车用液晶面板设计技巧

从90年代 TFT屏幕汽车导航仪问世至今，历经20年的发展，目前已经成为生活周遭随处可见的数字电子机器，日本地区超过70%的新车均配备导航仪。

　　根据调查，多数的日本人希望可以在车内收看到电视，特别是支持地面数字电视、数字音乐等功能的硬盘导航仪，已经成为拉动导航仪购买意愿的主要因素。欧洲地区配备汽车导航仪的汽车低于10%，它与导航仪内建各种娱乐功能的日系汽车截然不同，欧系汽车将人机介面（Human Machine Interface/Man Machine Interface ; HMI/MMI）当作驾驶支持界面，以高级汽车为中心配备液晶显示器的车型非常多。

　　美国地区的情况又不一样，由于美国的道路规划非常有系统，只要依照街道名称、号码就可以到达目的地，因此对汽车导航仪的需求并不熟络，反而是全家长距离外出旅游时，在后座利用液晶显示器观赏DVD、电视娱乐的即时娱乐用途却很发达。

　　肩负路径导航、行车支持、游戏娱乐发展的车用液晶显示器，在汽车严苛环境条件下，伴随着汽车导航仪的普及推广，目前正进行重大的应用蜕变，最近甚至跨越汽车导航仪，成为汽车仪表的警示与行车辅助用显示器。

　　汽车厂商的可靠性与品质要求严苛，根本不是一般家电、电脑、数子产品等消费性产业可以比较，它涉及高可靠性液晶显示器的开发、品质管理系统、日常的生产活动，必需建立汽车专用的操作系统。

要求特性
耐环境性

　　车用液晶显示器最基本的要求特性就是耐环境性，表1是车用液晶显示器的可靠性试验规范。因为汽车厂商的不同，要求条件更严苛的耐环境试验，例如高温+95℃、低温-40℃、高温高湿65℃、湿度90%、试验时间2000小时等特性，面临这种情况厂商利用随机抽样样品进行试验，确认实用上完全符合耐环境试验要求的特性。

　　以上是有关可靠性的试验事项，实际上液晶显示器也是在这样的温度范围内使用，因此要求各种电气、机械、光学特性同样必需在这样的温度范围内正常动作，然而所有特性在如此温度范围内不易获得平衡的结果，包含后述低温时的光学特性、高温时的自我发热、对可靠性的极限，目前性能上还无法完全满足汽车厂商的要求。

表1 车用液晶显示器的可靠性试验规范


　　与其它用途截然不同的车用液晶显示器特性首推画面亮度，主要原因是车用液晶显示器在室外强烈阳光下，要求很高的影像画面可视性，一般移动电话可以在室内或是室外强烈阳光下使用，移动电话改变方向或是利用手、身体都可以遮盖阳光，然而固定在车内的液晶显示器却无法任意改变方向，因此要求画面亮度必需超过阳光。

　　类似汽车导航仪的触控面板粘贴在画面上，触控面板会造成穿透率下降，此外触控面板的表面会反射外部光线，导致液晶显示器的可视性降低。虽然日本Sharp公司将触控感测器制作在薄膜电晶体周围，试图以此改善触控面板的光线穿透率与反射问题，不过这样会使生产工艺与成本变得更复杂、昂贵。车用液晶显示器的亮度通常都很高，某些液晶显示器内置（In-panel）穿透率低于50%的保护压克力板，高级车系还配合整体设计，引擎未启动时液晶显示器画面呈全黑状，这种情况下特别需要高亮度的液晶显示器。

　　一般液晶显示器将450~500cd/m2的亮度当作标准值，某些情况下要求450~500cd/m2以上，甚至超过1000cd/m2以上的规格，主要原因是液晶显示器的穿透率有一定极限，因此必需大幅提高背光照明模块的亮度。

　　车用液晶显示器与移动电话、NB、PC相比，另外一个差异是亮度的角度特性，因为车用液晶显示器的配光特性非常特殊。移动电话、NB、PC与其它个人用电子产品大多将显示画面当作正面使用，只要维持正面亮度作为商品就没有问题，不过车用的场合液晶显示器大多固定在仪表板侧边，从驾驶员与助手席大约30度的角度观赏画面，因此汽车用与移动电话用途的配光特性截然不同，不过这些特性可以通过背光模块构成元件的光学膜片组合获得。

　　图1是汽车用与移动电话用液晶显示器的配光特性，图中的（1）与（2）分别是车用晶显示器的配光特性实例，（4）是移动电话用液晶显示器配光特性实例。


图1 背光模组的辉度-角度的特性比较

　　移动电话的液晶显示器本身亮度很低，不过它利用光学膜片使光线收敛在正面方向，即使相同光源正面也可以变化非常明亮。（3）是利用与移动电话相同的光学膜片，构成的车用液晶显示器光源结构。

　　由此可知采用与移动电话相同光学膜片结构的场合，即使光源与一般车用相同，正面亮度大约是1.4倍，不过30度角的亮度却降低40%。综合以上现象，车用液晶显示器若与移动电话比较，即使相同画面面积，光源要求的亮度则需是：

　　正面亮度的比大约2倍×配光特性构成的比大约1.4倍=2.8倍

　　此处以7英寸车用液晶显示器与2.75英寸移动电话用液晶显示器为例，上述2.8倍需要再乘上两者画面显示范围的面积比大约8.6倍，接着再依此单纯计算车用液晶显示器的光源大约需要24倍，换句话说车用背光照明模块的消费电力、发热、成本，都比便携式产品大非常多。