CN1748197A - 密封的基于力的接触式传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于力的传感装置的显示器密封件，该密封件包括具有内外表面以及第一和第二侧的柔性薄膜。该薄膜的第一侧能够安装到装置的外壳比如框架或边框上，且该薄膜的第二侧能够安装到装置的接触式感应结构的接触面上。密封件安装到外壳和屏上时能形成包围屏的密封，而不会使额外的力传递到传感器上。

Description

密封的基于力的接触式传感器

技术领域

本发明涉及接触式传感显示器的屏幕密封件，尤其涉及基于力的接触式传感装置的密封件。

背景技术

在过去的几年里，触摸屏的普及显著增长。已经开发出许多不同的技术来生产高质量的可靠且低成本的接触式传感器。接触式传感技术的例子包括电容，电阻，近场成像(NFI)，声波，红外和力。接触式传感器的常见应用包括计算机监视器和移动及手持装置，比如个人数字助理(PDAs)。

接触式传感器通常具有针对特定技术的独特特点和性质。每一种类型的接触式传感技术有具体的要求，例如关于接触式输入的识别，接触式输入在接触式传感器感应结构上的位置的确定，可靠性，尺寸，重量以及成本方面的要求。对于基于力的接触式传感器的要求具有自身特有的一系列要求，以获得可行且可靠的接触式系统。对于某些基于力的接触式技术的一个独特的特点是：想要使接触表面可相对于设备的框架和边框移动，以便能测量位移来表示所施加的接触力。已知的密封方法和结构运用在可动屏和框架及边框之间时，会把很大的额外的力输入到接触式系统，可能会对接触式输入的测量起反作用。

为了形成密封，许多接触式传感器的应用中使用了设备边框以使其牢固地压在接触式装备显示屏或显示覆盖模块的边缘四周，这种布置提供了灰尘和/或液体密封，可以用来加固和对准边框。对于基于力的接触式设备，理想的是设备的边框和/或框架不会直接支承在显示屏上，因为当接触边框和/或框架时传输到屏上的可变触摸力会干扰接触位置的精度。

许多接触式传感器的另一个问题是如何安装到显示器上。通常的做法是改造现有的具有接触式感应系统的显示器而不是形成特有的能满足接触式感应系统的特定需要的显示器设计。同样，通常一些接触式感应显示器例如，具有电阻和电容接触式系统的显示器的制造过程中使用了能放入现有显示器中的预校准自备接触式系统。这种自备接触式系统提供了一些优点，比如使显示器的装配更简单，改善了质量控制，因为自备接触式系统能在安装到显示器上以前通过传感器制造商进行测试。

发明内容

在发明的一个方面中，本发明提供一种用于基于力的接触式传感器的密封件，该传感器包括柔性薄膜，该薄膜具有内外表面，以及第一和第二侧。该薄膜第一侧能够安装到显示器外壳，例如框架或边框上，该薄膜第二侧能够安装到显示屏的触控表面上。当该薄膜安装到外壳和屏上时能够提供外壳与屏之间的密封以防止外来物体例如液体和颗粒进入外壳与屏之间。

在发明的另一个方面中，本发明提供一种自备的基于力的接触式传感装置，该装置包括具有内外表面的框架，具有内外表面的屏，传感器，该传感器设置成检测由屏上的接触式输入引起的传递到屏的力，以及具有第一和第二表面与第一和第二侧的薄膜。该传感装置还可以包括弹簧，该弹簧设置在框架内表面与屏之间以便在屏与传感器之间施加预载力。薄膜安装到屏和框架上，能够形成框架与屏之间的完整密封。

在发明的另一个方面中，本发明提供一种装配基于力的接触式传感装置的方法。该装置包括框架，具有第一和第二表面的屏，以及具有第一和第二表面与第一和第二侧的薄膜。该方法包括将屏保持在框架的边界以内，将薄膜的第一侧紧固到屏上，并将薄膜的第二侧紧固到框架上。当该薄膜安装到框架和屏上时，能够形成框架与屏之间的密封从而阻止外来物体进入框架与屏内表面之间的区域的通道。

在发明的另一个方面中，本发明提供一种消除基于力的接触式显示装置中的边框的力的方法。该显示装置包括传感装置，该传感装置具有传感屏和传感器框架，边框，显示器以及系统框架。该方法包括以下步骤：装配显示装置，使显示器邻近系统框架，使传感装置邻近显示器，并使边框邻近传感装置。由于这样布置装置，所以施加到边框上的额外的力转化到传感器框架和系统框架上，从而不会超过传感屏的阈值输入。

在发明的另一个方面中，本发明提供一种生产基于力的接触式传感装置的密封薄膜构件的方法。该方法包括以下步骤：按照近似于基于力的接触式传感装置的接触式感应结构的周边的形状排列薄膜条，并将薄膜条紧固到一起以形成连续的密封薄膜。该薄膜这样构成，使其能够被紧固到接触式感应结构以及基于力的接触式传感装置的框架上，以形成接触式感应结构与框架之间的完全密封。

在发明的另一个方面中，本发明提供一种自备的基于力的接触式传感装置，该装置包括框架，安装到框架上的接触式感应结构，设置在接触式感应结构与框架之间的力触发传感器，以及密封薄膜，该薄膜紧固到框架和接触式感应结构上以形成二者之间的完全密封。该装置能够放入现有的显示装置中，使显示装置能感应接触式输入。

在发明的另一个方面中，本发明提供一种基于力的接触式传感装置的密封件。该装置包括框架，接触式感应结构，密封薄膜以及与接触式感应结构相关联的至少一个力触发传感器。该薄膜包括连续的紧固到接触式感应结构和框架上的易变形材料件。该易变形材料构造成由易变形材料施加在接触式感应结构上的最大的力至少比接触式输入到达接触式感应结构上的最小识别力小一个数量级。

在发明的另一个方面中，本发明提供一种基于力的接触式显示设备，该设备包括外壳，可动的基于力的接触式感应屏，以及构造成提供屏与外壳之前的液体和颗粒密封的密封装置。薄膜的结构基本上促进了屏的不受限制的运动，而不会由于额外的力传给屏而导致错误地接触屏或者确定预定接触到屏上的接触位置时发生失真。该密封装置可以是连续的，不间断的薄膜。

在发明的另一个方面中，本发明提供一种基于力的接触式传感装置，该装置包括边框，具有内外表面的屏，密封件以及邻近屏设置的力触发传感器，用于检测由接触式输入产生的传递到屏的压力。该密封件包括具有第一和第二表面与第一和第二侧的柔性薄膜。该薄膜的第一侧能够安装到边框上，且薄膜的第二侧能安装到屏上。薄膜构造和布置成当薄膜安装到边框和屏上时，形成边框与屏之间的密封而不会把额外的力传递给传感器。

附图说明

图1是具有根据本发明原理的基于力的接触式传感装置的显示装置的正面视图。

图2是沿线2-2剖开图1所示的显示装置得到的横截面图，表示根据本发明原理的传感器装置的一个例子。

图3是沿线3-3剖开图1所示的显示装置得到的横截面图，表示根据本发明原理的传感器装置的第二个例子。

图4是沿线4-4剖开图1所示的显示装置得到的横截面图，表示根据本发明原理的传感器装置的第三个例子。

图5A是说明本发明原理的密封结构的一个例子的横截面图。

图5B是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5C是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5D是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5E是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5F是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5G是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5H是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5I是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5J是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5K是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5L是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5M是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5N是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图5O是说明本发明原理的密封结构的另一个例子的横截面图。

图6是不包括图4所示的边框构件的传感装置的分解图。

图7是根据本发明原理结合在一起形成C形横截面的传感装置框架的三部分的透视图。

图8是图7所示的传感装置框架的一角的平面图，该传感装置框架具有安装在传感装置框架上的角架和传感器。

图9是图6所示的传感器的透视图，该传感器安装在传感装置框架内部。

图10是图8所示的显示器框架的平面图，该显示器框架具有安装在传感装置框架上的传感装置屏以及用于使屏与传感装置密封件相对于框对准的屏上的记号。

图11是图10所示的传感装置屏的平面图，该传感装置屏具有紧固到传感装置屏上的传感装置密封件。

图12是图11所示的传感装置屏的平面图，该传感装置屏安装在包括四部分的完全装配好的传感装置框架。

图13是沿线13-13剖开的图12所示的传感装置的横截面图。

图14是图12所示的传感装置的平面图，其中传感装置密封件安装到包括四部分的传感装置框架上，该图表示根据本发明原理的完整传感装置的一个例子。

图15是LCD监视器外壳的分解透视图，具有安装到该监视器上的LCD屏，可将图14所示的传感装置安装到该屏上。

图16是布置有密封材料条的框架型式的平面图，其中条铺展用于标记条在何处要被紧固在一起。

图17是图16所示的一对密封材料条的平面图，该密封材料条位于设置在用于切割条并把条焊接在一起的V形砧上。

图18是表示根据本发明原理的带有平装式传感装置的显示装置的另一个实施例的横截面图。

图19是沿线19-19剖开的图18所示的显示装置的横截面图。

图20是沿线20-20剖开的图1所示的显示装置的横截面图，表示根据本发明原理的传感装置的第四个例子。

具体实施方式

本发明提供密封基于力的的接触式传感装置的新型方法和装置。在其一个方面，本发明提供一种传感装置密封薄膜，该薄膜能够形成传感装置屏和传感装置外壳例如框架或边框之间的密封。这里使用的术语“密封件”，“密封构件”和“显示器密封件”用于描述提供密封功能的结构，是术语“薄膜”和“密封薄膜”的同义词。

如以下更详细的内容所述，薄膜可以非常简单、易于制造而具有成本效率的方式应用在显示系统中，并可以广泛用于各种不同的有关接触式的应用中。特别地，本发明的薄膜可用在计算机监视器，移动和手持设备，以及需要接触式技术的工业应用中。本发明的薄膜尤其在基于力的接触感应设备中，包括相对于传感装置的外壳自由运动的力感应结构。广义上，薄膜构造成形成传感装置屏的至少一个表面与传感装置的一部分之间的密封，以便禁止或至少阻止外来物体进入屏与外壳之间。

基于力的接触式传感装置通常需要容纳和安装接触式感应结构的框架，该接触式感应结构具有接触式感应面。接触式感应结构的一个例子是传感屏(“屏”)，其具有屏的一个主表面，该主表面作为接触式感应面(“接触面”)。通常，某种类型的力触发传感器或变换器设置在框架与屏之间以感应由接触式输入产生的传递到屏的力，测量这些力并以想要的精度确定接触式输入的位置。为了确定接触式输入的位置，显示屏应该稳定地接触传感器，该传感器通常分开布置在屏的周边。同样地，屏作为一个整体优选地与额外的力充分隔离，使得作用在力表面上的这些力的效应小于输入力的最小阈值。超过阈值量的额外的力会导致在确定预定的接触式输入时不精确，这可能会引起接触式传感器不能正确工作。

示例性的基于力的接触式传感装置可包括某种类型的偏置构件来向屏施加适当的预载力，以便使屏支承在传感器上，同时允许屏移动从而能感应预定的接触式输入。这里披露了这种基于力的显示器的例子，并且在待审的已公布的国际专利申请WO 02/084244，WO02/084578，WO 02/084579以及WO 02/084580中有进一步的揭示，这些申请的每一个所批露的内容都通过引用的方式并入本申请。

图1所示的显示器10是说明了本发明原理的显示装置(又称“显示器”)的一个例子。显示装置10包括边框16和基于力的接触式传感装置，该接触式传感装置包括接触式感应结构12，薄膜14，传感器(未示出)以及框架(未示出)。尽管从图1所示的显示器的正视图可以看见薄膜14(也可以参见图4的薄膜314)，但在一些实施例中薄膜14可以隐藏在边框16的后面从而从正视图不可见(例如，参见图2和3中的薄膜114和214)。

图2-4表示显示装置的几个实施例，可从图1所示的显示器10的指示横截面得到。图2表示的显示器100包括具有屏112的传感装置125，薄膜114，下框架118，上框架124以及传感器122。显示器100还可以包括边框116，设备副框架120以及边框密封件126。在该实施例中，通过把传感器122安装到下框118，把屏112放置成与传感器122相接触并把薄膜114安装到屏112和上框架124上，很容易装配传感装置125。传感装置125优选地是自备式传感装置，能够与设备100相分离地独立装配和测试。如果需要，传感装置125可在后来安装到设备副框架120上，而设备边框116与边框密封件126相接触以便形成边框116，框架124以及屏112的接触面113之间被密封的显示器100。

图3表示显示器的另一个实施例200。显示器200包括具有屏212的传感装置225，薄膜214，下框架218，上框架224以及传感器222。显示器200还包括边框216，设备副框架220以及边框密封件226。在该实施例中，通过把传感器222安装到下框218，把屏212放置成与传感器222相接触并把薄膜214安装到屏212和上框架224上，就很容易装配传感装置225。传感装置225优选地是自备式传感装置，能够与设备200相分离地独立装配和测试。如果需要，传感装置225可安装到设备副框架220上，把边框密封件226应用到上框架224上，并使设备边框216与边框密封件226相接触从而形成边框216与屏212的接触面213之间被密封的显示器200。

薄膜214的结构相对于图2所示的薄膜114的结构具有一些优势。如下所述，薄膜214可以有多种不同的设计来实现提供接触面213与上框架224或显示器200的边框216之间的密封的预期目的，或至少阻止外来物体进入传感器222所在的区域以内。

结合了本发明原理的显示器的第三个例子300如图4所示。显示器300包括屏312，薄膜314，框架318以及传感器322。显示器300还可以包括边框316，设备副框架320以及边框密封件326。包括了显示器300的一些部件的传感装置325可独立地安装到设备副框架320上并设置成邻近边框316。薄膜314与薄膜114和214不同之处在于薄膜的一侧紧固到屏312的接触面313上，且薄膜314的相反侧紧固到框架324与边框316之间的框架318的外表面上。因此，当装配显示器300时，薄膜314紧固到屏312上，屏312邻近传感器322安装在框架318以内，且薄膜314紧固到框架318的外表面上。在可选实施例中，薄膜314可紧固到边框316上而不是框架324上。

薄膜114，214和314可以是可互换的或可以用具有交叠结构的多层薄膜来代替，比如图5A-O所示的那些结构。图5A-O中的每一个包括第一支撑件518，第二支撑件524，屏512以及薄膜结构514A-O中的一个。图5A-O中所示的薄膜结构并没有包含所有结构形式，而只是可能形成屏512与支撑件524之间的密封的各种不同实施例的例举。支撑件524可以是框架的一部分，如图4所示，或者可以是边框或其他结构元件。尽管薄膜结构514A-O中的每一个都具有一定的优势，但每一种设计都为特定的设计而提供所需的密封以便不施加超过阈值量的力，否则将导致屏512的接触面上的接触位置定位不精确。

在本文中，力的阈值量是为了力能被传感装置识别而需要施加到屏上的力的最小值。阈值可以调整成例如适合于环境或预定应用。阈值可以基于使用历史而自动调整。为了本发明的传感装置按照预定的要求工作，除了预定的接触式输入以外，屏(或其他接触式感应结构)不应该受到传输到传感器上的超过阈值量的任何力的影响。

通常，阈值是基于考虑施加到传感器上的力，包括力施加到传感器上的大小和方向的数学算法获得的。可以采用处理器进行必要的计算以确定是否输入的力超过阈值。最终，阈值被部分用来区分“干扰”力(不是用于作为接触输入的力)和所需要的接触输入。

一个示例性的传感装置具有大约四盎司的阈值。因此，理想的是：即使在额外的力施加到安装有传感装置的设备上时，薄膜不施加或传递小于在任何给定时间局部施加到显示屏上的总共四盎司的力。优选地，传感器的薄膜设计成在任何条件下施加远小于施加到显示屏上的最小识别力。最优地，薄膜施加的力至少比阈值力小一个数量级的力。在一些应用中，根据密封件的结构和材料特性，薄膜施加到接触式感应结构上的力为阈值的1/50，1/100或更少。

即使薄膜施加的力小于阈值量，来自围绕接触式感应显示屏周边的薄膜的分布不均匀的力也会产生接触位置定位的失真。当使用易变形材料比如泡沫状材料条作为密封件且外壳与屏之间有任何不均匀的间隙时，薄膜力的不均匀分布可能尤其明显。此外，即使有可能使屏与外壳之间的间隙保持完全均匀，并且使从围绕屏的周边的薄膜施加到屏上的力保持均匀，施加到屏上的接触力也会使屏发生偏斜导致自然偏置力增大。

在一些实施例中，分别由边框密封件126，226，326填充的显示器100，200，300内的框架与边框之间的间隙，不包括密封构件。例如，间隙可以是空的，以非功能性填充物填充或以粘合剂填充。因为本发明的密封装置有众多的应用，所以是需要把本发明密封装置安装到显示设备上的客户而不是密封装置的制造商来决定如何处理该间隙以及怎样把密封装置安装到显示设备上。预密封的自备式传感器可使传感器制造商更容易确保客户获得正确工作的传感器，而不受选择的边框密封方法的限制，使得客户在装配传感器并安装到显示设备上时具有高度的灵活性。

自备式预密封的传感装置使得传感器能够添加到现有的显示设备上。例如，传感器能够悬挂在显示设备外部，边框的外面并覆盖设备的显示屏。在其他实施例中，传感装置的接触式感应结构还可以是平板显示设备比如LCD显示器或有机电致发光显示器，从而传感装置可提供接触能力并代替设备的显示器。

图6表示不具有图4所示的边框316的显示器300的一个实施例的分解图。显示器300的框架318可由四部分组成，每一部分代表了框架的四个侧中的每一侧。各部分可以通过焊接，粘接或某种类型的紧固件或支架，例如图6所示的支架319，结合在一起。在框架318内部的两部分的连接点处可使用第二框架支架(未示出)，而在框架外表面上的两部分之间的连接点处使用支架319。

框架318还可以包括形成在框架内的孔323，这些孔位于围绕框架的外周边的间隔位置上，以易于把基于力的传感器322安装到框架上。传感器322可包括安装到印刷电路板352上的基座350。位移触点354可安装到基座350的某个位置上从而能与屏312的内表面356相接触(参见图4)。

装配本发明的传感器的一个方法结合传感器325(图4)和图7-15进行说明。首先，框架318的三部分318a，318b，318c装配到一起从而形成包括三个侧的框架，该框架具有容纳屏312的开口端。各部分318a，318b，318c可以通过多种方式紧固在一起，例如使用一个如图8所示的支架319。支架319利用紧固件、粘合剂或将多个构件紧固在一起的类似方式紧固到框架部分上。在框架部分318a，318b，318c装配在一起之前或之后，传感器322可通过开口323安装到框架部分上(参见图7)。传感器322设置在框架部分318a和318c内从而触点354设置成当屏312插入装配后的框架部分318a，318b，318c中时触点354接触屏312(参见图9)，如图10所示。

将屏312设置成屏312的接触面313面向外(参见图10)以后，可以在每个内部角上做记号360，在这些内部角处框架部分紧固在一起。记号360用于使薄膜314与屏312对准，如图11所示。

随着薄膜314安装到屏312的接触面313上，准备把屏安装到框架318上，而框架通过把框架部分318d紧固到框架部分318a，318b上而完全装配，如图12所示。通过这种方式，屏312保持在框架318的边界以内。图12表示与框架318以及与准备安装到框架318上的薄膜314重新对准的记号360。在把薄膜314紧固到框架318之前，预载弹簧328可以设置在屏312的接触面313与框架318的内表面之间，如图4所示。沿图12的线13-13剖开得到的图13所示的截面图表示位于框架部分318c与屏312之间的预载弹簧328。优选地，预载弹簧328包括第一端362和第二端364以及中点366，该中点设置成直接位于传感器322上方。从而，预载弹簧设置成将其最大的预载力施加到传感器322正上方以确保屏312与触点354之间的稳定接触。在其他实施例中，可以使用不同类型的弹簧来满足施加预载力的相同预定目标。

预载弹簧定位以后，薄膜314粘附到框架318的外表面上，如图4所示。随着传感器325完全装配(参见图14)，准备把传感器安装到副框架320和显示屏368上，如图15的分解图所示。图15表示安装到副框架320上的屏368以及处于将要安装到屏368的位置上传感器325。

装配传感器的另一种方法可包括将屏、传感器和任何预先设载元件夹在两个“L”形框架之间，可在该两个“L”形框架的边缘处重叠或交叉以形成组合的“C”形，如图4所示。两个“L”框架可通过任何适当的方式紧固或锁定在一起。该装配方法允许各部件的垂直装配。

如利用以上例子所讨论的那样，有许多密封件设计可用于本发明。薄膜114，214，314和514A-O优选的是连续的材料条以提高薄膜的密封能力。不考虑薄膜的形状或构造，有多种方式生产薄膜以在适当地安装到框架上的同时，尤其是在框架部分之间的接合处(在转角处)使其成为连续的片。形成连续薄膜的一种方式如图16和17所示。图16包括模型480，该模型包括与传感屏(例如图4所示的屏312)的大小相当的开口482。四个薄膜条484-487可以铺展在模型480上并适当地用角标记488做记号，当把条连接到一起时将使用这些记号。图17表示两片材料，比如彼此平行排列并相对于砧490设置的条484，485，在该结构中，切出484，485并把它们粘合在一起。砧490可以通过超声或加热把条484，485粘合在一起，同时从那些条除去多余的长度。所有四个条484-487都紧固到一起形成连续的薄膜以后，准备把薄膜安装到传感屏和外壳上以便提供这里所披露的及以上所述的密封功能。

在其他实施例中，密封薄膜可以由分开的部分组成，这些部分中的每一个都单独安装到屏和外壳上，而不是成为一个连续的片。可以预料有很多方法制造连续薄膜，这些方法不需要如图16和17所示的那样把多个材料片粘合起来，比如，例如，各种类型的焊接(例如，注射成型或浸渍模塑)。

再次参考图4，更详细地说明显示器薄膜314。通常，这里所述的任何显示器密封薄膜具有第一和第二相反表面(分别由显示器300的表面390，392表示)。这里所披露的大部分薄膜实施例还包括第一和第二侧，分别用显示器300中的标号394，396表示。通常，将薄膜安装到显示屏和外壳之前，把粘合剂施加到薄膜的第一和第二侧的第一或第二表面中的任一表面上。在其他实施例中，粘合剂首先施加到屏和外壳上，然后把薄膜的第一和第二侧紧固到粘合剂上。

在一个实施例中，密封薄膜由聚酯，聚酰亚胺或聚酰胺膜(例如，Kapton^)制成，厚度为约0.001至0.002英寸，把丙烯酸粘合剂施加在第一和第二侧的每一侧的第一或第二表面上想要把薄膜连接到显示屏和显示器框架上的位置处。薄膜也可以由其他材料制成，例如，聚乙烯，聚丙烯，聚氨酯，含氟聚合物(例如，Teflon)，或聚氯乙烯。薄膜还可以包括泡沫或类似泡沫的材料，例如多孔泡沫，复合材料，类似橡胶的材料，凝胶体，配置成具有退火横截面并以凝胶体或其他易变形材料填充的薄膜，或各种其他易变形材料或结构中的任何一种。薄膜还可以是矩形横截面，例如图2所示的薄膜114或任何其他合适的横截面。此外，薄膜材料优选地具有防击穿、可变性、经久耐用并能抵抗由化学制品引起的失效的特性。

通常，在薄膜第一和第二侧放置大约六分之一英寸宽的粘合剂条。如果薄膜的轮廓或形状已经给定，那么可以根据用于薄膜的材料通过简单的加热成形或类似的处理来实现。在薄膜的第一和第二侧接触到屏和外壳的触点之间的自由挠曲材料的大小根据材料特性以及屏的接触面与外壳之间的间隙来决定。在自由挠曲区域(例如显示器300的区域398)内必须有足够的材料以便平衡由于副框架(例如副框架320)不均匀或所施加的外力而引起的框架内的变形、受到接触力作用时显示屏经历的位移量以及屏相对于框架的小但通常不可避免的水平位移量。

本发明的密封薄膜的一个优点是其内在的水平加固功能。尽管薄膜通常构造成允许显示屏相对于框架的足够的垂直(从屏的平面向外)运动，但薄膜通常允许屏相对于框架的极小的水平(在屏的平面或XY平面内)运动。如果没有水平加固构件与屏相连，那么屏将在屏的XY平面内的X或Y方向的任一个方向运动。优选地，尽可能地限制屏的XY运动以避免屏在XY平面内运动时可能发生的错误接触或接触式输入定位的失真。与屏相连的水平加固构件限制了XY运动，而允许屏在垂直与屏的XY平面的法向(Z方向)上自由运动。

在一些实施例中，制成密封薄膜的薄膜材料可包括嵌入材料或者可以设计成允许薄膜在垂直于屏的方向上发生挠曲而限制在拉力或剪力作用下发生水平方向上的变形。在一些实施例中，除了薄膜以外还可以添加单独的水平加固结构。例如，单独的加固材料片可以添加到屏与框架之间以限制屏相对于框架的水平运动，而薄膜向传感装置提供很少的甚至不提供水平加固作用。

本发明的密封薄膜的另一实施例是跨越显示屏的整个接触面而延伸的薄膜或膜，薄膜的外周边粘附到显示器框架(未示出)上。这种结构对于基于力的接触式系统可能不理想，因为基于力的传感装置的一个优点在于不存在减损其优良的光学透明度和抗刮擦性能的聚合物薄膜层。不过，这种结构对于工业或高污染应用方面可能很理想，这种应用中需要屏的接触面与显示器的外壳之间的附加密封保护或保证量。这里所披露的任何一种密封薄膜可以由不容易被显示器使用者发觉的透明材料制成，或者由不透明材料制成以便从使用者的视线中隐去传感器或其他边缘结构。

在大部分情况下，理想的是传感器在接触式感应结构和传感器框架之间具有完整的不间断的密封。完整的不间断密封可以通过在框架与接触式感应面之间沿接触式感应面周围的所有路线延伸的薄膜来实现。完整的不间断密封优选能防止或至少阻止外来物体，例如液体，固体颗粒以及甚至某些类型的气体分子进入框架与屏之间并进入到传感器所在的区域内。

图2，3和4表示具有各种框架设计的显示器实施例。这些框架设计中的每一种可以利用冲压，挤压，铸造，模塑或者对于给定材料所需的其他方法来实现，以形成连续的框架或能够装配到一起的框架各个部分。框架318的C形设计具有强度和抗弯及抗扭方面的优点，这对于保持屏312的稳定环境有好处。显示器框架可以由金属、金属合金、聚合物、加固聚合物以及复合物或能为本发明提供必要性质的类似材料制成。在一个实施例中，框架由挤压的铝制成，具有例如通过紧固件或焊接紧固在一起的四个独立部分。在其他实施例中，框架的每一部分可以由复合片，例如图3所示的框架部分218，224或通过例如紧固件，粘合剂或焊接紧固到一起且沿其中线，例如图4所示的沿中线372分开呈C形的框架组成。

这里所述的传感装置的接触式感应结构或屏通常是刚性或半刚性的矩形玻璃或其他透明材料片。屏的厚度根据所认为最重要的传感器或显示设备的性质而变化。例如，如果传感器的厚度(例如，由图4中的高度H来定义)对于减小显示设备的厚度很重要，那么屏的厚度可以减到最小。不过，减小屏的厚度通常会使接触式感应结构刚性变小且更容易变形，从而需要更大的接触式输入力和更多的屏的运动，以满足阈值力。然而在某些情况下，更容易变形的屏不容易由于冲击力而发生断裂且可能更理想。另一方面，较厚的屏可能需要结构发生较小的运动和较小的力来满足阈值力。结构的较小的运动实际上能减小屏的接触面与传感装置的框架之间的间隙(参见图4的间隙G)大小，该大小转化为与具有较厚的接触式感应结构的传感器的厚度相当的传感器厚度。

图18和19中的横截面图所示显示器500是结合了以上披露的本发明原理的本发明的附加实施例。显示器500包括基于力的接触式装置525，该装置包括：具有接触面513的屏512，薄膜514，框架520以及传感器522。接触面513基本上与框架520的上表面521齐平，且密封件514在屏512与上表面521之间延伸。显示器500还可以包括设置在上表面521上方并与接触式感应表面512横向分隔开的边框516。显示器500还可以包括弹簧构件528，该弹簧构件将接触式感应结构512紧固到框架520上并提供接触式感应结构512与传感器522之间的预载力。接触式感应结构512可包括封闭的区域550，该区域是不透明的，从显示器500的使用者的视线看遮挡住传感器522和弹簧构件528。

如图20所示的显示器600是结合了本发明原理的另一个例子。显示器600包括屏612，薄膜614，框架618以及具有基座650和触点654的传感器622。显示器600还可以包括边框616，设备副框架620以及边框密封件626。显示器600的一些部件组成的组件625可独立地安装到设备副框架620上并邻近边框616设置。显示器600与显示器100，200，300的不同之处在于传感器622设置在屏612的上方，从而它接触到屏612的上表面613。显示器600还可以包括预载弹簧628，该弹簧向屏612提供预载力以便保持屏612与传感器622之间的稳定接触。因此，到达上表面613的接触式输入使屏612从传感器622移开以使传感器摆脱预载力的约束。到达上表面613的预定接触的定位与屏612离开传感器622的距离有多远(传感器622被卸载了多大的力)有关。

显示器600还可以包括位置止挡块602，其相对于屏612设置在某个位置以限制屏612离开传感器622的运动。位置止挡块602的一个实施例构造成增强屏612与传感器622之间的稳定接触。

在本发明的另一个实施例(未示出)中，密封薄膜可以构造成形成直接在屏与显示器边框之间的密封。这种密封薄膜结构的一种应用可以是不包括与显示器副框架相分离的框架构件的显示器。这种结构中的屏可以容纳在边框与副框架之间，且密封薄膜可以紧固到屏和边框上以形成两者之间的密封。在另一个实施例中，显示器与显示器100，200，300类似，但薄膜114，214，314紧固到屏112，212，312和边框116，216，316上而不是框架124，224，318上。因为薄膜在法向上容易变形，所以薄膜可允许屏和边框两者都自由运动，如果边框是可变形或可动的话。因此，薄膜可用于形成两个可动构件之间的密封。

在另一个实施例中，薄膜可构造成形成屏与除了框架或密封件以外的显示器其他结构之间的密封。例如，薄膜可以紧固到屏上并紧固到显示器的副框架或其他结构上。优选地，这种实施例可在顶部、屏的接触式感应面、以及屏的底面之间至少提供液体和颗粒密封。

以上详述，示例以及数据提供了本发明的结构的制造以及使用的完整说明。由于可以在不脱离本发明主旨和范围的前提下做出本发明的许多实施例，因此本发明的实质存在于后文所附的权利要求中。

Claims (40)

1.基于力的接触式传感装置，该装置包括框架；具有内表面和外表面的屏；阻塞框架与屏之间通道的密封件；以及邻近屏设置以检测由于接触式输入引起的传递到屏的压力的力触发传感器；该密封件包括：

具有第一表面和第二表面以及第一侧和第二侧的柔性薄膜，第一侧能够安装到框架上，第二侧能够安装到屏上；

其中，薄膜构造和布置成使薄膜安装到框架和屏上以形成密封而不使额外的力传递到传感器上。

2.根据权利要求1所述的装置，其中薄膜的第二侧能够安装到屏的外表面上。

3.根据权利要求1所述的装置，其中薄膜的第二侧能够安装到屏的内表面上。

4.根据权利要求1所述的装置，其中框架包括外表面和内表面，且薄膜的第二侧能够安装到框架的外表面上。

5.根据权利要求1所述的装置，其中框架包括外表面和内表面，且薄膜的第二侧能够安装到框架的内表面上。

6.根据权利要求1所述的装置，其中显示器还包括边框，且薄膜的第二侧还能够安装到边框上从而形成边框与屏的外表面之间的密封。

7.根据权利要求1所述的装置，其中薄膜第一侧上的第一表面紧固到屏的外表面上，且薄膜第二侧上的第二表面紧固到框架上。

8.根据权利要求1所述的装置，其中薄膜安装到屏和框架上时包括弯曲部分。

9.根据权利要求1所述的装置，其中薄膜的第一侧和第二侧集合形成圆柱形密封件，该圆柱形密封件能被固定到框架和屏的外表面上形成密封。

10.根据权利要求1所述的装置，其中密封件是构造成围绕屏的周边延伸的连续不间断的件。

11.一种自备的基于力的接触式传感装置，包括：

框架，具有内表面和外表面；

屏，具有内表面和外表面；

传感器，设置成感应由屏上的接触式输入引起的传递到屏的力；

弹簧，设置在框架的内表面与屏之间以便把预载力施加到屏与传感器之间；

薄膜，具有第一表面和第二表面以及第一侧和第二侧，该薄膜安装到屏和框架上，薄膜能够形成框架与屏之间的完全密封。

12.根据权利要求11所述的装置，其中传感器设置在框架内表面与屏的外表面之间。

13.根据权利要求11所述的装置，其中传感器设置在框架内表面与屏的内表面之间。

14.根据权利要求12所述的装置，其中弹簧设置在框架内表面与屏的外表面之间。

15.根据权利要求13所述的装置，其中弹簧设置在框架内表面与屏的内表面之间。

16.根据权利要求11所述的装置，其中薄膜是一体模制件。

17.一种装配基于力的接触式传感装置的方法，该装置包括框架，具有第一表面和第二表面的屏，和具有第一侧与第二侧以及第一表面与第二表面的薄膜，该方法包括以下步骤：

将屏保持在框架边界以内；

将薄膜的第一侧紧固到屏上；

将薄膜的第二侧紧固到框架上；

其中薄膜安装到框架和屏上时能够形成框架与屏之间的密封，以便阻塞外来物体进入框架与屏的内表面之间的区域的通道。

18.一种消除基于力的接触式显示装置中的边框力的方法，该显示装置包括边框，显示屏，显示器框架，以及具有传感屏和传感器框架的传感装置，该方法包括以下步骤：

将显示屏邻近显示器框架设置，将传感装置邻近显示器设置，将边框邻近传感装置设置；

其中，使施加到边框上的外力传递到传感器框架和系统框架上，以便不超过到达传感屏的阈值输入。

19.如权利要求18所述的方法，还包括用薄膜密封显示装置的步骤，该薄膜提供包围屏的液体及颗粒密封以便基本上促进屏的不受限运动而不会把额外的力传递到屏上，该额外的力若传递到屏上会导致错误地接触到屏或预定接触到屏的接触位置定位失真。

20.一种制造用于基于力的接触式传感装置的密封构件的方法，包括：

按照近似基于力的接触式传感装置的接触式感应结构的周边的形状来排列密封薄膜条；以及

将密封薄膜条紧固在一起以形成连续的密封构件；

其中，密封构件构造成能够紧固到基于力的接触式传感装置的接触式感应结构和框架上以形成接触式感应结构与框架之间的密封。

21.如权利要求20所述的方法，其中密封薄膜条通过粘合紧固到一起。

22.如权利要求20所述的方法，其中两个密封薄膜条在单个步骤中同时切成预定长度并紧固到一起。

23.如权利要求20所述的方法，还包括由从包含以下材料的组中选出的材料形成密封膜条的步骤：聚乙烯，聚丙烯，聚胺酯，聚酰胺，含氟聚合物或聚氯乙烯。

24.一种自备的基于力的接触式传感装置，包括：

框架；

安装到框架上的接触式感应结构；

设置在接触式感应结构与框架之间的传感器；

以及

紧固到框架和接触式感应结构上以形成框架与接触式感应结构之间完全密封的密封构件；

其中，该装置能够安装到现有的显示装置上以使显示装置能感应接触式输入。

25.用于基于力的接触式传感装置的密封件，该装置包括框架，接触式感应结构，密封件，以及与接触式感应结构相关联的力触发传感器，该密封件包括：

紧固到接触式感应结构和框架上的连续的易变形材料片，该易变形材料这样构成，使得由易变形材料施加到接触式感应结构上的最大的力比接触式感应结构能识别的最小接触式输入力小一个数量级或者更小。

26.如权利要求25所述的密封件，其中由易变形材料施加到接触式感应结构上的最大的力是接触式感应结构能识别的最小接触式输入力的1/50或更少。

27.如权利要求25所述的密封件，其中密封件这样构成，使得密封件能被压缩从而不会由于从易变形材料传递到接触式感应装置的力而引发错误的接触式输入。

28.一种基于力的接触式显示设备，包括：

外壳；

可动的基于力的接触式感应屏；

密封装置，适于并构造成在屏与外壳之间提供液体及颗粒密封，并基本上促进屏的不受限运动且不使额外的力传递到屏上，该额外的力若传递到屏上会导致错误地接触到屏或预定接触到屏的接触位置定位失真。

29.如权利要求28所述的设备，其中外壳是屏的框架。

30.如权利要求28所述的设备，其中外壳是设备的边框。

31.如权利要求28所述的设备，其中密封装置是连续不间断的薄膜。

32.如权利要求28所述的设备，还包括设置在屏附近的基准面，其中密封装置形成屏与基准面之间的密封。

33.如权利要求28所述的设备，其中密封装置包括紧固到屏和框架或边框上时形成的弯曲部分，该弯曲部分构造成基本上促进屏的不受限运动。

34.如权利要求28所述的设备，其中密封装置具有C形横截面。

35.如权利要求28所述的设备，其中密封装置具有封闭的横截面。

36.如权利要求28所述的设备，其中密封装置适于并构造成向屏提供水平方向上的加固支撑。

37.如权利要求28所述的设备，其中密封装置是聚合物材料。

38.如权利要求28所述的设备，其中密封装置是易变形的泡沫材料。

39.如权利要求28所述的设备，其中薄膜是复合材料。

40.一种基于力的接触式传感装置，包括边框，具有内表面和外表面的屏，密封件以及力触发传感器，该传感器邻近屏设置并用于检测由接触式输入引起的传递到屏的力，该密封件包括：

具有第一和第二表面以及第一和第二侧的柔性薄膜，该第一侧能安装到边框上，而第二侧能安装到屏上；

其中，薄膜这样构造和排列，使得薄膜安装到边框和屏上时形成边框与屏之间的密封而不使额外的力传递到传感器上。

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