JP4053334B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置に関するものであり、さらに詳しくは液晶表示装置に発生する振動や異音を除去した液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種表示装置として液晶表示装置が広く普及してきた。液晶表示装置は装置全体が小型にでき、消費電力が少ないことからその用途は益々広がっている。例えば、最近普及の著しい携帯電話端末にはカラー液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）が採用されている。カラーＬＣＤの表示方式としては、反射型、透過型あるいは半透過反射型等さまざまな方式が開発されている。いずれの方式においても携帯電話端末用のカラーＬＣＤは、端末の軽量小型化及び薄型化が強く求められている。
【０００３】
カラーＬＣＤは２枚の透明基板の間に挟持した液晶分子への印加電圧を調整することで、液晶分子の並び方を変えて液晶中を通過する光の状態（変更、強度、散乱等）を変化させ、この変化した光をカラーフィルターを通して表示に利用したディスプレイ装置である。カラーＬＣＤは２枚の透明基板の他に、２枚の偏光板、カラーフィルター、透明電極、反射板等を積層して構成されるので、厚さが厚くなる傾向にある。これら部材のうちでも２枚の透明基板の厚さが大きな割合を占めている。携帯電話端末用のカラーＬＣＤの薄型化をはかるには、この２枚の透明基板の厚さを薄くする必要がある。
【０００４】
通常透明基板には平坦度の高いガラス基板が使用されている。従来はガラス基板の厚さは１．１ｍｍ程度のものが使用されており、ＬＣＤの薄型化に伴って０．７ｍｍ程度の厚さまで薄くなっていた。
ところが携帯電話端末のＬＣＤ用としてはこれでも厚く、さらなる薄型化が求められ、最近では０．４〜０．５ｍｍの薄いガラス板が用いられるようになってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
カラーＬＣＤを薄型化するために薄いガラス基板を使用すると、ＬＣＤの駆動信号が引き金となってＬＣＤに異常な微振動や異音が発生する場合がある。特に、携帯電話端末用のＬＣＤモジュールの場合には、セットを耳に近づけて使用するために、このような現象は大きな障害となる。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであって、ＬＣＤに異常な微振動や異音が発生するのを防止した、高性能な携帯電話端末用のＬＣＤを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは携帯電話端末用のＬＣＤモジュールに発生する異常な微振動や異音の発生原因を追及した結果、異常な微振動や異音はデバイス筐体の残留電荷によるピエゾ効果に起因していることを突き止めた。
従って、ＬＣＤモジュールに発生する異常な微振動や異音を防止するため、本発明においては、液晶層を挟んで対向する下側ガラス基板および上側ガラス基板からなる液晶パネルの前記下側ガラス基板とデバイス筐体間の、２００Ｈｚ帯域の周波数の帯電電圧を減少させるための除電手段を有し、前記除電手段が、前記デバイス筐体表面に導電層を形成し、前記導電層が、前記下側ガラス基板と前記デバイス筐体との間に挟持されており、前記下側ガラス基板の前記液晶層とは反対側の面の全面が前記導電層に接するとともに、前記導電層の全面が前記デバイス筐体の表面に接しており、前記導電層の表面抵抗が１０^１２Ω／□以下であるとともに、接地回路に接続されているものであることを特徴とする液晶表示装置とした。
除電手段を用いて下側ガラス基板とデバイス筐体間の、２００Ｈｚ帯域の周波数の帯電電圧を減少させれば、液晶用ガラス基板にピエゾ効果が働かず、異常な微振動や異音の発生を防止することができる。
また、デバイス筐体表面に導電層を形成しておけば、デバイス筐体表面に帯電する電荷を少なくすることが可能となり、液晶用ガラス基板にピエゾ効果が働かず、異常な微振動や異音が発生するのを防止することができる。
さらに、導電層を接地回路に接続しておけば、デバイス筐体表面に帯電する電荷を確実に放電して無くすることが可能となり、液晶用ガラス基板にピエゾ効果が働かず、異常な微振動や異音が発生するのを防止することができる。
更にまた、デバイス筐体表面に設けた導電層の表面抵抗を１０^１２Ω／□以下とすれば、液晶用ガラス基板とデバイス筐体間にピエゾ効果が働くことはなく、異常な微振動や異音が発生するのを防止することができる。
【０００７】
本発明では、前記導電層としては、デバイス筐体表面に導電性金属箔を貼り付けたものを利用することができる。
また、前記導電層としては、デバイス筐体表面に導電ペーストを塗布したものを利用することができる。
あるいは前記導電層として、デバイス筐体表面に導電性金属のスパッタ膜を形成したものを使用することもできる。
これらの手段を用いてデバイス筐体表面に導電層を形成しておけば、デバイス筐体表面に帯電する電荷を少なくすることが可能となり、液晶用ガラス基板にピエゾ効果が働かず、異常な微振動や異音が発生するのを防止することができる。
【０００９】
本発明では、前記下側ガラス基板とデバイス筐体間の帯電圧を５０Ｖ以下とするのが好ましい。
下側ガラス基板とデバイス筐体間の帯電圧を５０Ｖ以下に下げれば、液晶用ガラス基板とデバイス筐体間にピエゾ効果が働くことはなく、異常な微振動や異音が発生するのを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは先ず異常な微振動や異音の原因解明から着手した。すなわち図２に示したような異常な微振動や異音を発するＬＣＤモジュール１０について、その部品の組み合わせ順に逆に取り除き、音のレベルが変化する箇所を特定した。図２に示すＬＣＤモジュール１０は、下側ガラス基板６と上側ガラス基板３の間に液晶層（図示省略）を挟持した液晶パネル１３の上面に、偏光板７を貼り、フロントライト５を重ね合わせて両面テープを使用したスペーサイ４で貼り付け、これを合成樹脂製のモールドケース１の内側にはめ込んで組み立て、ガラス基板上の電極に接続する導体をプリント回路基板（ Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ ）２でモールドケース１の外側に引き出した構造を有している。ＦＰＣ２には半導体チップ８を取り付けてある。
その結果、図２のフロントライト５を取り除いても音のレベルに変化は認められなかった。
次いで、ＦＰＣ２をモールドケース１のフックから外すと、異音小さくなった。また、異音の小さかったモールドケースに異音の大きかった液晶パネルを組み込むと、異音は小さくなることが認められた。また、モールドケースを素手で押さえると、異音は小さくなることが判った。このことからモールドケースと液晶パネルとの組み合わせによっては異音が発生する場合があることが判った。
【００１１】
次に、異音の周波数ベクトルを測定することにより、周波数から異音の発生原因を解明することを試みた。周波数ベクトルの測定は、液晶パネル表面から２〜３ｍｍ離れたところにタイマイクをセットし、パソコンのサウンドカードのマイク入力端子に接続して行った。周波数ベクトルの測定結果を図３に示す。
その結果、図３に示すように１１０，２００，６２０，１１２０Ｈｚ付近に異音のピークがあった。また、異音が大、中、小の３水準のＬＣＤモジュールにつきピークレベルを比較すると、表１に示すように２００Ｈｚ付近の周波数帯に著しい違いがあることが判る
【００１２】
【表１】

【００１３】
以上のような測定から、液晶パネルとモールドケースに異常振動や異音の発生原因があると判断されるに至ったため、液晶パネルの液晶駆動時の誘導電位の測定と、モールドケースの帯電電圧を測定することにした。
【００１４】
液晶駆動時の誘導電位の測定は、以下のようにして行った。すなわち、液晶を駆動させた状態で、液晶パネル裏面に５ｍｍの間隙を保って精密静電表面電位計（モンロー製；２４４）をあて、デジタルオシロスコープを用いて測定した。結果を図４に示す。図４において（ａ）は赤色、緑色及び青色の全ての画素に電圧を印加した場合、（ｂ）は全ての画素の電圧を切った状態にした場合、（ｃ）は電源を切った状態の場合を示す。
図に示すように、液晶を駆動すると２００Ｈｚの誘導電位が発生するのが確認できた。２００Ｈｚの誘導電位は先の周波数ピークと一致する。また、この２００Ｈｚの誘導電位は、異音が大、中、小の３水準のＬＣＤモジュールにつき差異はなく、いずれも液晶を駆動すると誘導電位が発生するのが確認できた。
【００１５】
次に、同じように精密静電表面電位計を使用してモールドケース内側の帯電電圧を測定した。測定の結果一般に帯電電圧の平均値が＋（プラス）帯電のモールドケースを使用したものは、異音が小さかった。また、異音が大きなものは、局所的に大きな帯電電圧を示す部分がある傾向にある。測定位置▲１▼は液晶パネルの右上を、測定位置▲２▼は液晶パネルの右下を、測定位置▲３▼は液晶パネル中央を、測定位置▲４▼は液晶パネルの左上を、測定位置▲５▼は液晶パネルの左下をそれぞれ表している。測定結果を表２に示す。
【００１６】
【表２】

【００１７】
次に、モールドケース内側の帯電電圧により異音が変化することから、モールドケース内側の表面抵抗に差異がないかどうか、比較測定した。測定方法は、モールドケース表面の１７ｍｍ角の正方形に銀ペーストを塗布し、その対辺にカーボンテープ（ SHINTO PAINT製、シントロン P-9180 ）を貼り付け、高抵抗メーター（ HEWLET PACKARD 製、4329A ）を使用して測定した。測定対象としたモールドケースはＡＢＳ樹脂（帝人化成（株）製、マルチロン ＴＮ３８１３Ｂ）を使用して金型成型したもの、樹脂に導電性フィラー（日本ゼオン（株）製）を８％混入して金型成型したもの及びこれらのモールドケースを徐電処理したものである。表面抵抗の測定結果を帯電電圧及び異音の程度と共に表３に示す。表中帯電電圧については、大；１０００Ｖ以上、中；５００Ｖ以上、小；２００Ｖ以下である。また、異音の程度については、大；ハッキリ聞こえる（−４５〜−５０ｄＢ）、中；注意して聞くと聞こえる（−５２〜−６２ｄＢ）、小；音はかなり小さい（−６４〜−６８ｄＢ）、極小；異音は聞こえない（−６８ｄＢ以下）である。
【００１８】
【表３】

【００１９】
表３の結果から異音の発生を抑えるためには、モールドケースの表面抵抗が１×１０¹⁴Ω／□以下、好ましくは１×１０¹²Ω／□以下であることが必要である。表面抵抗が小さいほど帯電電圧の減衰が早くなる。
【００２０】
以上の測定結果から、携帯電話端末などに使用する薄型化したＬＣＤモジュールに発生する異常微振動や異音は、液晶を駆動する際に発生する薄いガラス基板とモールドケース残留電荷との間のピエゾ効果によるものと結論づけられる。
【００２１】
従って、ＬＣＤモジュールに発生する異常微振動や異音を防止するには、モールドケース表面の表面抵抗を低くし、残留電荷の量を極力少なくして、液晶基板との間にピエゾ効果が発生しないようにすればよいことが判った。
【００２２】
モールドケース表面の表面抵抗を低くし、残留電荷の量を極力少なくするには種々の方法が考えられる。例えば、モールドケースを構成する樹脂材料中に導電性フィラーを混入しても良い。しかしこの方法では材料の特性管理が難しく、ケズリかす等がモジュール中に侵入することによる短絡障害が発生する恐れがある。
そこで本発明では液晶用ガラス基板とデバイス筐体間に帯電電圧を減少させるための除電手段を設けることとした。この除電手段としては、デバイス筐体表面に導電層を形成するのが最適である。そして導電層としては導電性の金属箔を貼り付けたり、導電ペーストを塗布したものが利用できる。また、デバイス筐体表面に導電性金属のスパッタ膜を形成したものを利用することができる。導電性金属としては銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）が好んで用いられる。
【００２３】
デバイス筐体表面に導電層を形成することにより、表面抵抗が低くなり電荷が流れ易くなって帯電電圧を減ずることができる効果を発揮する。
さらに、この導電層を接地回路に接続すれば、帯電電圧を一段と減ずることができるようになり効果的である。
前記デバイス筐体表面の導電層の表面抵抗は、１０¹²Ω／□以下とするのが好ましい。
また、液晶用ガラス基板とデバイス筐体間の帯電圧を５０Ｖ以下とするのが好ましい。この程度の表面抵抗及び帯電電圧にしておけば、液晶用ガラス基板とデバイス筐体間にピエゾ効果が発生することはなく、ＬＣＤに薄いガラス基板を使用してもＬＣＤモジュラーに異常な微振動や異音が発生することはない。
【００２４】
モールドケースの表面抵抗は、蓄積した電荷が自然放電により減少するため、デバイスを組み立てる時間により決定される。
モールドケースの初期帯電電圧をＶ_{0 、}モールドケースの静電容量をＣ、モールドケースの表面抵抗をＲ、モールドケースの到達電圧をＶとすると次の（１）式の関係が成り立つ。
Ｖ＝Ｖ₀ ｅｘｐ^-(t/CR)・・・・・（１）
一般的に合成樹脂製のモールドケースの静電容量Ｃは Ｃ≒１０ｐＦ、また初期帯電電圧は２ｋＶ程度である。
いま、デバイスの組み立て時間を３０秒とし、異音の発生を防ぐための帯電電圧を５０Ｖ以下にするとの条件下で、（１）式によりモールドケースの表面抵抗Ｒを計算すると、
５０（Ｖ）＝２×１０³ （Ｖ）・ｅｘｐ^{-(30/10 × 10-12R)}・・・・・（２）
（２）式を解くとＲ＝８×１０¹⁰Ω／□となる。
すなわち、表面抵抗Ｒが８×１０¹⁰Ω／□以下ならば、３０秒間で組み立てを行う場合に、自然放電により初期２ｋＶの帯電電圧を問題のない電圧レベルである５０Ｖへと下げることが可能となる。
【００２５】
【作用】
本発明は、ＬＣＤモールドケースの帯電電圧を減ずることにより、分極した電化を発生させることなく、液晶用ガラス基板とデバイス筐体間にピエゾ効果が発生することを防止し、ピエゾ効果による薄い液晶用ガラス基板の振動を抑制するようにしたものである。
【００２６】
【実施例】
以下実施例を用いて説明する。
（実施例１）
図１に示すように、厚さ０．５ｍｍのガラス基板３，６を使用したフロントライト式反射型のカラー液晶パネル１３の上面に偏光板７を重ね合わせ、厚さ０．３ｍｍのＡＢＳ樹脂を金型成型して製作したモールドケース１にはめ込んだ。偏光板７の上にはスペーサー４を兼ねる両面テープを用いて、光源となるフロントライト５を貼り付けた。ガラス基板３，６の表面に形成した透明電極（図示省略）は、ＦＰＣ２を用いてモールドケース１の外側に引き出し、半導体チップ８等の所定の部品を組み込んでカラーＬＣＤモジュール１０を作成した。モールドケース１の外形寸法は４０ｍｍ×５０ｍｍである。モールドケース１の内側には厚さ０．１ｍｍ、大きさ４０ｍｍ×４５ｍｍの銅箔を樹脂接着剤を使用して貼り付けて、導電層９を形成した。
さらに、別のカラーＬＣＤモジュールについては、モールドケースに貼り付けた銅箔をＦＰＣの接地回路に接続した。
これらのカラーＬＣＤモジュールについて所定の電圧を印加して液晶を駆動させ、タイマイクを使用して微小異音を測定したところ、表１に記載されている「異音レベル 小」と同じであった。
【００２７】
（実施例２）
モールドケース１の内側に銅箔を貼り付ける代わりに、銅粉を使用した導電ペーストを溶媒に溶かして噴霧塗布した以外は、実施例１と同様にしてカラーＬＣＤモジュール１０を形成し、実施例１と同様な測定を行った。結果は実施例１と同様であった。
【００２８】
（実施例３）
モールドケース１の内側に銅箔を貼り付ける代わりに、スパッタ法により厚さ０．０５ｍｍの銅薄膜を形成した以外は、実施例１と同様にしてカラーＬＣＤモジュール１０を形成し、実施例１と同様な測定を行った。結果は実施例１と同様であった。
【００２９】
これらの結果からモールドケースの内側に導電膜を形成した場合には、いずれの場合にもカラーＬＣＤモジュールに異常な微振動や異音は発生しないことが判る。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ＬＣＤの薄型化に伴って薄いガラス基板を使用しても異常な微振動や異音が発生することが防げるので、ＬＣＤの薄型化を益々促進させ、小型で高性能なデバイスの開発に寄与する点が大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の液晶表示装置の概略構造を示す断面図である。
【図２】 従来の液晶表示装置の概略構造を示す断面図である。
【図３】 液晶表示装置に発生する異音の周波数スペクトルを示す図である。
【図４】 誘導電位の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・・モールドケース、２・・・・・フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）、３・・・・・上側ガラス基板、４・・・・・スペーサー、５・・・・・フロントライト、６・・・・・下側ガラス基板、７・・・・・偏光板、８・・・・・半導体チップ、１０・・・・・液晶ディスプレイモジュール、１３・・・・・液晶パネル

Claims (5)

1. 液晶層を挟んで対向する下側ガラス基板および上側ガラス基板からなる液晶パネルの前記下側ガラス基板とデバイス筐体間の、２００Ｈｚ帯域の周波数の帯電電圧を減少させるための除電手段を有し、
   前記除電手段が、前記デバイス筐体表面に導電層を形成し、前記導電層が、前記下側ガラス基板と前記デバイス筐体との間に挟持されており、前記下側ガラス基板の前記液晶層とは反対側の面の全面が前記導電層に接するとともに、前記導電層の全面が前記デバイス筐体の表面に接しており、前記導電層の表面抵抗が１０^１２Ω／□以下であるとともに、接地回路に接続されているものであることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記導電層が、前記デバイス筐体表面に導電性金属箔を貼り付けたものからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記導電層が、前記デバイス筐体表面に導電ペーストを塗布したものからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記導電層が、前記デバイス筐体表面に導電性金属のスパッタ膜を形成したものからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記下側ガラス基板と前記デバイス筐体間の帯電圧が５０Ｖ以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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