《电子技术应用》

优劣共存的汽车液晶显示为何能年增19%

2017/10/14 6:00:00

对于非行业内人士而言,对汽车产业的印象可能是壁垒森严,保守谨慎。

根据麦肯锡的统计,从2015年全球销售额最大的15家厂商名单来看,向前回溯15年都没有太大变化,15年来只出现了两家新面孔。作为对比,2015年的15大手机厂商与15年前名单相比天翻地覆,只有5家厂商还在名单中,新出现的厂商多达10家。

历经上百年的发展、兼并、重组,汽车产业越来越成熟,由于投入大、行业资质要求高、产品研发周期长,不但留给新公司的机会不多,过去汽车业对于新技术的采用也异常谨慎,很多在其他领域非常成熟的技术,汽车上迟迟没有引入。例如,移动通信已经发展到第四代技术,但车载无线通信技术应用(除FM)才刚刚开始引入;一台中档汽车上所具备的影音娱乐功能(功能,非效果),往往不及一部千元智能手机手机;在越来越多工控设备已经放弃传统仪表盘时,汽车采用虚拟仪表的比例仍然不高。

当然,汽车业对于新技术保守谨慎的态度并非只是由于寡头稳定市场,大家缺乏创新的动力。对于一台在各种路面都可高速行驶的吨级(一般家用车重量在一吨到三吨之间)大机器而言,技术方案的安全性是首要考虑的因素,甚至可以说,汽车业对于功能安全的严格要求是汽车技术更新换代缓慢的主要原因。

不过,这一局面近年来在发生变化。一方面,借助电动化与自动驾驶技术,传统车厂以外的势力不断尝试各种机会,以试图切入这个万亿美元级别市场;另一方面,传统车厂看到这种趋势也不甘作茧自缚,加大了对于新技术的吸收力度,而一二级供应商(例如电子元器件厂商)对于汽车主机厂的创新需求积极响应,给予了大力的支持。

液晶显示系统增长前景好

以汽车信息显示技术为例,传统汽车信息显示各自独立,互不相关。仪表盘、中控、后排娱乐各司其职,开发起来相对简单。这样简单且相互独立的子系统也非常容易实现功能安全。但随着高级驾驶辅助(ADAS)技术的发展,展望以后无人驾驶技术的前景,汽车状态信息显示走向融合是必然的趋势。类似特斯拉的超大中控显示屏虽然还不普及,但无论仪表盘还是中控台,改用液晶显示的趋势越来越明显。

市场分析机构IHS在2015年发布的一份报告中称,从2015年到2021年,汽车显示系统年复合增长率超过11%,到2021年时市值达到186亿美元,比2015年整个市场规模增长约90亿美元(即翻一番)。IHS分析,由于消费者对影音娱乐功能、行车安全以及汽车电动化的需求不断增长,在仪表盘、中控台与其他显示应用中,主机厂越来越倾向于选择更大更复杂的显示系统。从2015年到2021年,前装液晶中控台与液晶仪表盘综合增长率都可以超过40%,这两种显示系统到2021年年出货量都可以达到6000万套。抬头显示系统综合增长率更高,可能超过65%,到2021年的年出货量将超过600万套。

后装市场显示系统一样成长迅速,IHS认为,由于中、俄、印等金砖国家对于后装导航等的旺盛需求,也是汽车显示系统全球出货增长的一个推动因素。笔者也注意到,近两年来,在后装电子后视镜领域,从芯片到方案,国产厂商越来越成为不可忽视的力量。

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(数据来源于IHS)

IHS的对汽车显示系统市场的预测已经很乐观,但一年多来的发展表明,汽车显示系统的增长可能比IHS在2015年底的估计还要乐观。在英国市场调研机构Technavio最新的预测中,2017年至2021年全球汽车显示系统年复合增长率高达19%。

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不同尺寸液晶屏出货量趋势(数据来源于IHS)

无论是电子后视镜、大屏幕中控台、虚拟化仪表还是抬头显示(HUD)都需要用到液晶屏。IHS预测,到2021年,7英寸及以上车载液晶屏年出货量可达3350万块,年复合增长率接近10%。7英寸及以上液晶屏主要用于中控台与后座影音娱乐系统,仪表用液晶屏还有3英寸、4英寸的小尺寸液晶屏,不过5英寸甚至更大的液晶屏也被一些先锋厂商开始用于仪表盘应用。

汽车应用对液晶屏与驱动芯片要求高

也许有读者会有疑问,汽车用液晶屏有什么稀奇吗?手机电脑不用说了,现在很多家用电器都配备了液晶屏,工业设备中用到液晶屏的也比比皆是,汽车用液晶屏有什么特殊要求吗?

相比消费电子产品, 汽车对于液晶屏等显示器件的要求要高很多。普通液晶屏只保证在0℃至+50℃温度区间正常工作,车载电子产品的工作温度范围最低要求为-40℃至+85℃,一般车载液晶驱动芯片的工作温度更被拓展到-40℃到+105℃。由于液晶屏在低温时响应速度会下降很多,所以要满足车载温度要求,并不容易。据笔者了解到的信息,某些声称支持-40℃的液晶屏实际上只能支持到-30℃。

除了工作温度, 车用液晶显示系统对于抗振性、耐腐蚀性、响应速度、可视角度等要求都非常高,特别重要的是车载显示系统对功能安全有极高的要求。根据ISO26262的要求,在行驶过程中的汽车,如果电子系统出现故障,导致车辆不能正常行驶时,该系统须具备可以把行车危险降低到不对人体产生危害的防护措施。

对汽车显示系统而言,不同的模块对实现功能安全的要求也不同。后排娱乐显示与中控台部分由于对行车安全影响较小,因此偶尔出现显示延迟或者画面死机现象,一般也不会造成太大的安全隐患。

但仪表盘与电子后视镜等模块就完全不同了,前者实时显示车辆的关键信息,后者更是显示随时变化的路况,如果出现大的延迟或者画面死机,将会带来极大的安全隐患。

以电子后视镜为例,假如在无人无车画面时液晶屏出现死机,短时间内驾驶员很难判断画面出现了死机,这时候一旦有异常状况出现,驾驶员根本无法及时做出反应,极有可能引发严重的交通事故。

既然电子后视镜存在这样的安全隐患,为何电子后视镜的普及率越来越高?德国与日本等国家已经出台政策,允许汽车厂商采用车用摄像头替代传统的外后视镜。这样的外后视镜系统,将没有传统安装在车身两侧的物理镜片,而在相应位置安装了摄像头,如果摄像头系统出了问题,驾驶员将无法从车内液晶屏上观察两侧后方路况。

电子后视镜受到汽车厂商的青睐,总结起来主要有三个原因。第一,相比传统后视镜,摄像头可视角度更大,借助图像处理技术,电子后视镜可有效消除后视盲区,增大可视范围,从而提升驾驶安全性;第二,传统外后视镜体积较大,风阻系数高,改为摄像头以后可以降低风阻,无论驾驶性能还是节能减排都能从中受益;第三,也是最重要的,液晶显示系统的功能安全可以通过驱动液晶的芯片组来实现,从而达到ISO26262对于显示系统功能安全的要求。


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