JP4957144B2 - 平型画像表示モジュール - Google Patents

Description

この発明は、スピーカ装置を備える平型画像表示モジュールに関する。

近年、携帯電話機等のモバイル機器のディスプレイとして、液晶表示パネルや有機ＥＬディスプレイ等の小型薄型化に適した平型画像表示パネル（以下、ＦＰＤ（Flat Panel Display）という）が用いられている。

一方、携帯電話機は単なる電話機からテレビやＰＤＡ（Personal Data Assistants ）等の機能を備えた複合機として進化しつつあり、そのようなモバイル機器に用いられるディスプレイとしては、単に映像を表示するだけでなく音声を発するスピーカ装置も必要とされる。

スピーカ装置を備えたモバイル機器のＦＰＤの一例として、特許文献１に示されるような車載用液晶表示パネルが知られている。
特開昭６２−２３１８４７号公報

上述の車載用液晶表示パネルでは、映像表示ディスプレイとスピーカ装置が機器の前面に並設されている。このようにスピーカ装置を機器前面の映像表示ディスプレイに並設すると、その分だけ機器全体の面積が大きくなり、小型薄型化が最重要課題とされる携帯電話機のようなモバイル機器のディスプレイとして用いることができない。

面積を小さくするためにはスピーカ装置を映像表示ディスプレイの背面側に配置すればよいが、その代わりに厚さが増してしまう。また、スピーカ装置を背面側に配置した場合、構造上、例えば音源素子の電極と音源信号入力用配線との半田接合部のような露出した導電部が導電部材で形成されたフレームやケースに接触しそれら導電部材を介して音源信号がリークしてしまったり、或いは、発せられた音波が前面側へ十分に伝播されないために音質が低下し、表示を観察する前面側では音声を正確且つ明瞭に聴取できないという問題がある。

本発明の目的は、スピーカ装置を備えるにも拘わらず小型薄型で、且つ、表示を観察する前面側で音質を低下させずにその音声を正確且つ明瞭に聴取できる信頼性に優れたスピーカ付き平型画像表示モジュールを提供することである。

本発明の平型画像表示モジュールは、所定の電極の一端に導通接続された圧電セラミック板により音波を発する音源素子と、底板部を有し、表示パネルと前記底板部との間に前記音源素子が位置するように、前記表示パネルと前記音源素子とを収納するケースと、前記電極の他端に半田により接合されたフレキシブル配線基板と、を備え、前記半田は、前記フレキシブル配線基板における前記底板部に対向する面に、前記底板部に向かって突出するように設けられ、前記底板部は、前記半田に対向する領域が絶縁性の樹脂材料により形成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、スピーカ装置を備えるにも拘わらず小型薄型で、且つ、表示を観察する前面側で音質を低下させずにその音声を正確且つ明瞭に聴取できる信頼性に優れたスピーカ付き平型画像表示モジュールを提供できる。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態としての液晶表示モジュールを示す斜視図で、図２はそのII−II線断面図、図３はその分解斜視図である。

本実施形態の液晶表示モジュールは、図３に示されるように、大略、液晶表示ユニット１、バックライトユニット２、音源ユニット３、及び外装ケース４とで構成されている。

液晶表示ユニット１は、パネルケース１１内に液晶表示パネル１２が収納されてなり、その液晶表示パネル１２は、図２に示されるように電極（不図示）がそれぞれ形成された一対の矩形をなすガラス基板１２１、１２２を、それぞれの電極形成面を対向させて枠状シール材（不図示）により所定の間隙を保って接合し、枠状シール材で囲まれたガラス基板１２１、１２２間に液晶（不図示）を封入して、構成されている。パネルケース１１には、表示を観察するための窓１１１が穿設されている。そして、液晶表示パネル１２には、外部駆動制御回路基板（不図示）から液晶を駆動するための制御信号電圧を供給するフレキシブル配線基板１３（図１参照）が、導通接合されている。

液晶表示ユニット１の表示の観察側とは反対側の背面側には、バックライトユニット２が設置されている。バックライトユニット２は、図３に示されるように、実質的に透明な矩形板からなる導光板２１と、導光板２１の一端面（光入射端面）に対向配設された点光源素子としてのＬＥＤ（Light-Emitting Diode）２２、ＬＥＤ２２に対する給電配線回路が形成された回路基板２３、及び導光板２１の光出射面（液晶表示パネル１２に対向させる前面）に積層配置された光学シート積層体２４、導光板２１の後面に配置されている光反射シート２５等で構成されている。本実施形態においては、３個のＬＥＤ２２が導光板２１の光入射端面に対し均等に対向配設され、これら３個のＬＥＤ２２は回路基板２３に直接搭載されている。また、光学シート積層体２４は、図２に示されるように、光の出射方向を揃える２枚のプリズムシート２４１、２４２と光拡散シート２４３が導光板２１の光出射面上に順次積層配置されてなる。

バックライトユニット２の背面側には、音源ユニット３が設置されている。音源ユニット３は、円板状の圧電セラミック板３１と、その両面にそれぞれ導通貼着された一対の短冊状薄膜電極３２ａ、３２ｂ、圧電セラミック板３１とバックライトユニット２間に介装される弾性材からなる押圧スペーサ３３、及び圧電セラミック板３１に薄膜電極３２ａ、３２ｂを介して音源信号電圧を印加するための配線が形成された音源信号入力用フレキシブル配線基板３４からなる。

ここで、押圧スペーサ３３は、図４に示されるように、外径が圧電セラミック板３１の外径よりも若干大きい円環の一部を切欠いて開口部３３１を設けた欠円環状に形成され、圧電セラミック板３１の前面（バックライトユニット２に対向する側を前側とする）から発振される音波を伝播させるべき方向にその開口部３３１を位置させて、圧電セラミック板３１の周縁部に貼着されている。すなわち、押圧スペーサ３３の開口部３３１は、この欠円環状の押圧スペーサ３３によって圧電セラミック板３１とバックライトユニット２の背面（具体的には光反射シート２５の裏面）との間に囲繞形成された空間を後述する導音路に連通させている。本実施形態の押圧スペーサ３３は、伸縮性に富む弾性材の発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート：polyethylene terephthalate）を用いて形成されている。

音源信号入力用フレキシブル配線基板３４は、ポリイミドフィルム等の絶縁樹脂フィルムをベースフィルム３４１とし、このベースフィルム３４１の片側表面に一対の配線３４２ａ、３４２ｂが銅箔をフォトリソグラフィーによりパターニングして形成されている。各配線３４２ａ、３４２ｂの両端には、それぞれ、出力側接続端子３４３ａ、３４３ｂと入力側接続端子３４４ａ、３４４ｂが形成されている。これら一対の配線３４２ａ、３４２ｂの各出力側接続端子３４３ａ、３４３ｂには、圧電セラミック板３１の両面にそれぞれ一端部が導通貼着されている一対の薄膜電極３２ａ、３２ｂの各他端部が半田接合される。そして、この音源信号入力用フレキシブル配線基板３４は、ベースフィルム３４１の配線形成面とは反対側の裏面をバックライトユニット２に対向させる配置でその背面側に設置されている。

上述した液晶表示ユニット１、バックライトユニット２、及び音源ユニット３は、外装ケース４内に収納されている。本実施形態の外装ケース４は、絶縁樹脂材料を用いて、大略、液晶表示ユニット１及びバックライトユニット２を嵌め込み収納可能な平面外形を備える上面開放型の矩形箱状に形成されている。この外装ケース４の底板４１の中央部には、長手方向全長にわたり延在する凹部４１１が形成されている。この凹部４１１内に音源ユニット３が装着される。

そこで、凹部４１１の一方の端部には、音源素子３を前述した押圧スペーサ３３とで挟圧保持するための保持スペーサ４２が植設されている。保持スペーサ４２は外装ケース４の絶縁樹脂材料よりも弾性係数の小さい樹脂材料を用いて図４に示す形状に予め型成形され、この成形品を外装ケース４を成形する際にインサート成形することにより、保持スペーサ４２が所定位置に植設された外装ケース４が一括形成される。

保持スペーサ４２は、図４に示されるように、外径が前記押圧スペーサ３３の外径と略等しい円筒部４２１とこれよりも大径のフランジ部４２２とからなり、円筒部４２１には、圧電セラミック板３１が装填される保持空間４２１１と、これよりも内径が小さく、前記圧電セラミック板３１の振動を許容するための閉じられた振動空間４２１２とが形成されている。保持空間４２１１を形成するための側壁には、薄膜電極３２ａ、３２ｂを引き出すための切欠部４２１３が形成されている。なお、フランジ部４２２は、ケース底板４１中に埋設される。

本実施形態では、外装ケース４の絶縁樹脂材料として液晶ポリマを用い、保持スペーサ４２の樹脂材料として、液晶ポリマとの親和性に富み弾性係数がそれよりも１／１０程度に小さいエラストマ変性ＰＡ（ポリアミド：Poly Amide）６を用いている。なお、外装ケース４とこれにインサート成形される保持スペーサ４２との樹脂材料の組合せとしては、上記以外の例えば、外装ケース材料のポリカーボネイトに対して保持スペーサ材料をＴＰＥＥ（Thermoplastic-Polyester-Elastomer）とする組合せ等、他の材料同士の組合せも可能である。

かくして、前記圧電セラミック板３１は、図２に示されるように、その前、後両面の周縁部を共に弾性材料で形成された上記保持スペーサ４２と前記押圧スペーサ３３により弾性挟持された状態で外装ケース４の凹部４１１内に保持されており、これにより、以下に述べる第１〜第３の効果が奏される。

その第１の効果は、圧電セラミック板３１が振動する際の振幅よりも大きい間隙を充分に確保するためのスペーサとしての効果である。

第２の効果は、圧電セラミック板３１の振動を他の部材に伝えないためのクッションとしての効果である。特に、本実施形態のような液晶表示モジュールの場合、液晶表示パネル１２の液晶に振動が伝わると、その液晶分子の挙動に悪影響を及ぼして表示不良を発生させる虞があるため、この第２の効果はより重要となる。

そして、第３の効果は、圧電セラミック板３１が振動することによりその両面から発振される音波同士の干渉を防止するセパレータとしての効果である。この場合、圧電セラミック板３１の後面（外装ケース４の底板４１との対向面）に対して確保された振動空間４２１２（図４参照）は閉じられた空間であるため、圧電セラミック板３１の後面から発振される音波を封じ込めることができる。これに対して、圧電セラミック板３１の前面に設置された押圧スペーサ３３は、円環の一部を切欠いて開口部３３１を設けた欠円環状に形成され、前面から発振される音波を伝播させるべき方向にその開口部３３１を位置させて設置されている。すなわち、押圧スペーサ３３の開口部３３１は、押圧スペーサ３３によって圧電セラミック板３１と光反射シート２５との間に囲繞形成された空間を後述する導音路に連通させており、これにより、圧電セラミック板３１の前面から発振される音波が後面から発振される音波と干渉することなく開口部３３１から導音路に伝播され、クリアな音声が得られる。

図３に示されるように、外装ケース４の４方の側板のうちの、前記押圧スペーサ３３の開口部３３１を対向させる側板４３には、音波を導く導音路を形成するための凸部４３１が形成されている。

なお、一対の長手方向側板のうちの一方の側板４４には、２個の開口４４１、４４２がそれぞれ所定長にわたり形成されている。これら開口４４１、４４２は、それぞれ、液晶表示パネル１１に接合されたフレキシブル配線基板１３及び音源ユニット３の音源信号入力用フレキシブル配線基板３４を、外装ケース４外に引き出すための各開口である。

ここで、本実施形態の液晶表示モジュールの仕上げ段階での実装組付け手順について説明すると、まず、外装ケース４に音源ユニット３を装着する。この装着に際しては、予め薄膜電極３２ａ、３２ｂに音源信号入力用フレキシブル配線基板３４が半田接合され、押圧スペーサ３３が貼着されている圧電セラミック板３１を、ケース底板４１に植設されている保持スペーサ４２の保持空間４２１１内に装填するだけでよく、両面粘着テープ等の接着部材を用いて位置決めしつつ装着する場合に比べて作業工数が大幅に低減される。

次いで、バックライトユニット２及び液晶表示パネル１を順次外装ケース４内に重ね合わせて嵌装することにより、図２に示す液晶表示モジュールが得られる。本実施形態の液晶表示モジュールでは、適用製品における駆動制御回路基板との電気接続の際の配置の関係で、音源ユニット３における音源信号入力用フレキシブル配線基板３４の配線形成面が外装ケース底板４１の内面に対向する配置となっている。したがって、音源信号入力用フレキシブル配線基板３４の出力側接続端子３４３ａ、３４３ｂ（図３参照）と圧電セラミック板３１側の薄膜電極３２ａ、３２ｂとを導通接続している半田３５が底板４１内面と接触し易い配置構成となるが、外装ケース４が絶縁樹脂材料で形成されているため、音源となる信号電圧が外装ケース４を介してリークする不具合の発生が確実に防止される

音源ユニット２が装着された外装ケース４にバックライトユニット２と液晶表示ユニット１が順次嵌め込み収納された状態において、側板４３の凸部４３１と収納されたバックライトユニット２及び液晶表示ユニット１の対応する側の各端面とで、導音路５が囲繞形成されている。この導音路５は、圧電セラミック板３１が振動することによりその前面から発振される有用な音波を押圧スペーサ３３の開口部３３１から液晶表示パネル１１の前面（モジュール正面）側に導くために設けられている。従って、圧電セラミック板３１が入力信号電圧に応じて振動することによりその前面から発振される音波は、押圧スペーサ３３の開口部３３１から導音路５内に進行し、この導音路５内を伝播する間に或る程度音圧（音量）が増幅されてつまり拡声されて液晶表示パネル１１の表示面（前面）側に放出される。これにより、本液晶表示モジュールの視聴者は、液晶表示パネル１１に表示される映像を観察するとともにそれに関するクリアな音声も聴取できる。

以上のように、本実施形態の液晶表示モジュールは、音源ユニット３を液晶表示ユニット１の背面（後面）側に設置し、この音源ユニット３から発せられる音波を液晶表示ユニット１の前面側に導く導音路５をモジュール側面に形成したから、スピーカ装置を設けることによる液晶表示モジュール全体の面積の増加を可及的に小さく抑えることができる。その結果、スピーカ装置付き液晶表示モジュールが搭載される例えば携帯電話機等の適用製品の小型薄型化が促進される。

そして、外装ケース４の材料として絶縁樹脂材料を用い、音源ユニット２の圧電セラミック板３１を保持するスペーサ４２を弾性に富む樹脂材料で予め成形しておいて外装ケース４の本体部分とインサート成形により一括形成する構成としたから、音源ユニット２の装着作業を少ない工数で容易に実施でき、且つ、音源ユニット３における半田接続部が外装ケース底板４１に接触して音声信号が外装ケース４を介してリークする虞も解消される。

また、圧電セラミック板３１の前、後両面の周縁部をそれぞれ押圧スペーサ３３と保持スペーサ４２により挟押圧スペーサ３３を設置した前面から発せられる有用な音波だけを選択的に開口部３３１から導音路５を介してモジュール正面側へ放出させる構成としたから、液晶表示モジュール正面側において高度な品質の表示を観察しつつ雑音が無くクリアで勝つ正確な音声を聴取することができる。

加えて、導音路５を専用部材を用いずに外装ケース側板４２と液晶表示ユニット１及びバックライトユニット２の側端面とで囲繞することにより形成したから、部品点数の増加が抑制され、前述のインサート成形された保持スペーサ４２による音源ユニット３の装着作業の容易化と相俟って、本液晶表示モジュールの実装組立て作業がさらに簡略化されて製造工数が一層低減される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図５に基づき説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の液晶表示モジュールは、図５に示されるように、上記第１実施形態において音源ユニット３の圧電セラミック板３１を挟持する一対のスペーサ３３、４２のうちの圧電セラミック板３１の後面周縁部を支持する保持スペーサ４２を、ウレタンフォーム等の弾性材料からなる円環形スペーサ３６に変更し、これをケース底板４１に例えば両面粘着テープ等の接着部材（不図示）で貼着する構成となっている。

そして、外装ケース６は、容壁が外面層６１と内面層６２を積層した２層構造に形成されている。ここで、外面層６１はステンレス等の金属材料で形成されて接地接続されており、内面層６２はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート：polyethylene terephthalate）等の絶縁樹脂材料で形成されている。その他の構成は、上記第１実施形態と同じである。

以上のように構成された第２実施形態の平型液晶表示モジュールによれば、スピーカ装置を設けることによる液晶表示モジュール全体の面積の増加を可及的に小さく抑えることができ、且つ、音源信号入力用フレキシブル配線基板３４の半田接合部が接触するのは外装ケース６の絶縁材料からなる内面層６２であるために外装ケース６を介して音源信号がリークすることが無くなるという上記第１実施形態と同等の効果に加えて、導電材で形成され接地接続されたケース外面層により液晶表示パネル１、バックライトユニット２及び音源ユニット３が略囲われた構成となることにより、ＥＭＩによる外部からのノイズの混入や外部へのノイズの放出が防止される。

なお、本発明は、上記の第１、第２実施形態に限定されるものではない。
第１実施形態においては、圧電セラミック板３１を挟持する一方の保持スペーサ４２をインサート成形により外装ケース４に植設したが、これに限らず、圧電セラミック板３１を支持するためのスペーサはウレタンフォーム等の弾性材料で円環状に別個に形成し、このスペーサの位置を決めるためのピンや係合フックを外装ケースと一体に樹脂成形し、ピンや係合フックにより位置決めされたスペーサを外装ケース内面に貼着する構成としてもよい。

また、上記第２実施形態においては、外装ケース６の内面全体に絶縁樹脂材料からなる内面層６２を形成したが、音源信号入力用フレキシブル配線基板の半田接合部等の導通接触する虞のある部分に対応させて絶縁層を導電性材料からなる外装ケース内面に選択配設してもよい。

加えて、本発明は、バックライト付きの液晶表示モジュールに限らず、反射式液晶表示モジュール或いは有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやプラズマディスプレイ等の他の種々の平面型画像表示モジュールに広く適用できることは勿論である。

本発明の第１実施形態としての液晶表示モジュールを示す斜視図である。 上記液晶表示モジュールを図１のII−II線で切断して示す模式的断面図である。 上記液晶表示モジュールの分解斜視図である。 上記液晶表示モジュールにおける特定部材間の位置関係を拡大して示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態としての液晶表示モジュールをした図２に対応する模式的断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示ユニット
１１ パネルケース
１１１ 表示窓
１２ 液晶表示パネル
１２１、１２２ ガラス基板
１３ フレキシブル配線基板
２ バックライトユニット
２１ 導光板
２２ ＬＥＤ
２４ 光学シート積層体
２５ 光反射シート
３ 音源ユニット
３１ 圧電セラミック板
３２ａ、３２ｂ 薄膜電極
３３ 押圧スペーサ
３４ 音源信号入力用フレキシブル配線基板
３５ 半田
４、６ 外装ケース
４１ 底板
４１１ 凹部
４２ 保持スペーサ
４２１ 円筒部
４２２ フランジ部
４３、４４ 側板
４３１ 凸部
５ 導音路
６１ 外面層
６２ 内面層

Claims (6)

1. 所定の電極の一端に導通接続された圧電セラミック板により音波を発する音源素子と、
   底板部を有し、表示パネルと前記底板部との間に前記音源素子が位置するように、前記表示パネルと前記音源素子とを収納するケースと、
   前記電極の他端に半田により接合されたフレキシブル配線基板と、
   を備え、
   前記半田は、前記フレキシブル配線基板における前記底板部に対向する面に、前記底板部に向かって突出するように設けられ、
   前記底板部は、前記半田に対向する領域が絶縁性の樹脂材料により形成されていることを特徴とする平型画像表示モジュール。
2. 前記音源素子は、円環の一部に開口部が形成された形状の第１のスペーサを有し、
   前記第１のスペーサは、前記圧電セラミック板と前記表示パネルとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の平型画像表示モジュール。
3. 前記ケースは、前記音源素子から発せられる音波を所定の方向に導く導音路としての空間が前記表示パネルの側面との間に形成される側壁部を有し、
   前記第１のスペーサは、前記開口部が前記導音路の方向に向くように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像表示モジュール。
4. 前記音源素子は、所定の領域が筒状に形成された第２のスペーサを有し、
   前記第２のスペーサは、前記筒状の領域が前記底板部と前記圧電セラミック板との間に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の画像表示モジュール。
5. 前記第２のスペーサは、前記樹脂材料よりも弾性係数の低い絶縁材料により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の画像表示モジュール。
6. 前記表示パネルと前記音源素子との間に、前記表示パネルに光を照射するバックライトが配置されていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の画像表示モジュール。

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