JP6332559B2 - 車載表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載表示装置に関する。

従来から、液晶パネル等を有する表示装置の表示パネルを保護するために、表示パネルの表示面（表示領域）を覆う透明な保護部材が用いられている。このように表示装置を保護するための保護部材として、例えば、特許文献１には、表面に粘着層が形成された粘着層付き透明面材が記載されている。

国際公開第２０１１／１４８９９０号

自動車等の車両には、カーナビゲーション装置などの車載表示装置が搭載されている。
車載表示装置のタイプとしては、例えば、ダッシュボードの外部に立設されたスタンディングタイプ、ダッシュボードに埋め込まれた埋め込みタイプ等が挙げられる。
このような車載表示装置においても、表示パネル保護の観点からフィルム等の透明な保護部材が使用されているが、近年では質感の観点から、フィルムではなくガラスの保護部材（カバーガラス）の使用が望まれている。さらに、ガラスのなかでも、合わせガラスは厚くなりがちでデザイン上の問題が生じやすく、また、コストも高いことから、強化ガラスの使用が求められている。

車載表示装置用カバーガラスには、安全性の観点から、車両の衝突事故が発生したときに乗員の頭部等がぶつかっても割れないほどの優れた耐衝撃性が要求される。衝突事故による衝撃は、例えば液晶テレビ等の据置型表示装置において想定されている衝撃よりもエネルギーが格段に大きいため、カバーガラスに高い衝撃耐性が求められる。

本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、カバーガラスの耐衝撃性に優れた車載表示装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、特定の強化ガラスであるカバーガラスの板厚と、筐体を位置保持する保持部のエネルギー吸収率とが特定の条件を満足する場合に、カバーガラスの耐衝撃性が優れることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の一態様に係る車載表示装置は、車両の内装部材に配置される車載表示装置であって、表示パネルと、上記表示パネルをカバーするカバーガラスと、上記表示パネルを収納する筐体と、上記筐体を位置保持する保持部と、を備え、上記カバーガラスが、板厚が０．５〜２．５ｍｍ、圧縮応力層の厚さが１０μｍ以上、圧縮応力層の表面圧縮応力が６５０ＭＰａ以上である強化ガラスであり、上記カバーガラスの板厚（単位：ｍｍ）をｘ、上記保持部のエネルギー吸収率（単位：％）をｙとしたときに、下記式（１）を満たす、車載表示装置である。
ｙ≧−３７．１×ｌｎ（ｘ）＋５３．７・・・（１）

本発明によれば、カバーガラスの耐衝撃性に優れた車載表示装置を提供できる。

図１は、粘着層付きカバーガラスを示す模式的断面図である。 図２は、車載表示装置を示す模式的断面図である。 図３は、車載表示装置の変形例を示す模式的断面図である。 図４は、試験体を示す斜視図である。 図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。 図６は、試験体を示す平面図である。 図７は、固定部の変形例を示す斜視図である。 図８は、試験体の変形例を示す平面図である。 図９は、シミュレーションの結果の一例を示すグラフである。 図１０は、引張試験の試験片を示す平面図である。 図１１は、ひずみエネルギー密度Ｕを表す図である。 図１２は、耐衝撃性の評価結果をプロットしたグラフである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、以下の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。

以下では、まず、本実施形態の車載表示装置に用いる粘着層付きカバーガラスについて説明した後、本実施形態の車載表示装置を説明する。
なお、本実施形態では、車載表示装置を製造する方法として、粘着層付きカバーガラスを製造して、それを表示パネルに貼合する形態を一例として示すが、車載表示装置の製造方法はそれに限らない。例えば、ＯＣＡ（Optically Clear Adhesive）フィルム等を介して、カバーガラスと表示パネルとを貼合してもよい。

［粘着層付きカバーガラス］
図１は、粘着層付きカバーガラスを示す模式的断面図である。図１に示す粘着層付きカバーガラス１０は、透明なカバーガラス１２と、粘着層１４と、保護フィルム１６と、遮光部２０とを有する。
カバーガラス１２の第１主面１２ｃ上に粘着層１４が設けられる。カバーガラス１２において粘着層１４が設けられる領域を配置領域１２ａと呼ぶ。
カバーガラス１２および粘着層１４の形状は、例えば長方形状であり、外形は粘着層１４の方が小さい。粘着層１４は、カバーガラス１２に対して、例えば中心を一致させて配置される。カバーガラス１２の第１主面１２ｃにおいて、配置領域１２ａの周縁の周縁部１２ｂには、遮光部２０が枠状に形成されている。
遮光部２０は、後述する表示パネルの配線部材等をカバーガラス１２の第２主面１２ｄ側から視認できないように隠蔽するものである。もっとも、表示パネルの配線部材等が表示パネルを観察する側からは視認できない構造である場合等においては、遮光部２０を設けなくてもよい。
粘着層１４の第１主面１４ａには、カバーガラス１２の全面を覆う保護フィルム１６が剥離可能に設けられている。粘着層付きカバーガラス１０を車載表示装置に貼合するときには、保護フィルム１６が剥離される。保護フィルム１６としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の比較的柔軟なフィルムが用いられる。

〔カバーガラス〕
カバーガラス１２としては、化学強化ガラス、物理強化ガラス等の強化ガラスが用いられ、なかでも、強度、デザイン性、コスト等の観点から、化学強化ガラスが好ましい。
なお、カバーガラス１２のガラス種としては、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス（ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｎａ_２Ｏ系ガラス）等が挙げられるが、なかでも、強度の観点からは、アルミノシリケートガラスが好ましい。
強化ガラスであるカバーガラス１２の表面には、圧縮応力層が形成される。圧縮応力層の厚さは１０μｍ以上であり、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは２５μｍ以上、さらに好ましくは３０μｍ以上である。
また、強化ガラスであるカバーガラス１２の圧縮応力層における表面圧縮応力は、６５０ＭＰａ以上であり、７５０ＭＰａ以上であることが好ましい。

このようなカバーガラス１２としては、例えば、アルミノシリケートガラスに強化処理を施した強化ガラス（例えば「ドラゴントレイル（登録商標）」）が好適に挙げられる。
なお、カバーガラス１２を構成するガラス材料としては、例えば、モル％表示で、ＳｉＯ_２を５０〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３を１〜２０％、Ｎａ_２Ｏを６〜２０％、Ｋ_２Ｏを０〜１１％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜６％およびＺｒＯ_２を０〜５％含有するガラス材料が挙げられる。

ガラスに化学強化処理を施して強化ガラス（化学強化ガラス）を得る方法は、典型的には、ガラスをＫＮＯ_３溶融塩に浸漬し、イオン交換処理した後、室温付近まで冷却する方法が挙げられる。ＫＮＯ_３溶融塩の温度や浸漬時間などの処理条件は、表面圧縮応力及び圧縮応力層の厚さが所望の値となるように設定すればよい。

カバーガラス１２の板厚は、０．５〜２．５ｍｍである。板厚が０．５ｍｍ未満であると、カバーガラス１２自体の強度が不十分となり耐衝撃性が低下するおそれがある。一方、板厚が２．５ｍｍ超であると、厚くなりすぎてしまい、設計上の観点から車載表示装置用途には不向きとなる。
カバーガラスの板厚は、０．７〜２．０ｍｍが好ましく、１．３〜２．０ｍｍがより好ましい。

カバーガラス１２の外形の形状および大きさは、車載表示装置の外形に合わせて適宜決定される。車載表示装置は、外形が、長方形等の矩形であることが一般的であるため、その場合、カバーガラス１２の外形は矩形である。車載表示装置の外形によっては、表示パネルの表示面の全面を覆う、外形形状に曲線を含む形状のカバーガラス１２も使用できる。
なお、カバーガラス１２の大きさの一例としては、例えば、矩形の場合、長手方向：１００〜８００ｍｍ、短手方向：４０〜３００ｍｍが挙げられる。

〔粘着層〕
粘着層１４はカバーガラス１２と同じく透明であり、カバーガラス１２と粘着層１４との屈折率差は小さいことが好ましい。
粘着層１４としては、例えば、液状の硬化性樹脂組成物を硬化して得られる透明樹脂からなる層が挙げられる。硬化性樹脂組成物としては、例えば、光硬化性樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物などが挙げられ、なかでも、硬化性化合物および光重合開始剤を含む光硬化性樹脂組成物が好ましい。硬化性樹脂組成物としては、例えば、国際公開第２０１１／１４８９９０号に記載の層状部形成用光硬化性樹脂組成物が好適に挙げられる。
なお、粘着層１４は、先述したようにＯＣＡフィルム（ＯＣＡテープ）であってもよい。この場合、カバーガラス１２上にＯＣＡフィルムを貼合する。

このような粘着層１４の厚さは、例えば、５〜４００μｍであり、５０〜２００μｍが好ましい。また、粘着層１４の貯蔵せん断弾性率は、例えば、５ｋＰａ〜５ＭＰａであり、１ＭＰａ〜５ＭＰａが好ましい。

〔粘着層付きカバーガラスの製造方法〕
粘着層付きカバーガラス１０の製造方法について説明する。以下では、液状の樹脂組成物をカバーガラス１２上に塗布し、それを硬化する場合の形態について説明する。
まず、カバーガラス１２の周縁部１２ｂに、遮光部２０を枠状に形成する。そして、カバーガラス１２の第１主面１２ｃ全面に遮光部２０を覆って、硬化性樹脂組成物を、例えば、ダイコータ、ロールコータ等の方法を用いて塗布し、硬化性樹脂組成物膜（図示せず）を形成する。硬化性樹脂組成物膜は、後述するように切断されて粘着層１４になる。

次に、硬化性樹脂組成物膜の表面に、フィルム材（図示せず）を貼り付ける。フィルム材は後述するように切断されて、保護フィルム１６となる。フィルム材を硬化性樹脂組成物膜の表面に貼り付けた後、光硬化処理または熱硬化処理によって硬化性樹脂組成物膜を硬化させることで、硬化性樹脂組成物膜がフィルム材で保護された積層体が得られる。
次に、得られた積層体において、粘着層１４の側面１４ｂとなる位置を切断線に設定し、レーザー光線を用いて、切断線で積層体を切断する。これにより、粘着層１４の第１主面１４ａに保護フィルム１６が設けられた粘着層付きカバーガラス１０が得られる。
なお、予め硬化した粘着層１４のフィルムをカバーガラス１２上に貼合する場合や、樹脂組成物を精度良く塗布できる場合は切断工程を省略してもよい。
また、先述したように、粘着層１４としてＯＣＡフィルム（ＯＣＡテープ）をカバーガラス１２上に貼合してもよく、この場合にも、切断工程を省略できる。

［車載表示装置］
次に、本実施形態の車載表示装置１００を説明する。
図２は、車載表示装置を示す模式的断面図である。本実施形態の車載表示装置１００は、いわゆる埋め込みタイプの車載表示装置であり、ダッシュボード等の内装部材４０１に設けられた凹部４１１に埋め込まれて使用される。もっとも、車載表示装置としては、これに限定されず、例えば、スタンディングタイプの車載表示装置であってもよい。

車載表示装置１００は、各部を収納する筐体１０６を有する。筐体１０６の底板である筐体底板１０７上には、バックライトユニット１０２が載置され、バックライトユニット１０２上に、表示パネルとしての液晶パネル１０４が載置されている。このようにして、バックライトユニット１０２および液晶パネル１０４が筐体１０６に収納されている。筐体１０６には開口部１０８が形成されており、開口部１０８側に液晶パネル１０４が配置される。液晶パネル１０４における開口部１０８に対応する領域を、表示面１０４ａとする。

バックライトユニット１０２および液晶パネル１０４の構成は、特に限定されるものではなく、公知のものを用いることができる。また、筐体１０６（筐体底板１０７を含む）の材質等についても、同様に、特に限定されるものではない。

図２に示すように、筐体１０６の開口部１０８において、液晶パネル１０４の表示面１０４ａから筐体１０６の端面１０６ａまで段差がある。
粘着層付きカバーガラス１０は、保護フィルム１６を剥離した後、筐体１０６の開口部１０８を埋めるようにして、粘着層１４を液晶パネル１０４の表示面１０４ａに貼合する。これにより、車載表示装置１００の表示面１０４ａから筐体１０６の端面１０６ａに至るまでカバーガラス１２で覆われる。このようにして、カバーガラス１２が、車載表示装置１００の表示面１０４ａの保護部材として機能する。

車載表示装置１００の筐体１０６は、内装部材４０１の凹部４１１に収納されている。
このとき、凹部４１１の底面４１１ａ上には、衝撃吸収性を有する衝撃吸収部としての直方体状のクッション材３２１が配置されている。すなわち、クッション材３２１は、筐体１０６の裏面側（開口部１０８とは反対側）に配置されている。このクッション材３２１によって、筐体１０６は、凹部４１１内で、所定の高さに位置付けられる。クッション材３２１としては、市販品を用いることができ、その具体例としては、ケー・シー・シー商会社製「ＣＦ４５」が挙げられる。
なお、本実施形態では、筐体１０６の裏面側に配置される衝撃吸収部として、クッション材３２１を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、クッション材３２１以外の衝撃吸収性を有する部材；ハニカム機構、回転機構、摺動機構などの衝撃吸収性を有する機構；等であってもよい。

また、筐体１０６は、凹部４１１内で、固定部３０１およびボルト３１１によって位置固定されている。固定部３０１は、一例として図２に示すように、断面Ｌ字状の板状部材であるが、これに限定されるものではなく、例えば後述する図７に示す変形例等であってもよい。

なお、例えば図２等においては筐体１０６の長辺２辺を固定部３０１で保持する態様を示しているが、これに限定されず、例えば筐体１０６の１辺，３辺または４辺を固定部３０１で保持してもよく、更に、筐体１０６の別の位置を保持してもよい。
図３は、車載表示装置の変形例を示す模式的断面図である。図１および図２に基づいて説明した部分と同じ部分については同じ符号で示し説明も省略する。図３に示す車載表示装置１００ｂは、筐体１０６の１辺のみを固定部３０１で保持した「片持ちタイプ」の車載表示装置であり、これをスタンディングタイプの車載表示装置とみなすこともできる。

固定部３０１の材料は、例えば鉄（鋼を含む）、アルミニウム等の金属である。ボルト３１１によって固定部３０１と筐体１０６とが接合され、同様に、ボルト３１１によって固定部３０１と凹部４１１の底面４１１ａとが接合される。こうして、筐体１０６は、凹部４１１内で位置固定される。

したがって、クッション材３２１と固定部３０１（およびボルト３１１）とは、筐体１０６を凹部４１１内で位置保持する保持部として機能する。

なお、筐体１０６には、固定部３０１による固定のための部位が設けられていてもよく、例えば、図２に示すように、筐体底板１０７に、カバーガラス１２側とは反対側に向けて突出した部材である筐体突出部１１１が設けられていてもよい。この場合、図２に示すように、ボルト３１１によって固定部３０１と筐体突出部１１１とが接合される。
筐体突出部１１１は、矩形である筐体底板１０７の四辺の縁に設けられていてもよいし、向かい合う一対の二辺の縁のみに設けられていてもよい。筐体突出部１１１は、基本的には、筐体底板１０７と一体の部材であることが好ましい。筐体突出部１１１は、一例として、図２に示すように、板状の部材であるが、固定部３０１およびボルト３１１によって接合されることができれば、その形状は特に限定されるものではない。

内装部材４０１に埋め込まれた車載表示装置１００の周囲には、図２に示すように、凹部４１１の一部を覆うようにして、カバー４０２が設けられていてもよい。

このような車載表示装置１００のカバーガラス１２に対しては、車両の衝突事故時に乗員の頭部等がぶつかることにより、内装部材４０１の凹部４１１の中に押し込む方向の外力が加わる。この外力によって、筐体１０６を位置保持する固定部３０１およびクッション材３２１は変形する。すなわち、衝突時の運動エネルギーの少なくとも一部が、保持部（固定部３０１、クッション材３２１）のひずみエネルギーに変換される（後出の図９に示すグラフを参照）。つまり、衝突時の運動エネルギーの一部が、保持部に吸収される。

ここで、衝突時のエネルギーがどれくらい保持部に吸収されたかを「エネルギー吸収率（単位：％）」と呼ぶ。エネルギー吸収率は、後出の［実施例］に示すように、所定のシミュレーションにより算出できる。本発明者らは、保持部のエネルギー吸収率が特定の条件を満たす場合に、車載表示装置１００のカバーガラス１２が、車両の衝突事故時に乗員の頭部等がぶつかっても割れないほどの優れた耐衝撃性を示すことを見出した。また、このエネルギー吸収率は、カバーガラス１２の板厚に依存することも見出した。

すなわち、本発明者らは、カバーガラスの板厚（単位：ｍｍ）をｘ、保持部のエネルギー吸収率（単位：％）をｙとしたときに、下記式（１）を満たすときに、カバーガラスの耐衝撃性が優れることを見出した。
ｙ≧−３７．１×ｌｎ（ｘ）＋５３．７・・・（１）

式（１）を満たすときにカバーガラスの耐衝撃性が優れることは、後出の［実施例］で示されている。すなわち、後出の［実施例］においては、式（１）を満たさない場合（比較例）はカバーガラスが割れるのに対して、式（１）を満たす場合（実施例）にはカバーガラスが割れないことが示されている。

車載表示装置１００において、式（１）を満たす限り保持部の態様は特に限定されるものではなく、式（１）を満たす範囲内で、保持部は適宜選択される。
例えば、保持部が、固定部３０１とクッション材３２１等の衝撃吸収部とからなる場合、カバーガラス１２の板厚に応じて、式（１）を満たす範囲内で、例えば、固定部３０１の形状、材質、板厚等を変更したり、衝撃吸収部であるクッション材３２１の材質を変更したり、衝撃吸収部としてクッション材３２１以外の部材または機構を選択したりする。

なお、以上の説明では、表示パネルとして液晶パネルを有する車載表示装置を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば、有機ＥＬパネル、ＰＤＰ、電子インク型パネル等を有するものであってもよい。また、タッチパネル等を有していてもよい。
このような車載表示装置としては、例えば、車両のダッシュボードに埋め込まれた埋め込みタイプのカーナビゲーション装置などが挙げられ、さらに、カーナビゲーション装置以外の装置（例えば、インストルメントパネル）であってもよい。

以下に、実施例等により本発明の実施形態を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

〈カバーガラスの準備〉
カバーガラス１２として、アルミノシリケートガラスに強化処理を施した強化ガラス（旭硝子社製商品名「ドラゴントレイル」、圧縮応力層の厚さ：３８μｍ、圧縮応力層における表面圧縮応力：７７４ＭＰａ）を準備した。

〈粘着層付きカバーガラスの作製〉
カバーガラス１２の第１主面１２ｃに、粘着層１４として、ＯＣＡ（日栄化工社製「ＭＨＭ−ＦＷＤ」、厚さ：１５０μｍ）を積層し、粘着層付きカバーガラス１０を作製した。

〈試験体の作製〉
剛体模型を衝突させる試験（「ヘッドインパクト試験」ともいう）を行なうため、粘着層付きカバーガラス１０を用いて、埋め込みタイプの車載表示装置の試験体２００を作製した。図４〜図６に基づいて試験体２００を説明する。図４〜図６においては、図１および図２の車載表示装置１００と同一の（または対応する）部分は同じ符号を用い、説明を省略する。

図４は、試験体を示す斜視図である。図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。図６は、試験体を示す平面図である。

図４および図５に示すように、試験体２００は、筐体底板１０７を有し、筐体底板１０７の周縁部上には、内部にリブが付いた筐体枠１０９が４つ配置されている。筐体底板１０７と４つの筐体枠１０９とによって、中央領域に矩形の凹部を有する筐体１０６が形成され、この筐体１０６に、バックライトユニット１０２と液晶パネル１０４とが配置されている。

図５に示すように、バックライトユニット１０２の上面側の端部は、断面Ｌ字状のＬ字部材２０８により覆われている。Ｌ字部材２０８の上面と液晶パネル１０４の下面側の端部とは、両面テープ２０７によって接着されている。このため、液晶パネル１０４とバックライトユニット１０２との間には、Ｌ字部材２０８および両面テープ２０７の厚さ分だけ、エアギャップ（１．５ｍｍ）が存在している。液晶パネル１０４の上面位置は、周囲に配置された筐体枠１０９の上面位置よりも低くなっており、凹部が形成されている。この凹部を埋めるようにして、粘着層付きカバーガラス１０の粘着層１４が、液晶パネル１０４の上面に貼合されている。なお、カバーガラス１２の下面と筐体枠１０９の上面とは、両面テープ１１５で貼合されている。カバーガラス１２の端面の外側であってかつ筐体枠１０９の上面には、筐体端枠１１０が配置されている。なお、筐体端枠１１０も、両面テープ１１５によって筐体枠１０９に貼合されている。

図４および図５に示すように、筐体底板１０７の４辺には、筐体底板１０７に連続して、板状の筐体突出部１１１が設けられている。筐体底板１０７と４つの筐体突出部１１１とによって、筐体底板１０７の裏面側（バックライトユニット１０２側とは反対側）には、凹部が形成されている。この凹部内には、クッション材３２１の一部が入り込んでいる。クッション材３２１は、平板である支持板２１５上に配置されており、クッション材３２１によって、筐体１０６が支持されている。なお、クッション材３２１としては、基本的には、ケー・シー・シー商会社製「ＣＦ４５」（厚さ：２５．４ｍｍ）を「２枚」重ねたものを用いたが、いくつかの例では、この枚数を「１枚」または「３枚」とした。筐体１０６がクッション材３２１に支持された状態において、向かい合う一対の筐体突出部１１１には、固定部３０１の一端側がボルト３１１によって接合されている。固定部３０１の他端側は、ボルト３１１によって、支持板２１５に接合されている。こうして、筐体突出部１１１を含む筐体１０６は、固定部３０１によって位置固定される。

断面Ｌ字状の板状部材である固定部３０１（下記表１では「Ｌ字」と表記）について、クッション材３２１が「２枚」の例では、図４中にＬ₁〜Ｌ₄で示すサイズは、Ｌ₁：２０ｍｍ、Ｌ₂：５０ｍｍ、Ｌ₃：１００ｍｍ、Ｌ₄：２０ｍｍとし、クッション材３２１が「１枚」の例（例２５）では、Ｌ₂の長さを短くした。

なお、一部の例では、固定部３０１に代えて、図７に示す波型に屈曲した固定部３０１ｂ（下記表１では「Ｌ字波型」と表記）を用いた。
図７は、固定部の変形例を示す模式的断面図である。図７に変形例として示す固定部３０１ｂは、板状部材を切り欠いたＵ字形状の部材である。固定部３０１ｂを断面視（側面視）すると、Ｌ字状ではなく、長手部分の途中が突出するように（波型に）屈曲している。
このとき、クッション材３２１が「２枚」の例では、図７中にＬ₂〜Ｌ₉で示すサイズは、Ｌ₂：５０ｍｍ、Ｌ₃：８０ｍｍ、Ｌ₄：２０ｍｍ、Ｌ₅：４０ｍｍ、Ｌ₆：１４ｍｍ、Ｌ₇：１８ｍｍ、Ｌ₈：１８ｍｍ、Ｌ₉：１０ｍｍとし、クッション材が「３枚」の例では、固定部３０１ｂを引き延ばし、Ｌ₂の長さを長くした。

図６中にＨ₁〜Ｈ₃およびＷ₁〜Ｗ₃で示すサイズは、Ｈ₁：１２０ｍｍ、Ｈ₂：１５０ｍｍ、Ｈ₃：２５０ｍｍ、Ｗ₁：１７３ｍｍ、Ｗ₂：２５０ｍｍ、Ｗ₃：３５０ｍｍ、とした。
カバーガラス１２の板厚は、０．５６ｍｍ、０．７ｍｍ、１．１ｍｍ、１．３ｍｍおよび２．０ｍｍの５種とした。

なお、一部の例では、試験体２００ではなく、図８に示すような「片持ちタイプ」の試験体２００ｂを使用した。
図８は、試験体の変形例を示す平面図である。図４〜図６に基づいて説明した部分と同じ部分については同じ符号で示し説明も省略する。図８に示す試験体２００ｂでは、車載表示装置１００ｂ（図３参照）と同様に、筐体１０６の１辺（後述する衝突位置Ｐ側の１辺）のみを固定部３０１（または固定部３０１ｂ）で保持している。このような「片持ちタイプ」の試験体２００ｂを使用した例については、下記表１中、固定部に関する「Ｌ字」または「Ｌ字波型」の表記の後に「ｓｔ」という文字を表記する。

また、その他の各部は以下のようにした。
・液晶パネル１０４…ソーダライムガラス（板厚１．１ｍｍ、サイズ：１７３ｍｍ×１２０ｍｍ）の両面に偏光板（材質：ＴＡＣ）を貼合した代替品を用いた。
・バックライトユニット１０２…板状体１０２ａ（材質：ＰＣ、板厚：４ｍｍ、サイズ：１１７ｍｍ×１７０ｍｍ）の底面および４つの側面を凹状体１０２ｂ（材質：アルミニウム、板厚：１ｍｍ）で覆った代替品を用いた。
・両面テープ２０７…材質：ＰＥＴ、テープ幅：５ｍｍ、テープ厚：０．５ｍｍ
・Ｌ字部材２０８…材質：ＰＶＣ、板厚：１ｍｍ、Ｌ字１辺の長さ：５ｍｍ
・筐体枠１０９…材質：ＡＢＳ、板厚：２ｍｍ
・筐体端枠１１０…材質：ＡＢＳ、板厚：２．５ｍｍ、板幅：５ｍｍ
・両面テープ１１５…材質：ＰＥＴ、テープ厚：０．５ｍｍ
・固定部３０１…別途記載
・ボルト３１１…材質：鉄
・クッション材３２１…ケー・シー・シー商会社製「ＣＦ４５」（厚さ：２５．４ｍｍ）を１枚、２枚または３枚重ねたもの
・支持板２１５…材質：鉄、板厚：９ｍｍ
・筐体底板１０７および筐体突出部１１１…材質：鉄、板厚：１．１５ｍｍ

〈耐衝撃性の評価（ヘッドインパクト試験）〉
このような試験体２００において、各例ごとに、カバーガラス１２の板厚と固定部３０１の材質、形状および板厚とを、下記表１に示すように変化させて、ヘッドインパクト試験を行ない、カバーガラス１２の耐衝撃性を評価した。

試験体２００の支持板２１５を水平面に設置し、カバーガラス１２の第２主面１２ｄの衝突位置Ｐ（図６参照）に、図示しない球状の剛体模型（材質：鉄、直径：１６５ｍｍ、質量：１９．６ｋｇ）を、衝突時のエネルギーが１５２．４Ｊになるように、衝突速度３．９４４ｍ／ｓで７９３ｍｍの高さから落下させて衝突させた。

試験方法は、国土交通省が示す「道路運送車両の保安基準」の「第２０条 乗車装置」の「別紙２８ インストルメントパネルの衝撃吸収の技術基準」（以下、単に「基準」という）を参照した。この「基準」では、球状の剛体模型（材質：鉄、直径：１６５ｍｍ、質量：６．８ｋｇ）を、衝突速度６．７ｍ／ｓで射出して衝突させ、衝突時のエネルギーが１５２．４Ｊになるようにしている。
すなわち、試験体２００を用いたヘッドインパクト試験では、衝突時のエネルギーが「基準」と同等になるようにした。
なお、剛体模型の減速度に関しては、３ｍｓ（ミリ秒）以上連続して７８４ｍ／ｓ²（８０Ｇ）を超えないことが規定されているが、今回行なった試験においては、全てこの規定を満たしていたことを確認している。

剛体模型を衝突させるカバーガラス１２上の衝突位置Ｐ（図６参照）について、ヘッドインパクト試験では、カバーガラス１２の中央部付近に衝突させたときよりも、カバーガラス１２や液晶パネル１０４の端部付近に衝突させたときの方が、カバーガラス１２が割れやすいことが従前の試験結果から分かっている。そこで、衝突位置Ｐは、試験体２００を上面から見て、液晶パネル１０４における中心位置よりも一方の固定部３０１側に寄せた位置、より詳細には、カバーガラス１２の長辺中央部であって、かつ、液晶パネル１０４の端から１０ｍｍ内側の位置とした。

各例ごとに、試験体２００を作製してヘッドインパクト試験を行なった。試験の結果、カバーガラス１２が割れなかった場合には「○」を、カバーガラス１２が割れた場合には「×」を、下記表１に記載した。「○」であれば、衝突事故時に乗員の頭部等がぶつかっても割れないような優れた耐衝撃性を示すものとして評価できる。

〈エネルギー吸収率の算出（シミュレーション）〉
上記ヘッドインパクト試験を試験体２００に対して行なった際の保持部（固定部３０１およびクッション材３２１）のエネルギー吸収率をシミュレーションによって算出した。

図９は、シミュレーションの結果の一例を示すグラフである。図９では、横軸に時間（単位：ミリ秒）を、縦軸にエネルギー（単位：Ｊ）を示している。実線のグラフは剛体模型の運動エネルギーを、破線のグラフは試験体２００全体のひずみエネルギーを、点線のグラフは保持部のひずみエネルギーを示している。
図９に示すように、剛体模型を試験体２００に衝突させて剛体模型が持つ運動エネルギー（実線のグラフ）がゼロになった時（つまり、剛体模型が最下点となり速度が０（ゼロ）になった時）に、ほぼ同じ時点で、試験体２００のひずみエネルギー（破線のグラフ）が最大値の１５２．４Ｊに到達している。このことから、衝突時には、剛体模型の運動エネルギーがほぼ全て、試験体２００においてひずみエネルギーに変換されたことが分かる。
そして、保持部のエネルギー（点線のグラフ）についても、試験体２００のエネルギー（破線のグラフ）と同様の挙動を示しており、剛体模型のエネルギー（実線のグラフ）がゼロになった時に、最大値に到達している。
このような図９から、剛体模型の衝突時の運動エネルギーの少なくとも一部が、保持部（固定部３０１、クッション材３２１）のひずみエネルギーに変換されたことが分かる。

図９のようなグラフから、剛体模型の衝突時における、保持部のひずみエネルギー（グラフの最大値）の試験体２００のひずみエネルギー（グラフの最大値（＝１５２．４Ｊ））に対する割合を求め、これを、保持部のエネルギー吸収率（単位：％）とした。
例えば、衝突時における保持部のひずみエネルギーが「１０５Ｊ」であった場合は、エネルギー吸収率は、（１０５／１５２．４）×１００＝６９［％］となる。

シミュレーションに際しては、各部材の塑性変形による衝撃吸収も考慮する必要があるため、具体的には、市販の解析プログラムであるＰＡＭ−ＣＲＡＳＨ（日本ＥＳＩ社製）を使用して、動的陽解法ＦＥＭ（Finite Element Method（有限要素法））による衝撃解析（弾塑性変形解析）を行なった。
解析に際しては、カバーガラス１２の長辺中央部に衝突させているため、計算時間短縮の観点から、１／２左右対称モデルを作成し、計算を行なった。また、試験体２００の各部について、サイズのほか、密度ならびにヤング率およびポアソン比などの弾性率などの物性値をコンピュータに入力した。各部に用いた材質の物性値は、以下のとおりである。

・鉄（ＳＳ４００）…ヤング率：２０６ＧＰａ、ポアソン比：０．３０、密度：７．８６×１０^-6ｋｇ／ｍｍ³
・アルミニウム…ヤング率：６８．６ＧＰａ、ポアソン比：０．３４、密度：２．７１×１０^-6ｋｇ／ｍｍ³
・ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンの共重合体）…ヤング率：２．２ＧＰａ、ポアソン比：０．３７、密度：１．０５×１０^-6ｋｇ／ｍｍ³
・ＰＣ（ポリカーボネート）…ヤング率：２．２ＧＰａ、ポアソン比：０．３８、密度：１．２０×１０^-6ｋｇ／ｍｍ³
・ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）…ヤング率：３．２ＧＰａ、ポアソン比：０．３８、密度：１．４×１０^-6ｋｇ／ｍｍ³
・アルミノシリケートガラスに強化処理を施した強化ガラス（ドラゴントレイル）…ヤング率：７４ＧＰａ、ポアソン比：０．２３、密度：２．４８×１０^-6ｋｇ／ｍｍ³
・ＭＨＭ−ＦＷＤ…ヤング率：１０ｋＰａ、ポアソン比：０．３０、密度：６．０×１０^-7ｋｇ／ｍｍ³
・ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）…ヤング率：４ＧＰａ、ポアソン比：０．３０、密度：１．３×１０^-6ｋｇ／ｍｍ³
・ソーダライムガラス…ヤング率：７３ＧＰａ、ポアソン比：０．２３、密度：２．５×１０^-6ｋｇ／ｍｍ³
・ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）…ヤング率：５ＧＰａ、ポアソン比：０．２５、密度：１．３４×１０^-6ｋｇ／ｍｍ³

もっとも、試験体２００の各部は、外力によって弾性変形し、この外力が一定の大きさ以上になると塑性変形する（ただし、剛体模型については、変形しない剛体設定とした）。このため、使用割合が高い主要部材の材料（鉄、アルミニウム、ＡＢＳ、ＰＣおよびＰＶＣの５つ）については、弾性変形域での弾性率（ヤング率およびポアソン比）と、塑性変形域での応力ひずみ線図（ＳＳカーブ）とを、物性値として入力した。より詳細には、応力ひずみ線図については、弾塑性変形解析を行なう上で必須である、ひずみ速度依存性を考慮した応力ひずみ線図を物性値として入力した。

各材料の応力ひずみ線図（真応力真ひずみ線図）は、まず、５種（０．０１ｓ^-1、１ｓ^-1、１００ｓ^-1、５００ｓ^-1、１０００ｓ^-1）のひずみ速度で、後述する条件の引張試験を行ない、公称応力公称ひずみ線図のデータを得た後、これを、真応力真ひずみ線図のデータに変換することにより得た。
なお、実際の解析では、各ひずみ速度毎の応力ひずみ線図を入力データとし、各曲線間のデータについては、補間して計算を実行している。

（ひずみ速度依存性を考慮した応力ひずみ線図）
引張試験のため、各材料ともに図１０に示す試験片（厚さ：２．０ｍｍ）を作製した。
なお、図１０に示す試験片の厚さ以外のサイズは、鉄およびアルミニウムについては、Ｓ₁：１７ｍｍ、Ｓ₂：１１ｍｍ、Ｓ₃：８ｍｍ、Ｓ₄：１６ｍｍ、Ｓ₅：８．５ｍｍ、Ｓ₆：４ｍｍ、Ｓ₇：５ｍｍとし、図１０中に符号Ｒで示すコーナー部の丸みは、半径１．５ｍｍとした。
一方、ＡＢＳ、ＰＣおよびＰＶＣについては、Ｓ₁：１７ｍｍ、Ｓ₂：９．２ｍｍ、Ｓ₃：８ｍｍ、Ｓ₄：１６ｍｍ、Ｓ₅：８．５ｍｍ、Ｓ₆：２ｍｍ、Ｓ₇：５ｍｍとし、図１０中に符号Ｒで示すコーナー部の丸みは、半径０．６ｍｍとした。
なお、ひずみ速度については、仮に、初期平行部長さ（図１０中、符号Ｓ₃で表す）が２５ｍｍである試験片を用いて、クロスヘッド速度をヘッドインパクト衝突速度（６７００ｍｍ／ｓ）として試験を行った場合には、その初期ひずみ速度（単位：ｓ^-1）は、６７００／２５＝２６８ｓ^-1となる。
このため、ひずみ速度を１００ｓ^-1、５００ｓ^-1もしくは１０００ｓ^-1としてホプキンソンプレッシャーバーを用いて、または、ひずみ速度を０．０１ｓ^-1もしくは１ｓ^-1として検出ブロック式材料試験機を用いて、引張試験を行なった。

クッション材３２１のひずみ速度依存性を考慮した応力ひずみ線図のデータは、以下の手順で求めた。
まず、クッション材３２１を所定の形状（厚さ：２５ｍｍ、サイズ：１００ｍｍ×５００ｍｍ）に切り取り、これを、直径２００ｍｍの金属製円盤どうしで挟み込み、１０ｋＮロードセル（オートグラフ）を用いて、上から５ｍｍ／分、０．１ｍ／分、１ｍ／分の速度で荷重をかけ、その際の荷重および変位量から、圧縮でのひずみ速度依存性を考慮した（低速での）応力ひずみ線図を作成した。
次に、より高速での応力ひずみ線図も得た。具体的には、まず、上述したヘッドインパクト試験と同様にしてクッション材に対して落下高さを変えて剛体模型を落下させ、クッション材の沈み込み量を高速度カメラでの撮影により測定した。このとき、ひずみ速度がより高速の１０ｓ^-1、１００ｓ^-1、２００ｓ^-1における沈み込み量も測定した。そして、低速での沈み込み量と応力ひずみ線図とを参考にして、高速での沈み込み量から、高速での応力ひずみ線図を作成した。
なお、実際の解析では、各ひずみ速度毎の応力ひずみ線図を入力データとし、各曲線間のデータについては、補間して計算を実行している。

（ひずみエネルギーの計算式について）
一般的に、ひずみエネルギーの計算は、以下のような理論式により算出される。上述した市販のプログラムを用いた解析においても、各部材に関して入力された応力ひずみ線図から、以下の式によって計算機で計算を行なっている。なお、本衝撃解析では、部材の破断までは考慮していない。

一般骨組構造部材内の１点において、部材軸方向の垂直応力σと直ひずみεとの間、または、せん断応力τとせん断ひずみγとの間には、図１１のグラフに示すような関係が存在すると考えられる。
まず、ひずみエネルギーＵおよびひずみエネルギー密度Ｕ^*は、次のようになる。
ｄεおよびｄγのひずみ増分の間に単位体積当たりに蓄えられるひずみエネルギー、すなわち、ひずみエネルギー密度の増分ｄＵ^*は、下記式（２）で与えられる（図１１参照）。

したがって、ひずみが０からある値εおよびγに達するまでに蓄えられるひずみエネルギー密度Ｕ^*は、下記式（３）で表される（図１１参照）。

また、構造物または構造部分に蓄えられるひずみエネルギーＵは、下記式（４）で表される。

なお、図１１における補充ひずみエネルギー密度Ｕ^* _cの説明は省略する。

なお、表１中の「固定部」の「材質」として記載した「ＳＳ」は鉄（ＳＳ４００）を意味し、「ＡＬ」はアルミニウムを意味する。

表１の結果を図１２のグラフにプロットした。図１２では、縦軸にエネルギー吸収率ｙ（単位：％）を、横軸にカバーガラス１２の板厚ｘ（単位：ｍｍ）をとり、耐衝撃性の結果（「○」または「×」）をプロットに反映させた。図１２中の曲線は、ｙ＝−３７．１×ｌｎ（ｘ）＋５３．７を示している。
図１２に示すグラフから明らかなように、式（１）を満たさない場合（比較例）はカバーガラスが割れるのに対して、式（１）を満たす場合（実施例）にはカバーガラスが割れないことが分かった。

本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
なお、本出願は、２０１５年６月５日付けで出願された日本特許出願（特願２０１５−１１４６１６）に基づいており、その全体が引用により援用される。

１０ 粘着層付きカバーガラス
１２ カバーガラス
１２ａ 配置領域
１２ｂ 周縁部
１２ｃ カバーガラスの第１主面
１２ｄ カバーガラスの第２主面
１４ 粘着層
１４ａ 粘着層の第１主面
１４ｂ 粘着層の側面
１６ 保護フィルム
１６ａ 保護フィルムの第１主面
２０ 遮光部
１００ 車載表示装置
１００ｂ 車載表示装置の変形例
１０２ バックライトユニット
１０４ 液晶パネル（表示パネル）
１０４ａ 表示面
１０６ 筐体
１０６ａ 筐体の端面
１０７ 筐体底板
１０８ 開口部
１０９ 筐体枠
１１０ 筐体端枠
１１１ 筐体突出部
１１５ 両面テープ
２００ 試験体
２００ｂ 試験体の変形例
２０７ 両面テープ
２０８ Ｌ字部材
２１５ 支持板
３０１ 固定部（保持部）
３０１ｂ 固定部の変形例
３１１ ボルト
３２１ クッション材（衝撃吸収部、保持部）
４０１ 内装部材
４０２ 内装部材のカバー
４１１ 凹部
４１１ａ 凹部の底面
Ｐ 衝突位置

Claims (18)

1. 車両の内装部材に配置される車載表示装置であって、
   表示パネルと、
   前記表示パネルをカバーするカバーガラスと、
   前記表示パネルを収納する筐体と、
   前記筐体を位置保持する保持部と、を備え、
   前記カバーガラスが、板厚が０．５〜２．５ｍｍ、圧縮応力層の厚さが１０μｍ以上、圧縮応力層の表面圧縮応力が６５０ＭＰａ以上である強化ガラスであり、
   前記カバーガラスの板厚（単位：ｍｍ）をｘ、前記保持部のエネルギー吸収率（単位：％）をｙとしたときに、下記式（１）を満たす、車載表示装置。
   ｙ≧−３７．１×ｌｎ（ｘ）＋５３．７・・・（１）
2. 前記保持部が、
   前記筐体の裏面側に配置される衝撃吸収性を有する衝撃吸収部と、
   前記筐体を位置固定する固定部と、
   を備える、請求項１に記載の車載表示装置。
3. 前記カバーガラスが、ソーダライムガラスまたはアルミノシリケートガラスである請求項１または２に記載の車載表示装置。
4. 前記カバーガラスは、モル％表示で、ＳｉＯ_２を５０〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３を１〜２０％、Ｎａ_２Ｏを６〜２０％、Ｋ_２Ｏを０〜１１％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜６％およびＺｒＯ_２を０〜５％含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の車載表示装置。
5. 前記衝撃吸収部は、クッション材、ハニカム機構、回転機構または摺動機構である請求項２〜４のいずれか１項に記載の車載表示装置。
6. 前記固定部の材料が、金属である請求項２〜５のいずれか１項に記載の車載表示装置。
7. 前記固定部の断面が、Ｌ字状またはＬ字波型状である請求項２〜６のいずれか１項に記載の車載表示装置。
8. 前記固定部と前記筐体とは、ボルトによって接合されている請求項２〜７のいずれか１項に記載の車載表示装置。
9. 前記カバーガラスの周縁部には、遮光部が形成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の車載表示装置。
10. 前記表示パネルと前記カバーガラスとは、粘着層を介して貼合されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の車載表示装置。
11. 前記粘着層の厚さは、５〜４００μｍである請求項１０に記載の車載表示装置。
12. 前記粘着層の貯蔵せん断弾性率は、５ｋＰａ〜５ＭＰａである請求項１０または１１に記載の車載表示装置。
13. 前記カバーガラスは、前記筐体の筐体枠の上面と両面テープを介して貼合されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の車載表示装置。
14. 前記表示パネルが、液晶パネル、有機ＥＬパネル、ＰＤＰまたは電子インク型パネルである請求項１〜１３のいずれか１項に記載の車載表示装置。
15. 埋め込みタイプまたはスタンディングタイプである請求項１〜１４のいずれか１項に記載の車載表示装置。
16. 前記遮光部が枠状である請求項９に記載の車載表示装置。
17. 前記表示パネルと前記筐体の底板との間にバックライトユニットを備える請求項１〜１６のいずれか１項に記載の車載表示装置。
18. 請求項１〜１７に記載の車載表示装置を備えた車両。

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