浅述车载显示屏的发展趋势

关键词：TFT-LCD；车载显示；智能座舱；电子后视镜

中图分类号：TN873；U463.6 文献标识码：A

0 引言

随着电子技术的不断发展，汽车从简单的交通工具逐渐向“第三生活空间”迈进，推动以屏为代表的座舱智能化升级，中控、仪表、抬头显示设备（head up display，HUD ） 已成为标配，流媒体后视镜、副驾及后座娱乐屏、车顶屏、扶手屏的搭载率也在逐步提升。薄膜晶体管液晶显示器（ thinfilm transistor-liquid crystal display， TFT-LCD） 以其大容量、高清晰度、轻薄美观、低能耗、低成本等特点，广泛应用于各类座舱显示[1]。作为人车交互的主要界面，用户对车载显示屏的需求趋向于大尺寸、高清化、多联屏、多形态化，以及追求沉浸式和互娱性的体验[2-3]。随着智能网联技术的发展，车载显示屏承载了越来越多的功能，本文简要阐述了车载显示屏的现状，对车载3A 镀膜曲面双联屏、车载五联屏、极致窄边框一体化显示屏、空气成像显示屏、聚音屏等产品进行了介绍，展望了车载显示屏的发展方向，以期推动智能显示技术的发展。

1 车载显示屏的结构简介

液晶显示器（liquid crystal display，LCD） 的构造是在TFT 与彩色滤光片（color filter，CF） 玻璃基板中间放置具有各向异性的液晶，通过外加电场改变液晶分子的排列方向，实现对光的动态调控，液晶分子自身无法发光，需要通过背光源的照射来实现显示功能，最常见的是由发光二极管（ light-emitting diode，LED） 作为背光源的LCD 显示屏[4-5]。液晶显示模组通常包括背光源、LCD、柔性线路板（ flexible printed circuit assembly，FPCA）、触摸屏等部分，液晶显示屏的组成如图1所示。

从机械驾舱到电气时代的车载电子驾舱，再到互联网大数据时代的信息娱乐数字驾舱，显示屏由单一、黑白、内嵌式逐渐向异型、多联屏、多功能的智能化方向发展，智能座舱时代即将到来，这驱动了座舱人车交互的主要媒介——车载显示屏快速发展。

2 车载显示屏的新技术

随着汽车电子的飞速发展，以及智能座舱、自动驾驶技术的逐步实现，消费者更加关注座舱的人工智能性，显示屏作为重要的显示交互界面，其形态及功能是影响购车及驾乘人员体验的关键决策因素。这既是对车载显示技术的鞭策和考验，也是突破新技术迎接新发展的机会，3A（anti-glare、antireflection、anti-fingerprint）镀膜曲面双联屏、五联屏、悬浮屏、聚音屏、空气成像等产品逐渐崭露头角，吸引了广大车企及驾乘人员的目光。

2.1 车载3A镀膜曲面双联屏

曲面盖板目前有冷弯与热弯两种工艺，由于冷弯工艺受限于美国康宁公司大猩猩玻璃的专利权，因此热弯工艺是目前车载显示盖板方面的主流成型工艺。热弯采用热重力成型，将玻璃加热到软化状态，利用玻璃自重，使玻璃在长时间的软化后贴附在模具上成型，后续完成固化即可。曲面显示屏的难点除了曲面盖板的成型外还有曲面贴合，其需要多次贴合验证，以选取合适液晶量的玻璃面板，通过反复调整光学透明胶（optical clear resin，OCR）贴合治具及参数，使得未薄化的液晶玻璃可以无崩缺无Mura （显示器显示不均的一种不良现象）地与曲面盖板进行贴合，更低成本的光学透明胶黏剂（optically clear adhesive，OCA） 贴合工艺也逐渐被使用。

通过在盖板表面喷涂防眩光（anti-glare，AG）膜、磁控溅射防反射（ anti-reflection，AR） 膜、蒸镀防指纹（anti-fingerprint，AF）膜，使得产品具有抗眩、防指纹等效果，曲面屏除了具有优良的光学效果外，还具有科技感，能够提升用户体验。同时镀膜的高硬度、防刮耐磨，使其具有高耐久性，涂层的厚度和材料可以根据产品的形状和需求进行匹配，从而满足高端客户的需求。图2 为车载3A镀膜曲面双联屏。

2.2 车载五联屏

随着汽车座舱的智能化升级，《机动车辆 间接视野装置 性能和安装要求》[6] 于2023年7月1日正式实施，预示电子后视镜将代替具有视线盲区、风阻大、极端天气视线差等诸多缺点的传统后视镜[7]。车载前排显示屏由仪表、中控、副驾娱乐的三联屏配置向五联屏方向发展，电子后视镜可以通过摄像头捕捉车辆周围的画面并显示在屏幕上，为驾驶员提供更宽广的视野和更清晰的图像。此外，多屏联动也可使驾乘人员的人机交互更加流畅，形式更加多样化，为驾乘人员提供完善的导航信息、舒适的娱乐体验，提升驾驶的便捷性和安全性。

五联屏由于尺寸大、形状不规则，所以对于盖板的成型要求较高，3A 镀膜的均一性难控制，并且贴合难度较大，在贴合过程中机台设备目前只能实现仪表、中控及副驾娱乐屏的贴合，行业内现有设备无法实现两侧后视镜的自动化贴合，因此其距离实现工业化量产还有一定的距离。

2.3 极致窄边框一体化显示屏

显示屏的边框是指有效显示区域边缘到显示屏外形边缘的距离，窄边框意味着在同样尺寸的显示面积下，产品的外形更小，可视区占比更大，视觉效果更佳[8]，还可以减少车内座舱的空间占比。车载显示屏的常规设计是模组的背板与塑胶机壳组装后再安装到车内，一体化设计是指将模组背板与机壳合二为一，使用压铸件的背光，正面承载膜片，背面结构作为外观件直接安装于车内。压铸件的后壳即背光的背板，其背部又可以通过喷漆等工艺直接作为外观面，通过下侧的卡扣位及背部的螺丝孔直接固定在车舱对应位置，通过取消塑胶后壳，减小模组边框宽度和模组厚度，节省组装和使用成本，改善塑胶强度弱及散热差的问题。

图4 为车载模组常规设计与一体化设计对比图，以12.8 in（1 in ≈ 2.54 cm）的显示屏为例，一体化设计可以减小边框宽度约3 mm，减小厚度2 ～4 mm，屏幕占比提升约5%。窄边框使得背光LED发光面到同侧背光显示区域边缘的混光距离减小，效果调试难度加大，同时一体化设计对于模组内膜材组装，以及FPCA 的弯折组装有较大的挑战，这需要人工作业或使用改造特制的设备来完成。

2.4 空气成像显示屏

全息空中智能显示是全新的人车交互方式，通过负折射平板透镜，应用光场重构原理，将发散的光线在空中重新汇聚，从而形成不需要介质承载的实像，结合交互控制技术，实现人与空中实像的直接交互。为用户打造出一个具有科技感的智能座舱，驾驶人员不用频繁低头，实现了绝对平视交互，视觉交互更加直观、高效和便捷，交互信息涵盖辅助驾驶、强提示、安全保障、智能关怀、全息导航等。

图5 为空气成像显示屏示意图，显示画面可直接在空气中显示。

2.5 聚音屏

聚音屏即定向发声屏，采用独特的透明超声参量阵技术，声波电信号经过调制处理后，由显示屏发出超声波，调制信号的超声波在空气传播的过程中进行自解调，还原出人们可以听到的声音，在传播路径上形成具有积累效应的虚拟声源，从而生成高指向性的声束，人体偏离方向与正视所成的角度为15°（将人们正视屏幕的角度作为0°），内声压衰减＞ 15 dB。图6 为聚音屏的发声原理。

聚音屏的定向发声使得只有处于特定位置的人员可以听到屏幕声音，如只有驾驶员能听到导航及电话通话声音，只有处于副驾及后排的乘客可以听到对应位置的副驾娱乐屏和后排娱乐屏中的声音，驾乘人员之间互不干扰，为司机提供更加清晰的驾驶辅助提示音，提升驾驶的安全性。聚音屏不仅在车载显示中具有广泛的应用前景，而且在办公及居家娱乐显示中同样可以应用，通过创建安静的办公区域，提升线上会议的保密性，无须佩戴耳机，使参会人员更加舒适。

3 结论

本文在智能座舱发展的背景下，对涌现的新型车载显示产品进行了重点介绍，为车载显示屏的研究提供参考，为广大车企提供发展思路。随着多联屏、异形屏、悬浮屏、聚音屏、空气成像等各项新技术的应用，车载显示屏将展现更加优异的性能，其在座舱智能化中也将发挥更重要的作用。同时行业内应持续关注新技术的工业化量产实现、新材料的突破及应用，助力智能座舱的实现。