zhì)化

汽車導(dǎo)航儀開始普及逐漸成為所謂的日常性商品，普及機(jī)型除了維持原本的特性之外，成本反而變得最為重要。

高級(jí)機(jī)型卻持續(xù)高畫質(zhì)化發(fā)展，主要理由第一是家用液晶電視不斷向高畫質(zhì)進(jìn)化，造成高級(jí)汽車持有者也希望追求高畫質(zhì)的車用顯示器，第二是高畫質(zhì)的根本手段是提高影像的對(duì)比使黑色畫面更黑，即使夜間顯示黑色畫面，背光模塊的光線也不會(huì)漏光，可以完全融入周圍環(huán)境與設(shè)計(jì)(圖1)。

圖1高對(duì)比的汽車儀表板設(shè)計(jì)范例

所謂對(duì)比特性是以“白色輝度”/“黑色輝度”百分比的方式計(jì)算，換句話說無限制使對(duì)比的數(shù)值變大，可以使黑色顯示的影像無限接近黑色。

國外液晶顯示器業(yè)者曾經(jīng)在2007年發(fā)表2500:1，全球最高對(duì)比車用液晶顯示器，業(yè)者為實(shí)現(xiàn)高對(duì)比除了采用ASV液晶之外，同時(shí)還大幅抑制彩色濾光膜片與偏光膜片中變成漏光原因的光散亂現(xiàn)象，才能實(shí)現(xiàn)如此高的影像對(duì)比值。

高對(duì)比以外的高畫質(zhì)化，視角范圍的寬闊化也很重要，特別是車用液晶顯示器，大多設(shè)置在駕駛者與助手席中間的中央控制臺(tái)，從左右大約30度的角度觀賞畫面。此外考慮座位的前后與身體左右的移動(dòng)，設(shè)計(jì)上大多以左右45度鎖定顯示畫面的畫質(zhì)(對(duì)比)，因此高對(duì)比與視角范圍的擴(kuò)大，同樣都是高畫質(zhì)化的重要原因之一。

色再現(xiàn)范圍的擴(kuò)大也是重要的原因，家用液晶電視為追求高精細(xì)鮮艷的影像畫面，不斷提升NTSC比，即色再現(xiàn)范圍，其實(shí)車用液晶顯示器也有同樣的發(fā)展趨勢(shì)，例如高級(jí)車系使用的車用液晶顯示器，已經(jīng)從以往50%左右的NTSC比，逐漸向65%、75%進(jìn)化，一般認(rèn)為今后NTSC比還會(huì)持續(xù)提升。

這些高畫質(zhì)化技術(shù)通常都與面板穿透率有關(guān)，例如高畫質(zhì)化會(huì)使面板的穿透率降低，如果維持相同面板輝度，相對(duì)的必須提高背光照明模塊的輝度，不過如此一來卻會(huì)引發(fā)發(fā)熱增加、系統(tǒng)厚度與邊緣寬度變大、成本上升等一連串問題。

冷陰極燈管式背光照明模塊的場(chǎng)合，以相同既定外形實(shí)現(xiàn)高輝度有其極限，相形之下LED背光照明模塊發(fā)光效率的提升還有很大的發(fā)揮空間，因此液晶顯示器廠商普遍認(rèn)為LED背光照明模塊今后的發(fā)展很值得期待。