刘婷婷 聂菁 冯朝曦 李海华 陈小玲

1.文华学院 机械与电气工程学部 湖北省武汉市 430074 2.神龙汽车有限公司 技术中心 湖北省武汉市 430056

1 引言

汽车中控显示屏是汽车与驾驶员之间的重要人机交互窗口，随着液晶显示技术的飞速发展和在汽车电子领域的不断应用更新，现代汽车更多的智能化电子应用及功能被集成到车载显示中，如车速、导航信息、天气等各种行车信息，娱乐信息等都集中显示在中控显示屏中。车载显示系统的逐渐向集智能、多媒体、以及网络化为一体的方向发展，以汽车中控显示屏为例，目前7寸、8寸显示屏是入门级车型的标配，10寸屏已是众多主机厂主打车型的主流配置，而高配置甚至高档车型中更多的配置12寸及以上尺寸的车载显示屏，甚至有厂家推出了三联屏中控显示，消费者对汽车中控显示品的尺寸需求往大尺寸方向发展。

随着车联网等汽车智能化功能的提高，车载处理器性能升级，车载显示屏的清晰度越来越高，色彩越来越丰富，对车载显示屏的要求就越高。随着社会的快速发展，现代汽车在绿色节能、网络化、娱乐性、智能化、安全舒适等方面要求不断提高，使得车载电子系统越来越复杂。车载电子系统汇集和处理各种信息，包括汽车运行状态信息、车身控制信息、诊断信息基础，以及来自车载信息娱乐系统、车载导航系统、保障救援和紧急通信系统的和来自外部车联网的丰富信息都汇集到车载主机等电子设备上，并通过车载主机屏幕等车载显示系统反馈给驾驶员，这样才能使驾驶员及时、全面地获取掌握各种信息，对特别情况做出准确处理，并提升驾乘体验。

正是在于车载显示屏技术的更新迭代和车载信息的集中显示，汽车中控屏的故障问题不容忽视。车载显示常见故障有黑屏、卡滞、误触发、触摸失效等，一旦出现故障，人机交互及信息显示将无法进行，也给安全驾驶带来极大隐患。现代汽车的中控显示屏故障问题需要及时的解决，并杜绝已知问题的再次发生。因此，汽车中控显示屏的结构设计、软件安全等需要更加地重视和严谨，制造工艺也需要不断的更新和升级，确保其可靠性和稳定性。本文将以某车型9寸中控显示屏为例，分析误触发的技术问题并提出解决方案。

2 车载中控屏显示技术

2.1 显示屏结构

随着技术的更新发展，目前的汽车中控显示屏一般为电容式触摸显示屏。中控触摸显示屏按像素来显示，中小尺寸一般为标清显示，大尺寸一般为高清显示。从触摸显示屏结构设计角度，显示屏由3个主要的部分组成，从上到下分别是保护玻璃、触摸屏、TFT显示屏，如图1所示。这三个主要部件之间需要进行依次贴合，一般需要经过两次贴合工艺才能完成。第一次是在保护玻璃和触摸屏之间进行一次贴合，第二次是将触摸屏与显示屏进行贴合。根据屏幕尺寸大小和分辨率的不同，有框贴和全贴合两种工艺。考虑到成本因素，一般中小尺寸使用框贴工艺，大尺寸使用全贴合工工艺。

图1 传统显示屏结构

2.2 框贴技术

框贴技术，即采用专用双面胶将触摸屏与显示屏沿四周边缘进行贴合，类似于口字型固定，因此可称为口字胶贴合。又因为中间存在空气间隙层，因此又称为空气贴合。框贴是目前大部分中小显示屏所采用的贴合技术，如图2所示。其优点在于工艺简单且成本低廉，但正因为显示屏与触摸屏间存在着空气层，在光线折射后导致显示显示屏反光较大，这也是框贴技术的最大缺点。

图2 框贴工艺显示屏剖面图

框贴的特点是会产生空气层。空气层加上触摸屏和保护玻璃以及显示屏，会产生光线反射和折射，影响显示效果。通过框贴工艺贴合进行贴合的显示屏，会分别在液晶屏与触摸屏、触摸屏与保护玻璃之间产生空气层，并在3个表面产生光线反射和折射现象，如图3所示。将导致背光效率损失，显示亮度变低；外界光线经过多次反射和折射，一部分变成杂散光或镜面反射光进入人眼，产生眩光，导致对比度和亮度降低，显示效果较差。 空气层间隙的厚度即触摸屏和显示屏的间距是非常重要的技术参数。间距须设置在一个合理的数值，距离过大或过小均会引起铲平故障，如间距过大会引起显示屏水汽、起雾、反射率过大等问题；间距过小会引起误触发等触摸不良的问题。因此，在进行显示屏设计时，尤其要重点考虑间隙参数。

图3 框贴工艺的显示屏截面图反射分析

3 误触发故障复现

3.1 故障现象

某车型的9寸中控屏，在连续3个月内出现了13起汽车中控屏误触发故障，该显示屏均由同一供应商供货。故障描述如下：当车辆行驶在颠簸路面时，显示屏右上角功能误触发；显示屏右上角在行驶颠簸路时，屏幕来回跳。

3.2 故障复现

故障件返回后，外观检查正常，进行台架功能测试，晃动或按压边框时屏幕右上角边缘会处于触发状态，故障可复现，可判定是显示屏产品的问题。

对触摸屏连接测试工具，对显示屏不上电，而将支架出连接导线将TFT屏/镁框/支架/PCBA和测试工具的GND进行连通，测试触摸屏的寄生电容。售后件故障件的寄生电容右上角值(2pcs)＞600，而且图形存在一个尖角，良品寄生电容(5pcs)＜200。可见，测试不良品结果显示寄生电容变化值大于600，引起右上角误触发。故障件和良品电容值测试如表1所示。

表1 故障件和良品电容值测试

4 故障原因分析

故障现象为屏幕右上角误触发，处于同一位置。初步分析可能的原因有：（1）框贴时溢胶导致误触发；（2）触摸屏或TFT显示屏本体故障；（3）触摸屏或TFT显示屏贴合的相对位置即贴合间隙过小导致误触发。对于上述可能的原因，一一进行排查。

4.1 框贴时溢胶原因分析

台架测试触摸屏或TFT显示屏本体故障排出，进一步对故障件进行拆解分析，在挤压金属美框或者晃动过程中，显示屏有触发现象。怀疑异物接触到TFT液晶显示，在产品拆件后发现异常点：框贴胶有轻微外溢现象。下一步将进行TFT显示屏内部拆件分析，以确认验证结果。开胶可确认屏幕右上角存在轻微溢胶现象，如图4所示。但查询故障件的生产记录，点胶参数记录无异常，溢胶原因可能由于触摸屏或TFT显示屏距离过近导致溢胶。

图4 显示屏溢胶现象

4.2 触摸屏和显示屏间距分析

影响触摸屏和显示屏间距的因素之一是固定显示屏的金属支架螺丝柱高度。正常金属支架的螺丝柱高度为1.35mm，尺寸要求如图5所示。故障件金属支架的螺丝柱高度测试数据见表2所示。故障件在点1、点2和点4三个位置的螺丝柱高度小于正常尺寸。金属支架的螺丝柱高度过小，会挤压显示屏靠近触摸屏，结果会致溢胶和间距偏小。点1位置即显示屏误触发的右上角位置，此尺寸超下限，引起此位置整体下陷， 最终导致装上TFT显示屏后，TFT显示屏跟着下陷。TFT显示屏与TP触摸屏在此位置间隙随之减小。因为安装TFT显示屏后，点1位置强度高，4点位置强度低，所以4点位置也会被拉着走下限，尺寸跟着减小。

图5 金属支架的螺丝柱高度要求

表2 金属支架的螺丝柱高度数据测试

对故障件进行间距测试数据如表3所示，结果显示故障件的触摸屏和显示屏在点1和点4的两个位置间距偏小。

表3 触摸屏和显示屏间距

综上测试结果可知，根本原因是触摸屏和显示屏在右上角位置间距过小导致误触发。正常情况状态TFT显示屏边沿远离触摸屏激活区，不会形成有效的电容改变，因此不会出现误报点。但在异常状态下，假如胶层变薄，降低了TFT显示屏和TP触摸屏的间距，或者胶层有部分溢出，接近触摸屏的激活区。以上两个因素，均会形成有效的触发寄生电容，从而出现误报点。

根据以上分析，对2pcs产品复现件模拟溢胶以及触摸屏和TFT显示屏间距偏小的状态，发现2个复现件均出现和售后件相同的故障现象，且右上角误触发显示屏右上件电容值大于600。测试数据见表4所示。对售后137#故障件在无损拆解后，按照目前生产工艺（胶宽3.9mm调整到2.8mm）重新组装成成品。右上角电容值230，正常小于600。测试结果：功能测试正常，未出现右上角误触发的现象。

表4 复现件测试数据对比

因此综上原因分析，可得出结论，本次显示屏误触发的根本原因有两个：（1）TP触摸屏和TFT显示屏右上角存在溢胶问题；（2）TP触摸屏和TFT显示屏右上角间距偏小。

5 解决方案

短期解决方案：（1）对成品出货前100%台架检验；（2）增加检验治具对产品的寄生电容进行检测，用来筛选不良屏，电容检测值大于600则视为有误触发风险。（3）先对产线生产的200pcs进行全检，如果没有发现异常 则后续每4小时抽检2pcs。短期解决方案有效杜绝不良品流出。

长期解决方案：（1）提高工艺改善溢胶。对涂胶量进行严格控制，将胶量设置由3.9mm调整到2.8mm，上下限由1.5～5.3调整到1.5～3.2mm；（2）调整公差保证TP触摸屏和TFT显示屏间距。修改金属支架螺丝柱高度，将蓝色面高度调整至尺寸上偏差，如图6所示。将TP触摸屏和TFT显示屏间距调整至1.7mm，避免溢胶以及间隙过小导致误触发。（3）金属支架生产时供应商对螺丝柱高度做SPC管控。（4）对以上措施进行实验验证。检测初始寄生电容，样件冷热冲击试验，样件振动实验，样件测试后检测寄生电容。长期解决方案实施后，售后误触发问题不再出现，解决方式有效。

图6 调整金属支架螺丝柱高度

6 结束语

本文对某车型9寸框贴工艺的汽车中控显示屏误触发问题进行性原因分析和研究。受到框贴工艺的局限性，在最小改动的情况下提出了有效的解决方案。其实，如采用全贴合工艺，可以避免空气层带来的触摸和显示的故障问题。随着成本的改善和产品良率的提高，相信全贴合的技术将会逐渐称为贴合的主流技术。