JP2009141162A - 回路基板および画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】取付面に配置される回路基板に関し、この取付面に対して間隔を極力狭く支持させるとともに外力が付与してもこの取付面と短絡しない回路基板を提供し、安価な薄型の画像表示装置を提供する。
【解決手段】取付面(31)に平行配置される回路基板(20)に、この取付面(31)に当接する当接部材(60)を設けて、外力(F)がもたらす積層板(26)の撓み変形を抑制する。そのような当接部材(60)として、この回路基板(20)の動作に関与しないダミー電子部品(60a)を採用することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、取付面に配置される回路基板に関し、この回路基板をスイッチング電源基板として採用する画像表示装置に関する。
近年、プラズマ方式や液晶方式による画像表示装置を採用した薄型テレビは、大画面化とともにさらなる薄型化が追求されている。
このような薄型テレビには、商用の交流電力を所定の直流電力に変換するためのスイッチング電源基板の回路基板が薄型テレビの背面に平行配置されている。そして、このスイッチング電源基板は、入力する商用交流電源の電位を基準とする1次側回路と、直流電力を出力しテレビの取付面(フレーム)の電位を基準とする2次側回路とを有している。そして安全規格により、スイッチング電源基板の内部では、この1次側回路と2次側回路とが絶縁されている。
よって、スイッチング電源基板の2次側回路側と取付面とが接触して回路の誤動作やテレビの故障が生じるのを防止するために、両者の間には、電気的な絶縁性を充分に確保する措置が必要である。
そのような電気的な絶縁性を確保しつつ回路基板を取付面に固定する公知技術としては、スペーサを介して両者を固定することにより両者の間に一定間隔の隙間を設定する方法がある。
また、回路基板の外周を、取付面の周囲に設けた段部及び押さえ片により係止して、この両者の間に一定間隔の隙間を設定する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
特開平4−219996号公報(図1)
ところで、薄型テレビをさらに薄型化しようとすた場合、以下のような問題が発生する。すなわち、薄型テレビにおいて、その背面から不意の衝撃を受けて回路基板に撓み変形がもたらされる場合がある。するとこの撓み変形により、回路基板と取付面とが接触し、絶縁破壊して短絡する問題がある。
そのような問題を回避するために、前記した公知技術を採用している場合において取り得る手段としては、安全を見込んで回路基板と取付面との隙間をさらに広げることで絶縁性をより確実にすることが挙げられる。
しかしながら、回路基板と取付面との隙間を広げるとなると、薄型テレビが厚くなることが避けられず、薄型化の要請に反することになる。その他、回路基板が当然具備すべき他の特性(冷却性、経済性等)も充分に満足させることができない。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、取付面に対して間隔が極力狭く支持されるとともに外力が付与してもこの取付面と短絡しない回路基板を提供し、さらに安価に薄型化を図ることができる画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、前記した課題を解決するために、支持部材を介して取付面に平行配置される回路基板において、前記取付面に対向する第1表面絶縁層及びこの第1表面絶縁層とは反対側の第2表面絶縁層のうち少なくとも一方に電子部品が実装されている積層板と、前記第1表面絶縁層に設けられるとともに前記電子部品とは電気的に分断している当接部材とを、備えることを特徴とする。
このように発明が構成されることにより、前記支持部材の高さによって、回路基板と取付面との間隔が規定される。そして、この間隔は、回路基板にどのような外力が付与したとしても、取付面に当接する当接部材の高さよりも狭くなることはない。
このような当接部材は、安価に設けることができる。また回路基板と取付面との間隔を通り抜けるような空気の対流を阻害することがなく、対流が生じることにより回路基板は冷却され、さらに当接部材を熱伝導して熱が取付面に伝達されることによっても回路基板は冷却される。
本発明によれば、取付面に対して狭い間隔で支持させても外力の付与によりこの取付面との間で絶縁破壊を起すことのない回路基板が提供される。さらに安価に薄型化を図ることができる画像表示装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の画像表示装置及び回路基板について説明する。
本実施形態に係る画像表示装置10は、図1(a)にその背面から臨む内部構成が示され、図1(b)においてそのY−Y断面が示されるように、フレーム板30の取付面31に支持されている各種の回路基板20(20a,20b,20c,20d)と、このフレーム板30に支持されるとともにこれら回路基板20を内包するように取付面31を覆う背面カバー11と、フレーム板30の裏面32に設けられるとともにスイッチング電源基板20aから電力の供給を受けて画像を表示する表示体12と、この表示体12をフレーム板30に対して固定する第1前面カバー15及び第2前面カバー16と、排熱ダクト17とから構成される。
このように画像表示装置10が構成されることにより、各構成部品の固定がフレーム板30に集約されるとともに、このフレーム板30で(のみで)、画像表示装置10の装置剛性が担われることになる。このために、画像表示装置10の装置剛性を確保するための他の部材が不要になり、画像表示装置10の厚み方向が薄くなる。
そして、この画像表示装置10の動作に伴って各構成部品に生じた発熱は、フレーム板30の熱伝導、及び/又は、このフレーム板30と回路基板20との隙間に生じる空気の対流により、排熱ダクト17に伝達される。そして、この排熱ダクト17に適宜設けられるファン18(設けない場合もある)により背面カバー11に設けられている開口から外部に向けて放熱される。
フレーム板30は、厚さがコンマ数mmから数mmの厚さのアルミ板又は鉄板等の撓み剛性に優れるものであって、画像表示装置10の全体の剛性を担うものである。またフレーム板30の裏面32には、図1(a)に示されるように、上下方向に延びる3本の支柱33,33,33が平行に間隔をあけて配置され、その間隔に回路基板20(20a,20b,20c,20d)がそれぞれ配置されている。
そして、フレーム板30又はこれら支柱33には、画像表示装置10を床面や、壁面に固定するためのスタンド(図示せず)が直結している。
また、フレーム板30の取付面31には、絶縁シート34(図2(a)参照)が設けられ、万一回路基板20がフレーム板30に接触しても電気伝導しないようになっている。
背面カバー11は、フレーム板30に、第1前面カバー15及び第2前面カバー16とともに支持されている。そして、背面カバー11は、フレーム板30の取付面31に設けられている各構成部品(回路基板20(20a,20b,20c,20d,20e)、排気ダクト17等)を覆っている。
この背面カバー11、第1前面カバー15及び第2前面カバー16は、例えば、ABS樹脂等を用いて射出成形されるものである。
表示体12は、バックライトモジュール13と液晶パネル14とから構成される。
バックライトモジュール13は、液晶パネル14に対し、全面にわたって輝度が均一な光を照射するものである。
液晶パネル14は、液晶層およびカラーフィルタを有し(図示せず)、透過光を制御してその表面に画像を表示するものである。
なお、表示体12として液晶方式のものが例示されているが、これらに限定されることはなく、プラズマ方式、有機EL(Organic Electro Luminescence)方式等を採用することもできる。
またバックライトモジュール13は、光源として以降において蛍光管13a(図6(a)参照)を採用するものを中心にして説明するが、LED(発光ダイオード)、導光板13b(図6(b)参照)を採用したエッジライト(サイドライト方式ともいう)のものを適宜採用することができる。
回路基板20は、支持部材40を介してフレーム板30の取付面31に平行配置されており、スイッチング電源基板20a(AC/DCコンバータともいう)、インバータ基板20b,20b、論理基板20c、タイミングコントローラ基板20d、フィルタ基板20e、が例示されている。
なお、本発明の技術思想を適用することができる回路基板20は、これらに限定されることはなく、基板面に実装される複数の電子部品50,50…が互いに連係して電気的な動作を実行させるものであれば、適用できる。
このうち、スイッチング電源基板20aは、入力端子54から商用交流電力(AC100V〜AC240V)を入力し直流電力(DC24Vの駆動電圧及びDC5.4Vの待機電圧)に変換して出力端子55から出力する動作をする。
インバータ基板20bは、出力端子55から出力される直流電力(DC24V)を入力し、バックライトモジュール13の蛍光管(図示せず)を点灯させるのに必要な交流電圧(例えば、1〜2kV)に変換し、出力する動作をする。なお、表示体12に、前記したLED方式が採用される場合、インバータ基板20b,20bは、LED駆動基板に置き換わる。
論理基板20cは、その基板上にオンボード型のDC/DCコンバータを具備しており、出力端子55から出力される直流電力(DC24V)を入力し、タイミングコントローラ基板20dに必要な直流電圧(例えば、12V)に変換し、またはスピーカなどのオーディオ機器(図示せず)に必要な直流電圧(例えば、13V)に変換するとともに、映像および音声信号の処理を行う。
タイミングコントローラ基板20dは、論理基板20cから出力される映像信号をもとにして、液晶パネル14の素子を制御する動作をする。
フィルタ基板20eは、低域濾波フィルタ(LPF;Low Pass Filter)であって、スイッチング電源基板20aのスイッチング動作によって生じる広域ノイズ成分が外部電源側に漏洩するのを阻止する動作をし、AC入力プラグを備えたケーブル20fを有する。
回路基板20は、図1(b)に示されるように、積層板26の表面に、複数の電子部品50と、複数の当接部材60とが設けられて構成され、支持部材40を介してフレーム板30の取付面31に平行配置されている。
このよう回路基板20が構成、配置されることにより、支持部材40の高さによって、回路基板20と取付面31との間隔が規定される。そして、この間隔は、回路基板20にどのような外力Fが付与されたとしても、取付面31に当接する当接部材60の高さよりも狭くなることはない。
電子部品50は、スイッチング電源基板20a上に実装されているものとしては、入力端子54、出力端子55の他、例えば、ダイオードブリッジ、パワーMOSFET(Field-Effect Transistor)、昇圧ダイオード、チョークコイル、高圧電解コンデンサ、パワーMOSFET、電源用ICモジュール、絶縁トランス、整流ダイオード、出力平滑コンデンサ、共振コンデンサ、共振コイル、制御IC、抵抗器等が挙げられる。
これら電子部品50は、図1(b)の任意部分を拡大して示した図2(a)に示されるように、複数の端子(図では第1端子51及び第2端子52のみが示されている)を有している。複数の電子部品50は、それぞれの端子が相互に電気的に接続し連携しあって回路基板20に前記した所定の動作をさせる。
積層板26は、図2(a)のQ矢示部を拡大して示した図2(b)に示されるように、取付面31に対向する第1表面絶縁層21と、その反対側で電子部品50が設けられる第2表面絶縁層22と、この第1表面絶縁層21及び第2表面絶縁層22の間に位置する第1導電層23と、この第1導電層23と電気的に分断されている第2導電層24と、第1導電層23及び第2導電層24から電気的に分断(独立)している独立導電層27とを有する。そして、第1導電層23には電子部品50の第1端子51が接続しており、第2導電層24には第2端子52が接続している。
図示される積層板26は、例示であって、図2(c)に示すように、第1表面絶縁層21及び第2表面絶縁層22の間に別の絶縁層25を設けたり、第1導電層23(第2導電層24)及び独立導電層27を互いに段違いに構成したりする場合もある。
また、図示略とするが、積層板26には、第1導電層23、第2導電層24及び独立導電層27以外に、互いに電気的に分断されている導電層が複数設けられる場合があり、電子部品50の第1端子51及び第2端子52以外の端子に接続していることとする。
積層板26は、ガラス繊維にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた厚さ1mm程度の剛性の高い基板に、銅箔のパターンを導電層として形成したものを適用することができる。その他、後記する実施例5(図5)や実施例6(図6)等のように、積層板26それ自身に剛性が求められない場合は、ポリイミド等の薄型でフレキシブルな基板を採用することもできる。
突出部53は、第1端子51及び/又は第2端子52が積層板26を貫通して第1表面絶縁層21から突出した部位にハンダ付けしたものである。なお、図示されている端子(第1端子51、第2端子52)は、いずれも突出部53を備えているが、例えば、図示略とするが、全ての電子部品50が積層板26の片面に表面実装されている場合は、そのような突出部53は存在しなくなる。
また、図示される突出部53における第1端子51及び第2端子52は、その先端の延長線が、取付面31に交わる構成となっているが、交わらないように、曲折させてもよい(図示略)。
このよう突出部53が曲折されて構成されることにより、積層板26が撓んで突出部53の先端が絶縁シート34に接触してその表面を荒らすことが防止される。
さらに、第1端子51及び第2端子52の先端が取付面31とは異なる方向を向いていることにより、フレーム板30と回路基板20との電位差が大きくなっても放電が生じにくくなる。このように突出部53に曲折部分を設けることにより、積層板26と取付面31とで設定された間隔の電気的な絶縁性が向上する。
当接部材60は、図2(a)に示されるように、積層板26の第1表面絶縁層21に設けられている。そして、当接部材60の高さは、支持部材40によって規定されるフレーム板30及び積層板26の間隔と同等若しくはそれ以下で、かつ突出部53の高さと同等若しくはそれよりも高く設定されている。
このように構成される当接部材60は、外力Fが、背面カバー11を歪ませて、電子部品50を押圧し積層板26に撓み変形をもたらしても、この当接部材60が取付面31に当接し、さらなる積層板26の撓み変形を抑制する。
このように作用する当接部材60(図2(a)参照)がもたらす効果として次のようなものが挙げられる。
すなわち、画像表示装置10の通電中に背面から衝撃を与えても、フレーム板30の取付面31と回路基板20と間で接触して短絡するのを防止できる。さらに、通電していない場合にあっては、仮に接触したとして、突出部53が取付面31から受ける反力により疲労して電子部品50が積層板26から脱落するのを防止する。
さらに回路基板20が発熱すると取付面31との間隔を通り抜けるような空気の対流が生じることなる。当接部材60は、このような空気の対流を妨げないために、回路基板20は冷却される。
さらに回路基板20は、外部からの衝撃(外力F)に対する絶縁性能を充分確保した上で、フレーム板30の取付面31に対する隙間を狭くして平行配置されることが可能になる。これにより、画像表示装置10(図1参照)の薄型化に寄与することになる。
<実施例1>
図2(b)は、当接部材60の実施例1として、回路基板20の動作に関与しないダミー電子部品60aを採用する場合を示している。なお、図面では、ダミー電子部品60aとしてチップタイプの抵抗器を例示しているが、これに限定されることなく、チップタイプのコンデンサ、電気接点の他、リードタイプの抵抗器,コンデンサ等を適宜採用することができる。
この実施例1における当接部材60(ダミー電子部品60a)は、その全ての端子61,62が、独立導電層27に接続している。
これにより、回路基板20の裏面(第1表面絶縁層21側)に、ダミー電子部品60aを表面実装することができる。さらに、外力Fによりこの当接部材60が、取付面31に当接し、仮にフレーム板30に導通したとしても、独立導電層27はこのフレーム板30と同電位になるが、電子部品50が接続する導電層(第1導電層23、第2導電層24等)には電位変動を及ぼさない。
<実施例2>
図2(c)は、当接部材60の実施例2として、図2(b)と同様に、回路基板20の動作に関与しないダミー電子部品60a(リードタイプの抵抗器)を採用する場合を示している。
この実施例2における当接部材60(ダミー電子部品60a)は、絶縁層21,22,25を貫通して、独立導電層27のみに、その全ての端子61,62が接続している。
これにより、ダミー電子部品60aを設ける領域の自由度が増し、当接部材60の配置の最適化が図れる。
その他、図示略とするが、このようなダミー電子部品60aの端子61,62を導電層23,24,27のいずれにも接続させず、全て絶縁層21,22,25のみに貫通させ接着させる方法も取り得る。
このように設けられるダミー電子部品60aは、それ自身が真性の電子部品であっても、回路基板20の動作に関与する電子部品50とは電気的に分断されているので、回路基板20に実装されていても、その動作に何ら関与しない。
このように、ダミー電子部品60aを当接部材60として採用することは、通常の回路基板20の製造工程のなかで、特殊な工程を設けずに、当接部材60を回路基板20に設けることができる点において、経済性に優れることになる。
<実施例3>
図3は、図1(b)の任意部分を拡大して当接部材60の実施例3を示す拡大断面図である。この実施例3における当接部材60は、その当接面が取付面31に常時当接するように設けられている。
このように構成されることにより、この当接部材60を熱伝導して熱がフレーム板30に伝達されることによって発熱した回路基板20の冷却が促進される。
そのような熱伝導による冷却を促進するために当接部材60は、熱伝導率の高い素材で構成されるとともに、当接面の面積を大きくとることが望ましい。但し、当接面の面積を大きくとることは、回路基板20と取付面31との間隔を通り抜ける空気の対流を阻害することになるので、トータルバランスを考慮する必要がある。
<実施例4>
図4は、当接部材60の実施例4を示すものであって、(a)は実施例4に係る当接部材60bを採用した回路基板20の裏面を示し、(b)はそのY−Y断面を示している。実施例4に係る当接部材60bは、支持部材40(40b)と一体化して形成されているとともに、取付面31(図1参照)に常時接触して、この取付面31と回路基板20との間隔を規定することになる。
このよう当接部材60bが構成されることにより、部品点数が削減され経済性が向上する。さらに、支持部材40と一体化することにより、付随的に当接部材60bと取付面31との接触面積が増加することとなり、この当接部材を経由する熱伝導性が良好になり回路基板の冷却が促進される。なお、この場合、間隔を通り抜ける空気の対流による冷却効果は減殺される。
<実施例5>
図5は、当接部材60の実施例5を示すものである。この実施例5に係る当接部材60は、積層板26のフレーム板30側に貼設される板状体60cである。
この板状体60cには、突出部53と干渉する部分に貫通孔63が設けられている。
このように当接部材60(板状体60c)が構成されることにより、加工点数が削減され経済性が向上する。また、取付面31との接触面積がさらに増加することとなり、フレーム板30に熱伝導による回路基板20の冷却が促進される。
さらに、板状体60cが回路基板20のほぼ全面に密着することになるために、積層板26の厚さを薄くしても回路基板20が撓みにくい構造となり、画像表示装置の薄型化に寄与することができる。
以上の説明において、回路基板20は、積層板26に突出部53を有するものを例示して説明を行った。しかし、実装される電子部品50の全てがその片面(背面カバー11側)に表面実装されて、突出部53が存在しない回路基板20であっても、支持部材40を介して取付面31に配置する限り本発明を適用することができる。
<参考例>
図6は、画像表示装置の参考例を示す部分断面図である。
なお、参考例に係る画像表示装置10の構成は、既にした説明を援用するものとし、共通の符号を付して説明を省略する。
なお、図6に示される参考例は、支持部材40(図1(b)参照)を不要とする構成であって、積層板26と取付面31との間には間隔が設定されないために、本発明を特定する構成要素の全てを具備していないので、本発明の技術的範囲から除かれる。
ここで図6(a)は、表示体12として光源に蛍光管13aを採用した蛍光管方式を採用した場合を示し、図6(b)は、表示体12として導光板13bの両サイド(図示せず)から光を導入させるエッジライト方式を採用した場合を示している。
この参考例に係る当接部材60は、フレーム板30と回路基板20とを電気的に絶縁する絶縁シート60dが該当する。なお、このように絶縁シート60dが当接部材60として機能するのは、電子部品50の全て表面実装されて突出部53(図2(a)参照)が存在しない場合に限られる。
このように当接部材60(絶縁シート60d)が構成されることにより、取付面31との接触面積がさらに増加することとなり、フレーム板30に熱伝導による回路基板20の冷却が促進される。
さらに、フレーム板30と回路基板20との間に隙間を設ける必要がなくなるので、画像表示装置10(図1参照)の薄型化に寄与することができる。
(a)は本発明の回路基板を備える本発明の映像表示装置の内部構成を背面から臨む実施形態を示す内部背面図であり、(b)はこの回路基板及び画像表示装置の縦断面図である。 (a)は図1(b)に示す回路基板における任意部分を拡大して実施形態を示す拡大断面図であり、(b)は図2(a)のQ矢示部における当接部材の実施例1を拡大して示す拡大断面図であり、(c)はQ矢示部における当接部材の実施例2を示す拡大断面図である。 図1(b)に示す回路基板における任意部分を拡大して当接部材の実施例3を示す拡大断面図である。 (a)は実施形態に係る回路基板の裏面を示し当接部材の実施例4を示す平面図であり、(b)は縦断面図である。 実施例5に係る当接部材を採用した回路基板を搭載した画像表示装置の実施形態を示す部分断面図である。 (a)(b)は参考例に係る当接部材を採用した回路基板を搭載した画像表示装置の実施形態を示す部分断面図である。
符号の説明
10 画像表示装置
11 背面カバー
12 表示体
20(20a,20b,20c,20d,20e) 回路基板
21 第1表面絶縁層(絶縁層)
22 第2表面絶縁層(絶縁層)
23 第1導電層((電子部品50が接続している)導電層)
24 第2導電層((電子部品50が接続している)導電層)
26 積層板
27 独立導電層((ダミー電子部品60aが接続している)導電層)
30 フレーム板
31 取付面
32 裏面
40 支持部材
50 電子部品
51 第1端子(電子部品の端子)
52 第2端子(電子部品の端子)
53 突出部
60,60b 当接部材
60a ダミー電子部品(当接部材)
60c 板状体(当接部材)
60d 絶縁シート(当接部材)
61,62 ダミー電子部品60aの端子
F 外力

Claims (8)

  1. 支持部材を介して取付面に平行配置される回路基板であって、
    前記取付面に対向する第1表面絶縁層及びこの第1表面絶縁層とは反対側の第2表面絶縁層のうち少なくとも一方に電子部品が実装されている積層板と、
    前記第1表面絶縁層に設けられるとともに前記電子部品とは電気的に分断している当接部材とを、備えることを特徴とする回路基板。
  2. 請求項1に記載の回路基板において、
    前記電子部品の端子のうち前記積層板を貫通して前記第1表面絶縁層から突出する突出部を有し、
    前記当接部材は、前記突出部の高さと同等もしくはそれよりも高く構成されていることを特徴とする回路基板。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の回路基板において、
    前記当接部材は、この回路基板の動作に関与しないダミー電子部品であることを特徴とする回路基板。
  4. 請求項3に記載の回路基板において、
    前記ダミー電子部品の端子は、前記電子部品の端子が接続している導電層から電気的に独立している独立導電層に接続していることを特徴とする回路基板。
  5. 請求項1又は請求項2に記載の回路基板において、
    前記当接部材は、前記支持部材と一体化してなるものであることを特徴とする回路基板。
  6. 請求項5に記載の回路基板において、
    前記当接部材は、前記積層板の前記第1表面絶縁層側に貼設される板状体であって、前記突出部と干渉する部分に貫通孔が設けられていることを特徴とする回路基板。
  7. 請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の回路基板において、
    前記突出部は、曲折していることを特徴とする回路基板。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の回路基板であって外部から入力する交流電力を直流電力に変換するスイッチング電源基板と、
    前記取付面を有するフレーム板に支持されるとともに前記回路基板が内包されるように前記取付面を覆う背面カバーと、
    前記取付面に対する前記フレーム板の裏面に設けられるとともに前記直流電力の供給をうけて画像を表示する表示体とを、備えることを特徴とする画像表示装置。
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