车用液晶面板的设计技巧及发展动向分析

2009-03-09 16:19:42来源: 台湾《零组件》杂志

前言  

      90年代内置TFT屏幕的汽车导航仪问世至今历经20年的发展,目前已经成为生活中随处可见的数字电子产品,日本地区超过70%的新车配备导航仪。

      根据调查,多数日本人希望可以在车内收看电视,特别是支持地面数字电视、数字音响等功能的硬盘型导航仪,已经成为驱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,欧系汽车将人机界面(HMI)当作行车支持接口,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大,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、电视游乐器的实时娱乐用途很发达。

车用液晶显示器的可靠性试验规范

      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。

      汽车厂商的可靠性评鉴与品管基准的严苛,根本不是一般家电、计算机、数字电子机器等消费性产业可以比较的,它涉及高可靠性液晶显示器的开发、质量管理系统、日常的生产活动,必须建立汽车专用的操作系统。以下本文要介绍车用液晶显示器的开发技巧与今后的发展动向

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。随着汽车厂商的不同,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,业者利用随机抽样样品进行试验,确认使用上完全符合耐环境试验要求的特性。

      画面辉度

      与其它用途截然不同的车用液晶显示器特性首推画面辉度,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度,一般手机可以在室内或是室外强烈阳光下使用,手机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,因此要求画面辉度必须超过阳光。

      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度降低。

    虽然日本SHARP公司将触控传感器制作在薄膜晶体管周围,试图以此改善触控面板的光线穿透率与反射问题,不过这样会使制程与制作成本变得更复杂、昂贵。

      车用液晶显示器的辉度通常都很高,某些液晶显示器内嵌(In-panel)穿透率低于50%的保护亚克力板,高级车配合整体设计,引擎未启动时液晶显示器画面呈全黑状,这种情况汽车厂商特别需要高辉度的液晶显示器。

      一般液晶显示器将450~500cd/m2的辉度当作标准值,某些情况要求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,因此必须大幅提高背光照明模块的辉度。车用液晶显示器与手机、NB、PC的另外一个差异是辉度的角度特性,因为车用液晶显示器的配光特性非常特殊。手机、NB、PC与其它个人用电子设备大多将显示画面当作正面使用,只要维持正面辉度作为商品就没问题,不过车用的场合液晶显示器大多固定在仪表板侧面,从驾驶员与助手席大约30度的角度观赏画面,因此汽车与手机用途的配光特性截然不同,不过这些特性可以透过背光模块构成组件的光学膜片组合获得。

      车用液晶显示器若与手机比较,即使相同画面面积,光源要求的辉度大约是:

      正面辉度的比大约2倍×配光特性构成的比大约1.4倍=2.8倍

      此处以7寸车用液晶显示器与2.75寸手机用液晶显示器为例,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,都比小型携带用机器大非常多。

      CCFL与LED辉度的显示特性

      车用液晶显示器背光照明模块的光源主要使用冷阴极灯管(CCFL),低温时特别是点灯后数分~数十分辉度才会体现,例如-20℃点灯开始的辉度是常温稳定状态的10~20%左右,因此冷阴极灯管方式的液晶显示器,低辉度一直被视为重大课题。到目前为止液晶面板厂商曾经针对背光照明模块设计各种对策,例如降低冷阴极灯管的气体压力、电流调节器(Boost),不过一般认为根本解决对策是背光照明模块LED化。

     

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关键字:液晶面板  TFT  车用  设计

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2009/0309/article_792.html
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