[00117891]LTPS车载HUD产品开发与产业化

HUD（Head Up Display,抬头显示） ,又称平行显示器,是以驾驶员为中心的盲操作、多功能仪表显示,利用光学反射的原理,将重要的驾驶相关资讯投射在挡风玻璃上。HUD设计的用意是让驾驶员不需要低头查看仪表的显示与资料,提升行车安全性,同时也可以缓解人眼在路面和仪表之间不断调焦产生的延迟与不适（图1）。HUD显示需要保证强光下可读性以匹配日间行车要求,需要高穿透和高对比LCD搭配高亮度背光源来实现。因此对显示屏提出了高穿透、高对比、高信赖性等挑战设计、材料和工艺的要求。 据IHS市场预测,HUD的市场年复合增长率达到 37%,需求呈现爆发性增长,以1.8“和3.14”为主,客户覆盖Continental、Bosch, Visteon、LGE等国际大客户。2017年前HUD LCD主要以日本和中国台湾面板厂出货为主,厦门天马于2017年初启动HUD自主研发,对于打破HUD境外垄断市场,提升国产HUD市占率具有重要意义。 图2 HUD市场需求 图3 LCD HUD出货分布 天马集团深耕车载显示多年,考虑到LTPS穿透率优势和LCD转型储备,选择厦门天马LTPS为HUD产品路线。但厦门天马LTPS产线只有小尺寸手机和中尺寸平板显示的设计生产经验,未应对过超高穿透率（＞7%）和信赖性（105℃ 2000h）产品需求及车载良率要求（cpk 1.67,0.5443PPM）,对设计、材料、工艺面提出巨大挑战,需建立新的设计rule和管控流程。 本项目依托LTPS G5.5产线及研发力量,对如下痛点问题进行了专项攻关改善。 针对穿透率和对比度不足问题在设计上进行了透过率和对比度因子研究,创新性采用非对称开口设计和BM设计优化,改善了斜视角的暗态漏光,达成穿透率提升23%和对比度提升30%的效果。已申请公开了4篇专利,其中授权专利1篇。 针对高亮背光下器件稳定性问题,在设计上进行了光漏流因子研究,创新性采用遮光层和电路布局优化设计,改善了高亮背光下的器件漏流,达成Ioff下降80%的效果。已申请公开了3篇专利,其中授权专利2篇。 针对高温信赖性问题在液晶和偏光片材料上与供应商共同开发,采用高清亮点液晶和高耐久性PVA设计,克服了105℃条件下偏光片发黄问题和液晶失效问题,通过了客户长时间105℃操作及存储的苛刻RA测试。 针对高温高湿信赖性提升,在设计上创新性采用有机层留白和挖槽方案,在工艺上进行了Array绝缘层成膜条件和成盒制程的液晶滴下及框胶涂布研究,解决了高温高湿环境下的气泡问题,通过了客户65℃/93%条件的长时间严苛RA测试。已申请公开了8篇专利,其中已授权专利1篇。 完成以上多项挑战后,成功输出了厦门HUD车载材料、技术与工艺路线,产出的DEMO频繁参展SID、CES等重要国际展会,吸引了众多客户,最终自主开发完成1.8inch＆3.14inch高透过率高信赖性面板,实现了厦门天马车载从零到有的突破。同时赢得了与Continental、LGE等国际大客户的商业合作机会,终端客户群覆盖Daimler、BMW、AUDI、Ferrari、Hyundai等多家高端车载客户,完成了批量出货,为天马车载面板出货量全球第一贡献了重要力量。 本项目开发过程中在穿透率提升、视角优化、器件稳定性改善、残影改善、周边设计和EMI优化等方面均进行了专项改善和专利布局,输出的设计/材料/工艺经验和44篇专利已平展应用于目前开发的10款LTPS车载项目。