JP2023125028A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケースを薄型化し、冷却性能を向上できる表示装置を提供する。【解決手段】本実施形態における表示装置１は、空気取込口１２を有するケース１０と、ケース１０に収容される表示部と、表示ユニット２０を制御し、熱を発するＩＣチップ４１を搭載する、ケース１０に収容される回路基板４０と、ケース１０に収容されて空気取込口１２から空気を吸い込みケース１０内に空気を吐出する送風機６０と、ＩＣチップ４１と熱的に接触し、送風機６０から吐出される空気により冷却される金属からなるシールドケース５０と、を備える。【選択図】 図４

Description

本開示は、車両等に搭載される表示装置に関する。

発熱量の大きい電子部品を搭載する表示装置には、損傷を防止するために放熱対策が施される。例えば、冷却ファンやヒートシンク等の放熱部材を設けて冷却する方法が知られている。

特開２０２０－０５５４１３号公報

冷却効率を上げるためには、冷却ファンを大型化したりヒートシンクの表面積を大きくしたりする方法がある。しかしながら、これらを収容するために、表示装置のケースの寸法が大きくなるという課題があった。

本開示はこのような事情を考慮してなされたもので、ケースを薄型化し、冷却性能を向上できる表示装置を提供することを目的とする。

本開示の表示装置は、上述した課題を解決するために、空気取込口を有するケースと、前記ケースに収容される表示部と、前記表示部を制御し、熱を発する電子部品を搭載する、前記ケースに収容される回路基板と、前記ケースに収容されて前記空気取込口から空気を吸い込み前記ケース内に空気を吐出する送風機と、前記電子部品と熱的に接触し、前記送風機から吐出される空気により冷却される金属からなるプレート部材と、を備える。

本開示の表示装置においては、ケースを薄型化し、冷却性能を向上できる。

本開示の表示装置の実施形態である表示装置を前方から示す外観図。 表示装置を後方から示す外観斜視図。 図２の表示装置の裏カバーを外した状態の外観斜視図。 図１のIV－IV線に沿う断面図。 本開示の表示装置の他の実施形態である表示装置を前方から示す外観図。 表示装置の裏カバーを外した状態の表示装置を後方から示す外観斜視図。 図５のIIV－IIVVII-VII線に沿う断面図。 図５のIIIV－IIIVVIII-VIII線に沿う断面図。

本開示の表示装置の実施形態を添付図面に基づいて説明する。本開示の表示装置は、例えば自動車や二輪車等の車両や、船舶、農業機械、建設機械に搭載され得る。
図１は、本開示の表示装置の実施形態である表示装置１を前方から示す外観図である。
図２は、表示装置１を後方から示す外観斜視図である。
図３は、図２の表示装置１の裏カバー１９を外した状態の外観斜視図である。
図４は、図１のIV－IV線に沿う断面図である。

以下の説明において、「前（前面）」、「後（背面）」、「上」、「下」、「右」、及び「左」は、図１から図８における定義「Ｆｒ．」、「Ｒｅ．」、「Ｔｏ．」、「Ｂｏ．」、「Ｒ」及び「Ｌ」に従う。尚、表示装置１がユーザに視認される側を「前」とする。

表示装置１は、表示ユニット２０が車両のフロントガラスに対向するように車両のインストルメントパネルに配置される。表示装置１は、フロントガラスの外周の不透過の黒セラミック部分に表示ユニット２０に表示される画像（情報）を虚像としてユーザに視認させる、所謂ヘッドアップディスプレイである。表示装置１は、ケース１０と、表示ユニット２０（表示部）と、保護カバー３０と、回路基板４０と、シールドケース５０（プレート部材）と、送風機６０と、を主に有する。

ケース１０は、表示ユニット２０、回路基板４０及び送風機６０を主に収容し、支持する。また、ケース１０は、固定先としての例えば車両のインストルメントパネルに固定されるための所要の構造を有する。ケース１０は、本体１１と、裏カバー１９と、を有する。本体１１（保護カバー３０）は、ケース１０の前面１０ａをなし、裏カバー１９はケース１０の背面１０ｂをなす。

本体１１は、例えば金属（マグネシウム合金、アルミニウム等）や高い熱伝導性を有する樹脂からなる。本体１１は、後方に開口する箱状部材である。本体１１は、下方に面する側面１１ａの左右両端の２箇所に形成される空気排出口１３を有する。空気排出口１３は、送風機６０から吐出されシールドケース５０を冷却した空気をケース１０外部に排出する。また、本体１１は、回路基板４０の後述するＩＣチップ４１に対向する箇所を表面１１ｂから浮かせて支持（載置）するための支持リブ１４を有する。

裏カバー１９は、例えば金属や樹脂（電気亜鉛メッキ鋼板、ＡＢＳ樹脂、熱可塑性樹脂等）からなる。裏カバー１９は、本体１１を後方から覆い、回路基板４０及び送風機６０を覆う薄板状部材である。裏カバー１９は、例えばフック等の固定構造により、本体１１に着脱可能に固定される。裏カバー１９は、送風機６０の吸込口６１を露出させる空気取込口１２を有する。

表示ユニット２０は、液晶表示素子と、光源基板と、を有する。液晶表示素子は、例えば一対のガラス基板間に液晶分子を封入して形成されるＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の液晶表示パネルである。光源基板は、例えば液晶表示素子を照明するＬＥＤ（Light Emitting Diode）を搭載する基板であり、液晶表示素子のバックライトである。光源基板は、液晶表示素子の後方に配置される。また、表示ユニット２０は、ＬＥＤの光を液晶表示素子の全面に行き渡らせるための導光板、導光板の後方に設けられた反射板、及び導光板の前方に設けられた拡散板等所要の部材を有する。表示ユニット２０は、フレキシブルプリント基板（図示せず）により回路基板４０と接続する。

保護カバー３０は、透光性を有する板状部材（例えば無機ガラス、ポリカーボネート樹脂、ＰＭＭＡ樹脂）である。保護カバー３０は、本体１１を前方から覆うことにより、内部の表示ユニット２０を塵埃等から保護する。保護カバー３０は、透光性接着剤により、表示ユニット２０の前面とオプティカルボンディングにより接着される。

回路基板４０は、ビス等により本体１１に固定される。回路基板４０は、表示ユニット２０及び送風機６０を制御するための制御部を主に有する。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有しており、例えば、ＲＯＭに書き込まれたプログラムに従って所定の演算処理を実行する。制御部は、例えば、車両のＥＣＵ（Electronic Control Unit）から車速、エンジン回転数、各種車両情報、ナビゲーション情報等を、各種センサ等を介して取得する。制御部は、取得した情報に基づき、表示ユニット２０に情報を表示させる。制御部は、特に、表示ユニット２０を制御する所謂ＧＤＣ（Graphics Display Controller）といわれるＩＣチップ４１（電子部品）を搭載する。ＩＣチップ４１は、回路基板４０の背面４０ｂに搭載され、相対的に高熱を発する電子部品である。

回路基板４０は、前後方向に略直交して、上下左右方向に面方向を有するようにケース１０に収容される。回路基板４０は、下辺の左右方向略中央位置に、下辺から上辺に向けて切り欠かれた切欠部４６を有する。切欠部４６は、送風機６０の外形よりも大きい寸法を有する。切欠部４６の形成される位置は、送風機６０、ＩＣチップ４１及びシールドケース５０の配置に応じて決定される。

シールドケース５０は、熱伝導率の高い金属（例えば鉄、ステンレス、アルミニウム）からなり、電磁シールド機能と放熱機能を有する。シールドケース５０は、プレート状のプレート部分５２と、プレート部分５２の外縁から立ち上がる側壁５３と、を有し、開口を有する箱状部材である。すなわち、シールドケース５０は、フィンを有するヒートシンクのように、立ち上がる構造を有しておらず、いずれの部分も平坦なプレート状をなしている。シールドケース５０は、ＩＣチップ４１を覆い、ＩＣチップ４１を外部のノイズから遮断する。シールドケース５０は、熱伝導シート４５を介して、ＩＣチップ４１と熱的に接触する。熱伝導シート４５は、ＩＣチップ４１及びシールドケース５０と密着して配置され、ＩＣチップ４１の熱をシールドケース５０に伝達する。

送風機６０は、矩形状を有し、内部にケース１０内で前後方向に沿う軸周りに回転する羽根（ロータ）６３を有する、公知のブロワタイプのファンモーターである。送風機６０は、吸込口６１と、吸込口６１と直交する方向に開口する吐出口６２と、を有する。吸込口６１は、ケース１０の空気取込口１２から、後方から前方に沿って空気を吸い込む。吐出口６２は、下方から上方に向けてケース１０内に空気を吐出する。

送風機６０は、ケース１０内において、回路基板４０の切欠部４６内に収容されるように配置される。送風機６０は、例えばネジ止めによりケース１０に固定される。これにより、送風機６０は、回路基板４０と前後方向において重なり合うようにケース１０に収容される。また、送風機６０は、吐出口６２が回路基板４０の前面４０ａ及び背面４０ｂの両面側に空気を吐出するように配置される。さらに、送風機６０は、送風機６０が吐出する空気が少なくともシールドケース５０に吹き付けられ、シールドケース５０を冷却するように配置される。

このような表示装置１は、ＩＣチップ４１の熱をシールドケース５０に伝達する。また、表示装置１は、シールドケース５０と回路基板４０を、送風機６０の空気で冷却する。これにより、表示装置１は、ＩＣチップ４１の熱をシールドケース５０を介して間接的に放熱する。

例えば、表示装置１が、複数のフィンを有するヒートシンクを有し、ヒートシンクを介してＩＣチップ４１の熱を放熱する場合、放熱効率はヒートシンクの表面積等に依存するため、フィンの高さが必要となる。このようなヒートシンクをケース１０内に収容しようとすると、ケース１０の前後方向の厚みが大きくなり、表示装置１が大型化してしまう。特に、表示装置１が画像を黒セラミック部分に表示させるためには、表示装置１はインストルメントパネル内の限られた空間に収容される必要があり、ケース１０の小型化が必須である。

これに対し、本実施形態の表示装置１は、ヒートシンクの機能をＩＣチップ４１を覆うプレート状（平板状）部分を有するシールドケース５０に持たせ、このシールドケース５０を送風機６０により冷却した。このため、高さの大きいフィンを有するヒートシンクに比べ、前後方向の厚み（高さ）を小さくでき、その結果、ケース１０の厚みを小さくできる。

また、表示装置１は、送風機６０を回路基板４０と前後方向において重なり合うようにケース１０に収容する。これにより、表示装置１は、ケース１０の前後方向の厚みをより小さくできる。特に、表示装置１は、回路基板４０に切欠部４６を設け、この切り欠かれた空間に送風機６０を配置する。これにより、表示装置１は、表示装置１の前後方向視において回路基板４０の配置される領域（切欠部４６を有しない場合の回路基板４０の外縁）内に送風機６０を配置できるため、ケース１０の前後方向の厚みのみならず、上下左右方向の寸法も小さくできる。また、送風機６０が回路基板４０の前面４０ａ及び背面４０ｂの両面側に空気を吐出するため、シールドケース５０及びＩＣチップ４１が配置された背面４０ｂ側のみならず、前面４０ａ側も冷却できる。

ゆえに、表示装置１は、ケース１０を薄型化し、冷却性能を向上できる。

上述した表示装置１においては、一つのＩＣチップ４１が回路基板４０に搭載される例を用いて説明したが、ＩＣチップ４１が複数搭載される場合についても、本開示の表示装置を適用できる。

図５は、本開示の表示装置の他の実施形態である表示装置１０１を前方から示す外観図である。
図６は、裏カバー１９を外した状態の表示装置１０１を後方から示す外観斜視図である。
図７は、図５のIIVII－IIVII線に沿う断面図である。
図８は、図５のIIIVIII－IIIVIII線に沿う断面図である。

表示装置１０１が表示装置１と異なる点は、ＩＣチップ４１が複数搭載される点と、シールドケース１５０の形状が異なる点と、熱拡散シート１４７（熱拡散部材）を有する点である。表示装置１と対応する構成及び部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

回路基板４０は、所要位置に配置された２個の（複数の）ＩＣチップ４１を有する。表示装置１０１においては、ＩＣチップ４１は、送風機６０に関して左右方向にそれぞれ配置されている。

シールドケース１５０は、２個のＩＣチップ４１を覆う形状を有する。具体的には、シールドケース１５０は、２個の箱状部材１５１と、１個の梁部材１５５と、を有する。

箱状部材１５１は、プレート部分１５２と、プレート部分１５２の梁が接続される部分以外の外縁から立ち上がる側壁１５３とを有し、開口を有する部材である。梁部材１５５は、左右方向に延びるプレート状部材であり、２個の箱状部材１５１の左右方向に対向する辺の一部を接続することにより、２個の箱状部材１５１を接続する。

梁部材１５５は、側壁１５３に対応する構成を有しておらず、梁部材１５５は閉じた空間を形成せず、ケース１０内の空間と連続している。シールドケース１５０は、梁部材１５５が送風機６０の吐出口６２から吐出される空気により冷却されるように配置される。また、梁部材１５５は、シールドケース５０と異なり側壁５３を有していないため、梁部材１５５の両面側に空気が吐出される。

熱拡散シート１４７は、平面方向（本開示では２個のＩＣチップ４１間を繋ぐ左右方向）への熱伝導率の高いグラファイトシートからなり、シールドケース１５０のＩＣチップ４１（回路基板４０）と対向する側の面の略全域に配置される。熱拡散シート１４７は、熱伝導シート４５を介してＩＣチップ４１からシールドケース１５０に伝わる熱を、ＩＣチップ４１と熱的に接触していない領域まで拡散させる。すなわち、熱拡散シート１４７は、ＩＣチップ４１と熱伝導シート４５を介して熱的に接触する領域（以下「接触領域」という。）から、ＩＣチップ４１と熱的に接触していない梁部材１５５の領域（以下「非接触領域」という。）まで拡散する。

このような表示装置１０１は、シールドケース１５０の接触領域に直接送風機６０により空気を吐出させ冷却することができないような回路基板４０の回路配置であっても、熱拡散シート１４７により非接触領域まで熱を拡散し、この非接触領域で送風機６０によりシールドケース１５０を冷却し、放熱できる。これにより、表示装置１０１は、表示装置１同様に、ケース１０を薄型化し、冷却性能を向上できる。また、表示装置１０１は、ＩＣチップ４１の位置に合わせて送風機６０の位置を決定する必要がないため、表示装置１０１のケース１０内の設計の自由度を向上できる。

尚、熱拡散シート１４７がＩＣチップ４１と対向する側の面に配置される例を説明したが、この面と反対の面に配置されてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、送風機６０及びＩＣチップ４１の個数及び配置は一例であり、個数及び配置は表示装置１、１０１の例に限定されず、任意に決定されればよい。

１、１０１ 表示装置
１０ ケース
１１ 本体
１２ 空気取込口
１３ 空気排出口
１４ 支持リブ
１９ 裏カバー
２０ 表示ユニット（表示部）
３０ 保護カバー
４０ 回路基板
４０ａ 前面
４０ｂ 背面
４１ ＩＣチップ（電子部品）
４５ 熱伝導シート
４６ 切欠部
５０、１５０ シールドケース（プレート部材）
５２、１５２ プレート部分
５３、１５３ 側壁
６０ 送風機
６１ 吸込口
６２ 吐出口
１４７ 熱拡散シート（熱拡散部材）
１５１ 箱状部材
１５５ 梁部材

Claims (10)

1. 空気取込口を有するケースと、
   前記ケースに収容される表示部と、
   前記表示部を制御し、熱を発する電子部品を搭載する、前記ケースに収容される回路基板と、
   前記ケースに収容されて前記空気取込口から空気を吸い込み前記ケース内に前記空気を吐出する送風機と、
   前記電子部品と熱的に接触し、前記送風機から吐出される前記空気により冷却される金属からなるプレート部材と、を備える、表示装置。
2. 前記ケースは、前記表示部が配置される前面と、前記前面と反対の背面とを有し、
   前記回路基板は、前記前面と前記背面とを結ぶ前後方向に略直交して前記ケースに収容され、
   前記送風機は、前記回路基板と前記前後方向に重なりあうように前記ケースに収容される、請求項１記載の表示装置。
3. 前記回路基板は、前記送風機の外形よりも大きい寸法の切欠部を有し、
   前記送風機は、前記切欠部内に配置される、請求項２記載の表示装置。
4. 前記送風機は、前記回路基板の両面側に前記空気を吐出する、請求項２記載の表示装置。
5. 前記送風機は、前記プレート部材の両面側に前記空気を吐出する、請求項１記載の表示装置。
6. 前記プレート部材は、前記電子部品を覆うシールドケースである、請求項１記載の表示装置。
7. 前記電子部品から前記プレート部材に伝わる熱を前記プレート部材の前記電子部品と熱的に接触してない領域まで拡散させる熱拡散部材をさらに備える、請求項１記載の表示装置。
8. 前記送風機は、前記プレート部材の前記電子部品と熱的に接触していない領域で前記プレート部材を冷却する、請求項７記載の表示装置。
9. 前記回路基板は、複数の前記電子部品を搭載し、
   前記プレート部材は、前記複数の前記電子部品と熱的に接触する一のプレート部材である、請求項１記載の表示装置。
10. 前記プレート部材は、各前記電子部品を覆う複数の箱状部材と、各前記箱状部材を接続する梁部材と、を有する、請求項９記載の表示装置。

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