(57)【要約】  光源が発する熱の放熱性に優れたヘッドアップディスプレイを提供する。  表示装置により投射された表示画像の表示光を車両上の透過反射部に照射して視認者に表示画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイであって、表示装置は、角部９１を有する四角形の放熱板６１を有する基板２２と、放熱板６１上に設けられ、角部９３を有する四角形の光源６２と、を備える。放熱板６１は、放熱板６１の角部９１が光源６２の角部９３に対して回転して配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置により投射された表示画像の表示光を車両上の透過反射部に照射して視認者に前記表示画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイであって、
前記表示装置は、
放熱板を内層に有する回路基板と、
前記放熱板上に設けられた光源と、を備えたヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記放熱板は、角部を有する矩形の放熱板であり、
前記光源は、角部を有する矩形の光源であり、
前記放熱板は、前記放熱板の角部が前記光源の角部に対して回転して配置されている請求項１記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記放熱板は、前記放熱板の角部が前記光源の角部に対してほぼ４５度回転している請求項２記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記回路基板は、角部を有する四角形であり、
前記放熱板は、前記放熱板の角部が前記回路基板の角部に対してほぼ４５度回転して配置されている請求項３記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
前記放熱板上に設けられ、前記光源の温度を検出するサーミスタをさらに備えた請求項１から４いずれか一項記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
前記光源は、基材を有し、
前記放熱板は、前記基材と同一材料である請求項１から５のいずれか一項記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項７】
前記表示装置は、互いに異なる光源が搭載された複数の前記回路基板と、前記複数の回路基板が取り付けられる筐体とを有し、
前記筐体は、各前記回路基板を取り付けるための複数の筐体側取付部を有し、
各前記回路基板は、前記筐体側取付部と対になる基板側取付部を有し、
各一対の前記筐体側取付部および前記基板側取付部は、互いに異なる位置に設けられた請求項１から６のいずれか一項記載のヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両などに搭載されるヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドアップディスプレイは、車両に搭載され、運転者に運転に必要な情報などの種々の情報をフロントガラスなどの透過反射部を介して虚像表示する。これにより、ヘッドアップディスプレイは、車両前方の景色と重ね合わせて情報（画像）を表示することができる。運転者は、運転中に大きな視線移動を行うことなく、必要な情報を把握することができる。【０００３】
画像は、例えば投射型表示装置により生成される。この投射型表示装置は、光源が搭載された基板を有している。光源は発熱体であるため、基板や筐体には種々の放熱対策が講じられている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２１８２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
今日、表示された画像の視認性を高めるため、光源に高い輝度が求められている。これに伴い、光源の発熱量が増加し、さらなる放熱対策が求められている。【０００６】
本開示はこのような事情を考慮してなされたもので、光源が発する熱の放熱性に優れたヘッドアップディスプレイ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】
【０００７】
本開示に係るヘッドアップディスプレイは、上述した課題を解決するために、
表示装置により投射された表示画像の表示光を車両上の透過反射部に照射して視認者に前記表示画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイであって、
前記表示装置は、
放熱板を内層に有する回路基板と、
前記放熱板上に設けられた光源と、を備えた。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係るヘッドアップディスプレイにおいては、光源が発する熱の放熱性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示に係るヘッドアップディスプレイの実施形態であり、特に光学系の構成を示す説明図。
【図２】投射型表示装置の構成図。
【図３】投射型表示装置の光学系の構成を示す説明図。
【図４】投射型表示装置のＬＥＤ基板の構成図。
【図５】ＬＥＤ基板と筐体との取付構造を説明するための拡大図。
【図６】ＬＥＤ基板の厚さ方向に沿う断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示に係るヘッドアップディスプレイの実施形態を添付図面に基づいて説明する。本開示に係るヘッドアップディスプレイは、例えば自動車などの車両に搭載される。本実施形態においては、本開示に係るヘッドアップディスプレイが自動車に搭載される例を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本開示に係るヘッドアップディスプレイの実施形態であり、特に光学系の構成を示す説明図である。 
ヘッドアップディスプレイ１（以下、ＨＵＤ１という。）は、自動車のインストルメントパネル内に配置される。ＨＵＤ１は、投射型表示装置１０と、第１平面鏡１３と、第２平面鏡１４と、スクリーン１５と、第１凹面鏡１６と、第２凹面鏡１７と、ケース１８と、を主に有している。ＨＵＤ１は、投射型表示装置１０が表示した表示画像を表す表示光Ｌを、リレー光学系を構成する第１および第２平面鏡１３、１４と第１および第２凹面鏡１６、１７とで反射させ、透過反射部の一例である自動車のフロントガラス２に照射する。視認者（主に運転者）は、ＨＵＤ１が生成する画像可視領域であるアイボックス３内に視点４を置くことで、車両前方の景色（実景）と重ねて表示画像の虚像Ｖを視認することができる。
【００１２】
投射型表示装置１０（表示装置１０）は、表示画像に関する表示光Ｌを生成する。表示装置１０の詳細については、後述する。第１平面鏡１３は、表示装置１０が生成し出射した表示光Ｌを反射する。第２平面鏡１４は、第１平面鏡１３が反射した表示光Ｌをさらに反射する。スクリーン１５は、第２平面鏡１４が反射した表示光Ｌを受光して画像（実像）を表示する。第１凹面鏡１６は、スクリーン１５から出射される表示光Ｌを反射する。第２凹面鏡１７は、第１凹面鏡１６が反射した表示光Ｌをフロントガラス２に向けて反射する。ケース１８は、表示装置１０、第１および第２平面鏡１３、１４、スクリーン１５、および第１および第２凹面鏡１６、１７を収納する。ケース１８は、フロントガラス２に対向する部分に開口１８ａを有している。開口１８ａは、透光性を有する透光性カバー１９に覆われている。第２凹面鏡１７が反射した表示光Ｌは、透光性カバー１９を透過してＨＵＤ１から出射される。
【００１３】
図２は、表示装置１０の構成図である。
【００１４】
図３は、表示装置１０の光学系の構成を示す説明図である。
【００１５】
投射型表示装置１０は、筐体２１と、ＬＥＤ基板２２と、光学部材２３と、光変調素子２４と、光変調素子用制御基板２６と、主制御基板２７と、を有している。
【００１６】
筐体２１は、光学部材２３を収容する。また、筐体２１は、光変調素子２４、各基板２２、２６、２７を取り付けるための構造を有している。特に、筐体２１は、ＬＥＤ基板２２を取り付けるための、複数の誤組防止用凸部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ（筐体側取付部）（図５参照）を有している。
【００１７】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）基板２２は、第１基板２２ａと、第２基板２２ｂと、第３基板２２ｃと、を有しており、互いに異なる光源が搭載されている。第１基板２２ａは、赤色光線Ｒを発する赤色光源６２ａを実装している。第２基板２２ｂは、緑色光線Ｇを発する緑色光源６２ｂを実装している。第３基板２２ｃは、青色光線Ｂを発する青色光源６２ｃを実装している。以下の説明においては、第１〜第３基板２２ａ、２２ｂ、２２ｃを区別しないに場合は、単にＬＥＤ基板２２という。また、赤色光源６２ａ、緑色光源６２ｂ、および青色光源６２ｃを区別しない場合には、単に光源６２という。ＬＥＤ基板２２の詳細については、後述する。
【００１８】
光学部材２３は、図３に示すように、ミラー４１と、ダイクロイックミラー４２、４３と、反射鏡４４と、凸レンズ４５と、プリズム４６と、投光レンズ４７と、を有している。
【００１９】
赤色光源６２ａから出射された赤色光線Ｒは、ミラー４１で反射し、ダイクロイックミラー４２、４３を透過する。緑色光源６２ｂから出射された緑色光線Ｇは、ダイクロイックミラー４２で反射し、ダイクロイックミラー４３を透過する。青色光源６２ｃから出射された青色光線Ｂは、ダイクロイックミラー４３で反射する。これら光線Ｒ、Ｇ、Ｂは、反射鏡４４で反射され、凸レンズ４５で配光され、プリズム４６を透過する。透過した光線Ｒ、Ｇ、Ｂは、光変調素子２４で表示光Ｌに変換される。表示光Ｌは、プリズム４６で反射され、投光レンズ４７を透過して投射（出射）される。
【００２０】
光変調素子２４は、例えば、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）やＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの反射型の表示素子である。
【００２１】
光変調素子用制御基板２６は、光変調素子２４と接続されており、光変調素子２４を制御する。
【００２２】
主制御基板２７は、ＬＥＤ基板２２と配線５１で接続されており、ＬＥＤ基板２２を制御する。また、主制御基板２７は、光変調素子用制御基板２６と配線５２により接続されており、光変調素子用制御基板２６を制御する。
【００２３】
図４は、表示装置１０のＬＥＤ基板２２の構成図である。
【００２４】
ＬＥＤ基板（回路基板）２２は、例えばＦＲ４（Flame Retardant Type 4）を基材とするガラスエポキシ回路基板である。ＬＥＤ基板２２は、ほぼ長方形（四角形）であり、誤組防止用切欠５５（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ）（基板側取付部）と、ねじ止め用切欠５６（５６ａ、５６ｂ、５６ｃ）と、を有している。誤組防止用切欠５５は、筐体２１に位置決めする際に用いられ、筐体２１の誤組防止用凸部３１ａ、３１ｂ、３１ｃと対になる。また、ねじ止め用切欠５６（５６ａ、５６ｂ、５６ｃ）は、筐体２１にねじ止めされる際に用いられ、筐体２１のねじ穴（図示せず）と対になる。
【００２５】
ここで、図５は、ＬＥＤ基板２２と筐体２１との取付構造を説明するための拡大図である。
【００２６】
ＬＥＤ基板２２は、筐体２１の取付壁３２に対して、位置決め後、ねじ３５により固定されている。第１〜第３基板２２ａ、２２ｂ、２２ｃの誤組防止用切欠５５ａ、５５ｂ、５５ｃは、互いに、長方形の一辺５７ａ、５７ｂ、５７ｃ上の異なる位置に設けられている。また、筐体２１の誤組防止用凸部３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、これら誤組防止用切欠５５ａ、５５ｂ、５５ｃの位置に対応して、互いに異なる位置に設けられている。すなわち、一対の凸部３１ａおよび切欠５５ａと、一対の凸部３１ｂおよび切欠５５ｂと、一対の凸部３１ｃおよび切欠５５ｃとは、互いに異なる位置に設けられている。これにより、ＬＥＤ基板２２を誤った位置に取り付けようとすると、嵌まり合わないようになっている。このため、ＬＥＤ基板２２を筐体２１に取り付ける際に、誤って取り付けることを防止することができる。
【００２７】
ＬＥＤ基板２２は、図４に示すように、放熱板６１と、光源６２と、サーミスタ６３と、コネクタ６４と、を有している。
【００２８】
放熱板６１は、平面視でほぼ正方形（四角形）であり、光源６２の熱を放熱する。放熱板６１は、熱伝導性がよく、かつ絶縁性を有する材料からなり、例えば窒化アルミニウムである。放熱板６１は、熱特性の観点、およびサーミスタ６３による温度検出の観点から、光源６２の基材７１の材料と同一の材料からなるのが好ましい。ここで、図６は、ＬＥＤ基板２２の厚さ方向に沿う断面図である。放熱板６１は、基材７１に設けられた開口７２に接着剤６８で固定されている。接着剤６８は、例えばエポキシ樹脂である。つまり、放熱板６１は、ＬＥＤ基板２２の内層に埋没されている。
【００２９】
光源６２は、平面視でほぼ四角形であり、放熱板６１上に設けられる。光源６２は、ＳＭＤ（Surface Mount Device）型ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、ＬＥＤ素子７４と、基材７５とを有している。基材７５は、例えば窒化アルミニウム（AlN）からなる。
【００３０】
サーミスタ６３は、放熱板６１上に設けられ、温度を検出する。サーミスタ６３が検出した放熱板６１の温度に関する情報は、光源６２の温度として主制御基板２７に出力され、光源６２などの制御に用いられる。
【００３１】
コネクタ６４は、端子８１ａ〜８１ｄを有している。コネクタ６４は、端子８１ａにおいて配線６５ａを介してＬＥＤ基板２２と電源（図示せず）とを接続することにより、光源６２に電源を供給する。コネクタ６４は、端子８１ｂにおいて配線６５ｂを介して光源６２とグラウンド（図示せず）とを接続する。コネクタ６４は、端子８１ｃにおいて配線６５ｃを介してサーミスタ６３と電源（図示せず）とを接続することにより、サーミスタ６３に電源を供給する。コネクタ６４は、端子８１ｄにおいて配線６５ｄを介してサーミスタ６３と主制御基板２７とを接続することにより、サーミスタ６３から出力される信号を主制御基板２７に供給する。端子８１ａ、８１ｂは、端子８１ａ〜８１ｄのうち、外側に配置されている。端子８１ｃ、８１ｄは、端子８１ａ〜８１ｄのうち、内側に配置されている。
【００３２】
次に、ＬＥＤ基板２２上の各部品の配置について説明する。
【００３３】
図４に示すように、光源６２は、放熱板６１上のほぼ中心に配置されている。これにより、光源６２が発した熱は放熱板６１を介してＬＥＤ基板２２に放熱され、光源が発する熱の放熱性が高まる。
【００３４】
また、放熱板６１は、放熱板６１の角部９１がＬＥＤ基板２２の角部９２に対してほぼ４５度回転して配置されている。また、放熱板６１は、放熱板６１の角部９１が光源６２の角部９３に対してほぼ４５度回転して配置されている。すなわち、放熱板６１、ＬＥＤ基板２２および光源６２が直交する２辺を有する四角形である場合には、放熱板６１の直交する２辺の方向を規定する直交軸Ｘh−Ｙhは、ＬＥＤ基板２２および光源６２の直交する２辺の方向を規定する直交軸Ｘs,l−Ｙs,lに対してほぼ４５度回転している。
【００３５】
これにより、放熱板６１および光源６２の各角部９１、９３を回転させずに配置した場合に比べて、放熱板６１の中心に光源６２を配置した際に放熱板６１上に広い余白を形成することができるため、この余白にサーミスタ６３を配置することができる。また、放熱板６１上に光源６２とサーミスタ６３を配置できるため、光源６２の温度をサーミスタ６３によって正確に検出できる。
【００３６】
また、サーミスタ６３は、コネクタ６４と光源６２とを結ぶ直線上に配置されている。これにより、端子８１ａ〜８１ｄの配置との組み合わせにより、配線６５ａ〜６５ｄは短く、簡素に配置することができる。また、このように配線６５ａ〜６５ｄの配置は、放熱板６１の放熱面積を大きくすることができ、放熱の観点からも好ましい。
【００３７】
また、放熱板６１と基材７５は、同一材料である。放熱板６１と基材７５が同一材料でない場合、熱膨張率の違いから温度変化により膨張・収縮すると、放熱板６１と基材７５との間に負荷が加わり、光源６２と配線６５ａ、６５ｂとを接続する半田接合部が割れて接続不良が生じる可能性がある。そのため、放熱板６１と基材７５を同一材料とすることが、半田クラックによる接続不良を防ぐことができる。
【００３８】
本開示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ともに、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。
【００３９】
例えば、放熱板６１と基材７５は、窒化アルミニウム（AlN）に限らない。基材７５はアルミニウム（Al）や窒化ガリウム（GaN）等から選択してもよい。放熱板６１は、基材７５と熱膨張率の差が１（１０＾−６／Ｋ）未満であることが好ましく、最適なものとしては熱膨張率の差がない同一材料とすることが好ましい。
【００４０】
例えば、放熱板６１の角部９１の、ＬＥＤ基板２２および光源６２の角部９２、９３に対する回転量は、４５度に限らない。また、放熱板６１、ＬＥＤ基板２２および光源６２は、直交する２辺を有する四角形に限らず、２辺が直交しないひし形であってもよい。
【００４１】
また、端子８１ａ〜８１ｄおよび配線６５ａ〜６５ｄの配置はこれに限らない。例えば、配線６５ａと配線６５ｂとを並べて配置することにより、電磁波の影響を打ち消し合うことができるという利点がある。
【符号の説明】
【００４２】
１  ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）
２  フロントガラス
３  アイボックス
４  視点
１０  投射型表示装置（表示装置）
１３  第１平面鏡
１４  第２平面鏡
１５  スクリーン
１６  第１凹面鏡
１７  第２凹面鏡
１８  ケース
１８ａ  開口
１９  透光性カバー
２１  筐体
２２  ＬＥＤ基板（回路基板）
２２ａ  第１基板
２２ｂ  第２基板
２２ｃ  第３基板
２３  光学部材
２４  光変調素子
２６  光変調素子用制御基板
２７  主制御基板
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  誤組防止用凸部
３２  取付壁
４１  ミラー
４２、４３  ダイクロイックミラー
４４  反射鏡
４５  凸レンズ
４６  プリズム
４７  投光レンズ
５１、５２  配線
５５、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ  誤組防止用切欠
６１  放熱板
６２  光源
６２ａ  赤色光源
６２ｂ  緑色光源
６２ｃ  青色光源
６３  サーミスタ
６４  コネクタ
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ  配線
６８  接着剤
７１、７５  基材
７２  開口
７４  ＬＥＤ素子
８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ  端子
９１、９２、９３  角部
【図１】
2019065613.tif 000003
【図２】
2019065613.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019065613.tif 000006
【図５】
2019065613.tif 000007
【図６】
2019065613.tif 000008
【国際調査報告】
2019065613.tif 000009
2019065613.tif 000010
2019065613.tif 000011
2019065613.tif 000012