JP2017207612A - 光変調モジュール及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像光を出射する表示素子と表示素子を支える取付板を備える光変調モジュールにおいて、取付板にヒートシンクを介して表示素子を固定するときに、固定に用いるビスの本数を減らすことができる構造の光変調モジュールを提供する。
【解決手段】ヒートシンク３９を傾け、このヒートシンク３９の一端部３９ｅをフック部４７に差し込む（矢印（１））。続いて、ヒートシンク３９を他端部３９ｆを円柱部５１に載せる（矢印（２））。この際に、クッション４２が圧縮される。このクッション４２の反力で、プリント基板３８、ソケット３７及び表示素子３３が平板部４６へ付勢される。次に、ビス穴３９ｄにビス５２を通し（矢印（３））、このビス５２を円柱部５１にねじ込む。
【効果】従来、ビス５２が４本であったものが、本例ではビス５２は２本である。ビス５２の調達コストが半減すると共に、ビス５２の取付け工数が半減する。
【選択図】図５

Description

本発明は、照射光を取り込みこの照射光に対応する画像光を出射する光変調モジュール及びこの光変調モジュールを含む表示装置に関する。

光変調モジュールの具体的な構造が各種提案されてきた（例えば、特許文献１（図２）参照）。

特許文献１の図２に示されるように、表示素子（１０１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）は、ソケット（１０２）、プリント基板（１０４）及びクッション（１０５）と共に積層した状態で取付板（１０３）にセットされ、ベース板（１０６）及び押止ねじ（１０７）で取付板（１０３）に固定される。

押止ねじ（１０７）は、上下及び図２表裏に配置され、その総数は４本である。
押止ねじ（１０７）の取付け工数は、本数に比例する。押止ねじ（１０７）の調達コストも本数に比例する。
光変調モジュールのコストダウンが求められる中、ねじの本数を減らす又はねじを省くことができる構造の光変調モジュールが望まれる。

また、特許文献１の図２において、プリント基板（１０４）に、取付板（１０３）から延びる突起（１０３ｄ）が貫通している。すなわち、プリント基板（１０４）に位置決め孔（１０４ｃ）が設けられており、この位置決め孔（１０４ｃ）に突起（１０３ｄ）が貫通することで、プリント基板（１０４）が位置決めされる。

プリント基板（１０４）には、回路パターンが形成され、多数本の配線が引き回される。位置決め孔（１０４ｃ）内はもとより、位置決め孔（１０４ｃ）から一定の距離には回路パターンの形成が禁じられると共に配線の引き回しが禁じられる。すなわち、プリント基板（１０４）に位置決め孔（１０４ｃ）が設けられている場合には、回路パターン禁止範囲や配線引き回し禁止範囲（以下、電子部品実装禁止範囲と記す。）が不可避的に発生する。
プリント基板（１０４）の有効利用を図るには、回路パターン禁止範囲や電子部品実装禁止範囲は小さいことが望まれる。

特開２０１５−１２５３７２号公報

本発明は、取付板にヒートシンクを介して表示素子を固定する場合に、固定に用いるねじ（ビス、ボルト）の本数を減らす又はねじを省くことができる構造の光変調モジュールを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、照射光を取り込みこの照射光に対応する画像光を出射する表示素子と、この表示素子を支える取付板と、前記表示素子を前記取付板へ押しつける部材を兼ねるヒートシンクとを備える光変調モジュールにおいて、
前記取付板から延ばされ前記ヒートシンクの一端部を差し込むことができるフック部と、その一部が前記取付板から延ばされ前記ヒートシンクの他端部を固定することができる固定部とを備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、表示素子とヒートシンクの間にプリント基板が配置され、且つこのプリント基板はフック部と固定部との間に配置され、プリント基板は固定部の一部を収納しつつ固定部を避ける切欠きを備えていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、切欠きは、半円切欠きであり、固定部は、取付板から延びる円柱部と、この円柱部にヒートシンクの他端部を固定するビス又はボルトであることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、切欠きは、プリント基板の固定部側の辺に沿って延びる矩形切欠きであり、
固定部は、取付板から延びると共に矩形切欠きに嵌る角柱部と、この角柱部に前記ヒートシンクの他端部を連結するクリップとからなり、
クリップは、背板部と、この背板部の一端から延びる第１ばね片と、背板部の他端から延びる第２ばね片とを有し、
角柱部の延び方向に直交するように角柱部に貫通形成された貫通穴へ第１ばね片が挿入され、ヒートシンクの背面に沿って第２ばね片が挿入されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項２記載の光変調モジュールと、取付板を支える筐体とを備える表示装置であって、
切欠きは、プリント基板の前記固定部側の辺に沿って延びる矩形切欠きであり、
固定部は、取付板から延びると共に矩形切欠きに嵌る角柱部と、筐体から延びる第１固定片及び第２固定片とからなり、
角柱部の延び方向に直交するように角柱部に貫通形成された貫通穴へ第１固定片が挿入され、ヒートシンクの背面に沿って第２固定片が挿入されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、フック部を採用することで、ねじの本数が削減でき、ねじ締め付け工数も削減することができる。
すなわち、本発明により、固定に用いるねじの本数を減らすことができる構造の光変調モジュールが提供される。

請求項２に係る発明では、位置決め孔の代わりに、切欠きをプリント基板に備えた。切欠きの切欠き深さは、位置決め孔の直径の半分以下である。切欠きにしたことにより、回路パターンを広げることができると共に配線の引き回しが容易になる。すなわち、切欠きにしたことにより、回路パターン禁止範囲や電子部品実装禁止範囲を小さいことができる。

請求項３に係る発明では、切欠きは、半円切欠きであり、固定部は、取付板から延びる円柱部と、この円柱部にヒートシンクの他端部を固定するビス又はボルトである。固定部は円柱部とビスなどからなり、構造が単純であって、製造コストを下げることができる。

請求項４に係る発明では、取付板にクリップでヒートシンクを固定する。クリップを使用するため、ビスなどは不要である。よって、ビスなどの調達コスト及びねじ込み工数を削減することができる。
また、切欠きは横長の矩形切欠きであり、切欠きの深さが、半円切欠きの深さより小さいため、回路パターンをより広げることができると共に配線の引き回しがより容易になる。

請求項５に係る発明では、クリップの代わりに、筐体に第１固定片及び第２固定片を設け、第１固定片及び第２固定片で取付板にヒートシンクを固定する。
筐体を使用するため、ビスなどは不要である。よって、ビスなどの調達コスト及びねじ込み工数を削減することができる。
また、クリップを使用する場合よりも、切欠きの深さを小さくすることができる。クリップ使用よりも、回路パターンを広げることができると共に配線の引き回しが容易になる。

本発明に係る表示装置の基本構成図である。 図１の要部拡大図である。 光変調モジュールの分解図である。 図３の４ａ−４ａ矢視図及び４ｂ−４ｂ矢視図である。 光変調モジュールの組立て手順を説明する図である。 光変調モジュールの変更例を示す図である。 変更例に係る光変調モジュールの分解図である。 図７の８ａ−８ａ矢視図及び８ｂ−８ｂ矢視図である。 光変調モジュールの更なる変更例を示す図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

図１に示すように、表示装置１０は、照射光１１を出射する光源１２と、出射された照射光１１を反射するミラー１３と、このミラー１３で反射された照射光１１を通過させるプリズム１４と、このプリズム１４を通過した照射光１１を取り込みこの照射光１１に対応する画像光１５を出射する光変調モジュール３０と、この光変調モジュール３０から出射された画像光１５を拡大するレンズ１７と、このレンズ１７で拡大された画像光１５を反射する平面鏡１８と、この平面鏡１８で反射された画像光１５を投影するスクリーン１９と、光源１２及び光変調モジュール３０を制御する制御部２１と、ミラー１３、プリズム１４及びレンズ１７を収納するインナーケース２２と、このインナーケース２２、光源１２、平面鏡１８及びスクリーン１９を収納する筐体２３とからなる。

光源１２から出射された照射光１１は、ミラー１３で反射され、プリズム１４を通過して光変調モジュール３０に取り込まれる。光変調モジュール３０から出射された画像光１５は、プリズム１４で反射され、レンズ１７で拡大され、平面鏡１８で方向を変えられスクリーン１９に表示される。表示画像２４は筐体２３に設けられている透過部２５から透過する。

筐体２３は、好ましくは光変調モジュール３０の中心近傍で分割された上ケース２６と下ケース２７とで構成する。上・下ケース２６、２７は、ボルト・ナットなどの締結手段２８で一体化する。締結手段２８を非締結状態にすることで、上・下ケース２６、２７を互いに分離することができる。筐体２３を分割するか否か、及び分割する場合の分割の数は任意である。
また、制御部２１は筐体２３の外に配置する他、筐体２３内に配置することもできる。

図２に示すように、光変調モジュール３０は、上ケース２６と下ケース２７とで挟まれる位置に配置される。そして、光変調モジュール３０の構成要素の一つである取付板３１がビス３２でインナーケース２２に固定されている。ビス３２は、ねじ、ボルト、その他の締結部材であってもよい。

図３に示すように、光変調モジュール３０は、取付板３１と、この取付板３１に当てられ照射光１１を取り込みこの照射光１１に対応する画像光１５を出射する表示素子３３と、この表示素子３３から延びるピン３４が嵌るピン穴３５を一方の面に備え且つ他方の面から半田用ピン３６を延ばしたソケット３７と、このソケット３７に半田で接合されるプリント基板３８と、このプリント基板３８に平行に配置されるヒートシンク３９と、このヒートシンク３９とソケット３７との間に配置される熱伝導シート４１と、ヒートシンク３９とプリント基板３８との間に配置されるクッション４２とを備えている。

表示素子３３は、例えばＤＭＤ（登録商標：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）やＬＣＯＳ（登録商標：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）などの反射型表示素子であり、入射した照射光１１を反射して画像光１５を出射する。
ヒートシンク３９は、熱伝導率が高いアルミニウム合金や銅合金で構成され、平坦部３９ａと、この平坦部３９ａの一方の面から延びる放熱フィン３９ｂと、平坦部３９ａの他方の面から延びる突起部３９ｃとからなる。
熱伝導シート４１は、熱伝導率が高い材料で構成されるシートであって、突起部３９ｃに対応する大きさのシートである。
クッション４２は突起部３９ｃを囲う大きさの弾性体である。

取付板３１は、照射光１１及び画像光１５が通過する表示穴４３とビス穴４４が設けられているフランジ部４５とを備える平板部４６と、この平板部４６の一端（図では上端）からプリント基板３８の側方を通るようにしてヒートシンク３９に向かって延び、先端が折れ曲がっていて例えばＬ字状を呈するフック部４７と、平板部４６の他端（図では下端）からプリント基板３８の側方を通るようにしてヒートシンク３９に向かって延びる円柱部５１とからなる。

この円柱部５１には、ヒートシンク３９に設けたビス穴３９ｄを通るビス５２がねじ込まれる。
取付板３１に、ヒートシンク３９を固定する固定部５０は、円柱部５１とビス５２とで構成される。ビス５２はねじやボルトであってもよい。

図４（ａ）に示すように、プリント基板３８は、中央に突起部（図３、符号３９ｃ）が通る矩形窓５４を有し、上辺５５及び左・右辺５６、５７には半円切欠き５３が無く、下辺５８に半円切欠き５３、５３が設けられている矩形板である。下辺５８は、プリント基板３８における固定部５０側の辺に相当する。

なお、半円切欠き５３は、狭義の切欠きに限定されるものではない。すなわち、矩形板の下辺に後加工で半円切欠き５３を形成する他、矩形板の形成段階（打ち抜き段階や射出成形段階）で半円切欠き５３を同時に形成することもできる。よって、半円切欠き５３は、切欠かれたような形状であればよく、切欠き加工を伴わなくてもよい。後述する矩形切欠きについても同様である。

半円切欠き５３の半径をＲ１とした場合、この半径Ｒ１に１ｍｍ程度を加えた半径Ｒ２が回路パターンの禁止範囲（半径Ｒ２よりＲ１側が禁止範囲）となる。さらに、半径Ｒ１に２ｍｍ程度を加えた半径Ｒ３が電子部品実装禁止範囲（半径Ｒ３よりＲ１側が禁止範囲）となる。

仮に、位置決め穴として、半径がＲ１の丸穴が４個プリント基板３８に設けられているとすると、回路パターンの禁止範囲及び電子部品実装禁止範囲がプリント基板３８に占める割合は大きくなる。対策としてプリント基板３８の縦横寸法を大きくし、所定の回路パターン面積を稼ぐ必要がある。この対策ではプリント基板３８が大型化する。

この点、本発明のプリント基板３８では、図４（ａ）に示すように、上辺５５及び左・右辺５６、５７に回路パターンを十分に形成することができる。具体的に、上辺５５においてはフック部４７の先端と対向する個所にも回路パターンを形成することができる。加えて、半円切欠き５３を採用したため、回路パターンの禁止範囲及び電子部品実装禁止範囲を小さくすることができ、回路パターン面積を増やすことができる。結果、プリント基板３８のコンパクト化が可能となる。

図４（ｂ）に示すように、取付板３１は、下辺に左右２個の円柱部５１、５１を備えている。これらの円柱部５１、５１が、想像線で示すプリント基板３８の半円切欠き５３、５３に嵌り、プリント基板３８の位置決めを行う。
取付板３１は、例えば、左辺の上下に各々フランジ部４５、４５を備え、右辺の上下に各々フランジ部４５、４５を備えている。フランジ部４５は、耳片若しくは舌片形状としたが、形状は任意である。

次に、図５に基づいて、光変調モジュール３０の組み立て手順の一例を説明する。
図５に示すように、フック部４７及び円柱部５１が上に延びる姿勢で、取付板３１を作業台５９に載せる。次に、取付板３１の平板部４６へ表示素子３３を載せ、この表示素子３３にソケット３７付きプリント基板３８を載せ、ソケット３７を表示素子３３に電気的に接続する。次に、ソケット３７に熱伝導シート４１を載せ、プリント基板３８にクッション４２を載せる。

次に、ヒートシンク３９を傾け、このヒートシンク３９の一端部３９ｅをフック部４７に差し込む（矢印（１））。続いて、ヒートシンク３９の他端部３９ｆを円柱部５１に載せる（矢印（２））。この際に、クッション４２が圧縮される。このクッション４２の反力で、プリント基板３８、ソケット３７及び表示素子３３が平板部４６へ付勢される。
フック部４７は、ヒートシンク３９の一端部３９ｅを差し込むことができればよく、Ｌ字状の他、Ｆ字状でも良く、形状及び個数は適宜変更することができる。

次に、ビス穴３９ｄにビス５２を通し（矢印（３））、このビス５２を円柱部５１にねじ込む。
これで、光変調モジュール３０が完成する。なお、以上に説明した組み立て手順は一例であって、この手順に限定するものではない。

従来、ビス５２が４本であったものが、本例ではビス５２は２本である。ビス５２の調達コストが半減すると共に、ビス５２の取付け工数が半減する。

完成した光変調モジュール３０は、図２に示すように、ビス３２でインナーケース２２に固定される。表示素子３３の熱及びプリント基板３８の熱は、ソケット３７及び熱伝導シート４１を介してヒートシンク３９に伝わり、ヒートシンク３９で大気へ放熱される。

次に、変更例を説明する。
図６に変更例に係る表示装置１０の断面図を示すが、構成の理解を容易にするために、図７及び図８を先に説明する。
図７は変更例に係る光変調モジュール３０の分解図である。図３と共通する要素には図３の符号を記載し詳細な説明を省略する。

図７に示すように、固定部５０Ｂは、取付板３１から延びる角柱部６１と、クリップ６２とからなる。
角柱部６１には、角柱部６１の延び方向に直交するように貫通穴６１ａが設けられている。
また、クリップ６２は、背板部６３と、この背板部６３の一端から延びる第１ばね片６４と背板部６３の他端から延びる第２ばね片６５とを有する。
そして、第１ばね片６４が角柱部６１に貫通形成された貫通穴６１ａへ挿入され、第２ばね片６５がヒートシンク３９の背面に沿って挿入される。

図８（ａ）に示すように、プリント基板３８は、上辺５５と左・右辺５６、５７に切欠きが無く、下辺５８に横長の（正確にはプリント基板３８の固定部５０Ｂ側の辺５８に沿って延びる）矩形切欠き６６が設けられている矩形板である。この矩形切欠き６６の切欠きの深さＤ１は、半円切欠き（図４（ａ）、符号５３）の半径Ｒ１より十分に小さく設定される。結果、回路パターンの面積は、図４（ａ）よりも増やすことができる。
図８（ｂ）に示すように、取付板３１は、フック部４７と角柱部６１を備えている。角柱部６１もプリント基板３８の固定部５０Ｂの辺５８（下辺５８）に沿って延びる。

図６に示すように、ヒートシンク３９の一端部３９ｅはフック部４７で止められ、ヒートシンク３９の他端部３９ｆは、クリップ６２により角柱部６１に止められる。
クリップ６２を採用したので、ビス（図３、符号５２）が不要となった。ビス５２の調達コスト及び取付け工数が削減できる。

次に、更なる変更例を図９に基づいて説明する。
図９（ａ）において、図６と共通する要素には図６の符号を流用し、詳細な説明は省略する。
図６に示すクリップ６２の第１ばね片６４を、図９（ａ）では、下ケース２７から延びる第１固定片６８に置き換えた。
図６に示すクリップ６２の第２ばね片６５を、図９（ａ）では、下ケース２７から延びる第２固定片６９に置き換えた。

すなわち、固定部５０Ｃは、角柱部６７と、第１固定片６８と、第２固定片６９とからなる。
結果、クリップ６２が不要となり、クリップ６２の調達コスト及び取付け工数が削減できる。

なお、上ケース２６と下ケース２７が分割されているため、第１固定片６８を貫通穴６１ａへ挿入し、第２固定片６９をヒートシンク３９の背面に沿って挿入することは、容易に実施できる。

図９（ｂ）に示すように、プリント基板３８は、上辺５５と左・右辺５６、５７に切欠きがなく、下辺５８に横長の（正確にはプリント基板３８の固定部５０Ｃ側の辺５８に沿って延びる）矩形切欠き７１が設けられている矩形板である。

ところで、図６の構成では、第１ばね片６４は、貫通穴６１ａに収納した状態で、角柱部６１に当接する。第１ばね片６４を安定して角柱部６１に当接するには、角柱部６１の厚さＴを確保する必要がある。すると、図８（ａ）に示す切欠きの深さＤ１は、あまり小さくすることができない。

この点、図９（ａ）の構成であれば、第１固定片６８が安定して角柱部６７に当接する。結果、図９（ｂ）に示す矩形切欠き７１の深さＤ２は、Ｄ１（図８（ａ））より小さくすることができる。結果、結果、回路パターンの面積は、図８（ａ）よりも増やすことができる。

尚、本発明の表示装置１０は、乗用車に好適であるが、一般の車両、船舶、航空機に適用することは差し支えない。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、フロントガラスを備える車両に好適である。

１０…表示装置、１１…照射光、２３…筐体、３０…光変調モジュール、３１…取付板、３３…表示素子、３８…プリント基板、３９…ヒートシンク、３９ｅ…ヒートシンクの一端部、３９ｆ…ヒートシンクの他端部、４７…フック部、５０、５０Ｂ、５０Ｃ…固定部、５１…円柱部、５２…ビス、５３…切欠き（半円切欠き）、６１、６７…角柱部、６１ａ…角柱部に設けた貫通穴、６３…背板部、６４…第１ばね片、６５…第２ばね片、６６、７１…切欠き（矩形切欠き）、６８…第１固定片、６９…第２固定片。

Claims (5)

1. 照射光を取り込みこの照射光に対応する画像光を出射する表示素子と、この表示素子を支える取付板と、前記表示素子を前記取付板へ押しつける部材を兼ねるヒートシンクとを備える光変調モジュールにおいて、
   前記取付板から延ばされ前記ヒートシンクの一端部を差し込むことができるフック部と、
   その一部が前記取付板から延ばされ前記ヒートシンクの他端部を固定することができる固定部とを備えていることを特徴とする光変調モジュール。
2. 前記表示素子と前記ヒートシンクの間にプリント基板が配置され、且つこのプリント基板は前記フック部と前記固定部との間に配置され、
   前記プリント基板は前記固定部の一部を収納しつつ前記固定部を避ける切欠きを備えていることを特徴とする請求項１記載の光変調モジュール。
3. 前記切欠きは、半円切欠きであり、
   前記固定部は、前記取付板から延びる円柱部と、この円柱部に前記ヒートシンクの他端部を固定するビス又はボルトであることを特徴とする請求項２記載の光変調モジュール。
4. 前記切欠きは、前記プリント基板の前記固定部側の辺に沿って延びる矩形切欠きであり、
   前記固定部は、前記取付板から延びると共に前記矩形切欠きに嵌る角柱部と、この角柱部に前記ヒートシンクの他端部を連結するクリップとからなり、
   前記クリップは、背板部と、この背板部の一端から延びる第１ばね片と、前記背板部の他端から延びる第２ばね片とを有し、
   前記角柱部の延び方向に直交するように前記角柱部に貫通形成された貫通穴へ前記第１ばね片が挿入され、前記ヒートシンクの背面に沿って前記第２ばね片が挿入されていることを特徴とする請求項２記載の光変調モジュール。
5. 請求項２記載の光変調モジュールと、前記取付板を支える筐体とを備える表示装置であって、
   前記切欠きは、前記プリント基板の前記固定部側の辺に沿って延びる矩形切欠きであり、
   前記固定部は、前記取付板から延びると共に前記矩形切欠きに嵌る角柱部と、前記筐体から延びる第１固定片及び第２固定片とからなり、
   前記角柱部の延び方向に直交するように前記角柱部に貫通形成された貫通穴へ前記第１固定片が挿入され、前記ヒートシンクの背面に沿って前記第２固定片が挿入されていることを特徴とする表示装置。

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