(57)【要約】【課題】車載環境下での温度条件を満たして高輝度のバックライトを可能とする。【解決手段】表示器を背後から照明する複数の光源２１と、前記表示器の背後側に設けられて前記複数の光源が実装された回路基板２２と、を有する車両用バックライトユニットにおいて、前記回路基板２２の背面と対向して設けられた放熱手段２３と、前記回路基板２２の熱を前記放熱手段２３に伝導する熱伝導部材２４と、前記回路基板２２と前記熱伝導部材２４を前記放熱手段２３に固定して、前記回路基板２２と前記放熱手段２３との双方に前記熱伝導部材２４を圧着させる圧着手段２５と、を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示器を背後から照明する複数の光源と、前記表示器の背後側に設けられて前記複数の光源が実装された回路基板と、を有する車両用バックライトユニットにおいて、
前記回路基板の背面と対向して設けられた放熱手段と、
前記回路基板の熱を前記放熱手段に伝導する熱伝導部材と、
前記回路基板と前記熱伝導部材を前記放熱手段に固定して、前記回路基板と前記放熱手段との双方に前記熱伝導部材を圧着させる圧着手段と、
を有することを特徴とする車両用バックライトユニット。
【請求項２】
前記熱伝導部材と圧着する前記放熱手段の圧着面に複数の凹部を形成し、そして、
前記熱伝導部材が、前記圧着により前記複数の凹部の表面に密着するように変形自在に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用バックライトユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用バックライトユニットと、
前記車両用バックライトユニットにより背後から照明される表示器と、
前記表示器と前記複数の光源との間に位置付けられ且つ前記複数の光源の各々に対応したレンズを有するレンズアレイと、
を有することを特徴とする車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示器を背後から照明する複数の光源と、前記表示器の背後側に設けられて前記複数の光源が実装された回路基板と、を有する車両用バックライトユニットと、該車両用バックライトユニットを有する車両用表示装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、運転者が運転に際して求める情報の増加や多角化に伴って、メータユニット内ではスペースの関係上表示しきれない情報を、ウインドシールド上に虚像表示させ、それを透して視認させる車両の前景と重畳視認させる、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置と呼ばれる投射型表示ユニットが採用されている。
【０００３】
ＨＵＤ装置に用いる表示器の車両用バックライトユニットとしては、特許文献１の照明装置が知られている。該照明装置は、複数のＬＥＤを回路基板に実装し、該複数のＬＥＤの各々に対応する複数のレンズを有するレンズアレイを回路基板と表示器との間に介在させている。このようなレンズアレイを用いることで、光源からレンズアレイに入射した光を表示器に向けて広角に出射して、出射される光のバラツキを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２８６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では表示器の高輝度、高出力が要望されているため、高輝度のＬＥＤを複数用いたり、より多くの数のＬＥＤを用いる必要があった。しかしながら、各ＬＥＤから回路基板を介して装置外雰囲気への放熱が不十分になるため、車載温度環境下における温度条件を満たすことができず、車両用バックライトユニットの高輝度、高出力を実現するのが困難であった。
【０００６】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、車載環境下での温度条件を満たして高輝度、高出力のバックライトを可能とする車両用バックライトユニット及び車両用表示装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載の車両用バックライトユニットは、表示器を背後から照明する複数の光源と、前記表示器の背後側に設けられて前記複数の光源が実装された回路基板と、を有する車両用バックライトユニットにおいて、前記回路基板の背面と対向して設けられた放熱手段と、前記回路基板の熱を前記放熱手段に伝導する熱伝導部材と、前記回路基板と前記熱伝導部材を前記放熱手段に固定して、前記回路基板と前記放熱手段との双方に前記熱伝導部材を圧着させる圧着手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記請求項１に記載した本発明の車両用バックライトユニットによれば、熱伝導部材は回路基板と放熱手段との双方に圧着した状態で、圧着手段によって回路基板が放熱手段に固定される。そして、複数の光源が点灯して表示器を背後から照明すると、回路基板には複数の光源からの熱が発生する。該発生した熱は、熱伝導部材によって放熱手段に伝達され、該放熱手段によって放熱される。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の車両用バックライトユニットにおいて、前記熱伝導部材と圧着する前記放熱手段の圧着面に複数の凹部を形成し、そして、前記熱伝導部材が、前記圧着により前記複数の凹部の表面に密着するように変形自在に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記請求項２に記載した本発明の車両用バックライトユニットによれば、放熱手段の圧着面の複数の凹部には、圧着手段の圧着によって熱伝導部材が流れ込み、各凹部の表面に熱伝導部材が接触する。
【００１１】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項３記載の車両用表示装置は、請求項１又は２に記載の車両用バックライトユニットと、前記車両用バックライトユニットにより背後から照明される表示器と、前記表示器と前記複数の光源との間に位置付けられ且つ前記複数の光源の各々に対応したレンズを有するレンズアレイと、を有することを特徴とする。
【００１２】
上記請求項３に記載した本発明の車両用表示装置によれば、車両用バックライトユニットの複数の光源が発した光は、レンズアレイの各光源に対応したレンズから表示器に向けて制御された角度で出射する。そして、車両用バックライトユニットにおいて、複数の光源の点灯によって発生した熱は、熱伝導部材によって放熱手段に伝達され、該放熱手段によって放熱される。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように請求項１に記載した本発明の車両用バックライトユニットによれば、熱伝導部材を回路基板と放熱手段の双方に圧着させた状態で、圧着手段によって回路基板を放熱手段に固定するようにしたことから、複数の光源から発生した熱を、熱伝導部材によって放熱手段に伝達し、該熱を放熱手段から放熱することができるため、光源の放熱性を向上させることができる。従って、高温の熱を発する高輝度、高出力の光源を用いても、それらの熱を放熱することができるため、車載環境下での温度条件を満たすことが可能となり、高輝度のバックライトによって表示器を照明することができる。また、表示器を高輝度で照明することができるため、表示器の性能向上に貢献することができる。
【００１４】
請求項２に記載した本発明の車両用バックライトユニットによれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、放熱手段の圧着面に複数の凹部を形成し、該凹部の表面に熱伝導部材を圧着させるようにしたことから、熱伝導部材と放熱手段との間に空気が入って、熱の伝導性が悪くなるのを防止できる。また、熱伝導部材と放熱手段との接触面積を増やすことができるため、熱の伝導性をより一層向上させることができる。従って、より一層高輝度、高出力の光源を用いることができるため、さらなる表示器の性能向上に貢献することができる。
【００１５】
以上説明したように請求項３に記載した本発明の車両用表示装置によれば、車両用バックライトユニットの放熱性の向上により、その光源の高輝度、高出力が可能であることから、レンズアレイのレンズによって制御された角度で出射する光も高輝度となり、高輝度の車両用バックライトユニットで表示器を照明することができるため、表示器の高輝度化、視認性の向上を図ることができる。従って、高輝度、高出力の車両用表示装置を提供することができるため、商品価値を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の車両用バックライトユニットを有する車両用表示装置の外観図である。
【図２】車両用バックライトユニットと車両用表示装置の概略構成を示す断面模式図である。
【図３】車両用バックライトユニットの外観の一例を示す斜視図である。
【図４】図２中のレンズアレイの外観を示す斜視図である。
【図５】車両用バックライトユニットの放熱手段の他の一例を示す図であり、（ａ）は熱伝導部材との圧着面、（ｂ）は側面をそれぞれ示している。
【図６】車両用バックライトユニットの圧着手段の他の一例を説明するための部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る車両用バックライトユニットを有する車両用表示装置をヘッドアップディスプレイ用表示装置に適用した場合の一実施の形態を、図１〜図６の図面を参照して説明する。
【００１８】
図１及び図２おいて、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）用表示装置１は、車両のインストルメントパネル（以下、インパネともいう）内に設けられて車両に搭載されており、請求項中の車両用表示装置に相当している。そして、ＨＵＤ用表示装置１は、車両用バックライトユニット２と、表示器３と、レンズアレイ４と、拡散シート５と、を有して構成している。そして、ＨＵＤ用表示装置１は、公知であるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置で用いられる。なお、ＨＵＤ装置は、表示器３の表示内容に応じた光を、反射部材で車両のウインドシールド上に向けて反射させ、ウインドシールド上に投射した表示内容の虚像と、該虚像を透して視認させる車両の前景と、を運転者等に重畳視認させる。
【００１９】
車両用バックライトユニット２は、図２及び図３に示すように、複数の光源２１と、回路基板２２と、放熱手段２３と、熱伝導部材２４と、圧着手段２５と、を有して構成している。
【００２０】
複数の光源２１は、表示器３の背面側と対向するように設けられ、表示器３を発光させるための光、つまり、表示器３を透過させるための光を発している。複数の光源２１の各々は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いている。なお、光源２１としては、蛍光管、バルブ、等を用いることもできる。
【００２１】
回路基板２２は、図３に示すように、例えば長方形板状のプリント基板であり、複数の光源２１を所定のパターンで実装している。本実施形態では、回路基板２２をアルミ基板等の高熱伝導率材料で形成し、回路基板２２の表面２２ａに、１３個の光源２１を３列で配置する場合について説明する。回路基板２２は、図示しない制御部に接続された配線パターンを有し、前記制御部による複数の光源２１の点灯／消灯の制御を可能としている。
【００２２】
放熱手段２３は、周知であるように、放熱のために使われるヒートシンクとなっており、熱伝導性の金属部材で形成されている。放熱手段２３は、図３に示すように、板状のベース部２３ａと、該ベース部２３ａから図３中のｚ軸方向に立設する複数の放熱板２３ｂと、を有して構成している。そして、ベース部２３ａは、回路基板２２よりも大きなサイズで、該回路基板２２が取り付け可能な方形状に形成されている。そして、複数の放熱板２３ｂの各々は、図３中のｘ−ｙ平面に沿ってｙ軸方向に長く延びる板状に形成されている。なお、本実施形態では、放熱手段２３をヒートシンクのみで構成する場合について説明するが、これに代えて、例えば、ヒートシンクと冷却ファンを組み合わせて利用するなど種々異なる実施形態とすることができる。
【００２３】
熱伝導部材２４は、回路基板２２の熱を放熱手段２３に伝導する熱伝導シートとなっている。熱伝導部材２４は、例えば、軟質シリコンゲル等を使用した放熱シートとすれば、素材がゲル状のために、回路基板２２の裏面に凹凸があっても密着させることができる。そして、熱伝導部材２４は、回路基板２２と放熱手段２３との間に介在することで、回路基板２２の熱を放熱手段２３に伝達している。
【００２４】
圧着手段２５は、圧着ステー２６と、該圧着ステー２６を放熱手段２３に固定する複数（図３中では６個）のネジ２７と、を有して構成している。そして、圧着ステー２６は、回路基板２２と熱伝導部材２４を重ねた状態で、放熱手段２３のベース部２３ａの表面に熱伝導部材２４を圧着させる。圧着ステー２６は、フレーム２６ａと、複数の連結部２６ｂと、複数の固定部２６ｃと、を有している。
【００２５】
フレーム２６ａは、回路基板２２上の複数の光源２１を露出させた状態で、回路基板２２の縁部を覆う枠として形成されている。連結部２６ｂは、フレーム２６ａの側辺の各々から放熱手段２３に向かって延びて形成されている。固定部２６ｃは、連結部２６ｂの端部から放熱手段２３のベース部２３ａの表面に沿って延びた板状に形成されている。固定部２６ｃは、１又は複数（図３中では２個）のネジ穴を有し、該ネジ穴は固定部２６ｃを貫通している。そして、ネジ２７は、圧着ステー２６の固定部２６ｃのネジ穴と放熱手段２３のベース部２３ａの穴とに螺合することで、圧着ステー２６を放熱手段２３のベース部２３ａの表面に固定する。
【００２６】
連結部２６ｂは、回路基板２２の表面２２ａとフレーム２６ａの内面とが接触したときに、フレーム２６ａの内面から放熱手段２３のベース部２３ａの表面までの距離が、回路基板２２と熱伝導部材２４とを重ねた時の厚さよりも小さくなるように設計されている。このように設計することで、熱伝導部材２４を回路基板２２と放熱手段２３の双方に圧着させている。
【００２７】
ここで、上述した構成の車両用バックライトユニット２の組み立て方法の一例を以下に説明する。
【００２８】
まず、回路基板２２と熱伝導部材２４を重ね、該状態で回路基板２２の縁部を圧着手段２５の圧着ステー２６で覆うように当接させる。そして、当該圧着ステー２６と放熱手段２３とを互いに近づけて、圧着ステー２６を放熱手段２３のベース部２３ａの表面の所定位置に位置付ける。そして、複数のネジ２７の各々を圧着ステー２６と放熱手段２３とにネジ締めすることで、放熱手段２３に圧着ステー２６を固定する。このとき、熱伝導部材２４は、圧着ステー２６に対するネジ締めに応じて、回路基板２２によって放熱手段２３に押し付けられることで、回路基板２２と放熱手段２３の双方に圧着することになる。
【００２９】
以上説明した車両用バックライトユニット２によれば、熱伝導部材２４を回路基板２２と放熱手段２３の双方に圧着させた状態で、圧着手段２５によって回路基板２２を放熱手段２３に固定するようにしたことから、複数の光源２１から発生した熱を、熱伝導部材２４によって放熱手段２３に伝達し、該熱を放熱手段２３から放熱することができるため、光源２１の放熱性を向上させることができる。従って、高温の熱を発する高輝度、高出力の光源２１を用いても、それらの熱を放熱することができるため、車載環境下での温度条件を満たすことが可能となり、高輝度のバックライトによって照明することができる。また、表示器３を高輝度で照明することができるため、表示器３の性能向上に貢献することができる。
【００３０】
次に、ＨＵＤ用表示装置１の表示器３は、図１及び図２において、車両用バックライトユニット２によって背後から照明されるように、車両用バックライトユニット２の照明側に配置されている。表示器３は、背面側からの光が透過可能な周知であるＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＴＦＴ液晶（薄膜トランジスタ）、ＤＳＴＮ（Dual-scan Super Twisted Nematic）液晶等が用いられる。表示器３は、図示しない制御部等から要求された数字、文字等を示す画像を表示する。そして、表示器３は、車両用バックライトユニット２からの透過光によって発光表示を行う。
【００３１】
レンズアレイ４は、図２及び図４に示すように、略半球状のレンズ４ａが複数個並んでいる光学素子となっている。レンズアレイ４は、複数のレンズ４ａの各々を、車両用バックライトユニット２の複数の光源２１に対応させて、多数並列的に配列するように、透光性部材によって形成されている。レンズアレイ４は、各レンズ４ａの凸部が表示器３に向かって突出し且つその反対側の平面が車両用バックライトユニット２と対向するように、ハウジング１０に組み付けられている。そして、レンズアレイ４の各レンズ４ａは、車両用バックライトユニット２から入射した光を表示器３に向けて制御された角度で出射する。
【００３２】
拡散シート５は、薄板状に形成されており、表示器３とレンズアレイ４との間に介在するようにハウジング１０に組み付けられている。拡散シート５は、レンズアレイ４から入射した光を表示器３に向けて拡散させて出射する。なお、本実施形態では、拡散シート５を表示器３に近づけ、レンズアレイ４から離した場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、拡散シート５を表示器３とレンズアレイ４の中央付近に配置する、拡散シート５をレンズアレイ４の近くに配置する、等の種々異なる実施形態とすることができる。
【００３３】
ハウジング１０は、図１に示すように、例えば、金属部材、合成樹脂、等によって略箱状の収容ケースとして形成されている。ハウジング１０は、図２に示すように、車両用バックライトユニット２の圧着手段２５、レンズアレイ４、等を内部に収容するように、車両用バックライトユニット２に取り付けられている。また、ハウジング１０は、車両用バックライトユニット２に取り付けられることで、車両用バックライトユニット２の複数の光源２１の照射方向Ｌ（図２参照）に、光源２１からレンズアレイ４、拡散シート５、表示器３の順で順次位置付けて固定している。そして、ハウジング１０は、一端側に車両用バックライトユニット２を放熱手段３がハウジング外部に露出した状態で固定され、他方側に表示器３を固定されることで、車両用バックライトユニット２と表示器３とを、所定の間隔で対向させている。
【００３４】
次に、上述したＨＵＤ用表示装置１の動作（作用）の一例を以下に説明する。
【００３５】
表示器３に画像が表示されると共に、車両用バックライトユニット２の各光源２１が点灯されると、各光源２１が発した光は、レンズアレイ４内に入射し、その内部を導光された後に各レンズ４ａから表示器３に向けて制御された角度で出射する。該出射した光は、ハウジング１０内を進行し、拡散シート５によって拡散されて表示器３に向かう。そして、該拡散された光が表示器３を透過することで、表示器３はその透過した光によって自発光する。
【００３６】
このとき、車両用バックライトユニット２の点灯している複数の光源２１の各々は、熱を発している。該光源２１の熱は、回路基板２２に伝達されると、該回路基板２２に圧着された熱伝導部材２４から放熱手段２３に伝達される。そして、放熱手段２３は、熱伝導部材２４から伝達された熱を、ＨＵＤ用表示装置１外の雰囲気に放熱するため、ＨＵＤ用表示装置１の放熱性を向上することができる。
【００３７】
以上説明したＨＵＤ用表示装置１によれば、車両用バックライトユニット２の放熱性の向上により、その光源２１の高輝度、高出力が可能であることから、レンズアレイ４のレンズ４ａによって制御された角度で出射する光も高輝度となり、高輝度の車両用バックライトユニット２で表示器を照明することができるため、表示器３の高輝度化、視認性の向上を図ることができる。従って、高輝度、高出力のＨＵＤ用表示装置１を提供することができるため、商品価値を向上させることができる。
【００３８】
なお、上述した実施形態では、車両用バックライトユニット２の放熱手段２３の熱伝導部材２４との圧着面が平面である場合について説明した。これに代えて、放熱効率をさらに向上させる場合の一例を、図５の図面を参照して以下に説明する。
【００３９】
図５において、放熱効率を向上させた放熱手段２３’は、基本構成は上述した放熱手段２３と同一であるが、そのベース部２３ａの圧着面の構造のみを変更している。放熱手段２３’は、前記圧着面に複数の溝２３ｃを溝加工によって形成している。該複数の溝２３ｃが請求項中の凹部に相当し、各溝２３ｃに熱伝導部材２４が変形して進入し、各溝２３ｃの表面に熱伝導部材２４が接触する。これにより、放熱手段２３’の方が、複数の溝２３ｃの高さ方向の表面積分だけ、上述した放熱手段２３（平らな圧着面）よりも熱伝導部材２４との接触面積が多くなるため、放熱性を向上させることができる。
【００４０】
特に、熱伝導部材２４との圧着面が広い場合、該圧着面と熱伝導部材２４との間に空気が入り、熱の伝導が悪くなってしまう。そして、該圧着面と熱伝導部材２４との間に空気が入った状態で高温になると、その空気が膨張して熱の伝達を悪化させてしまう。しかしながら、放熱手段２３’のように圧着面に複数の溝２３ｃを形成することで、接触面積が増えているため、圧着面と熱伝導部材２４との間に空気が入っても、熱の伝達性の悪化を低減させることができる。
【００４１】
このように放熱手段２３’の圧着面に複数の溝２３ｃ（凹部）を形成し、該複数の溝２３ｃの表面に熱伝導部材２４を圧着させるようにしたことから、熱伝導部材２４と放熱手段２３との間に空気が入って、熱の伝導性が悪くなるのを防止できる。また、熱伝導部材２４と放熱手段２３との接触面積を増やすことができるため、熱の伝導性をより一層向上させることができる。従って、より一層高輝度、高出力の光源２１を用いることができるため、さらなる表示器３の性能向上に貢献することができる。
【００４２】
また、放熱手段２３’は請求項中の凹部を複数の溝２３ｃで実現する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、放熱手段２３’の圧着面の粗度を粗くして凹部を実現したり、低い円柱や角柱状の突起を設けて凹部を実現する、等の種々異なる実施形態としても、上述したように熱の伝導性を向上させることができる。
【００４３】
さらに、上述した実施形態では、フレーム２６を複数のネジ２７で放熱手段２３に固定する圧着手段２５を実現する場合、即ち、圧着手段２５のフレーム２６とＨＵＤ用表示装置１のハウジング１０とを別体に形成する場合について説明した。これに代えて、図６に示す実施形態とすることもできる。
【００４４】
例えば、図６に示すように、上述したハウジング１０の内壁から突出して回路基板２２の表面に当接する複数の当接部２８を形成する。そして、ハウジング１０を放熱手段２３等にネジ締めして固定することで、複数の当接部２８によって回路基板２２を熱伝達部材２４に押し付けて、熱伝達部材２４を回路基板２２と放熱手段２３の双方に圧着させる。このようにネジ２７と当接部２８で圧着手段２５を実現しても、上述した作用効果を得ることができる。
【００４５】
また、上述した実施形態では、ＨＵＤ用表示装置１の構成に拡散シート５を用いた場合について説明したが、これに代えて、拡散シート５をＨＵＤ用表示装置１の構成から削除する実施形態とすることもできる。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、ＨＵＤ用表示装置１をＨＵＤ装置に用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、カーナビゲーション装置、タクシーメータ、等の各種車載装置に用いることができる。
【００４７】
このように上述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１    車両用表示装置（ヘッドアップディスプレイ用表示装置）
２    車両用バックライトユニット
３    表示器
４    レンズアレイ
２１    光源
２２    回路基板
２３    放熱手段
２４    熱伝導部材
２５    圧着手段
２６    フレーム
２７    ネジ
【図１】
2011165624.tif 000003
【図２】
2011165624.tif 000004
【図３】
2011165624.tif 000005
【図４】
2011165624.tif 000006
【図５】
2011165624.tif 000007
【図６】
2011165624.tif 000008