JP4656143B2 - 表示ユニットを有する携帯機器 - Google Patents

Description

本発明は携帯電話等の表示ユニットを有する携帯機器に関し、特に、小型薄型化と共に強度を向上させ、表示ユニットを保護する筺体構造の改良に関する。

携帯電話は、そのニーズの拡大から、カメラ機能及び大画面化等の高機能化への強い要求がある一方で、携帯するといった観点から小型薄型への強い要求もあり、これらの相反する要求にこたえるべく、種々の構造がとられてきた。一般に、各携帯端末に使用される筺体構造においては、複数の樹脂部品又は金属部品を軽く嵌合し、爪等によって固定するか、ねじ締結による固定若しくは挟みこみ等を行うか、又はこれらを組み合わせて使用する場合が多い。また、外部筺体の変形を内部へ伝えないようにするため、クッション等を貼り付けたりする場合もある。一方、携帯時にうっかり落下させたり、ポケットの中に入れたまま、椅子等に座ったり、鞄の中で本等に押されたりして曲げ荷重が加わったりし、種々の荷重条件に曝される。また、液晶に代表される表示ユニットは、一般的にガラス製であり、こういったさまざまな荷重に対して強いとはいえないため、筺体構造での強度確保が重要である。このため、樹脂筺体においては強度確保のために、肉厚を厚くしたり、更に液晶表示部が拡大されると、特許文献１に記載のように、専用の枠部品を追加したり、更にその枠部品を金属としたり、また、特許文献２及び３に記載のように、マグネシウム合金等の金属フレームを使用した構造をとる場合がある。

特開２００４−３１７５８８号公報 特開２００２−５１１３２号公報 特開２０００−１１４７４２号公報

しかしながら、これらの特許文献に開示された筺体構造にはいくつかの問題点がある。

第１の問題点は、液晶保持部分を繊維強化樹脂などの高弾性率の樹脂材料を使用しても、鉄系金属に比べてその弾性率は５０分の１から７０分の１と低く、強度確保のための肉厚が必要になる。結果として、機器の小型薄型化要求にこたえられない。

第２の問題点は、更に樹脂成形の場合には、成形時の流動性の問題があり、一定以上の肉厚の確保が必要であり、薄型化に限界がある。

第３の問題点は、マグネシウム合金等を用いたチクソモールド成形など、優れた成形手法を使用しても、やはり成形上の肉厚が必要となる点である。このため、強度確保には優れていても、薄型化への貢献度としては不十分である。

また、第４の問題点として、液晶部分のフレームを別部品構成とし、金属フレームを使用しても、強度確保は可能になるが、フレーム部品自体の肉厚確保のため、小型及び薄型化には対応できない。更に、ねじ止め及び爪固定など、金属フレームと樹脂筺体の接続領域が必然的に必要となり、結果として小型薄型化を制限してしまう。

また、第５の問題点は、第４の問題点を解決するために、樹脂と金属の接着剤で固定したとしても、接着面積の確保が必要になり、小型薄型化の障害になる。

また、第６の問題点として、特許文献３に示す形態では、図３、図６、又は図７に示されているように、樹脂とマグネシウム筺体部分との接続面積が小さいと、容易に外れてしまうという問題点がある。このため、樹脂とマグネシウム筺体部分との接続面積をできるだけ大きくとる工夫が必要であり、このため金属部品の厚さを薄くできないと共に、形状が複雑になる等の欠点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、表示ユニットを保護することができ、薄型化及び小型化に適した構造の筐体を供えた表示ユニットを有する携帯機器を提供することを目的とする。

本発明に係る表示ユニットを有する携帯機器は、表示ユニットを保持する連続した側壁を持つ有底凹部形状の金属板の成形体からなる金属構造体と、この金属構造体の表面に射出成形されて前記金属構造体と一体成形された額縁状の樹脂製筐体と、を有し、前記金属構造体と前記樹脂製筐体により筐体が構成されていることを特徴とする。

この携帯機器において、前記金属構造体は前記有底凹部形状部に沿ってリブ構造を有することが好ましい。これにより、筐体の剛性が高まる。

また、前記金属構造体は、薄板板金の絞り加工によって成形され、有底凹部形状部の側壁面が連続的であることが好ましい。

更に、前記金属構造体は、例えば、射出成形を含む精密鋳造又は焼結によって成形されたものである。

更に、前記樹脂製筐体が外面に露出していることが好ましい。これにより、筐体は、薄型高剛性を保ちながら、外装については樹脂成形とすることで、高い意匠性を得ることができる。

更にまた、前記樹脂製筐体は、ヒンジ部及びその近傍が高弾性樹脂材料で成形されていることが好ましい。これにより、内蔵部品の保護と、筐体の塑性変形量の低減を両立させることができる。

そして、例えば、前記表示ユニットがバックライト方式の液晶であり、前記金属構造体の前記表示ユニットを保持する有底凹部形状部の平面底面が鏡面仕上げ部により構成されており、この鏡面仕上げ部が液晶バックライトの反射板を兼ねている。

更にまた、前記金属構造体のリブ構造の部分に、断面凹形状に絞り加工された絞り部を有することが好ましい。これにより、ヒンジ近傍における表示ユニットの変形量を抑制することができる。

このように、本発明は、表示ユニットを保持する金属製構造体を主構造体として、これに樹脂を一体成形した筺体構成とする。この金属製構造体は、表示ユニットの保持部が箱形状をしているため、薄板ガラスで構成される表示ユニットに対して、外部からの曲げ荷重のほか、ねじり荷重などの変形にも強く、表示部自体が薄型化によって剛性が低下しても、損傷から保護することができる。金属製構造体は、薄板プレス加工によって製造されているため、肉厚が薄くても十分な強度を保つことができる。更に、筺体全体のフレーム部品として構成されるため、装置全体の剛性をこの構造体で保つことができ、表示ユニット以外の実装基板及び機能部品の保護も可能である。更に、金属構造体は内部にて構成され、外装部分は樹脂となるため、従来構成の装置のように多様な意匠が実現できる。更にまた、弾性変形領域の小さい金属部と弾性変形領域の大きい樹脂部分を組み合わせることで、金属の塑性変形を押えることができる。

本発明に係る他の表示ユニットを有する携帯機器は、表示ユニットを保持する連続した側壁を持つ有底凹部形状の金属板の成形体からなる金属構造体と、この金属構造体の表面に射出成形されて前記金属構造体と一体成形された額縁状の金属製筐体と、を有し、前記金属構造体と前記金属製筐体により筐体が構成されていることを特徴とする。

この表示ユニットを有する携帯機器において、前記金属製筐体は、チクソモールド又はダイキャストを含む金属の射出成形により成形され、成形する金属材料の熱膨張率が前記金属構造体の熱膨張率よりも小さいように構成することができる。

本発明によれば、表示部の保護と、筺体の高剛性化を両立させ、小型薄型化を実現できる。また、薄型高剛性を保ちながら、外装については樹脂成形とすることで意匠性を確保できる。更に、金属筺体の場合に発生しやすい塑性変形を、最小限に留めることが可能である。

本発明の実施形態に係る携帯機器の筺体構造を示す斜視図である。 この図１に示す金属構造体１００を分離した分解斜視図である。 金属構造体１００の断面図である。 表示ユニット組立後の折り畳み型携帯機器の筐体構造を示す斜視図である。 図４の分解斜視図である。 図４の断面図である。 本発明の第２実施形態の携帯機器の筐体構造を示す斜視図である。 その分解斜視図である。 同じくその断面図である。 同じくその背面表示ユニット嵌合部に孔を穿孔したものを示す斜視図である。 本発明の第３実施形態の携帯機器の筐体構造を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態の携帯機器の筐体構造を示す斜視図である。 本発明の第５実施形態の携帯機器の筐体構造を示す斜視図である。 本発明の第６実施形態の携帯機器の筐体構造を示す斜視図である。

符号の説明

１００ 金属構造体
１０１ 表示ユニット保持部
１０２ ケーブル孔
１０３ リブ
１０４ 孔
１０５ 連結孔
１０６ 切欠
１０７ 保持爪
１０８ 孔
１０９ 絞り部
１１０ 切除部
１１１ 切断部
２００ 樹脂筺体
２０１ リブ
２０２ スピーカ音孔
２０３ ヒンジ部
２０４ ねじ孔
３００ リアカバー
３０１ リブ
３０２ ディスプレイ孔
４００ 主表示ユニット
５００ 実装基板
５０１ 背面表示ユニット孔
６００ 保護スクリーン
７００ 背面表示ユニット
８００ 背面保護スクリーン
９００ 固定ねじ

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る表示ユニットを有する携帯機器の筺体構造を示す斜視図、図２はこの図１に示す金属構造体１００を分離した分解斜視図、図３は金属構造体１００の断面図、図４は表示ユニット組立後の折り畳み型携帯機器の斜視図、図５は図４の分解斜視図、図６は図４の断面図である。

図１及び図２に示すように、金属構造体１００は、液晶等の表示ユニットを保持する表示ユニット保持部１０１、表示ユニットのフレキシブルケーブルを通すケーブル孔１０２、液晶長手方向の曲げ剛性を保つリブ１０３、並びにスピーカ及びレシーバ用の孔１０４を有する。金属構造体１００は、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の厚さのステンレス鋼の薄板によって、プレス加工にて成形される。この金属構造体１００は、実使用時の塑性変形を抑制するために、ばね材といわれる弾性変形量が大きな鋼材を使用して成形することが望ましい。表示ユニット保持部１０１は絞り加工にて形成されており、曲げ及びねじり剛性が強い。

金属構造体１００には、額縁形状の樹脂筺体２００が一体成形される。即ち、樹脂筺体２００は金属構造体１００の全体を囲むように、射出成形によって金属構造体１００に対して一体成形される。このとき、金属構造体１００の金属板と樹脂筐体２００の樹脂被覆部とを連結するため、金属構造体１００に微小な連結孔１０５を設け、樹脂がこの連結孔１０５に食い込むようにする。この一体成形後、樹脂筺体２００及び金属構造体１００は冷却されるため、熱収縮をおこすが、金属構造体１００は樹脂の収縮に比べてはるかに少ない量しか収縮しない。このため、ゆがみが生じることが多い。

しかし、本発明では、金属構造体１００を箱型にしており、単体での剛性が樹脂筺体２００に比べ極めて高く、更に、金属構造体１００の外面を覆う樹脂筺体２００の肉厚を均等にすることで、収縮による変形を相殺させることができる。また、荷重の加わりやすい長手方向については、金属構造体１００に沿わせた樹脂の両側リブによって、樹脂の弾性力で金属の塑性変形を最小にすることが可能である。また、ヒンジ周辺部については樹脂筺体で構成されるため、衝撃負荷に対して塑性変形することなく、衝撃エネルギーの吸収が可能である。

樹脂筺体２００にはリアカバー３００と嵌合固定させるためのリブ２０１と、スピーカ音孔２０２が設けられている。また、下部筺体との接続を行うためのヒンジ部２０３と、リアカバー３００と固定するためのねじ孔２０４が形成されている。リアカバー３００には、樹脂筺体２００と嵌合するためのリブ３０１（図５参照）が設けられており、更に背面ディスプレイ孔３０２が穿孔されている。リアカバー３００は、樹脂成形材であっても良いし、薄型化のために金属製でも良く、又は両者を一体化したものでも可能である。

次に、図５を参照して、本発明の実施形態の表示ユニットを有する携帯機器の組立方法について説明する。先ず、金属構造体１００を一体成形した樹脂筺体２００に、主表示ユニット４００を組み付ける。表示ユニット４００の配線は、ケーブル孔１０２を介して、実装基板５００へ接続される。更に、主表示ユニット４００の表面には、保護スクリーン６００が、樹脂筺体２００へ貼り付けられる。また、実装基板５００には、背面表示ユニット孔５０１が設けられており、この背面表示ユニット孔５０１の位置に、背面表示ユニット７００が設置される。リアカバー３００には背面表示ユニット７００の背面保護スクリーン８００が接着される。リアカバー３００と樹脂筺体２００は、リアカバー３００を樹脂筐体２００に嵌合した後、固定ねじ９００にて固定される。

主表示ユニット４００がバックライト方式の液晶である場合、バックライトの導光板の光を効率よく反射させるため、反射板の部品を追加する必要があるが、本発明では反射部分が薄板ステンレス材であるため、予め鏡面に仕上げたステンレス材を使用することで、反射板を不要とできる。

本発明の金属構造体１００は、通常のプレス用材料では、弾性域が狭いために塑性変形を起こしやすい。一方、ばね性の高い材料は絞り加工を含む精密プレスには、その高いばね性によって成形性が悪いため、不向きである。本発明では金属構造体の形状を単純化することで、通常材よりもばね性をもたせた材料を使用することが可能になる。こうすることで、金属構造体１００の弾性領域が増すため、樹脂材料の弾性率の要求値も高い必要がなくなり、樹脂材料の選択の幅が広がる。

このような携帯機器において、表示部分の装置の厚さは、保護スクリーンの厚さ、保護スクリーンと表示ユニットとの隙間、表示ユニットの厚さ、筺体の厚さ、背面表示ユニットの厚さ、背面保護スクリーンの厚さ、背面保護スクリーンと背面表示ユニットとの隙間の総厚によって最小厚が決まる。しかしながら、個々の厚さを薄くしてしまうと、材質を変更しなければ厚さの３乗に比例して強度は低下する。本発明では、筺体部分の厚さ及び強度が、表示ユニット保持部の面が樹脂の場合と比較して厚さが０．５倍、強度比が６〜８倍となり、マグネシウム合金と比較しても、厚さが０．６倍、強度比が約１．２倍となる。更に、折り曲げ部分の強度があるため、装置の厚さを１／２にしても、従来の樹脂構造の筺体と比べて同等以上の強度を確保可能である。

図７は本発明の第２実施形態の携帯機器を示す斜視図、図８はその分解斜視図、図９は断面図である。ここに示す金属構造体１００には、薄板プレス加工によって、背面表示ユニットの外周四辺にそって矩形の切欠１０６が設けられており、背面表示ユニット７００を保持する保持爪１０７が切欠１０６内に形成されている。この保持爪１０７により、背面表示ユニット７００の保持が可能であり、衝撃印加時の位置ずれを容易におさえることができる。

図１０は、同様に、背面表示ユニット嵌合部に孔１０８を穿孔したものである。こうすることで、金属薄板分の厚さを低減でき、装置厚さを更に薄くすることが可能である。また、主表示ユニット及び背面表示ユニットが共にバックライト方式の液晶である場合、バックライトを共用することもできる。

また、図１１は本発明の第３の実施形態に係る携帯機器の金属構造体１００を示す斜視図である。折り畳み式携帯電話では、全長が更に長くなり、長手方向の曲げ剛性が重要になるが、本実施形態においては、最も強い荷重が印加されるヒンジ部に、ヒンジ近傍の曲げ剛性を強化する絞り部１０９が設けられている。この絞り部１０９は、断面がＵ字形になるように絞り加工が施されたものである。これによって、落下時等に負荷のかかるヒンジ近傍の剛性を上げることが可能であり、全体剛性のバランスを取ることが可能である。

図１２は本発明の第４の実施形態に係る携帯機器の金属構造体１００を示す斜視図である。図に示すように、本実施形態の金属構造体１００は、図１１に示す第３実施形態の携帯機器の金属構造体１００に対し、不要な部分を切除して切除部１１０を設けたものである。このように、金属構造体１００は樹脂筺体２００の全面に存在しなくても、その効果を発揮する。切除部１１０を設けることで、装置内蔵部品の実装領域を広げることが可能である。

更に、図１３は本発明の第５実施形態に係る携帯機器の金属構造体１００を示す斜視図である。本実施形態は、金属構造体１００の全長が短くなるように端部が切断されており、切断部１１１が設けられている。この図１３に示す切断部１１１を設けると、金属を排除した領域を確保でき、携帯電話等の通信機器に必要なアンテナ領域の確保も可能である。この場合、一部領域は金属薄板が完全に除去されるため、除去部分の剛性低下が発生する。しかしながら、表示ユニット部分は保護されるため、リアカバーの剛性も含め筺体構造全体での剛性確保が行うことで、十分な強度確保は可能である。

一方、図１４に示すように、リブ１１２を側壁３面又は４面に展開し、連続した面とすることで強度を上げることも可能である。また、このリブ構造は、金属構造体を更に一層薄型化した場合、又は第３の実施例で示した絞り部を設置できない場合において、有効である。

なお、本発明においては、上記各実施形態の樹脂製筐体の代わりに、射出成形により金属構造体と一体成形された額縁状の金属製筐体を設けることができる。この場合に、前記金属製筐体は、チクソモールド又はダイキャストを含む金属の射出成形により成形され、成形する金属材料の熱膨張率が前記金属構造体の熱膨張率よりも小さい。

このように構成された実施形態においても、携帯機器の表示部の保護と、筺体の高剛性化を両立させ、小型薄型化を実現できる。なお、この実施形態においても、前記金属構造体は前記有底凹部形状部に沿ってリブ構造を有する。また、前記金属構造体は、薄板板金の絞り加工によって成形され、有底凹部形状部の側壁面が連続的である。更に、前記金属構造体は、射出成形を含む精密鋳造又は焼結によって成形されたものである。更に、前記金属製筐体が外面に露出している。そして、前記表示ユニットがバックライト方式の液晶であり、前記金属構造体の前記表示ユニットを保持する有底凹部形状部の平面底面が鏡面仕上げ部により構成されており、この鏡面仕上げ部が液晶バックライトの反射板を兼ねている。また、前記金属構造体のリブ構造の部分に、断面凹形状に絞り加工された絞り部を有する。

本発明は、携帯電話、デジタルカメラ及びＰＤＡ等の携帯機器のストラップホルダとして有益である。

Claims (23)

1. 第１の底板と、前記第１の底板の周辺に設けられた第１の側板と、からなる第１の有底凹部形状を有する金属構造体と、
   前記第１の有底凹部形状の外部に一体にして設けられた１つの樹脂外装体と、
   前記第１の有底凹部形状の内部に設けられた表示ユニットと、を有し、
   前記樹脂外装体は対向する前記第１の側板の両方に設けられた第１の部位を有し、
   前記第１の部位が前記金属構造体を狭持してなることを特徴とする携帯機器。
2. 前記第１の有底凹部形状の外側に、前記樹脂外装体が開口を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の携帯機器。
3. 前記第１の側板の周辺部において第１の孔が形成され、前記第１の孔に前記樹脂外装体の材料が回りこんでいる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の携帯機器。
4. 前記金属構造体の材料の熱収縮率は、前記樹脂外装体の材料の熱収縮率よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の携帯機器。
5. 前記樹脂外装体が前記第１の側板に一体にして設けられている
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の携帯機器。
6. 第１の底板と、前記第１の底板の周辺に設けられた第１の側板と、からなる第１の有底凹部形状を有する金属構造体と、
   前記第１の有底凹部形状の外部に一体にして設けられた１つの外装体と、
   前記第１の有底凹部形状の内部に設けられた表示ユニットと、を有し、
   前記金属構造体の材料の熱収縮率は、前記外装体の材料の熱収縮率よりも小さく、
   前記外装体は対向する前記第１の側板の両方に設けられた第１の部位を有し、
   前記第１の部位が前記金属構造体を狭持してなる携帯機器。
7. 前記第１の有底凹部形状の外側に、前記外装体が開口を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の携帯機器。
8. 前記第１の側板の周辺部において第１の孔が形成され、前記第１の孔に前記外装体の材料が回りこんでいる
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の携帯機器。
9. 前記外装体が前記第１の側板に一体にして設けられている
   ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の携帯機器。
10. 前記第１の底板に、第２の底板と第２の側板からなる第２の有底凹部形状が設けられ、
    前記第２の有底凹部形状が前記第１の有底凹部形状の内部に設けられた前記表示ユニットを保持する
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の携帯機器。
11. 前記第２の有底凹部形状が、前記第１の有底凹部形状の内側に突出している
    ことを特徴とする請求項１０に記載の携帯機器。
12. 前記第２の底板または前記第２の側板の少なくとも一方に、第２の孔が形成されている
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の携帯機器。
13. 前記第２の孔を通過する配線を介して、前記第１の有底凹部形状の内部に設けられ前記第２の有底凹部形状が保持する前記表示ユニットと配線基板とが接続していることを特徴とする請求項１２に記載の携帯機器。
14. 前記表示ユニットがバックライト方式の液晶であって、
    前記金属構造体の前記第２の底板は鏡面仕上げ部を有している
    ことを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１項に記載の携帯機器。
15. 前記鏡面仕上げ部が液晶バックライトの反射板を兼ねている
    ことを特徴とする請求項１４に記載の携帯機器。
16. 前記第２の底板に、切欠が設けられている
    ことを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１項に記載の携帯機器。
17. 前記切欠に背面表示ユニットを保持する保持爪が嵌合されている
    ことを特徴とする請求項１６に記載の携帯機器。
18. 前記第２の底板に、背面表示ユニットを嵌合する孔が設けられている
    ことを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１項に記載の携帯機器。
19. 前記表示ユニットと前記背面表示ユニットとがバックライト方式の液晶であって、
    前記表示ユニットと前記背面表示ユニットとのバックライトが共用されている
    ことを特徴とする請求項１７または１８に記載の携帯機器。
20. 前記第１の底板のヒンジ部近傍に絞り部が設けられている
    ことを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載の携帯機器。
21. 前記第１の側板が連続した板である
    ことを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の携帯機器。
22. 前記金属構造体は、薄板板金の絞り加工によって成形されている
    ことを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の携帯機器。
23. 前記金属構造体は、射出成形を含む精密鋳造又は焼結によって成形されたものである
    ことを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の携帯機器。

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