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单词 汽车平面仪表板显示技术
释义

【汽车平面仪表板显示技术】
 

自1985年以来,平面仪表显示器在集成度、成本、可靠性和CMOS集成电路的功耗方面,都取得了重大突破。现在,正考虑如何将平面仪表板显示器更多地应用于汽车工业。下面将分析几种适用于汽车的平面仪表板显示技术,诸如:真空荧光显示、液晶显示、电致发光显示和等离子显示。

真空荧光显示(VFD)。真空荧光显示无论是在单位容量还是在价格上都受到了人们的青睐,研究成果表明其容量还有增加的可能。该显示器具有适用各种不同恶劣环境的能力,如能在不同的温度、湿度和振动条件下工作,还能抵抗电磁干扰。真空荧光显示器工作原理与小型阴极射线管(CRT)极为相似,所不同的是真空荧光显示器阳极涂上了荧光粉。最初,它只有一个数码管,能显示一位数字,用于台式计算器。第2代真空荧光显示器由多个数码管组成,能显示出多位数字,并使用一块平面玻璃作衬底,还有一个厚涂漠层作印刷片,整个装置用玻璃封装起来。现在许多汽车里都有这种显示器。由于它有14条线段并以X-Y点阵方式显示,故能够显示出各种不同的字符和图形。随着仪表板上点的数目和象素的不断增加,阳极所需的驱动电压也随之变得更高。为了获得理想的亮度、显示效果,X-Y点阵的阳极电压就要从小型数字式仪表板中的60V增至200V以上。

液晶显示(LCD)。许多小型时钟式液晶显示技术已开始用于制造汽车仪表板,可使用的仍然是传统的旋转向列液晶显示技术,即由驱动器基片对每个字符上的每一条线段进行寻址。驱动器电压可从1.2V变化至5V。随着线段的数目和象素不断增加,要求矩阵形式必须直接使用多路传输技术。由于仪表板中象素不断增加,使得显示器的对比度和可视角也随之明显减低。为了弥补这一缺陷,制造厂家曾一度利用光的反射原理加以改进,并将驱动器电压提高到15V,但只取得有限的进展。最近几年,越来越多的电光效应液晶显示技术达到应用水平,如超旋转型双折射效应的液晶;此外还有表面性能稳定的铁电体近相液晶,它具有转换速度快和对比度好等特点,很有发展潜力。铁电体与铁毫无关系,可它与磁滞效应有关,而磁滞效应与双稳态的近相液晶材料的铁电体特性相似,电光效应液晶显示技术正在逐步取代旋转向列式显示技术。在对该显示器有源矩阵液晶显示进行了极为细致的研究后发现使之,可将该显示器的半导体二极管或薄膜型晶体管与每个象素相联,以便使之具有记忆功能。用于矩阵寻址的电压信号被直接送给晶体管,并间接地作用于液晶象素之上。这种显示器的工作原理与动态随机存储器的存储单元极为相似,液晶象素的作用就象一个DRAM存储器一样。有源矩阵液晶显示的缺点是它的成本较高。因为需要放置在其内部一个象素效率为100%的薄膜型晶体管。人们很可能会利用这种技术小型电机,但要在汽车上应用这种技术,还需进行大量的研究。还有一种称之为向列曲线均衡相液晶显示的新型液晶显示。它可以制成大型显示器,可呈弧形,是汽车仪表板显示最理想的显示器。该显示器具有重量轻、功耗小、转换速度快、成本低以及不再采用矩阵寻址方式等优点。

电致发光显示(ELD)。这种显示技术可分为两种基本类型,一种称为直流型厚膜层技术,后一种称为交流型薄膜层技术。其工作原理十分简单,给一锌硫锰磷层加上大电压(强电场),它就会放射出耀眼的黄光。电致发光显示器内部有一固体结构,故使得该显示器具有薄、轻、坚固、可靠的特点。与其它显示器相比,其工作温度和压力范围要宽得多。电致发光显示器的不足之处是,它需要非常昂贵的高压驱动器集成电路。一般说来,行驱动器至少需要40V电压,而列驱动器所需的电压至少要达170V。随着驱动器价格的不断降低,电致发光显示器可能会应用于汽车工业,并将成为一种比较理想的显示器将得到广泛应用,特别是直流型电致发光显示器将得到广泛应用。但由于用户需要的是对比度更高、寿命更长的显示器,因此,制造厂商可能会把注意力投向交流型电致发光显示器。但是这种显示器在颜色和辉度等方面还有待进一步改进。

等离子显示(PDP)。这种显示技术是在霓虹灯(氖灯)的基础上研制的。即在密封的玻璃管内装入一种惰性气体,向该气体上施加一个较高的电压,就会使管内的惰性气体电离成等离子。等离子显示的特点是性能稳定、可靠,能在恶劣的条件下稳定工作随着越来越先进、越来越经济的驱动器集成电路的不断涌现和玻璃仪表板制造业的突破性发展,这种等离子显示仪表板可能会在今后几年里打入汽车市场。这是因为等离子显示不仅具有真空荧光显示的优点,而且在许多方面还超过了液晶显示。当前,虽然直流型等离子显示仪表板普遍用于便携式计算机市场;但因这种显示器的相对寿命、对比度及发光效率等都还存在一定问题,尚不适用于汽车工业。目前,交流型等离子显示仪表板在降低成本方面有2个重要突破:(1)建立了独立的保持系统和地址系统,地址系统能使保持器很容易地查寻到每个象素。(2)建立了能量回收系统,使得等离子显示仪表板在汽车上的功耗能与液晶显示仪表板相竞争。交流型等离子显示仪表板的使用寿命相当长,加上它使用很薄的玻璃片,所以这种仪表板几乎是透明的,它可以成为汽车灯光显示中最好、且最受欢迎的显示器。只要成本适中,可以对其颜色及辉度范围加以调整、改进,完全可以取得令人满意的效果。

目前,平面仪表板显示器的生产厂家必须把着眼点放在二次信息显示上。指针式和刻度盘式仪表虽不能显示更多的信息,但却能显示图形,并可将图形重新组合。如将二次信息显示技术与触摸式仪表板结合,则平面仪表板显示器就可由“菜单”驱动,只要手一摸,它就被驱动起来。一旦二次显示器被广泛接受,则很可能成为汽车市场上最主要的显示器,其原因是:(1)用于仪表板显示与控制的实际空间已经不能满足要求。因为越来越多的信息量需要被显示,可又没有地方安装2个显示器,只能是合二为一了。(2)汽车上有些显示器,如用于方向盘上、挡风玻璃顶部以及后视镜里面的显示器,要求它们用很薄的平板材料封装,其体积要小,重量要轻,功耗要低。可是这些要求有些显示器却不能满足。例如,一只13cm的阴极射线管(CRT)就要占据23cm的地方。(3)要在一个普通的基本显示器上显示出很多信息,这不是一件容易的事,即便能够做到,显示器的价格也昂贵,而二次信息显示器能够很快、很容易地将图形重新组合,并迅速显示出来。因此,这种显示器很有可能完全取代传统式的基本显示器。

(解放军运输工程学院吴基安撰)

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