JP7036074B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、有機ELパネルのような、自発光式の表示部を用いた車両用表示装置に関するものである。
従来の表示装置として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1の表示装置では、有機EL表示パネルの表示面側に透光性保護パネルが配置されている。有機EL表示パネルと透光性保護パネルは、透光性接着剤によって接合されている。有機EL表示パネルおよび透光性保護パネルの前面は、湾曲しており(曲面となっており)、斬新性を有する表示装置となっている。
特開2018-194674号公報
しかしながら、特許文献1の表示装置では、単に有機EL表示パネルと透光性保護部材との構造が示されているに過ぎない。有機EL表示パネルは、自発光式の表示部であるため、発光時に発熱を伴い、車両への搭載形態に応じた放熱の処理が必要になる。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、自発光式の表示部が用いられるものにおいて、表示部から発生される熱を効果的に放出可能とする車両用表示装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
本発明では、車両に搭載され、
画像を表示する自発光式の表示部(140)と、
枠状を成して、表示部の周囲に配置される外フレーム(120)と、
外フレームに連結されて、外フレームの内側領域で、表示部の背面側に配置される内フレーム(150)と、を備え、
表示部、外フレーム、および内フレームによって表示本体部(101)が形成される車両用表示装置において、
表示本体部は、車両のダッシュボード(11)の上側に飛び出して配置されるオンダッシュ搭載となっており、
内フレームは、金属製であり、
表示部と、内フレームとの間に、表示部で発生する熱を内フレーム側に伝える熱伝導性部材(152)が介在されており、
内フレームの背面側に、板状のリアパネル(160)が配置されており、
内フレームとリアパネルとの間に、太陽光による熱が前記表示部側へ伝わるのを抑制する断熱部材(153)が介在されたことを特徴としている。
この発明によれば、内フレーム(150)を金属製としており、表示部(140)と内フレーム(150)との間に熱伝導性部材(152)を設けるようにしているので、自発光式の表示部(140)で発生される熱を、熱伝導性部材(152)を介して効果的に内フレーム(150)側に伝え、更に外部に放出させることができる。よって、オンダッシュ搭載されるものにおいて、表示部(140)から発生される熱を効果的に放出可能とする車両用表示装置とすることができる。
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
第1実施形態の車両用表示装置の車両搭載状態を示す説明図である。 車両用表示装置のユーザ側を示す斜視図である。 車両用表示装置の背面側を示す斜視図である。 図2におけるIV-IV部を示す断面図である。 図4におけるV部を示す拡大断面図である。 車両用表示装置の構成を示す分解斜視図である。 車両用表示装置の構成を示す分解斜視図である。 内フレームにおける弾性接着剤、および熱伝導性部材を示す斜視図である。 図8におけるIX分を示す拡大図である。 制御基板の組付け要領を示す斜視図である。 制御基板の組付け要領を示す断面図である。 冷却ユニットの組付け状態を示す斜視図である。 通信ユニットの組付け状態を示す斜視図である。 リアパネルの組付け要領を示す斜視図である。 第2実施形態におけるシールドケースを示す斜視図である。 シールドケースに組付けされる通信ユニットを示す斜視図である。 その他の実施形態を示す説明図である。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
第1実施形態の車両用表示装置100を、図1~図14に示す。第1実施形態の車両用表示装置100は、車両10に搭載されて、例えば、地図上における自車位置、あるいは所望する目的地への案内情報等を表示するカーナビゲーション装置に適用されている。尚、車両用表示装置100としては、この他にも、各種車両機器の作動状態等を表示する、例えば、カーオーディオ装置、カーエアコン装置、あるいは車両後側方表示装置等に使用することができる。
車両用表示装置100は、自発光式の表示部として、例えば、有機ELパネル140が使用されており、図1に示すように、表示本体部101の表示面101aが立ち姿勢(上下方向)となって、車両幅方向の中央領域で、車両10のダッシュボード11の上側に飛び出して配置されている。この搭載形態は、いわゆる、オンダッシュ搭載と呼ばれている。そして、表示本体部101に表示される画像は、ユーザ(例えば、運転者)に視認されるようになっている。表示本体部101は、オンダッシュ搭載されることによって、車両10のフロントガラス12から入射される直射日光(太陽光)による熱を受けやすいものとなっている。以下、車両用表示装置100の車両後方側をユーザ側、車両前方側を背面側と呼ぶことにする。
車両用表示装置100は、図2~図14に示すように、表示パネル110、外フレーム120、タッチパネル130、有機ELパネル140、内フレーム150、熱伝導性部材152、断熱部材153、リアパネル160、通信ユニット170、および冷却ユニット180等を備えている。ここで、上記した表示本体部101は、主に、表示パネル110、外フレーム120、タッチパネル130、有機ELパネル140、内フレーム150、および熱伝導性部材152等によって積層形成された部位である。
表示パネル110は、タッチパネル130や有機ELパネル140を保護するために設けられた透光性の(透明な)板状の部材となっている。表示パネル110は、例えば、PMMA(ポリメタクリル酸メチル樹脂)や、PC(ポリカーボネート)等の透明な樹脂部材から形成されている。表示パネル110は、透光性を有することから、有機ELパネル140によって形成される画像が透過して視認者(運転者)に視認されるようになっている。表示パネル110の正面形状は、横長の長方形を成している。表示パネル110の材質としては、他にも、ガラス材等を用いたものとしてもよい。
外フレーム120は、有機ELパネル140の外周部(周囲)に配置される枠状の意匠部材(輪郭形成部)である。外フレーム120は、例えば、樹脂材によって形成されている。外フレーム120は、平板状の外周部120a、および外周部120aの内周面から枠の内側に張り出して、断面L字状を成す壁部120bを有している。壁部120bは、後述する内フレーム150の外周部に形成された連結部150aと連結されている。また、壁部120bの表示パネル110側の面は、接着面120cとなっている。接着面120cには、クッション性のある細幅の弾性接着剤121(あるいは、液状の接着剤)が設けられて、表示パネル110の背面側の外周部が、この接着面120cに接合されている。
タッチパネル130は、カーナビゲーション装置に対する入力操作(指操作)をするための入力操作部であり、表示パネル110の背面側に配置されている。タッチパネル130は、タッチパネルセンサ、および樹脂カバー等を有している。タッチパネルセンサは、例えば、透明なフィルム部材の裏面に、マトリックス状(網目状)に配置された透明な静電容量式の電極部が接合されて形成されている。また、樹脂カバーは、タッチパネルセンサを保護する透明薄肉の樹脂製の板材であり、タッチパネルセンサのユーザ側に設けられている。
タッチパネルセンサ(電極部)は、樹脂カバーを介して、ユーザの指操作時の指との間でコンデンサを形成し、静電容量を発生させるようになっている。上記のように、タッチパネルセンサ、および樹脂カバーは、透明部材から形成されていることから、有機ELパネル140における各種情報の画像、および各種操作アイコンの画像は、ユーザに透過して視認されるようになっている。タッチパネルセンサは、ユーザが、各種操作アイコンのいずれかに指を近づけたとき(例えば、5mm程度)、更には指タッチしたとき、操作した指の位置に応じて生ずる静電容量の変化を、タッチ操作座標情報として、後述する通信ユニット170に出力するようになっている。
表示パネル110とタッチパネル130との間には、例えば、光透過性、および弾性を有する光学透明接着剤122が設けられて、表示パネル110とタッチパネル130とは、接合されている。接着剤としては、光学透明接着剤122に代えて、他の透明な弾性を有する粘着剤としてもよい。
有機ELパネル140は、表示面にマトリックス配置される複数の画素の発光によって、各種情報の画像(地図、自車位置、目的地案内情報画像等)、および各種操作アイコンの画像等を表示する表示部であり、タッチパネル130の背面側に配置されている。有機ELパネル140の「EL」は、Electro Luminescenceの略表示である。有機ELパネル140は、OLED(Organic Light Emitting Diode)とも表示される。
有機ELパネル140は、自発光式の表示部であり、例えば、液晶式のパネルのようなバックライトを必要としないので、表示本体部101の厚み寸法としては、極めて薄く設定することが可能となっている(薄型化)。反面、有機ELパネル140は、自発光式であること、および、薄型に伴い内部熱密度が増大することにより、作動時にある程度の発熱を伴う。有機ELパネル140は、フレキシブル性を有しており、たわませたり折曲げたりすることも可能となっている。
有機ELパネル140は、制御基板141を有している。制御基板141は、有機ELパネル140の表示面における画像の表示状態を制御するようになっている。制御基板141は、フレキシブル配線141aによって、有機ELパネル140に接続されている。制御基板141は、後述する内フレーム150に設けられた挿通孔150cに挿通されて、内フレーム150の背面側に固定されている(図11~図13)。制御基板141も、有機ELパネル140と同様に、発熱を伴う部材となっている。
タッチパネル130と有機ELパネル140との間には、例えば、光透過性、および弾性を有する光学透明接着剤135が設けられて、タッチパネル130と有機ELパネル140とは、接合されている。接着剤としては、光学透明接着剤135に代えて、他の透明な弾性を有する粘着剤としてもよい。
尚、車両用表示装置100として、指操作を不要とするものにおいては、上記の光学透明接着剤122およびタッチパネル130は、廃止したものとしてもよい。この場合は、有機ELパネル140は、光学透明接着剤135によって、表示パネル110に接合される。
内フレーム150は、外フレーム120の壁部120bに連結されて、外フレーム120の内側領域で、有機ELパネル140の背面側に配置された、金属製の部材となっている。内フレーム150は、薄型化された表示本体部101の剛性を得るための骨格部材となっている。また、内フレーム150は、金属製部材とすることで、有機ELパネル140に対するヒートシンクの役割を果たす部材にもなっている。
内フレーム150は、例えば、アルミニウムおよびマグネシウムの合金を材料として、ダイカスト加工によって形成された金属成形品となっており、外周部には、断面が逆L字状を成す連結部150aが形成されている。連結部150aは、外フレーム120の壁部120bに連結されている。
また、内フレーム150の背面には、背面側に突出する補強リブ150bが形成されて、内フレーム150自体の剛性が高められるようになっている。また、内フレーム150に補強リブ150bが形成されることで、内フレーム150の表面積が拡大されて、ヒートシンクとして機能するときの放熱性の向上が図られるようになっている。
そして、内フレーム150の下端側には、内フレーム150の下辺に沿うように延びる細長の挿通孔150cが設けられ、内フレーム150の背面には制御基板141を固定するための複数の固定部が設けられている。上記したように、有機ELパネル140における制御基板141は、挿通孔150cに挿通されて、内フレーム150の背面側に固定されている。
内フレーム150のユーザ側の面で外周部となる4辺には、クッション性のある細幅の弾性接着剤151(あるいは、液状の接着剤)が設けられて、有機ELパネル140の背面側の外周部が、内フレーム150のユーザ側の面に接合されている。尚、弾性接着剤151は、必要に応じて設定すればよく、廃止したものとしてもよい。
熱伝導性部材152は、有機ELパネル140と内フレーム150との間において、弾性接着剤151(4辺)によって囲まれる内側領域に配置されて、有機ELパネル140で発生する熱を内フレーム150側に効率よく伝える部材となっている。熱伝導性部材152は、ゲル状またはシート状の部材から形成されており、弾性接着剤151によって、厚み方向の寸法のバラツキが吸収されることで、有機ELパネル140と内フレーム150の互いに対向する面に確実に接触するようになっている。
断熱部材153は、内フレーム150と、後述するリアパネル160との間に介在されて、直射日光による熱がリアパネル160側から有機ELパネル140側に伝わるのを抑制する部材となっている。断熱部材153は、例えば、ウレタン系の独立発泡フォームから形成されており、ある程度(例えば30%程度)、圧縮された状態で、内フレーム150とリアパネル160との間に介在されている。断熱部材153は、内フレーム150の剛性を高める役割も果たすようになっている。尚、断熱部材153を用いずに、内フレーム150とリアパネル160との間に空気層を設ける構造としてもよい。
リアパネル160は、上側が平板状を成し、下側が背面側に膨出して開口するパネルとなっており、内フレーム150の背面側に配置された意匠部材となっている。上記した内フレーム150、断熱部材153、およびリアパネル160は、三層構造を成して、内フレーム150の剛性を更に高める役割を果たすようになっている。
通信ユニット170は、上下方向に扁平な箱状を成して、車両10に搭載された他の機器のECUとの通信を行うユニットとなっており、リアパネル160の下側の開口を介して、制御基板141に接続されている。
冷却ユニット180は、内フレーム150の熱(有機ELパネル140および制御基板141の熱)を外部に放出する熱移動手段(換言すると、内フレーム150を冷却する冷却手段)であり、例えば、ヒートパイプが使用されている。冷却ユニット180は、例えば、断面が扁平で、全体形状がL字状に形成された管部材の内部が真空引きされ、内部に冷媒が封入されたものとなっている。冷却ユニット180の一端側は、内フレーム150と制御基板141との間に介在され、内フレーム150と制御基板141とにそれぞれ接触している。また、冷却ユニット180の他端側は、背面側に延びて、熱を放出するのに適した領域に配置されている。他端側の位置としては、例えば、通信ユニット170の外側領域、あるいは、通信ユニット170内に冷却用のファンがある場合は、通信ユニット170の内部領域に設定することができる。
本実施形態の車両用表示装置100の構成は、以上のようになっており、以下、その作動および作用効果について説明する。
ユーザが車両用表示装置100の作動操作(例えば、スイッチオン)をすると、有機ELパネル140の表示面における各画素の発光状態が、制御基板141によって制御されて、所定の画像(地図、自車位置、目的地案内情報画像、および各種操作アイコンの画像等)が表示される。ユーザは、表示される画像に基づいて、運転支援(ナビゲーション)を受けることができる。また、ユーザは、各種操作アイコンの画像を指操作することで、画像の表示状態の変更(地図の拡大縮小)、あるいは目的地案内情報の表示(案内オン)等を行うことができる。
ここで、車両用表示装置100の作動中においては、自発光式の有機ELパネル140は、発熱して温度上昇を伴う。バックライトを必要としない有機ELパネル140では、薄型化される反面、内部熱密度が高くなって、温度上昇の度合いも高くなる。本実施形態では、内フレーム150を金属製として、また、有機ELパネル140と内フレーム150との間に熱伝導性部材152を介在させている。
これにより、有機ELパネル140で発生される熱を、熱伝導性部材152を介して効果的に内フレーム150側に伝え、更に外部に放出させることができる。このとき、金属製の内フレーム150をヒートシンクとして機能させることができる。よって、オンダッシュ搭載される車両用表示装置100において、有機ELパネル140から発生される熱を効果的に放出することができ、有機ELパネル140の温度上昇を抑制することができる。
また、制御基板141も発熱して温度上昇を伴う部材となっているが、制御基板141は、金属製の内フレーム150に固定されるようにしている。これにより、制御基板141の熱を内フレーム150に伝え、更に外部に放出させることができる。よって、制御基板141の温度上昇を抑制することができる。
また、内フレーム150には、内フレーム150の熱を外部に放出する冷却ユニット180(例えばヒートパイプ)を設けるようにしている。これにより、有機ELパネル140の熱を、内フレーム150を介して、また、制御基板141の熱を直接的に、冷却ユニット180によって、更に、効果的に外部に放出することができる。
また、車両用表示装置100は、オンダッシュ搭載されることから、例えば、夏場の駐車時において、直射日光による熱がリアパネル160側から、有機ELパネル140に伝わりやすくなる。リアパネル160の表面温度は、100℃付近まで上昇し得る。本実施形態では、内フレーム150とリアパネル160との間に断熱部材153を介在させている。これにより、直射日光による熱が有機ELパネル140側へ伝わるのを抑制することができる。
また、内フレーム150は、金属製としているので、例えば樹脂製のものと比較して、内フレーム150の剛性を各段に高くすることができる。よって、有機ELパネル140の採用によって薄型化される車両用表示装置100の全体的な剛性を高めて、ユーザの手押し等による外力にも充分耐えられるものとすることができる。加えて、内フレーム150の背面側は、内フレーム150、断熱部材153、およびリアパネル160の三層構造としているので、更に、車両用表示装置100の全体剛性を高めることができる。
また、内フレーム150は、例えば、ダイカスト成形による金属成形品としている。これにより、板金成形品(プレス品)とは異なり、外フレーム120との連結部150a、背面側の補強リブ150b、および制御基板141を固定するための固定部等の成形が容易となる。
また、例えば、有機ELパネル140が曲面形成される場合であっても、内フレーム150を金属成形品とすることで、同様の曲面形成の対応が容易であり、視認性、デザイン性に優れる車両用表示装置100とすることができる。
(第2実施形態)
第2実施形態の車両用表示装置100Aを図15、図16に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、シールドケース190を追加したものである。
シールドケース190は、内フレーム150に固定された制御基板141を覆うことで、制御基板141から発生する電気的なノイズを遮断する金属製の部材となっている。シールドケース190の外周部には、複数の取付け部190aが形成されており、ビス等の締結部材によって、内フレーム150に固定されている。
そして、制御基板141と、シールドケース190との間には、上記第1実施形態における熱伝導性部材152と同様の熱伝導性部材191が介在されている。また、冷却ユニット180の管部材の一端側が内フレーム150に接触され、管部材の他端側が熱を放出するのに適した領域に配置されている。
これにより、シールドケース190によって、制御基板141から発生する電気的なノイズを遮蔽すると共に、制御基板141で発生する熱を効果的に外部に放出することができる。また、シールドケース190を追加することで、車両用表示装置100Aの上側から被水があっても、制御基板141を保護することができる。
また、シールドケース190を金属製の内フレーム150に固定するようにしており、シールドケース190の固定構造を容易に形成することができる。
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、冷却ユニット180として、ヒートパイプを用いたものとして説明したが、これに限定されることなく、その他にも、例えば、図17に示すように、冷却ファンを用いた冷却ユニット180Aとしてもよい。
冷却ユニット180Aは、ケーシング内にファンモータが設定された薄型の冷却ファンとなっている。ファンとしては、例えば、軸方向厚さ寸法が径方向寸法に対して、小さく設定されたシロッコファンが使用されている。冷却ユニット180Aは、内フレーム150の制御基板141よりも上側に配置されて、内フレーム150の背面側に形成された取付け座面に、ビス等で固定されている。冷却ユニット180Aのファンによって発生される冷却風は、内フレーム150側からファンの中心側に流入し、周方向に流出して、制御基板141を通り、通信ユニット170側に向かうようになっている。尚、冷却風流れは、冷却ユニット180Aの外部側から、内フレーム150側に向かうものとしてもよい。
これにより、内フレーム150を冷却して、有機ELパネル140および制御基板141の熱を、効果的に外部に放出することができる。
内フレーム150は、金属成形品としているので、冷却ユニット180Aを固定するための取付け座面を容易に形成することができる。また、冷却ユニット180A用の電源を制御基板141から容易に供給することもできる。
尚、冷却ユニット180Aの取付け部位は、内フレーム150を冷却可能に送風するものであるならば、内フレーム150に限らず、通信ユニット170、あるいは、シールドケース190等、他の部位としてもよい。また、冷却ユニット180A用の電源は、通信ユニット170から供給してもよい。
また、上記各実施形態では、自発光式の表示部として、有機ELパネル140を代表例として説明したが、これに限定されることなく、他の蛍光表示管、無機ELディスプレイ等に適用してもよい。
また、上記各実施形態では、外フレーム120は、樹脂製のもとしたが、金属製のものとしてもよい。
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、更に請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
100、100A 車両用表示装置
120 外フレーム
140 有機ELパネル(表示部)
141 制御基板
150 内フレーム
152 熱伝導性部材
153 断熱部材
160 リアパネル
180 冷却ユニット
190 シールドケース

Claims (4)

  1. 車両に搭載され、
    画像を表示する自発光式の表示部(140)と、
    枠状を成して、前記表示部の周囲に配置される外フレーム(120)と、
    前記外フレームに連結されて、前記外フレームの内側領域で、前記表示部の背面側に配置される内フレーム(150)と、を備え、
    前記表示部、前記外フレーム、および前記内フレームによって表示本体部(101)が形成される車両用表示装置において、
    前記表示本体部は、前記車両のダッシュボード(11)の上側に飛び出して配置されるオンダッシュ搭載となっており、
    前記内フレームは、金属製であり、
    前記表示部と、前記内フレームとの間に、前記表示部で発生する熱を前記内フレーム側に伝える熱伝導性部材(152)が介在されており、
    前記内フレームの背面側に、板状のリアパネル(160)が配置されており、
    前記内フレームと前記リアパネルとの間に、太陽光による熱が前記表示部側へ伝わるのを抑制する断熱部材(153)が介在された車両用表示装置。
  2. 前記内フレームは、前記外フレームに連結される連結部(150a)が形成された金属成形品である請求項1に記載の車両用表示装置。
  3. 前記内フレームには、前記内フレームの熱を外部に放出する冷却ユニット(180)が設けられた請求項1または請求項2に記載の車両用表示装置。
  4. 前記表示部には、前記画像の表示状態を制御する制御基板(141)が設けられ、
    前記制御基板は、前記内フレームの背面側に取付けされており、
    前記制御基板を覆う金属製のシールドケース(190)が、前記内フレームに固定された請求項1~請求項3のいずれか1つに記載の車両用表示装置。
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