JP7047396B2

JP7047396B2 - 車両用表示装置

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Publication number: JP7047396B2
Application number: JP2018007945A
Authority: JP
Inventors: 浩三小野; 健志古賀; 智康加古
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2038-01-22
Also published as: JP2019128172A

Description

この明細書による開示は、車両に用いられる車両用表示装置に関する。

従来、車両に用いられる車両用表示装置が知られている。特許文献１に開示の装置は、情報を表示する表示板を備えている。表示板は、光透過性を有する板状に形成された光透過部材を有している。光透過基材のおもて面及びうら面に、導電性を有するカーボンブラックを含む黒色印刷膜が形成されている。

特開２０１５－５５５０２号公報

さて、車両用表示装置において、表示板のおもて面への異物（例えば塵、埃）の付着による見栄えの低下が懸念されている。この点、特許文献１のカーボンブラックを含む黒色印刷層をおもて面を覆うように形成すると、カーボンブラックの導電性によって、当該おもて面での電荷の滞留、すなわち帯電を抑制することができるため、異物の付着抑制に一定の効果があると考えられる。

しかしながら、カーボンブラックの含有により当該黒色印刷層は黒色に着色されてしまうため、カーボンブラックによって導電性と光透過性とを両立することは困難である。このことは、車両用表示装置における良好な見栄えを達成するにあたって、デザインの自由度を低下させ、障害となっていた。

開示されるひとつの目的は、見栄えが良好な車両用表示装置を提供することにある。

ここに開示された車両用表示装置は、
車両に用いられる車両用表示装置であって、
情報を表示する表示板（６０）を備え、
表示板は、
光透過性を有する光透過基材（６１）と、
光透過基材において視認側を向くおもて面（６２）を覆い、カーボンナノチューブを含む光透過層（６４）と、を有し、
表示板に対して視認側とは反対側の背面側に、光透過基材及び光透過層を透過して表示を行なう表示部（３０）をさらに備え、
光透過層は、光を拡散する光拡散粒子（６６）をさらに含み、
表示板は、
光透過基材において背面側を向くうら面（６３）のうち、表示部と対向する対向領域（７０）を覆うように、着色により透過する光を減衰させる光減衰層（６７）と、
うら面のうち、対向領域を囲む周辺領域（７１）を覆うように、光を遮光する遮光層（６８）と、をさらに有する。

カーボンナノチューブは、粒子径が極めて小さく、かつ、繊維状に長さをもっているので、光透過層の光透過性を維持した状態でも導電率を高めることが可能となる。表示板において、こうした特性を有するカーボンナノチューブを含む光透過層が光透過基材において視認側を向くおもて面を覆っている。故に、カーボンナノチューブの高い導電性を利用して、表示板のおもて面での帯電を抑制することができるため、当該おもて面への異物の付着を抑制することができる。これと共に、光透過性が維持された光透過層を用いて、表示板のデザイン性を高めることができる。導電性と光透過性とを両立した光透過層を有する表示板によって、見栄えが良好な車両用表示装置を提供することができる。

なお、括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。

第１実施形態における車両用表示装置の正面図である。図１のII－II線断面図である。図２のIII－III線断面図である。第１実施形態の表示板の詳細構成を示す部分的な断面図である。第１実施形態の光透過層を詳細に示す部分的な断面図である。第１実施形態の車両用表示装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。

一実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本開示の第１実施形態による車両用表示装置１００は、車両に用いられ、当該装置１００を視認する乗員が着座する座席と対向するインストルメントパネルに設置されている。車両用表示装置１００は、乗員が位置することとなる視認側へ向けて車両の情報を表示可能となっている。

なお、本実施形態において、上下、前後、左右が示す方向は、水平面上の車両を基準として記載される。

このような車両用表示装置１００は、図２，３にも示すように、ケース部１０、回路基板２０、画像表示部３０、照明部４０、指針部５０、及び表示板６０等により構成されている。

ケース部１０は、背面側ケース１１、視認側ケース１２、見返し部材１３、及びフロント板１４を有している。背面側ケース１１は、例えば合成樹脂により遮光性に形成されており、回路基板２０を視認側とは反対の背面側から覆っている。

背面側ケース１１よりも視認側に配置された視認側ケース１２は、例えば合成樹脂により遮光性に形成されており、画像表示部３０、照明部４０及び指針部５０のうち一部を装置１００の外周側から囲む外枠部１２ａを形成していると共に、ケース内部空間を区画する区画部１２ｂを形成している。

見返し部材１３は、例えば合成樹脂により遮光性に形成されており、指針部５０及び表示板６０よりも視認側に突出するように配置されている。見返し部材１３は、視認側及び背面側に開口部を有し、装置１００の外周に沿った筒状に形成されている。

フロント板１４は、例えば着色されたアクリル樹脂又はポリカーボネイト樹脂等の半光透過性樹脂により、見返し部材１３の視認側開口部の全面を塞ぐ曲面板状に形成されている。これにより、指針部５０及び表示板６０は、フロント板１４を通して乗員に視認されることとなる。本実施形態のフロント板１４は、スモーク調の着色により、光の透過率が３０％程度に設定されているが、３０％以上の任意の値に設定されていてもよい。

回路基板２０は、例えば合成樹脂により平板状に形成されており、背面側ケース１１と、視認側ケース１２との間に挟まれている。回路基板２０には、画像表示部３０、照明部４０、指針部５０等を制御するための制御回路が実装されていると共に、照明部４０の発光素子４１、指針部５０のステッピングモータ５１等が実装及び保持されている。

画像表示部３０は、装置１００の中央の領域に配置されている表示部である。画像表示部３０は、ケース内部空間において、回路基板２０よりも視認側かつ表示板６０よりも背面側に配置されている。本実施形態の画像表示部３０としては、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）を用いたいわゆるＴＦＴ方式の液晶表示器が採用されている。

画像表示部３０は、画像表示パネル３１とバックライト３２とを重ね合わせて形成されており、全体として矩形の平板状を呈している。背面側のバックライト３２が画像表示パネル３１を照明することで、画像表示パネル３１において視認側を向く矩形状の表示画面３１ａに画像が表示される。表示画面３１ａは、表示板６０の対向領域７０と僅かな隙間にて対向している。

なお、画像表示部３０としては、有機ＥＬディスプレイ等を採用することもできる。

照明部４０は、画像表示部３０を左右に挟む左右の領域において、区画部１２ｂにより区画された各ケース内部空間に対応して、適宜配置された複数の発光素子４１を有している。各発光素子４１には、例えば発光ダイオードが採用されており、各発光素子４１は回路基板２０上の導通パターンを通じて電源と接続されることで発光可能となっている。各発光素子４１は、個別に点灯状態と消灯状態とを切り替え可能に設けられている。各発光素子４１が点灯状態にて発光することにより、各発光素子４１よりも視認側に配置された表示板６０において適宜設けられた指標及び表示灯（図示しない）等を照明する。

なお、指標及び表示灯の背面側には、導光部材４３が適宜設けられており、各発光素子４１の光を効率的に指標及び表示灯に導光するようになっている。また、照明部４０の発光素子４１のうち一部の発光素子４２は、指針部５０の指針５２を照明する。

指針部５０は、左右の領域においてそれぞれ設けられ、ステッピングモータ５１及び指針５２を有している。ステッピングモータ５１は、回路基板２０の背面側に保持されている。

指針５２は、連結部５３及び指示部５４を一体的に有している。連結部５３は、表示板６０に開けられた貫通穴７３を通して配置されており、ステッピングモータ５１の回転軸と連結されている。指示部５４は、表示板６０よりも視認側に配置されており、針状を呈している。指針５２は、ステッピングモータ５１の出力に応じて回動するようになっており、上述の指標を指示する。こうして指針部５０は、指示部５４の指示位置に応じて、例えば車両の速度、エンジン回転数等の何らかの車両の情報を表示するようになっている。

表示板６０は、一般的に文字板とも呼ばれており、情報の表示に用いられる板状部材であり、視認側ケース１２の区画部１２ｂによって複数形成された開口を視認側から覆い、当該視認側ケース１２によって保持されている。表示板６０のうち多くの領域は、乗員により視認側からフロント板１４を通して視認可能となっている。図４に示すように、表示板６０は、光透過基材６１に対して、印刷又は塗装等により各種機能層６４，６７，６８が設けられることにより形成されている。特に本実施形態の表示板６０は、表示画面３１ａとの対向領域７０に開口穴を設けずに、さらには各種機能層６４，６７，６８の構成を工夫することにより、画像表示部３０による画像を透過する表示開口７２を構成する部分と、他の部分との間の境目を識別困難としたシームレス型の表示板となっている。

光透過基材６１は、例えばポリカーボネイト樹脂又はアクリル樹脂等の合成樹脂により、光透過性を有する薄い平板状に形成されている。光透過基材６１は、視認側を向くおもて面６２と、背面側を向くうら面６３と、を有している。

光透過層６４は、光透過基材６１のおもて面６２の全面を覆っており、視認側に露出している層である。図５に拡大して示すように、光透過層６４は、透過材６５、ビーズ等の多数の光拡散粒子６６、及びカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴ）と、を含む混合物となっている。透過材６５は、例えばアクリル樹脂系の溶剤を硬化させてなり、光透過性を有している。

各光拡散粒子６６は、例えばアクリル樹脂等の合成樹脂により光透過性を有すると共に、その表面に光反射性を有する球形状に形成されている。光拡散粒子６６の直径は、数μｍないしは数十μｍの範囲で多少のばらつきを持っている。光拡散粒子６６の表面の一部分が透過材６５から視認側へ露出することにより、光透過層６４は視認側にランダムな凹凸を有している。この結果、装置１００の外部から太陽光等の外光が光透過層６４に入射すると、光拡散粒子６６によって外光が拡散される（図５の矢印参照）。このため、表示板６０に特有の質感が生じると共に、外光の入射によっても当該表示板６０の視認性が維持される。より詳細に、光透過層６４は、表示板６０に非光沢（アンチグレア）性又は低光沢性を付与する。本実施形態の光透過層６４では、鏡面光沢度が例えば４５％、ヘーズ値が例えば２０％となっている。

ＣＮＴは、炭素の結合によって形成される六員環ネットワークがチューブ状構造を形成してなる。ＣＮＴは、透過材６５の媒質中に実質的に均一な密度で混合された状態となっている。ＣＮＴには、単層構造と多層構造とが存在し得るが、特に本実施形態では全て単層構造のＣＮＴが採用されている。こうしたＣＮＴの平均径は、１０ｎｍ以下となっている。ＣＮＴ自体は黒色であるが、小さな平均径のＣＮＴを採用することにより、光透過層６４全体としての透明度及び光の透過率の低下を抑制することができる。

光透過層６４におけるＣＮＴの平均長及び密度は、光透過層６４の表面抵抗率が一定値よりも小さくなるように設定される。すなわち、ＣＮＴの配合によって、透過材６５中に繊維状のＣＮＴが絡み合うように存在することとなり、ＣＮＴが導電性を有していることから、光透過層６４に帯電防止性が付与される。表示板６０にておもて面６２に帯電防止性が備わることにより、表示板６０に埃等の異物が付着した状態が視認されることにより、装置１００の見栄えが低下することが抑制される。また、表示板６０が画像表示部３０を視認側から覆っていることにより、画像表示部３０への直接の異物の付着も抑制される。

光透過層６４の表面抵抗率が１×１０^１４Ω／□以下に低下すると、光透過層６４の帯電は減衰し、表面抵抗率が１×１０^１０Ω／□以下に低下すると、光透過層６４は殆ど帯電することがない。一方で、ＣＮＴの平均長を長くし、ＣＮＴの密度を高め過ぎると、光透過層６４の透明度が損なわれるため、本実施形態では、表面抵抗率を１×１０^１０Ω／以上１×１０^１１Ω／□以下の範囲に設定することが好適である。そして、ＣＮＴを含む光透過層６４の帯電防止効果は、ＣＮＴに代えて界面活性剤により帯電防止性を持たせた場合と比較して、時間経過による劣化が少ない。

光減衰層６７は、図４に示すように、光透過基材６１のうら面６３のうち、画像表示部３０と対向する矩形状の対向領域７０を覆っている層である。光減衰層６７は、例えばアクリル樹脂系の溶剤を着色して硬化させることにより、半光透過性を有したスモーク調の着色層となっている。光減衰層６７は、当該光減衰層６７を透過しようとする光を部分的に遮光することで減衰する。

遮光層６８は、光透過基材６１のうら面６３のうち、対向領域７０を囲む周辺領域７１を覆っている層である。遮光層６８は、例えばカーボンブラックを含むことにより、遮光性を有している。遮光層６８は、当該遮光層６８を透過しようとする光の殆どを遮光する。周辺領域７１における遮光層６８の厚さＴ２は、対向領域７０における光減衰層６７の厚さＴ１の２倍程度に設定されている。

ここで表示板６０は、光減衰層６７と、遮光層６８とが互いに重なるオーバーラップ部６９を、対向領域７０と周辺領域７１との間に有している。本実施形態では、光減衰層６７が形成された対向領域７０の全周を囲むように、オーバーラップ部６９が矩形枠状に形成されている。

オーバーラップ部６９においては、光減衰層６７が対向領域７０と実質同一の厚さＴ１にて延設されている。これと共に、光透過基材６１とは光減衰層６７を挟んで反対側から、遮光層６８が光減衰層６７に覆い被さるようにして積層されている。オーバーラップ部６９にて遮光層６８の厚さＴ３は、周辺領域７１での遮光層６８の厚さＴ２よりも薄く、例えば厚さＴ２の半分程度となっている。この結果、オーバーラップ部６９と対向領域７０との間に僅かな段差が認められる一方、オーバーラップ部６９と周辺領域７１との間に段差は殆ど確認されない。

こうして、対向領域７０において表示板６０は、光減衰層６７、光透過基材６１及び光透過層６４が互いに積層されていることにより、画像表示部３０の表示画面３１ａに表示された画像を透過表示可能な表示開口７２を形成している。画像表示部３０の表示画面３１ａに表示された画像は、表示板６０の光減衰層６７、光透過基材６１及び光透過層６４を通じて乗員により高コントラストに視認されることとなる。一方、バックライト３２が消灯され、画像表示部３０の画像が非表示状態となっている場合には、表示板６０に入射する外光を、光透過層６４が拡散すると共に、光減衰層６７が減衰させるため、表示板６０よりも背面側の画像表示部３０を乗員が確認することは非常に困難となっている。

なお、表示板６０において導光部材４３と対向する領域にも、指標及び表示灯の輪郭を形成するために、光減衰層６７が単層でうら面６３を覆うように設定されている。

以下では、図６のフローチャートを用いて、車両用表示装置１００の製造方法として、特に光透過層６４の形成方法を中心に説明する。

まず、ステップＳ１０では、ＣＮＴを溶媒中に分散させ、ＣＮＴの分散液を生成する。より詳細に、容器中に、ＣＮＴの粉末及び有機溶媒等の溶媒に入れると、ＣＮＴが容器底部に凝集することで、ＣＮＴと溶媒とが分離した状態となる。そこで、遠心分離処理と超音波処理とを施すことにより、ＣＮＴが溶媒中に分散し、ＣＮＴの分散液が生成される。この工程において、ＣＮＴの分散が十分でない場合、光透過層６４においてＣＮＴが黒色の異物として認められる現象、光透過層６４において表面抵抗率にむらが生じる現象等が発生する。ステップＳ１０の後、ステップＳ２０へ移る。

ステップＳ２０では、上述の光拡散粒子６６が混合されたアクリル樹脂系の透明インキを用意し、ＣＮＴの分散液を当該透明インキと混合する。そして、この混合液を撹拌し、ＣＮＴを透明インキ中に分散させる。こうしてＣＮＴを含有する透明インキが生成される。この工程において、混合液を撹拌し過ぎた場合、ＣＮＴが分断されて、ＣＮＴの長さが短くなり、光透過層６４において表面抵抗率が上昇してしまう。ステップＳ２０の後、ステップＳ３０へ移る。

ステップＳ３０では、光透過基材６１のおもて面６２が露出した表示板６０を用意し、ステップＳ２０にて生成された混合後のインキをおもて面６２の全面に印刷する。インキが乾くと、おもて面６２を覆う光透過層６４が形成される。同様に、表示板６０のうら面６３に光減衰層６７及び遮光層６８を形成することで、本実施形態の表示板６０が完成する。ステップＳ３０を以って一連の工程を終了する。

その後、表示板６０を含む各部品を組み上げることにより、車両用表示装置１００が完成する。

（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に説明する。

第１実施形態によると、ＣＮＴは、粒子径が極めて小さく、かつ、繊維状に長さをもっているので、光透過層６４の光透過性を維持した状態でも導電率を高めることが可能となる。表示板６０において、こうした特性を有するＣＮＴを含む光透過層６４が光透過基材６１において視認側を向くおもて面６２を覆っている。故に、ＣＮＴの高い導電性を利用して、表示板６０のおもて面６２での帯電を抑制することができるため、当該おもて面６２への異物の付着を抑制することができる。これと共に、光透過性が維持された光透過層６４を用いて、表示板６０のデザイン性を高めることができる。導電性と光透過性とを両立した光透過層６４を有する表示板６０によって、見栄えが良好な車両用表示装置１００を提供することができる。

また、第１実施形態によると、光透過層６４は、光を拡散する光拡散粒子６６をさらに含む。このようにすると、光透過層６４に低光沢性が付与されるので、太陽光等の外光の表示板６０への映り込みが抑制される。したがって、車両用表示装置１００における見栄えが高まる。

また、第１実施形態によると、表示板６０に対して背面側に画像表示部３０が設けられ、当該画像表示部３０が光透過基材６１及び光透過層６４を透過して表示を行なう。ここで、光透過層６４の光透過性がＣＮＴの採用により維持されているので、表示板６０を通じて視認される画像表示部３０の視認性を確保することができる。したがって、車両用表示装置１００における見栄えが高まる。

また、第１実施形態によると、着色されていることにより透過する光を減衰させる光減衰層６７は、周辺領域７１に配置されて光を遮光する遮光層６８に囲まれた対向領域７０を覆うように、設けられている。したがって対向領域７０において光減衰層６７がその表示光を減衰するので、画像表示部３０を視認側から視認可能としつつも、周辺領域７１と対向領域７０と間のコントラストが抑制されることにより、表示板６０でのシームレス感が高まる。したがって、車両用表示装置１００における見栄えが高まる。

また、第１実施形態によると、オーバーラップ部６９が設けられることにより、光減衰層６７と遮光層６８との境界が目立ち難くなるので、表示板６０のシームレス感を一層高めることができる。

また、第１実施形態によると、光透過層６４に用いられるＣＮＴが単層構造であることにより、光透過層６４の透明度を保つ効果が高くなる。したがって、光透過層６４の光透過性を維持した状態で導電率を高めることが一層容易となる。

また、第１実施形態によると、表示板６０のおもて面６２の全面が光透過層６４に覆われることにより、おもて面６２側での継ぎ目の発生が抑制できるので、表示板６０のシームレス感が際立って、車両用表示装置１００における見栄えが一層高まる。

（他の実施形態）
以上、一実施形態について説明したが、本開示は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

具体的に変形例１としては、光透過層６４は、おもて面６２の一部に設けられていてもよい。

変形例２としては、光透過層６４は、おもて面６２を覆うように設けられていればよく、光透過基材６１に直接設けられていなくてもよい。例えば、光透過基材６１と光透過層６４との間に、何らかの別の機能層が挿入されていてもよい。

変形例３としては、光透過層６４に含まれるＣＮＴは、その一部が例えば二層構造等の多層構造であってもよく、その全部が多層構造であってもよい。

変形例４としては、光透過層６４は、光拡散粒子６６を含んでいなくてもよい。

変形例５としては、表示板６０よりも背面側に配置され、光透過基材６１及び光透過層６４を透過して表示を行なう表示部としては、画像表示部３０に限らず、実体物の指針が指標を指示することにより車両の情報を表示する表示部等の他の表示部が採用されてもよい。

１００車両用表示装置、６０表示板、６１光透過基材、６２おもて面、６４光透過層

Claims

車両に用いられる車両用表示装置であって、
情報を表示する表示板（６０）を備え、
前記表示板は、
光透過性を有する光透過基材（６１）と、
前記光透過基材において視認側を向くおもて面（６２）を覆い、カーボンナノチューブを含む光透過層（６４）と、を有し、
前記表示板に対して視認側とは反対側の背面側に、前記光透過基材及び前記光透過層を透過して表示を行なう表示部（３０）をさらに備え、
前記光透過層は、光を拡散する光拡散粒子（６６）をさらに含み、
前記表示板は、
前記光透過基材において背面側を向くうら面（６３）のうち、前記表示部と対向する対向領域（７０）を覆うように、着色により透過する光を減衰させる光減衰層（６７）と、
前記うら面のうち、前記対向領域を囲む周辺領域（７１）を覆うように、光を遮光する遮光層（６８）と、をさらに有する車両用表示装置。
前記表示板は、前記光減衰層と、前記遮光層とが、互いに重なるオーバーラップ部（６９）をさらに有する請求項１に記載の車両用表示装置。
前記カーボンナノチューブは、単層構造を有する請求項１又は２に記載の車両用表示装置。
前記光透過層は、前記おもて面の全面に設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用表示装置。