JP2021167888A - 回路基板および回路基板を備えた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外力など負荷が大きい振動、衝撃がある環境で使用しても、回路基板上の配線領域を確保しながら、製品自体の厚みを増加させることなく、回路基板の撓みや回路基板上の電子部品の破損が発生しにくい信頼性の高い表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】 回路基板４の表面上に半田を連続的に塗布した半田塗布領域４３を設けている。半田塗布領域４３とは、回路基板４上の電子部品４１が配置されている領域の近傍であって、長手方向に延在する半田を塗布させている領域である。なお、半田塗布領域４３の長手方向の長さＤは、回路基板４の撓みにより、回路基板４から剥がれる、または破損等の応力の影響を受けやすい電子部品４１が配置されている領域であって、長さＤが長手方向と直交する方向（短手方向）に伸ばした直線の範囲内に電子部品４１が含まれる長さとなるよう、半田塗布領域４３を設定して形成する。【選択図】 図５

Description

本開示は、画像を表示する表示パネルまたは光源に信号を入力する回路基板、当該回路基板を備えた表示装置に関する。

一般的な表示装置は、画像を表示する表示パネルおよび表示パネルに外部からの映像信号を伝達する回路基板、回路基板を接続する配線部材を備えている。表示パネルが液晶表示パネルで構成される液晶表示装置は、一対の基板内に液晶を含み、一対の基板を挟むように基板外面に設けられた偏光板などからなる液晶表示パネルと、液晶表示パネルを照射する照明装置を備えている。液晶表示パネルと照明装置はフレームで係合される。

昨今、様々な装置、製品に表示装置が組み込まれており、装置、製品操作や情報表示のインターフェースとして広く使われている。装置用途も多様化しつつある中、外力など負荷が大きい振動、衝撃がある環境で使用されるため、表示装置に高い耐久性が要求されるようになってきた。

特許文献１の液晶表示装置によれば、駆動回路基板に弾性部材を介して補強部材が配置され、駆動回路基板に反りを生じさせない構造が開示されている。

特許文献２の表示装置によれば、回路基板の周面をカバー部で覆うことで、回路基板の縁部分を落下時の衝撃から保護する構造が開示されている。

実開平１-２９６２４号公報 特開２０１３-２５１５０８号公報

しかしながら、特許文献１または特許文献２に開示された技術によると、耐久性の高い表示装置を実現させるため、補強部材、カバー等の別部品を弾性部材、ねじ等を介して配置することにより、製品自体の厚みが厚くなってしまう。また、回路基板としての配線領域が少なくなるといった問題があった。

本開示は上記の課題を解決するためになされたものであって、外力など負荷が大きい振動、衝撃がある環境で使用しても、回路基板上の配線領域を確保しながら、製品自体の厚みを増加させることなく、回路基板の撓みや回路基板上の電子部品の破損が発生しにくい信頼性の高い表示装置を提供することを目的とする。

本開示の回路基板および回路基板を備えた表示装置は、画像を表示する表示パネルまたは光源に信号を入力し、一方の表面である実装面に電子部品を備えた回路基板であって、回路基板は、長手方向に延在する第１の端部と、長手方向の第１の端部と連続する短手方向に延在する第２の端部と、を備え、第１の端部の近傍に沿って半田を連続して配置して形成された半田塗布領域を有することを特徴とする。

本開示により、回路基板上の配線領域を確保しながら、製品自体の厚みを増加させることを防止し、振動、衝撃などが加わった場合であっても、回路基板の撓みや回路基板上の電子部品の破損が発生しにくい回路基板および信頼性の高い表示装置を得ることができる。

実施の形態に係る表示装置の分解斜視図である。 実施の形態に係る表示パネルの斜視図である。 図１の表示装置を組み立てた状態におけるＡ−Ａ線断面図である。 図１の表示装置を組み立てた状態におけるＢ−Ｂ線断面図である。 表示装置を構成する回路基板の正面図である。 表示装置を構成する回路基板の正面図である。

＜実施の形態１＞
図１は実施の形態における表示装置の分解斜視図、図２は表示装置を構成する表示パネルの斜視図、図３は図１の表示装置を組み立てた状態におけるＡ−Ａ線断面図、図４は図１の表示装置を組み立てた状態におけるＢ−Ｂ線断面図、図５は表示装置を構成する回路基板の正面図である。

＜表示装置の全体構成＞
図１において、表示装置１００は、表示パネル１と該表示パネル１を照射するために背面側に配置される照明装置２と、表示パネル１および照明装置２を内部に配置し、開口部３１を有するフロントフレーム３および回路基板４を備えている。回路基板４は配線部材であるＦＰＣ（フレキシブルプリント基板：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ 以下、ＦＰＣ）５を介して表示パネル１と接続されている。表示装置１００の後面には回路基板４を保護するためのシールドカバー６を備えている。表示パネル１の前面には、外部より画面に対する位置信号入力をおこなうためのタッチパネルおよびタッチパネルを保護するための概ね透明の保護部材を配置する場合がある（図示せず）。

＜表示パネル＞
図２に示すように、表示パネル１は、透過型または半透過型の液晶表示パネル等より構成され、液晶の複屈折性を応用して画像を表示させている。ガラスなどの絶縁性基板上にカラーフィルタ、遮光層、対向電極等が形成された第１の基板１１と、スイッチング素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）、画素電極等が形成された第２の基板１２とを備えている。また、第１の基板１１と第２の基板１２との間隔を保持するためのスペーサ、第１の基板１１と第２の基板１２とを貼り合わせるためのシール材、また、両基板間に狭持させる液晶、液晶を注入する注入口の封止材、液晶を配光させる配向膜、両基板の外側面上に配置された偏光板（図示せず）、および第２の基板１２の外周部上に配置された駆動用ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１３などにより構成されている。

＜照明装置＞
図１または図３に示すように、照明装置２は光を出射する光源２６１を備えた光源基板２６、光源２６１から出射された光を側面より入射して、前面に伝播する出射面、出射面と反対側に反出射面を備える導光板２３、導光板２３から出射された光の分布、広がりを制御するため、導光板２３の出射面に配置された光学シート２２、反射板２４を備えている。これらの光学部材を内包する底面２５１および側面２５２を有するリアフレーム２５と、開口部２１１を上面２１２に備え、リアフレーム２５の側面２５２に対向配置される側面２１３によりリアフレーム２５と係合して保持するミドルフレーム２１によって構成されている。照明装置２は、ミドルフレーム２１の開口部２１１より出射される光を表示パネル１の表示面と反対側である第２の基板１２側より照射している。

＜光源＞
光源２６１は、ＲＧＢ（Ｒｅｄ：赤、Ｇｒｅｅｎ：緑、Ｂｌｕｅ：青、光の３原色）の点状光源、ＲＧＢ以外の発光色のＬＥＤまたは蛍光管ランプ（図示せず）が配置される。点状光源を使用する場合、光源２６１を実装する光源基板２６として一般的なガラスエポキシ樹脂をベースにするものや、フレキシブルなフラットケーブルを使用してもよく、また放熱性を高めるために、アルミ等の金属やセラミックをベースとしたものを使用してもよい。光源基板２６は導光板２３またはリアフレーム２５等に貼り付けられ保持される場合もある。

＜導光板および反射板＞
導光板２３は、透明なアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、ガラスなどで構成され、導光板２３の反出射面、出射面には、光を出射させるとともに、面内の光の強度分布や出射方向を調整するための、散乱用ドットパターンやプリズム形状を備える。両面テープなどでリアフレーム２５に固定される場合もある。反射板２４は、導光板２３から漏れ出た光を再び導光板２３へ向かわせるために配置され、導光板２３の反出射面、側面等に配置される。

＜光学シート＞
光学シート２２は、出射光の強度分布や出射角を調整するために、導光板２３の出射面上に配置される。光学シート２２としては、集光を目的としたレンズシート、光の均一化を目的とした拡散シート、視野角方向で輝度を調整する視野角調整シート等が、目的に応じて必要な枚数配置されている。材料としては、ＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ：ポリカーボネート）、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｒｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の樹脂材料が用いられる。

＜回路基板＞
図３〜図５に示すように、回路基板４は、表示パネル１および光源２６１を電気的な入出力信号により制御するもので、通常ガラスエポキシ等に銅パターンが形成されたものである。厚みは０．５ｍｍ前後のものが好ましい。表面（実装面４１１）にはＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やコイル、抵抗、コンデンサ、ダイオード等の電子部品４１が半田により実装されており、表示装置１００の裏面側（光が出射されない側）に配置、固定される。本実施の形態の表示装置１００においては、リアフレーム２５の底面２５１の裏面側に回路基板４を配置している。

＜ＦＰＣ＞
図１、図３に示すようにＦＰＣ５は、フィルム状の基材に配線を形成した可撓性の接続部材であり、回路基板４と表示パネル１との接続に少なくとも１つ用いられる。図３に示すように、ＦＰＣ５は一端部が表示パネル１の周辺部に形成された配線部に接続され、他端部が回路基板４の接続部（図５に示すＦＰＣ配置位置５１）に接続されている。これにより、表示パネル１に回路基板４からの信号が入力される。ＦＰＣ５は、ミドルフレーム２１の側面２１３に配置されている。

＜シールドカバー＞
図１、図３または図４に示すように、シールドカバー６は、回路基板４を外部からの圧力や静電気から保護するために、アルミニウムやステンレス、亜鉛めっき鋼板等の金属、あるいはＰＥＴ等フィルム状の薄い樹脂からなる保護部材である。本実施の形態では、回路基板４上の電子部品４１を保護するため、金属からなるシールドカバー６を使用しており、表示装置１００の下部、リアフレーム２５の裏側に配置され、フロントフレーム３との挟みこみやリアフレーム２５とのねじ止めにより固定される。

＜絶縁シート＞
図１に示すように、シールドカバー６を使用する場合、回路基板４上の電子部品４１との電気的接続を遮断するためにシート状のＰＥＴ等の樹脂で構成される粘着剤を備えた絶縁シート７を貼り付け、絶縁対策を行うことが望ましい。絶縁シート７に回路基板４を固定するために、絶縁シート７上に粘着テープを貼付けたり、ねじ８を固定するためのねじ穴が形成されている場合がある。

＜リアフレーム＞
図１、図３または図４に示すように、リアフレーム２５は、光学部材を内包させる箱型形状であり、底面２５１に対して、各外周辺が鉛直方向に立ち上がった側面２５２を形成させている。すなわち、リアフレーム２５は、底面２５１を備え、底面２５１を形成する各辺に連続して鉛直方向に形成された側面２５２で構成される。リアフレーム２５は、リアフレーム２５の側面２５２に形成されたツメおよび当該ツメと対応する引っ掛け等を形成したミドルフレーム２１の側面２１３と係合する構造やリアフレーム２５およびミドルフレーム２１をねじ止めにより互いに固定する。当該構造により、照明装置２（光学部材）や表示パネル１等を０．１ｍｍから数ｍｍのクリアランスを保った状態で保持する。

また、前述の通り、リアフレーム２５の側面２５２には、光源２６１を備えた光源基板２６が配置される。リアフレーム２５は光源２６１から放出される熱を伝導させるために、熱伝導性が高い金属を使用することが望ましい。特に熱伝導性が高いアルミまたはアルミ合金筐体を用いることで、効率よく光源２６１からの熱を放熱して、照明装置２に熱がこもるのを防止することができる。

＜ミドルフレーム＞
図１、図３または図４に示すようにミドルフレーム２１は、導光板２３の出射面からの光を出射させるための開口部２１１を有し、開口部２１１を形成する上面２１２と、上面２１２と連続して鉛直方向に形成された側面２１３で構成される。上面２１２に対向して表示パネル１が搭載、位置決めされて保持される。ミドルフレーム２１の材質としては、アルミニウム、ステンレス、鉄等の金属や、ＰＣ、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ：アクリロニトリルブタジエンスチレン）等の樹脂材料を用いることができる。

＜フロントフレーム＞
図１、図３または図４に示すようにフロントフレーム３は、表示パネル１と照明装置２を保持する枠状の部材であり、薄板の金属あるいは樹脂成型品等により構成される。フロントフレーム３は、開口部３１を形成する上面３２を備え、ガラスなどで形成された第１の基板１１の切断端部、表示パネル１の実装端子部（第１の基板１１の駆動用ＩＣ１３が配置された端部）などの周辺部、実装端子部に接続されたＦＰＣ５を前面側から覆い、表示装置１００の外形端で上面３２の各辺より鉛直方向に屈曲した側面３３と、表示パネル１の表示領域と一致する前記開口部３１を有する形状としている。また、上面３２と鉛直方向に形成されている側面３３のうち、シールドカバー６と係合させるための延伸部３４が断面視でコの字またはＣ形状となるよう形成されている。側面３３には照明装置２側に形成されたツメ状の固定構造あるいはねじ止め構造と嵌合しあうように取付け構造を配置し、シールドカバー６にフロントフレーム３の延伸部３４を重ね合わせ表示装置１００を一体化させる。同時に表示装置１００を最終製品への取り付けるために側面、正面、あるいは周辺部に突出させた構造物に、ねじ穴、取付け穴等を設けてもよい（図示せず）。

図１、図３〜図５に示すように、本実施の形態で示す回路基板４は、長手方向に延在する第１の端部４１２および第１の端部４１２と接続する短手方向に延在する第２の端部４１３を備えた概ね矩形状の基板であり、長手方向の終端部すなわち短手方向に延在する第２の端部４１３の近傍の少なくとも１箇所にねじ用貫通穴４２が設けられている。ねじ用貫通穴４２にねじ８を貫通させ、シールドカバー６とリアフレーム２５との間で固定することで回路基板４をリアフレーム２５に挟持、固定している。

また、図５に示すように、本実施の形態の回路基板４は、回路基板４の表面上に半田を連続的に塗布した半田塗布領域４３を設けている。半田はねじ用貫通穴４２を形成させた一方の固定部と他方の固定部との間の領域であって、所定の領域に配置させる。所定の領域とは、例えば、回路基板４が撓んだ場合、撓みにより回路基板４上に配置されている電子部品４１の剥がれや電子部品４１の破損等の影響を受けやすい領域とし、ねじ用貫通穴４２により固定される固定部近傍を除く領域である。

本実施の形態において、半田塗布領域４３とは、回路基板４上の電子部品４１が配置されている領域の近傍であって、長手方向に延在する半田を塗布させている領域である。なお、半田塗布領域４３の長手方向の長さＤは、回路基板４の撓みにより、回路基板４から剥がれる、または破損等の応力の影響を受けやすい電子部品４１が配置されている領域であって、長さＤが長手方向と直交する方向（短手方向）に伸ばした直線の範囲内に電子部品４１が含まれる長さとなるよう、半田塗布領域４３を設定して形成する。上述した応力の影響を受けやすい電子部品４１が配置されている領域に対し、連続的に半田を配置している。なお、図示はしていないが、回路基板４に形成する半田の厚みは、断面視で電子部品４１の高さより低いまたは同等程度とする。このように回路基板４に半田を形成す構成であるため、従来技術のように別部材での構成とは相違し、製品全体の厚みの増加を抑えることができる。

ここで説明のため、一般的な表示装置に配置された回路基板４９を図４中に点線で示している。一般的な回路基板４９によれば、ねじ用貫通穴４２で固定される端部以外は湾曲して撓んでしまう。表示装置が落下または表示装置に振動などの外力が加わった場合に、回路基板４９は、重力に従って大きく下方に撓み、回路基板４９上の電子部品（図示せず）が撓みにより破損するおそれがある。さらには回路基板４９接続されている配線部材であるＦＰＣ５についても、回路基板４９の撓みの影響により応力が発生し、回路基板４９から剥がれたり、配線が断線することがある。

これに対し、本実施の形態の表示装置１００においては、図５に示すように、回路基板４上であって、回路基板４とリアフレーム２５との固定部（ねじ用貫通穴４２）から離れた領域に長手方向に沿って、連続的に半田を塗布する領域として半田塗布領域４３を設ける。

本構成により、回路基板４の半田塗布領域４３および半田塗布領域４３の近傍の剛性が高くなる。回路基板４の半田塗布領域４３の剛性が高くなるため、落下、振動、衝撃時に外力が回路基板に加わった場合であっても、半田塗布領域４３近傍において回路基板の撓みが発生しにくくなる。また、回路基板４が撓むことを防止できるため、回路基板４上に形成される電子部品４１の破損が生じにくい。

また、回路基板４が撓むことが防止されるため、回路基板４に接続されるＦＰＣ５に作用する変形、応力を減らすことができ、ＦＰＣ５の断線を防止することにより、信頼性の高い表示装置１００を達成することができる。

また、半田塗布領域４３における半田の厚みは断面視で電子部品４１の高さより低いまたは同等程度とすることにより、製品自体の厚みが厚くなることを防止することができる。さらに回路基板４に直接半田を形成することにより、回路基板４に形成される配線領域を確保することができる。

上記説明した通り、本実施の形態によれば、回路基板４上の配線領域を確保しながら、製品自体の厚みを増加させることを防止し、振動、衝撃などが加わった場合であっても、回路基板４の撓みや回路基板４上の電子部品４１の破損が発生しにくい回路基板および信頼性の高い表示装置を得ることができる。

なお、図５に示すように、半田塗布領域４３は回路基板４上の電子部品４１を搭載した実装面（表面）４１１側に形成した形態を説明したが、電子部品４１を実装した実装面４１１と反対側の裏面４１４に形成させてもよい。裏面４１４に配置する場合は製品の厚みが厚くなることを防止する設計を考慮する必要があるが、電子部品４１の配置位置を避けるなどの検討の必要が少なくなり設計自由度は高くなる。

また、半田塗布領域４３は、回路基板４の実装面４１１と裏面４１４の両方（両面）に設けることもできる。このように形成することで、さらに剛性を高めることが可能である。

図６は実施の形態１の変形例を示す。図５における形態では、回路基板４上に配置する半田は、長手方向に一箇所形成させたが、半田塗布領域４３は回路基板４に複数箇所配置してもよい。

本変形例によると、図６に示すように、回路基板４上に配置した半田塗布領域４３１の長手方向の第１の端部４１２と対向する位置に同様の長さで半田塗布領域４３１を同じく第１の端部４１２に沿って形成する。すなわち互いに対向する第１の端部４１２の端部に半田領域４３１を設けている。

第１の端部４１２の互いに対向する２箇所に半田塗布領域４３１を設けることで、半田塗布領域４３によって電子部品４１を挟むように包囲領域４４を形成させることができる。回路基板４に包囲領域４４を形成させることで、包囲領域４４内の剛性を高くすることができ、回路基板４を撓みにくくすることが可能となる。

また、さらに、半田塗布領域４３１以外の領域であって、第１の端部４１２の互いに対向する２箇所の領域に半田塗布領域４３２をそれぞれ形成し、一つの回路基板４に包囲領域４４を複数形成してもよい。当該構成により、回路基板４に複数の包囲領域４４を構成させることで回路基板４の剛性をさらに高く構成することができ、回路基板４を撓みにくくすることが可能となる。

包囲領域４４に保護したい電子部品４１を配置するようにすることで、落下、振動等の外力による破損を防止することが出来る。なお、包囲領域４４を形成させる２箇所の半田塗布領域４３は両者とも同じ長さで配置させる例を開示したが、電子部品４１の形成位置により、互いに対向する半田塗布領域４３１、４３２を違う長さで形成させることもできる。

なお、本実施の形態について説明してきたが、開示の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 表示パネル、１１ 第１の基板、１２ 第２の基板、１３ 駆動ＩＣ、
２ 照明装置、
２１ ミドルフレーム、２１１ 開口部 ２１２ 上面 ２１３ 側面、
２２ 光学シート、２３ 導光板、２４ 反射板、
２５ リアフレーム、２５１ 底面 ２５２ 側面、
２６ 光源基板、２６１ 光源基板、
３ フロントフレーム、３１ 開口部 ３２ 上面 ３３ 側面、
４ 回路基板、４１ 電子部品、４１１ 実装面、
４１２ 第１の端部、４１３ 第２の端部、４１４ 裏面、
４２ ねじ用貫通穴、４３、４３１、４３２ 半田塗布領域、
４４ 包囲領域、Ｄ 半田塗布領域の長手方向の長さ、
４９ 一般的な表示装置に配置される回路基板、
５ ＦＰＣ，５１ ＦＰＣ配置位置、
６ シールドカバー、７ 絶縁シート、８ ねじ、
１００ 表示装置。

Claims (9)

1. 画像を表示する表示パネルまたは光源に信号を入力し、一方の表面である実装面に電子部品を備えた回路基板であって、
   前記回路基板は、長手方向に延在する第１の端部と、
   長手方向の前記第１の端部と連続する短手方向に延在する第２の端部と、を備え、
   前記第１の端部の近傍に沿って半田を連続して配置して形成された半田塗布領域を有する回路基板。
2. 前記回路基板は前記第１の端部を一対備え、
   一方の前記第１の端部と対向する他方の前記第１の端部の近傍に沿って、
   前記半田塗布領域がさらに配置された請求項１に記載の回路基板。
3. 前記半田塗布領域は、前記第１の端部の長手方向に沿って複数個所形成された請求項１または２に記載の回路基板。
4. 前記半田塗布領域は、前記電子部品実装箇所の近傍に形成された請求項１〜３のいずれか１項に記載された回路基板。
5. 前記半田塗布領域は、前記電子部品を実装した前記実装面上に形成され、前記電子部品の断面視における高さが同等または同等より低く形成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路基板。
6. 前記半田塗布領域は、前記電子部品を実装した前記実装面とは反対の面である裏面に形成された請求項１〜５のいずれか１項に記載された回路基板。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載された前記回路基板を備え、前記回路基板に接続された接続部材を介して表示パネルに接続された、表示装置。
8. 前記表示パネルを保持するフレームをさらに備え、前記回路基板は前記短手方向の第２の端部近傍に固定部を備え、前記フレームに前記回路基板の固定部を介して固定される、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記回路基板は、前記固定部を除く領域に前記半田塗布領域を備える請求項８記載の表示装置。

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