JP2017083699A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1に記載の表示装置は、液晶パネルと、その液晶パネルを把持するようにその周囲を囲む導熱部材と、その導熱部材の内部を通るヒートパイプと、を備える。液晶パネルの熱は、導熱部材に伝わり、さらに、その熱は、ヒートパイプ内を環流する冷媒(例えば、水)により放熱される。ヒートパイプは、液晶パネルとヒートパイプとの温度差が大きいほど効率的に液晶パネルの放熱を行うことができる。
以下、本発明に係る表示装置をヘッドアップディスプレイ装置に適用した第1実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図2に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示ユニット20と、光源ユニット30と、平面鏡60と、凹面鏡70と、筐体10と、を備える。
図3及び図4に示すように、表示ユニット20は、表示部材21と、透明部材22と、枠体23と、透明接着剤24と、把持部材25と、熱伝導部材26と、を備える。
次に、透明部材22の材質等を選定する条件について、選定条件1〜3に沿って説明する。この選定条件1〜3を満たす材質は、上述したガラス材の他、例えば、合成石英、透明ジルコニア等がある。すなわち、透明部材22は、選定条件1〜3を満たす材質であればよく、ガラス材の他、例えば、合成石英、透明ジルコニア等により形成されてもよい。さらに、透明部材22は、選定条件1〜3を満たすものであれば、透明な容器に相変化材料を充填するものであってもよい。
透明部材22として、サファイア又は水晶(石英)よりも低い熱伝導率を有する材質が選定される。ここで、一般的には、高い熱伝導率を有する材料は高額である。よって、この条件1を満たすことにより、表示ユニット20のコストを抑えることができる。なお、室温付近において、水晶の熱伝導率は8W/(m・k)程度、サファイアの熱伝導率は40W/(m・k)程度である。
図6に示すように、表示部材21の温度が温度上昇時間T1において耐熱温度Th未満となるように、表示部材21及び透明部材22を合わせた全体の熱容量が設定される。この条件2を満たすように、透明部材22の材質等が選定される。耐熱温度Thは、液晶パネル(表示部材21)が黒化するボナンザ発生温度又は液晶パネルの偏光板の耐熱温度に基づき設定される温度である。温度上昇時間T1は、太陽光、光源ユニット30からの光及び表示部材21の電極(図示略)に印加される電圧による熱量が表示部材21に加えられることにより、表示部材21の温度上昇が予想される時間である。本例では、温度上昇時間T1は、図7に示すように、太陽光による焦点Oが表示部材21を通過するのに要する時間に設定されている。なお、特許文献1及び2に記載の放熱フィン又はヒートパイプでは、温度上昇時間T1の経過後に効率的に放熱が開始される。
表示部材21及び透明部材22を接着した構成における表示面21aの面方向の熱抵抗が、透明部材22が接着されていない表示部材21の熱抵抗未満となるように設定される。この条件3を満たすように、熱抵抗が小さく設定されることで、表示部材21及び透明部材22からなる複合材料において、熱拡散が促進されて温度の高低の偏りが迅速に解消される。よって、表示部材21の一部が耐熱温度Thを超える前に、表示部材21から透明部材22に放熱され、これにより、表示部材21が耐熱温度Thを超えることが抑制される。
面方向の熱抵抗は以下の式(1)により算出される。
複合材料の面方向等価熱伝導率は以下の式(2)により算出される。
次に、ヘッドアップディスプレイ装置100の作用について説明する。
ヘッドアップディスプレイ装置100は車載されているため、特に夏期においては車室内の温度は上昇しやすい。よって、図6に示すように、車室内の温度に対応する表示部材21の雰囲気温度Taは上昇し、表示部材21の耐熱温度Thに近い状態になる。このような状態にあって、車両2のイグニッションスイッチがオンされることで、光源ユニット30から表示部材21に光が照射される。表示部材21は、その偏光板により光の一部を吸収するため、光源ユニット30からの光を受けて発熱する。また、表示部材21はその電極間に電圧が印加されることで発熱する。さらに、このとき、太陽光に基づき焦点Oが表示部材21に位置している場合、表示部材21の温度は太陽光に基づき上昇する。このような状況にあっても、透明部材22が表示部材21に接着されることで、表示部材21の温度は温度上昇時間T1において耐熱温度Th未満となる。このため、表示部材21に表示異常が発生することが抑制される。また、温度上昇時間T1が経過した後は、太陽光の焦点Oは表示部材21上には存在しないため、表示部材21の温度は耐熱温度Th未満に維持されて、温度上昇時間T1の経過後も表示異常が発生することが抑制される。
以上、説明した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
また、一般的には、高い熱伝導率を有する材料は高額であるため、透明部材22として、水晶よりも低い熱伝導率を有する材質が採用されることで、ヘッドアップディスプレイ装置100のコストを抑えることができる。
さらに、透明部材22が表示部材21に接着されることにより熱抵抗が小さく設定される。これにより、表示部材21及び透明部材22からなる複合材料において、熱拡散が促進される。よって、表示部材21の一部が耐熱温度Thを超えて温度上昇することが抑制される。
また、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置100では、特許文献1及び2に記載の放熱フィン又はヒートパイプを省略可能となる。よって、ヘッドアップディスプレイ装置100をよりコンパクトに構成することができる。
この構成によれば、表示部材21に焦点Oが形成されることで、表示部材21の温度が上昇する場合であっても、上述のように温度上昇時間T1では表示部材21の温度が耐熱温度Thを超えず、温度上昇時間T1の経過後には、焦点Oが表示部材21から外れているため、焦点Oに伴う表示部材21の温度上昇が生じない。従って、表示部材21の表示に異常が生じることが抑制される。
この構成によれば、ヘッドアップディスプレイ装置100は車載されているため、例えば温室効果によって車室内の温度は上昇しやすい。よって、車室内の温度に対応する表示部材21の雰囲気温度Taは、耐熱温度Thに近い状態になる。このような状態にあって、太陽光Lsに伴う焦点Oによる表示部材21の温度上昇に加えて、車両2のイグニッションスイッチがオンに切り替えられることで、光源ユニット30から表示部材21に光が照射されて、さらに表示部材21の温度が上昇する。このように、表示部材21の温度が上昇しやすい状況にあっても、温度上昇時間T1においては、表示部材21の温度が耐熱温度Th未満に維持されるため、表示部材21の表示に異常が生じることが抑制される。
この構成によれば、表示部材21は、枠体23の位置決め部23cによって位置決めされる。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置100において虚像Vの位置がずれることが抑制される。
この構成によれば、表示部材21の熱が透明部材22及び把持部材25を介して筐体10に放熱されるため、表示部材21の温度上昇を抑制することができる。
また、透明部材22に被保持部22bを形成することで、透明部材22と把持部材25との接触面積を増やすことができ、これにより、表示部材21から把持部材25への放熱効率を向上させることができる。
また、上記構成によれば、透明部材22の被保持部22bが把持部材25により把持されるため、表示部材21の表示領域Sに作用する応力を低減させることができる。このため、表示部材21の表示品位の低下を抑制することができる。
以下、本発明に係る表示装置をヘッドアップディスプレイ装置に適用した第2実施形態を添付図面に基づいて説明する。本実施形態では、第1実施形態との相違点について説明する。
以上、説明した第2実施形態によれば、特に、以下の効果を奏する。
(1)透明部材122の表面は、表示部材21の表示面21aに対して傾斜している。この構成によれば、表示ユニット120に入射した外光が、透明部材122の表面と表示部材21の表示面21aとの間で反射を繰り返すことが抑制される。これにより、迷光が発生することや、意図せぬ輝点が見えることなどが抑制され、ひいては表示のコントラスト及び表示品位の低下を抑制できる。
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
また、薄膜層22aは、光源ユニット30からの光の偏光方向とは異なる特定方向に偏光した光を反射する機能を有していてもよい。具体的には、ヘッドアップディスプレイ装置100において、S波がP波よりも多い表示光Lを運転者5に到達させる構成にあっては、P波を反射させる薄膜層22aを形成してもよい。この場合、薄膜層22aとしてワイヤーグリッド偏光フィルターが採用されてもよい。この構成によれば、表示光Lと異なる偏光方向の外光を反射させることができるため、表示部材の温度上昇を低減できる。薄膜層22aは、上記各機能を有する層が積層されて形成されてもよい。
また、薄膜層22a,122a,222aは、面方向において透明部材22,122,222よりも高い熱伝導率を有するコーティング層又はフィルム層であってもよい。この構成によれば、透明部材22,122,222は光を透過させる機能を保ったまま、透明部材22,122,222の面方向の熱拡散をさらに促すことができる。なお、フィルム層は、液晶パネルに係る透明電極用フィルム層であってもよい。また、コーティング層は、DLC(Diamond-Like Carbon)コーティング層であってもよい。
また、薄膜層22a,122a,222aは、透明部材22,122,222の表面ではなく、透明部材22,122,222の裏面に設けられていてもよい。さらに、薄膜層22a,122a,222aは、透明部材22,122,222の表面及び裏面の両面に設けられていてもよい。また、透明部材22,122,222の側面も含め、透明部材22,122,222の全周に亘って薄膜層22a,122a,222aが形成されてもよい。
3…フロントガラス
5…運転者
10…筐体
12…透光性カバー
20,120,220…表示ユニット
21…表示部材
21a…表示面
22,122,222…透明部材
22a,122a,222a…薄膜層
22b…被保持部
23…枠体
24…透明接着剤
25…把持部材
26…熱伝導部材
28…接着部
30…光源ユニット
60…平面鏡
70…凹面鏡
100…ヘッドアップディスプレイ装置
222b…凹レンズ部
Claims (9)
- 画像に対応する表示光を発する表示面を含む、板状の表示部材と、
前記表示部材の前記表示面に、透明接着剤を介して接着される透明部材と、を備え、
前記透明部材は、水晶よりも低い熱伝導率を有する材質からなり、
熱量が前記表示部材に加えられることにより前記表示部材の温度上昇が予想される温度上昇時間において、前記表示部材の温度が、前記表示部材の表示に異常が生じることが予想される耐熱温度未満となるように、前記表示部材及び前記透明部材を合わせた全体の熱容量が設定され、
前記表示部材及び前記透明部材を接着した構成における前記表示面に沿う面方向の熱抵抗が、前記透明部材が接着されていない前記表示部材の熱抵抗未満となるように設定される、
ことを特徴とする表示装置。 - 前記表示部材からの前記表示光を投射部材に向けて反射する凹面鏡を備え、
前記温度上昇時間は、前記凹面鏡が太陽光を反射することで形成される焦点が前記表示部材を通過するのに要する時間に基づき設定されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記表示光の元になる光を前記表示部材に照射する光源を備え、
前記表示装置は、車両の車室内に搭載され、
前記温度上昇時間は、前記車両のイグニッションスイッチがオンに切り替えられることに伴って前記光源から前記表示部材への前記光の照射が開始されたときに始まる、
ことを特徴とする請求項2に記載の表示装置。 - 前記表示部材の縁部に沿って位置する枠体を備え、
前記枠体は、前記透明部材の側面に当接する位置決め部を備える、
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の表示装置。 - 前記透明部材は、前記表示部材の前記表示面に沿った方向において、前記枠体から突出して位置する被保持部を備え、
前記表示装置は、
前記表示部材及び前記透明部材を収納する筐体と、
前記被保持部を把持することで前記表示部材を前記筐体に連結する把持部材と、を備える、
ことを特徴とする請求項4に記載の表示装置。 - 前記透明部材における表面及び裏面の少なくとも一方に形成され、前記表示光の元になる光を除く波長帯のうち少なくとも一部の波長帯の光を反射する薄膜層を備えた、
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の表示装置。 - 前記表示光の元になる光を前記表示部材に照射する光源と、
前記透明部材における表面及び裏面の少なくとも一方に形成され、前記光源から照射される前記光の偏光方向とは異なる特定方向に偏光した光を反射する薄膜層と、を備えた、
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の表示装置。 - 前記透明部材における表面及び裏面の少なくとも一方に形成され、前記面方向において前記透明部材よりも高い熱伝導率を有するコーティング層又はフィルム層を備えた、
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の表示装置。 - 前記透明部材の表面は、前記表示部材の前記表示面に対して傾斜していて、
前記透明部材の前記表面及び前記表示部材の前記表示面は、前記表示光の光線方向に対して傾斜している、
ことを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の表示装置。
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