(57)【要約】  静電気放電による影響を軽減する対策を施した電子機器を提供する。本開示のタブレットは、ディスプレイモジュールと、ディスプレイモジュールを保持する第１の金属フレームと、第１の金属フレームのディスプレイモジュールが保持されている面の反対面に配置される第２の金属フレームと、第１の金属フレームと電気的に接続されるグランドを有し、電子回路を搭載し、第２の金属フレームの第１の金属フレームが配置されている面の反対面に配置されるプリント基板と、を備える。静電気電流は、第１の金属フレームと、第２の金属フレームに分流する。
2015140857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイモジュールと、
前記ディスプレイモジュールを保持する第１の金属フレームと、
前記第１の金属フレームの前記ディスプレイモジュールが保持されている面の反対面に配置される第２の金属フレームと、
前記第１の金属フレームと電気的に接続されるグランドを有し、電子回路を搭載し、前記第２の金属フレームの前記第１の金属フレームが配置されている面の反対面に配置されるプリント基板と、を備え、
静電気電流は、前記第１の金属フレームと、前記第２の金属フレームに分流する、
電子機器。
【請求項２】
前記プリント基板は、静電気電流の発生源から離れて配置される、
請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記第２の金属フレームのサイズは、前記第１の金属フレームのサイズ以下であり、少なくとも前記プリント基板よりも静電気電流の発生源側に大きい、
請求項１記載の電子機器。
【請求項４】
ディスプレイモジュールと、
前記ディスプレイモジュールを保持する第１の金属フレームと、
前記第１の金属フレームと電気的に接続されるグランドを有し、電子回路を搭載し、前記第１の金属フレームの前記ディスプレイモジュールが配置されている面の反対面に配置されるプリント基板と、
前記第１の金属フレームの少なくとも一部に絶縁部材又はスリットを介して配置される第２の金属フレームと、を備え、
静電気電流は、前記第１の金属フレームと、前記第２の金属フレームに分流する、
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、静電気放電（ＥＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）による影響を軽減する対策を施した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から静電気放電は、装置の動作不具合やネットワークの断絶を引き起こす大きな要因となっており、電子機器のメーカーは、機器設計の際に適切なＥＳＤ対策を要求されている。【０００３】
ＥＳＤ対策として例えば、特許文献１は、電器回路または電気機器などを収容する筐体の構造に関し、低抵抗導電体で構成され、低抵抗導電体がフレームアースに接続された筐体において、表面が高抵抗導電体で形成され、内面の低抵抗導電体との間に絶縁体を挟み、高抵抗導電体をフレームアースに接続する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１５７７９９号公報
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、静電気放電による影響を軽減する対策を施した電子機器を提供する。
【０００６】
本開示における電子機器は、ディスプレイモジュールと、ディスプレイモジュールを保持する第１の金属フレームと、第１の金属フレームのディスプレイモジュールが保持されている面の反対面に配置される第２の金属フレームと、第１の金属フレームと電気的に接続されるグランドを有し、電子回路を搭載し、第２の金属フレームの第１の金属フレームが配置されている面の反対面に配置されるプリント基板と、を備える。静電気電流は、第１の金属フレームと、第２の金属フレームに分流する。
【０００７】
本開示における電子機器は、静電気放電による影響を軽減することができる。特に、薄型化・大画面化が進むタブレット型電子機器（以下、タブレット）の静電気放電による影響の軽減に有効である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、従来のタブレットの断面図である。
【図２】図２は、タブレットのサイズと静電容量比の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、実施の形態１に係るタブレットの分解斜視図である。
【図４】図４は、図３の４−４断面図である。
【図５】図５は、図３のＢ方向の図である。
【図６】図６は、静電気ガンのＩＥＣ６１０００−４−２で規定されている試験波形を示す特性図である。
【図７Ａ】図７Ａは、従来のタブレットに対する静電気電流分布の解析結果を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施の形態１のタブレットに対する静電気電流分布の解析結果を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１のタブレットの別の静電気電流の分流構造を示す図である。
【図９】図９は、図８のＢ方向の図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１のタブレットのさらに別の静電気電流の分流構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１１】
（実施の形態１）
[１−１．課題]
まず図１と図２を用いて大画面のタブレットにおける静電気放電の課題を説明する。図１は、従来のタブレットの断面図である。図２は、タブレットのサイズと静電容量比の関係を示すグラフである。
【００１２】
タブレットを含むモバイル型の電子機器において、使用者が電子機器に触れた時などに、静電気放電により、筐体から電子機器の内部のプリント基板に静電気電流が流れ込み、プリント基板の電源／グランド間の電位が変動し、プリント基板に搭載されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）のリセットが発生したりタブレットのＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）パネルの画面にちらつきが発生したりする等の誤動作が生じることがある。
【００１３】
図１において、タブレット１００は、ＬＣＤパネルとその駆動回路を含むディスプレイモジュール１０と、マグネシウムの第１の金属フレーム２０と、第１の金属フレーム２０に接続され、盗難防止用のワイヤを取り付けるステンレスのセキュリティフック２１と、タブレット１００で使用する電子回路であるＣＰＵ３２を搭載しガラスエポキシ基板からなるプリント基板３０と、プリント基板３０を内部に格納するガラス繊維強化プラスチックの樹脂外装４０で構成される。
【００１４】
ディスプレイモジュール１０と第１の金属フレーム２０は接続部１１によって接続されている。プリント基板３０と第１の金属フレーム２０は導電性部材の接続部３１によって接続されており、プリント基板３０のグランドは、第１の金属フレーム２０に電気的に接続されている。
【００１５】
タブレット１００は、不図示の例えばリチウムイオン電池からなる二次電池を内蔵しており、この二次電池を充電、あるいはタブレット１００を外部電源から動作させるために、着脱可能な電源ケーブル７０を備えている。
【００１６】
図１において、タブレット１００は、金属テーブル８０の上に置かれている。第１の金属フレーム２０と金属テーブル８０の距離をｄとする。
【００１７】
タブレット１００において、第１の金属フレーム２０に接続されるステンレスで導電性部材であるセキュリティフック２１に、指５０が触れることで、静電気が発生し、発生した静電気電流９０は、第１の金属フレーム２０に流れ、接続部３１を通ってプリント基板３０へ流れ、電源ケーブル７０を通り、グランドへ流れていく。静電気電流９０がプリント基板３０を流れ、プリント基板３０上のＣＰＵ３２にも静電気電流９０が流れる。ＣＰＵ３２に流れる静電気電流９０が大きくなると、ＣＰＵ３２の誤動作を引き起こす。
【００１８】
図２において、横軸はタブレット１００のディスプレイモジュール１０のＬＣＤパネルのサイズであり、縦軸は基準に対する静電容量比である。基準として、ＬＣＤパネルのサイズが１０インチ、第１の金属フレーム２０と金属テーブル８０の距離ｄが５ｍｍの場合に発生する静電容量を１とする。図２において、距離ｄが１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの場合のＬＣＤパネルのサイズと基準に対する静電容量比を示している。
【００１９】
ここで、静電気電流iと、金属テーブル８０と第１の金属フレーム２０間で形成される静電容量Ｃは、周波数ω、電圧Ｖを用いると、
ｉ＝ｊωＣＶ
の関係がある。さらに、静電容量Ｃと金属テーブル８０と第１の金属フレーム２０間の対向面積Ｓと距離ｄは、ε０は空気の誘電率とすると、
Ｃ＝ε０（Ｓ／ｄ）
が成立する。すなわち、
Ｉ∝（Ｓ／ｄ）
が成り立つ。対向面積Ｓが増加する、すなわちＬＣＤパネルのサイズが大きくなり、距離ｄが減少する、すなわち、タブレット１００が大型化かつ薄型化すると、静電気電流ｉは増加する。図２おいて、例えば、サイズが２０インチで、距離ｄが３ｍｍの場合、静電容量は基準に対して約５倍にもなる。
【００２０】
このように、電気／機械設計用途、あるいは文教用途等でタブレット１００のサイズが２０インチ以上に大画面化し、さらに薄型化することに伴い、ＣＰＵ３２などに流れ込む静電気電流の量が増え、誤動作を引き起こし、静電気に対する課題はより深刻化する。
【００２１】
また、静電気放電に関して、帯電した操作者から直接、あるいは近接物体から発生する静電気放電に対する電子機器のイミユニティ必要条件や試験方法が、国際電気標準会議（ＩＥＣ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）が定めたＩＥＣ６１０００−４−２で規定されている。湿度が低い環境や、化学繊維のカーペットや衣服の使用されるような条件に操作者に蓄積した電荷が、電子機器へ向かって放電する現象を模擬するＥＳＤ発生機である静電気ガンから、電子機器に静電気が印加される。タブレット１００は、ＩＥＣ６１０００−４−２で規定されている試験をクリアしなければならない。
【００２２】
［１−２．構成］
図３は、実施の形態１におけるタブレットの分解斜視図であり、図４は、図３の４−４断面図であり、図５は、図３のＢ方向の図である。
【００２３】
タブレット２００は、タブレット１００に対して、第１の金属フレーム２０と第２の金属フレーム２２で構成される静電気電流の分流構造を備えている点で異なる。タブレット１００のサイズは２０インチで、厚さは１２．５ｍｍとする。
【００２４】
タブレット２００は、ＬＣＤパネルとその駆動回路を含むディスプレイモジュール１０と、マグネシウムの第１の金属フレーム２０と、第１の金属フレーム２０に接続され、盗難防止用のワイヤを取り付ける、ステンレスのセキュリティフック２１、ＣＰＵ３２を搭載し、ガラスエポキシ基板からなるプリント基板３０と、第２の金属フレーム２２と、絶縁部材２３と、プリント基板３０を内部に格納する樹脂外装４０で構成されている。タブレット２００は、第１の金属フレーム２０と第２の金属フレーム２２で構成される後述する静電気電流の分流構造を備える。プリント基板３０は、静電気発生源となるセキュリティフック２１から離れて配置される。
【００２５】
図４において、タブレット２００は、金属テーブル８０の上に置かれている。
【００２６】
ディスプレイモジュール１０と第１の金属フレーム２０は接続部１１によって接続されている。プリント基板３０と第１の金属フレーム２０は接続部３１によって接続されており、プリント基板３０のグランドは第１の金属フレーム２０に電気的に接続されている。
【００２７】
タブレット２００は、不図示の例えばリチウムイオン電池からなる二次電池を内蔵しており、この二次電池を充電、又はタブレット２００を外部電源から動作させるために、例えば、着脱可能な電源ケーブル７０を備えている。
【００２８】
タブレット２００は、厚さ３５μｍの銅箔からなる第２の金属フレーム２２は、厚さ１ｍｍのポリカーボネート板からなる絶縁部材２３を介してプリント基板３０と第１の金属フレーム２０の間に配置されている。
【００２９】
図５において、第２の金属フレーム２２の面積は、第１の金属フレーム２０の面積よりも小さく、プリント基板３０よりも静電気電流９０の上流側であるセキュリティフック２１側に大きく、静電気電流９０の下流側である電源ケーブル７０側にも大きい。
【００３０】
なお、第２の金属フレーム２２の面積は、第１の金属フレーム２０の面積と同じでもよい。
【００３１】
［１−３．動作］
次に、タブレット２００に流れる静電気電流伝搬動作を説明する。
【００３２】
図４において、指５０がセキュリティフック２１に触れることで静電気が発生し、第１の金属フレーム２０に流れる静電気電流９０が流れ、第２の金属フレーム２２には、第１の金属フレーム２０と第２の金属フレーム２２との電磁界結合により静電気電流９１が分流される。静電気電流９０は、静電気電流９１が分流されるため、その大きさが減少し、プリント基板３０と第１の金属フレーム２０の接続部３１を通ってプリント基板３０へ流れ、電源ケーブル７０を通りグランドへ流れていく。このため、プリント基板上にあるＣＰＵ３２へ流れる静電気電流が抑制される。
【００３３】
［１−４．効果］
タブレット１００、２００に対して静電気電流分布の解析を行った。図６は、静電気ガンのＩＥＣ６１０００−４−２で規定されている試験波形を示す特性図である。図６は、横軸が時間で、縦軸が静電気電圧である試験波形を示している。図７Ａは、静電気電流の分流構造を備えていないタブレット１００に対する静電気電流分布の解析結果を示す図であり、図７Ｂは、静電気電流の分流構造を備えたタブレット２００に対する静電気電流分布の解析結果を示す図である。この静電気解析は、タブレット１００、２００のセキュリティフック２１に静電気を印加した時の磁界分布を、空気領域を含む３次元空間の解析領域に対して、マクスウェル方程式を時間、空間両座標に対して直接差分化を行い、励振源からの電磁界分布を逐次計算していくＹｅｅのアルゴリズムに帰着する数値計算法である有限差分時間領域（ＦＤＴＤ：Ｆｉｎｉｔｅ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）法により計算した。空間を約８６０万格子に分割し、約０．２４７ｐｓの時間刻みで約８万ステップ、計２０ｎｓの時間を計算した。静電気ガンのモデルは、図６に示すように、６ｎｓまで電荷を８ｋＶになるように充電し、６ｎｓ以降に放電することで、解析対象のタブレット１００、２００に静電気を印加した。
【００３４】
図７Ａ、図７Ｂは、時刻８ｎｓ時の静電気電流の強度を表す磁界強度分布を示している。図７Ａにおいて、タブレット１００に対して、図面右側から静電気が印加され、プリント基板３０に搭載されるＣＰＵ３２の位置に、最大で１５０ｄＢμＡ／ｍの磁界を発生させる静電気電流が流れていることを示している。図７Ｂにおいて、タブレット２００に対して、図面右側から静電気が印加され、プリント基板３０に搭載されるＣＰＵ３２の位置に、最大で１４５ｄＢμＡ／ｍの磁界を発生させる静電気電流が流れていることを示している。従って、静電気電流の分流構造を備えたタブレット２００は、静電気電流の分流構造を備えていないタブレット１００に対して、ＣＰＵ３２に５ｄＢμＡ／ｍ程度の磁界を発生させる静電気電流が抑制された。
【００３５】
以上のように、本実施の形態のタブレットは、ディスプレイモジュール１０と、ディスプレイモジュール１０を保持する第１の金属フレーム２０と、第１の金属フレーム２０のディスプレイモジュール１０が保持されている面の反対面に配置される第２の金属フレーム２２と、第１の金属フレーム２０と電気的に接続されるグランドを有し、電子回路であるＣＰＵ３２を搭載し、第２の金属フレーム２２の第１の金属フレーム２０が配置されている面の反対面に配置されるプリント基板３０と、を備える。静電気電流は、第１の金属フレームと、第２の金属フレームに分流する。
【００３６】
これにより、タブレット２００は、プリント基板３０やＣＰＵ３２に静電気抑制のための構造を付加することなく、第１の金属フレーム２０と第２の金属フレーム２２で構成される静電気電流の分流構造を設けるだけで、静電気放電による影響を軽減できる。
【００３７】
なお、本実施の形態では第１の金属フレームと第２の金属フレームで静電気電流の分流構造を説明したが、これに限らない。例えば、第１の金属フレームと第２の金属フレームだけでなく、３つ以上の金属フレームを用いて静電気電流の分流構造を構成してもよい。
【００３８】
なお、本実施の形態では、タブレットは電源ケーブルが接続されているものとして説明したが、電源ケーブルに接続せず、充電された二次電池を用いてもよい。
【００３９】
なお、本実施の形態において静電気の発生は、セキュリティフックに指が触れることで発生するものとして説明したが、静電気発生源はこれに限らない。タブレットの外装に突出している導電性部材または外装に設けられた孔の内側の導電性部材に、帯電した使用者が直接または近接した物体を介して触れることで静電気が発生してもよい。
【００４０】
［１−５．変形例］
次に、静電気電流の分流構造の変形例について説明する。図８は、タブレット３００の静電気電流の分流構造を示す図であり、図９は図８のＢ方向の図である。図８、図９は静電気電流の分流構造の主要構成のみを示しており、ディスプレイモジュール１０や樹脂外装４０等は省略している。第２の金属フレーム２２ａは、４つの金属フレーム間ブリッジ部２４を介して第１の金属フレーム２０の周囲に配置されている。
【００４１】
なお、金属フレーム間ブリッジ部２４は４つに限られない。２つ以上であればよい。
【００４２】
第２の金属フレーム２２ａと第１の金属フレーム２０の間は、厚さ１ｍｍのポリカーボネートからなる絶縁部材２３ａでギャップを充たし、第１の金属フレーム２０に近接して配置される第２の金属フレーム２２ａには、第１の金属フレーム２０と第２の金属フレーム２２ａとの電磁界結合により静電気電流９１ａ、９１ｂが分流される。静電気電流９０は静電気電流９１ａ、９１ｂが分流されるため、その大きさが減少し、プリント基板３０と第１の金属フレーム２０の接続部３１を通ってプリント基板３０へ流れ、電源ケーブル７０を通りグランドへ流れていく。このため、プリント基板３０上にあるＣＰＵ３２での静電気電流が抑制される。
【００４３】
なお、第２の金属フレーム２２ａと第１の金属フレーム２０との間の絶縁部材２３ａは、スリットであってもよい。
【００４４】
なお、第２の金属フレーム２２ａは金属フレーム間ブリッジ部２４によって第１の金属フレーム２０に接続しているが、必ずしも金属フレーム間ブリッジ部２４は必要ではない。
【００４５】
次に、静電気分流構造の別の変形例について説明する。図１０は、タブレット４００の静電気電流の分流構造を示す図である。図１０において静電気電流の分流構造の主要構成のみを示しており、ディスプレイモジュール１０や樹脂外装４０等は省略している。第１の金属フレーム２０ａの周囲にスリット２５が形成されている。
【００４６】
スリット２５は、例えば幅１ｍｍであり、このスリット２５により、第１の金属フレーム２０ａをスリット２５の内側部分の第１の金属フレーム２０ａとスリット２５の外側部分の第２の金属フレーム２２ｂに分離している。
【００４７】
指５０がセキュリティフック２１に触れることで静電気が発生し、静電気電流９０は、スリット２５の両側の電磁界結合により、静電気電流９０は、第１の金属フレーム２０ａに流れ、静電気電流９１ｃ、９１ｄが第２の金属フレーム２２ｂに分流される。静電気電流９０は静電気電流９１ｃ、９１に分流されるため、その大きさが減少し、プリント基板３０と第１の金属フレーム２０ａの接続部３１を通ってプリント基板３０へ流れ、電源ケーブル７０を通りグランドへ流れていく。このため、プリント基板３０上にあるＣＰＵ３２での静電気電流が抑制される。
【００４８】
なお、スリット２５には、ポリカーボネートなどの誘電体を充填してもよい。
【００４９】
なお、本実施の形態において、ＬＣＤパネルを用いたディスプレイモジュールを有するタブレットについて述べたが、これに限られるものではなく、有機ＥＬ等のその他のディスプレイパネルを有するタブレットに適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本開示は、金属テーブルに置いて使う可能性のあるタブレット型電子機器に適用可能である。タブレット型電子機器として具体的には、タブレット、スマートフォンなどに、適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ディスプレイモジュール
１１  接続部
２０，２０ａ  第１の金属フレーム
２１  セキュリティフック
２２，２２ａ，２２ｂ  第２の金属フレーム
２３，２３ａ  絶縁部材
２４  金属フレーム間ブリッジ部
２５  スリット
３０  プリント基板
３１  接続部
３２  ＣＰＵ
４０  樹脂外装
５０  指
７０  電源ケーブル
８０  金属テーブル
９０，９１，９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ  静電気電流
１００，２００，３００，４００  タブレット
【図１】
2015140857.tif 000003
【図２】
2015140857.tif 000004
【図３】
2015140857.tif 000005
【図４】
2015140857.tif 000006
【図５】
2015140857.tif 000007
【図６】
2015140857.tif 000008
【図７Ａ】
2015140857.tif 000009
【図７Ｂ】
2015140857.tif 000010
【図８】
2015140857.tif 000011
【図９】
2015140857.tif 000012
【図１０】
2015140857.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月13日(2016.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、静電気放電（ＥＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）による影響を軽減する対策を施した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から静電気放電は、装置の動作不具合やネットワークの断絶を引き起こす大きな要因となっており、電子機器のメーカーは、機器設計の際に適切なＥＳＤ対策を要求されている。
【０００３】
ＥＳＤ対策として例えば、特許文献１は、電器回路または電気機器などを収容する筐体の構造に関し、低抵抗導電体で構成され、低抵抗導電体がフレームアースに接続された筐体において、表面が高抵抗導電体で形成され、内面の低抵抗導電体との間に絶縁体を挟み、高抵抗導電体をフレームアースに接続する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１５７７９９号公報
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、静電気放電による影響を軽減する対策を施した電子機器を提供する。
【０００６】
本開示における電子機器は、ディスプレイモジュールと、ディスプレイモジュールを保持する第１の金属フレームと、第１の金属フレームのディスプレイモジュールが保持されている面の反対面に配置される第２の金属フレームと、第１の金属フレームと電気的に接続されるグランドを有し、電子回路を搭載し、第２の金属フレームの第１の金属フレームが配置されている面の反対面に配置されるプリント基板と、プリント基板を内部に格納する外装と、第１の金属フレームに接続され、外装から突出、または外装に設けられた孔の内側に配置されている導電性部材と、を備える。静電気電流は、第１の金属フレームと、第２の金属フレームに分流する。
【０００７】
本開示における電子機器は、静電気放電による影響を軽減することができる。特に、薄型化・大画面化が進むタブレット型電子機器（以下、タブレット）の静電気放電による影響の軽減に有効である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、従来のタブレットの断面図である。
【図２】図２は、タブレットのサイズと静電容量比の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、実施の形態１に係るタブレットの分解斜視図である。
【図４】図４は、図３の４−４断面図である。
【図５】図５は、図３のＢ方向の図である。
【図６】図６は、静電気ガンのＩＥＣ６１０００−４−２で規定されている試験波形を示す特性図である。
【図７Ａ】図７Ａは、従来のタブレットに対する静電気電流分布の解析結果を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施の形態１のタブレットに対する静電気電流分布の解析結果を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１のタブレットの別の静電気電流の分流構造を示す図である。
【図９】図９は、図８のＢ方向の図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１のタブレットのさらに別の静電気電流の分流構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１１】
（実施の形態１）
[１−１．課題]
まず図１と図２を用いて大画面のタブレットにおける静電気放電の課題を説明する。図１は、従来のタブレットの断面図である。図２は、タブレットのサイズと静電容量比の関係を示すグラフである。
【００１２】
タブレットを含むモバイル型の電子機器において、使用者が電子機器に触れた時などに、静電気放電により、筐体から電子機器の内部のプリント基板に静電気電流が流れ込み、プリント基板の電源／グランド間の電位が変動し、プリント基板に搭載されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）のリセットが発生したりタブレットのＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）パネルの画面にちらつきが発生したりする等の誤動作が生じることがある。
【００１３】
図１において、タブレット１００は、ＬＣＤパネルとその駆動回路を含むディスプレイモジュール１０と、マグネシウムの第１の金属フレーム２０と、第１の金属フレーム２０に接続され、盗難防止用のワイヤを取り付けるステンレスのセキュリティフック２１と、タブレット１００で使用する電子回路であるＣＰＵ３２を搭載しガラスエポキシ基板からなるプリント基板３０と、プリント基板３０を内部に格納するガラス繊維強化プラスチックの樹脂外装４０で構成される。
【００１４】
ディスプレイモジュール１０と第１の金属フレーム２０は接続部１１によって接続されている。プリント基板３０と第１の金属フレーム２０は導電性部材の接続部３１によって接続されており、プリント基板３０のグランドは、第１の金属フレーム２０に電気的に接続されている。
【００１５】
タブレット１００は、不図示の例えばリチウムイオン電池からなる二次電池を内蔵しており、この二次電池を充電、あるいはタブレット１００を外部電源から動作させるために、着脱可能な電源ケーブル７０を備えている。
【００１６】
図１において、タブレット１００は、金属テーブル８０の上に置かれている。第１の金属フレーム２０と金属テーブル８０の距離をｄとする。
【００１７】
タブレット１００において、第１の金属フレーム２０に接続されるステンレスで導電性部材であるセキュリティフック２１に、指５０が触れることで、静電気が発生し、発生した静電気電流９０は、第１の金属フレーム２０に流れ、接続部３１を通ってプリント基板３０へ流れ、電源ケーブル７０を通り、グランドへ流れていく。静電気電流９０がプリント基板３０を流れ、プリント基板３０上のＣＰＵ３２にも静電気電流９０が流れる。ＣＰＵ３２に流れる静電気電流９０が大きくなると、ＣＰＵ３２の誤動作を引き起こす。
【００１８】
図２において、横軸はタブレット１００のディスプレイモジュール１０のＬＣＤパネルのサイズであり、縦軸は基準に対する静電容量比である。基準として、ＬＣＤパネルのサイズが１０インチ、第１の金属フレーム２０と金属テーブル８０の距離ｄが５ｍｍの場合に発生する静電容量を１とする。図２において、距離ｄが１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの場合のＬＣＤパネルのサイズと基準に対する静電容量比を示している。
【００１９】
ここで、静電気電流iと、金属テーブル８０と第１の金属フレーム２０間で形成される静電容量Ｃは、周波数ω、電圧Ｖを用いると、
ｉ＝ｊωＣＶ
の関係がある。さらに、静電容量Ｃと金属テーブル８０と第１の金属フレーム２０間の対向面積Ｓと距離ｄは、ε０は空気の誘電率とすると、
Ｃ＝ε０（Ｓ／ｄ）
が成立する。すなわち、
Ｉ∝（Ｓ／ｄ）
が成り立つ。対向面積Ｓが増加する、すなわちＬＣＤパネルのサイズが大きくなり、距離ｄが減少する、すなわち、タブレット１００が大型化かつ薄型化すると、静電気電流ｉは増加する。図２おいて、例えば、サイズが２０インチで、距離ｄが３ｍｍの場合、静電容量は基準に対して約５倍にもなる。
【００２０】
このように、電気／機械設計用途、あるいは文教用途等でタブレット１００のサイズが２０インチ以上に大画面化し、さらに薄型化することに伴い、ＣＰＵ３２などに流れ込む静電気電流の量が増え、誤動作を引き起こし、静電気に対する課題はより深刻化する。
【００２１】
また、静電気放電に関して、帯電した操作者から直接、あるいは近接物体から発生する静電気放電に対する電子機器のイミユニティ必要条件や試験方法が、国際電気標準会議（ＩＥＣ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）が定めたＩＥＣ６１０００−４−２で規定されている。湿度が低い環境や、化学繊維のカーペットや衣服の使用されるような条件に操作者に蓄積した電荷が、電子機器へ向かって放電する現象を模擬するＥＳＤ発生機である静電気ガンから、電子機器に静電気が印加される。タブレット１００は、ＩＥＣ６１０００−４−２で規定されている試験をクリアしなければならない。
【００２２】
［１−２．構成］
図３は、実施の形態１におけるタブレットの分解斜視図であり、図４は、図３の４−４断面図であり、図５は、図３のＢ方向の図である。
【００２３】
タブレット２００は、タブレット１００に対して、第１の金属フレーム２０と第２の金属フレーム２２で構成される静電気電流の分流構造を備えている点で異なる。タブレット１００のサイズは２０インチで、厚さは１２．５ｍｍとする。
【００２４】
タブレット２００は、ＬＣＤパネルとその駆動回路を含むディスプレイモジュール１０と、マグネシウムの第１の金属フレーム２０と、第１の金属フレーム２０に接続され、盗難防止用のワイヤを取り付ける、ステンレスのセキュリティフック２１、ＣＰＵ３２を搭載し、ガラスエポキシ基板からなるプリント基板３０と、第２の金属フレーム２２と、絶縁部材２３と、プリント基板３０を内部に格納する樹脂外装４０で構成されている。タブレット２００は、第１の金属フレーム２０と第２の金属フレーム２２で構成される後述する静電気電流の分流構造を備える。プリント基板３０は、静電気発生源となるセキュリティフック２１から離れて配置される。
【００２５】
図４において、タブレット２００は、金属テーブル８０の上に置かれている。
【００２６】
ディスプレイモジュール１０と第１の金属フレーム２０は接続部１１によって接続されている。プリント基板３０と第１の金属フレーム２０は接続部３１によって接続されており、プリント基板３０のグランドは第１の金属フレーム２０に電気的に接続されている。
【００２７】
タブレット２００は、不図示の例えばリチウムイオン電池からなる二次電池を内蔵しており、この二次電池を充電、又はタブレット２００を外部電源から動作させるために、例えば、着脱可能な電源ケーブル７０を備えている。
【００２８】
タブレット２００は、厚さ３５μｍの銅箔からなる第２の金属フレーム２２は、厚さ１ｍｍのポリカーボネート板からなる絶縁部材２３を介してプリント基板３０と第１の金属フレーム２０の間に配置されている。
【００２９】
図５において、第２の金属フレーム２２の面積は、第１の金属フレーム２０の面積よりも小さく、プリント基板３０よりも静電気電流９０の上流側であるセキュリティフック２１側に大きく、静電気電流９０の下流側である電源ケーブル７０側にも大きい。
【００３０】
なお、第２の金属フレーム２２の面積は、第１の金属フレーム２０の面積と同じでもよい。
【００３１】
［１−３．動作］
次に、タブレット２００に流れる静電気電流伝搬動作を説明する。
【００３２】
図４において、指５０がセキュリティフック２１に触れることで静電気が発生し、第１の金属フレーム２０に流れる静電気電流９０が流れ、第２の金属フレーム２２には、第１の金属フレーム２０と第２の金属フレーム２２との電磁界結合により静電気電流９１が分流される。静電気電流９０は、静電気電流９１が分流されるため、その大きさが減少し、プリント基板３０と第１の金属フレーム２０の接続部３１を通ってプリント基板３０へ流れ、電源ケーブル７０を通りグランドへ流れていく。このため、プリント基板上にあるＣＰＵ３２へ流れる静電気電流が抑制される。
【００３３】
［１−４．効果］
タブレット１００、２００に対して静電気電流分布の解析を行った。図６は、静電気ガンのＩＥＣ６１０００−４−２で規定されている試験波形を示す特性図である。図６は、横軸が時間で、縦軸が静電気電圧である試験波形を示している。図７Ａは、静電気電流の分流構造を備えていないタブレット１００に対する静電気電流分布の解析結果を示す図であり、図７Ｂは、静電気電流の分流構造を備えたタブレット２００に対する静電気電流分布の解析結果を示す図である。この静電気解析は、タブレット１００、２００のセキュリティフック２１に静電気を印加した時の磁界分布を、空気領域を含む３次元空間の解析領域に対して、マクスウェル方程式を時間、空間両座標に対して直接差分化を行い、励振源からの電磁界分布を逐次計算していくＹｅｅのアルゴリズムに帰着する数値計算法である有限差分時間領域（ＦＤＴＤ：Ｆｉｎｉｔｅ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）法により計算した。空間を約８６０万格子に分割し、約０．２４７ｐｓの時間刻みで約８万ステップ、計２０ｎｓの時間を計算した。静電気ガンのモデルは、図６に示すように、６ｎｓまで電荷を８ｋＶになるように充電し、６ｎｓ以降に放電することで、解析対象のタブレット１００、２００に静電気を印加した。
【００３４】
図７Ａ、図７Ｂは、時刻８ｎｓ時の静電気電流の強度を表す磁界強度分布を示している。図７Ａにおいて、タブレット１００に対して、図面右側から静電気が印加され、プリント基板３０に搭載されるＣＰＵ３２の位置に、最大で１５０ｄＢμＡ／ｍの磁界を発生させる静電気電流が流れていることを示している。図７Ｂにおいて、タブレット２００に対して、図面右側から静電気が印加され、プリント基板３０に搭載されるＣＰＵ３２の位置に、最大で１４５ｄＢμＡ／ｍの磁界を発生させる静電気電流が流れていることを示している。従って、静電気電流の分流構造を備えたタブレット２００は、静電気電流の分流構造を備えていないタブレット１００に対して、ＣＰＵ３２に５ｄＢμＡ／ｍ程度の磁界を発生させる静電気電流が抑制された。
【００３５】
以上のように、本実施の形態のタブレットは、ディスプレイモジュール１０と、ディスプレイモジュール１０を保持する第１の金属フレーム２０と、第１の金属フレーム２０のディスプレイモジュール１０が保持されている面の反対面に配置される第２の金属フレーム２２と、第１の金属フレーム２０と電気的に接続されるグランドを有し、電子回路であるＣＰＵ３２を搭載し、第２の金属フレーム２２の第１の金属フレーム２０が配置されている面の反対面に配置されるプリント基板３０と、を備える。静電気電流は、第１の金属フレームと、第２の金属フレームに分流する。
【００３６】
これにより、タブレット２００は、プリント基板３０やＣＰＵ３２に静電気抑制のための構造を付加することなく、第１の金属フレーム２０と第２の金属フレーム２２で構成される静電気電流の分流構造を設けるだけで、静電気放電による影響を軽減できる。
【００３７】
なお、本実施の形態では第１の金属フレームと第２の金属フレームで静電気電流の分流構造を説明したが、これに限らない。例えば、第１の金属フレームと第２の金属フレームだけでなく、３つ以上の金属フレームを用いて静電気電流の分流構造を構成してもよい。
【００３８】
なお、本実施の形態では、タブレットは電源ケーブルが接続されているものとして説明したが、電源ケーブルに接続せず、充電された二次電池を用いてもよい。
【００３９】
なお、本実施の形態において静電気の発生は、セキュリティフックに指が触れることで発生するものとして説明したが、静電気発生源はこれに限らない。タブレットの外装に突出している導電性部材または外装に設けられた孔の内側の導電性部材に、帯電した使用者が直接または近接した物体を介して触れることで静電気が発生してもよい。
【００４０】
［１−５．変形例］
次に、静電気電流の分流構造の変形例について説明する。図８は、タブレット３００の静電気電流の分流構造を示す図であり、図９は図８のＢ方向の図である。図８、図９は静電気電流の分流構造の主要構成のみを示しており、ディスプレイモジュール１０や樹脂外装４０等は省略している。第２の金属フレーム２２ａは、４つの金属フレーム間ブリッジ部２４を介して第１の金属フレーム２０の周囲に配置されている。
【００４１】
なお、金属フレーム間ブリッジ部２４は４つに限られない。２つ以上であればよい。
【００４２】
第２の金属フレーム２２ａと第１の金属フレーム２０の間は、厚さ１ｍｍのポリカーボネートからなる絶縁部材２３ａでギャップを充たし、第１の金属フレーム２０に近接して配置される第２の金属フレーム２２ａには、第１の金属フレーム２０と第２の金属フレーム２２ａとの電磁界結合により静電気電流９１ａ、９１ｂが分流される。静電気電流９０は静電気電流９１ａ、９１ｂが分流されるため、その大きさが減少し、プリント基板３０と第１の金属フレーム２０の接続部３１を通ってプリント基板３０へ流れ、電源ケーブル７０を通りグランドへ流れていく。このため、プリント基板３０上にあるＣＰＵ３２での静電気電流が抑制される。
【００４３】
なお、第２の金属フレーム２２ａと第１の金属フレーム２０との間の絶縁部材２３ａは、スリットであってもよい。
【００４４】
なお、第２の金属フレーム２２ａは金属フレーム間ブリッジ部２４によって第１の金属フレーム２０に接続しているが、必ずしも金属フレーム間ブリッジ部２４は必要ではない。
【００４５】
次に、静電気分流構造の別の変形例について説明する。図１０は、タブレット４００の静電気電流の分流構造を示す図である。図１０において静電気電流の分流構造の主要構成のみを示しており、ディスプレイモジュール１０や樹脂外装４０等は省略している。第１の金属フレーム２０ａの周囲にスリット２５が形成されている。
【００４６】
スリット２５は、例えば幅１ｍｍであり、このスリット２５により、第１の金属フレーム２０ａをスリット２５の内側部分の第１の金属フレーム２０ａとスリット２５の外側部分の第２の金属フレーム２２ｂに分離している。
【００４７】
指５０がセキュリティフック２１に触れることで静電気が発生し、静電気電流９０は、スリット２５の両側の電磁界結合により、静電気電流９０は、第１の金属フレーム２０ａに流れ、静電気電流９１ｃ、９１ｄが第２の金属フレーム２２ｂに分流される。静電気電流９０は静電気電流９１ｃ、９１に分流されるため、その大きさが減少し、プリント基板３０と第１の金属フレーム２０ａの接続部３１を通ってプリント基板３０へ流れ、電源ケーブル７０を通りグランドへ流れていく。このため、プリント基板３０上にあるＣＰＵ３２での静電気電流が抑制される。
【００４８】
なお、スリット２５には、ポリカーボネートなどの誘電体を充填してもよい。
【００４９】
なお、本実施の形態において、ＬＣＤパネルを用いたディスプレイモジュールを有するタブレットについて述べたが、これに限られるものではなく、有機ＥＬ等のその他のディスプレイパネルを有するタブレットに適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本開示は、金属テーブルに置いて使う可能性のあるタブレット型電子機器に適用可能である。タブレット型電子機器として具体的には、タブレット、スマートフォンなどに、適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０    ディスプレイモジュール
１１    接続部
２０，２０ａ    第１の金属フレーム
２１    セキュリティフック
２２，２２ａ，２２ｂ    第２の金属フレーム
２３，２３ａ    絶縁部材
２４    金属フレーム間ブリッジ部
２５    スリット
３０    プリント基板
３１    接続部
３２    ＣＰＵ
４０    樹脂外装
５０    指
７０    電源ケーブル
８０    金属テーブル
９０，９１，９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ    静電気電流
１００，２００，３００，４００    タブレット
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイモジュールと、
前記ディスプレイモジュールを保持する第１の金属フレームと、
前記第１の金属フレームの前記ディスプレイモジュールが保持されている面の反対面に配置される第２の金属フレームと、
前記第１の金属フレームと電気的に接続されるグランドを有し、電子回路を搭載し、前記第２の金属フレームの前記第１の金属フレームが配置されている面の反対面に配置されるプリント基板と、
前記プリント基板を内部に格納する外装と、
前記第１の金属フレームに接続され、前記外装から突出、または前記外装に設けられた孔の内側に配置されている導電性部材と、を備え、
静電気電流は、前記第１の金属フレームと、前記第２の金属フレームに分流する、
電子機器。
【請求項２】
前記プリント基板は、前記導電性部材から離れて配置される、
請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記第２の金属フレームのサイズは、前記第１の金属フレームのサイズ以下であり、少なくとも前記プリント基板よりも前記導電性部材側に大きい、
請求項１記載の電子機器。
【請求項４】
ディスプレイモジュールと、
前記ディスプレイモジュールを保持する第１の金属フレームと、
前記第１の金属フレームと電気的に接続されるグランドを有し、電子回路を搭載し、前記第１の金属フレームの前記ディスプレイモジュールが配置されている面の反対面に配置されるプリント基板と、
前記第１の金属フレームの少なくとも一部に絶縁部材又はスリットを介して配置される第２の金属フレームと、
前記プリント基板を内部に格納する外装と、
前記第１の金属フレームに接続され、前記外装から突出、または前記外装に設けられた孔の内側に配置されている導電性部材と、を備え、
静電気電流は、前記第１の金属フレームと、前記第２の金属フレームに分流する、
電子機器。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015140857.tif 000014
【図２】
2015140857.tif 000015
【図３】
2015140857.tif 000016
【図４】
2015140857.tif 000017
【図５】
2015140857.tif 000018
【図６】
2015140857.tif 000019
【図７Ａ】
2015140857.tif 000020
【図７Ｂ】
2015140857.tif 000021
【図８】
2015140857.tif 000022
【図９】
2015140857.tif 000023
【図１０】
2015140857.tif 000024
【国際調査報告】
2015140857.tif 000025
2015140857.tif 000026
2015140857.tif 000027
2015140857.tif 000028