特斯拉Model 3显示屏拆解分析

引

言

作者：汪杨刚 海微科技

Tesla Model 3自2017年发布以来，其简洁的内饰、强劲的动力及日趋成熟的AutoPilot，长期占据着各大汽车媒体的头条，2020年上半年全球销量达到14.万台，6月上海工厂的交付数量为14,954台，北上深三城的单一车型销量更是碾压所有汽车品牌。Model 3的驾舱设计取消了仪表，改用一块15.4寸大屏完成所有行车信息显示及用户交互，屏幕的左上角区域承担了仪表的功能，因此，这块屏幕的呈现效果，很大程度上决定了整车的人机交互体验。我们从海外渠道拿到一块Model 3的显示屏总成（Model Y为同一零件），通过对它进行深度拆解，来了解这块屏幕背后的设计细节。

Model 3 座舱设计概览

Model 3的驾舱设计取消了仪表，改用一块15.4寸大屏完成所有行车信息显示及用户交互，屏幕的左上角区域承担了仪表的功能，因此，这块屏幕的呈现效果，很大程度上决定了整车的人机交互体验。我们从海外渠道拿到一块Model 3的显示屏总成（Model Y为同一零件），通过对它进行深度拆解，来了解这块屏幕背后的设计细节。

图1 正视图

图2 背部细节

图3 侧面细节

Model 3显示屏的设计采用了极简方式，整个产品只有两个子零件：显示屏模组、镁铝合金后壳。显示屏将用于视频传输的逻辑板与用于显示驱动的T-CON板集成在一起，通过粘接的方式固定在屏幕背面，另外，在显示屏边缘采用2.5~4.5mm的泡棉胶与镁铝合金后壳进行粘接固定（如图4）。同时，我们从网上也获取到了另外一张图（如图5），显示屏与后壳不仅进行了边缘粘接，内部还通过热熔胶进行了点胶加固。不知是Tesla发现仅用泡棉胶固定不牢靠，修改了设计，还是经过优化设计，去掉了热熔胶的工艺，留待后续求证。

图4 实物拆解图

图5 显示屏点胶图

接下来，我们将会从产品尺寸、光学参数、硬件方案、制造方案等方面进行一一分析，了解设计的细节。

图6 侧视图

通过对显示屏进行拆解测量，其外形尺寸如下：

边框尺寸及粘接数据如下：

后壳采用镁铝合金材质，牌号AZ91D，通过浇铸工艺一体式成型，内部通过蜂窝状结构进行强度加强，外部采用表面喷涂工艺，呈现磨砂质感的银灰色表面效果。

图7 后壳内部细节

后壳四边分别设计粘接区域，通过Tape胶带与显示屏进行粘接固定。根据拆解的数据，其四边粘接宽度为2.5mm~4.5mm。由于屏幕与后壳未通过点胶或螺丝锁附等其他方式固定，因此Tape胶的粘着力至关重要。在Tape胶带的选型以及屏幕与后壳的组装工艺上，也有着非常严格的要求。

图8 Tape胶带局部细节

Model 3 显示屏细节

显示屏是LG Display为特斯拉定制开发的一块15.4寸a-Si IPS显示屏，其主要光学参数如下：

车载Full-HD显示屏的常见分辨率为1920*1080（长宽比16:9），Model 3特意在屏幕底部增加了120像素，用于其空调信息和快捷按钮的常驻显示，因此其整体分辨率为1920*1200（长宽比16:10）。根据尺寸及分辨率，计算屏幕PPI为147（作为对比，蔚来ES6/ES8中控屏PPI高达188），因此细看其UI细节，存在肉眼可见的像素颗粒，即无法满足业内提出的Retina标准（综合车内视距考量PPI>180可满足Retina）。

图9 常驻信息显示

屏幕采用侧入式背光，由于结构设计空间所限，并没有进行非常好的散热设计，虽然亮度只有800nit，但在24w的整体功耗下，其屏幕表面温升并不理想，即使开启车内空调，工作半小时后的屏幕表面仍然“发烫”，这对于触屏应用来说是一个设计缺陷。

触摸方案采用OGS（One Glass Solution）工艺，OGS触摸屏是在保护玻璃上直接形成ITO导电膜及触摸传感器。采用OGS方案，提高了屏幕透光度，减小屏幕厚度，减轻屏幕重量，同时又降低了产品成本。由于OGS是将触摸电路集成在Cover Lens表面，一旦玻璃受损则触摸功能无法使用，因此在消费电子领域已经被制程更先进、光学效果更好的Oncell Touch/Incell Touch所替代。对比蔚来汽车ES6/ES8的中控屏在2019年5月即采用了Oncell Touch技术，而2020年发布的领克0512.8寸显示屏则采用Incell Touch的方案。

图10 常用触控方案对比

屏幕的对比度高达1450:1，NTSC色域为88%。这两个参数决定了屏幕的明暗细节及色彩还原性，在侧发光类LCD中，这样的参数已经非常优秀。如果要进一步提升屏幕的表现力，则需要更换更先进的显示方案，如直下式背光、量子点BLU或者OLED了。

显示屏电子部分采用高度集成方案，T-CON板集成了视频解串功能，ADU主机输出视频可直接转换成屏幕LVDS信号进行显示驱动，具体分解如下：

图11 显示屏PCBA

上图对应的各芯片型号如下表所示，根据分解，显示屏PCBA上选用的所有物料均为满足车规(AEC-Q)标准的器件：

图12 显示屏关键器件清单

基于其极简的结构设计，Model 3显示屏的组装也极为简单，关键工序主要是屏幕的全贴合及屏幕与后壳的压合，具体工艺步骤分解如下：

图13 显示屏制造工艺分解

显示屏的贴合采用OCA（Optical Clear Adhesive）光学全贴合，OCA是一层无基材光学透明的特种双面胶，属于压敏胶的一类。材料本身无色透明、光透过率高、胶结强度好，可在室温或中温下固化，且有固化收缩小等特点。

图14 OCA全贴合流程

显示屏与镁铝合金后壳之前的唯一固定仅为Tape胶带，且宽度仅为2.5mm~4.5mm，因此屏幕与后盖的压合工艺至关重要，压合力、保压时间等，都需要根据Tape胶带的物性表进行计算，才能发挥胶带的最大粘着力，确保屏幕在各种恶劣的工况下都不会脱落。

根据拆解分析，Model 3显示屏的供应链相对比较简单，罗列如下：

图15 显示屏供应链

小结： Model 3自发布以来，一直是市场的焦点。其显示屏的设计方案，也被众多厂家拿来对比与参考。虽然在当下看来，Model 3显示屏的边框、厚度等，已经难说有多大的优势，但其极简的设计理念、悬浮式的布置方案、一体式的结构设计，仍然值得我们学习。他山之石可以攻玉，学习其优秀的设计，改进其存在的局限，最终为客户呈现优秀、创新、领先的产品，始终是海微科技的目标。