車用液晶面板的設(shè)計技巧及發(fā)展動向分析

其實手機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LED的最大容許電流、溫度必須大幅降低，亦即高溫時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的消費電力終于實現(xiàn)與冷陰極燈管相同水平，開始被當作車用背光照明模塊的光源使用。

背光照明模塊的LED化，首先解除低溫時的輝度特性課題，此外變成環(huán)保負擔物質(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，目前汽車導航儀與低價機型還未立即普及化，不過隨著LED的發(fā)光效率提升與高可靠性的落實，今后背光照明模塊會全部LED化。

反應速度

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

車用液晶顯示器爭論的是-20℃與-30℃時的反應速度，液晶低溫時粘度會增加，反應速度則急速降低。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，因此常溫時無法成為討論的對象。

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

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粘度會急速增加，因此液晶材料必須低粘度化，同時使挾持液晶材料的2片玻璃基板間隙變窄，因為窄液晶間隙化對液晶的反應速度有很大的幫助，不過以窄液晶間隙控制方式生產(chǎn)液晶顯示器，對良品率也會發(fā)生一定的影響。

液晶顯示器的反應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液晶的低溫反應速度非常優(yōu)秀，設(shè)計上比較容易實現(xiàn)低成本化，相較之下追求高畫質(zhì)的ASV(AdvancedSuperView)液晶，黑白之間的反應速度媲美TN液晶，不過黑與灰色等中間色級的反應速度卻很遲緩，解決對策例如追加過驅(qū)動(Overshootdrive)電路，就可以克服色級之間的差異。

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液晶中間色級遲緩問題，而且任何色級都沒有明顯差異，不過液晶整體在低溫時還稱不上高速反應，一般認為IPS液晶未來勢必采用與ASV液晶+過驅(qū)動相同的技術(shù)，才能夠有效改善液晶顯示器的反應速度。

車用LCD的發(fā)展動向

高畫質(zhì)化

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

高級機型卻持續(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)進化，造成高級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漏光，可以完全融入周圍環(huán)境與設(shè)計(圖1)。

圖1高對比的汽車儀表板設(shè)計范例

所謂對比特性是以“白色輝度”/“黑色輝度”百分比的方式計算，換句話說無限制使對比的數(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，全球最高對比車用液晶顯示器，業(yè)者為實現(xiàn)高對比除了采用ASV液晶之外，同時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，才能實現(xiàn)如此高的影像對比值。

高對比以外的高畫質(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，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，設(shè)計上大多以左右45度鎖定顯示畫面的畫質(zhì)(對比)，因此高對比與視角范圍的擴大，同樣都是高畫質(zhì)化的重要原因之一。

色再現(xiàn)范圍的擴大也是重要的原因，家用液晶電視為追求高精細鮮艷的影像畫面，不斷提升NTSC比，即色再現(xiàn)范圍，其實車用液晶顯示器也有同樣的發(fā)展趨勢，例如高級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%進化，一般認為今后NTSC比還會持續(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)化會使面板的穿透率降低，如果維持相同面板輝度，相對的必須提高背光照明模塊的輝度，不過如此一來卻會引發(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合，以相同既定外形實現(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為LED背光照明模塊今后的發(fā)展很值得期待。