车用液晶面板的设计技巧

　　最近几年LED的发光效率大幅提升，2005年LED的消费电力终于实现与冷阴极灯管相同水平，开始被当作车用背光照明模块的光源使用。

　　背光照明模块的LED化，首先解除低温时的辉度特性课题，此外变成环保负担物质的水银也完全被排除，尤其是全球各大汽车公司一直向环保行动融入、参与视为重要的课题。

　　基于LED背光照明模块的制作成本限制，目前汽车导航仪与低价机型还未立即普及化，不过随着LED的发光效率提升与高可靠性的落实，今后背光照明模块会全部LED化。

反应速度
最近大型液晶电视的液晶显示器反应速度经常成为话题的焦点，主要原因是大型液晶电视对运动等快速移动的画面容易发生残影影响画质，不过这个问题只是单纯室温下的现象。

　　车用液晶显示器争论的是-20℃与-30℃时的反应速度，液晶低温时粘度会增加，反应速度则急速降低。此外车用液晶显示器的画面尺寸比液晶电视小，而且不要求大型液晶电视的高画质化，因此常温时无法成为讨论的对象。

　　低温时的反应速度一旦低于150ms，例如电影中汽车突然碾过脚踏车时，就无法清楚识别该场景，某些场合还会发生液晶显示器显示的指针等行车数据模糊，无法识别读取等危险状况。

　　为解决上述问题，要求液晶材料温度特性范围非常宽广，车用液晶材料使用－40℃以下凝固温度的材料，不过液晶一旦接近该凝固温度时粘度会急速增加，因此液晶材料必须低粘度化，同时使挟持液晶材料的2片玻璃基板间隙变窄，因为窄液晶间隙化对液晶的反应速度有很大的帮助，不过以窄液晶间隙控制方式生产液晶显示器，对良品率也会发生一定的影响。

　　液晶显示器的反应速度随着液晶的显示模式有很大的差异，以往车用液晶显示器以TN液晶主流，TN液晶的低温反应速度非常优秀，设计上比较容易实现低成本化，相较之下追求高画质的ASV(Advanced Super View)液晶，黑白之间的反应速度媲美TN液晶，不过黑与灰色等中间色级的反应速度却很迟缓，解决对策例如追加过驱动(Overshoot drive)电路，就可以克服色级之间的差异。

　　其它液晶显示器厂商高画质面板使用的IPS(In Plane Switching)液晶，并无类似ASV液晶中间色级迟缓问题，而且任何色级都没有明显差异，不过液晶整体在低温时还称不上高速反应，一般认为IPS液晶未来势必采用与ASV液晶+过驱动相同的技术，才能够有效改善液晶显示器的反应速度。

车用LCD的发展动向

　　高画质化
汽车导航仪开始普及逐渐成为所谓的日常性商品，普及机型除了维持原本的特性之外，成本反而变得最为重要。

　　高级机型却持续高画质化发展，主要理由第一是家用液晶电视不断向高画质进化，造成高级汽车持有者也希望追求高画质的车用显示器，第二是高画质的根本手段是提高影像的对比使黑色画面更黑，即使夜间显示黑色画面，背光模块的光线也不会漏光，可以完全融入周围环境与设计(图1)。

图1 高对比的汽车仪表板设计范例

　　所谓对比特性是以"白色辉度"/"黑色辉度"百分比的方式计算，换句话说无限制使对比的数值变大，可以使黑色显示的影像无限接近黑色。

　　国外液晶显示器业者曾经在2007年发表2500:1，全球最高对比车用液晶显示器，业者为实现高对比除了采用ASV液晶之外，同时还大幅抑制彩色滤光膜片与偏光膜片中变成漏光原因的光散乱现象，才能实现如此高的影像对比值。

　　高对比以外的高画质化，视角范围的宽阔化也很重要，特别是车用液晶显示器，大多设置在驾驶者与助手席中间的中央控制台，从左右大约30度的角度观赏画面。此外考虑座位的前后与身体左右的移动，设计上大多以左右45度锁定显示画面的画质(对比)，因此高对比与视角范围的扩大，同样都是高画质化的重要原因之一。

　　色再现范围的扩大也是重要的原因，家用液晶电视为追求高精细鲜艳的影像画面，不断提升NTSC比，即色再现范围，其实车用液晶显示器也有同样的发展趋势，例如高级车系使用的车用液晶显示器，已经从以往50%左右的NTSC比，逐渐向65%、75%进化，一般认为今后NTSC比还会持续提升。

　　这些高画质化技术通常都与面板穿透率有关，例如高画质化会使面板的穿透率降低，如果维持相同面板辉度，相对的必须提高背光照明模块的辉度，不过如此一来却会引发发热增加、系统厚度与边缘宽度变大、成本上升等一连串问题。

　　冷阴极灯管式背光照明模块的场合，以相同既定外形实现高辉度有其极限，相形之下LED背光照明模块发光效率的提升还有很大的发挥空间，因此液晶显示器厂商普遍认为LED背光照明模块今后的发展很值得期待。

　　大型化
以上介绍的内容大多集中在汽车导航仪的液晶显示器，最近几年汽车厂商提出，利用液晶显示器取代传统机械式行车信息指针仪表。