淺述車載顯示屏的發展趨勢

關鍵詞：TFT-LCD；車載顯示；智能座艙；電子后視鏡

中圖分類號：TN873；U463.6 文獻標識碼：A

0 引言

隨著電子技術的不斷發展，汽車從簡單的交通工具逐漸向“第三生活空間”邁進，推動以屏為代表的座艙智能化升級，中控、儀表、抬頭顯示設備（head up display，HUD ） 已成為標配，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，廣泛應用于各類座艙顯示[1]。作為人車交互的主要界面，用戶對車載顯示屏的需求趨向于大尺寸、高清化、多聯屏、多形態化，以及追求沉浸式和互娛性的體驗[2-3]。隨著智能網聯技術的發展，車載顯示屏承載了越來越多的功能，本文簡要闡述了車載顯示屏的現狀，對車載3A 鍍膜曲面雙聯屏、車載五聯屏、極致窄邊框一體化顯示屏、空氣成像顯示屏、聚音屏等產品進行了介紹，展望了車載顯示屏的發展方向，以期推動智能顯示技術的發展。

1 車載顯示屏的結構簡介

液晶顯示器（liquid crystal display，LCD） 的構造是在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，通過外加電場改變液晶分子的排列方向，實現對光的動態調控，液晶分子自身無法發光，需要通過背光源的照射來實現顯示功能，最常見的是由發光二極管（ 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，FPCA）、觸摸屏等部分，液晶顯示屏的組成如圖1所示。

從機械駕艙到電氣時代的車載電子駕艙，再到互聯網大數據時代的信息娛樂數字駕艙，顯示屏由單一、黑白、內嵌式逐漸向異型、多聯屏、多功能的智能化方向發展，智能座艙時代即將到來，這驅動了座艙人車交互的主要媒介——車載顯示屏快速發展。

2 車載顯示屏的新技術

隨著汽車電子的飛速發展，以及智能座艙、自動駕駛技術的逐步實現，消費者更加關注座艙的人工智能性，顯示屏作為重要的顯示交互界面，其形態及功能是影響購車及駕乘人員體驗的關鍵決策因素。這既是對車載顯示技術的鞭策和考驗，也是突破新技術迎接新發展的機會，3A（anti-glare、antireflection、anti-fingerprint）鍍膜曲面雙聯屏、五聯屏、懸浮屏、聚音屏、空氣成像等產品逐漸嶄露頭角，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，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，利用玻璃自重，使玻璃在長時間的軟化后貼附在模具上成型，后續完成固化即可。曲面顯示屏的難點除了曲面蓋板的成型外還有曲面貼合，其需要多次貼合驗證，以選取合適液晶量的玻璃面板，通過反復調整光學透明膠（optical clear resin，OCR）貼合治具及參數，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象）地與曲面蓋板進行貼合，更低成本的光學透明膠黏劑（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，使得產品具有抗眩、防指紋等效果，曲面屏除了具有優良的光學效果外，還具有科技感，能夠提升用戶體驗。同時鍍膜的高硬度、防刮耐磨，使其具有高耐久性，涂層的厚度和材料可以根據產品的形狀和需求進行匹配，從而滿足高端客戶的需求。圖2 為車載3A鍍膜曲面雙聯屏。

2.2 車載五聯屏

隨著汽車座艙的智能化升級，《機動車輛 間接視野裝置 性能和安裝要求》[6] 于2023年7月1日正式實施，預示電子后視鏡將代替具有視線盲區、風阻大、極端天氣視線差等諸多缺點的傳統后視鏡[7]。車載前排顯示屏由儀表、中控、副駕娛樂的三聯屏配置向五聯屏方向發展，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，多屏聯動也可使駕乘人員的人機交互更加流暢，形式更加多樣化，為駕乘人員提供完善的導航信息、舒適的娛樂體驗，提升駕駛的便捷性和安全性。

五聯屏由于尺寸大、形狀不規則，所以對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，在貼合過程中機臺設備目前只能實現儀表、中控及副駕娛樂屏的貼合，行業內現有設備無法實現兩側后視鏡的自動化貼合，因此其距離實現工業化量產還有一定的距離。

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，產品的外形更小，可視區占比更大，視覺效果更佳[8]，還可以減少車內座艙的空間占比。車載顯示屏的常規設計是模組的背板與塑膠機殼組裝后再安裝到車內，一體化設計是指將模組背板與機殼合二為一，使用壓鑄件的背光，正面承載膜片，背面結構作為外觀件直接安裝于車內。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，通過下側的卡扣位及背部的螺絲孔直接固定在車艙對應位置，通過取消塑膠后殼，減小模組邊框寬度和模組厚度，節省組裝和使用成本，改善塑膠強度弱及散熱差的問題。

圖4 為車載模組常規設計與一體化設計對比圖，以12.8 in（1 in ≈ 2.54 cm）的顯示屏為例，一體化設計可以減小邊框寬度約3 mm，減小厚度2 ～4 mm，屏幕占比提升約5%。窄邊框使得背光LED發光面到同側背光顯示區域邊緣的混光距離減小，效果調試難度加大，同時一體化設計對于模組內膜材組裝，以及FPCA 的彎折組裝有較大的挑戰，這需要人工作業或使用改造特制的設備來完成。

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，通過負折射平板透鏡，應用光場重構原理，將發散的光線在空中重新匯聚，從而形成不需要介質承載的實像，結合交互控制技術，實現人與空中實像的直接交互。為用戶打造出一個具有科技感的智能座艙，駕駛人員不用頻繁低頭，實現了絕對平視交互，視覺交互更加直觀、高效和便捷，交互信息涵蓋輔助駕駛、強提示、安全保障、智能關懷、全息導航等。

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

聚音屏即定向發聲屏，采用獨特的透明超聲參量陣技術，聲波電信號經過調制處理后，由顯示屏發出超聲波，調制信號的超聲波在空氣傳播的過程中進行自解調，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°），內聲壓衰減＞ 15 dB。圖6 為聚音屏的發聲原理。

聚音屏的定向發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應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用前景，而且在辦公及居家娛樂顯示中同樣可以應用，通過創建安靜的辦公區域，提升線上會議的保密性，無須佩戴耳機，使參會人員更加舒適。

3 結論

本文在智能座艙發展的背景下，對涌現的新型車載顯示產品進行了重點介紹，為車載顯示屏的研究提供參考，為廣大車企提供發展思路。隨著多聯屏、異形屏、懸浮屏、聚音屏、空氣成像等各項新技術的應用，車載顯示屏將展現更加優異的性能，其在座艙智能化中也將發揮更重要的作用。同時行業內應持續關注新技術的工業化量產實現、新材料的突破及應用，助力智能座艙的實現。