JP2015079095A - 電装機器 - Google Patents

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崇文 國生
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Abstract

【課題】表示装置と近接センサユニット等の表示装置を有する電装機器等において、部材点数の増加を抑制し、電装機器のサイズが大きくなることを防止する。また、保護板を保持する場合、意匠性の悪化を抑制することを目的とする。
【解決手段】本発明の電装機器１０２は、表示装置１０１を構成する部材と、表示装置１０１より外部方向に延出する延在部７ｃを形成し、当該延在部７ｃに保持部７ｂを形成する中間フレーム７を一体で形成した。このような構成により、表示装置１０１と、赤外線センサユニット９を構成する部材を、一体形成した（共通した）中間フレーム７で保持する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、表示装置を備える電装機器に関するものである。
一般的に自動車の電装機器等に用いられる表示装置は、表示装置の周囲に例えば近接センサユニット等を組込み、電装機器を構成している（たとえば特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００７-１０８８４２号公報 WO２００７/１０５４５７号公報
一般的な表示装置を備える電装機器では、表示装置とは別に近接センサユニット等を保持するフレーム部材、近接センサを駆動するための回路基板が必要となるため部材点数が増加する。また、表示装置と、近接センサユニット等の部材が別体であるため、電装機器のサイズが大きくなってしまう。さらに、表示装置の前面に保護板を配置する場合、保護板を電装機器に組込むためのクリアランスを確保しなければならず、保護板と電装機器を構成するフレーム間に必要以上の隙間が生じ、意匠性が悪化していた。
本発明は、上記問題点を解決し、表示装置と近接センサユニット等を有する電装機器において、部材点数の増加を抑制し、電装機器のサイズが大きくなることを防止する。また、電装機器において、保護板を保持する場合、意匠性の悪化を抑制することを目的とする。
本発明の電装機器は、画像を表示する表示素子、光源を保持する中間フレームを有し、表示素子を照射する面状光源装置、を備えた表示装置と、表示装置近傍に配置され、表示装置に近接する情報を検知する近接センサと、を備え、中間フレームは、表示装置より外部方向に延出する延在部を備え、延在部に近接センサを一体的に保持する保持部を備えることを特徴とする。
本発明の電装機器によれば、表示装置と近接センサとが一体的に保持されるため、部材点数削減の増加を抑制し、電装機器のサイズが大きくなることを防止する。また、保護板を保持する場合に、意匠性が悪化することを防止できる。
本発明における電装機器の斜視図である。 本発明における電装機器の分解斜視図である。 本発明における電装機器の正面図である。 図３の電装機器のＡ−Ａ断面図である。 図３の電装機器のＢ−Ｂ断面図である。 本発明における電装機器の背面図である。 本発明における電装機器の斜視図である。 本発明における電装機器の分解斜視図である。 本発明における電装機器の正面図である。 図９の電装機器のＣ−Ｃ断面図である。 図９の電装機器のＤ−Ｄ断面図である。 本発明における電装機器の斜視図である。 本発明における電装機器の分解斜視図である。 本発明における電装機器の正面図である。 図１４の電装機器のＥ−Ｅ断面図である。 図１４の電装機器のＦ−Ｆ断面図である。
実施の形態１．
＜電装機器の構成＞
図１は、本発明の電装機器１０２の斜視図、図２は本発明の電装機器１０２を示す分解斜視図、図３は、本発明の面状光源装置１００の正面図、図４は図３のＡ-Ａ断面図、図５は図３のＢ-Ｂ断面図を示す。
図１、図２において、電装機器１０２は、表示装置１０１を備えている。表示装置１０１は、液晶表示パネルなどの表示素子３、表示素子３を照射する面状光源装置１００で構成されている。面状光源装置１００は、光を面状に導き、出射面１ａから出射する導光板１を備えており、開口部２ａを有するリアフレーム２に導光板１を配置している。導光板１は開口部２ａの方向に光を出射しており、その方向を出射方向とする。導光板１は平面視矩形状の平板状をなすものであり、出射面１ａ、出射面１ａと反対の面である反出射面１ｂ、出射面１ａと反出射面１ｂに略垂直で、出射面１ａと反出射面１ｂとを接続する側面１ｃを設けている。光を出射する光源（図示せず）は、導光板１の側面１ｃに配置される。また、導光板１の出射面１ａ側には、レンズシートおよび光を拡散する拡散シート等の光学シート類４を配置する。また、導光板１の反出射面１ｂには反射シート５を配置する。導光板１および光学シート類４は、リアフレーム２とそれに対向する中間フレーム７にて挟持され、表示素子３は中間フレーム７に保持される。
また、表示素子３の前面には、タッチパネル１１が配置され、表示素子３と光学的に接着されている。なお、タッチパネル１１の周囲のみが中間フレーム７に接着されていてもよい。さらに、タッチパネル１１の前面には、保護板８が配置され、電装機器１０２が構成される。また、表示素子３の周囲には、例えば、表示装置１０１に近接する情報を検知する近接センサである赤外線センサユニット９が配置される。なお、赤外線センサユニット９は赤外線センサ１０ａと、赤外線センサ１０ａに対応した位置に面状光源装置用とは別体である赤外線センサ用の導光板１０と、を備え、中間フレーム７によって保持されている。
＜導光板＞
導光板１は、本発明においては、厚みが一定である平板状のものを用いたが、楔形状の導光板１を用いてもよい。材料は、透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス等の材料より構成されている。また、導光板１の反出射面１ｂ側には、光の伝播方向を乱して、出射面１ａより光を出射する方向へと導くための光散乱部（図示せず）が形成されている。光散乱部は光を導光板１内部に向かって反射する手段として機能する。反射する手段としては、反出射面１ｂにドット印刷をする方法、反出射面１ｂを粗面化してシボ面を形成する方法または微小な球面や凸凹を形成する方法などがある。
＜光学シート＞
導光板１の出射面１ａ側に配置した光学シート類４は、レンズシート、拡散シート等を組合せて配置することができる。また、レンズシートを拡散シートで挟み込んだ構造のものを用いてもよい。また、輝度向上のためにプリズムの方向を最適に組み合わせた複数枚のレンズシートを用いてもよい。さらに、拡散シートの拡散性を向上させる場合に２枚以上の拡散シートを用いてもよい。また、拡散シートは、１枚のみ用いる場合や用いない場合があってよい。さらに、光学シート類４には、保護シート、視野角制御シート、偏光反射シートを用いてもよい。すなわち、光学シート類４は求められる輝度、配光特性に応じて組み合わされる。
＜反射シート＞
反射シート５は、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）又はポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）に硫酸バリウム又は酸化チタンを混ぜ合わせた材料や、樹脂に微細な気泡を形成した材料、金属板に銀を蒸着した材料、金属板に酸化チタンを含む塗料を塗布した材料を用いる。なお、反射シート５の反射率は、反射面での反射ロスを抑えるために９０％以上であることが望ましく、鏡面反射をする材料を用いてもよい。反射シート５を配置することで、導光板１から出射した光を再度導光板１に向かわせて、導光板１に入射させることができるため、光の利用効率を向上させることができる。
＜表示素子＞
表示素子３には、液晶材料の複屈折性を応用した液晶表示パネルや、文字や絵が透明板に印刷された表示パネル等が用いられる。液晶表示パネルは、基板上にカラーフィルター、遮光層、対向電等が形成されたカラーフィルター基板と、基板上にスイッチング素子となる薄型トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、ＴＦＴと称する）、画素電極等が形成されたＴＦＴ基板を対向させて配置している。両基板の間隔を保持するためのスペーサーと、カラーフィルター基板とＴＦＴ基板とを張り合わせるためのシール材と、カラーフィルター基板とＴＦＴ基板の間に挟持される液晶材料を備え、液晶を配向させる配向膜と、偏光板とによって構成されている。液晶表示パネルは、スイッチング素子による電圧のオン又はオフにより液晶層の配向を制御して、液晶表示パネルに入射した光を映像信号に合わせて変調して表示を行なう。
＜タッチパネル＞
タッチパネル１１は、抵抗膜方式や投影静電容量方式などがあり、形状は、矩形でもよく、周囲が曲線であってもよい。タッチパネル１１には、信号を送信するフレキシブル基板１１ａが実装されており、表示装置１０１裏面に配置されるタッチパネルコントローラ回路基板（図示せず）と接続されている。タッチパネル１１の基板の材料は、樹脂フィルム、ガラスがある。
＜保護板＞
保護板８は、表示装置１０１を保護するために前面に配置されるもので、保護板８の形状は矩形でもよく、周囲が曲線であっても良い。また、平面であってもよく、厚さ方向に湾曲している形状でも良い。保護板８には、黒枠印刷を施すことで、表示装置１０１の意匠性を向上させることができる。また、前述の黒枠印刷領域においては、部分的に赤外線を透過することができる塗料を用いる（詳細は後述する）。また、保護板８は必要に応じて低反射、低眩処理が表面に施されている。また、表面への指紋の転写を抑制している。保護板８の材料は、樹脂材料、ガラスがある。樹脂材料では、ハードコート処理、ガラスでは各種強化処理が施される場合もあるが、表示装置１０１の仕様に応じて、材料、強化の種類、印刷の種類、表面処理の種類・有無は、適宜自由に選択することができる。
＜赤外線センサユニット＞
近接センサ（赤外線センサユニット９）は、赤外線センサ１０ａおよび赤外線センサ１０ａに光を導く赤外線センサ用導光板１０、赤外線センサ１０ａを駆動する回路基板（図示せず）より構成される。赤外線センサ１０ａは、その発光部が赤外線センサ用導光板１０の側面に対向して配置され、赤外線センサ用導光板１０に入射するように赤外線を発光する。赤外線センサ１０ａより発光した光は、赤外線センサ用導光板１０を経て、出射面１０ｂへと出射される。そして、電装機器１０２外部の対象物に反射した光が、再度赤外線センサ用導光板１０を経て、赤外線センサ１０ａへ導かれる。よって、表示装置１０１の外部に配置される近接センサ（赤外線センサユニット９）は、たとえば、表示装置１０１の前面に人の手が近づくと、それを検知して制御システムに信号を送り、表示装置１０１に表示される内容を変更させる。この動作のように周囲の状況を検知することによって、表示装置１０１に入力される映像信号に与える影響を決定するフィードバック機能を有する。
＜赤外線センサ＞
赤外線センサ１０ａは、赤外線を発光する発光素子と、赤外線を受光する受光素子からなり、１つのパッケージ内にそれらの素子が収容されている。赤外センサ１０ａは、発光素子と受光素子からなるが、それぞれ別のパッケージであっても良い。赤外線センサ１０ａの種類は、適宜自由に選択することができる。また、赤外線センサ１０ａを面状光源装置１００に用いられる点状光源と同一基板に実装することによって、電装機器の部材点数を削減することができる。また、赤外線センサ１０ａが配置される位置にリアフレーム２を延伸させることで、赤外線センサ１０ａの発熱を抑制することができる。
＜赤外線センサ用導光板＞
赤外線センサ用導光板１０は、前記赤外線センサ１０ａに光を導くために用いられ、樹脂材料、例えば、透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂が用いられる。赤外線センサ用導光板１０は、前記面状光源装置１００の中間フレーム７に備えられた、保持部７ｂ（後述）に配置される。
＜リアフレーム＞
リアフレーム２は、開口部２ａを有し、導光板１、反射シート５、光学シート類４、光を出射する光源（図示せず）を配置している。また、光源に点状光源を使用する場合、リアフレーム２は、材料にアルミニウム等の金属材料を用いると点状光源の放熱性を更に高めることができ、光の損失を抑制し、面状光源装置１００の光利用効率を向上させることができる。本実施の形態ではリアフレーム２に金属材料を用いる。
＜中間フレーム＞
中間フレーム７は、表示素子３の周縁部と対向する位置に保持部を備えて表示素子３を保持および位置決めを行い、リアフレーム２と係合して表示装置１０１を構成している。また、図３に示すように、本発明の中間フレーム７は、表示装置１０１より外部方向に延出する延在部７ｃを形成し、当該延在部７ｃに保持部７ｂを形成して、赤外線センサユニット９を保持している。また、延在部７ｃ（保持部７ｂ）の上面には、保護板８を配置し保護板８の周囲を覆うように保護板８の側面８ａと対向して延在部７ｃの上面より突出する突出部７ａを設けている。これらの構造により、中間フレーム７は、面状光源装置１００を構成する導光板１、反射シート５、光学シート４を保持するリアフレーム２と係合するとともに、面状光源装置１００と対向して、表示素子３を保持して表示装置１０１を構成するとともに、表示装置１０１より外部方向に延出する延在部７ｃに形成した保持部７ｂに赤外線センサユニット９を保持している。また、中間フレーム７は、延在部７ｃに突出部７ａを設け保護板８を保持する構成となっているため、赤外線センサユニット９および保護板８を一体の部材で保持する。
なお、中間フレーム７の突出部７ａと、保護板８の側面８ａのクリアランスは、表示装置１０１のサイズ、中間フレーム７および保護板８の材料や形状によって、その寸法は調整することができる。中間フレーム７の材料は適宜自由に選択することができるが、例えば樹脂材料であり、材料としてはポリカーボネート等が用いられ、中間フレーム７の形状およびサイズ、中間フレーム７と保護板８のクリアランス等により適宜自由に選択される。また、本発明の表示装置１０１はタッチパネル１１を表示素子３の前面に設け、保護板８を配置させている。
中間フレーム７において、赤外線センサユニット９は、例えば、バネ構造で保持部７ｂを形成した場合に弾力によって、保持される構造としてもよい。
次に、本発明の電装機器１０２の作用について説明を行う。図３において、中間フレーム７は、表示装置１０１より外部方向に延出する延在部７ｃに形成された保持部７ｂに赤外線センサユニット９を配置している。表示装置１０１の外部に配置された近接センサユニット（赤外線センサユニット９）の赤外線センサ１０ａ（赤外線発光・受光素子）により、表示装置１０１に対する周囲の状況を赤外線により検知して制御システムに信号を送り、表示装置１０１に表示される内容を変更させる。これにより、表示装置１０１と、赤外線センサユニット９を構成する部材を、一体形成した（共通した）中間フレーム７で保持することができる。よって、表示装置１０１に、赤外線センサユニット９を保持、結合する別部材が不要となり、表示装置１０１を備える電装機器１０２を構成する部材点数の増加を防止することができる。
上記説明した通り、本発明の電装機器１０２によれば、表示装置１０１を保持する中間フレーム７は、表示装置１０１より外部方向に延出する延在部７ｃが形成され、当該延在部７ｃに赤外線センサユニット９を保持する保持部７ｂを一体で形成している。よって、表示装置１０１の周囲に赤外線センサユニット９を配置する場合に、赤外線センサユニット９の保持部材などの別部材や保持部材と表示装置を結合するための結合部材を配置する必要がないため、電装機器１０２の部材点数の増加を防止することができる。
また、中間フレーム７は一体で形成されており、延在部７ｃに形成された保持部７ｂに赤外線センサユニット９を保持することにより、連結部材の配置や連結部材と中間フレーム７とのクリアランスを設定する必要がないため、電装機器１０２の外形サイズの増大を防止できる。
さらに、図３乃至図５に示すように、表示素子３の前面に保護板８を配置する場合、保護板８の側面８ａを覆う突出部７ａを中間フレーム７に形成することで、保護板８が固定される部材と、７ａを有する部材とを別部材にする場合に必要となる、各部材の寸法公差、組立公差の累積公差が不要となるため、保護板８と表示装置１０１を構成する中間フレーム７とのクリアランスを小さくすることができ、意匠性を向上させることができる。すなわち、表示装置１０１に別部材を配置して、保護板８の側面８ａを覆うよう電装機器１０２を構成する場合、加工品の寸法精度、組立精度の影響を防止するため、保護板８と表示装置１０１を備える電装機器１０２の側壁間にはクリアランスが必要だったが、本発明によれば、一体の部品で構成されるため、クリアランスを小さくすることができ、同課題を解決することができる。
また、保護板８の側面８ａを中間フレーム７の延在部７ｃに形成した突出部７ａにて覆うため、表示装置１０１を備える電装機器１０２の意匠性の向上にも寄与する。
さらに、赤外線センサユニット９を別部材で保持した場合、表示装置１０１と赤外線センサユニット９の組立てにおいては、取付け工程で一定の所要時間が必要である。本発明においては、表示装置１０１と赤外線センサユニット９の組立てが不要になるため、表示装置１０１と赤外線センサユニット９の組立てに要する時間および工程の時間短縮が可能となるため、低コスト化を実現可能な表示装置を得ることができる。
さらに、本実施の形態に係る表示装置１０１では、中間フレーム７の色は特に指定されない。中間フレーム７と表示素子３の隙間からの漏れ光を抑制するには中間フレーム７は黒色とする。中間フレーム７の突起部７ａの表面の色は、通常、前述の通り黒もしくは白が考えられるが、表示装置１０１を備える電装機器１０２のデザインに合わせて、適宜自由に選択することができる。例えば、保護板８に印刷された黒枠に合わせて、黒色とすることで、保護板８と周囲のケースが一体に見えるデザインを実現することができる。また、表示装置１０１を備える電装機器１０２突起部７ａが、例えば、青色の場合、中間フレーム７の突起部７ａの表面は青色にして、反射シート、導光板１、光学シート４と、面する箇所は白色と塗り分けることで、意匠性と、面状光源装置１００の効率向上の両立を図ることができる。
なお、中間フレーム７に形成した突出部７ａは、保護板８の全周囲に設けてもよいが、保護板８の側面８ａの一部を覆う場合があってもよく、同様に保護板８の側面８ａに加え、保護板８表面の一部を覆う場合があってもよい。
また、赤外線センサユニット９の一部分のみが中間フレーム７で保持される場合もあり、例えば、赤外線センサ用の導光板１０は中間フレーム７で保持し、赤外線受発光素子は外部に備えてもよい。
また、図３に示すように、赤外線センサユニット９は平面視において、電装機器１０２の紙面上下左右どの位置にあってもよく、１つの辺に配置してもよく、１対で配置してもよく、その配置は適宜自由に選択することができる。
図６は本実施の形態における電装機器１０２の背面図を示す。図６に示すように、中間フレーム７の背面側には、表示装置１０１を固定するための固定部７ｄを一体的に設け、固定部７ｄを使用することで、表示装置１０１を外部筐体（図示せず）等に取付けることができる。
実施の形態２．
図７は実施の形態２における電装機器１０２の斜視図、図８は図７の分解斜視図、図９は本実施の形態２における電装機器１０２の正面図、図１０は図９のＣ-Ｃ断面図、図１１は図９のＤ-Ｄ断面図である。
実施の形態１の電装機器１０２は、表示素子３の前面に保護板８を配置する際、中間フレーム７に突出部７ａを設けて、保護板８の側面８ａを覆う構成としたが、本実施の形態２においては、図１０または図１１に示すように、電装機器１０２は、前面に表示素子３を保護する保護板８の機能を備える筐体８１（点線で図示）を取り付ける構成とする。電装機器１０２は保護板が一体となった筐体８１に取り付けられるため、シームレスな電装機器１０２を得ることができる。
＜筐体＞
本実施の形態２においては、電装機器１０２は保護板８の機能を備える筐体８１に保持されており、表示面側に筐体が取付けられる。筐体はＡＢＳ（ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｓｔｙｒｅｎｅ）などの樹脂材料が用いられる。
実施の形態３．
図１２は実施の形態３における電装機器１０２の斜視図、図１３は図１２の分解斜視図、図１４は本実施の形態３の電装機器１０２における正面図、図１５は図１４のＥ-Ｅ断面図、図１５は図１４のＦ-Ｆ断面図である。
図１２において、本実施の形態３の電装機器１０２は、表示素子３の前面に、フロントフレーム６を備えている。フロントフレーム６は、中間フレーム７と嵌合することによって、表示素子３またはおよびタッチパネル１１を保持している。フロントフレーム６の前面には、図１３に示すように、保護板８が配置される場合もあり、フロントフレーム６を介して、表示素子３に光学的に接着されるか、保護板８の周囲がフロントフレーム６の額縁部分に接着される。
＜フロントフレーム＞
フロントフレーム６は表示素子３の表示面を露出させるための開口部６ａを備えている。また、中間フレーム７が保持する赤外線センサユニット９が配置される位置に、赤外線センサユニット９を露出させるための開口部６ｂを設け、赤外線センサユニット９の機能を阻害しないようにする。なお、開口部６ｂは切り欠きであってもよい。
フロントフレーム６は例えばアルミなどの金属材料または金属材料を含む材料で形成させることにより、電装機器１０２の剛性（強度）を向上させることができる。
また、フロントフレーム６は樹脂材料で形成させてもよく、電装機器１０２の筐体の一部を構成することもできる。
また、フロントフレーム６の表示面側に配置される表面に着色処理を施すことで、電装機器１０２の意匠性を向上させることができる。
また、本発明においては、上記の各実施形態の構成に限定されるものでなく、本発明を逸脱しない範囲において、種々の変更、組み合わせが可能である。中間フレーム７に保持される部材は赤外線センサユニットのほか、電装機器１０２に備えられる表示装置に機能追加されるための部品でもよく、例えば、加飾のための発光ダイオードであっても良い。また、光源および導光板の種類や配置位置なども適宜選択することができる。
１ 導光板、１ａ 出射面、１ｂ 反出射面、１ｃ 側面、
２ リアフレーム、２ａ 開口部、３ 表示素子、４ 光学シート類、
５ 反射シート、
６ フロントフレーム、６ａ、６ｂ フロントフレームの開口部、
７ 中間フレーム、７ａ 突出部、７ｂ 保持部、７ｃ 延在部、７ｄ 固定部、
８ 保護板、８ａ 側面、８１ 筐体、
９ 赤外線センサユニット、１０ 赤外線センサ用導光板、１０ａ 赤外線センサ、
１１ タッチパネル、１１ａ タッチパネル用回路基板、
１００ 面状光源装置、１０１ 表示装置、１０２ 電装機器。

Claims (9)

  1. 画像を表示する表示素子、光源および光源を保持する中間フレームを有し、前記表示素子を照射する面状光源装置、を備えた表示装置と、
    前記表示装置の外部に配置され、前記表示装置に近接する情報を検知する近接センサと、を備え、
    前記中間フレームは、前記表示装置より外部方向に延出する延在部を備え、延在部に前記近接センサを一体的に保持する保持部を有する、電装機器。
  2. 前記近接センサは、赤外線を発光する発光素子と、
    前記発光素子の発光面と対向して入射面を備え、前記発光素子より発光された赤外線を透過する導光板と、を有する、請求項１記載の電装機器。
  3. 前記表示装置は、前記近接センサにより検知された情報を受信し、前記表示素子に表示される画像を制御するフィードバック機能を備える制御システムを有する、請求項１または２記載の電装機器。
  4. 前記表示素子の表示面と対向して配置され、前記表示素子を保護する保護板を有し、
    前記保護板は、前記中間フレームの前記延在部により保持される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電装機器。
  5. 前記中間フレームは、前記延在部より突出する突出部を備え、前記突出部は、前記保護板の側面に対向配置される、請求項４記載の電装機器。
  6. 前記表示素子の表示面側であって、前記中間フレームと嵌合して、前記表示素子および面状光源装置を保持するフロントフレームを備え、前記フロントフレームの表示面側に前記表示素子を保護する保護板を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電装機器。
  7. 前記フロントフレームは、前記近接センサが配置される位置に開口部または切り欠きを設け、前記近接センサを露出させる、請求項６記載の電装機器。
  8. 前記保護板は、前記フロントフレームを介して表示素子と光学的に接着されている、請求項６または７に記載の電装機器。
  9. 前記保護板は、前記フロントフレームの額縁部分に接着されている、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の電装機器。
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