淺述車載顯示屏的發(fā)展趨勢(shì)

關(guān)鍵詞：TFT-LCD；車載顯示；智能座艙；電子后視鏡

中圖分類號(hào)：TN873；U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車從簡(jiǎn)單的交通工具逐漸向“第三生活空間”邁進(jìn)，推動(dòng)以屏為代表的座艙智能化升級(jí)，中控、儀表、抬頭顯示設(shè)備（head up display，HUD ） 已成為標(biāo)配，流媒體后視鏡、副駕及后座娛樂屏、車頂屏、扶手屏的搭載率也在逐步提升。薄膜晶體管液晶顯示器（ thinfilm transistor-liquid crystal display， TFT-LCD） 以其大容量、高清晰度、輕薄美觀、低能耗、低成本等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類座艙顯示[1]。作為人車交互的主要界面，用戶對(duì)車載顯示屏的需求趨向于大尺寸、高清化、多聯(lián)屏、多形態(tài)化，以及追求沉浸式和互娛性的體驗(yàn)[2-3]。隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，車載顯示屏承載了越來越多的功能，本文簡(jiǎn)要闡述了車載顯示屏的現(xiàn)狀，對(duì)車載3A 鍍膜曲面雙聯(lián)屏、車載五聯(lián)屏、極致窄邊框一體化顯示屏、空氣成像顯示屏、聚音屏等產(chǎn)品進(jìn)行了介紹，展望了車載顯示屏的發(fā)展方向，以期推動(dòng)智能顯示技術(shù)的發(fā)展。

1 車載顯示屏的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

液晶顯示器（liquid crystal display，LCD） 的構(gòu)造是在TFT 與彩色濾光片（color filter，CF） 玻璃基板中間放置具有各向異性的液晶，通過外加電場(chǎng)改變液晶分子的排列方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)光的動(dòng)態(tài)調(diào)控，液晶分子自身無法發(fā)光，需要通過背光源的照射來實(shí)現(xiàn)顯示功能，最常見的是由發(fā)光二極管（ light-emitting diode，LED） 作為背光源的LCD 顯示屏[4-5]。液晶顯示模組通常包括背光源、LCD、柔性線路板（ flexible printed circuit assembly，F(xiàn)PCA）、觸摸屏等部分，液晶顯示屏的組成如圖1所示。

從機(jī)械駕艙到電氣時(shí)代的車載電子駕艙，再到互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的信息娛樂數(shù)字駕艙，顯示屏由單一、黑白、內(nèi)嵌式逐漸向異型、多聯(lián)屏、多功能的智能化方向發(fā)展，智能座艙時(shí)代即將到來，這驅(qū)動(dòng)了座艙人車交互的主要媒介——車載顯示屏快速發(fā)展。

2 車載顯示屏的新技術(shù)

隨著汽車電子的飛速發(fā)展，以及智能座艙、自動(dòng)駕駛技術(shù)的逐步實(shí)現(xiàn)，消費(fèi)者更加關(guān)注座艙的人工智能性，顯示屏作為重要的顯示交互界面，其形態(tài)及功能是影響購車及駕乘人員體驗(yàn)的關(guān)鍵決策因素。這既是對(duì)車載顯示技術(shù)的鞭策和考驗(yàn)，也是突破新技術(shù)迎接新發(fā)展的機(jī)會(huì)，3A（anti-glare、antireflection、anti-fingerprint）鍍膜曲面雙聯(lián)屏、五聯(lián)屏、懸浮屏、聚音屏、空氣成像等產(chǎn)品逐漸嶄露頭角，吸引了廣大車企及駕乘人員的目光。

2.1 車載3A鍍膜曲面雙聯(lián)屏

曲面蓋板目前有冷彎與熱彎兩種工藝，由于冷彎工藝受限于美國康寧公司大猩猩玻璃的專利權(quán)，因此熱彎工藝是目前車載顯示蓋板方面的主流成型工藝。熱彎采用熱重力成型，將玻璃加熱到軟化狀態(tài)，利用玻璃自重，使玻璃在長時(shí)間的軟化后貼附在模具上成型，后續(xù)完成固化即可。曲面顯示屏的難點(diǎn)除了曲面蓋板的成型外還有曲面貼合，其需要多次貼合驗(yàn)證，以選取合適液晶量的玻璃面板，通過反復(fù)調(diào)整光學(xué)透明膠（optical clear resin，OCR）貼合治具及參數(shù)，使得未薄化的液晶玻璃可以無崩缺無Mura （顯示器顯示不均的一種不良現(xiàn)象）地與曲面蓋板進(jìn)行貼合，更低成本的光學(xué)透明膠黏劑（optically clear adhesive，OCA） 貼合工藝也逐漸被使用。

通過在蓋板表面噴涂防眩光（anti-glare，AG）膜、磁控濺射防反射（ anti-reflection，AR） 膜、蒸鍍防指紋（anti-fingerprint，AF）膜，使得產(chǎn)品具有抗眩、防指紋等效果，曲面屏除了具有優(yōu)良的光學(xué)效果外，還具有科技感，能夠提升用戶體驗(yàn)。同時(shí)鍍膜的高硬度、防刮耐磨，使其具有高耐久性，涂層的厚度和材料可以根據(jù)產(chǎn)品的形狀和需求進(jìn)行匹配，從而滿足高端客戶的需求。圖2 為車載3A鍍膜曲面雙聯(lián)屏。

2.2 車載五聯(lián)屏

隨著汽車座艙的智能化升級(jí)，《機(jī)動(dòng)車輛 間接視野裝置 性能和安裝要求》[6] 于2023年7月1日正式實(shí)施，預(yù)示電子后視鏡將代替具有視線盲區(qū)、風(fēng)阻大、極端天氣視線差等諸多缺點(diǎn)的傳統(tǒng)后視鏡[7]。車載前排顯示屏由儀表、中控、副駕娛樂的三聯(lián)屏配置向五聯(lián)屏方向發(fā)展，電子后視鏡可以通過攝像頭捕捉車輛周圍的畫面并顯示在屏幕上，為駕駛員提供更寬廣的視野和更清晰的圖像。此外，多屏聯(lián)動(dòng)也可使駕乘人員的人機(jī)交互更加流暢，形式更加多樣化，為駕乘人員提供完善的導(dǎo)航信息、舒適的娛樂體驗(yàn)，提升駕駛的便捷性和安全性。

五聯(lián)屏由于尺寸大、形狀不規(guī)則，所以對(duì)于蓋板的成型要求較高，3A 鍍膜的均一性難控制，并且貼合難度較大，在貼合過程中機(jī)臺(tái)設(shè)備目前只能實(shí)現(xiàn)儀表、中控及副駕娛樂屏的貼合，行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)兩側(cè)后視鏡的自動(dòng)化貼合，因此其距離實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)還有一定的距離。

2.3 極致窄邊框一體化顯示屏

顯示屏的邊框是指有效顯示區(qū)域邊緣到顯示屏外形邊緣的距離，窄邊框意味著在同樣尺寸的顯示面積下，產(chǎn)品的外形更小，可視區(qū)占比更大，視覺效果更佳[8]，還可以減少車內(nèi)座艙的空間占比。車載顯示屏的常規(guī)設(shè)計(jì)是模組的背板與塑膠機(jī)殼組裝后再安裝到車內(nèi)，一體化設(shè)計(jì)是指將模組背板與機(jī)殼合二為一，使用壓鑄件的背光，正面承載膜片，背面結(jié)構(gòu)作為外觀件直接安裝于車內(nèi)。壓鑄件的后殼即背光的背板，其背部又可以通過噴漆等工藝直接作為外觀面，通過下側(cè)的卡扣位及背部的螺絲孔直接固定在車艙對(duì)應(yīng)位置，通過取消塑膠后殼，減小模組邊框?qū)挾群湍＝M厚度，節(jié)省組裝和使用成本，改善塑膠強(qiáng)度弱及散熱差的問題。

圖4 為車載模組常規(guī)設(shè)計(jì)與一體化設(shè)計(jì)對(duì)比圖，以12.8 in（1 in ≈ 2.54 cm）的顯示屏為例，一體化設(shè)計(jì)可以減小邊框?qū)挾燃s3 mm，減小厚度2 ～4 mm，屏幕占比提升約5%。窄邊框使得背光LED發(fā)光面到同側(cè)背光顯示區(qū)域邊緣的混光距離減小，效果調(diào)試難度加大，同時(shí)一體化設(shè)計(jì)對(duì)于模組內(nèi)膜材組裝，以及FPCA 的彎折組裝有較大的挑戰(zhàn)，這需要人工作業(yè)或使用改造特制的設(shè)備來完成。

2.4 空氣成像顯示屏

全息空中智能顯示是全新的人車交互方式，通過負(fù)折射平板透鏡，應(yīng)用光場(chǎng)重構(gòu)原理，將發(fā)散的光線在空中重新匯聚，從而形成不需要介質(zhì)承載的實(shí)像，結(jié)合交互控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人與空中實(shí)像的直接交互。為用戶打造出一個(gè)具有科技感的智能座艙，駕駛?cè)藛T不用頻繁低頭，實(shí)現(xiàn)了絕對(duì)平視交互，視覺交互更加直觀、高效和便捷，交互信息涵蓋輔助駕駛、強(qiáng)提示、安全保障、智能關(guān)懷、全息導(dǎo)航等。

圖5 為空氣成像顯示屏示意圖，顯示畫面可直接在空氣中顯示。

2.5 聚音屏

聚音屏即定向發(fā)聲屏，采用獨(dú)特的透明超聲參量陣技術(shù)，聲波電信號(hào)經(jīng)過調(diào)制處理后，由顯示屏發(fā)出超聲波，調(diào)制信號(hào)的超聲波在空氣傳播的過程中進(jìn)行自解調(diào)，還原出人們可以聽到的聲音，在傳播路徑上形成具有積累效應(yīng)的虛擬聲源，從而生成高指向性的聲束，人體偏離方向與正視所成的角度為15°（將人們正視屏幕的角度作為0°），內(nèi)聲壓衰減＞ 15 dB。圖6 為聚音屏的發(fā)聲原理。

聚音屏的定向發(fā)聲使得只有處于特定位置的人員可以聽到屏幕聲音，如只有駕駛員能聽到導(dǎo)航及電話通話聲音，只有處于副駕及后排的乘客可以聽到對(duì)應(yīng)位置的副駕娛樂屏和后排娛樂屏中的聲音，駕乘人員之間互不干擾，為司機(jī)提供更加清晰的駕駛輔助提示音，提升駕駛的安全性。聚音屏不僅在車載顯示中具有廣泛的應(yīng)用前景，而且在辦公及居家娛樂顯示中同樣可以應(yīng)用，通過創(chuàng)建安靜的辦公區(qū)域，提升線上會(huì)議的保密性，無須佩戴耳機(jī)，使參會(huì)人員更加舒適。

3 結(jié)論

本文在智能座艙發(fā)展的背景下，對(duì)涌現(xiàn)的新型車載顯示產(chǎn)品進(jìn)行了重點(diǎn)介紹，為車載顯示屏的研究提供參考，為廣大車企提供發(fā)展思路。隨著多聯(lián)屏、異形屏、懸浮屏、聚音屏、空氣成像等各項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用，車載顯示屏將展現(xiàn)更加優(yōu)異的性能，其在座艙智能化中也將發(fā)揮更重要的作用。同時(shí)行業(yè)內(nèi)應(yīng)持續(xù)關(guān)注新技術(shù)的工業(yè)化量產(chǎn)實(shí)現(xiàn)、新材料的突破及應(yīng)用，助力智能座艙的實(shí)現(xiàn)。