車(chē)用液晶面板設(shè)計(jì)技巧

　從90年代 TFT屏幕汽車(chē)導(dǎo)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(shù)字電子機(jī)器，日本地區(qū)超過(guò)70%的新車(chē)均配備導(dǎo)航儀。

　　根據(jù)調(diào)查，多數(shù)的日本人希望可以在車(chē)內(nèi)收看到電視，特別是支持地面數(shù)字電視、數(shù)字音樂(lè)等功能的硬盤(pán)導(dǎo)航儀，已經(jīng)成為拉動(dòng)導(dǎo)航儀購(gòu)買(mǎi)意愿的主要因素。歐洲地區(qū)配備汽車(chē)導(dǎo)航儀的汽車(chē)低于10%，它與導(dǎo)航儀內(nèi)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(jī)介面（Human Machine InteRFace/Man Machine Interface ; HMI/MMI）當(dāng)作駕駛支持界面，以高級(jí)汽車(chē)為中心配備液晶顯示器的車(chē)型非常多。

　　美國(guó)地區(qū)的情況又不一樣，由于美國(guó)的道路規(guī)劃非常有系統(tǒng)，只要依照街道名稱(chēng)、號(hào)碼就可以到達(dá)目的地，因此對(duì)汽車(chē)導(dǎo)航儀的需求并不熟絡(luò)，反而是全家長(zhǎng)距離外出旅游時(shí)，在后座利用液晶顯示器觀賞DVD、電視娛樂(lè)的即時(shí)娛樂(lè)用途卻很發(fā)達(dá)。

　　肩負(fù)路徑導(dǎo)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(yán)苛環(huán)境條件下，伴隨著汽車(chē)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(chē)導(dǎo)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)廠商的可靠性與品質(zhì)要求嚴(yán)苛，根本不是一般家電、電腦、數(shù)子產(chǎn)品等消費(fèi)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(tǒng)、日常的生產(chǎn)活動(dòng)，必需建立汽車(chē)專(zhuān)用的操作系統(tǒng)。

　　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(yàn)規(guī)范。因?yàn)槠?chē)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，面臨這種情況廠商利用隨機(jī)抽樣樣品進(jìn)行試驗(yàn)，確認(rèn)實(shí)用上完全符合耐環(huán)境試驗(yàn)要求的特性。

　　以上是有關(guān)可靠性的試驗(yàn)事項(xiàng)，實(shí)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(jī)械、光學(xué)特性同樣必需在這樣的溫度范圍內(nèi)正常動(dòng)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(shí)的光學(xué)特性、高溫時(shí)的自我發(fā)熱、對(duì)可靠性的極限，目前性能上還無(wú)法完全滿(mǎn)足汽車(chē)廠商的要求。

表1 車(chē)用液晶顯示器的可靠性試驗(yàn)規(guī)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(qiáng)烈陽(yáng)光下，要求很高的影像畫(huà)面可視性，一般移動(dòng)電話可以在室內(nèi)或是室外強(qiáng)烈陽(yáng)光下使用，移動(dòng)電話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(nèi)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(dǎo)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，導(dǎo)致液晶顯示器的可視性降低。雖然日本 Sharp公司將觸控感測(cè)器制作在薄膜電晶體周?chē)噲D以此改善觸控面板的光線穿透率與反射問(wèn)題，不過(guò)這樣會(huì)使生產(chǎn)工藝與成本變得更復(fù)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(nèi)置（In-panel）穿透率低于50%的保護(hù)壓克力板，高級(jí)車(chē)系還配合整體設(shè)計(jì)，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(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)值，某些情況下要求450~500cd/m2以上，甚至超過(guò)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(chē)用液晶顯示器與移動(dòng)電話、NB、PC相比，另外一個(gè)差異是亮度的角度特性，因?yàn)檐?chē)用液晶顯示器的配光特性非常特殊。移動(dòng)電話、NB、PC與其它個(gè)人用電子產(chǎn)品大多將顯示畫(huà)面當(dāng)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(cè)邊，從駕駛員與助手席大約30度的角度觀賞畫(huà)面，因此汽車(chē)用與移動(dòng)電話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(gòu)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)電話用液晶顯示器配光特性實(shí)例。

移動(dòng)電話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)電話相同的光學(xué)膜片，構(gòu)成的車(chē)用液晶顯示器光源結(jié)構(gòu)。

　　由此可知采用與移動(dòng)電話相同光學(xué)膜片結(jié)構(gòu)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(xiàn)象，車(chē)用液晶顯示器若與移動(dòng)電話比較，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(gòu)成的比大約1.4倍=2.8倍