特許 7631891 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】2025-02-10

(45)【発行日】2025-02-19

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/00 20060101AFI20250212BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20250212BHJP

【ＦＩ】

G09F9/00 304B

G09F9/00 350Z

H05K7/20 B

H05K7/20 G

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021029537

(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022130892

(43)【公開日】2022-09-07

【審査請求日】2023-12-15

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】長坂 友貴

(72)【発明者】

【氏名】小熊 悠嗣

【審査官】武田 悟

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－５３３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１９４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－００６５８７３（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０９Ｆ ９／００ － ９／４６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示部と、
前記表示部を制御し、熱を発する回路基板と、
空気の入口及び出口を有し前記回路基板から隔離しながら前記空気を流す流路を有し、前記流路を流れる前記空気で前記回路基板を冷却するヒートシンクと、
前記流路を覆う流路用カバーと、
前方に開口し後方に面する背面を有し、前記表示部を収容するケースと、を備え、
前記回路基板及び前記ヒートシンクは、前記ケースの前記背面に配置され、
前記流路用カバーは、前記流路と共に前記回路基板を後方から覆う、表示装置。

【請求項2】

前記流路用カバーは、前記回路基板と熱的に接続される、請求項１記載の表示装置。

【請求項3】

前記回路基板は、前記ケースの前記背面に略平行に配置され、
前記ヒートシンクは、前記回路基板が配置される領域以外の前記背面から略垂直に立ち上がり、前記回路基板の外縁に沿って前記流路を形成する複数のフィンを有する、請求項１記載の表示装置。

【請求項4】

前記流路の最も外側に面する一対のフィンの間にあるフィンの少なくとも一部は、前記流路の最も外側に面する一対のフィンよりも高さが小さい、請求項３記載の表示装置。

【請求項5】

前記流路の最も外側に面する一対のフィンの間にあるフィンの少なくとも一部は、前記入口から前記出口にかけて大きくなる高さを有する、請求項３記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両等に搭載される表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

発熱量の大きいＩＣ（Integrated Circuit）チップを搭載する表示装置には、放熱対策が施される。例えば、回路基板を収容するケースが通気孔を有し、ケース内部と外部との空気交換を行う表示装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１８９４５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

冷却効率を上げるため、ケース内部に強制的に空気を流す強制冷却を行うことが考えられる。しかしながら、回路基板に実装されるＩＣチップ等が、空気中に含まれる水分によって接点障害を引き起こす虞がある。強制冷却を行うためには、回路基板の湿気対策を行う必要があり、製造工程を複雑化させてしまう。

【0005】

本開示はこのような事情を考慮してなされたもので、冷却効率及び製造効率を両立できる表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の表示装置は、上述した課題を解決するために、表示部と、前記表示部を制御し、熱を発する回路基板と、空気の入口及び出口を有し前記回路基板から隔離しながら前記空気を流す流路を有し、前記流路を流れる空気で前記回路基板を冷却するヒートシンクと、前記流路を覆う流路用カバーと、前方に開口し後方に面する背面を有し、前記表示部を収容するケースと、を備え、前記回路基板及び前記ヒートシンクは、前記ケースの前記背面に配置され、前記流路用カバーは、前記流路と共に前記回路基板を後方から覆う。

【発明の効果】

【0007】

本開示の表示装置においては、冷却効率及び製造効率を両立できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の表示装置の実施形態である表示装置を前方から示す斜視図。

【図2】本開示の表示装置の実施形態である表示装置を後方から示す斜視図。

【図3】図１のIII－III線に沿う断面図。

【図4】背面カバーを取り外した状態の表示装置を後方から示す図。

【図5】図３に対応する第一変形例としての表示装置を示す断面図である。

【図6】背面カバーを取り外した状態の、第二変形例としての表示装置を後方から示す図。

【図7】図６のVII－VII線に沿う断面図。

【図8】図６のVIII－VIII線に沿う断面図。

【図9】図６のIX－IX線に沿う断面図。

【図10】背面カバーを取り外した状態の、第三変形例としての表示装置を後方から示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の表示装置の実施形態を添付図面に基づいて説明する。本開示の表示装置は、例えば自動車や二輪車等の車両や、船舶、農業機械、建設機械に搭載され得る。

【0010】

図１は、本開示の表示装置の実施形態である表示装置１を前方から示す斜視図である。
図２は、本開示の表示装置の実施形態である表示装置１を後方から示す斜視図である。
図３は、図１のIII－III線に沿う断面図である。
図４は、背面カバー６０を取り外した状態の表示装置１を後方から示す図である。

【0011】

以下の説明において、「前（前面）」、「後（背面）」、「上」、「下」、「右」、及び「左」は、図１から図１０における定義「Ｆｒ．」、「Ｒｅ．」、「Ｔｏ．」、「Ｂｏ．」、「Ｒ」、及び「Ｌ」に従う。

【0012】

表示装置１は、ケース１０と、表示ユニット２０（表示部）と、回路基板３０と、保護カバー４０と、ヒートシンク５０と、背面カバー６０（流路用カバー）と、を主に有する。

【0013】

ケース１０は、例えば金属（例えばマグネシウム合金やアルミニウム）や高い熱伝導性を有する樹脂からなり、表示ユニット２０及び回路基板３０を支持する。また、ケース１０は、固定先としての例えば車両のインストルメントパネルに固定されるための構造を有する（図示せず）。ケース１０は、底面１１と、側面１２と、を有する。側面１２は、底面１１の周縁から前方に略垂直に立ち上がる。底面１１及び側面１２は表示ユニット２０を収容する空間及び表示ユニット２０を露出する開口１５を有する。

【0014】

ケース１０は、底面１１の後方を向く面である背面１１ｂに、回路基板収容壁１７を有する。回路基板収容壁１７は、背面１１ｂから後方に略垂直に立ち上がり、回路基板３０の略外縁に沿って回路基板３０を囲う、閉じた立ち壁である。

【0015】

表示ユニット２０は、液晶表示素子と、光源基板と、を有する。液晶表示素子は、例えば一対のガラス基板間に液晶分子を封入して形成されるＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の液晶表示パネルである。光源基板は、例えば液晶表示素子を照明するＬＥＤ（Light Emitting Diode）を搭載する基板であり、液晶表示素子のバックライトである。光源基板は、液晶表示素子の後方に配置される。また、表示ユニット２０は、ＬＥＤの光を液晶表示素子の全面に行き渡らせるための導光板、導光板の後方に設けられた反射板、及び導光板の前方に設けられた拡散板等所要の部材を有する。表示ユニット２０は、フレキシブルプリント基板（図示せず）により回路基板３０と接続する。

【0016】

回路基板３０は、ケース１０の後方で背面１１ｂに略平行になるように、回路基板収容壁１７内に配置される。回路基板３０は、ビス等により底面１１に固定される。回路基板３０は、表示ユニット２０を制御するための制御部を主に有する。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有しており、例えば、ＲＯＭに書き込まれたプログラムに従って所定の演算処理を実行する。制御部は、例えば、車両のＥＣＵ（Electronic Control Unit）から車速、エンジン回転数、各種車両情報、ナビゲーション情報等を、各種センサ等を介して取得する。制御部は、取得した情報に基づき、表示ユニット２０に情報を表示させる。制御部は、表示ユニット２０を制御するいわゆるＧＤＣ（Graphics Display Controller）といわれるＩＣチップ３１であり、相対的に高熱を発する発熱体である。このため、回路基板３０は、熱を発し発熱手段を必要とする。ＩＣチップ３１は、回路基板３０の後方に面する面に搭載される。

【0017】

保護カバー４０は、透光性を有する板状部材（例えば無機ガラス、ポリカーボネート樹脂、ＰＭＭＡ樹脂）である。保護カバー４０は、ケース１０の開口１５を覆うことにより、ケース１０の内部の表示ユニット２０を塵埃等から保護する。保護カバー４０は、透光性接着剤により、表示ユニット２０の前面とオプティカルボンディングにより接着される。

【0018】

ヒートシンク５０は、ケース１０の後方に、ケース１０と一体的に形成されて配置される。ヒートシンク５０は、ケース同様、例えば金属（マグネシウム合金やアルミニウム）からなる。ヒートシンク５０は、回路基板３０が配置される領域以外の背面１１ｂから略垂直に立ち上がる複数のフィン５５を有する。各フィン５５は、回路基板３０の外縁から離れる方向に所定間隔を有しながら、例えば４本形成される。複数のフィン５５は、回路基板３０の三辺の外縁に沿って延びる。すなわち、図４に示すように、各フィン５５は、背面１１ｂの左下方から上方に延びる第一辺５１と、第一辺５１から右に折れ曲がり更に延びる第二辺５２と、第二辺５２から下方に折れ曲がり更に延びる第三辺５３と、を有する。

【0019】

各フィン５５は、第一辺５１の下端を空気の入口５６、第三辺５３の下端を空気の出口５７とする、空気を流す流路である。このとき、第一辺５１、第二辺５２、第三辺５３に平行な回路基板収容壁１７の三辺は、最も回路基板３０側に配置されるフィン５５ａと共に流路を形成する。入口５６は、ダクト５８と接続される。ダクト５８は、表示装置１の取付先である車両から送風された空気を流路に強制的に送る。これにより、各フィン５５の間及び最も回路基板３０側に配置されるフィン５５ａと回路基板収容壁１７との間は、回路基板３０から隔離しながら空気を流す流路となる。

【0020】

背面カバー６０は、例えば金属や樹脂（電気亜鉛メッキ鋼板、ＡＢＳ樹脂、熱可塑性樹脂等）からなる。背面カバー６０は、流路と共に回路基板３０を覆う、一体成形品として形成された流路側カバー６１と、回路基板側カバー６２と、を有する。背面カバー６０は、例えばフック等の固定構造により、回路基板収容壁１７やフィン５５、ケース１０に着脱可能に固定される。

【0021】

流路側カバー６１は、図３に示すように、各フィン５５の先端５９（後方端部）と接することにより、流路を後方から覆い閉じる。これにより、流路側カバー６１は、流路を流れる空気が後方から逃げないようにする。

【0022】

回路基板側カバー６２は、回路基板３０を後方から覆う。回路基板側カバー６２は、回路基板収容壁１７の形状と一致し、先端１８と対面して接し、回路基板収容壁１７と共に閉じた空間を形成する。回路基板３０は、この閉じた空間に収容される。回路基板側カバー６２は、熱伝導部材６３により、回路基板３０の発熱部材となるＩＣチップ３１と熱的に接続される。

【0023】

このように構成された表示装置１は、回路基板３０（ＩＣチップ３１）の冷却に、車両から送風された空気を利用する強制冷却を利用し冷却効率を向上させる場合であっても、回路基板３０に対する空気の湿気対策を不要とすることができる。すなわち、表示装置１は、空気の流路を回路基板３０から隔離して形成したため、回路基板３０に対する湿気対策を不要とすることができる。具体的には、表示装置１は、回路基板３０に耐湿コーティングを施したり、空気は通すが水分は通さない多孔質膜等を配置したりすることを不要とすることができ、製造工程や製造コストを低減できる。

【0024】

また、表示装置１は、各流路を背面カバー６０で覆うため、流路に送風される空気を漏らすことなく出口５７まで導くことができる。

【0025】

更に、表示装置１は、流路側カバー６１と回路基板側カバー６２を一体成形品としたため、熱伝導部材６３から伝わるＩＣチップ３１の熱を、流路側カバー６１まで伝えることにより、流路を流れる空気で効率良く冷却できる。また、表示装置１は、回路基板側カバー６２と流路側カバー６１を一体成形品としたため、部品点数を削減できる。

【0026】

更にまた、表示ユニット２０の光源基板がケース１０の底面１１と熱的に接することにより、回路基板３０と同様に、光源基板も流路を流れる空気により効率良く冷却される。

【0027】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0028】

例えば、背面カバー６０は、流路側カバー６１と回路基板側カバー６２とが一体成形品である例を説明したが、複数に分割されていてもよい。背面カバー６０が分割される場合には、回路基板側カバー６２と流路側カバー６１とで分割される場合に限らず、回路基板側カバー６２と流路側カバー６１の一部とが一体成形品であり、流路側カバー６１の他部が別部品のように分割されてもよい。また、背面カバー６０の一部は、樹脂等の部材に限らず、樹脂シート等の別部材で形成されてもよい。

【0029】

また、入口５６側の空気は冷却しながら出口５７側まで流れるため、加熱されながら流れる。このため、出口５７側の冷却効率は入口５６側に比べて低下する。そこで、入口５６側と出口５７側の冷却効率を、フィン５５の高さを変化させることにより制御してもよい。図５は、図３に対応する第一変形例としての表示装置１０１を示す断面図である。図５から図１０においては、表示装置１と対応する構成及び部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0030】

表示装置１の各フィン５５は、高さが同じであるのに対し、表示装置１０１においては、回路基板３０に最も近いフィン１５５ａ（回路基板収容壁１７であるが、説明の便宜上フィン１５５ａとして説明する）及び回路基板３０に最も遠いフィン１５５ｂであって、流路の最も外側に面する一対のフィン１５５ａ、１５５ｂの間にあるフィン１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅは、流路の最も外側に面する一対のフィン１５５ａ、１５５ｂよりも高さが小さい。これにより、フィン１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅの表面積が小さくなることから冷却効率は下がるが、空気は、高さ均一のフィン５５を有する場合に比べて温度が低い状態で出口５７側まで送られる。

【0031】

また、図６は、背面カバー６０を取り外した状態の、第二変形例としての表示装置２０１を後方から示す図である。図７は、図６のVII－VII線に沿う断面図である。図８は、図６のVIII－VIII線に沿う断面図である。図９は、図６のIX－IX線に沿う断面図である。

【0032】

表示装置２０１においては、流路の最も外側に面する一対のフィン２５５ａ（回路基板収容壁１７であるが、説明の便宜上フィン２５５ａとして説明する）、２５５ｂの間にあるフィン２５５ｃ、２５５ｄ、２５５ｅが、入口５６から出口５７にかけて徐々に大きくなる高さを有する。これにより、入口５６側のフィン２５５ｃ、２５５ｄ、２５５ｅの表面積が小さく、出口５７側のフィン２５５ｃ、２５５ｄ、２５５ｅの表面積が大きくなることから、表示装置１０１同様に、入口５６側の冷却効率は下がるが、出口５７側の空気は、高さ均一のフィン５５を有する場合に比べて温度が低い状態で出口５７側まで送られる上に、大きい表面積のフィン２５５ｃ、２５５ｄ、２５５ｅで冷却できるため、出口側の冷却効率を向上できる。

【0033】

なお、表示装置１０１における流路の最も外側に面する一対のフィン１５５ａ、１５５ｂよりも高さが小さいフィンは、フィン１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅのうち少なくとも一部であってもよい。表示装置２０１における入口５６から出口５７にかけて徐々に大きくなる高さを有するフィンは、フィン２５５ｃ、２５５ｄ、２５５ｅのうち少なくとも一部であってもよい。

【0034】

また、冷却効率を更に向上する手段として、ヒートシンク５０は、流路を流れる空気の一部を回路基板３０へ導く流路を更に備えてもよい。図１０は、背面カバー６０を取り外した状態の、第三変形例としての表示装置３０１を後方から示す図である。

【0035】

表示装置３０１においては、最も回路基板３０に近いフィン３５５ａ（回路基板収容壁１７であるが、説明の便宜上フィン３５５ａとして説明する）と二番目に回路基板３０に近いフィン３５５ｂとで形成される流路が、入口開口３１７ａ及び出口開口３１７ｂを有することにより、分岐流路を形成する。入口開口３１７ａは、例えばＩＣチップ３１近傍に形成され、出口開口３１７ｂは、出口５７近傍に形成される。また、背面カバー６０は、回路基板側カバー６２に回路基板３０側へ突出する流路壁６４を有する。流路壁６４は、回路基板３０側へ回路基板３０及び回路基板３０上に配置される部品とは干渉しないように隙間を設けて突出する。流路壁６４は、入口開口３１７ａから出口開口３１７ｂまでをＩＣチップ３１を経由するように一対の壁で形成される。

これにより、分岐流路は、ＩＣチップ３１近傍から出口５７近傍まで回路基板３０側へ空気を流し、空気で回路基板３０を直接冷却する。回路基板３０を冷却し出口開口３１７ｂまで到達した空気は、フィン３５５ａとフィン３５５ｂとで形成される流路に戻り、他のフィン３５５で形成される流路を流れる空気と共に出口５７から排出される。

【0036】

この場合、回路基板３０に対して耐湿コーティング等が必要になるが、完全に別構造を追加することなく、流路の若干の変更や入口開口３１７ａ及び出口開口３１７ｂの形成により回路基板３０の冷却性能を向上できる。また、入口開口３１７ａの位置により、所望の箇所に空気を送ることができるため、冷却対象以外に湿気を必要以上に与えることも低減できる。

【符号の説明】

【0037】

１、１０１、２０１、３０１ 表示装置
１０ ケース
１１ 底面
１１ｂ 背面
１２ 側面
１５ 開口
１７ 回路基板収容壁
１８ 先端
２０ 表示ユニット（表示部）
３０ 回路基板
３１ ＩＣチップ
４０ 保護カバー
５０ ヒートシンク
５１ 第一辺
５２ 第二辺
５３ 第三辺
５５、５５ａ フィン
５６ 入口
５７ 出口
５８ ダクト
５９ 先端
６０ 背面カバー（流路用カバー）
６１ 流路側カバー
６２ 回路基板側カバー
６３ 熱伝導部材
６４ 流路壁
１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ フィン
２５５ａ、２５５ｃ、２５５ｄ、２５５ｅ フィン
３１７ａ 入口開口
３１７ｂ 出口開口
３５５、３５５ａ、３５５ｂ フィン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】