中心論題：

• 隨著汽車科技的迅速發展，人們對車用液晶顯示器有了更新更高的要求
• 車用LCD相對於普通LCD顯示器具有更加苛刻的要求特性
• 車用LCD的主要發展方向是高畫質化和大型化

解決方案：

• 半穿透型高畫質全彩液晶顯示器可以有效改善色彩變化特性以及顯示畫麵輝度不足
• 雙重顯示(Dual View)高畫質全彩液晶顯示器可以同時滿足駕駛者與助手席乘客觀賞液晶顯示器畫麵的需求

90年代內置TFT屏幕的汽車導航儀問世至今曆經20年的發展，目前已經成為生活中隨處可見的數字電子產品
，日本地區超過70%的新車配備導航儀。

根據調查，多數日本人希望可以在車內收看電視，特別是支持地麵數字電視、數字音響等功能的硬盤型導航儀，已經成為驅動導航儀購買意願的主要因素。

歐洲地區配備汽車導航儀的汽車低於10%
，它與導航儀內建各種娛樂功能的日係汽車截然不同，歐係汽車將人機界麵(HMI)當作行車支持接口，以高級汽車為中心配備液晶顯示器的車型非常多。

美國地區的情況又不一樣，由於美國的道路規劃非常有係統，隻要依照街道名稱、號碼就可以到達目的地
，因此對汽車導航儀的需求並不大

，反而是全家長距離外出旅遊時，在後座利用液晶顯示器觀賞DVD
、電視遊樂器的實時娛樂用途很發達。

肩負路徑導航
、行車支持、遊(you)戲(xi)娛(yu)樂(le)發(fa)展(zhan)的(de)車(che)用(yong)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)，在(zai)汽(qi)車(che)嚴(yan)苛(ke)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)下(xia)，伴(ban)隨(sui)著(zhe)汽(qi)車(che)導(dao)航(hang)儀(yi)的(de)普(pu)及(ji)推(tui)廣(guang)

，目(mu)前(qian)正(zheng)進(jin)行(xing)重(zhong)大(da)的(de)應(ying)用(yong)蛻(tui)變(bian)，最(zui)近(jin)甚(shen)至(zhi)跨(kua)越(yue)汽(qi)車(che)導(dao)航(hang)儀(yi)，成(cheng)為(wei)汽(qi)車(che)儀(yi)表(biao)的(de)警(jing)示(shi)與(yu)行(xing)車(che)輔(fu)助(zhu)用(yong)顯(xian)示(shi)器(qi)。

汽車廠商的可靠性評鑒與品管基準的嚴苛
，根本不是一般家電
、計算機、數字電子機器等消費性產業可以比較的，它涉及高可靠性液晶顯示器的開發、質量管理係統
、日常的生產活動

，必須建立汽車專用的操作係統。以下本文要介紹車用液晶顯示器的開發技巧與今後的發展動向。

要求特性

耐環境性
車用液晶顯示器最基本的要求特性就是耐環境性，表1是車用液晶顯示器的可靠性試驗規範。隨著汽車廠商的不同，要求條件更嚴苛的耐環境試驗，例如高溫+ 95℃、低溫-40℃，高溫高濕65℃、濕度90%，試驗時間2000小時等特性，麵臨這種情況
，業者利用隨機抽樣樣品進行試驗，確認使用上完全符合耐環境試驗要求的特性。

畫麵輝度
yuqitayongtujieranbutongdecheyongyejingxianshiqitexingshoutuihuamianhuidu
，zhuyaoyuanyinshicheyongyejingxianshiqizaishiwaiqianglieyangguangxia，yaoqiuhengaodeyingxianghuamiankeshidu，yibanshoujikeyizaishineihuoshishiwaiqianglieyangguangxiashiyong，shoujigaibianfangxianghuoshiliyongshou、身體都可以遮蓋陽光，然而固定在車內的液晶顯示器卻無法任意改變方向
，因此要求畫麵輝度必須超過陽光。


類lei似si汽qi車che導dao航hang儀yi的de觸chu控kong麵mian板ban粘zhan貼tie在zai畫hua麵mian上shang
，觸chu控kong麵mian板ban會hui造zao成cheng穿chuan透tou率lv下xia降jiang，此ci外wai觸chu控kong麵mian板ban的de表biao麵mian會hui反fan射she外wai部bu光guang線xian
，導dao致zhi液ye晶jing顯xian示shi器qi的de可ke視shi度du降jiang低di。

雖然日本SHARP公司將觸控傳感器製作在薄膜晶體管周圍
，試圖以此改善觸控麵板的光線穿透率與反射問題，不過這樣會使製程與製作成本變得更複雜、昂貴。

車用液晶顯示器的輝度通常都很高，某些液晶顯示器內嵌(In-panel)穿透率低於50%的保護亞克力板
，高級車配合整體設計，引擎未啟動時液晶顯示器畫麵呈全黑狀，這種情況汽車廠商特別需要高輝度的液晶顯示器。

一般液晶顯示器將450~500cd/m2的輝度當作標準值，某些情況要求450~500cd/m2以上，甚至超過1000cd/m2以上的規格，主要原因是液晶顯示器的穿透率有一定極限

，因此必須大幅提高背光照明模塊的輝度。車用液晶顯示器與手機、NB、PC的另外一個差異是輝度的角度特性，因為車用液晶顯示器的配光特性非常特殊。手機、NB、PC與(yu)其(qi)它(ta)個(ge)人(ren)用(yong)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)大(da)多(duo)將(jiang)顯(xian)示(shi)畫(hua)麵(mian)當(dang)作(zuo)正(zheng)麵(mian)使(shi)用(yong)，隻(zhi)要(yao)維(wei)持(chi)正(zheng)麵(mian)輝(hui)度(du)作(zuo)為(wei)商(shang)品(pin)就(jiu)沒(mei)問(wen)題(ti)，不(bu)過(guo)車(che)用(yong)的(de)場(chang)合(he)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)大(da)多(duo)固(gu)定(ding)在(zai)儀(yi)表(biao)板(ban)側(ce)麵(mian)，從(cong)駕(jia)駛(shi)員(yuan)與(yu)助(zhu)手(shou)席(xi)大(da)約(yue)30度的角度觀賞畫麵
，因此汽車與手機用途的配光特性截然不同
，不過這些特性可以透過背光模塊構成組件的光學膜片組合獲得。

車用液晶顯示器若與手機比較，即使相同畫麵麵積，光源要求的輝度大約是：
正麵輝度的比大約2倍×配光特性構成的比大約1.4倍=2.8倍

此處以7寸車用液晶顯示器與2.75寸手機用液晶顯示器為例，上述2.8倍需要再乘上兩者畫麵顯示範圍的麵積比大約8.6倍，接著再依此單純計算車用液晶顯示器的光源大約需要24倍，換句話說車用背光照明模塊的消費電力、發熱
、成本，都比小型攜帶用機器大非常多。

CCFL與LED輝度的顯示特性
車用液晶顯示器背光照明模塊的光源主要使用冷陰極燈管(CCFL)，低溫時特別是點燈後數分~數十分輝度才會體現，例如－20℃點燈開始的輝度是常溫穩定狀態的10~20%左(zuo)右(you)，因(yin)此(ci)冷(leng)陰(yin)極(ji)燈(deng)管(guan)方(fang)式(shi)的(de)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)

，低(di)輝(hui)度(du)一(yi)直(zhi)被(bei)視(shi)為(wei)重(zhong)大(da)課(ke)題(ti)。到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi)液(ye)晶(jing)麵(mian)板(ban)廠(chang)商(shang)曾(zeng)經(jing)針(zhen)對(dui)背(bei)光(guang)照(zhao)明(ming)模(mo)塊(kuai)設(she)計(ji)各(ge)種(zhong)對(dui)策(ce)，例(li)如(ru)降(jiang)低(di)冷(leng)陰(yin)極(ji)燈(deng)管(guan)的(de)氣(qi)體(ti)壓(ya)力(li)

、電流調節器(Boost)
，不過一般認為根本解決對策是背光照 明模塊LED化。

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
  
  、畫麵大小總合的影響，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的使用數量維持輝度。
• 惡化循環的結果，造成LED背光照明模塊的製作成本暴增。

最近幾年LED的發光效率大幅提升，2005年LED的消費電力終於實現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，此外變成環保負擔物質的水銀也完全被排除，尤其是全球各大汽車公司一直向環保行動融入
、參與視為重要的課題。

基於LED背光照明模塊的製作成本限製
，目前汽車導航儀與低價機型還未立即普及化，不過隨著LED的發光效率提升與高可靠性的落實，今後背光照明模塊會全部LED化。

反應速度
最zui近jin大da型xing液ye晶jing電dian視shi的de液ye晶jing顯xian示shi器qi反fan應ying速su度du經jing常chang成cheng為wei話hua題ti的de焦jiao點dian，主zhu要yao原yuan因yin是shi大da型xing液ye晶jing電dian視shi對dui運yun動dong等deng快kuai速su移yi動dong的de畫hua麵mian容rong易yi發fa生sheng殘can影ying影ying響xiang畫hua質zhi，不bu過guo這zhe個ge問wen題ti隻zhi是shi單dan純chun室shi溫wen下xia的de現xian象xiang。

最zui近jin大da型xing液ye晶jing電dian視shi的de液ye晶jing顯xian示shi器qi反fan應ying速su度du經jing常chang成cheng為wei話hua題ti的de焦jiao點dian，主zhu要yao原yuan因yin是shi大da型xing液ye晶jing電dian視shi對dui運yun動dong等deng快kuai速su移yi動dong的de畫hua麵mian容rong易yi發fa生sheng殘can影ying影ying響xiang畫hua質zhi
，不bu過guo這zhe個ge問wen題ti隻zhi是shi單dan純chun室shi溫wen下xia的de現xian象xiang。

低溫時的反應速度一旦低於150ms，lirudianyingzhongqicheturannianguojiaotacheshi，jiuwufaqingchushibiegaichangjing
，mouxiechanghehaihuifashengyejingxianshiqixianshidezhizhendengxingcheshujumohu
，wufashibieduqudengweixianzhuangkuang。

為解決上述問題，要求液晶材料溫度特性範圍非常寬廣
，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(pian)玻(bo)璃(li)基(ji)板(ban)間(jian)隙(xi)變(bian)窄(zhai)
，因(yin)為(wei)窄(zhai)液(ye)晶(jing)間(jian)隙(xi)化(hua)對(dui)液(ye)晶(jing)的(de)反(fan)應(ying)速(su)度(du)有(you)很(hen)大(da)的(de)幫(bang)助(zhu)，不(bu)過(guo)以(yi)窄(zhai)液(ye)晶(jing)間(jian)隙(xi)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)生(sheng)產(chan)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)，對(dui)良(liang)品(pin)率(lv)也(ye)會(hui)發(fa)生(sheng)一(yi)定(ding)的(de)影(ying)響(xiang)。

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秀，設計上比較容易實現低成本化，相較之下追求高畫質的ASV(Advanced Super View)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動(Overshoot drive)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麵板使用的IPS(In Plane Switching)液晶，並無類似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+過驅動相同的技術，才能夠有效改善液晶顯示器的反應速度。

車用LCD的發展動向

高畫質化
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。

gaojijixingquechixugaohuazhihuafazhan


，zhuyaoliyoudiyishijiayongyejingdianshibuduanxianggaohuazhijinhua，zaochenggaojiqichechiyouzheyexiwangzhuiqiugaohuazhidecheyongxianshiqi，diershigaohuazhidegenbenshouduanshitigaoyingxiangdeduibishiheisehuamiangenghei，jishiyejianxianshiheisehuamian，beiguangmokuaideguangxianyebuhuilouguang，keyiwanquanrongruzhouweihuanjingyusheji(圖1)。

圖1 高對比的汽車儀表板設計範例

所謂對比特性是以“白色輝度”/“黑色輝度”百分比的方式計算
，換句話說無限製使對比的數值變大，可以使黑色顯示的影像無限接近黑色。

國外液晶顯示器業者曾經在2007年發表2500:1，全球最高對比車用液晶顯示器
，業者為實現高對比除了采用ASV液晶之外，同時還大幅抑製彩色濾光膜片與偏光膜片中變成漏光原因的光散亂現象，才能實現如此高的影像對比值。

高(gao)對(dui)比(bi)以(yi)外(wai)的(de)高(gao)畫(hua)質(zhi)化(hua)，視(shi)角(jiao)範(fan)圍(wei)的(de)寬(kuan)闊(kuo)化(hua)也(ye)很(hen)重(zhong)要(yao)，特(te)別(bie)是(shi)車(che)用(yong)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)
，大(da)多(duo)設(she)置(zhi)在(zai)駕(jia)駛(shi)者(zhe)與(yu)助(zhu)手(shou)席(xi)中(zhong)間(jian)的(de)中(zhong)央(yang)控(kong)製(zhi)台(tai)，從(cong)左(zuo)右(you)大(da)約(yue)30度的角度觀賞畫麵。此外考慮座位的前後與身體左右的移動，設計上大多以左右45度鎖定顯示畫麵的畫質(對比)
，因此高對比與視角範圍的擴大，同樣都是高畫質化的重要原因之一。

色再現範圍的擴大也是重要的原因，家用液晶電視為追求高精細鮮豔的影像畫麵，不斷提升NTSC比，即色再現範圍，其實車用液晶顯示器也有同樣的發展趨勢，例如高級車係使用的車用液晶顯示器，已經從以往50%左右的NTSC比，逐漸向65%、75%進化，一般認為今後NTSC比還會持續提升。

這zhe些xie高gao畫hua質zhi化hua技ji術shu通tong常chang都dou與yu麵mian板ban穿chuan透tou率lv有you關guan，例li如ru高gao畫hua質zhi化hua會hui使shi麵mian板ban的de穿chuan透tou率lv降jiang低di，如ru果guo維wei持chi相xiang同tong麵mian板ban輝hui度du，相xiang對dui的de必bi須xu提ti高gao背bei光guang照zhao明ming模mo塊kuai的de輝hui度du，不bu過guo如ru此ci一yi來lai卻que會hui引yin發fa發fa熱re增zeng加jia
、係統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 外形實現高輝度有其極限
，相形之下LED背光照明模塊發光效率的提升還有很大的發揮空間，因此液晶顯示器廠商普遍認為LED背光照明模塊今後的發展很值得期待。

大型化
以上介紹的內容大多集中在汽車導航儀的液晶顯示器，最近幾年汽車廠商提出
，利用液晶顯示器取代傳統機械式行車信息指針儀表。

過去某些車型曾經使用液晶、真空熒光管等組件做數字式行車信息顯示，這類顯示器主要特征不論是顏色、顯(xian)示(shi)內(nei)容(rong)都(dou)是(shi)固(gu)定(ding)
，而(er)且(qie)都(dou)是(shi)單(dan)功(gong)能(neng)，目(mu)前(qian)汽(qi)車(che)廠(chang)商(shang)提(ti)出(chu)更(geng)換(huan)成(cheng)全(quan)彩(cai)高(gao)畫(hua)質(zhi)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)，使(shi)用(yong)上(shang)可(ke)以(yi)隨(sui)時(shi)依(yi)照(zhao)實(shi)際(ji)需(xu)求(qiu)自(zi)由(you)切(qie)換(huan)顯(xian)示(shi)內(nei)容(rong)，提(ti)供(gong)駕(jia)駛(shi)員(yuan)必(bi)要(yao)的(de)各(ge)種(zhong)信(xin)息(xi)。

具體方法是在行車儀表板既有部位，內嵌8寸左右的TFTyejingxianshiqi，jiukeyixianshiyuchuantongjixiezhizhenyibiaoxiangtongdeyingxiang，yejianruoqiehuanchenghongwaixiansheyingji，haikeyibianshiheianchangsuodedongwuyuxingren，qishizhezhongkeyiqiehuanchengyejianyingxiangmoshi、具備多功能內嵌麵板(In-Panel)的液晶顯示器提案，已經在2005年被某些汽車廠商采用，今後可以預期的各式各樣內嵌液晶麵板的顯示畫麵，如圖2所示包含引擎轉速、車速
、水/油等行車信息與導航儀、各種警告顯示、車輛狀態
，或是利用四周攝影機構成的電子後視鏡影像，或是利用無線網絡傳送的信息、TV、DVD、在線遊戲、電影等應用畫麵等等，因此某些汽車廠商提出采用畫麵尺寸大於12cunyishangdequancaigaohuazhiyejingxianshiqi
，zhibuguoqichechangshangsixiarenweitigongdexinxirucifanza，youqishimouxiexinxiyaoqiujiashiyuanzaixingchetuzhongshunjianjinxingpanduan，ranersuizhexianshifangfadebutong，fanerhuishijiashiyuangenghunluan，yinciqichechangshangrenweixianshifangfabixuchongfenkaolv
、guihua。ciwaifaguishangzizhuxingdeguifanfeichangduo，yinciqichechangshangjihuyijingxianrubudebugengjiashenzhongjiantaodejiongjing，buguozhengtieryanweilaiqichedeyibiaobankendinghuichaogaohuazhiquancaiyejingxianshiqifazhan。

圖2 整合型汽車儀表板設計範例

車用液晶顯示器專用技術的發展動向

半穿透型高畫質全彩液晶顯示器
上(shang)文(wen)曾(zeng)經(jing)提(ti)到(dao)車(che)用(yong)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)的(de)輝(hui)度(du)必(bi)須(xu)超(chao)越(yue)外(wai)部(bu)光(guang)線(xian)
，不(bu)過(guo)半(ban)穿(chuan)透(tou)型(xing)高(gao)畫(hua)質(zhi)全(quan)彩(cai)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)卻(que)積(ji)極(ji)應(ying)用(yong)外(wai)部(bu)光(guang)線(xian)。半(ban)穿(chuan)透(tou)型(xing)高(gao)畫(hua)質(zhi)全(quan)彩(cai)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)的(de)各(ge)畫(hua)素(su)，同(tong)時(shi)設(she)有(you)穿(chuan)透(tou)電(dian)極(ji)與(yu)反(fan)射(she)電(dian)極(ji)，如(ru)圖(tu)3所示，反射電極部位的液晶間隙(Cell Gap)隻有穿透電極的一半
，穿透與反射兩電極形成所謂的多間隙(Multi Gap)結構，利用這種特殊構造組合穿透與反射的光學特性，就可以改善顯示畫麵輝度不足的困擾。

圖3 半穿透型液晶顯示器的斷麵結構

半(ban)穿(chuan)透(tou)型(xing)高(gao)畫(hua)質(zhi)全(quan)彩(cai)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)的(de)反(fan)射(she)電(dian)極(ji)部(bu)位(wei)光(guang)線(xian)穿(chuan)透(tou)率(lv)會(hui)降(jiang)低(di)，其(qi)結(jie)果(guo)造(zao)成(cheng)背(bei)光(guang)照(zhao)明(ming)模(mo)塊(kuai)的(de)畫(hua)麵(mian)輝(hui)度(du)降(jiang)低(di)，不(bu)過(guo)外(wai)部(bu)光(guang)線(xian)一(yi)旦(dan)變(bian)亮(liang)，利(li)用(yong)外(wai)部(bu)光(guang)線(xian)的(de)射(she)入(ru)，反(fan)射(she)電(dian)極(ji)部(bu)位(wei)的(de)輝(hui)度(du)會(hui)提(ti)升(sheng)
，因(yin)此(ci)半(ban)穿(chuan)透(tou)型(xing)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)在(zai)任(ren)何(he)外(wai)部(bu)光(guang)線(xian)環(huan)境(jing)下(xia)
，都(dou)可(ke)以(yi)維(wei)持(chi)一(yi)定(ding)的(de)畫(hua)麵(mian)識(shi)別(bie)性(xing)。

半穿透型高畫質全彩液晶顯示器若與ASV液晶組合

，利用對比、視角範圍

、色再現性與視角
，還可以大幅改善色彩變化特性。

雙重顯示
駕駛者需要導航畫麵資料，坐在助手席的乘客也希望觀賞電視的需求越來越高漲，可以同時滿足這些需求的就是所謂的雙重顯示(Dual View)高畫質全彩液晶顯示器。

基本上這種液晶顯示器是將視差障礙設置在麵板畫素內，再分別輸入不同畫麵影像
，觀看者隻能分別從左、右單側視角讀取液晶顯示器的畫麵影像，如此一來就可以同時滿足駕駛者與助手席的乘客觀賞液晶顯示器畫麵的需求。

結語
本ben文wen介jie紹shao車che用yong液ye晶jing顯xian示shi器qi的de開kai發fa技ji巧qiao與yu今jin後hou的de發fa展zhan動dong向xiang。汽qi車che正zheng進jin行xing一yi場chang史shi無wu前qian例li的de電dian子zi化hua革ge新xin運yun動dong
，可ke以yi實shi時shi提ti供gong駕jia駛shi者zhe必bi要yao的de各ge種zhong行xing車che信xin息xi

，以yi及ji利li用yong無wu線xian網wang絡luo傳chuan送song技ji術shu，供gong乘cheng客ke觀guan看kanTV、DVD
、在線遊戲、電影等服務的車用液晶顯示器，它的重要性與必要性越來越受到重視。

一般認為不久的將來車用液晶顯示器會完全取代傳統機械式指針儀表板，透過液晶顯示器與其它電子傳感器、攝影機的組合，可以提供駕駛者安全、舒shu適shi的de行xing車che環huan境jing，與yu此ci同tong時shi車che用yong液ye晶jing顯xian示shi器qi勢shi必bi追zhui求qiu更geng高gao的de視shi覺jiao效xiao果guo，這zhe意yi味wei著zhe提ti升sheng質zhi量liang與yu可ke靠kao性xing技ji術shu的de開kai發fa，將jiang成cheng為wei液ye晶jing顯xian示shi器qi係xi統tong廠chang商shang必bi須xu克ke服fu的de課ke題ti。