车载显示器.docx

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车载显示器

车载显示器

2013-11-12

（一）市场不断扩大

  随着液晶面板价格不断降低，车载显示器配备超越以往“2DIN”规格的大型显示屏的动向开始加速。

另外，高级驾驶辅助系统（ADAS）的多功能化、采用后摄像头的后方视野显示系统在美国的推广，以及侧视镜和后视镜配备摄像头的规定放宽等，都要求汽车具备新的显示功能。

车载显示器市场会如何扩大？

本连载将向大家介绍一些车载液晶显示器和HUD等的最新动向。

  戴姆勒的“梅赛德斯·奔驰S级”在仪表板上采用了两块12.3英寸的液晶面板。

大众“XL1”则用摄像头代替了外后视镜，在车内为其设置了液晶显示器。

通用汽车的“CadillacElmirajConcept”在仪表部分和中控台配置了多台显示器。

  不只是这些，在2013年9月于德国举行的“法兰克福车展”上，江森自控展示了新一代驾驶舱模块，博世展示了采用有机EL屏的仪表模块，都可以看出汽车厂商开始采用丰富多彩的显示器的动向（图1）。

图1：

从法兰克福车展上可以看到车载显示器的进化

在2013年9月举行的法兰克福车展上，体现车载显示器多样用途的展示接二连三。

  尤其是欧美汽车厂商，已经开始积极活用液晶面板，很多业内相关人士指出，“日本汽车厂商在这一领域起步晚了”。

日本厂商过去凭借内置型导航仪率先在车内导入了大型显示器，但遗憾的是这种方式之后基本再没有什么发展。

  而欧洲厂商则通过在驾驶员旁边配置操作用输入开关、改良用户接口（UI），早早地确立了将手边的操作开关与仪表板上的高精细大型显示器组合的方向，并稳步扩大采用这种方式的车型。

  另外，驾驶席前的仪表部分（仪表群）全面配备液晶面板的车型在欧美也呈增加趋势。

将来“可能会在驾驶席、副驾驶席以及后座分别配置专用大型显示器，用来取代在安装有车载导航仪等的中控台上配置的显示器”（康奈可）。

CID、仪表群和HUD扩大 

  目前，车载显示器的用途可分为三类：

（1）配置在中控台部分的“CID（中央信息显示器）”、

（2）驾驶席前的仪表部分“仪表群”、（3）在驾驶员前方视野显示信息的“HUD（平视显示器）”（图2）。

图2：

车内到处都是车载显示器

CID显示器实现大型化，仪表群采用液晶面板，HUD越来越多地得到采用。

此外，内外后视镜也开始采用显示器。

（摄影：

宝马）

  CID方面，随着智能手机和平板电脑的迅速普及，用户对于在车内访问智能手机等配备的多种功能的需求高涨，CID需要强化与这些终端的联动。

而且，消费者习惯了高精细液晶面板，因此汽车内采用更大尺寸的高精细液晶面板的时机已经成熟。

  而仪表群则是需要实现多样化显示。

因为各国均在实施的汽车安全评估“NCAP（新车碰撞测试）”开始推荐采用显示系统的安全功能。

  例如，美国NHTSA（高速公路交通安全管理局）2013年9月宣布，将把车辆后退时的后方视野显示系统作为推荐项目追加到NCAP中。

欧洲方面，作为推荐项目，将从2013年开始在“EuroNCAP”中追加限速标志识别系统，2014年开始追加车道保持功能和自动刹车功能，2016年开始追加应对行人的自动刹车功能，为了在仪表群显示信息，车载显示器的采用会越来越多。

  HUD方面，随着汽车内的信息激增，HUD将作为向驾驶员提供驾驶所需信息的显示器得到普及。

以后方和后侧方的碰撞检测为首，带有全车速追踪功能的巡航控制（自适应巡航控制：

ACC）等高级驾驶辅助系统（ADAS）越来越多地得到采用，汽车厂商开始重视HUD无需驾驶员移开向前的视线就能提供信息的优点。

  此外，预计2014年中期欧洲将放宽关于内后视镜和外后视镜配备摄像头的规定。

这样一来，内外后视镜配备显示器的步伐也将加快。

估计前面提到的用摄像头替代外后视镜的大众XL1在该许可下达后将限量销售100辆。

车载显示器配备量将过亿 

  夏普预测，到2020年，车载显示器市场中面向CID和仪表群的显示屏的配备数量将超过1亿个/年（图3）。

这个数字超过了汽车的年产量，也就是说，一辆车将普遍配备多台车载显示器。

其中的主角是液晶面板，不过部分HUD和CID也出现了采用DLP（数字光处理）投影仪的动向。

图3：

到2020年，车载显示屏市场规模将超过1亿个/年

预计车载显示器的年配备量到2020年将达到1亿个以上，超过汽车的年产量。

（图由《日经电子》根据夏普的资料制作）

  尤其是在CID用途，显示器厂商一致表示将“使液晶屏成为标配”。

虽然10英寸以上的液晶屏由于价格方面的原因主要以高档车为中心，但“3.5～7英寸液晶屏已经形成了可轻松采用的环境”（康奈可）。

  HUD方面，电装认为“2020年将形成每年1000万台规模的市场”，这样的话，约有一成的新车配备HUD。

（未完待续。

记者：

狩集浩志、田中直树，《日经电子》） 

活用消费类用途的技术 

       车载用途对显示器特性的要求与消费类用途相同，包括省电、高亮度、高精细度、高对比度等。

不过，车载显示器不能直接利用消费类产品。

       因为车载显示器对工作温度和抗振性的要求比消费类用途更加严格。

例如，工作温度要保证在-40～+85℃之间。

为此，必须采用不同于消费类显示器的材料。

另外，作为车载用途特有的要求，强烈要求显示器提高设计性并能提供不妨碍驾驶的信息（图4）。

图4：

性能要满足车载用途特有要求

车载显示器需要具备不同于消费类用途的性能。

除了基本性能参数外，提高了设计性、可提供不妨碍驾驶的信息的车载显示器备受期待。

将来，以可实现三维形状的显示器为首，估计还将在驾驶席和副驾驶席分别配备显示器。

       其中，省电、高亮度、高精细度和高对比度方面，显示器厂商计划采用消费类用途积累的技术来应对。

例如，日本显示器在车载显示器中应用了通过在液晶面板像素中追加白色的“RGBW方式”省电的“WhiteMagic”，以及可实现广视角和高对比度显示的IPS（in-planeswitching）方式液晶面板“IPS-NEO”等新技术。

       夏普今后也将在车载显示器的TFT部分采用“IGZO”，由此降低耗电量并提高亮度。

另外，夏普还面向车载用途开发出了采用MEMS快门取代液晶快门的MEMS显示器注1）。

注1）夏普与高通的全资子公司Pixtronix共同开发了组合使用IGZO和MEMS快门的MEMS显示器，计划2015年度在消费类用途实现800亿日元的销售额。

       这款显示屏无需偏光板和彩色滤光片，背照灯的光利用效率可提高至普通液晶屏的约10倍。

透射率方面，普通液晶屏为6～8％，而采用MEMS快门时高达60％以上，能节省电力、提高亮度。

另外，通过LED的时分驱动，该显示屏可实现120％的色彩表现性，而且是机械式开关快门，响应时间不容易随温度变化。

4K在车载用途是否必要 

       关于高精细化能发展到什么程度，业界对此有各种各样的讨论。

从人眼的视认性来看，CID约为120ppi、仪表群约为170ppi是没有问题的。

但针对副驾驶席和后座的显示器则需要实现全高清（fullHD）。

夏普正面向仪表群开发167ppi的12.3英寸（1920×780像素）液晶屏，面向CID开发158ppi（1920×1080像素）的14型液晶屏（图5）。

图5：

推进大型化和高精细化开发的车载液晶显示器

夏普认为车载用途的液晶显示器将推进大型化和高精细化，为此展开了开发。

（图由《日经电子》根据夏普的资料制作）

       很多部件厂商指出，“欧洲汽车厂商已经开始要求全高清”，而且还听说今后会继续推进高精细化，“高档车可能还会采用4K产品”。

       液晶屏用于车载用途时存在的课题——低温特性方面，需要在低于-20℃的环境下也能高速响应的显示技术。

尤其是在严冬时节启动发动机后立即要使用的后方视野显示系统和夜间监控系统等，采用液晶屏时，可能无法显示人和自行车等移动物体。

       针对这一课题，夏普开发出了在-30℃的低温环境也能在150ms启动的液晶面板（图6）。

据该公司介绍，通过在开/关液晶屏时强制加载电场，缩短了液晶屏的响应时间注2）。

注2）夏普在显示器国际会议“SID2013”上，以“NovelSuper-Fast-Response,Ultra-WideTemperatureRangeVA-LCD”为题，就可在-30℃低温环境使用的液晶面板发表了演讲。

图6：

大幅改善低温特性

夏普开发出了低温时也能高速响应的液晶屏。

在-30℃也能实现150ms的响应性。

这样就可以消除车辆在低温环境启动时的摄像头安全系统故障。

（图由《日经电子》根据夏普的资料制作）

       另外，德州仪器（TI）表示，通过为HUD等采用利用MEMS反光镜机械驱动的DLP，可解决低温特性的课题。

（未完待续。

记者：

狩集浩志、田中直树，《日经电子》） 

（三）必须提高设计性

 除了满足车载用途必需的基本参数外，能否满足车载用途特有的要求也是今后扩大车载显示器市场的关键。

尤其是提高设计性，大型显示器在内饰设计中占主要地位，因此显示器的形状自由度等“必须与内饰融为一体”（京瓷显示器），比如支持进深感、配合车内的黑色基调等。

  不过，液晶屏能支持的范围有限。

形状自由度方面，目前，为配合仪表群的设计，车载液晶屏已开始采用四角圆润的形状，另外还在开发略微弯曲的液晶屏，但对于使用硅TFT和LED背照灯的液晶面板来说，可弯曲的曲率半径存在极限。

  因此，有机EL显示屏和DLP投影显示受到了关注。

有机EL显示屏无需背照灯等，可实现薄型化，在柔性面板中的应用备受期待。

不过，消费类用途好不容易实现弯曲的显示器才刚刚在电视机和智能手机领域亮相，用于车载用途还要再过几年。

  德州仪器提出了利用DLP投影仪的曲面显示器方案（图7）。

该公司在2013年1月举办的“InternationalCES”上，展示了面向三维形状CID的投射型显示器。

该产品的特点是，在实现曲面显示的同时，还支持触摸输入和旋钮开关。

图7：

支持三维形状和多种输入装置的DLP投影显示

德州仪器试制了DLP投影显示系统，并在2013年的“InternationalCES”上公开（a）。

该系统不但支持三维形状，通过从屏幕背面照射红外线，还支持触摸输入及旋钮输入等多种输入装置。

（图由《日经电子》根据德州仪器的资料制作）

  该显示器不仅配备了DLP投影相关构成部件，同时还配备了红外线照射装置和受光用红外相机，从而在整个曲面实现了触摸输入。

而且，由于是通过红外线检测，可以区分是从驾驶席还是从副驾驶席伸出的手。

因此可提供对应不同操作者的新UI。

  此外，该显示器还能在显示部分配置旋钮开关等机械部件，这在液晶屏上是很难实现的。

德州仪器打算在2018年前后实现DLP投影显示器的实用化。

HUD开始大型化竞争 

  不仅是CID和仪表群用途，HUD的应用也呈扩大趋势，汽车HUD目前的主流是采用1.8英寸的透过型液晶屏，这样可实现相当于在前方约2m处5～10英寸屏幕的影像（图8）。

不过，随着先进驾驶辅助系统（ADAS）的发展，对车载显示器大型化的要求日益强烈，日本显示器表示，“将从目前的1.8英寸扩大到3英寸以上”。

图8：

更大型的HUD正在开发中

此前的主流HUD是实现相当于约2m远处5～10英寸屏幕的影像，而今后将加速推进大型化。

电装在2013年5月举行的“人与车科技展”上展示的试制品可实现相当于约2m远处17英寸屏幕的影像。

康奈可宣布正在开发可实现行业最大级别显示的HUD。

  在为汽车厂商供货的电装品厂商中，电装2013年5月在“人与车科技展”上，展示了可实现相当于前方约2m处17英寸屏幕影像的液晶屏HUD。

此外，康奈可在接受本站采访时透露，目前正在利用液晶屏和DLP投影仪开发可实现行业最大级别显示的产品。

  随着各种车载显示器的亮相，德国大型电装品厂商大陆集团针对目前各种显示器技术的动向，公布了今后对这些技术的采用方针，包括

（1）积极利用、

（2）维持现状、（3）自然减少、（4）调查中（图9）。

具体而言，今后将积极采用IPS方式彩色液晶屏技术、DLP投影显示技术以及有机EL显示屏技术。

图9：

积极利用IPS方式、有机EL和DLP

大陆集团打算积极利用IPS方式的液晶屏、有机EL显示屏和DLP投影仪。

（图由《日经电子》根据大陆的资料制作）

半导体器件也出现变化的迹象 

  随着车载显示器的采用不断扩大，其中利用的半导体器件也发生了变化。

康奈可介绍说，“以前，5英寸的液晶显示屏配备一个内嵌图形控制器（GDC）的CPU即可，而7英寸以上的话，要分别使用一个CPU和一个GDC，如果是立体显示则要使用带3D绘图引擎的GDC”。

  富士通半导体预计今后显示器的配备数量将扩大，因此推出了用一个SoC就能控制仪表群、CID和HUD三个显示器的产品。

与显示器一侧（接收端）的GDC组合，用一个SoC就能控制三个显示器，因此可削减部件数量，从而降低成本。

以前必须为每个显示器单元分别配备控制用MCU和GDC功能。

图10：

量产车也要实现多显示器输出和摄像头输入

瑞萨电子2013年发布了面向车载信息系统的MCU“R-Car”系列新款高功能产品和量贩品。

高功能产品把显示器输出由2通道增加至4通道，量贩品把摄像头输入由2通道增加至3通道。

  瑞萨电子在分别于2013年3月和9月发布的车载信息系统用SoC高功能产品“R-CarH2”和量贩产品“R-CarM2”中，强化了显示器输出和摄像头输入功能（图10）。

高功能产品H2把显示器输出由该公司原产品的2通道增加到4通道，量贩产品M2把摄像头输入由2通道增加到3通道。

各半导体厂商都在强化ADAS功能，以加强对仪表群和HUD显示的支持。

（记者：

狩集浩志、田中直树，《日经电子》）