JP6707901B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本願発明は、表示装置に関する。

表示装置の高機能化に伴い、表示装置は、毎秒１０Ｇビットを超える高速信号を扱うようになっている。このため、表示装置は、周辺機器の動作に影響を及ぼす輻射ノイズの発生源となっている。

このため、表示装置は、輻射ノイズを抑制するため、優れた電磁シールド機能を備える必要がある。この点に鑑み、特許文献１は、グラフィックコントローラ等の表示制御回路が形成された回路基板をシールドケースで包囲して、輻射ノイズを外部に漏らさない構成とした液晶表示装置を開示している。

特開２０１０−１８１３９４号公報

特許文献１に開示された構成では、グラフィックコントローラ等が配置された回路基板がシールドケースによって包囲され、さらに、回路基板の背面にフレーム体が配置されている。即ち、回路基板は、周囲が囲まれた構造になっている。

近時の表示装置は、そのグラフィックコントローラの処理負荷は増大しており、発熱量が大きい。しかしながら、特許文献１に記載された構造では、発生した熱が、回路基板が配置された空間内に籠ってしまい、外部に逃げることができない。このため、グラフィックコントローラ等の電子部品が加熱するおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、内部温度の上昇を抑えつつ電磁シールドに優れた表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の表示装置は、
表示画面を有する表示器と、
前記表示器の前記表示画面側とは反対側に位置し、前記表示器の制御を行う表示制御回路が配置された回路基板と、
前記表示制御回路を覆うように配置された、熱伝導性と電気伝導性を有する遮蔽部材と、
前記表示制御回路と前記遮蔽部材とに当接し熱伝導性と弾性を有する熱伝導部と、
前記遮蔽部材の前記熱伝導部に当接する部位を含む所定部位に対向する開口部が設けられ、前記回路基板と前記遮蔽部材と前記熱伝導部とを収容する収容部と、を備え、
前記回路基板は、前記表示器と前記遮蔽部材との間に介在するように設けられ、
前記回路基板の外形形状は、前記表示器の外形形状及び前記遮蔽部材の外形形状よりも大きい。

前記遮蔽部材は、例えば、前記開口部を塞ぐように前記収容部に固定される。

前記遮蔽部材は、前記開口部から突出する放熱用のフィンを備えてもよい。また、前記遮蔽部材は、例えば、その主要部を構成する底板から屹立する屹立部を、前記表示制御回路を取り囲む位置に備える。

前記遮蔽部材と前記回路基板の接地部とは、例えば、前記回路基板に実装された複数の導電部材によって接続される。

開示した表示装置によれば、表示装置の制御回路で発生した熱が遮蔽部材に伝達され、遮蔽部材から開口を介して放熱される。従って、熱が内部に籠らず、表示制御回路が高温になるのを防止できる。また、遮蔽部材が電磁シールドとして機能し、電磁輻射を抑えることができる。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係る表示装置の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１（ａ）、（ｂ）に示す表示装置の分解組立図である。 図２とは異なる方向から見たときの表示装置の分解組立図である。 シールドケースにフィンを設けた表示装置の変形例を背面から見たときの外観を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る表示装置を、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、車載用の表示装置を例に挙げて説明するが、本開示はこれに限定されず、他の機器に搭載され、あるいは組み込まれて使用される表示装置にも適用できる。

図１（ａ）は、本実施の形態に係る表示装置１０の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す表示装置１０を矢視Ａ−Ａで切断したときの断面図、図２と図３とは、図１に示す表示装置を異なる方向から見た分解組立図である。

図示するように、表示装置１０は、ケース部（収容部）２０と、ケース部２０に収容されたシールドケース３０と、シールドケース３０上に配置された回路基板４０と、回路基板４０に配置され、シールドケース３０に収容された電子部品５０と、回路基板４０に配置された表示器６０とを備える。

ケース部２０は、合成樹脂等から形成され、平面視したときの形状が横長矩形の底面部２０ａと、底面部２０ａの周縁部に沿って屹立して形成されている立設部２０ｂとを備え、断面が凹形状に形成されている。

ケース部２０の底面部２０ａのほぼ中央には、図２、図３に拡大して示すように、放熱用の矩形状の開口部２１が形成されている。また、開口部２１の上方には、コネクタ装着用の開口部２７が形成されている。

開口部２１の周縁部には、屹立し、シールドケース３０を支持するリブ２２が形成されている。リブ２２の４つの角部には、ボス部２３（２３ａ〜２３ｄ）が形成されている。各ボス部２３ａ〜２３ｄには、シールドケース３０を固定するためのネジ螺合部２４ａ〜２４ｄが形成されている。さらに、リブ２２には、シールドケース３０との位置合わせを容易にするための位置合わせ用突起２５ａ〜２５ｃが形成されている。

ケース部２０の底面部２０ａには、回路基板４０を固定するためのボス部２８ａ、２８ｂ、２８ｃが配置されている。
また、ケース部２０の立設部２０ｂには、表示装置１０を他の機器等に固定するために、立設部２０ｂの端部を延出して形成された支持部２６ａ，２６ｂが配置されている。

シールドケース３０は、電磁シールドとして機能すると共に放熱板（ヒートシンク）として機能する電磁遮蔽部材であり、電子部品５０を覆うように配置される。シールドケース３０は、ケース部２０の開口部２１より大きい矩形状の底板（遮蔽部）３１と、このシールドケース３０の主要部（本体部）を構成する底板３１を囲むように屹立して設けられた屹立部としてのリブ（側壁）３２とを有し、その断面が凹形状に構成される。シールドケース３０は、高い熱伝導性、高い電気伝導性、および剛性を有する材料、例えば鉄、ステンレス、銅等の金属から形成され、リブ３２を、電子部品５０を取り囲む位置に備える。シールドケース３０は、回路基板４０に実装された電子部品５０を包囲し、覆うことのできる大きさと容積を有している。

シールドケース３０は、図２、図３に拡大して示すように、底板３１の４隅に、ネジ穴３３ａ〜３３ｄが形成されている。ネジ穴３３ａ〜３３ｄは、ケース部２０に形成された固定部としてのネジ螺合部２４ａ〜２４ｄに対向する位置に形成されている。また、シールドケース３０には、ケース部２０の位置合わせ用の突起２５ａ〜２５ｃが挿入される位置合わせ用の貫通穴３４ａ〜３４ｃが形成されている。

シールドケース３０は、ケース部２０の位置合わせ用の突起２５ａ〜２５ｃを位置合わせ用の貫通穴３４ａ〜３４ｃに挿入しておおよそ位置合わせし、続いて、ネジ３６ａ〜３６ｄを、ネジ穴３３ａ〜３３ｄを介して、ネジ螺合部２４ａ〜２４ｄに螺止めすることにより、開口部２１を塞ぐように、ケース部２０に固定される。

回路基板４０は、両面にプリント配線が形成された剛性のプリント配線基板から構成され、電子部品５０が配置される。ケース部２０の底面部２０ａにほぼ平行となるように、複数のスペーサ３５（図２では３個のみ図示する）によりシールドケース３０の底板３１に固定されている。スペーサ（導電部材）３５は、金属等の導体の円柱部材、球体等から構成され、回路基板４０の図示省略したグランド配線（接地部）に固定（実装）され、グランド配線とシールドケース３０とを電気的及び熱的に接続すると共に回路基板４０をシールドケース３０から離間しつつ支持する。

回路基板４０には、表示器６０をネジ止めするためのネジ穴４１ａ〜４１ｄが形成され、さらに、ケース部２０のボス部２８ａ〜２８ｃにネジ止めするためのネジ穴４２ａ〜４２ｃが形成されている。図示せぬネジを、ネジ穴４２ａ〜４２ｃを通してケース部２０のボス部２８ａ〜２８ｃにネジ止めすることにより、回路基板４０をケース部２０に固定する。

また、回路基板４０の開口部２７と対向する位置には、コネクタが固定されている。このコネクタは、開口部２７に挿入されたコネクタと接続され、外部と電子部品とを電気的に接続する。

電子部品５０は、表示器６０を駆動及び制御するための表示制御回路に相当し、回路基板４０に実装されている。電子部品５０は、表示器６０に画像信号、制御信号等を出力するとともに、所定の機能を実現するアプリケーションに必要な各種インタフェースを備えたグラフィック・ディスプレイ・コントローラ（ＧＤＣ）を含む。なお、電子部品５０は、ＧＤＣに限定されず、他の電子部品、例えば、マイクロプロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory)等の記憶素子、通信用の集積回路等でもよい。
なお、図面を見やすくするための、電子部品５０を１個のみ図示している。
電子部品５０は、表示器６０を駆動して様々な情報を表示すると共にその動作に伴って電力を消費し、発熱する。

電子部品５０は、樹脂等から構成されるパッケージで封止された半導体素子（集積回路）から構成されている。パッケージの上面部には、電子部品５０全体を覆う大きさを有し、ゴム、シリコンゴム等の熱伝導率の高い弾性体からなる熱伝導体層（熱伝導部）５１が取りつけられている。このように熱伝導性と弾性を有する熱伝導体層５１は、図１（ｂ）に示すように、回路基板４０がケース部２０に収容されたときに、電子部品５０とシールドケース３０とに当接する厚さを有する。熱伝導体層５１は、電子部品５０で発生した熱をシールドケース３０に伝導する。

表示器６０は、速度、残燃料の量等、車両の搭乗者に様々な情報を表示画面６１に表示する液晶表示素子、ＥＬ（Electro Luminescence）表示素子等の表示器から構成されている。図３に示すように、表示器６０の背面には、ネジ止め用のボス６２ａ〜６２ｄが形成されている。図示せぬネジを、回路基板４０のネジ穴４１ａ〜４１ｄに通して、ボス６２ａ〜６２ｄにネジ止めすることにより、表示器６０を回路基板４０に固定する。なお、図示は省略するが、ケース部２０は、表示器６０の表示画面６１に対応する貫通孔形状からなる表示窓部を有する樹脂製の前面側筐体と適宜固定手段を用いて固定されている。

この構成において、ＧＤＣ等を含む電子部品５０は、外部から供給される高周波数の映像データ等を処理し、表示器６０を駆動及び制御して、表示器６０の表示画面６１に画像を表示させる。
動作に伴って電子部品５０で発生した熱は、熱伝導体層５１を介してシールドケース３０に伝播する。シールドケース３０の底板３１のうち、周縁部を除くほぼ全面が、ケース部２０の開口部２１から表示装置１０の外部に露出している。このため、シールドケース３０に伝達した熱は、ケース部２０の底面部２０ａに形成された開口部２１を通って、外気に放出される。このため、電子部品５０で発生した熱が、ケース部２０内の空間に籠ることがなく、表示装置１０内部の温度上昇を抑制できる。

また、電子部品５０がシールドケース３０（側壁３２）で覆われ、且つ、シールドケース３０が回路基板４０のグランド配線にスペーサ３５により電気的に接続されている。このため、シールドケース３０は、グランド電位（接地電位）に維持されている。このため、高周波信号処理する電子部品５０より輻射ノイズが発せられても、シールドケース３０の電磁シールド機能により、表示装置１０の外部に漏出する不要電磁波を抑えることができる。その結果、表示装置１０の近傍に設置された他の機器の動作が輻射ノイズにより影響を受けたり、車両に搭載したオーディオシステム等にノイズが混入するのを回避できる。さらに、シールドケース３０の縁部にリブ３２が形成されているので、電子部品５０がシールドケース３０に収容される形態となる。このため、電磁遮蔽機能がより向上する。

さらには、他の電子機器から発せられた外来ノイズが表示装置１０に到来してもシールドケース３０により遮断される。このため、電子部品５０が外来ノイズによる電磁的な影響を受けて誤動作することを防止できる。

また、シールドケース３０を回路基板４０に直接実装せず、任意の配置が可能なスペーサ３５を介してシールドケース３０と回路基板４０のグランド配線とを電気的に接続している。これにより、シールドケース３０を取り付けるための回路基板４０への穴開けが不要となり、回路基板４０の設計レイアウトの自由度が向上する。

次に、表示装置１０の組み立て方法について説明する。
まず、ケース部２０にシールドケース３０を固定する。このため、シールドケース３０に形成された位置合わせ用の貫通穴３４ａ〜３４ｃに位置合わせ用の突起２５ａ〜２５ｃを挿入するように、シールドケース３０をリブ２２上に配置する。これにより、シールドケース３０が位置合わせされる。
続いて、シールドケース３０のネジ穴３３ａ〜３３ｄを通してセルフタップネジ等のネジ３６ａ〜３６ｄをネジ螺合部２４ａ〜２４ｄにねじ込むことで、シールドケース３０がケース部２０に固定される。

上記のように、ケース部２０の底面部２０ａに形成したネジ螺合部２４ａ〜２４ｄにシールドケース３０をネジで取付け、固定する構成とすることで、開口部２１を設けたことによるケース部２０の機械的強度の低下が補強され、収容ケースとしての強度を確保できる。

一方、別工程で、回路基板４０に電子部品５０を配置接続し、電子部品５０の上に熱伝導体層５１を取りつける。また、グランド配線上に複数のスペーサ３５を固定する。さらに、ネジ止めにより、回路基板４０に表示器６０を固定し、フレキシブル配線板（図示せず）等で回路基板４０と表示器６０とを接続する。
続いて、回路基板４０のネジ穴４２ａ〜４２ｃにネジを通して、回路基板４０をボス部２８ａ〜２８ｃにネジ止めする。
これにより、図１（ａ）、（ｂ）に示す表示装置１０が完成する。

なお、上述した位置合わせ用の突起２５ａ〜２５ｃの垂直方向の高さは特に限定されないが、回路基板４０等の取り付けの障害とならないよう、シールドケース３０のリブ３２の高さを越えない程度が望ましい。

本願発明は、上記の実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上述した実施の形態においてシールドケース３０はヒートシンクとして機能するが、その底板３１は平板状である。より一層の放熱効果を得るため、シールドケースの底壁に放熱用のフィンを設けてもよい。

図４は、底壁にフィン７１を設けたシールドケース３０をケース部２０の底面部に固定した表示装置１１を背面側から見たときの外観である。図４に示すように、表示装置１１のケース部２０の開口部２１からは複数の板状の金属板よりなるフィン７１が露出（突出）している。このため、底板３１の表面積が増えることから、シールドケース３０と外気との熱交換効率が向上し、電子部品５０等で発生した熱を効率的に外部に逃がすことができる。

放熱用のフィン７１を、シールドケース３０の寸法に合わせて別ユニットとして製造し、それをシールドケース３０の底板３１に接合する等、外付けにより設けてもよいし、あるいは、シールドケース３０の底板３１そのものをフィン形状に加工し、フィンをシールドケース３０と一体化してもよい。また、フィンの形状、フィンの数、配置位置等は、図４に示す例に限定されない。

上記実施の形態においては、導電性のスペーサ３５により、シールドケース３０と回路基板４０との間隔を保持すると共にシールドケース３０を回路基板４０のグランド配線に電気的に接続した。これに限られず、他の保持手段と接続手段を使用してもよい。例えば、他の保持手段として非導電性のスペーサ３５を使用してシールドケース３０を回路基板４０との間隔を保持し、接続手段として非導電性のスペーサ３５とは別個の導電材、例えば、電気配線を使用して、シールドケース３０と回路基板４０のグランド配線を接続してもよい。スペーサとして導電性ゴムなどを用いてもよい。また、シールドケース３０に印加する電圧は、グランド電圧に限定されず、電源電圧等、任意の基準電圧でかまわない。

上記実施の形態において、シールドケース３０は、回路基板４０に対向する板状の底板３１と、底板３１の縁部から屹立したリブ３２とを備え、電子部品５０をその背面及び側面からシールドした。この構成に限定されず、例えば、シールドケース３０を底板３１のみで構成し、電子部品５０の後方のみを覆うように構成してもよい。この場合でも、電子部品５０の開口部２１側への輻射をシールドすることができる。また、放熱には大きな影響を与えない。

また、開口部２１を塞ぐ形態で、シールドケース３０をケース部２０に固定したが、開口部２１の一部を通気可能な状態としてもよい。また、シールドケース３０に開口部を形成する等して、シールドケース３０を介した空気の流通を可能としてもよい。

シールドケース３０をケース部２０に固定する手法は任意であり、例えば、接着剤で固定してもよい。

ケース部２０の形状は任意である。ただし、発熱する電子部品５０とシールドケース３０との一面をカバーし、シールドケース３０の熱伝導体層５１に当接する部位を含む所定部位に対向する開口部２１が設けられている必要がある。電子部品５０が配置された回路基板４０とシールドケース３０とを単体で収容する必要はなく、少なくとも他の部材との組み合わせでこれらの少なくとも一部を収容できればよい。平板状の形状でもよい。

開口部２１の周囲には、その強度を高めるため、リブ２２を配置することが望ましいが、必須のものではない。

上記実施の形態においては、表示器６０を備える表示装置１０、１１を例示したが、自らは表示器を備えず、外部の表示器に映像信号と制御信号を供給する表示装置にもこの発明を適用可能である。

１０、１１ 表示装置
２０ ケース部（収容部）
２０ａ 底面部
２０ｂ 立設部
２１ 開口部
２２ リブ
２３（２３ａ〜２３ｄ） ボス部
２４ａ〜２４ｄ ネジ螺合部
２５ａ〜２５ｃ 位置合わせ用の突起
２６ａ、２６ｂ 支持部
２７ 開口部
２８ａ〜２８ｃ ボス部
３０ シールドケース
３１ 底板
３２ リブ（屹立部）
３３ａ〜３３ｄ ネジ穴
３４ａ〜３４ｃ 貫通穴
３５ スペーサ（導電部材）
３６ａ〜３６ｄ ネジ
４０ 回路基板
４１ａ〜４１ｄ ネジ穴
４２ａ〜４２ｄ ネジ穴
５０ 電子部品
５１ 熱伝導体層
６０ 表示器
６１ 表示画面
６２ａ〜６２ｄ ネジ止め用のボス
７１ フィン

Claims (5)

1. 表示画面を有する表示器と、
   前記表示器の前記表示画面側とは反対側に位置し、前記表示器の制御を行う表示制御回路が配置された回路基板と、
   前記表示制御回路を覆うように配置された、熱伝導性と電気伝導性を有する遮蔽部材と、
   前記表示制御回路と前記遮蔽部材とに当接し熱伝導性と弾性を有する熱伝導部と、
   前記遮蔽部材の前記熱伝導部に当接する部位を含む所定部位に対向する開口部が設けられ、前記回路基板と前記遮蔽部材と前記熱伝導部とを収容する収容部と、を備え、
   前記回路基板は、前記表示器と前記遮蔽部材との間に介在するように設けられ、
   前記回路基板の外形形状は、前記表示器の外形形状及び前記遮蔽部材の外形形状よりも大きい、ことを特徴とする表示装置。
2. 前記遮蔽部材は前記開口部を塞ぐように前記収容部に固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記遮蔽部材は、前記開口部から突出する放熱用のフィンを備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記遮蔽部材は、その主要部を構成する底板から屹立する屹立部を、前記表示制御回路を取り囲む位置に備える、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記遮蔽部材と前記回路基板の接地部とが前記回路基板に実装した複数の導電部材によって接続されている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置。
   

Images