常愛珍，李寶輝，張 凱

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，TFT液晶顯示器憑借其高性能比和低成本化，造成汽車配置液晶面板的比率大幅增長(zhǎng)，車載顯示系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛，一體化、多屏化、異形屏、曲面屏等多樣化的顯示，必將給人們帶來更舒適、更智能的體驗(yàn)。

1 TFT-LCD液晶顯示屏簡(jiǎn)介

到了20世紀(jì)80年代，液晶顯示屏逐漸發(fā)展成熟，簡(jiǎn)稱LCD。最主流產(chǎn)品薄膜晶體管液晶顯示器，英文全稱Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，也叫TFT-LCD，如圖1所示。LCD 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶盒，下基板玻璃上設(shè)置TFT （薄膜晶體管），上基板玻璃上設(shè)置彩色濾光片，通過TFT上的信號(hào)與電壓改變來控制液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而達(dá)到控制每個(gè)像素點(diǎn)偏振光出射與否而達(dá)到顯示目的。由于液晶分子自身是無法發(fā)光的，主要通過背光源的照射來實(shí)現(xiàn)，最常見的是由CCFL和LED做背光源的LCD液晶顯示屏。人們常說的LED液晶顯示器其實(shí)就是以LED作為背光源的液晶顯示器。

圖1 薄膜晶體管液晶顯示器TFT-LCD

由于LCD具有顯示畫面柔和不傷眼睛，機(jī)身薄、節(jié)省空間、省電、輻射小等諸多優(yōu)點(diǎn)，在汽車、電視、手機(jī)、顯示器及手持終端設(shè)備等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，已受到人們的廣泛關(guān)注［1-2］。

2 TFT-LCD液晶顯示屏結(jié)構(gòu)分解

一個(gè)完整的液晶屏，俗稱模組，是由背光源和panel以及各連接件組成。液晶屏的組成如圖2所示。

圖2 液晶屏的組成

其中panel的結(jié)構(gòu)由下向上分為下偏光片、TFT基板、液晶、彩膜基板、上偏光片，如圖3所示。

偏光板的作用是控制背光源的光只讓特定方向的光線通過，過濾掉其他方向的光線，經(jīng)偏光片處理的光線經(jīng)過液晶分子的扭轉(zhuǎn)作用，可以控制射出顯示屏的光線強(qiáng)度，從而控制TFT-LCD畫面的亮暗程度，控制液晶扭轉(zhuǎn)的是加在液晶上的像素電壓，TFT基板上集成著TFT開關(guān)陣列，通過TFT開關(guān)陣列對(duì)像素電壓進(jìn)行精準(zhǔn)控制，電壓的大小決定液晶分子扭轉(zhuǎn)的角度，在CF基板上，把一個(gè)像素分割成紅色R、綠色G、藍(lán)色B 3個(gè)子像素，液晶起光閥作用，對(duì)透過CF基板上的RGB三原色的光亮進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而得到所需的色彩顯示［3-4］，如圖4所示。

圖3 panel的結(jié)構(gòu)組成

圖4 偏光板的作用

背光源的作用是給TFT-LCD顯示屏提供一個(gè)面內(nèi)亮度均勻分布的光源，LED光經(jīng)過導(dǎo)光板、反射板等作用形成白色光源用于顯示，此處以LED背光源為例，其結(jié)構(gòu)組成如圖5所示。

圖5 結(jié)構(gòu)組成

3 TFT-LCD顯示能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 顏色

TFT-LCD是由RGB三原色像素構(gòu)成，RGB像素通過不同比例組合成不同的顏色，全亮為白色，全暗為黑色，因此對(duì)顯示屏顏色的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)白色、黑色、紅色、綠色、藍(lán)色5種純色畫面就夠了。業(yè)界評(píng)價(jià)顏色通常采用CIE 1931色彩空間來表示，該色空間是由國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）于1931年創(chuàng)立的，顏色是由x、y兩個(gè)色坐標(biāo)組成。

3.2 亮度

顯示器的亮度定義為全白顏色下的亮度值，單位是cd/m2。亮度越高，畫面更加鮮艷，人眼能夠分辨物體的精確度就越高。由于液晶的物理特性，顯示屏的亮度受到角度影響較大，垂直角度看亮度最大，通常情況下，在對(duì)顯示屏進(jìn)行亮度評(píng)價(jià)時(shí)定義了3個(gè)區(qū)域：A+區(qū)域、A區(qū)域、B區(qū)域，如圖6所示。

圖6 亮度評(píng)價(jià)時(shí)的3個(gè)區(qū)域

3.3 對(duì)比度

對(duì)比度是屏幕上同一點(diǎn)最亮?xí)r （白色）與最暗時(shí) （黑色）的亮度的比值，實(shí)際代表了從黑到白的漸變層次，比值越大，從黑到白的漸變層次越多，色彩表現(xiàn)越豐富，用戶可以看到更多的細(xì)節(jié)。同亮度一樣，對(duì)比度也會(huì)受角度影響。

3.4 Gamma曲線

Gamma曲線是用來補(bǔ)償人眼對(duì)自然亮度的非線性感知。人眼對(duì)不同亮度的敏感程度是不同的，對(duì)暗態(tài)的敏感程度要高于亮態(tài)，經(jīng)過人們的多次測(cè)試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)顯示屏由暗到亮這個(gè)亮度變化過程符合gamma2.2曲線時(shí)，人眼看上去會(huì)感覺比較舒服。

測(cè)試方法一般通過測(cè)試256個(gè)灰階畫面的亮度測(cè)試gamma曲線。所謂灰階，代表的是由最暗到最亮之間不同亮度的層次級(jí)別?；译A畫面越多，所呈現(xiàn)的畫面效果會(huì)比較細(xì)膩，0灰階為黑色，255灰階為白色。

3.5 Mura

Mura指的是不均勻性，表現(xiàn)為顯示器上存在亮度不一致的較大圖案，這些缺陷可能是液晶顯示器 （LCD）的裝配和光學(xué)粘合階段發(fā)生的工藝瑕疵引起的，舉例來說，當(dāng)壓力和基板出現(xiàn)不一致時(shí)，將會(huì)影響光線發(fā)射穿過顯示器各層的方式。以下舉了兩種Mura示例，左邊為線mura，右邊為背光mura。如圖7所示。

圖7 Mura

Blackmura是一種用于評(píng)估車載顯示器均勻性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法，由“德國(guó)車載顯示器行業(yè)協(xié)會(huì)（German Automotive Work Group Displays，致力于制定各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）”制定，并由德國(guó)平板顯示器論壇 （German Flat Panel Display Forum，簡(jiǎn)稱“DFF”）發(fā)布。具體方法是通過對(duì)顯示屏的白態(tài)畫面、黑態(tài)畫面的亮度圖片進(jìn)行亮度數(shù)據(jù)處理，通過比對(duì)同一畫面不同區(qū)域亮度的差異，得到白態(tài)畫面的亮度均一性、黑態(tài)畫面的亮度均一性以及亮度的相對(duì)梯度值，采用相對(duì)亮度梯度而不是絕對(duì)梯度值，避免了對(duì)不同亮度屏幕測(cè)試數(shù)據(jù)無法直接對(duì)比的缺點(diǎn)。業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)

3.6 殘影

殘影就是顯示屏長(zhǎng)時(shí)間顯示某一固定畫面后，當(dāng)切換到另一畫面時(shí)，會(huì)隱約殘留上一畫面的圖象，如圖8所示。目前對(duì)殘影的要求就是不允許存在殘影。

圖8 殘影

3.7 響應(yīng)時(shí)間

響應(yīng)時(shí)間反映了液晶顯示器各像素點(diǎn)對(duì)輸入信號(hào)反應(yīng)的速度，即像素由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗的速度。響應(yīng)時(shí)間越小則使用者在看運(yùn)動(dòng)畫面時(shí)不會(huì)出現(xiàn)尾影拖拽的感覺。一般會(huì)將反應(yīng)速率分為兩個(gè)部分：Rising和Falling，而表示時(shí)以兩者之和為準(zhǔn)，所以響應(yīng)時(shí)間愈小愈好。

4 結(jié)語

伴著技術(shù)提升，人們對(duì)顯示屏的要求會(huì)越來越多，并隨著TFT-LCD在汽車內(nèi)的應(yīng)用越來越廣，車載顯示也開始傾向于更具科技感的外觀設(shè)計(jì)，以大屏化、多屏化、觸控化為主流趨勢(shì)，加上智能網(wǎng)聯(lián)、非接觸式人機(jī)智能交互技術(shù)的加持，車載顯示屏必將會(huì)帶給人們更多智能體驗(yàn)與視覺震撼。