特許 7568692 車両用表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】車両用表示装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/64 20060101AFI20241008BHJP

   B60K 35/23 20240101ALI20241008BHJP

   G02B 27/01 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

H04N5/64 541J

B60K35/23

G02B27/01

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022155881

(22)【出願日】2022-09-29

(65)【公開番号】P2024049581

(43)【公開日】2024-04-10

【審査請求日】2024-02-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 朋宏

(72)【発明者】

【氏名】井口 直也

【審査官】川俣 郁子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－３１３７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１８９４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９９１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４０４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１６２７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８５４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０４６０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２２５７５８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ３５／２３

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｇ０９Ｆ９／００

Ｈ０４Ｎ５／６４－５／６５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、
前記筐体に収容された液晶表示素子と、
前記筐体に収容され、前記液晶表示素子から出力される表示光を車両のウインドシールドに向けて反射するミラーと、
前記液晶表示素子の表示面または背面の何れかの面に接触させて配置される透明な板状の熱伝導部材と、
放熱促進手段と、
を備え、
前記筐体は、前記熱伝導部材が挿入可能な貫通孔を有し、
前記熱伝導部材は、前記貫通孔を貫通しており、かつ前記貫通孔から前記筐体の外部空間に突出した突出部を有し、
前記放熱促進手段は、前記突出部の放熱を促進する
ことを特徴とする車両用表示装置。

【請求項2】

前記放熱促進手段は、前記筐体の外部に配置された流路と、前記流路に気流を発生させるファンと、を有し、
前記突出部は、前記流路に突出している
請求項１に記載の車両用表示装置。

【請求項3】

前記放熱促進手段は、前記突出部に接触させて配置されたヒートシンクを含む
請求項１に記載の車両用表示装置。

【請求項4】

前記貫通孔に配置され、前記熱伝導部材と前記筐体との間を気密にシールするパッキンを備える
請求項１から３の何れか１項に記載の車両用表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、液晶表示素子を有する車両用表示装置がある。特許文献１には、液晶セルからフロントガラスまでの間における表示像の光路に、表示像を透過するとともに出射側偏光膜と接する水晶放熱板と、金属材料からなり水晶放熱板を保持する液晶保持部材と、を備えてなる車両用表示装置が開示されている。特許文献１には、太陽光が入射した場合であっても、表示器の損傷を防ぐことができる、と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－３１３７３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

液晶表示素子の温度上昇を抑制する点において、なお改良の余地がある。例えば、透明な熱伝導部材を液晶表示素子に接触させる構成において、熱伝導部材の放熱を促進できることが好ましい。

【0005】

本発明の目的は、液晶表示素子の温度上昇を抑制できる車両用表示装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の車両用表示装置は、筐体と、前記筐体に収容された液晶表示素子と、前記筐体に収容され、前記液晶表示素子から出力される表示光を車両のウインドシールドに向けて反射するミラーと、前記液晶表示素子の表示面または背面の何れかの面に接触させて配置される透明な板状の熱伝導部材と、放熱促進手段と、を備え、前記筐体は、前記熱伝導部材が挿入可能な貫通孔を有し、前記熱伝導部材は、前記貫通孔を貫通しており、かつ前記貫通孔から前記筐体の外部空間に突出した突出部を有し、前記放熱促進手段は、前記突出部の放熱を促進することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る車両用表示装置において、透明な熱伝導部材は、筐体の外部空間に突出した突出部を有する。放熱促進手段は、突出部の放熱を促進する。本発明に係る車両用表示装置によれば、液晶表示素子の温度上昇を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る車両用表示装置を示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る車両用表示装置の冷却動作を説明する図である。

【図3】図３は、実施形態の放熱促進手段を示す図である。

【図4】図４は、実施形態の変形例に係る放熱促進手段を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の実施形態に係る車両用表示装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0010】

［実施形態］
図１から図３を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両用表示装置に関する。図１は、実施形態に係る車両用表示装置を示す図、図２は、実施形態に係る車両用表示装置の冷却動作を説明する図、図３は、実施形態の放熱促進手段を示す図である。

【0011】

図１に示すように、本実施形態の車両用表示装置１は、自動車等の車両１００に搭載される。車両用表示装置１は、筐体２、液晶表示素子３、バックライトユニット４、熱伝導部材５、第一ミラー６１、第二ミラー６２、透明なカバー７、制御部１０、および放熱促進手段５０を有する。筐体２は、車両１００のダッシュボード１２０の下方に収容されている。ダッシュボード１２０には、車両用表示装置１の表示光Ｌｔを通過させる開口１２０ａが形成されている。開口１２０ａは、車両上下方向においてウインドシールド１１０と対向している。

【0012】

筐体２は、遮光性の材料で形成される。筐体２の少なくとも一部は、金属等の熱伝導性が高い材料で形成されてもよい。筐体２は、本体２１、アッパカバー２２、およびロアカバー２４を有する。本体２１は、上方に向けて開口した開口部２１ａを有する箱形状の部材である。液晶表示素子３、バックライトユニット４、熱伝導部材５、第一ミラー６１、および第二ミラー６２は、本体２１に収容され、本体２１に対して固定される。本体２１は、バックライトユニット４を収容する収容部２３を有する。収容部２３の形状は、例えば、筒形状である。収容部２３を構成する壁部の一部は、底壁部２１ｂである。アッパカバー２２は、本体２１に対して取り付けられ、本体２１の開口部２１ａを閉塞する。

【0013】

液晶表示素子３は、画像を表示する液晶を有する表示素子である。液晶表示素子３は、例えば、ＴＦＴ－ＬＣＤ（Thin Film Transistor－Liquid Crystal Display）である。液晶表示素子３は、例えば、液晶層、ガラス電極、偏光板等を含むフィルム状の部材である。液晶表示素子３は、表示光Ｌｔを出力する表示面３ａを有する。以下の説明において、液晶表示素子３における表示面３ａの側とは反対側の面を背面３ｂと称する。

【0014】

バックライトユニット４は、液晶表示素子３の背面３ｂに対して光を照射する。バックライトユニット４は、光源４１、集光レンズ４２、発散レンズ４３、バックライトケース４４、ベゼル４５、およびヒートシンク４６を有する。光源４１は、複数の発光体を有する。発光体は、例えば、ＬＥＤ等の発光素子である。集光レンズ４２は、光源４１が発生する光を集光するレンズである。発散レンズ４３は、集光レンズ４２によって集光された光を所望の角度で発散させるレンズである。

【0015】

バックライトケース４４は、光源４１、集光レンズ４２、および発散レンズ４３を収容する。バックライトケース４４は、遮光性の材料で形成される。バックライトケース４４における発散レンズ４３と対向する壁面は、開口部４４ａを有する。バックライトケース４４は、筐体２の収容部２３に収容される。ヒートシンク４６は、バックライトケース４４に対して背面側に配置されている。ヒートシンク４６は、光源４１で発生する熱をバックライトケース４４の外部に放出できるように配置されている。

【0016】

液晶表示素子３は、バックライトケース４４に対して外側に配置され、開口部４４ａと対向している。光源４１の光は、発散レンズ４３から開口部４４ａを通過して液晶表示素子３の背面３ｂに入射する。ベゼル４５は、液晶表示素子３および後述する熱伝導部材５を保持する枠部材である。ベゼル４５は、バックライトケース４４に対して固定される。ベゼル４５は、液晶表示素子３から出力される表示光Ｌｔが通過できるように開口している。また、収容部２３は、液晶表示素子３から出力される表示光Ｌｔが通過できるように開口している。

【0017】

第一ミラー６１は、液晶表示素子３から出力される表示光Ｌｔを第二ミラー６２に向けて反射するミラーである。例示された第一ミラー６１は、筐体２の底壁部２１ｂに配置されている。第一ミラー６１の反射面には、コールドミラー処理がなされている。第一ミラー６１の反射面は、可視光を反射し、かつ赤外光を透過させる。第一ミラー６１は、例えば、平面ミラーである。

【0018】

第二ミラー６２は、第一ミラー６１の側から入射する表示光Ｌｔを車両１００のウインドシールド１１０に向けて反射するミラーである。第二ミラー６２の反射面の形状は、例えば、凹状の自由曲面である。第二ミラー６２の反射面は、表示光Ｌｔによる画像を拡大させるように形成される。筐体２のアッパカバー２２は、表示光Ｌｔを通過させる開口部２２ａを有する。透明なカバー７は、アッパカバー２２に固定されて開口部２２ａを閉塞する。

【0019】

第二ミラー６２によって反射された表示光Ｌｔは、カバー７を透過してウインドシールド１１０に入射する。ウインドシールド１１０は、表示光Ｌｔを車両１００のアイポイントＥＰに向けて反射する。車両１００のドライバは、ウインドシールド１１０によって反射された表示光Ｌｔにより虚像を視認する。

【0020】

制御部１０は、筐体２の底壁部２１ｂに配置されている。制御部１０は、液晶表示素子３およびバックライトユニット４を制御するように構成されている。制御部１０は、更に、後述するファン９を制御するように構成されている。制御部１０は、例えば、演算回路、メモリ、および通信インターフェースを含むコンピュータである。制御部１０は、制御基板に配置されてもよい。例示された制御部１０は、底壁部２１ｂの外側面に配置されている。ロアカバー２４は、本体２１の底壁部２１ｂに係合して制御部１０を覆う。

【0021】

本実施形態の車両用表示装置１は、以下に説明するように、液晶表示素子３を冷却して液晶表示素子３を熱から保護できるように構成されている。液晶表示素子３を冷却する冷却構造は、熱伝導部材５、および放熱促進手段５０を含む。放熱促進手段５０は、熱伝導部材５の放熱を促進するように構成されており、流路８およびファン９を含む。

【0022】

熱伝導部材５は、透明な部材であり、表示光Ｌｔを透過させることができる。例示された熱伝導部材５の形状は、平板形状である。熱伝導部材５は、少なくとも空気よりも高い熱伝導率を有する。熱伝導部材５は、例えば、サファイアガラスで形成される。熱伝導部材５は、液晶表示素子３の表示面３ａに接触させて配置される。液晶表示素子３に対する熱伝導部材５の接触面積は大きな値であることが望ましい。本実施形態の熱伝導部材５は、表示面３ａの全面に対して接触している。熱伝導部材５は、液晶表示素子３における画像表示領域の全領域を覆うことが好ましい。

【0023】

熱伝導部材５の厚さは、液晶表示素子３の厚さよりも大きくてもよい。液晶表示素子３に対して接触した熱伝導部材５は、液晶表示素子３の熱容量を拡大させることができる。熱伝導部材５は、液晶表示素子３の熱を吸収し、液晶表示素子３の温度上昇を抑制することができる。

【0024】

本実施形態の熱伝導部材５は、熱伝導部材５の一部を筐体２の外部空間に突出させることができるように形成されている。熱伝導部材５は、液晶表示素子３の表示面３ａに沿って底壁部２１ｂの側に向けて延在している。バックライトユニット４のベゼル４５は、熱伝導部材５を貫通させるように構成されている。筐体２の底壁部２１ｂは、熱伝導部材５が挿入可能な貫通孔２１ｃを有する。貫通孔２１ｃは、筐体２の内部空間と外部空間とを連通している。

【0025】

熱伝導部材５は、貫通孔２１ｃを貫通している。熱伝導部材５は、貫通孔２１ｃから筐体２の外部空間に突出した突出部５ａを有する。突出部５ａは、例えば、貫通孔２１ｃから下方に向けて突出する。熱伝導部材５は、液晶表示素子３の熱を筐体２の外部空間に放出することができる。

【0026】

放熱促進手段５０は、流路８およびファン９を含む。流路８は、底壁部２１ｂに対して筐体２の外側に形成されている。流路８は、底壁部２１ｂの外側面と、壁部８１とによって形成される。壁部８１は、半筒形状を有しており、トンネル状の流路８を形成している。

【0027】

突出部５ａは、流路８に突出しており、流路８における空気の流通方向に対して交差している。例示された突出部５ａは、流路８の入口８ａに配置されている。ファン９は、流路８に気流を発生させる。例示されたファン９は、流路８の出口８ｂに配置されている。ファン９の回転方向は、流路８の空気を流路８から排出させる方向である。すなわち、ファン９は、入口８ａから出口８ｂに向かう気流を発生させるように回転する。

【0028】

図２には、液晶表示素子３を冷却する冷却時の状態が示されている。図２には、筐体２の内部に入射する外光ＳＬが示されている。外光ＳＬは、例えば、車室内に向けてウインドシールド１１０を透過する太陽光である。図２に示す外光ＳＬは、カバー７を透過し、第二ミラー６２および第一ミラー６１によって液晶表示素子３に向けて反射される。外光ＳＬは、液晶表示素子３の温度を上昇させる。第二ミラー６２が拡大ミラーである場合、第二ミラー６２によって外光ＳＬが集光されるため、液晶表示素子３の温度が上昇しやすい。

【0029】

本実施形態のファン９は、制御部１０によって制御されてもよい。この場合、制御部１０は、液晶表示素子３の温度に基づいてファン９を回転させてもよい。液晶表示素子３の温度は、温度センサによって検出されてもよい。制御部１０は、筐体２の内部に外光ＳＬが入射した場合にファン９を回転させてもよい。この場合、制御部１０は、筐体２の内部に配置された光センサから検出結果を取得してもよい。なお、制御部１０は、車両用表示装置１の電源がオンである場合にファン９を回転させてもよい。

【0030】

ファン９が回転すると、図２に示すように、外部の空気が入口８ａから流路８に流入する。ファン９は、流路８の内部に気流Ｃ１を生成する。流路８に導入される空気は、エアコンディショナーによって冷却された空気であってもよい。流路８を流れる空気によって熱伝導部材５の突出部５ａの放熱が促進される。突出部５ａから熱を吸収した空気は、ファン９によって流路８から排出される。例示されたファン９は、車両前後方向の後方に向けて空気を排出する。

【0031】

図３に示すように、本実施形態の熱伝導部材５は、本体５１と、透明な粘着シート５２と、を有する。本体５１は、サファイアガラス等で形成された板状の部材であり、突出部５ａを有している。粘着シート５２は、フィルム状の部材であり、本体５１を液晶表示素子３の表示面３ａに接着している。矢印ＡＲ１で示すように、液晶表示素子３の熱は粘着シート５２を介して本体５１に伝わる。

【0032】

流路８の気流Ｃ１は、熱伝導部材５の突出部５ａを冷却し、突出部５ａの放熱を促進する。例示された突出部５ａは、一つの主面５１ａを気流Ｃ１に向けて配置されている。主面５１ａは、本体５１が有する二つの主面５１ａ，５１ｂの一つである。他方の主面５１ｂは、粘着シート５２によって液晶表示素子３に接着される面である。主面５１ａが気流Ｃ１と対向していることで、冷却効果の向上が図られる。

【0033】

貫通孔２１ｃと熱伝導部材５との間には、環状のパッキン１１が配置されている。パッキン１１は、熱伝導部材５と底壁部２１ｂとの間を気密にシールする。パッキン１１は、筐体２の内部空間と流路８との間で気体が流通することを規制する。パッキン１１は、流路８から筐体２の内部への埃や異物の侵入を規制する。パッキン１１は、液晶表示素子３やミラー６１，６２を埃や異物から保護することができる。

【0034】

なお、パッキン１１の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも高くてもよい。この場合、パッキン１１は、熱伝導部材５から底壁部２１ｂに熱を逃がすことができる。底壁部２１ｂは、気流Ｃ１によって冷却される。パッキン１１を介して熱伝導部材５から底壁部２１ｂへと熱が逃がされることで、突出部５ａの表面積を拡大した場合と同様の冷却効果が実現される。

【0035】

以上説明したように、本実施形態の車両用表示装置１は、筐体２と、液晶表示素子３と、第二ミラー６２と、透明な板状の熱伝導部材５と、放熱促進手段５０と、を有する。液晶表示素子３は、筐体２に収容される。第二ミラー６２は、筐体２に収容され、液晶表示素子３から出力される表示光Ｌｔを車両１００のウインドシールド１１０に向けて反射する。熱伝導部材５は、液晶表示素子３の表示面３ａに接触させて配置される。

【0036】

筐体２は、熱伝導部材５が挿入可能な貫通孔２１ｃを有する。熱伝導部材５は、貫通孔２１ｃを貫通しており、かつ貫通孔２１ｃから筐体２の外部空間に突出している。放熱促進手段５０は、突出部５ａの放熱を促進する。本実施形態の車両用表示装置１は、熱伝導部材５の突出部５ａを筐体２から外部に突出させ、かつ放熱促進手段５０によって突出部５ａの放熱を促進する。よって、本実施形態の車両用表示装置１は、液晶表示素子３の温度上昇を抑制できる。

【0037】

本実施形態の放熱促進手段５０は、筐体２の外部に配置された流路８と、流路８に気流Ｃ１を発生させるファン９と、を有する。突出部５ａは、流路８に突出している。放熱促進手段５０は、ファン９が発生させる気流Ｃ１により突出部５ａを強制冷却することができる。

【0038】

本実施形態の車両用表示装置１は、貫通孔２１ｃに配置され、熱伝導部材５と筐体２との間を気密にシールするパッキン１１を有する。パッキン１１は、筐体２の内部への埃等の侵入を規制することができる。

【0039】

車両用表示装置１は、更に、熱伝導部材５から筐体２へと熱を逃がす構成を有していてもよい。この場合、筐体２の全体または一部が金属等の熱伝導率が高い材料で形成されることが好ましい。熱伝導部材５は、筐体２における高い熱伝導率を有する部分に接触させて配置される。熱伝導部材５は、筐体２に対して直接接触してもよく、熱伝導シート等の熱伝導率が高い部材を介して筐体２に接触してもよい。筐体２における熱伝導部材５との接触箇所には、ヒートシンク等の放熱部材が設けられてもよい。熱伝導部材５は、突出部５ａの側とは反対側の端部を筐体２に接触させてもよい。この場合、熱伝導部材５の両端部が冷却されることで、液晶表示素子３の温度上昇が効率的に抑制される。

【0040】

なお、液晶表示素子３に対して熱伝導部材５の本体５１を固定する方法は、粘着シート５２による接着固定には限定されない。本体５１および液晶表示素子３は、ばねやねじによって互いに押し付けられてもよい。熱伝導部材５は、液晶表示素子３の表示面３ａに接触することに代えて、背面３ｂに接触してもよい。

【0041】

突出部５ａの突出方向は、下方には限定されない。例えば、突出部５ａは、筐体２の側方に向けて突出してもよい。この場合、筐体２の側壁に貫通孔が設けられてもよい。

【0042】

流路８に気流Ｃ１を発生させる手段は、流路８およびファン９には限定されない。空調ダクトから突出部５ａに対してエアコンディショナーの冷風が当てられてもよい。この場合、空調ダクトから流路８の入口８ａまで冷風が導かれてもよい。車両１００の走行風が突出部５ａに当てられてもよい。この場合、流路８の入口８ａは、走行風を受け入れることができる位置に設けられてもよい。

【0043】

［実施形態の変形例］
図４を参照して、実施形態の変形例について説明する。図４は、実施形態の変形例に係る放熱促進手段を示す図である。変形例の放熱促進手段５０は、熱伝導部材５の突出部５ａに取り付けられたヒートシンク５３を有する。ヒートシンク５３は、突出部５ａに固定される基部５３ａと、複数のフィン５３ｂと、を有する。

【0044】

ヒートシンク５３は、金属等の熱伝導率が高い材料で形成される。基部５３ａは、突出部５ａの先端面に接触している。複数のフィン５３ｂは、基部５３ａから熱伝導部材５の側とは反対側に向けて突出している。複数のフィン５３ｂは、気流Ｃ１が複数のフィン５３ｂの間を通過できるように配置されている。ヒートシンク５３は、突出部５ａの放熱を促進することができる。

【0045】

なお、放熱促進手段５０は、ヒートシンク５３を有する場合、流路８およびファン９を有していなくてもよい。筐体２の外部に配置されたヒートシンク５３は、突出部５ａの放熱を促進することができる。空調ダクトから突出部５ａおよびヒートシンク５３に対してエアコンディショナーの冷風が当てられてもよい。車両１００の走行風が突出部５ａおよびヒートシンク５３に当てられてもよい。

【0046】

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

【符号の説明】

【0047】

１：車両用表示装置
２：筐体、 ３：液晶表示素子、 ３ａ：表示面、 ３ｂ：背面
４：バックライトユニット、 ５：熱伝導部材、 ５ａ：突出部
７：カバー、 ８：流路、 ８ａ：入口、 ８ｂ：出口
９：ファン、 １０：制御部
２１：本体、 ２１ａ：開口部、 ２１ｂ：底壁部、 ２１ｃ：貫通孔
２２：アッパカバー、 ２３：収容部、 ２４：ロアカバー
４１：光源、 ４２：集光レンズ、 ４３：発散レンズ、 ４４：バックライトケース
４５：ベゼル、 ４６：ヒートシンク
５０：放熱促進手段
５１：本体、 ５２：粘着シート、 ５３：ヒートシンク
６１：第一ミラー、 ６２：第二ミラー
８１：壁部
１００：車両、 １１０：ウインドシールド、 １２０：ダッシュボード
ＥＰ：アイポイント、 Ｌｔ：表示光、 ＳＬ：外光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】