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JP7794783B2 - 車両用表示装置 - Google Patents
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JP7794783B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

車両用表示装置

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JP7794783B2 JP2023121240A JP2023121240A JP7794783B2 JP 7794783 B2 JP7794783 B2 JP 7794783B2 JP 2023121240 A JP2023121240 A JP 2023121240A JP 2023121240 A JP2023121240 A JP 2023121240A JP 7794783 B2 JP7794783 B2 JP 7794783B2
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Description

本発明は、車両用表示装置に関する。
従来の車両用表示装置には、TFT(Thin Film Transistor)の温度を検出するために、TFTパネル上にサーミスタを設けているものがある(特許文献1参照)。また、従来の車両用表示装置には、TFTの駆動回路が形成されたFPC(Flexible Printed Circuits)上にサーミスタを設けているものがある(特許文献2参照)。
特開2022-130236号公報 特開2006-235252号公報
しかしながら、上記従来の車両用表示装置では、例えば、TFTやFPCの熱伝導率が低いことから、これらの温度上昇に対して、TFTの温度が精度よく検出する点で改善の余地がある。
本発明は、液晶表示素子の温度を精度良く検出することができる車両用表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用表示装置は、車両に設けられた透明な反射部材で反射させる表示光を出射する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の表示面または背面のいずれかに接着させて配置される透明な板状の熱伝導部材と、前記熱伝導部材に設けられ、前記液晶表示素子の温度を検出する温度検出体と、を備え、前記温度検出体は、温度検出回路と導通接続される温度検出素子で構成され、前記温度検出素子は、前記熱伝導部材に対して直接接触していることを特徴とする。
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を精度良く検出することができる、という効果を奏する。
図1は、実施形態に係る車両用表示装置の構成例を示す模式図である。 図2は、実施形態に係る車両用表示装置の表示器の外観を示す斜視図である。 図3は、図2に示す表示器のAA断面図である。 図4は、図3の部分拡大図である。 図5は、図2に示す表示器のBB断面図である。 図6は、図2に示す表示器の平面図である。 図7は、実施形態の変形例に係る表示器の部分断面図である。
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記実施形態により本発明が限定されるものではない。すなわち、下記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、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。
[実施形態]
図1に示す車両用表示装置1は、例えば自動車等の車両100に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置である。車両用表示装置1は、例えば、車両100のウインドシールド101に表示画像を投影する。車両用表示装置1は、ウインドシールド101に表示画像を投影して、ドライバ(不図示)のアイポイントEPの前方に虚像を表示する。ウインドシールド101は、反射部材の一例であり、入射する光の一部を反射し、他の一部を透過させる半透過性を有する。ウインドシールド101は、車両100の前景を透過させながら、車両用表示装置1から投影される表示画像を表示光LとしてドライバのアイポイントEPに向けて反射する。本実施形態の車両用表示装置1は、ケース2と、2つの反射ミラー3,4と、表示器5と、表示制御部6とを含んで構成される。
なお、以下の説明において、便宜上、図示のX方向、Y方向、及び、Z方向のうち、X方向が「幅方向X」を意味し、Y方向が「奥行き方向Y」を意味し、Z方向が「高さ方向Z」を意味する。これら幅方向X、奥行き方向Y、及び高さ方向Zは、相互に直交するものとする。幅方向Xは、例えば車両100の前後方向等に相当する。また、奥行き方向Yは、例えば車両100の幅方向等に相当する。また、高さ方向Zは、例えば車両100の上下方向等に相当する。以下の説明で用いる各方向は、特に断りのない限り、車両用表示装置1の各部が組み付けられた状態での方向として説明する。
ケース2は、例えば、合成樹脂材料等を箱状に成形したものである。ケース2は、反射ミラー3,4、表示器5、及び表示制御部6を内部に収容し、これらを支持している。ケース2は、車両用表示装置1の内外を連通する開口2aを有する。開口2aは、ケース2において、ウインドシールド101に対向する位置に設けられる。車両用表示装置1は、ケース2から開口2aを介してウインドシールド101に向けて表示光Lを出射する。表示光Lは、表示器5から出射され、反射ミラー3,4により反射された光である。
反射ミラー3,4は、表示器5からウインドシールド101までの表示光Lの光路上に配置され、表示器5から出射された表示光Lをウインドシールド101に向けて反射させる光学系である。反射ミラー3は、反射面が平面で形成され、表示器5と対向する位置に配置される。反射ミラー3は、表示器5から出射された表示光Lを反射面で反射ミラー4に向けて全反射させる。反射ミラー4は、反射面が凹状曲面で形成され、反射ミラー3と対向する位置に配置される。反射ミラー4は、反射ミラー3を反射した表示光Lを、開口2aを介してウインドシールド101に向けて全反射させる。反射ミラー4は、拡大ミラーとしての機能を有する。すなわち、反射ミラー4は、当該反射ミラー4にて反射する前の表示光Lが表す表示画像と比較して当該反射ミラー4にて反射した後の表示光Lが表す表示画像が相対的に大きくなるように当該表示画像を拡大して反射する。
表示器5は、ウインドシールド101に投影される表示画像を表示光Lとして出射するものである。表示器5は、図2に示すように、筐体10と、バックライトユニット11と、液晶表示ユニット14とを含んで構成される。
筐体10は、アッパーカバー12及びロアケース13で構成され、内部に収容空間10aを有する。筐体10は、収容空間10aに光源LSを含むバックライトユニット11、及び、液晶表示ユニット14を収容する。
アッパーカバー12は、ロアケース13に対して高さ方向Zの上側から取り付けられる。アッパーカバー12は、高さ方向Zから見た場合、矩形状の開口部12aを有する。開口部12aは、アッパーカバー12がロアケース13に組み付けられた状態で、液晶表示ユニット14から出射された表示光Lが反射ミラー3に向けて通過する部分である。
ロアケース13は、熱伝導性を有する金属材料で形成され、高さ方向Zの上側に向けて開口した箱形状の部材である。ロアケース13は、高さ方向Zの一方である上側に液晶表示ユニット14を収容し、高さ方向Zの他方である下側にバックライトユニット11を収容して、これらを支持している。ロアケース13は、図3~図5に示すように、熱伝導性を有する金属材料で形成された外周壁40を有し、外周壁40に設けられた支持部41により液晶表示ユニット14を固定し支持する。
バックライトユニット11は、液晶表示ユニット14を裏面側から照明するものである。バックライトユニット11は、例えば、車両100内のバッテリー(不図示)から得られる電力により駆動する。光源LSは、液晶表示ユニット14に向けて光を照射するものであり、例えば、発光素子としてのLED(Light Emitting Diode)である。光源LSは、例えば、光源基板(不図示)に実装されている。光源基板は、筐体10の外部に露出した放熱部11aに接続されている。
液晶表示ユニット14は、液晶表示素子20、サファイアガラス21、接着部22、及び温度検出体24を含んで構成される。
液晶表示素子20は、光源LSから反射ミラー3までの表示光Lの光路上に配置され、バックライトユニット11側に面する背面20bから入射した表示光Lを透過または反射することで、反射ミラー3側に面する表示面20aから画像を表示する。液晶表示素子20は、例えば、TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)である。液晶表示素子20は、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20は、幅方向Xの一方の端部が配線15を介して表示制御部6に物理的かる電気的に接続されている。配線15は、例えばフレキシブル基板(FPC:Flexible printed circuits)等で構成される。
液晶表示素子20は、図6に示すように、画像表示領域30と、画像非表示領域31を有する。画像表示領域30は、液晶表示素子20の平面方向と直交する高さ方向Zから視て矩形状に形成され画像を表示する部分である。画像非表示領域31は、画像表示領域30を構成する四辺のうちの一辺である第一表示辺30aを挟んで平面方向に沿って画像表示領域30の反対側に設けられ、画像を表示しない部分である。
サファイアガラス21は、矩形かつ平板状に形成された透明なガラス部材であり、表示光Lを透過させる。本実施形態のサファイアガラス21は、熱伝導部材の一例であり、高純度のアルミナ(酸化アルミニウム)を人工的に巨大結晶へ成長させて形成されたものであって、少なくとも空気よりも高い熱伝導率を有する。サファイアガラス21は、図3~図5に示すように、液晶表示素子20の背面20bに接着部22により接着されている。サファイアガラス21は、例えば、OCA(Optical Clear Adhesive)やOCR(Optical Clear Resin)などのオプティカルボンディングで液晶表示素子20に接着される。
サファイアガラス21は、液晶表示素子20に接触させることで、当該液晶表示素子20の熱が当該サファイアガラス21に伝導しやすくなる。液晶表示素子20に対するサファイアガラス21の接触面積は、大きな値であることが望ましい。サファイアガラス21は、例えば、液晶表示素子20の背面20bの全面に対して接触している。サファイアガラス21は、液晶表示素子20における画像表示領域30の全領域を覆うことが好ましい。これにより、サファイアガラス21は、液晶表示素子20の局部に応力がかかることを抑制することができ、白化現象を抑制できる。サファイアガラス21の板厚は、液晶表示素子20の板厚よりも大きくてもよい。液晶表示素子20に対して接触したサファイアガラス21は、液晶表示素子20の熱容量を拡大させることができ、液晶表示素子20で発生した熱を吸収する。
サファイアガラス21は、図6に示すように、液晶表示素子20の奥行き方向Yの大きさより大きく、画像表示領域30が外周縁の内側に位置するように配置される。具体的には、サファイアガラス21は、少なくとも幅方向Xの一方(配線15側)の端部が、第一表示辺30aを挟んで画像表示領域30と隣接する画像非表示領域31と高さ方向Zにおいて対向するように延在して形成される。本実施形態のサファイアガラス21は、画像表示領域対向領域21aと、画像非表示領域対向領域21bとを有する。
画像表示領域対向領域21aは、サファイアガラス21が液晶表示素子20に接着された状態において、画像表示領域30に高さ方向Zに対向して位置する。一方、画像非表示領域対向領域21bは、サファイアガラス21が液晶表示素子20に接着された状態において、画像非表示領域31に高さ方向Zに対向して位置する。本実施形態のサファイアガラス21は、画像非表示領域対向領域21bの高さ方向Zの下側(光源LS側)に温度検出体24が設けられている。
温度検出体24は、サファイアガラス21に対して設けられ、液晶表示素子20の温度を検出するものである。温度検出体24は、温度検出素子25と、プリント基板26とを含んで構成される。
温度検出素子25は、プリント基板26、及び、熱伝導性を有するシート状のシート部材28(例えばサーマルシート)を介してサファイアガラス21の画像非表示領域対向領域21bに設けられている。温度検出素子25は、例えばサーミスタである。温度検出素子25は、図5に示すように、プリント基板26において、画像非表示領域対向領域21bの延在方向(幅方向X)における中央部Pと対応する位置に配置される。この中央部Pは、画像非表示領域対向領域21bにおいて、液晶表示ユニット14における熱源に最も近い位置である。
プリント基板26は、温度検出素子25が設けられ、熱伝導性を有する金属材料で形成されている。プリント基板26は、例えばアルミ製基板である。プリント基板26は、温度検出素子25と導通接続される温度検出回路27を形成する。プリント基板26は、図6に示すように、画像非表示領域対向領域21bと対向する位置に配置され、第一表示辺30aに沿って延在して形成される。プリント基板26は、高さ方向Zから見た形状が長方形である。プリント基板26は、奥行き方向Yの一方の端部に、当該プリント基板26の外部に向けて突出して配置されたコネクタ29を有する。コネクタ29は、プリント基板26の温度検出回路27と外部の装置等とを電気的に接続するものである。
ここで筐体10のロアケース13における液晶表示ユニット14の支持構造について説明する。支持部41は、ロアケース13の外周壁40において、内側壁面40aから収容空間10a側に突出して形成され、液晶表示素子20の背面20bに接着させて配置されたサファイアガラス21を支持する部分である。この支持部41は、図4に示すように、第一支持面42及び第二支持面43を有する。
第一支持面42は、液晶表示ユニット14がロアケース13に収容された状態で、サファイアガラス21を支持する部分である。第一支持面42は、液晶表示ユニット14がロアケース13に収容された状態で、サファイアガラス21に直接接触しており、サファイアガラス21に伝わった熱が第一支持面42を介して支持部41に伝導しやすくなっている。
第二支持面43は、第一支持面42と連続して形成され、かつサファイアガラス21をプリント基板26及びシート部材28を介して支持する部分である。第二支持面43は、液晶表示ユニット14がロアケース13に収容された状態で、プリント基板26に直接接触しており、第一支持面42を介して支持部41に伝わった熱が第二支持面43を介してプリント基板26に伝導しやすくなっている。
表示制御部6は、液晶表示素子20及びプリント基板26に電気的に接続され、これらの動作を制御する。表示制御部6は、例えばICチップ等で構成され、車両100内のバッテリーから得られる電力により駆動する。表示制御部6は、例えば、温度検出体24により検出された温度が閾値より高い場合、表示器5を減温するための減温動作を実行させる。ここで減温動作は、例えば、表示器5の減光または消灯が含まれる。具体的には、表示制御部6は、温度検出体24により検出された温度が閾値より高い場合、温度検出体24から受信した検出信号に応じて表示器5に対して減光信号または消灯信号を送信し、表示器5の減光または消灯を行う。
次に、車両用表示装置1が有する液晶表示ユニット14の温度検出体24に対する伝熱経路について図4を参照して説明する。液晶表示ユニット14における熱源は、上述したように、例えば液晶表示素子20の画像表示領域30である。画像表示領域30から接着部22を介してサファイアガラス21に伝わった熱は、画像非表示領域対向領域21bからシート部材28を介してプリント基板26に伝導し、当該プリント基板26から温度検出素子25に伝わる(伝熱経路R1)。さらに、画像非表示領域対向領域21bに伝わった熱は、第一支持面42を介して支持部41に伝導し、第二支持面43を介してプリント基板26に伝導する(伝熱経路R2)。このように、本実施形態の車両用表示装置1では、液晶表示素子20からサファイアガラス21に伝導された熱が、複数の伝熱経路R1,R2により温度検出素子25に伝熱される。
以上説明したように、本実施形態に係る車両用表示装置1は、車両100に設けられたウインドシールド101で反射させる表示光Lを出射する液晶表示素子20と、液晶表示素子20の背面20bに接着させて配置されるサファイアガラス21と、サファイアガラス21に設けられ、液晶表示素子20の温度を検出する温度検出体24とを備える。
本実施形態に係る車両用表示装置1は、上記構成により、温度検出体24がサファイアガラス21を介して液晶表示素子20の温度を検出することが可能となる。このサファイアガラス21は、熱伝導率が液晶表示素子20と比べて40倍以上あることから、温度検出体24による液晶表示素子20の温度を精度良く検出することができる。また、車両用表示装置1は、液晶表示素子20にサファイアガラス21を接着することで、液晶表示素子20の温度上昇をサファイアガラス21による放熱効果で抑制することが可能となる。
また、本実施形態に係る車両用表示装置1は、温度検出体24が、温度検出素子25と、温度検出素子25が設けられ、熱伝導性を有する金属材料で形成されたプリント基板26とを含んで構成される。温度検出素子25は、プリント基板26、及び、熱伝導性を有するシート部材28を介してサファイアガラス21に設けられている。これにより、車両用表示装置1は、サファイアガラス21とプリント基板26との間に熱伝導性を有するシート部材28を介在させることで、サファイアガラス21からプリント基板26への熱伝導性を向上させることができる。また、プリント基板26は、例えばアルミ製である場合、熱伝導率がサファイアガラスに比べて4~5倍も良いことから、当該プリント基板26から温度検出素子25への伝熱性の向上を図ることができ、かつプリント基板26による放熱効果を期待することができる。
また、本実施形態に係る車両用表示装置1は、プリント基板26が、サファイアガラス21の画像非表示領域対向領域21bと対向する位置に配置され、第一表示辺30aに沿って延在して形成される。これにより、車両用表示装置1は、画像非表示領域対向領域21bからプリント基板26に伝わる熱の伝熱面積を拡大することができる。この結果、温度検出体24は、従来のプリント基板と比べて温度の検出精度を向上させることができる。また、車両用表示装置1は、温度検出素子25が、プリント基板26において、画像非表示領域対向領域21bの延在方向における中央部Pと対応する位置に配置される。従来の液晶表示ユニットでは、液晶表示素子に対して温度検出素子を設ける場合、当該液晶表示素子に接続された配線部のレイアウトの関係で、熱源である画像表示領域の近くに設けることが困難である(例えば、特許文献2の図2参照)。本実施形態の車両用表示装置1では、上記構成により、液晶表示素子20の背面20b側にサファイアガラス21が設けられ、そのサファイアガラス21の背面側に温度検出体24を設けている。これにより、車両用表示装置1は、従来の車両用表示装置と比べて、温度検出素子25が熱源である画像表示領域30に対してより近い位置に配置することが可能となり、温度検出素子25による液晶表示素子20の温度検出精度を向上させることができる。
また、本実施形態に係る車両用表示装置1は、筐体10が、熱伝導性を有する金属材料で形成された外周壁40を有し、外周壁40が、サファイアガラス21及びプリント基板26を支持する支持部41を有する。これにより、車両用表示装置1は、液晶表示素子20から温度検出素子25に伝わる伝熱の経路が、サファイアガラス21経由だけでなく、支持部41経由でも可能となり、温度の検出精度を向上させることが可能となる。
なお、上記実施形態では、サファイアガラス21は、液晶表示素子20の背面20b側に接着されているが、これに限定されるものではなく、液晶表示素子20の表示面20a側に接着されていてもよい。また、熱伝導性を有する透明な部材として、サファイアガラス21を用いているが、これに限定されるものではない。
また、上記実施形態では、温度検出体24は、温度検出素子25と、プリント基板26とを含んで構成されるが、これに限定されるものではない。図7は、実施形態の変形例に係る表示器の部分断面図である。図7に示す温度検出体25Aは、例えば熱電対やサーミスタである。温度検出体25Aは、配線Wを介して外部の温度検出回路(不図示)に接続されている。温度検出体25Aは、サファイアガラス21における画像非表示領域対向領域21bと筐体10における支持部41との間に設けられ、当該支持部41の凹部に収容された状態でサファイアガラス21に接触して配置されている。このように、温度検出体24は、温度検出素子であってもよい。
また、上記実施形態では、プリント基板26は、アルミ製のものが好ましいが、これに限定されず、FR4_PCBにVIAを多く設けたものであっても、熱伝導性の良いFPCであってもよい。
また、上記実施形態では、熱伝導部材の一例としてサファイアガラス21について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、サファイアガラスに対して熱伝導率が低くなるものの、サファイアガラス21に代えて青板ガラスや白板ガラスを熱伝導部材として用いてもよい。
また、上記実施形態では、サファイアガラス21は、シート部材28を介してプリント基板26に接触しているが、これに限定されず、シート部材28を介することなく、当該プリント基板26に直接接触する構造であってもよい。
また、上記実施形態では、車両100の反射部材としてウインドシールド101を利用しているが、これに限定されるものではなく、例えばコンバイナであってもよい。
また、上記実施形態では、車両用表示装置1は、2つの反射ミラー3,4を有しているが、これに限定されず、1つの反射ミラーであってもよい。また、車両用表示装置1は、ウインドシールド101に表示光Lを直接出射するものであってもよい。
1 車両用表示装置
5 表示器
10 筐体
20 液晶表示素子
20a 表示面
20b 背面
21 サファイアガラス
24 温度検出体
100 車両
101 ウインドシールド
L 表示光

Claims (3)

  1. 車両に設けられた透明な反射部材で反射させる表示光を出射する液晶表示素子と、
    前記液晶表示素子の表示面または背面のいずれかに接着させて配置される透明な板状の熱伝導部材と、
    前記熱伝導部材に設けられ、前記液晶表示素子の温度を検出する温度検出体と、
    を備え
    前記温度検出体は、
    温度検出回路と導通接続される温度検出素子で構成され、
    前記温度検出素子は、
    前記熱伝導部材に対して直接接触していることを特徴とする車両用表示装置。
  2. 車両に設けられた透明な反射部材で反射させる表示光を出射する液晶表示素子と、
    前記液晶表示素子の表示面または背面のいずれかに接着させて配置される透明な板状の熱伝導部材と、
    前記熱伝導部材に設けられ、前記液晶表示素子の温度を検出する温度検出体と、を備え、
    前記温度検出体は、
    温度検出素子と、
    前記温度検出素子が設けられ、熱伝導性を有する金属材料で形成されたプリント基板と、を含んで構成され、
    前記プリント基板は、
    前記温度検出素子と導通接続される温度検出回路を形成し、
    前記温度検出素子は、
    前記プリント基板、及び、熱伝導性を有するシート部材を介して前記熱伝導部材に設けられており、
    前記液晶表示素子は、
    当該液晶表示素子の平面方向と直交する方向から視て矩形状に形成され画像を表示する画像表示領域と、
    前記画像表示領域を構成する四辺のうちの一辺である第一表示辺を挟んで前記平面方向に沿って前記画像表示領域の反対側に設けられた画像非表示領域と、を有し、
    前記熱伝導部材は、
    当該熱伝導部材が前記液晶表示素子の前記背面に接着させた状態において、前記画像非表示領域と対向する位置に画像非表示領域対向領域を有し、
    前記プリント基板は、
    前記画像非表示領域対向領域と対向する位置に配置され、前記第一表示辺に沿って延在して形成され、
    前記温度検出素子は、
    前記プリント基板において、前記画像非表示領域対向領域の延在方向における中央部と対応する位置に配置されることを特徴とする車両用表示装置。
  3. 車両に設けられた透明な反射部材で反射させる表示光を出射する液晶表示素子と、
    前記液晶表示素子の表示面または背面のいずれかに接着させて配置される透明な板状の熱伝導部材と、
    前記熱伝導部材に設けられ、前記液晶表示素子の温度を検出する温度検出体と、
    前記液晶表示素子、前記熱伝導部材、及び前記温度検出体を収容する収容空間を有する筐体と、を備え、
    前記温度検出体は、
    温度検出素子と、
    前記温度検出素子が設けられ、熱伝導性を有する金属材料で形成されたプリント基板と、を含んで構成され、
    前記プリント基板は、
    前記温度検出素子と導通接続される温度検出回路を形成し、
    前記温度検出素子は、
    前記プリント基板、及び、熱伝導性を有するシート部材を介して前記熱伝導部材に設けられており、
    前記筐体は、
    熱伝導性を有する金属材料で形成された外周壁を有し、
    前記外周壁は、
    内側壁面から前記収容空間側に突出して形成され、前記液晶表示素子の背面に接着させて配置された前記熱伝導部材を支持する支持部を有し、
    前記支持部は、
    前記熱伝導部材を支持する第一支持面と、
    前記第一支持面と連続して形成され、かつ前記熱伝導部材を前記プリント基板及び前記シート部材を介して支持する第二支持面と、有することを特徴とする車両用表示装置。
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