CN1744805A - 用于小型显示屏的抗震安装 - Google Patents

Abstract

手机或PDA的显示屏单元被支撑在由螺栓拧入外壳的安装框架中。屏幕单元被夹在泡沫的衬层之间。由于边缘或角碰撞，屏幕单元可以相对于安装框架侧向移动，使泡沫切变。弹性突出部从屏幕单元的金属衬板向上弯曲，而这些弹性突出部用于缓冲由于边缘或角碰撞，屏幕单元对安装框架上的碰撞，而导致跌落试验性能的极大提高。作为对生产线的好处，刚好在屏幕单元最终被按压下接触紧固粘合剂前，弹性突出部也允许屏幕单元静止在安装框架的唇缘，使屏幕单元精确地定位在安装框架中。

Description

用于小型显示屏的抗震安装

技术领域

本发明涉及包括显示或视频屏幕的诸如手机、个人数字助理(PDA)、照相机等的手持电子产品。

背景技术

遇到的一种困难是屏幕易碎。而手持装置很容易跌落，或被用户偶然误用。虽然用户会料到(重复地)跌落会使产品不能正常工作，但谨慎的制造商仍追求使产品尽可能地坚固。为了减小由于碰撞产生损坏，这里描述的技术有关对安装屏幕方式的改进。

在屏幕单元的前和后部提供泡沫材料(多孔)的衬垫对于防止碰撞前面和后面很有效。但当装置被跌落以致屏幕的边缘受到冲击时，损坏的可能性变大。现在，屏幕单元的整体重量可能会集中在一个碰撞角上。屏幕单元的玻璃部件被极化，这加剧了微裂纹经玻璃传播的趋势。

另一个遇到的困难在于在生产线组装期间对屏幕的精确定位。由于泡沫的震动吸收属性，手持装置的屏幕通常被安装在泡沫中，而屏幕粘合到泡沫上。使用的粘合剂类型为接触粘合类型，因此，屏幕在接触到粘合剂前必须被定位到其最终的位置，但屏幕极容易轻微地未对齐或错位。这里描述的技术涉及到其中刚好在接触粘合泡沫材料前，屏幕被定位和配置的方式，目的在于在可重复和生产线的基础上提高定位的精度。

发明内容

所述技术目的在于在屏幕单元的易碎玻璃部件周围提供空间。其目的在于：当装置被跌落时，使屏幕单元在该空间内逐渐地静止。其目的在于：保证(玻璃)部件得到保护而防止十分强烈的碰撞导致损坏。并且其目的在于反复地这样做。

手持电子装置内的空间是密封的(at a tight premium)。十分期望在屏幕周围提供充分的空间以使屏幕单元在碰撞后逐渐地静止。如果设计人员还必须在该空间内提供另外的公差余量(margin of tolerance)，以适合未精确的定位、未对齐、错位等的屏幕单元，这些需求则很难得到满足。所述技术目的在于确保屏幕单元被精确地放置，以便定位公差的余量能够被减小或消除。

附图说明

图1是安装好的屏幕组件的平面视图。

图2是与手持电子装置(的部分)结合的图1的安装好的屏幕组件的背面的平面图；

图3是图1的安装好的屏幕组件的部件的分解视图，包括安装框架、泡沫缓冲器和屏幕单元；

图4是显示图3的屏幕单元的部件的分解视图，包括屏幕叠层(screen stack)、塑料壳和衬板；

图5a是类似图1中所示的安装好的屏幕组件的概略平面视图。

图5b类似于图5a，显示了另一个安装好的屏幕组件；

图5c类似于图5a，显示了又一个安装好的屏幕组件；

图6是屏幕单元沿图4的直线6的横断面视图；

图7是屏幕单元沿图4的直线7的横断面视图；

图8是屏幕单元沿图4的直线8的横断面视图，显示了正好在最终安装到安装框架内前的位置的屏幕单元；

图9类似于图8，但显示了最终装配入安装框架内形成安装好的屏幕组件的屏幕单元；

图10是与图9相同的视图，但包括电子装置的部件；

图11类似于图9，但显示了在安装框架内尽量靠左移动的屏幕单元。

具体实施方式

附图中所示装置和下述描述均为实例。要求的专利保护范围由所附权利要求确定，而不是由典型实施例的具体特性确定的。

图1中所示装置是具有显示屏23的安装好的屏幕组件20。图2显示了装配入PDA的外壳24中并利用四个螺钉拧下配件(bolt-downfittings)25刚性地紧固到外壳的安装好的屏幕组件20(背面)。

图3显示了安装好的屏幕组件20的各部件，包含塑料模制件的安装框架26；(b)包括塑料弹性多孔泡沫的打孔板的泡沫缓冲器27；以及(c)屏幕单元28。

图4显示了屏幕单元28的一些部件，包括：(a)包括一叠层的显示器叠层29，显示器叠层最上部为显示器屏幕23本身；(b)包括塑料模制件的外壳30；和(c)衬板32。衬板32由不锈钢弯曲折叠而成，并加入磨光的反射表面34。

组成显示器叠层29的多个层紧配合在模制外壳30的壁架侧35之间。金属衬板32折边到外壳30，由此叠层29、外壳30和衬板32一起组成了整体的屏幕单元28，作为接受保护防止碰撞的结构。

折边(crimping)过程包括：在塑料外壳30中设置形成的凹陷36；和在衬板32的直立金属边38中设置接头(tags)37。图6显示了折边区域内屏幕单元的横断面，而图7为离开折边的横断面。

现在，折边的屏幕单元28可以作为刚性的统一单个部件安装到安装框架26中。泡沫板27的下侧被预先胶合到安装框架26的底板39的顶部上。泡沫板27在其上侧设置有粘合剂条40。条40中的粘合剂由盖条(未示出)保护，恰在衬板32被放下接触粘合剂前，盖条才被剥落。

组装的方式如图8和图9所示。在图8中，从屏幕单元28的衬板32突出的弹性突出部42接合塑料安装框架26的唇缘43并被搁在塑料安装框架26的唇缘43上，这样屏幕单元28被保持略微与(暴露的)粘合条40分离而刚好离开粘合条40。图9显示了被压下直到衬板32的下侧接触条40的屏幕单元28。此后，屏幕单元28保持紧固地粘附到安装框架26。

目前完成的安装好的屏幕组件20可以如所述地用螺钉紧固到外壳24中。图10以侧断面的形式显示了装置的一些其它部件。电路板45和其它部件被容纳在外壳内部。

屏幕单元28被固定在PDA外壳内部的方式与在传统设计中完成该任务的方式形成对比。现在将描述由于弹性突出部42的设置和功能存在的不同。

手持电子装置的一个问题在于这种装置容易跌落。实际上，制造商们具有跌落测试的程序；典型地，当装置从许多英尺的高度落到水泥地板上时，如果在例如百分之八十的装置中屏幕保持完整和工作时，则装置被分类为足够结实和足够坚固。这种跌落测试可以规定装置跌落，以便它的一个角着地与/或平着着地等。

传统设计在跌落测试中表现仅为中等。当然，总可以更有效地保护屏幕防止这种误用，——迄今为止还没有实质上不做出增加成本、增加重量和增加占用空间的折衷和损失，就能做到的方法——增加占用空间可能是最敏感的。

应该指出：PDA和蜂窝电话装置的趋势就是增加越来越多的性能特性，这增加对外壳内最佳空间的需求，而同时设计人员还要被迫减小产品的总尺寸。在某些方面，持续的工艺改进意味着部件在成本、尺寸、重量、坚固性等和性能特性之间折衷下进行改进。然而，沿提高分辨率、增加屏幕尺寸、颜色、亮度等方向的压力趋向于提供最新的屏幕，如果有什么不同的话，而不是更坚固。

一种困难在于显示屏包括极化玻璃，其固有地与普通玻璃相比，微裂纹更容易传播，而因此固有地不太能够经得起跌落测试。

弹性突出部42有助于在强烈的跌落测试中保护易碎的屏幕单元28。图11显示了左侧撞击到硬物体时装置的屏幕单元的效果。由于其惯性，屏幕单元28在安装框架26内向左冲。如图所示，泡沫材料27以切变的方式变形。左侧弹性突出部42L变得被压缩，而右侧弹性突出部42R放松。这些应变——在弹性突出部和泡沫中——吸收了碰撞的能量，而在屏幕单元能够碰撞到任何硬和刚度物体前，使屏幕单元在受控的减速下逐渐停止。

可以注意到：即使碰撞会将屏幕单元28送至甚至比图11所示更向左侧，弹性突出部42L也能够再变形一些(虽然现在具有增加的弹簧刚度)，其中衬板(或其它任何物)不会采取永久变形(permanent set)的情况下，在弹性突出部42L的底部的衬板32的根部区域46能够经受(轻微的)扭曲和弯曲。因此，即使碰撞使屏幕单元28比图11中所示甚至更向左，衬板本身进一步扭曲，在碰撞后，衬板和其它部件会立即返回到其图9/图10的位置。

弹性突出部当然不应太刚性而使突出部本身的碰撞将如此大的减速传送到屏幕单元而将其损坏。同样地，弹性突出部不应该太脆弱而使它们不能适当地抑制屏幕单元碰撞到安装框架上。

建议：当屏幕单元在图9位置和图11位置之间允许的行程至少约1/4毫米而优选地1/2毫米或更多时，碰撞吸收功能就足够了。至少从碰撞吸收的立场出发，弹性突出部允许的变形越大越好。

同样优选地，弹性突出部的弹性刚度(spring rate)应该如此：导致屏幕单元移动到图11位置所需的力约为屏幕单元重量的二十倍而优选地为三十倍。建议：如果将屏幕单元移动到图11位置需要超过约三十倍而优选地为四十五倍的屏幕单元的重量，则弹性突出部会更硬或太硬；而如果将屏幕单元移动到图11位置需要小于约十倍而优选地为十五倍的屏幕单元的重量，则弹性突出部会更脆弱或太脆弱。

对于尺寸，对于重量25克的屏幕单元，当不锈钢衬板32(而因此突出部42)具有0.2mm的厚度，而每侧两个突出部元件具有3.5mm的长度(高度)而每个3.5mm的宽度，可取得很好的结果(也就是说，在坠落测试中失败的数量明显减小)。(因此，具有与两个突出部元件同样的碰撞缓冲效果的单一弹性突出部将具有7mm的宽度。)建议：弹性突出部的弹簧刚度的可接受的极限可设置在具有这些尺寸的突出部的弹簧刚度的一半和两倍之间。

上面已提到：弹性突出部42能够使屏幕单元28正好在屏幕单元28被按压下最终与粘合条40接触前，相对于安装框架26精确地定位。现在，关于这一点将提出进一步的考虑。

在传统设计中，在生产线的基础上，很难将屏幕单元精确地定位在安装框架内。尤其当屏幕单元被自动装配时，即使未对齐，屏幕单元很少有机会被拆开并重新定位。在最终(人员)检测前，未对齐不会被挑出来。应该注意：即使最小的角度未对齐也很难允许。如果屏幕相对于壳体孔即使轻微地可察觉的未对齐或弯曲，即使这种未对齐对使用性没有影响，用户仍通常将未对齐理解为产品低质量的使人不快的证据。

类似地，当屏幕单元被人工安装在安装框架中时，尽管操作人员可以试图重新定位未对齐的屏幕单元，但是在实践中，这是不能被依赖的。对于人工安装，刚好在将单元小心地放下到粘合剂上前，设计人员会提供操作人员支撑边缘或相类似物，操作人员能够使屏幕单元倚靠支撑边缘或放在支撑边缘上。然而，例如在生产夹具上提供支撑边缘并不优选。

因此，组装完成时，很难确保屏幕单元在生产线上反复地被适合定位。与之形成对比，如这里描述的，如图8中所示，就在屏幕单元被按在粘合剂上前，屏幕单元28处与完美定位状态，但与粘合剂40相间隔。利用很少的细心、注意或技巧，生产线操作也能够取得至今不能取得的可重复精度。

不仅屏幕单元应该避免任何程度的角度未对齐，屏幕单元也不应被侧向错位，即比到右侧更向左。图8/图9组装方式保证了角度未对齐和平移错位被减小到察觉不到的最小程度。

强调：这种可重复的精确定位程度不需要将屏幕单元放置在一些可靠的支座，作为定位基准线——这会使屏幕单元易受到对那种坚固支座的碰撞。在组装后，屏幕单元28能够响应于碰撞在所有方式中和沿所有方向运动，而利用弹性突出部和通过泡沫包围在所有这些方式中都被减速。其中碰撞造成最大破坏的关键方向是当碰撞的方向位于屏幕23的平面中时，而那正是弹性突出部42和粘合剂40最有效起作用的时候。

泡沫的前部层47被粘贴到外壳24，并围绕外壳24中的孔48。该泡沫可以或可以不以粘合剂紧固到屏幕单元的边缘。为了维修的目的，可能会期望改变例如屏幕单元28。在那种情况中，将屏幕单元紧固到泡沫上的泡沫上的粘合剂40应该为允许分离的类型的粘合剂。将泡沫紧固到外壳上的粘合剂应该为更永久类型的粘合剂。

如图所示安装时，屏幕单元28得到很好的保护以防止碰撞。为了物理保护，经常也存在在实际的显示屏上放置玻璃盖或透镜的传统情况。在碰撞期间，设计人员会安排玻璃透镜冲击外壳而不是屏幕的玻璃部件，这种安排可以提供有效的机械保护。

除了额外的空间、重量和成本外，使用透镜的缺点还在于：透镜干扰了光透性，尤其在屏幕为反射的而不是背部照亮模式时，这会十分关键。电池寿命在PDA中是很关键的，为此在反射模式中，设计人员设置以将花费的时间最大化，为此在背部照亮方式中，使花费的时间最小化。弹性突出部的提供有助于使安装的屏幕单元适合地抑制碰撞损坏，而无需采取覆盖透镜的方式。

应该理解：正是弹性突出部与泡沫衬垫的组合有效地保护屏幕单元免受碰撞。在多数情况中，并不建议弹性突出部自己(即没有泡沫衬垫)会足以适合地保持屏幕单元。在图11中所示的边缘碰撞的类型中，泡沫材料(和粘合剂)以切变受力，因此，泡沫有益地吸收了一部分碰撞能量。类似地，经验表明，仅泡沫本身很难给予充分的保护。

另一方面，即使在实际上不需要外部碰撞阻力的情况中，包括弹性突出部也是值得的。也就是说，弹性突出部的其它功能会很重要，因为弹性突出部有助于正好在将屏幕单元按下到粘合剂上前，将屏幕单元确切定位在正确的位置。这种功能会很有用，即使屏幕被直接粘合到外壳，而不是泡沫衬垫——当然，虽然屏幕单元几乎总是安装在泡沫衬垫上。

这里使用的表达“弹性突出部”是指沿屏幕单元的一侧存在的整个弹性突出部。在两个弹性突出部元件设置在同一侧(例如在屏幕的左侧的两个)，而那两个元件由于碰撞以同样的方式被压迫的情况中，那两个弹性突出部元件会被认为是左侧的一个单个弹性突出部的子部件。如图5a所示，屏幕单元配置有每侧两个的八个弹性突出部元件；顶部上的元件49T，底部上的元件49B，左侧上的元件49L，和右侧上的元件49R。

然而，在每种情况中，不必提供8个弹性突出部元件。如图5b所示，仅设置四个键形元件，两个50L在左侧而两个50R在右侧，而在顶部和底部侧没有。(对此，图5b对应于图4中所示的部件)现在，为了保持屏幕单元防止顶部/底部碰撞，左和右侧突出部元件应在安装框架中的其插座52中侧面绷紧，即沿顶部/底部方向绷紧。已经发现：当在其插座中绷紧时，如同沿左/右方向，弹性突出部沿顶/底部方向具有程度不同的类似的弹性。所有四个突出部元件不必紧配合在其各自的插座中。

在图5c中，弹性突出部53L，53R的数目已减到两个。这当然是最少的。由于对导致屏幕单元在图5b的平面中旋转的碰撞类型，给予实际更大程度抑制，四个是优选的(图5b)。由于与顶部和底部相关的其它部件(例如布线条等)，设计人员有时在顶部和底部边缘(而不是在左和右边缘)具有较小放置弹性突出部的空间，因此图5b的设置也是优选的。

Claims (15)

1.一种用于手持电子装置的显示屏幕单元，其中：

屏幕单元包括叠层；

层最上方的一层包括大体平的显示屏幕，该显示屏幕在该单元的平面视图中具有外周；

叠层中的另一层为在金属衬板；

金属衬板是大体平的，并确定衬板的平面；

显示屏在金属衬板中刚性地支持；

金属衬板包括数目为N的弹性突出部，其中N至少为两个，而对于每个弹性突出部：

弹性突出部包括衬板的金属折弯部分，其中金属被弯曲出衬板的平的平面外；

在平视图中，弹性突出部从显示屏的外围向外突出；

单元被构造为弹性突出部能够沿方向D进行弹性变形，方向D为与衬板的平面平行并且相对于显示屏的外围方向向内的方向。

2.根据权利要求1所述的单元，其中：对于每个弹性突出部，弹性突出部具有弹性刚度，以便当变形力不低于屏幕单元重量的十倍而不超过四十五倍时，突出部沿方向D变形通过距离Tmax。

3.根据权利要求1所述的单元，其中：对于每个弹性突出部，弹性突出部从衬板的平的平面向上弯曲。

4.根据权利要求1所述的单元，其中：屏幕单元的外围具有两个相对侧，而突出部在每个相对侧设置一个。

5.根据权利要求1所述的单元，其中：

平面视图中的屏幕单元形成矩形；且

弹性突出部本身是平的，形成为简单的单一折弯部分，而从矩形的一侧突出，并且折弯部分与该一侧平行。

6.根据权利要求1所述的单元，其中：

屏幕单元包括塑料外壳；

大体平的金属衬板具有向上翻的边缘；和

边缘中的突出部弯曲到在塑料外壳中相应的凹部中，从而衬板被刚性地紧固到外壳。

7.一种安装的屏幕组件，该屏幕组件是根据权利要求1的的屏幕单元与安装框架的组合，其中：

组件物理上适合包含在手持电子装置中；

屏幕单元沿方向D的运动为屏幕单元相对于安装框架的运动；

安装框架包括具有边缘的塑料模制件；

屏幕单元处于被装配入安装框架的状态，而边缘至少部分地包围屏幕单元的外周；

边缘具有面向内的邻接表面，并且

组合的结构为当组合沿方向D受到碰撞时，从单元的外周突起的N个突出部接触面向内的邻接表面，从而防止屏幕单元本身接触安装框架。

8.根据权利要求7所述的组件，其中：对于每个弹性突出部，组件被构造为弹性突出部能够相对于安装框架沿方向D进行总共Tmax的弹性变形，其中Tmax为至少1/4毫米，而优选地至少为1/4毫米或至少为1/2毫米。

9.根据权利要求7所述的组件，其中：

平面视图中的屏幕单元形成矩形；且

弹性突出部中的至少一个弹性突出部包括两个或多个分离的弹性突出部元件，在矩形的公共侧定位两个或所有弹性突出部。

10.根据权利要求9所述的组件，其中：

突出部元件横断面为矩形，其厚度等于衬板的厚度T，突出部元件具有Hmm的总高度；和Wmm的宽度，其中T＝0.2mm，H＝3.5mm，而W＝3.5mm。

11.根据权利要求7所述的组件，其中：组件包括位于屏幕单元和安装框架之间、包括弹性泡沫材料层的冲击吸收器。

12.根据权利要求11所述的组件，其中：泡沫材料层由粘合剂紧固到安装框架，并由粘合剂紧固到屏幕单元。

13.根据权利要求11所述的组件，其中：安装框架的边缘和弹性突出部彼此相对设置为：

(a)在屏幕单元被紧固到安装框架前：

屏幕单元能够利用其停留在安装框架的边缘上的弹性突出部而放置；

从而防止屏幕单元与将屏幕单元紧固到安装框架使用的紧固粘合剂接触，和

(b)因此能够按压屏幕单元与紧固粘合剂接触。

14.根据权利要求7所述的组件，其中：对于至少一个弹性突出部，安装构架的边缘包括插座，插座的宽度与突出部的宽度使插座紧配合在突出部上。

15.根据权利要求7所述的组件，其中：安装框架处于被刚性地紧固到手持电子装置的壳体中的状态。

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