JP4271647B2

JP4271647B2 - 表示装置

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Publication number: JP4271647B2
Application number: JP2004318109A
Authority: JP
Inventors: 康夫齊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2024-11-01
Also published as: CN102647199B; US7852273B2; CN102647199A; DE112005002468B4; JP2006129365A; US20080088513A1; WO2006048972A1; DE112005002468T5; CN101048946A

Description

この発明は、例えば、カーナビゲーション機能とオーディオ再生機能とを兼ね備え、さらに車内において携帯電話機との無線通信によりハンドフリー通話を行う機能などを備えているカーナビゲーションとオーディオ一体機の表示装置に関するものである。

従来、ノート型パソコンなど携帯型情報機器では、高周波アンテナはモニタの上部端面に配置し、モニタを閉じていても開いていても表示側にも背面側にも同等の特性が得られるように工夫されている。また、モニタ面からアンテナ部が突出しないように設置し、デザイン的な配慮がなされている。
しかし、カーナビゲーションとオーディオ一体機のモニタの場合、ノート型パソコンのようにモニタ部の空きスペースが十分でないため、アンテナを狭い空きスペースに配置し、尚且つアンテナ特性を満足することは困難であった。特に、カーナビゲーションとオーディオ一体機はセンターコンソールに据え付けて設置され、ディスク取出しなどのためにモニタ部が開閉するのが一般的であり、ノート型パソコンとは大きく異なる点である（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０００−１７２３７６号公報（第４頁、図１）特開２００４−５６５３号公報（第４頁、図１〜図３）

従来の表示装置は以上のように構成されているので、アンテナ部は、障害物がなく、受信し易い位置に配置する必要がある。特に高周波アンテナは、周辺の板金部品などの干渉を受けやすいため、十分な空きスペースを確保する必要があるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、アンテナ設置に関する制約条件を確保し、狭い取り付けスペースにアンテナを備えた場合でも良好な送受信特性が得られる表示装置を得ることを目的とする。

この発明に係る表示装置は、表示手段の表示面の周縁部に、少なくともアンテナ送受信部位の一部を当該表示面より前方へ位置するように配置し、且つ指向特性中心軸が表示面に対して略鉛直方向となるように配設したアンテナ手段を備え、表示面の周縁部を囲う中空の外枠部材の内部にアンテナ手段を配設したものである。

この発明によれば、表示手段の表示面の周縁部に、少なくともアンテナ送受信部位の一部を当該表示面より前方へ位置するように配置し、且つ指向特性中心軸が表示面に対して略鉛直方向となるように配設したアンテナ手段を備え、表示面の周縁部を囲う中空の外枠部材の内部にアンテナ手段を配設したので、狭いスペースを利用して、アンテナの受信範囲を広げ、送受信特性を良好にすることができるという効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による表示装置の外観を示す斜視図である。図例の表示装置１は、モニタ（表示手段）２と装置本体３とから成り、カーナビゲーション機能とオーディオ再生機能の他に、例えば車内において携帯電話機との無線通信によりハンドフリー通話を行う機能などを備えたカーナビゲーションオーディオ一体装置である。この表示装置１は、装置本体３を車室内の例えばセンターコンソールの内部に搭載し、装置本体３に支持されているモニタ２が、例えばセンターコンソールの表面パネルを背後として車室内の中央を向くように設置する。

図１に例示した表示装置１は、装置本体３の前面にモニタ２が配置され、このモニタ２は装置本体３の前面を開閉するように支持されている。例えば、後述するようにモニタ２を転回させながら前方へ移動させて装置本体３の前面をオープン状態とし、この前面に備えられた図示されない挿入部へマップデータ等を記憶したディスクやカードなどを挿入するように構成されている。モニタ２には、高周波の無線信号を送受信するアンテナ４が備えられ、例えば表示面５の周縁部に１個ないし複数配置される。図１に例示したものは、表示面５の周縁部の各辺に対応させてモニタ２の前面となる筐体の縁の部位に、それぞれ一個ずつアンテナ４を備えている。このように複数設置されるアンテナ４として、無線ＬＡＮ用やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用など送受信周波数帯域の異なるものを備えてもよい。

図２は、実施の形態１による表示装置のアンテナ取付け部の構成を示す説明図である。この図は、モニタ２の周縁部の概略構成を示したもので、図１と同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図は、モニタ２を上方からみたときの各部材の配置を示すものである。モニタ２には、画像等を表示する例えば液晶表示部（以下、ＬＣＤと記載する）７と、ＬＣＤ７の表示面側にユーザに操作させるタッチパネル８が備えられる。ＬＣＤ７及びタッチパネル８は、モニタ２の筐体の前面に設けられた開口部に埋め込まれるように設置固定され、さらに外枠６によってその前方側から保持される。外枠６は、図２に示したように中空に形成されたもので、ＬＣＤ７及びタッチパネル８の縁端部にわずかに掛かるコの字状の形状をしている。アンテナ４は、例えば板金アンテナ等から成るもので、モニタ２の筐体前面の縁端部近傍に取り付け板金９を介してビス止め、あるいは接着テープなどにより固定される。また、モニタ２の筐体に外枠６を取り付けたとき、外枠６の内側に形成された空洞部分に収納される。外枠６は、アンテナ４などを覆って突起した形状の部材の露出を防ぎ、例えば車両事故などが起きたときモニタ２と接触したユーザの怪我を防ぐものである。

アンテナ４は、例えば形状がＬ字状の取り付け板金９によって図示したようにモニタ２の筐体に取り付けられ、モニタ２の筐体前面ならびに表示面５よりも前方に位置するように固定される。取り付け板金９は、Ｌ字状の一辺を例えばモニタ２の筐体とＬＣＤ７との間において、即ちＬＣＤ７の側方において当該モニタ２の筐体へビス止め等により固定される。アンテナ４は、取り付け板金９に対してビス止め、あるいは接着テープなどで固定される。この場合、絶縁部材１０を介在させて固定してもよい。また、アンテナ４は、表示面５に対して放線方向へ向けて、即ちアンテナ４の指向特性の中心軸を表示面５に対して鉛直方向となるように配設される。
図２に示したようにタッチパネル８の表面、即ち表示面５などよりもアンテナ４を前方へ配置すると、アンテナ４の後方となる表示面５やモニタ２の筐体の前面などが、図中斜線で示した仮想のＧＮＤプレーン２０と見ることができる。このＧＮＤプレーン２０は、アンテナ４より背面側に存在するため、アンテナ４から前方へ放射される送信電波や、アンテナ４が電波を受信できる範囲が広範囲に拡張され、送受信範囲２１が広くなる。なお、送受信範囲２１は、アンテナ４を中心として概ね同心円状に拡散し、図２に示した範囲よりも広範囲に広がるものである。

図３は、実施の形態１による表示装置のアンテナ取付け部の正面図である。図１及び図２に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図は、モニタ２を正面視したとき、モニタ２の表示面５の周縁部に取り付け板金９を介して表示面５より浮かせてアンテナ４を取り付けたものである。
取り付け板金９は、図３に示したように、アンテナ４の取り付け面積と略同様な大きさ及び形状の取り付け部位を有するもので、アンテナ４の背後へ放射される電波を反射しないように形成されたものである。アンテナ４をモニタ２の筐体へ取り付けた状態で、これを正面視したとき、取り付け板金９はほとんど、好ましくは全てアンテナ４に隠れることになる。このような形状の取り付け板金９を用い、アンテナ４の周囲となる領域２２などに電波を反射する部材を配置しないようにし、導電性の部材と離間して構成する。

図４は、実施の形態１による表示装置の要部である他の構成を示すブロック図である。図１等に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。モニタ２にはアンテナ４が備えられる。装置本体３には、アンテナ４を用いて無線信号の送受信を行う送受信モジュール３１、送受信モジュール３１等の動作を制御するプロセッサ等から成るＣＰＵ３２、ＣＰＵ３２が用いる制御データや表示装置１の動作に関するデータ等を記憶するメモリ３３などが備えられる。
図５は、実施の形態１による表示装置の要部である他の構成を示すブロック図である。図４に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図５に示したものは、モニタ２にアンテナ４と共に送受信モジュール３１を備え、装置本体３にＣＰＵ３２、メモリ３３などを備えたものである。
図６は、実施の形態１による表示装置の要部である他の構成を示すブロック図である。図４及び図５に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図６に示したものは、モニタ２に、アンテナ４、送受信モジュール３１、ＣＰＵ３２、メモリ３３などを備えたものである。
なお、図４〜図６は、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の通信を行う場合に動作させる一部の構成要素を図示したもので、その他の動作で使用する構成要素、例えばオーディオ再生機能やカーナビゲーション機能を使用するときに動作させる構成要素の図示を省略している。

前述のように板金アンテナから成るアンテナ４は、例えば図示されない同軸ケーブル等を用いて送受信モジュール３１へ接続する。板金アンテナを同軸ケーブル等により送受信モジュール３１へ接続するように構成した場合は、小型アンテナを基板に取り付けて配線及び筐体等への固定を行うように構成した場合に比べて、アンテナ４をモニタ２の周縁部のような狭いスペースに取り付けることができ、外枠６の内部へ配置することも容易になる。また、平面アンテナをアンテナ４として用いて構成し、外枠６を含めてモニタ２全体を薄型に構成してもよい。

次に動作について説明する。
ここでは表示装置１の各動作機能のうち、車室内の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等による通信を行う構成要素の動作について説明し、その他の機能について動作説明を省略する。図４〜図６にそれぞれ示した表示装置１は同様に動作するもので、例えば、表示装置１が備えられた車室内において無線ＬＡＮにより他の装置とデータ通信を行うとき、表示装置１のＣＰＵ３２は、例えばメモリ３３に記憶されているデータを、無線ＬＡＮにより接続されている図示されない他の装置へ送信するとき、データバス３４を介してメモリ３３から読み出したデータを送受信モジュール３１へ伝送させる。次にＣＰＵ３２は、送受信モジュール３１の動作を制御して、メモリ３３から入力したデータを高周波信号に変調させ、アンテナ４を用いて送信させる。

また、例えば無線ＬＡＮにより接続されている図示されない他の装置から高周波信号を受信する場合は、例えばＣＰＵ３２によって受信状態に制御されている送受信モジュール３１がアンテナ４を用いて高周波信号を受信すると、当該送受信モジュール３１は高周波信号を復調して通信データを出力する。ＣＰＵ３２は、例えば送受信モジュール３１やメモリ３３などを制御し、送受信モジュール３１によって復調された通信データをデータバス３４を介してメモリ３３へ伝送して記憶させる。
アンテナ４は、このように高周波信号に変調されている通信データの送受信に用いられ、アンテナ４の後方には前述のようにＧＮＤプレーン２０が生じていることから無線信号の通信データなどを良好に送受信する。

図７−１〜図７−４及び図８−１〜図８−４は、表示装置に備えられたアンテナの送受信時の指向特性を表す説明図である。図１、図２等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図７−１はモニタ２のクローズ状態、即ちユーザがモニタ２を用いて例えばナビゲーション地図などを視ている状態の表示装置１の外観を示したもので、車室内のセンターコンソールに搭載された表示装置１を上方から視たときのモニタ２と装置本体３の配置を示したものである。図７−２は、モニタ２をクローズ状態としたときのモニタ２に備えられたアンテナ４の送受信時の指向特性を示したグラフである。図７−２のグラフは、ＸＹ座標を用いて送信時の放射や受信時のゲイン等の特性を表したもので、図７−１に矢印で示したＸ方向とＹ方向とを表示装置１に対して定め、このＸＹ方向を用いて位置関係を表した場合に、センターコンソールに搭載された表示装置１の正面となる任意の位置において得られる特性の一例を示したものである。図中、実線ａは水平方向と垂直方向の特性を合成した特性を示し、一点破線ｂは垂直方向の特性を示し、破線ｃは水平方向の特性を示している。
なお、図７−１には、アンテナ４を一つ示しているが、図１に示したように複数備えてもよく、モニタ２に備えられるアンテナ４は図７−１に例示した数に限定されない。

図７−３は、図７−１と同様にモニタ２をクローズ状態とした表示装置１を、側方視したときのモニタ２と装置本体３の配置を示したものである。図７−４は、モニタ２をクローズ状態としたときのアンテナ４の送受信時の指向特性を示したグラフである。図７−４のグラフは、ＸＺ座標を用いて送信時の放射や受信時のゲイン等の特性を表したもので、図７−３に矢印で示したＸ方向とＺ方向とを表示装置１に対して定め、このＸＺ方向を用いて位置関係を表した場合に、センターコンソールに搭載された表示装置１の側方となる任意の位置において得られる特性の一例を示したものである。図中、実線ａは水平方向の特性と垂直方向の特性とを合成した特性を示し、一点破線ｂは水平方向の特性を示し、破線ｄは垂直方向の特性を示している。
なお、図７−３には、アンテナ４を一つ示しているが、図１に示したように複数備えてもよく、モニタ２に備えられるアンテナ４は図７−３に例示した数に限定されない。また、図７−４のグラフに示した特性は、図７−３に示した位置に配置されたアンテナ４の特性とは限らない。

図８−１は、モニタ２のオープン状態即ちユーザがモニタ２を開いて、図示されない装置本体３の前面を露出させた状態を示したものである。この状態は、例えば装置本体３の前面に設けられた挿入部へディスクやカード等のメディアを挿入する、あるいは取り出すなどの操作を行う場合の状態である。また、この図は車両のセンターコンソールに搭載された表示装置１を上方から視たときの、モニタ２及び装置本体３の配置を示したものである。図８−１及び図８−３に示した表示装置１は、図７−１及び図７−３に示した状態からモニタ２がＸ方向にスライドした状態を示すもので、詳しくは図７−３において、図中モニタ２の下端部が左方向へ移動すると共にモニタ２の上端部が装置本体３の下方へ移動し、モニタ２が右回りに９０度転回して、図８−３において表示面５を上方向へ、即ちＺ方向へ向って開いたオープン状態を示したものである。

図８−２は、モニタ２をオープン状態としたときのモニタ２に備えられたアンテナ４の送受信時の指向特性を示したグラフである。図８−２のグラフは、ＸＹ座標を用いて送信時の放射や受信時のゲイン等の特性を表したもので、図８−１に矢印で示したＸ方向とＹ方向とを表示装置１に対して定め、このＸＹ方向を用いて位置関係を表した場合に、センターコンソールに搭載された表示装置１の正面となる任意の位置において得られる特性の一例を示したものである。図中、実線ａは水平方向の特性と垂直方向の特性とを合成した特性を示し、一点破線ｂは水平方向の特性を示し、破線ｃは垂直方向の特性を示している。
なお、図８−１には、アンテナ４を一つ示しているが、図１に示したように複数備えてもよく、モニタ２に備えられるアンテナ４は図８−１に例示した数に限定されない。また、図８−２のグラフに示した特性は、図８−１に示した位置に配置されたアンテナ４の特性とは限らない。

図８−３は、図８−１と同様にモニタ２をオープン状態とした表示装置１を、センターコンソールに搭載された状態において側方視したときの、モニタ２と装置本体３の配置を示したものである。図８−４は、モニタ２をオープン状態としたときのアンテナ４の送受信時の指向特性を示したグラフである。図８−４のグラフは、ＸＺ座標を用いて送信時の放射や受信時のゲイン等の特性を表したもので、図８−３に矢印で示したＸ方向とＺ方向とを表示装置１に対して定め、このＸＺ方向を用いて位置関係を表した場合に、センターコンソールに搭載された表示装置１の側方となる任意の位置において得られる特性の一例を示したものである。図中、実線ａは水平方向の特性と垂直方向の特性とを合成した特性を示し、一点破線ｂは水平方向の特性を示し、破線ｄは垂直方向の特性を示している。

なお、図８−３には、アンテナ４を一つ示しているが、図１に示したようにモニタ２に複数備えてもよく図８−３に例示した数に限定されない。
表示装置１の正面の特性を表した図７−２と図８−２とを、また表示装置１の側方の特性を表した図７−４と図８−４とを比較すると、表示装置１のモニタ２をクローズ状態とした場合とオープン状態とした場合では、モニタ２に備えられたアンテナ４の特性に大きな差異が生じない。このように、何れの状態でも同様に高周波電波の通信信号を送受信することが可能になる。

以上のように実施の形態１によれば、モニタ２の筐体の前面の縁端の部位に、当該前面に配置される各部材よりも前方となるように、即ち表示面５より浮かせてアンテナ４を配設したので、アンテナ４の後方を仮想のＧＮＤプレーン２０と見立てることができ、アンテナ４の送受信特性を良好にすることができるという効果がある。
また、アンテナ４の周囲に導電性の部材が配置されないように構成したので、電波の反射などの影響が排除され、送受信特性が良好になるという効果がある。
また、仮想のＧＮＤプレーン２０がアンテナ４の後方に生じるので、アンテナ４の背後に配置されるブラケットなどの導電性部材の形状の制限を緩和することができるという効果がある。

また、アンテナ４を表示面５より浮かせて配設したので、ＬＣＤ７、タッチパネル８、取り付け板金９などの影響を受けずに安定した送受信特性が得られ、また十分に広い送受信範囲を確保することができるという効果がある。
また、アンテナ４を表示面５より浮かせて配設したので、モニタ２のオープン状態あるいはクローズ状態の、いずれの状態でも良好な送受信特性が得られるという効果がある。
また、取り付け板金９を、正面視したときアンテナ４の取り付け形状と同様な形状としたので、電波の反射などを抑制することができ、アンテナ４の送受信特性を良好にすることができるという効果がある。
また、送受信周波数帯域の異なるアンテナ４を備えたので、複数種類の無線通信を行うことができ、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等を用いた他の装置との無線信号の送受信を行うことができるという効果がある。

実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２による表示装置の構成を示す斜視図である。図１に示したものと同一あるいは相当する部分には同じ符号を使用し、その説明を省略する。ここでは、実施の形態２による表示装置の特徴となる構成について説明する。
図９に示した表示装置１は、モニタ２の縁部の一辺に複数のアンテナ４を設置し、これらのアンテナ４を外枠６で覆うように構成したものである。モニタ２の筐体の前面の一辺となる部位に、例えば同様な周波数帯域を送受信する三個のアンテナ４を等間隔で設置している。但し、アンテナ間隔については、特性によっては等間隔でなくともよい。その他は実施の形態１による表示装置と同様に構成されている。

次に動作について説明する。
ここでは、実施の形態１による表示装置と同様な動作について説明を省略し、実施の形態２による表示装置の特徴となる動作を説明する。
前述のように、モニタ２の筐体の縁端部の一辺、即ち表示面５の周縁部の一辺に、同じ送受信周波数帯域を有するアンテナ４を等間隔に設置し、送受信を可能にする範囲を拡張する。図示したものは、外枠６の一辺について三個のアンテナ４を等間隔で配置し、送受信範囲を拡張している。なお、等間隔にアンテナ４を配設する表示面５の周縁部の辺は、一辺に限らない。また、それぞれ送受信周波数帯域の異なる複数個のアンテナ４を同様に設置し、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の数種類の無線通信を行うようにしてもよい。

以上のように実施の形態２によれば、同じ送受信周波数帯域を有する複数のアンテナ４をモニタ２の周縁部に等間隔に配設したので、送受信範囲を拡張することができるという効果がある。
また、異なる送受信周波数帯域を有するアンテナ４を複数備えたので、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の複数種類の無線通信を行うことが可能になるという効果がある。

実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３による表示装置のモニタの構成を示す説明図である。図２に示したものと同一あるいは相当する部分には同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図は、図２と同様にモニタ２を上方から視たときの各部材の配置を示すものである。実施の形態１で説明したものと同様に構成される部分の説明を省略し、実施の形態３による表示装置の特徴となる構成を説明する。
図１０に示したモニタ２は、外枠６の内部にアンテナ４と共にスイッチ基板１０を備えたものである。このスイッチ基板１０は、表示装置１の動作設定を行う押しボタンスイッチ等を有するものである。このようにスイッチ基板１０を設置したとき、スイッチ基板１０の前方に突出している部分の最先端部位、例えば押しボタンの最先端部位よりも、さらに前方にアンテナ４の先端部分が配置されるように当該アンテナ４を設置する。
アンテナ４として平面アンテナ等を使用し、外枠６の内部に備えられるスイッチ基板１０などの配置を容易にし、また、外枠６の形状を整えることにより、モニタ２のデザインに美感を有するようにしてもよい。

実施の形態３による表示装置は、実施の形態１で説明した表示装置と同様に動作するもので、ここではその動作説明を省略する。
図１０に示したように、アンテナ４をスイッチ基板１０の最先端部分より前方となるように設置することにより、実施の形態１で説明したものと同様な作用効果が得られる。
以上のように実施の形態３によれば、スイッチ基板１０よりも前方にアンテナ４を配設したので良好な送受信特性を得ることができるという効果がある。
また、アンテナ４として平面アンテナを用いて構成したので、モニタ２のデザインに美感を備えることができるという効果がある。

ここまで説明した表示装置１は、モニタ２が装置本体３に対して開閉するように構成されたものであるが、モニタ２を装置本体３に固定している構成の表示装置１でも、アンテナ４を同様に配設してモニタ２を構成することにより、同様な作用効果が得られる。

この発明の実施の形態１による表示装置の外観を示す斜視図である。実施の形態１による表示装置のアンテナ取付け部の構成を示す説明図である。実施の形態１による表示装置のアンテナ取付け部の正面図である。実施の形態１による表示装置の要部の構成を示すブロック図である。実施の形態１による表示装置の要部である他の構成を示すブロック図である。実施の形態１による表示装置の要部である他の構成を示すブロック図である。表示装置に備えられたアンテナの送受信時の指向特性を表す説明図である。表示装置に備えられたアンテナの送受信時の指向特性を表す説明図である。表示装置に備えられたアンテナの送受信時の指向特性を表す説明図である。表示装置に備えられたアンテナの送受信時の指向特性を表す説明図である。表示装置に備えられたアンテナの送受信時の指向特性を表す説明図である。表示装置に備えられたアンテナの送受信時の指向特性を表す説明図である。表示装置に備えられたアンテナの送受信時の指向特性を表す説明図である。表示装置に備えられたアンテナの送受信時の指向特性を表す説明図である。この発明の実施の形態２による表示装置の構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態３による表示装置のアンテナ取付け部の構成を示す説明図である。

符号の説明

１表示装置、２モニタ（表示手段）、３装置本体、４アンテナ、５表示面、６外枠（外枠部材）、７ＬＣＤ、８タッチパネル、９取り付け板金、１０絶縁部材、３１送受信モジュール、３２ＣＰＵ、３３メモリ、３４データバス、４０スイッチ基板。

Claims

表示手段と無線送受信手段とを有する表示装置において、
前記表示手段の表示面の周縁部に、少なくともアンテナ送受信部位の一部を当該表示面より前方へ位置するように配置し、且つ指向特性中心軸が表示面に対して略鉛直方向となるように配設したアンテナ手段を備え、表示面の周縁部を囲う中空の外枠部材の内部に前記アンテナ手段を配設したことを特徴とする表示装置。
表示手段は、同一周波数帯域を送受信する複数のアンテナ手段を等間隔に配設したことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
表示手段は、異なる周波数帯域を送受信する複数のアンテナ手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。