車用影音與GPS技術發展及應用(2)-伴隨車況訊息豐富化 平面顯示技術全面導入汽車應用

（盧慶儒／DigiTimes.com）

隨著汽車數據大量的數據化之後，車內應用顯示面板的機會不斷的增加，目前的新車系列中隨處可見利用各技術面板顯示各項 資料，例如里程累計表、時速、引擎轉速表、油量溫度、恆溫訊息顯示、車用導航系統、影音系統、抬頭顯示等等，其中尤其對於車用導航系統與影音系統來說，更 是需要高精細能力的面板作為顯示元件。

　目前車用導航系統的基本功能包括了，電子地圖功能、自動位置顯示功，移動路線建議功能等三大主要 系統，近10年來經過系統軟體及零組件的努力，在各方面都獲得相當大程度的進步，因為對於顯示器的能力要求也不斷的提高，例如在過去，車用導航系統用的顯 示面板只需要單純的顯示交通道路資訊，但是因為數位廣播技術的成熟化與廣泛被應用，使得車用導航系統也需要更高解析度與高色彩化的面板，來支援高畫質、高 資料量的影像內容這一方面應用，而在市場需求的方面，因為使用者對於導航的高度需求，預估在未來數年內，車用導航系統的市場規模將會有顯見的成長趨勢。

　此外，目前新一代的雙動力汽車，在儀表板中更是佈滿了各項關於動力的訊息，顯示能源使用的工作狀態，再加上為了提高行車的安全性、強化晚上開車時辨認能力的夜間視認系統，以及警告駕駛者周圍出現車輛或行人接近的系統等，都陸續被加入中。

　■讓駕駛者順利且安全獲得資訊

　 這些不斷增加的車況資訊該如何處理，怎樣在儘量減少的視線移動下，讓駕駛者順利且安全的獲得這些資訊，已經成了汽車儀表板開發研究人員急需面對的一大課 題。以駕駛者反應速度與眼球接收畫面的安全考量來看，一般而言，駕駛者的視線離開前擋風玻璃，投射到顯示螢幕，再移回前擋風玻璃，這全部的時間不會超過1 秒鐘，也就是說這瞬間的狀態下，肩負者表示訊息的面板，必須有足夠能力來清晰的顯示出資訊提供駕駛者。

　為了滿足駕駛者能夠在瞬間就可以獲得最多的訊息，具有多重顯示能力的儀表板也就因應而生。 相信在未來，不只是高級車輛，甚至連普通的車款也開始使用一個儀表板來顯示多項車況資料，讓駕駛者不再需要看數個顯示器就可以知道所有的車況訊息。

　例如，2005年10月開始銷售的賓士新型S Class就是採用液晶面板作為多重顯示。新型S Class的儀表板乍看之下是平淡無奇的類比式儀表板。但是，事實上，中央的時速器中的指針和文字都是由液晶面板顯示出來的。

　在這液晶面板中，除了顯示時速之外，還提供了顯示導航系統的路徑指南、以及音響功能。並且還配備了夜間辨識系統，在夜間行進時經由紅外線感測器讓駕駛者在不移動視線的情況下，也可以經由儀表板中讀取各種的資訊。

　由於儀表板是採用液晶面板作為顯示，所以駕駛者可以根據行駛狀況隨意切換畫面，不必移動視線就可以確認各種資訊。

　■普通的車款也開始使用液晶面板縮短判別速度

　 除了賓士新款SLR之外，本田也利用視角差開發了多重顯示能力的儀表板，這樣的顯示技術已經配備在2005年在日本當地銷售的新一代CIVIC汽車上。這 款視角差儀表板簡單來說就是把儀表板分為雙顯示層。在駕駛座上，在方向盤上方，可以看到上半部分利用液晶面板作為儀表顯示的行進速度、燃料、水溫等等的車 況資料，視線透穿過方向盤看到的儀表板上配置有類比顯示轉速表和各種指示訊號。這樣的配置，當然也是經過本田觀察駕駛者的習慣之後，精心設計出來的，本田 認為雖然這些儀表板上的資訊都是駕駛者所必須獲知的，但是，在行駛的過程中，對於駕駛者來說，還是有資訊的優先順序性，例如當駕駛者為了要讀取儀表板的關 於車速的資訊，就必須經常低下頭將視線穿透方向盤，觀看儀表板裡面的速度馬錶，而視線的焦點距離也必須從遠處馬上移動到近處。這樣對於駕駛者來說是相當勞 累的動作，因此，在儀表顯示的設計上本田就透過液晶面板，將速度等等的訊息放置在方向盤上方，而包括像轉速等等無須經常注意的資訊，就利用傳統的類比方式 放置在原先中央下方。在新款本田CIVIC發表後兩週，緊接著豐田汽車也發表了新一代車款RACTIS，該車款採用的是和CIVIC一樣的方法，把儀表板 配置在方向盤的上方，不過在這全視角儀表板並非全都採用液晶面板，轉速以及車速部分還是使用傳統的類比轉針方式。


在以前，有些車款同樣是利用這樣的設計方式，不過伴隨而來的缺點就是不容易看清楚路面情況等等很多問題。不過 RACTIS是利用將座位升高的方法來克服這一個缺失，而讓視線的問題得以解決，雖然在這個位置上，可以讓儀表板進入視線，不過，又會出現因為儀表板的照 明，使得因為外部光線的干擾讓顯示面板變得有些模糊，但是為了減少模糊度，這一部份，豐田汽車則是在儀表板裡安裝感測器，根據外光調節亮度，並且將速度馬 錶和轉速計隔開，中間配置警告燈，這樣一來模糊度就有了很大改善。

　將速度馬錶由傳統類比指針改為數字顯示，對於瞬間讀取而言，是有絕對 的快速接受度。以新款CIVIC的改變設計為例，根據本田內部做過的試驗，因為調整了速度馬錶的位置，雖然速度馬錶距離駕駛者的視線距離為1000mm， 比傳統的740mm增加了260mm，而向下看的角度卻比過去的20度相比降低為10度，不過花費在判別速度上的時間，卻是從以前的0.3∼0.4秒縮短 為0.18秒，縮短了將近一半的時間。這樣的結果，不僅僅是因為速度馬錶的位置做了調整，更因為速度馬錶的表現方式，由傳統的類比指針改為利用液晶面板的 數字顯示。

　■車用顯示面板需耐嚴苛操作環境

　以目前來說，車用的影音系統和車用導航系統的顯示器，還是以液晶面板為主流，不過由於系統可表現的內容持續的豐富化，使得車用液晶面板的規格也就日漸增加，例如高精細化顯示品質、高輝度、廣視角化、薄型化、輕量化、高可靠度、低耗電等等方面都快速的發展。

　 除此之外，觸控面板也開始出現在車用導航系統上，提供使用者更便利性的操作，這比起過去在副駕駛座上利用遙控器來操作車用導航系統，來得更為便利。更進一 步的，具有雙顯示面板的車用導航系統，也已經被業者發表出來，在駕駛座及副駕駛座上都分別提供顯示面板，可以同時顯示導航畫面，或者是分別觀看不同的影像 節目或資料。

　在作為車用顯示面板與一般應用環境不同的是，由於車內環境較一般的使用環境惡劣，例如像高低溫落差極大、高震動環境等等， 使得如果顯示面板期望被應用在車內的話，自然在規格標準上就需要有更高耐惡劣環境的能力，大多車用的液晶顯示面板，基本上都必須達到抗塵、抗震、至少 300∼400：1的對比顯示度、畫面亮度在300cd/㎡以上，而在溫度方面，更必須能夠承受-30℃∼+85℃的高低溫落差約攝氏120度，這對於液 晶面板與背光模組而言絕對會是極大的挑戰，因為液晶面板中的液晶會在低溫的環境中出現凍結的現象，而導致無法正常顯示畫面，或者完全破壞掉顯示的能力。所 以車用顯示面板，就以一般而言無論是在美國或者日本都有一定的認證標準，例如美國汽車工業標準（QS9000）、日本汽車工業標準（JIS）與環保標準－ ISO14000、RoHS規章等認證等多項認證。雖然以今天的系統來看，顯示面板與行車安全並無直接的影響，但是由於汽車是屬於耐久財的產品，對於品質 的使用壽命也有相當程度的要求，不只在認證項目上極為嚴苛，並且認證的時間都相當長。


從各國的車用顯示規模來看，日本、韓國以及台灣等地的業者，無論在車用導航系統、後端軟體、DVD播放設備等都有一定的技術能力愈市場佔有，也具有相當性的優勢性，不過就以顯示面板供應商而言，大多仍舊是以日本業者為主。

　 由於，車用環境大多是暴露在高亮度的陽光照射底下，所以，如果面板可顯示對比度或亮度的能力不強的話，那麼，對於使用者而言絕對會是一項痛苦的經驗。目 前，在對比度的方面，日立顯示器在2006年年中，開發出對比度達到950：1、畫面亮度高達660cd/㎡的7吋車用IPS液晶面板，無論在亮度或對比 度方面，比起一般的車用顯示面板，提高了將近2倍左右。這款面板，日立顯示器是採用白光LED作為背光源，色彩再現範圍為NTSC規格的56％，26萬色 的解析度為960×160，視角方面，上下左右均在170度以上。

　■OLED與FED急起直追期望佔有一席之地

　 如果屏除成本、材料與製程成熟度條件外，就技術特色而言，實際上FED與OLED將會比液晶面板更適合做中小型，並且能夠輕易的克服目前液晶技術所苦惱急 於改進的問題點，包括了，反應速度、視角問題、高輝度、對比度等等的問題，不過在色彩與解析度表現的能力上，略遜於使用多色LED或LD作為背光源，並搭 配專用彩色濾光片的液晶面板。

最早在1997年，OLED就被應用在車用的顯示，不過當時是以單綠色的OLED作為音響顯示面板，隨後因為彩色 OLED技術的純熟，才漸被MP3、數位相機、行動電話Finder等等小型產品所使用。對於反應速度這一方面來說，因為OLED是利用薄膜中流動的電洞 和電子結合發光，所以在速度上會比液晶面板來較佳，特別是在低溫的狀態下，液晶面板中液晶的運動速度會隨著溫度降低而變的遲緩，特別寒帶的市場特別需要考 慮這樣的問題，而因為是以電流作為發光基礎的OLED就並不會有這一個層面困擾，而針對環境溫度而言，OLED是較優於液晶面板。此外，溫度不只會對光學 元件帶來影響，也會對面板中電子電路帶來一些影響，而導致顏色的顯示出現異常，在這一方面，也會對OLED帶來程度不一的影響，不過，這可以在OLED中 設置溫度補償電路來克服此一環境。簡單的解釋是一般的狀況下，OLED的驅動電路對於環境溫度有著較大的依存關係，因此可以透過溫度補償電路來調整驅動電 壓，當環境溫度較高時可以降低驅動電壓，而在低溫環境時提高動電壓來獲得較佳的顯示能力。所以，應用在環境溫度差極大的車用上，就適應能力上OLED可以 提供較液晶面板不錯的適應力。

　■廣視角是車用顯示基本需求

　在廣視角的部分，液晶面板雖然已經有業者開 發出170度的視角技術，但是，畢竟並非所有液晶面板業者都有如此的技術能力，而且即使是有170度視角的觀看能力，但是，在輝度以及色彩表顯上，卻又無 法維持一定的水準，當然自發光能力的OLED就不會有這一方面的問題。就一般應用上而言， 例如MP3、手機等等產品的應用上，170度以上的觀看視角很少出現的，但是，如果應用在車用導航系統或者其他訊息的顯示上，廣視角就成為不得不被考慮的 因素，因為對於駕駛座以及副駕駛座來說，都是以斜面方向來觀看置於中央的車用導航系統，尤其是駕駛座，更是經常利用視線餘光，來獲得車用導航系統的訊息， 如果，作為顯示的面板無法提供大視角顯示能力的話，那麼對於坐在駕駛座以及副駕駛座的乘員來說，應該是非常不舒服的經驗。

　在對比度與輝 度方面來說，也是考驗著液晶面板的顯示能力，因為是採用背光的光源，在穿透層層的光學薄膜之後，所能剩餘的亮度已經不到原本的一半，而在這樣情況下又要表 現出高度對比，更是相當困難。但是，實際的應用環境，就是如此考驗顯示能力，因為在行車的環境中，一定會面臨艷陽高照的氣候，當作為車況顯示的液晶面板本 身對比度以及輝度表現能力不強的話，那麼，反而會出現更多反效果。OLED在對比度的表現上面就有著相當優秀的能力，而就製程而言，OLED是在薄膜上形 成鏡射效果，當強烈的外部光線出現時，可以將之反射，而不至於對本身自發光出現干擾而減弱對比能力，而能夠表現出深沉暗黑色。

　雖然，無論在環境溫度、對比、視角的能力表現上，OLED都比液晶面板來的出色，不過一旦面臨商用化的情況下，成本等等的考量也就跟著浮現出來，就今天而言，這也是OLED無法獲得使用者青睞的致命點。

　■FED擔負延續VFD在車輛應用的任務

　 真空發光技術，對於車用顯示來說已經不是陌生的產品，最先採用真空發光技術作為顯示應該是屬於車用音響面板。因為其具有高亮度、高色彩表顯能力，所以，目 前市場上大多以炫麗作為訴求的車用音響都是採用VFD作為顯示面板。一樣在對於環境溫度的適應力上面，真空發光技術對於環境溫度的依存度較低，所以來自外 界的高低溫差對於真空發光技術而言，並不會帶來太大的影響。再接下來市場需要高度表現畫面的需求下，VFD就無法達到全彩以及高密度影像顯示的能力，使得 FED也就擔負著延續VFD在車輛應用的任務。延續真空發光技術所發展出來的FED顯示面板，因為是真空的顯示原理，同樣在外界溫差這一方面，一樣具有優 於OLED和液晶面板的能力。除此之外，和OLED一樣都是以自發光為基礎，所以無論在反應速度、輝度特性、以及廣視角、對比度等等各方面，都有相當出色 的表現。例如在輝度特性這一部份，根據實驗的結果，在相同暗室環境中的表現，FED無論在白色或黑色的輝度表現都優於液晶面板。另外值得一提的是FED在 色再現能力的表現，由於FED是依賴螢光粉作為發光基礎，所以，如果使用正確的螢光粉情況下，FED的色再現能力可以達到100％以上的NTSC比。

　雖然目前的車用顯示元件大多是以液晶面板為主，但是隨著包括FED、OLED等等的平面顯示技術成熟商用量產化後， 在未來的幾年之內，將會有機會跨入到車用的應用領域之內。不過就長遠來看，或許在車況資訊的顯示，平面顯示器也許是一個過度的應用，最終將可能全面導向採 用HUD（Head Up Display抬頭顯示器）的技術。

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