隨著液晶面板價(jià)格不斷降低,車載顯示器配備超越以往“2DIN”規(guī)格的大型顯示屏的動(dòng)向開始加速。另外,高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的多功能化、采用后攝像頭的后方視野顯示系統(tǒng)在美國的推廣,以及側(cè)視鏡和后視鏡配備攝像頭的規(guī)定放寬等,都要求汽車具備新的顯示功能。車載顯示器市場會(huì)如何擴(kuò)大?本連載將向大家介紹一些車載液晶顯示器和HUD等的最新動(dòng)向。
戴姆勒的“梅賽德斯·奔馳S級”在儀表板上采用了兩塊12.3英寸的液晶面板。大眾“XL1”則用攝像頭代替了外后視鏡,在車內(nèi)為其設(shè)置了液晶顯示器。通用汽車的“Cadillac Elmiraj Concept”在儀表部分和中控臺(tái)配置了多臺(tái)顯示器。
不只是這些,在2013年9月于德國舉行的“法蘭克福車展”上,江森自控展示了新一代駕駛艙模塊,博世展示了采用有機(jī)EL屏的儀表模塊,都可以看出汽車廠商開始采用豐富多彩的顯示器的動(dòng)向(圖1)。
圖1:從法蘭克福車展上可以看到車載顯示器的進(jìn)化
在2013年9月舉行的法蘭克福車展上,體現(xiàn)車載顯示器多樣用途的展示接二連三。
尤其是歐美汽車廠商,已經(jīng)開始積極活用液晶面板,很多業(yè)內(nèi)相關(guān)人士指出,“日本汽車廠商在這一領(lǐng)域起步晚了”。日本廠商過去憑借內(nèi)置型導(dǎo)航儀率先在車內(nèi)導(dǎo)入了大型顯示器,但遺憾的是這種方式之后基本再?zèng)]有什么發(fā)展。
而歐洲廠商則通過在駕駛員旁邊配置操作用輸入開關(guān)、改良用戶接口(UI),早早地確立了將手邊的操作開關(guān)與儀表板上的高精細(xì)大型顯示器組合的方向,并穩(wěn)步擴(kuò)大采用這種方式的車型。
另外,駕駛席前的儀表部分(儀表群)全面配備液晶面板的車型在歐美也呈增加趨勢。將來“可能會(huì)在駕駛席、副駕駛席以及后座分別配置專用大型顯示器,用來取代在安裝有車載導(dǎo)航儀等的中控臺(tái)上配置的顯示器”(康奈可)。
CID、儀表群和HUD擴(kuò)大
目前,車載顯示器的用途可分為三類:(1)配置在中控臺(tái)部分的“CID(中央信息顯示器)”、(2)駕駛席前的儀表部分“儀表群”、(3)在駕駛員前方視野顯示信息的“HUD(平視顯示器)”(圖2)。
圖2:車內(nèi)到處都是車載顯示器
CID顯示器實(shí)現(xiàn)大型化,儀表群采用液晶面板,HUD越來越多地得到采用。此外,內(nèi)外后視鏡也開始采用顯示器。
CID方面,隨著智能手機(jī)和平板電腦的迅速普及,用戶對于在車內(nèi)訪問智能手機(jī)等配備的多種功能的需求高漲,CID需要強(qiáng)化與這些終端的聯(lián)動(dòng)。而且,消費(fèi)者習(xí)慣了高精細(xì)液晶面板,因此汽車內(nèi)采用更大尺寸的高精細(xì)液晶面板的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。
而儀表群則是需要實(shí)現(xiàn)多樣化顯示。因?yàn)楦鲊趯?shí)施的汽車安全評估“NCAP(新車碰撞測試)”開始推薦采用顯示系統(tǒng)的安全功能。
例如,美國NHTSA(高速公路交通安全管理局)2013年9月宣布,將把車輛后退時(shí)的后方視野顯示系統(tǒng)作為推薦項(xiàng)目追加到NCAP中。歐洲方面,作為推薦項(xiàng)目,將從2013年開始在“Euro NCAP”中追加限速標(biāo)志識(shí)別系統(tǒng),2014年開始追加車道保持功能和自動(dòng)剎車功能,2016年開始追加應(yīng)對行人的自動(dòng)剎車功能,為了在儀表群顯示信息,車載顯示器的采用會(huì)越來越多。
HUD方面,隨著汽車內(nèi)的信息激增,HUD將作為向駕駛員提供駕駛所需信息的顯示器得到普及。以后方和后側(cè)方的碰撞檢測為首,帶有全車速追蹤功能的巡航控制(自適應(yīng)巡航控制:ACC)等高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)越來越多地得到采用,汽車廠商開始重視HUD無需駕駛員移開向前的視線就能提供信息的優(yōu)點(diǎn)。
此外,預(yù)計(jì)2014年中期歐洲將放寬關(guān)于內(nèi)后視鏡和外后視鏡配備攝像頭的規(guī)定。這樣一來,內(nèi)外后視鏡配備顯示器的步伐也將加快。估計(jì)前面提到的用攝像頭替代外后視鏡的大眾XL1在該許可下達(dá)后將限量銷售100輛。
車載顯示器配備量將過億
夏普預(yù)測,到2020年,車載顯示器市場中面向CID和儀表群的顯示屏的配備數(shù)量將超過1億個(gè)/年(圖3)。這個(gè)數(shù)字超過了汽車的年產(chǎn)量,也就是說,一輛車將普遍配備多臺(tái)車載顯示器。其中的主角是液晶面板,不過部分HUD和CID也出現(xiàn)了采用DLP(數(shù)字光處理)投影儀的動(dòng)向。
圖3:到2020年,車載顯示屏市場規(guī)模將超過1億個(gè)/年
預(yù)計(jì)車載顯示器的年配備量到2020年將達(dá)到1億個(gè)以上,超過汽車的年產(chǎn)量。
尤其是在CID用途,顯示器廠商一致表示將“使液晶屏成為標(biāo)配”。雖然10英寸以上的液晶屏由于價(jià)格方面的原因主要以高檔車為中心,但“3.5~7英寸液晶屏已經(jīng)形成了可輕松采用的環(huán)境”(康奈可)。
HUD方面,電裝認(rèn)為“2020年將形成每年1000萬臺(tái)規(guī)模的市場”,這樣的話,約有一成的新車配備HUD。
活用消費(fèi)類用途的技術(shù)
車載用途對顯示器特性的要求與消費(fèi)類用途相同,包括省電、高亮度、高精細(xì)度、高對比度等。不過,車載顯示器不能直接利用消費(fèi)類產(chǎn)品。
因?yàn)檐囕d顯示器對工作溫度和抗振性的要求比消費(fèi)類用途更加嚴(yán)格。例如,工作溫度要保證在-40~+85℃之間。為此,必須采用不同于消費(fèi)類顯示器的材料。另外,作為車載用途特有的要求,強(qiáng)烈要求顯示器提高設(shè)計(jì)性并能提供不妨礙駕駛的信息(圖4)。
圖4:性能要滿足車載用途特有要求
車載顯示器需要具備不同于消費(fèi)類用途的性能。除了基本性能參數(shù)外,提高了設(shè)計(jì)性、可提供不妨礙駕駛的信息的車載顯示器備受期待。將來,以可實(shí)現(xiàn)三維形狀的顯示器為首,估計(jì)還將在駕駛席和副駕駛席分別配備顯示器。
其中,省電、高亮度、高精細(xì)度和高對比度方面,顯示器廠商計(jì)劃采用消費(fèi)類用途積累的技術(shù)來應(yīng)對。例如,日本顯示器在車載顯示器中應(yīng)用了通過在液晶面板像素中追加白色的“RGBW方式”省電的“WhiteMagic”,以及可實(shí)現(xiàn)廣視角和高對比度顯示的IPS(in-plane switching)方式液晶面板“IPS-NEO”等新技術(shù)。
夏普今后也將在車載顯示器的TFT部分采用“IGZO”,由此降低耗電量并提高亮度。另外,夏普還面向車載用途開發(fā)出了采用MEMS快門取代液晶快門的MEMS顯示器注1)。
注1)夏普與高通的全資子公司Pixtronix共同開發(fā)了組合使用IGZO和MEMS快門的MEMS顯示器,計(jì)劃2015年度在消費(fèi)類用途實(shí)現(xiàn)800億日元的銷售額。
這款顯示屏無需偏光板和彩色濾光片,背照燈的光利用效率可提高至普通液晶屏的約10倍。透射率方面,普通液晶屏為6~8%,而采用MEMS快門時(shí)高達(dá)60%以上,能節(jié)省電力、提高亮度。另外,通過LED的時(shí)分驅(qū)動(dòng),該顯示屏可實(shí)現(xiàn)120%的色彩表現(xiàn)性,而且是機(jī)械式開關(guān)快門,響應(yīng)時(shí)間不容易隨溫度變化。
4K在車載用途是否必要
關(guān)于高精細(xì)化能發(fā)展到什么程度,業(yè)界對此有各種各樣的討論。從人眼的視認(rèn)性來看,CID約為120ppi、儀表群約為170ppi是沒有問題的。但針對副駕駛席和后座的顯示器則需要實(shí)現(xiàn)全高清(full HD)。夏普正面向儀表群開發(fā)167ppi的12.3英寸(1920×780像素)液晶屏,面向CID開發(fā)158ppi(1920×1080像素)的14型液晶屏(圖5)。
圖5:推進(jìn)大型化和高精細(xì)化開發(fā)的車載液晶顯示器
夏普認(rèn)為車載用途的液晶顯示器將推進(jìn)大型化和高精細(xì)化,為此展開了開發(fā)。
很多部件廠商指出,“歐洲汽車廠商已經(jīng)開始要求全高清”,而且還聽說今后會(huì)繼續(xù)推進(jìn)高精細(xì)化,“高檔車可能還會(huì)采用4K產(chǎn)品”。
液晶屏用于車載用途時(shí)存在的課題——低溫特性方面,需要在低于-20℃的環(huán)境下也能高速響應(yīng)的顯示技術(shù)。尤其是在嚴(yán)冬時(shí)節(jié)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后立即要使用的后方視野顯示系統(tǒng)和夜間監(jiān)控系統(tǒng)等,采用液晶屏?xí)r,可能無法顯示人和自行車等移動(dòng)物體。
針對這一課題,夏普開發(fā)出了在-30℃的低溫環(huán)境也能在150ms啟動(dòng)的液晶面板(圖6)。據(jù)該公司介紹,通過在開/關(guān)液晶屏?xí)r強(qiáng)制加載電場,縮短了液晶屏的響應(yīng)時(shí)間注2)。
注2) 夏普在顯示器國際會(huì)議“SID 2013”上,以“Novel Super-Fast-Response,Ultra-Wide Temperature Range VA-LCD”為題,就可在-30℃低溫環(huán)境使用的液晶面板發(fā)表了演講。
圖6:大幅改善低溫特性
夏普開發(fā)出了低溫時(shí)也能高速響應(yīng)的液晶屏。在-30℃也能實(shí)現(xiàn)150ms的響應(yīng)性。這樣就可以消除車輛在低溫環(huán)境啟動(dòng)時(shí)的攝像頭安全系統(tǒng)故障。(圖由《日經(jīng)電子》根據(jù)夏普的資料制作)
另外,德州儀器(TI)表示,通過為HUD等采用利用MEMS反光鏡機(jī)械驅(qū)動(dòng)的DLP,可解決低溫特性的課題。
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