JP2005170169A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱体から発せられる熱を効率的に放熱することが可能な放熱構造を得ること。
【解決手段】 表示器１はケース体５内に配設され車両の走行情報を少なくとも表示する。発熱体である光源２は表示器１の背後に配設され、前記車両情報となる表示光Ｌを表示器１から発生させる。回路基板２０は光源２を配設するとともに、光源２から発せられる熱を集める。放熱部材７はケース体５の外部に少なくともその一部分が露出するように配設され、光源２から発せられる熱をケース体５外へ放熱する。熱伝導部材２４は回路基板２０と放熱部材７との連結し、回路基板２０の熱を放熱部材７へと伝達する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両用表示装置に関するものであり、特に、表示手段を収納するケース体内に発生する熱を外部に放熱するための構造を備えた車両用表示装置に関するものである。

従来より、表示器が発した表示光を反射させて虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置が車両用表示装置として種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。ヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボードに配設された表示装置が投射する表示光を前記車両のフロントガラスで利用者の方向に反射させ、虚像を表示するものである。
特開平１１−３１００５５号公報

かかるヘッドアップディスプレイ装置Ａには、図７に示すようにＴＦＴやＤＳＴＮ等からなる液晶表示素子からなる表示器１と、この表示器１の背後に設けられ表示光Ｌを車両のフロントガラスに照射させるためのランプやＬＥＤ（複数のＬＥＤ）等からなる光源２と、表示器１からの表示光Ｌを反射させるための反射鏡３と、反射鏡３によって反射した表示光Ｌを拡大し前記フロントガラス方向へ反射させるための凹面鏡４とをケース体５内に配設するものである。発熱体である光源２は、表示光Ｌを発するための各種制御を行うためのマイクロコンピュータからなる制御手段及び前記制御手段を駆動させるための各種電子部品が実装された図示しないメイン基板（配線基板）と電気コード等の配線部材を介して電気的に接続されるサブ基板（配線基板）６上に配設されるとともに、このサブ基板５を介して複数の放熱フィン７ａを備えた放熱部材７の平坦面７ｂ上にビス等の固定部材によって配設固定されるもので、光源２から発せられる熱は、放熱部材７によってケース体５外に放熱される。尚、放熱部材７は、放熱フィン７ａがケース体５外へ露出するようにケース体５に配設されるものである。

このような発熱体である光源２を有するヘッドアップディスプレイ装置Ａの放熱構造は、表示器１から発せられる表示光Ｌの光路長を稼ぐためにケース体５内に反射鏡３が設けられる構造上、ケース体５の底部側において、放熱部材７上にサブ基板６を介して光源２が配設される構造となる。放熱部材７は、ケース体５の外側において放熱フィン７ａを下方側に向けて配設されるため、放熱フィン７ａ間に熱がこもりやすく放熱効率が悪くなってしまうといった問題点を有している。また、放熱部材７とサブ基板６と光源２とを積層配置する構造は、表示光Ｌの光路長を稼ぐとともに光源２の放熱効率を高めるためのレイアウト設計に制限をもたらすとともにケース体５の小型化に歯止めをかけ、省スペースか望まれるヘッドアップディスプレイ装置Ａを含む車両用表示装置において、有効的な構造とはなっていない。

また、大光量を発するパワーＬＥＤなる光源がこの近年においてバックライト光源として使用される傾向にあり、この光源を表示器１のバックライト光源として複数配設する場合は、熱の発生量も大きくなる。半導体材料からなる前記光源としては、光出力特性（駆動電流に対する光の量）が温度に依存するものであり、高温になるに連れて光出力特性が低下する傾向にあり、放熱効果を高めるとともに熱量の管理が重要視されている。

本発明の前述した問題点に着目し、発熱体から発せられる熱を効率的に放熱することが可能な放熱構造を得ることを第１の目的とし、また熱量管理を行いやすい放熱構造を得ることを第２の目的とする。

本発明は、前述した課題を解決するため、請求項１に記載の車両用表示装置のように、ケース体内に配設され車両の車両情報を少なくとも表示するための表示手段と、前記表示手段を動作させるに必要な発熱体である電子部品と、前記電子部品を配設するとともに、前記電子部品から発せられる熱を集めるための配設部材と、前記ケース体の外部に少なくともその一部分が露出するように配設され、前記配設部材から発せられる熱を前記ケース体外へ放熱する放熱部材と、前記配設部材と前記放熱部材との間を連結し、前記配設部材の熱を放熱部材へと伝達する熱伝導部材と、を備えてなるものである。

また、請求項２に記載の車両用表示装置は、ケース体内に配設され車両の走行情報を少なくとも表示するための表示手段と、前記表示手段の背後に配設され、前記車両情報となる表示光を前記表示手段から発生させるための発熱体である光源と、前記光源を配設するとともに、前記光源から発せられる熱を集めるための配設部材と、前記ケース体の外部に少なくともその一部分が露出するように配設され、前記光源から発せられる熱を前記ケース体外へ放熱する放熱部材と、前記配設部材と前記放熱部材との連結し、前記配設部材の熱を放熱部材へと伝達する熱伝導部材と、を備えてなるものである。

また、請求項３に記載の車両用表示装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置において、前記放熱部材に複数の放熱フィンを設け、前記放熱フィン間に前記熱伝導部材の連結部分を配設してなるものである。

また、請求項４に記載の車両用表示装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置において、前記放熱部材と車両のボディー部とを連結し、前記放熱部材の熱を前記ボディー部へ伝達するための他の熱伝導部材を備えてなるものである。

また、請求項５に記載の車両用表示装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置において、前記放熱部材を車両のボディー部に前記配線部材を介して接続してなるものである。

また、請求項６に記載の車両用表示装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置において、前記配設部材に、温度を検出するための温度検出手段を配設してなるものである。

また、請求項７に記載の車両用表示装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置において、前記配設部材は、熱伝導率の高い金属材料が用いられた板状部材からなるものである。

また、請求項８に記載の車両用表示装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置において、前記熱伝導部材は、ヒートパイプからなるものである。

また、請求項９に記載の車両用表示装置は、請求項４に記載の車両用表示装置において、前記他の熱伝導部材は、ヒートパイプからなるものである。

本発明は、表示器を収納するケース体内に発生する熱を外部に放熱するための構造を備えた車両用表示装置に関し、発熱体から発せられる熱を効率的に放熱することができる。また、熱量管理を行うことが容易となる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を説明するが、前述した従来例と同様もしくは相当個所には同一符号を伏してその詳細な説明は省く。また、以下に説明する実施の形態において、車両用表示装置としてのヘッドアップディスプレイ装置を例に挙げ説明する。

図１及び図２を用いてヘッドアップディスプレイ装置Ａの全体構成について説明する。ヘッドアップディスプレイ装置Ａは、車両１０のフロントガラス１１に表示器１から表示光Ｌを投射して虚像Ｖを表示するものである。ヘッドアップディスプレイ装置Ａは、車両１０のダッシュボード１２に配設される。表示器１が投射する表示光Ｌは、フロントガラス１１により車両１０の利用者１３の方向に反射され、利用者１３は、虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。

１は、液晶表示素子からなる表示器（表示手段）である。２は、複数のパワーＬＥＤから構成され、温度依存性を有し半導体材料からなる光源である。３は、表示光Ｌを反射させる反射鏡である。４は、反射鏡３によって反射した表示光Ｌを拡大するとともに、フロントガラス１１の方向へ投射する凹面鏡である。５は、各部材を収納するケース体である。尚、表示光Ｌは、凹面鏡４からケース体５に設けられるアクリル等の透光性樹脂からなる透光性カバー５ａを透過し、フロントガラス１１へ投射される。

２０は、光源２を配設するとともに、光源２から発する熱を集める回路基板（配設部材）である。回路基板２０は、図３及び図４に示すように配線部２１と金属板２２とから構成されている。配線部２１は、複数（４つ）のパワーＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからなる光源２と、サーミスタからなる温度検出手段２３とを配設するもので、矩形形状をなす。配設部２１は、金属板２２との絶縁を図るために絶縁材料からなる板状部材の非金属板側に、各ＬＥＤ２ａ〜２ｄを直列接続するための所定形状の第１の配線パターン２１ａと、温度検出手段２３を引き回し配線するための第２の配線パターン２１ｂとが形成されている。金属板２２は、配線部２１と同形状をなし図示しない接着剤層を介して接着固定されている。金属板２２は、アルミや銅等の熱伝導率の高い金属材料からなり、光源２から発せられる熱を集めるもので、配線部２１に温度検出手段２３を配設することによって、発熱体である光源２によって発せられる熱によって高温となる回路基板２０の温度（回路基板２０の温度を光源の温度とする）を正確に検出することが可能となる。尚、回路基板２０は、表示光Ｌを発するための各種制御を行うためのマイクロコンピュータからなる制御手段（後で詳述する）及び前記制御手段を駆動させるための各種電子部品が実装された図示しないメイン基板と電気コードやＦＰＣ等の配線部材を介して電気的に接続されることで、光源２への電源供給と、光源２への電流制限処理とを行うことができる。

７は、熱伝導率の高い金属材料からなる放熱部材である。放熱部材７は、図５に示すように放熱効率を高めるための複数の放熱フィン７ａと、ケース体５の側面に取り付けるための平坦面７ｂとが一体に設けられている。放熱部材７は、平坦面７ｂがケース体５の側面に配設され、放熱フィン７ａが非ケース体側となる外方を向くようにケース体５の側面にビス等の取付部材を介して配設固定される。放熱部材７は、外来ノイズの影響を考慮し（外来ノイズが放熱部材７及び回路基板２０を介し前記メイン基板に伝わり、前記制御手段の誤動作の原因になる）、電気コード等の配線部材によって車両のボディー部に接地（アース）される。

２４は、回路基板２０の金属板２２と放熱部材７とを連結し金属板２２の熱を放熱部材７へと伝達するための熱伝導部材である。熱伝導部材２４は、アルミや銅等の熱伝導率の高い金属材料を略Ｌ字形状に折り曲げ形成されてなるものであり、一端が回路基板２０の金属板２２にビス等の固定部材を介して固定され、また他端が放熱部材７にビス等の固定部材を介して固定されるものであるが、ケース体５に設けられた孔部５ｂに略Ｌ字状の熱伝導部材２４を挿通させることで、両部材間を熱伝導部材２４によって連結することが可能となる。熱伝導部材２４は、放熱部材７との接続において、熱伝導部材２４の他端（連結部分）を放熱フィン７ａ間に配設することで、放熱部材７ａを加工することなく熱伝導部材２４を配設することが可能となる。尚、熱伝導部材２４の前記金属材料以外のものとしては、ヒートパイプが用いられる。

以上の各部によってヘッドアップディスプレイ装置Ａが構成されている。

次に、図６を用いて、温度検出手段２３に基づいて調整される光源２の光出力特性について説明する。

３０は、マイクロコンピュータによって構成されるもので、処理プログラムを実行するためのＣＰＵ３０ａと、演算結果等を一時期的に記憶するＲＡＭ３０ｂと、前記処理プログラムが記憶されたＲＯＭ３０ｃと、各種設定条件を不揮発的に記憶した記憶部３０ｄとを少なくとも備えてなる制御手段である。制御手段３０は、車両の各種情報をシリアル転送路、あるいは各種センサから入力し、所定の演算処理を行うことによって車速，エンジン回転数，残燃料値等の各種車両情報を駆動回路３１を介して表示器１で表示させるとともに、光源２から発せられる熱を集める回路基板２０に配設される温度検出手段２３によって検出される温度情報（温度変化に応じたアナログ信号）を入力し、光源２への供給電流量を駆動回路３２を介して調整制御するものである。尚、制御手段３０は、ケース体５内の図示しないメイン回路基板に配設される。

制御手段３０は、光源２の電流量調整において、駆動回路３２を介してＰＷＭ制御することで電流量を調整したり、あるいは駆動回路３２となる電子ボリュームの抵抗値を可変することによって電流量の調整が可能となるため、過度な電流量供給を抑制することができるため、光源２自体の発熱を抑えることが可能となるため、光源２から発せられる光量のばらつきを最小限に抑えることが可能となる。

かかるヘッドアップディスプレイ装置Ａは、ケース体５内に配設され車両１０の走行情報を少なくとも表示するための表示器１と、表示器１の背後に配設され、前記車両情報となる表示光Ｌを表示器１から発生させるための発熱体である光源２と、光源２を配設するとともに、光源２から発せられる熱を集めるための回路基板２０と、ケース体５の外部に少なくともその一部分が露出するように配設され、光源２から発せられる熱をケース体５外へ放熱する放熱部材７と、回路基板２０と放熱部材７とを連結し、回路基板２０の熱を放熱部材７へと伝達する熱伝導部材２４と、を備えてなるものである。即ち、ヘッドアップディスプレイ装置Ａの放熱構造は、配線部２１と金属板２２とを積層した回路基板２０に光源２を配設し、光源２から発せられる熱を金属板２２で集め、この集められた熱を熱伝達部材２４によって放熱部材７に伝達し放熱するものである。従って、熱伝達部材２４を用いることによって、光源２を放熱部材７の平坦面７ｂに配設する従来の放熱構造に比べ、光源２と放熱部材７とを離間させ、放熱部材７をケース体５の側面に配設することができるようになる。従って、放熱部材７の放熱フィン７ａを側方に向けることで放熱フィン７ａ間の通気性を良好なものとすることができるため、放熱効率を高めることができる構造となる。

また、放熱部材７に複数の放熱フィン７ａを設け、放熱フィン７ａ間に熱伝導部材２４の連結部分を配設してなるものであり、熱伝導部材２４を配設するための専用の取付部を放熱部材７に設ける必要がなくなるため、放熱部材７の構成を複雑にすることが無い。

また、放熱部材７を車両のボディー部に電気コードを介して接地してなるものであり、放熱部材７に外来ノイズを受けた場合であっても前記外来ノイズを前記ボディー部に接地できるため、ケース体５内に配設される制御手段３０を含む各種電子部品の外来ノイズによる誤動作を防止できる。

また、熱伝導率の高い金属材料が用いられた板状部材からなる金属板２２を備えた回路基板２０に温度を検出するための温度検出手段２３を配設してなることから、温度依存性のある半導体材料からなる光源（発熱体）２から発せられる熱に応じて高温となる回路基板２０の温度を良好に検出することが可能となり、温度に適した光源２への電流量調整を行うことができるため、光源２から発せられる光量のばらつきを最小限に抑えることが可能となり、利用者１３に視認しやすい表示光Ｌを得ることができる。

また、熱伝導部材２４としてヒートパイプを用いることで、回路基板２０から放熱部材７への熱の伝達を良好なものとすることで、回路基板２０の放熱効率を高めることが可能となる。

尚、前述した実施形態では、放熱部材７を電気コードを介して車両１０のボディー部に接地するものであったが、前記電気コードに換わりとして前述の熱伝導部材２４を用いるものであっても良い。従って、放熱部材７と前記ボディー部との間をアルミや銅等の金属材料、あるいはヒートパイプからなる熱伝導部材（他の熱伝導部材）を用いることによって、外来ノイズによる影響を受けずらく、かつ放熱部材７に伝わる熱を車両１０のボディー部に伝達できるため、光源２から発せられる熱の放熱効率を更に高めることが可能となる。

また、本発明の実施形態では、表示光Ｌを車両のフロントガラス１１で利用者１３の方向に反射させ、虚像Ｖを表示するヘッドアップディスプレイ装置Ａを車両用表示装置として例に挙げて説明したが、本発明における車両用表示装置は、利用者の方向へ表示光Ｌを反射させるフロントガラス１１とは別の投影部材を用いた車両用表示装置に本発明を適用するものであっても良い。またヘッドアップディスプレイ装置Ａ以外であっても、発熱体であるパワートランジスタ等からなる電子機器を備えた車両用表示装置に本発明を適用するものであっても良い。

本発明の実施形態の車両用表示装置であるヘッドアップディスプレイ装置の概略図である。 同上実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の要部断面図である。 同上実施形態の回路基板の平面図である。 同上実施形態の回路基板の要部断面図である。 同上実施形態の放熱部材を示す斜視図である。 同上実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示すブロック図である。 従来の車両用表示器であるヘッドアップディスプレイ装置の要部断面図である。

符号の説明

１ 表示器（表示手段）
２ 光源
２ａ〜２ｄ ＬＥＤ
３ 反射板
４ 凹面鏡
５ ケース体
７ 放熱部材
７ａ 放熱フィン
７ｂ 平坦部
１０ 車両
１１ フロントガラス
１３ 利用者
２０ 回路基板
２１ 配線部
２２ 金属板
２３ 温度検出手段
２４ 熱伝導部材

Claims (9)

1. ケース体内に配設され車両の車両情報を少なくとも表示するための表示手段と、前記表示手段を動作させるに必要な発熱体である電子部品と、前記電子部品を配設するとともに、前記電子部品から発せられる熱を集めるための配設部材と、前記ケース体の外部に少なくともその一部分が露出するように配設され、前記配設部材から発せられる熱を前記ケース体外へ放熱する放熱部材と、前記配設部材と前記放熱部材との間を連結し、前記配設部材の熱を放熱部材へと伝達する熱伝導部材と、を備えてなることを特徴とする車両用表示装置。
2. ケース体内に配設され車両の走行情報を少なくとも表示するための表示手段と、前記表示手段の背後に配設され、前記車両情報となる表示光を前記表示手段から発生させるための発熱体である光源と、前記光源を配設するとともに、前記光源から発せられる熱を集めるための配設部材と、前記ケース体の外部に少なくともその一部分が露出するように配設され、前記光源から発せられる熱を前記ケース体外へ放熱する放熱部材と、前記配設部材と前記放熱部材との連結し、前記配設部材の熱を放熱部材へと伝達する熱伝導部材と、を備えてなることを特徴とする車両用表示装置。
3. 前記放熱部材に複数の放熱フィンを設け、前記放熱フィン間に前記熱伝導部材の連結部分を配設してなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置。
4. 前記放熱部材と車両のボディー部とを連結し、前記放熱部材の熱を前記ボディー部へ伝達するための他の熱伝導部材を備えてなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置。
5. 前記放熱部材を車両のボディー部に前記配線部材を介して接続してなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置。
6. 前記配設部材に、温度を検出するための温度検出手段を配設してなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置。
7. 前記配設部材は、熱伝導率の高い金属材料が用いられた板状部材からなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置。
8. 前記熱伝導部材は、ヒートパイプからなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の車両用表示装置。
9. 前記他の熱伝導部材は、ヒートパイプからなることを特徴とする請求項４に記載の車両用表示装置。

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