JP2010534343A - 伸縮性のコネクタで接続された２つの電子コンポーネントを含む電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の構造要素に装着される電子デバイスを提供する。
【解決手段】電子デバイスの２つの電子コンポーネント１と２を、伸縮性のコネクタ３を介して電気的に接続する。コネクタ３には、導電ブレード４を設け、この導電ブレード４の両端部７，８と、電子コンポーネントの接続パッド16,17との接触状態を保持する。この電子デバイスには、伸縮性コネクタ３の圧縮状態を推定しうる手段を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置、主として自動車の構造要素に装着される液晶表示装置の分野に属する。また本発明は、伸縮性のコネクタで接続された２つの電子コンポーネントを含む電子デバイスにも関する。

自動車の分野においては、伸縮性のコネクタで接続された２つの電子コンポーネントを含む電子デバイスを装備することが一般的になっている。このような電子デバイスとしては、例えば、自動車の構造要素（インストゥルメンタルパネル、計器盤等）に装備される情報表示装置がある。この情報表示装置は、日付、時刻、気温等の一般的な情報を運転者に提供する。また、情報表示装置は、自動車の作動に関する特定の情報、例えばカーエアコンの作動に関する情報を運転者に提供することもできる。

電子デバイスが情報表示装置である場合、第１の電子コンポーネントは、液晶タイプの表示スクリーンであり、第２の電子コンポーネントは、表示スクリーンの作動を制御するためのコントロールカードである。コントロールカードと表示スクリーンは、互いに重ね合わされて、１つのパッケージに収められる。表示スクリーンのバックライトとして働く発光ダイオード等の光源は、表示スクリーンとコントロールカードの間に配置される。

表示スクリーンは、複数のディスプレイセグメントと複数の送電トラック（送電路）を備えている。各ディスプレイセグメントは、フォトリソグラフィー技術を用いて形成される液晶部を有している。また、各ディスプレイセグメントの境界には、２つの電極が設けられている。各ディスプレイセグメントの２つの電極間には、電圧が印加され、光源から射出された光線を透過したり遮断したりするように、液晶を所定の方位に配向させる。各ディスプレイセグメントに対する電圧の印加は、コントロールカードに設けられているマイクロプロセッサで制御する。

表示スクリーンの送電トラックと、マイクロプロセッサとの接続には、次のような問題がある。

送電トラックを通じて流れる電流の大きさが１mA未満である場合には、送電トラックとマイクロプロセッサとを、伸縮性のコネクタで接続することができる。このような伸縮性コネクタは、複数の導電ブレード（炭素製）と、隣り合う２つの導電ブレードの間に挟まれた絶縁ブレード（シリコーン等の絶縁ポリマー）とからなる。導電ブレードの一方の端部は、コントロールカードにおける接続パッド（第１の接続パッド）に、他方の端部は、送電トラック上の接続パッド（第２の接続パッド）に接続される。

表示スクリーンの作動を信頼性の高いものにするには、表示スクリーンの組立て過程において得られる、導電ブレードの両端部と、第１および第２の接続パッドとの接続が、正確で、信頼性が高く、大きな動作速度を実現し、しかも耐久性に優れていることが必要である。

一方、コネクタが伸縮性であると、表示スクリーンとコントロールカードの間に挟まれたときに変形しやすくなるため、デバイスの信頼性が損なわれる。コネクタが変形すると、導電ブレードの両端部と対応する接続パッドとの電気的接触が失われる可能性が生ずる。表示スクリーンの組立てが完了した後には、コネクタに、アクセスするのは容易でない。このため、コネクタの配置を再調整するのは、時間のかかる面倒な作業であり、しかも、再調整した後でも、各デバイスにおける導電ブレードの両端部と接続パッドとの電気的接触には、依然としてばらつきがあって、不確実なものである。

このため、伸縮性のコネクタは、剛性のコネクタに取って替わられる傾向があるが、他方、この剛性のコネクタも、扱いにくく、コストが高く、かつ伸縮性のコネクタよりも、寸法の管理を厳重にしなければならない等の欠点を有している。

本発明は、伸縮性のコネクタで接続された２つの電子コンポーネントを含む電子デバイスであって、デバイスの動作の信頼性を高めうるよう、コネクタの配置が適当か否かを、容易かつ速やかに検査しうる電子デバイスを提供することを目的としている。

本発明に係る電子デバイスは、自動車の構造要素に装着されることを想定している。本発明の電子デバイスにおいては、２つの電子コンポーネントが、伸縮性のコネクタを介して接続されているが、この伸縮性のコネクタは、複数の導電ブレードを備えている。導電ブレードの両端部は、それぞれ、各電子コンポーネントの接続パッドによって圧縮され、接続パッドとの電気的接触を保たれている。

本発明に係る電子デバイスは、伸縮性コネクタの圧縮状態をチェックする手段を備えている。

本発明に係る電子デバイスにおいては、各部品は、組立てを完了したときに、コネクタの圧縮状態を容易かつ速やかに検査しうるように配置される。

チェック手段は、コネクタの圧縮状態を推定するための電気回路を有しているのが好ましい。

チェック手段は、コネクタの追加導電ブレードが組み込まれた電気回路を有しているのが好ましい。

上記のような部品構成にすると、コネクタの局所的な圧縮状態、特に追加導電ブレードの近傍におけるコネクタの圧縮状態をチェックすることができる。

本発明のもう１つの特徴は、導電ブレードの両端部が、各電子コンポーネントの接続パッドとの接触状態を保たれることである。

コネクタに設けられる２つの追加導電ブレードは、上記電子回路の構成要素の一部である。

本発明によれば、上記のような電気回路の構成により、コネクタの全長にわたって、圧縮状態をチェックすることができる。

上記電気回路は、構成要素の一部として、前記追加導電ブレードと直列に設けられた参照抵抗Ｒfが含んでいるのが好ましい。

上記のチェック手段は、電気回路の全抵抗Ｒtを算出する演算手段を含んでいるのが好ましい。

チェック手段は、電気回路の全抵抗Ｒtを算出するための演算手段を含んでいるのが好ましい。

コネクタの圧縮状態は、接続パッドと導電ブレードの両端部との接触領域を含む電気回路の全抵抗の演算値を基に評価される。コネクタの圧縮比（パッケージへの装填の前後におけるコネクタの全長の変化と、装填前におけるコネクタの全長との比）は、接続パッドと導電ブレード両端部との接触領域における抵抗値と反比例の関係にあるため、電気回路の全抵抗Ｒtの演算値を基に、コネクタの圧縮比を推定することができる。

チェック手段は、コネクタの圧縮比を、設定値と比較する比較手段を含んでいるのが好ましい。また、このコネクタの圧縮比の設定値は、１０％であるのが好ましい。

実験の結果、コネクタの圧縮比の閾値は、１０％であり、コネクタの圧縮比が、この閾値よりも低いと、接続パッドと導電ブレード両端部との接触領域において、電気回路の良好な接続性が保たれないことが明らかになった。圧縮比が１０％であるということは、２つの電子コンポーネントの間に位置するコネクタの全長が、１０％収縮したことを意味する。

本発明の好ましい実施形態においては、２つの電子コンポーネントの一方は、表示スクリーンであり、他方は、表示スクリーンの作動を制御するためのコントロールカードである。

前記表示スクリーンは、液晶スクリーンであるのが好ましい。

前記表示スクリーンは、カーエアコンの作動に関する情報を表示するようになっているのが好ましい。

前記電気回路の一部は、表示スクリーンに設けられているのが好ましい。

前記チェック手段は、電子デバイスに内蔵されているのが好ましい。

前記チェック手段は、外部アクセサリー装置を必要とすることのないよう、予め電子デバイスに内蔵されているのが好ましい。

本発明の他の様相によれば、上記電子デバイスを含む制御盤が提供される。

本発明のさらに他の様相によれば、上記の電子デバイスにおけるコネクタの圧縮状態を測定するために、前記チェック手段と協働しうる装置であって、前記電気回路の全抵抗Ｒtを算出するための演算手段と、求めた全抵抗Ｒtを、コネクタの圧縮比に変換する変換手段と、前記圧縮比を設定値と比較する比較手段とを備える装置が提供される。

上記の装置におけるコネクタの圧縮比の設定値は、１０％であるのが好ましい。

本発明によれば、伸縮性のコネクタで接続された２つの電子コンポーネントを含む電子デバイスであって、デバイスの動作の信頼性を高めうるよう、コネクタの配置が適当か否かを容易かつ速やかに検査しうる電子デバイスが提供される。

本発明の一実施形態に係る情報表示装置の分解斜視図である。 図１に示す伸縮性コネクタの平面図である。 本発明の他の実施形態に係る情報表示装置における表示スクリーンの正面透視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る情報表示装置における表示スクリーンの正面透視図である。 図１に示す表示スクリーンの断面図である。 図１と図５に示す表示スクリーンの回路図である。 図２に示す伸縮性コネクタの圧縮の強さと電気抵抗との関係を示すグラフである。 図１に示す表示スクリーンのマイクロコントローラのブロック図である。

本発明の詳細な内容は、以下の添付の図面を参照して行う実施形態についての説明から、より明瞭に理解しうると思う。

図１は、本発明の一実施形態に係る電子デバイスを示す。この電子デバイスは、カーエアコンに関連する情報表示装置であり、２つの電子コンポーネントとして、表示スクリーン１と、この表示スクリーン１の動作を制御するコントロールカード２とを備えている。この情報表示装置は、自動車の構造要素（例えばインストゥルメンタルパネルや計器盤）に装着され、運転者に、カーエアコンの作動に関する情報を提供する。

表示スクリーン１とコントロールカード２は、図２に示す伸縮性のコネクタ３を介して、互いに電気的に接続されている。コネクタ３のような伸縮性のコネクタとしては、交互に配置された導電性のエラストマー層と絶縁性のエラストマー層とからなるラミネートエラストマーコネクタ（「ゼブラコネクタ」とも呼ばれる）が知られている。コネクタ３における各層の両端面は、電子コンポーネントとの接触面となる。

本発明において「伸縮性コネクタ」とは、一定の限度まで、損傷することなく圧縮しうるコネクタを意味する。本発明においては、コネクタ３は、ラミネートエラストマーコネクタタイプのものであり、導電ブレード４（例えば炭素製）と絶縁ブレード５（シリコーン等のプラスチック製）が、交互に配置されている。各導電ブレード４と絶縁ブレード５は、コネクタ３全体としての両側縁６，６と、それぞれ平行となるように配置されている。したがって、各導電ブレード４の端面７，８と絶縁ブレード５の端面９，１０は、交互に並んで、コネクタ３全体としての端面１１，１１を形成している。

図１に係る情報表示装置を組み立てる際には、コネクタ３を、フレーム１３の溝１２に嵌め込む。ついで、コネクタ３の両端部１１，１１が、表示スクリーン１およびコントロールカード２と接触し、最終的にこれらによって圧縮されるよう、フレーム３を、表示スクリーン１とコントロールカード２の間に位置させる。

図３および図４に示すタイプの表示スクリーン１は、液晶部を含む複数のディスプレイセグメント１５に接続された複数の送電トラック１４を備えている。各送電トラック１４は、表示スクリーン１の下縁部において、接続パッド１６となっている。

表示スクリーン１の接続パッド１６は、導電ブレード４の第１の端面７と接続する（図２参照）。一方、導電ブレード４の第２の端面８は、コントロールカード２の接続パッド１７と接続する（同）。コントロールカード２は、光源１８（発光ダイオード）、およびコントロールカード２の一連の接続パッド１７と接続されたマイクロプロセッサ１９を備えている。

マイクロプロセッサ１９は、各ディスプレイセグメント１５を区画する電極２０（図３参照）に電圧を印加し、光源１８から射出された光線を透過させるよう、液晶を所定の方位に配向させることができる。マイクロプロセッサ１９は、特定のディスプレイセグメント１５に対して、対応する接続パッド１７を介して電圧を印加する。すると、順に、この接続パッド１７と接触している導電ブレード４、この導電ブレード４が接触している表示スクリーン１の対応する接続パッド１６、およびディスプレイセグメント１５と接続している送電トラック１４を介して、電極２０に電圧が印加される。

図５に示すように、伸縮性のコネクタ３は、導電ブレード４の外に、両側縁部に、２つの追加導電ブレード２１，２１を備えている。これらの追加導電ブレード２１，２１は、導電ブレード４と同一の構造を有している。追加導電ブレード２１，２１は、導電ブレード４とひとまとまりになって、伸縮性コネクタ３の構成要素であるアセンブリを形成している。

本実施形態に係る電子デバイスにおいては、コネクタ３の圧縮状態をチェックする手段３２の一部として、ディスプレイセグメント１５を作動させるための導電ブレード４に加えて、上記２つの追加導電ブレード２１，２１を利用する。これらの追加導電ブレード２１，２１は、導電ブレード４の両端面７，８と対応する接続パッド１６，１７との間の接触領域２２の電気的接続性を評価する上で効果を奏する。

接触領域２２における電気抵抗は、接続パッド１６，１７による導電ブレード４の両端面７，８の圧縮の程度が不十分である場合には、かなり大きなものとなる。そこで、本発明においては、電子デバイスの全電気抵抗Ｒtを測定する。その理由は、電子デバイスの全電気抵抗Ｒtは、接触領域２２における電気抵抗に左右されるため、全電気抵抗Ｒtを用いて、コネクタ３の圧縮比Ｃを求め、究極的には接触領域２２の電気的接続性を推測しうるからである。

コネクタ３の圧縮状態をチェックする手段３２は、コネクタ３の圧縮状態を推定するための電気回路２３の一部を構成している。コネクタ３の追加導電ブレード２１，２１は、電気回路２３に接続されている（図６参照）。電気回路２３の両端に、接触領域２２における電気的接続性を検証するための電圧Ｖaを印加すると、電気回路２３の全電気抵抗Ｒtを測定することができる。

全電気抵抗Ｒtは、コネクタ３の各接触領域２２の電気抵抗に依存し、他方、コネクタ３の各接触領域２２の電気抵抗Ｒは、図７に示すように、コネクタ３の圧縮比Ｃに反比例するため、コネクタ３の圧縮状態を推定することができる。圧縮状態が、閾値である１０％を下回る場合には、コネクタ３と、表示スクリーン１およびコントロールカード２との間の電気的接触は、十分でない（不良）と考えられる。

電気回路２３は、表示スクリーン１とコントロールカード２にそれぞれ設けられた追加接続パッド２４，２５を含んでおり、これらの追加接続パッド２４，２５は、追加導電ブレード２１，２１の対応する端部７，８と接続している。さらに、電気回路２３は、表示スクリーン１の周縁部に、表示スクリーン１と追加接続パッド２４とを結ぶ追加送電トラック２６を含んでいる。したがって、電気回路２３の一部は、表示スクリーン１に存在する。

この外、電気回路は、コントロールカード２の領域に、抵抗値が既知の参照抵抗Ｒfを含んでいる。この参照抵抗Ｒfは、追加導電ブレード２１および追加送電トラック２６と直列に設けられている。
参照抵抗Ｒfは、次の関係式によって規定される電圧デバイダブリッジを構成する。
Ｖc／Ｒt＝Ｖa／（Ｒf＋Ｒt）
ここで、Ｖcは、コネクタの２つの追加導電ブレード間における測定電圧であり、Ｖaは、電気回路２３の両端子間に印加される既知の電圧である。

電圧Ｖcを測定すれば、図８に示すマイクロプロセッサ２８の演算手段２７を用いて、全抵抗Ｒtの値を算出することができる。マイクロプロセッサ２８は、電子デバイスに装着される外部装置とすることも、コントロールカード２に保持されているマイクロプロセッサ１９と一体化された内部マイクロコントローラとすることもできる。

マイクロプロセッサ２８が、「外部」装置である場合には、電子デバイスのチェック手段３２と協働しうる計測装置に収容される。この計測装置は、電気回路２３に接続されると、コネクタ３の圧縮状態を測定することができる。したがって、この計測装置を用いれば、例えば、製造工程の最後において、コネクタ３が表示スクリーンとコントロールカードの間に装填されたときに、コネクタ３に直接アクセスしなくても、コネクタ３の圧縮状態を測定することができる。

コネクタの圧縮状態を測定するためには、上記のマイクロプロセッサの計測装置を、コントロールカードにおいて電気回路に接続すれば十分である。この計測装置は、内蔵するマイクロコントローラと電気回路２３との電気的接続を実現する接続手段を備えている。

一方、「内部」型のマイクロコントローラは、電子デバイスに内蔵される。図８に示すように、マイクロコントローラ２８は、全電気抵抗Ｒtの値を、コネクタ３の圧縮比に変換する変換手段２９を備えている。コネクタ３の圧縮比は、コネクタ３が表示スクリーン１およびコントロールカード２の間に、両者と接触するように配置されると、導電ブレード４の両端部間における距離の変動に対応して変化する。

マイクロコントローラ２８は、コネクタ３の圧縮比を、メモリ３１に格納されている設定値と比較する比較手段３０も備えている。メモリ３１は、比較手段３０と接続している。仮に、導電ブレード４の両端部間における距離の短縮が１０％を下回っていると、表示スクリーン１およびコントロールカード２とコネクタ３との接続は不良であると推定される。

本発明の他の実施形態（図示していない）においては、コネクタ３に設けられる追加導電ブレード２１はただ１つであり、追加送電トラックと、ＬＣＤ（液晶表示装置）型表示スクリーンの出力端子の１つとを接続する。コネクタの圧縮状態をチェックするときには、表示スクリーン１を作動させるための電気回路を、高インピーダンスの状態に置く。その後、コネクタ３の圧縮状態をチェックするため、送電トラック２６に対して、すでに述べたような電圧デバイダブリッジとして働くよう、電圧を印加する。

１ 表示スクリーン
２ コントロールカード
３ コネクタ
４ 導電ブレード
５ 絶縁ブレード
６ コネクタの両側縁
７，８ 導電ブレードの端面
９，10 絶縁ブレードの端面
11 コネクタの端面
12 溝
13 フレーム
14 送電トラック
15 ディスプレイセグメント
16,17 接続パッド
18 光源
19 マイクロプロセッサ
20 電極
21 追加導電ブレード
22 接触領域
23 電気回路
24,25 追加接続パッド
26 追加送電トラック
27 演算手段
28 マイクロプロセッサ
29 変換手段
30 比較手段
31 メモリ
Ｒt 全電気抵抗
Ｃ 圧縮比
Ｒf 参照抵抗

Claims (17)

1. 複数の導電ブレード(４)を有する伸縮性のコネクタ(３)を介して互いに電気的に接続された２つの電子コンポーネント(１)(２)を含む電子デバイスであって、前記コネクタ(３)は、２つの電子コンポーネント(１)(２)の間に挟まれ、このコネクタの両端部(11)(11)は、それぞれ、電子コンポーネント(１)(２)の各接続パッド(16)(17)と接触して、電子コンポーネント(１)(２)に対して圧縮されるようになっており、電子コンポーネント(１)(２)によるコネクタ(３)の圧縮状態をチェックしうるチェック手段(32)をさらに備えている電子デバイスにおいて、前記チェック手段(32)は、計測した電気抵抗の値からコネクタ(３)の圧縮状態を推定することができ、かつコネクタ(３)に設けられた追加導電ブレード(21)を含む電気回路(２３)を有することを特徴とする電子デバイス。
2. 前記コネクタ(３)の両側縁(６)(６)と平行になるように、複数の導電ブレード(４)と複数の絶縁ブレード(５)が交互に配列されており、導電ブレード(４)の両端部(７)(８)と、絶縁ブレード(５)の両端部(９)(10)は、コネクタ(３)の両端部(11)(11)において、それぞれ、交互に位置するようになっていることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
3. 前記導電ブレード(４)は、炭素製であることを特徴とする請求項２記載の電子デバイス。
4. 前記絶縁ブレード(５)は、シリコーン樹脂を含むプラスチック製であることを特徴とする請求項２または３記載の電子デバイス。
5. 前記コネクタ(３)の両側縁(６)(６)には、２つの追加導電ブレード(21)(21)が配置されており、これらの追加導電ブレード(21)(21)は、前記電気回路(23)の一部となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子デバイス。
6. 前記電気回路(23)は、前記追加導電ブレード(21)と直列に配置された参照抵抗(Ｒf)を含んでいることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電子デバイス。
7. 前記チェック手段(32)は、電気回路(23)の全抵抗(Ｒt)を算出するための演算手段(27)を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電子デバイス。
8. 前記チェック手段(32)は、求めた全抵抗(Ｒt)を、コネクタ(３)の圧縮比に変換する変換手段(29)を含んでいることを特徴とする請求項７記載の電子デバイス。
9. 前記チェック手段(32)は、前記コネクタの圧縮比を、設定値と比較する比較手段(30)を含んでいることを特徴とする請求項８記載の電子デバイス。
10. 前記コネクタの圧縮比の設定値は、１０％であることを特徴とする請求項９記載の電子デバイス。
11. 前記２つの電子コンポーネントの一方は、表示スクリーン(１)であり、他方は、表示スクリーン(１)の作動を制御するためのコントロールカード(２)であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の電子デバイス。
12. 前記表示スクリーンは、液晶スクリーンであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の電子デバイス。
13. 前記電気回路(23)の一部は、表示スクリーンに存在することを特徴とする請求項１２記載の電子デバイス。
14. 前記チェック手段(32)が内蔵されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の電子デバイス。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載の電子デバイスを含む制御盤。
16. コネクタ(３)の圧縮状態を測定するために、請求項１〜６のいずれかに記載の電子デバイスにおけるチェック手段(32)と協働しうる計測装置であって、前記電気回路(23)の全抵抗(Ｒt)を算出するための演算手段(27)と、求めた全抵抗(Ｒt)を、コネクタの圧縮比に変換する変換手段(29)と、前記圧縮比を設定値と比較する比較手段とを備える装置。
17. 前記設定値は１０％であることを特徴とする請求項１６記載の装置。

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