JP6418241B2 - 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オンダッシュタイプ、ダッシュボードに埋め込まれたインダッシュ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やガラス等の透明な保護部材が使用されるが、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。しかし、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。

本発明の実施形態に係る車載表示装置は、表層のカバーガラスを第１層として、第ｎ層までの部材が積層されて構成された車載表示装置であって、上記カバーガラスが、板厚が０．５〜２．５ｍｍであり、かつ、表面圧縮応力層の厚さが１０μｍ以上である強化ガラスであり、前記車載表示装置は、下記式（Ｉ）を満たす、車載表示装置である。
式（Ｉ）・・・Ｐ≦０．０３０２ｔ_１ ^２＋０．００３９ｔ_１＋０．０４７８
（ただし、式（Ｉ）中、Ｐ＝Ｅ_１／（Ｅ_１ｔ_１ ^２＋…＋Ｅ_ｎｔ_ｎ ^２）、Ｅ_１：カバーガラスのヤング率（単位：ＧＰａ）、ｔ_１：カバーガラスの厚さ（単位：ｍｍ）、Ｅ_ｎ：第ｎ層の部材のヤング率（単位：ＧＰａ）、ｔ_ｎ：第ｎ層の厚さ（単位：ｍｍ）、ｎは２以上の整数、である。）

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。

粘着層付きカバーガラスを示す模式的断面図である。 車載表示装置を示す模式的断面図である。 ４層構造を示す模式図である。 試験体を示す斜視図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 試験体を示す平面図である。 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られる。

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。

［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。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を貼合しても構わない。
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。
粘着層１４は、カバーガラス１２上に設けられる。カバーガラス１２において粘着層１４が設けられる領域のことを配置領域１２ａという。カバーガラス１２には周縁部１２ｂに遮光部２０が形成されており、カバーガラス１２の第１主面１２ｃには粘着層１４が形成されている。

カバーガラス１２および粘着層１４の形状は、例えば、平面視で長方形状であり、粘着層１４の方が、外形が小さい。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表示面（表示領域）以外の、表示パネルに接続されている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を必ずしも設ける必要はない。

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が剥がされる。この場合、例えば、保護フィルム１６の第１主面１６ａに切り込みを入れて、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は、車載表示装置の表示面（表示領域）を保護するものであり、通常は、平面状、あるいは曲面を有する形状の板状体（ガラス板）である。
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粘着層付きカバーガラス１０の耐衝撃性が低下するおそれがある。また、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１２の外形・大きさは、デザイン性、センサー取り付け、表示モジュールへの取りつけの観点から、表示パネルより大きなサイズであることが一般的である。カバーガラス１２の形状については、デザイン上、車載表示装置に合わせて適宜決定される。車載表示装置は、矩形、台形など多種多様であるが、その場合、カバーガラス１２の外形は、車載表示装置の外形状と同等の場合が多い。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。

本実施形態においては、カバーガラス１２として、例えば、無色透明な、ソーダライムガラスやアルミノシリケートガラス（ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｎａ_２Ｏ系ガラス）に強化処理を施した板状の強化ガラスが用いられる。
カバーガラス１２には、例えば、アルミノシリケートガラスにイオン交換強化処理を施した化学強化ガラス（例えば、旭硝子社製「ドラゴントレイル（登録商標）」）が好適に用いられる。
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。
化学強化されたカバーガラス１２の表面には、その両面に圧縮応力層が形成されており、その表面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、表面圧縮応力層における表面圧縮応力は、６５０ＭＰａ以上であることが好ましく、７５０ＭＰａ以上であることがより好ましい。
カバーガラス１２に化学強化処理を施す方法は、典型的には、カバーガラス１２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、表面圧縮応力及び表面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。

〔粘着層〕
粘着層１４は、カバーガラス１２を車載表示装置に貼合する際に、カバーガラス１２を車載表示装置に接着するためのものである。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な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、特許文献１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、先述したようにカバーガラス１２上に別途フィルム状に硬化されたＯＣＡ等を貼合しても構わない。

このような粘着層１４の厚さは、例えば、５〜４００μｍが好ましく、５０〜２００μｍがより好ましい。また、粘着層１４の温度２５℃における貯蔵せん断弾性率は、例えば、５ｋＰａ〜５ＭＰａが好ましく、１ＭＰａ〜３０ＭＰａがより好ましい。

〔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フィルムを透明面材１０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構わない。

［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１００を示す模式的断面図である。
図２に示すように、車載表示装置１００は、凹状の筐体１０６を有する。筐体１０６の底板である筐体底部材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と表示パネル１０４とが筐体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側に表示パネル１０４が配置される。表示パネル１０４の開口部１０８に対応する領域を表示面１０４ａとする。なお、バックライト１０２と表示パネル１０４とを主構成部材として表示パネルモジュール１００ａを構成する。

バックライトユニット１０２は、一般に、レンズシート、拡散シート、導光板、ランプ、反射板などから構成され、通常、これらの中で最も厚さが厚いのが導光板であり、バックライトユニット全体剛性を決める上で主構成部材である。前記導光板の厚さは、１０ｍｍ以下が好ましく、７ｍｍ以下がより好ましく、５ｍｍ以下がさらに好ましい。これは、狭額縁化によって筺体の薄型化を達成するためである。また前記導光板の厚さは、１ｍｍ以上が好ましく、２ｍｍ以上がより好ましく、４ｍｍ以上がさらに好ましい。これはバックライトユニット部に衝撃が加わった際に、曲げ応力によって導光板の破損を防ぐためである。

前記導光板を形成する材料のヤング率は、１ＧＰａ以上が好ましく、２ＧＰａ以上がより好ましく、３ＧＰａ以上がさらに好ましく、６０ＧＰａ以上が特に好ましい。これはカバーガラスの耐衝撃性の向上のためである。

前記導光板を形成する材料の線膨張係数は、８００×１０^−７／℃以下が好ましく、６００×１０^−７／℃以下がより好ましく、２００×１０^−７／℃以下がさらに好ましい。これは車内温度の上昇やバックライトユニット内の光源による導光板の熱膨張を抑制し、額縁の狭額縁化により筺体の薄型化を達成するためである。

前記導光板を形成する材料の光学特性として、光路長５０ｍｍの条件下で、波長４００〜７００ｎｍの範囲における内部透過率の最小値が８０％以上であり、内部透過率の最大値と最小値の差が１５％以下であることが好ましい。上記の内部透過率の最小値が８５％以上で、内部透過率の最大値と最小値の差が１３％以下であることがより好ましく、上記の内部透過率の最小値が９０％以上で、内部透過率の最大値と最小値との差が８％以下であることがさらに好ましい。

前記導光板を形成する材料は、上記した条件を満たし、さらに完成した車載表示装置１００が後述する式（Ｉ）を満たすものであれば特に限定されるものではない。前記導光板を形成する材料は、具体的にはアクリル樹脂、ポリカーボネート、ガラスなどであり、中でもガラスが好ましい。これは、ヤング率に優れ、筺体やバックライトユニットの高強度化の達成、熱および湿気による膨張が小さく、筺体の薄型化の観点から優れているためである。ガラスは、強化処理されていても良く、その強化処理方法として化学的・物理的を問わないが、化学強化していることが望ましい。またガラスの端面は、面取り加工されていることが好ましい。面取り加工後に化学強化していることが更に望ましい。これは、車両表示装置の振動によって導光板の端面部からの割れを防ぐためである。

また、表示パネル１０４の構成および筐体１０６（筐体底部材１０７を含む）の材質等については、車載表示装置１００が後述する式（Ｉ）を満たすものであれば、特に限定されない。筺体底部材１０７の外形の形状および大きさは、車載表示装置１００の外形に合わせて適宜決定される。車載表示装置１００は、昨今、デザイン上表示パネルモジュール１００ａも薄板化されている。そこで、表示パネル１０４の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、筺体底部材１０７の外形は、矩形であることが好ましい。筺体底部材１０７の平面視での大きさは、カバーガラス１２と表示パネル１０４との境界部を、ＣＧ裏面段差部３００と呼称すると、最背面から垂直に見て、このＣＧ裏面段差部３００を全て覆うように、筺体底部材１０７を下部に貼合することが好ましい。これは、後述のヘッドインパクト試験において優れた耐衝撃性を示すためである。筺体底部材１０７の大きさは、カバーガラス１２と同じ、もしくはそれ以上の大きさであることがより好ましい。
表示パネル端からカバーガラス端までの非表示エリアが広い場合には、このＣＧ裏面段差部３００を覆うように筺体底部材１０７を下部に貼合することが好ましい。
なお、筐体底部材１０７の例えば下面側には、さらに、別の板状部材が一枚以上貼合されていてもよい。前記板状部材に関しても、最背面から垂直に見て、このＣＧ裏面段差部３００を全て覆うように下部に貼合することが好ましい。これも、後述のヘッドインパクト試験において優れた耐衝撃性を示すためである。前記板状部材の大きさは、カバーガラス１２と同じ、もしくはそれ以上の大きさであることがより好ましい。

図２に示すように、筐体１０６の開口部１０８において、表示パネル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を表示パネル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。

このように、本発明の車載表示装置は、カバーガラスを第１層とし、この第１層から第ｎ層までが積層された構成を有する。具体的には、例えば、上述した車載表示装置１００であれば、少なくとも、カバーガラス１２（第１層）、表示パネル１０４（第２層）、バックライトユニット１０２（第３層）、および、筐体底部材１０７（第４層）という４層がこの順に積層された構成を有する。また、車載表示装置は、バックライトユニットを有せず、少なくとも、カバーガラス（第１層）、表示パネル（第２層）、および、筐体底部材（第３層）という３層がこの順に積層された構成を有するものであってもよい。たとえば、表示パネルが、有機ＥＬパネルやＰＤＰパネルの場合には、バックライトユニットを有しない上記構成となる。
なお、実際には、カバーガラス（第１層）と表示パネル（第２層）との間に粘着層が存在する。粘着層の取り扱いについては、後述する。
上記した車載表示装置は、カバーガラスを第1層の部材とし（すなわち、表示面側の表層の第1層の部材とし）、当該第１層の次の層から１種類、あるいは複数の種類の部材が、積層状となるように順に載置され、積層された構成を有するが、ここにおいて積層とは、各構成部材が、順次、その順に集合された形態、または順次その順に組立てられた形態の構成を示すものであり、各構成部材が、接合されて積層されている必要はなく、また、一部または全体において間隔をおいて積層されていてもよく、また、一部において囲まれる、あるいは重なり合っている構造であってもよく、様々なバリエーションの積層構成の形態を含むものである。

ところで、車載表示装置において、カバーガラスには、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が要求される。
本発明者らは、上記構成を有する車載表示装置が下記式（Ｉ）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。
式（Ｉ） …… Ｐ≦０．０３０２ｔ_１ ^２＋０．００３９ｔ_１＋０．０４７８

ただし、式（Ｉ）中、
Ｐ＝Ｅ_１／（Ｅ_１ｔ_１ ^２＋…＋Ｅ_ｎｔ_ｎ ^２）
Ｅ_１：カバーガラスのヤング率（単位：ＧＰａ）
ｔ_１：カバーガラスの厚さ（単位：ｍｍ）
Ｅ_ｎ：第ｎ層の部材のヤング率（単位：ＧＰａ）
ｔ_ｎ：第ｎ層の厚さ（単位：ｍｍ）
である。なお、上式において、ｎは２以上の整数である。

式（Ｉ）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、後述する［実施例］で示されている。すなわち、［実施例］においては、式（Ｉ）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（Ｉ）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。

なお、例えば、上述した車載表示装置であれば、カバーガラス（第１層）、表示パネル（第２層）、バックライトユニット（第３層）、および、筐体底部材（第４層）という４層構造を有するから、上記Ｐは、以下のように表される。
Ｐ＝Ｅ_１／（Ｅ_１ｔ_１ ^２＋Ｅ_２ｔ_２ ^２＋Ｅ_３ｔ_３ ^２＋Ｅ_４ｔ_４ ^２）
Ｅ_１：カバーガラスのヤング率（単位：ＧＰａ）
ｔ_１：カバーガラスの厚さ（単位：ｍｍ）
Ｅ_２：表示パネルのヤング率（単位：ＧＰａ）
ｔ_２：表示パネルの厚さ（単位：ｍｍ）
Ｅ_３：バックライトユニットのヤング率（単位：ＧＰａ）
ｔ_３：バックライトユニットの厚さ（単位：ｍｍ）
Ｅ_４：筐体底部材のヤング率（単位：ＧＰａ）
ｔ_４：筐体底部材の厚さ（単位：ｍｍ）
である。
なお、バックライトユニットは、板厚の厚いガラス板、ポリカーボネート板やアクリル樹脂などからなる導光板と、反射型偏光フィルム、輝度向上フィルムなどの数種の薄い機能フィルムが積層された構成とされるが、上記導光板がバックライトユニットの剛性を支配するため、導光板のヤング率をバックライトユニットのヤング率として計算する。

カバーガラスのヤング率（Ｅ_１）は、６０〜８０ＧＰａが好ましく、７０〜８０ＧＰａがより好ましい。
表示パネルのヤング率（Ｅ_２）は、６０〜８０ＧＰａが好ましく、７０〜８０ＧＰａがより好ましい。
バックライトユニットのヤング率（Ｅ_３）は、１〜９０ＧＰａが好ましく、２〜９０ＧＰａがより好ましく、６０〜９０ＧＰａがさらに好ましい。
筐体底部材のヤング率（Ｅ_４）は、４０〜２５０ＧＰａが好ましく、１５０〜２５０ＧＰａがより好ましい。なお、表示パネル、バックライトユニットおよび筐体は、複数の材料が複合されて構成された複合材であっても構わない。その場合、複合材全体のヤング率が上記数値範囲に収まることが好ましい。
各部材のヤング率は、引張試験（JIS K7161・JIS K7113）により測定する。

カバーガラスの厚さ（ｔ_１）は、０．５〜２．５ｍｍであり、０．７〜２ｍｍが好ましく、１．３〜２ｍｍがより好ましい。
表示パネルの厚さ（ｔ_２）は、１〜２ｍｍが好ましく、１．１〜１．３ｍｍがより好ましい。
バックライトユニットの厚さ（ｔ_３）は、１〜１０ｍｍが好ましく、２〜６ｍｍがより好ましく、３〜５ｍｍがさらに好ましい。
筐体底部材の厚さ（ｔ_４）は、０．５〜４ｍｍが好ましく、１〜４ｍｍがより好ましい。
各部材の厚さは、図２中、上下方向の長さである。

なお、上述した車載表示装置においては、実際には、カバーガラス（第１層）から第ｎ層までの部材の少なくとも一層は、粘着層である。例えば、上述した４層構造においては、カバーガラス１２（第１層）と表示パネル１０４（第２層）との間に、粘着層１４（第１．５層という）が配置されている。
ここで、粘着層のヤング率（Ｅ_１．５）および厚さ（ｔ_１．５）を考慮した場合、上記Ｐは、以下のように表される。
Ｐ＝Ｅ_１／（Ｅ_１ｔ_１ ^２＋Ｅ_１．５ｔ_１．５ ^２＋Ｅ_２ｔ_２ ^２＋Ｅ_３ｔ_３ ^２＋Ｅ_４ｔ_４ ^２）
しかしながら、粘着層のヤング率（Ｅ_１．５）は、その他の層のヤング率と比較して十分に小さいうえに、その厚さ（ｔ_１．５）は、例えば５〜４００μｍである。このため、上記Ｐ中の「Ｅ_１．５ｔ_１．５ ^２」の値は、その他の「Ｅ_１ｔ_１ ^２」〜「Ｅ_４ｔ_４ ^２」の値と比べて、無視できるほど小さい。
したがって、積層構造（第１層〜第ｎ層）中に粘着層が存在する場合であっても、本実施形態においては、式（Ｉ）を考える際に、粘着層は存在しないものとみなしてよいものとする。換言すれば、「Ｅ_１．５ｔ_１．５ ^２」の値が０（ゼロ）であるとしてＰ値を求めてもよいものとする。

さらに、式（Ｉ）中のＰについて説明する。
まず、異種材料が曲げの中立軸に平行な形で層状に配置されたはり（組み合わせばり）が曲げを受けた場合における曲率（各層すべて同じ）および各層に生じる応力について、理論計算式である式（１）〜（３）を考える（Ａ_ｉ：ｉ層の断面積、Ｅ_ｉ：ｉ層のヤング率、Ｉ_ｉ：ｉ層の断面２次モーメント、ｎ：層数）。

・中立軸の位置

・曲率

いま、図３に示すような４層構造を考えた場合に、下記式（４）〜（６）と表せる（Ｍ：曲げモーメント、ｙ′：中立軸の位置、ｙ：中立軸からの距離）。

ここで、カバーガラス／表示パネル／バックライトユニット／筐体底部材という４層構造を考えた場合、カバーガラスが割れないためには、第１層であるカバーガラスの裏面に発生する応力は、低い方が好ましい。つまり、式（４）のσ_１が小さいほど好ましく、層を構成する各部材のヤング率が高く、また、層が厚いほど、σ_１が小さくなることが分かる。
式（６）から、断面２次モーメントは、カバーガラス厚さの３乗に相関があることが分かるが、式（４）より、第１層の裏面位置（ｙ）、つまり、厚さを掛けるので、カバーガラスが、割れる／割れないを判定するパラメータとして、式（４）および（６）から、下記式で表されるＰ値が導かれる。
Ｐ＝Ｅ_１／（Ｅ_１ｔ_１ ^２＋Ｅ_２ｔ_２ ^２＋Ｅ_３ｔ_３ ^２＋Ｅ_４ｔ_４ ^２）

表示パネルは、液晶パネル、有機ＥＬパネル、ＰＤＰ、電子インク型パネル等であり、タッチパネル等を有していてもよい。
なお、液晶パネル以外の表示パネルの場合、たとえば、有機ＥＬパネル、ＰＤＰの場合には、バックライトユニットを除いた構成で計算される。
このような車載表示装置としては、例えば、ダッシュボード上に立設されたオンダッシュタイプのカーナビゲーション装置、車両のダッシュボードに埋め込まれたインダッシュ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〉
カバーガラスとして、アルミノシリケートガラスに化学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」（登録商標）、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〉
カバーガラスの第１主面に、ＯＣＡフィルム（日栄化工社製「ＭＨＭ−ＦＷＤ」）を積層し粘着層付きカバーガラスを作製した。

〈試験体の作製〉
まず、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、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。
試験体２００は、オンダッシュタイプの車載表示装置１００を想定している。
車載表示装置１００は、薄板である筐体底部材１０７を有し、筐体底部材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。筐体底部材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、この凹部には、バックライトユニット１０２と表示パネル１０４とを主構成部材とした表示パネルモジュール１００ａが配置されている。
バックライトユニット１０２の上面側の端部は、表示パネル１０４の下面側の端部と両面テープ２０７などによって接着されている。このため、表示パネル１０４とバックライトユニット１０２との間には、両面テープ２０７などの厚さ分だけ、エアギャップが存在している。このエアギャップによる間隔は、バックライトユニット１０２から表示パネルまで０．５〜１．５ｍｍとしている。なお、一般的にはエアギャップを１．５ｍｍとしているが、状況によって１．５ｍｍである必要は無く、エアギャップが無くても良い。このエアギャップは、両面テープ２０７などの接着部材の厚さで制御し、状況に応じて使用しないこともある。表示パネル１０４の上面は、周囲に配置された筐体枠１０９の上面よりも低位置であり、凹部となっている。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、表示パネル１０４の上面に貼合されている。カバーガラス１２と表示パネル１０４の境界部がＣＧ裏面段差部３００となる。カバーガラス１２の側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。
このような車載表示装置１００は、１つの筐体枠１０９内の空隙に配置されたボルト２１１によって、平板である支持板２１５と一体化した中実の固定リブ２１３に固定されている。
なお、実際の車載表示装置において、最背面から垂直に見てＣＧ裏面段差部３００をすべて覆うように筺体底部材１０７を下部に貼合することが好ましい。また、図５に示すようにＣＧ裏面段差部３００から車載表示装置１００の外周までの距離をＬ_２とし、Ｌ_１をＬ_２／２とすると、筺体底部材１０７は、図５（ａ）に示すように表示パネル１０４の断面視寸法より一端がＬ_１以上大きい寸法のものを用いて（すなわち筺体底部材１０７の１辺は、表示パネル１０４の１辺より２Ｌ_１以上大きい）、ＣＧ裏面段差部３００すべてを覆うことが好ましい。これは、ヘッドインパクト試験の際にＣＧ裏面段差部３００における引張応力を低減する効果が期待できるためである。さらに表示パネル１０４の断面視寸法より一端がＬ_１以上Ｌ_２以下だけ大きい寸法のものを用いて、ＣＧ裏面段差部３００すべてを覆うことがさらに好ましい。また図５（ｂ）に示すように表示パネル１０４の断面視寸法より一端がＬ_２だけ大きい寸法のものを用いて（すなわち車載表示装置１００を垂直からみた平面視の大きさと等しい）、ＣＧ裏面段差部３００すべてを覆うことがさらに好ましい。これは、ヘッドインパクト試験の際にＣＧ裏面段差部３００における引張応力を低減する効果が最も期待できるためである。
また、実際の車載表示装置においても、ＣＧ裏面段差部３００において、筺体底部材１０７を下部に貼合するとともに、筺体枠１０９に対して数か所においてリブを設けたリブ構造を採用することにより、剛性を向上しておくことが好ましい。これは、筺体枠１０９において、表示パネルデザイン上、樹脂材を用いることが多く、樹脂ゆえに剛性が劣る場合があるが、上記リブ構造を採用することにより、ヘッドインパクト試験において優れた耐衝撃性を得ることができるためである。なお、筺体１０６は、筺体枠１０９と筺体底部材１０７、筺体端枠１１０とがそれぞれ分離した構造でもよく、全て一体化した成形品であってもよく、一部が一体化した構造でも良く、特に限定されない。

作製した試験体２００において、各例で、カバーガラス１２、表示パネル１０４、バックライトユニット１０２、および、筐体底部材１０７を変更して、ヤング率および厚さを下記表１および表２に示すように変化させた。
なお、試験体２００においては、表示パネル１０４としてソーダライムガラスを代用し、バックライトユニット１０２としてポリカーボネート板を代用した。
また、筐体底部材１０７としては、アルミ板（ヤング率：６８．６ＧＰａ）または鉄板（ヤング率：２０６ＧＰａ）を使用した。
なお、上記した通常のＴＦＴ液晶パネルからなる表示パネルの場合、その構成は、基本的に、偏光板／ガラス基板（たとえば０．５５ｍｍの板厚）／液晶層／ガラス基板（たとえば０．５５ｍｍの板厚）／偏光板の積層構成となっているが、偏光板及び液晶層は剛性が低いため、上記液晶パネルのガラス板が剛性を支配する。従って、液晶パネルを構成するガラス基板のヤング率を代用して計算した。

なお、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、であり、筺体底部材１０７のサイズは、表示パネル１０４より大きく１６０ｍｍ×２６０ｍｍとした。
また、試験体２００において、その他の各部は、以下のようにした。
・粘着層１４…厚さ：１７５μｍ、縦：１２０ｍｍ、横：１７３ｍｍ、貯蔵せん断弾性率：８ｋＰａ、
・両面テープ２０７…住友スリーエム社製「スコッチＰＢＴ−１０」、テープ幅：５ｍｍ、テープ厚：０．５ｍｍ、
・筐体枠１０９…材質：ＡＢＳ、板厚：１ｍｍ、
・筐体端枠１１０…材質：ＡＢＳ、板厚：２ｍｍ、幅：５ｍｍ、
・ボルト２１１…材質：鉄、
・固定リブ２１３…材質：鉄、サイズ：１９ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍ、
・支持板２１５…材質：鉄、板厚：９ｍｍ、縦：２５０ｍｍ、横：３５０ｍｍ。

〈耐衝撃性の評価（ヘッドインパクト試験）〉
次に、試験体２００の支持板２１５を水平面に設置し、車載表示装置１００と支持板２１５との間に衝撃吸収クッション（ケー・シー・シー商会社製「ＣＦ４５」、厚さ：２５．４ｍｍ）を２段挟み込んだ後、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１５２．５Ｊになるように、衝突速度３．９ｍ／ｓで７９４ｍｍ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。

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）は、試験体２００を上面から見て、表示パネルモジュール１００ａの中心よりも、固定リブ２１３側とは反対側に寄せた位置とした。より詳細には、衝突位置Ｐは、筐体枠１０９上ではなく、表示パネル１０４上とし、表示パネル１０４の端から１０ｍｍ内側の位置とした。

剛体模型を衝突させた結果、カバーガラスが割れなかった場合を「○」、カバーガラスが割れた場合を「×」として、図７に示すグラフにプロットした。なお、「○」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。結果を下記表１および表２に示す。

図７に示すグラフから明らかなように、式（Ｉ）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（Ｉ）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得ることができ、自動車等の車両に搭載する車載表示装置として有用である。
なお、２０１４年８月２２日に出願された日本特許出願２０１４−１６９３２２号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。

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、 １００ａ：表示パネルモジュール １０２：バックライトユニット、 １０４：表示パネル、 １０４ａ：表示面、 １０６：筐体、 １０６ａ：筐体の端面、 １０７：筐体底部材、 １０８：開口部、 １０９：筐体枠、 １１０：筐体端枠、 ２００：試験体、 ２０７：両面テープ、 ２１１：ボルト、 ２１３：固定リブ、 ２１５：支持板、 ３００：ＣＧ裏面段差部 Ｐ：衝突位置。

Claims (21)

1. 表層のカバーガラスを第１層として、第ｎ層までの部材が積層されて構成された車載表示装置であって、
   前記カバーガラスから前記第ｎ層までの部材に、表示パネルと筺体底部材を含み、
   前記カバーガラスは、板厚が０．５〜２．５ｍｍであり、ヤング率が６０〜８０ＧＰａであり、かつ、表面圧縮応力層の厚さが１０μｍ以上である強化ガラスであり、
   前記表示パネルは、ヤング率が６０〜８０ＧＰａであり、
   前記筺体底部材は、ヤング率が４０〜２５０ＧＰａであり、
   前記車載表示装置は、下記式（Ｉ）を満たす、車載表示装置。
   式（Ｉ） …… Ｐ≦０．０３０２ｔ ₁ ² ＋０．００３９ｔ ₁ ＋０．０４７８
   （ただし、式（Ｉ）中、
   Ｐ＝Ｅ ₁ ／（Ｅ ₁ ｔ ₁ ² ＋…＋Ｅ _n ｔ _n ² ）
   Ｅ ₁ ：カバーガラスのヤング率（単位：ＧＰａ）
   ｔ ₁ ：カバーガラスの厚さ（単位：ｍｍ）
   Ｅ _n ：第ｎ層の部材のヤング率（単位：ＧＰａ）
   ｔ _n ：第ｎ層の厚さ（単位：ｍｍ）
   である。ここにおいて、ｎは３以上の整数である。）
2. 前記筺体底部材の大きさは、前記表示パネルの表示部より大きい、請求項１に記載の車載表示装置。
3. 前記筐体底部材の厚さは０．５〜４ｍｍである、請求項１または２に記載の車載表示装置。
4. 前記カバーガラスから前記第ｎ層までの部材にバックライトユニットを含み、前記バックライトユニットは、導光板を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車載表示装置。
5. 前記導光板はガラスからできている、請求項４に記載の車載表示装置。
6. 前記導光板の厚さは、１０ｍｍ以下である、請求項４または５に記載の車載表示装置。
7. 前記導光板の厚さは、１ｍｍ以上である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の車載表示装置。
8. 前記導光板を形成する材料のヤング率は、１ＧＰａ以上である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の車載表示装置。
9. 前記導光板を形成する材料の線膨張係数は、８００×１０ ^-7 ／℃以下である、請求項４〜８のいずれか１項に記載の車載表示装置。
10. 前記導光板を形成する材料は、光路長５０ｍｍの条件で、波長４００〜７００ｎｍの範囲における内部透過率の最小値が８０％以上であり、内部透過率の最大値と最小値の差が１５％以下である、請求項４〜９のいずれか１項に記載の車載表示装置。
11. 前記カバーガラスから前記第ｎ層までの部材に、表示パネル、バックライトユニット、筺体底部材を含み、前記筺体底部材上に前記バックライトユニットが載置され、前記バックライトユニット上に前記表示パネルが載置されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の車載表示装置。
12. 前記カバーガラスから前記第ｎ層までの部材の少なくとも一層に粘着層を含み、当該粘着層の厚さが５〜４００μｍである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の車載表示装置。
13. 前記カバーガラスの表面圧縮応力が６５０ＭＰａ以上である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の車載表示装置。
14. 前記カバーガラスは、板厚が０．５〜２．５ｍｍであり、表面圧縮応力層の厚さが１０μｍ以上であり、６５０ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有する化学強化ガラスである、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の車載表示装置。
15. 前記カバーガラスは遮光部を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の車載表示装置。
16. 前記遮光部は前記カバーガラスの周縁部に形成されている、請求項１５に記載の車載表示装置。
17. 前記遮光部は枠状である、請求項１５または１６に記載の車載表示装置。
18. 前記カバーガラスはアルミノシリケートガラスである、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の車載表示装置。
19. 前記カバーガラスは、モル％表示で、ＳｉＯ ₂ を５０〜８０％、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ を１〜２０％、Ｎａ ₂ Ｏを６〜２０％、Ｋ ₂ Ｏ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１〜１８のいずれか１項に記載の車載表示装置。
20. 前記カバーガラスから前記第ｎ層までの部材に表示パネルを含み、
    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１〜１９のいずれか１項に記載の車載表示装置。
21. 請求項１〜２０のいずれか１項に記載の車載表示装置を備えた車両。

Images