FI108186B

FI108186B - Näytön kehys, jossa on integroitu ESD-suoja, sekä käyttöliittymärakenne

Info

Publication number: FI108186B
Application number: FI992083A
Authority: FI
Inventors: Ari-Pekka Toeykkaelae; Jouko Pirilae
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2001-11-30
Also published as: EP1089606A3; FI19992083A; US6728555B1; EP1089606A2

Description

108186 Näytön kehys, jossa on integroitu ESD-suoja, sekä käyttöliittymärakenne - Vis-ningsram med integrerat ESD-skydd och en användargränssnittstruktur

Keksintö koskee yleisesti matkaviestimien ja vastaavien kannettavien elektronisten 5 päätelaitteiden rakennetekniikkaa. Erityisesti keksintö koskee matkaviestimen tai vastaavan kannettavan päätelaitteen käyttöliittymän suojaamista sähköstaattisilta purkauksilta ja sähkömagneettisilta häiriöiltä.

Matkaviestimien ja vastaavien kannettavien elektronisten päätelaitteiden käyttöliittymässä on tyypillisesti näyttö, joka on lähes poikkeuksetta nestekidenäyttö (LCD), 10 ja näppäimistö. Matkaviestimien käyttöliittymässä on lisäksi mikrofoni, kaiutin ja summeri soittoääniä varten. Hyvin yleisesti käytetyssä rakenteessa käyttöliittymä rakennetaan (koko laitteen kokoon verrattuna) suhteellisen suuren piirilevyn toiselle puolelle, joka sitten peitetään ulkokuorella laitteen käyttöliittymäpuolen koteloimi-seksi ja halutun ulkonäön aikaansaamiseksi.

15 Käyttöliittymän päällä tarvitaan jonkinlainen johtava pinnoite, joka varmistaa, että käyttäjään ja/tai kannettavaan päätelaitteeseen kerääntyvät staattiset varaukset eivät löydä purkautumistietä käyttöliittymän kautta päätelaitteen sisällä oleviin herkkiin elektronisiin komponentteihin. Kuva 1 esittää hajotettua poikkileikkausta tunnetusta rakennejärjestelystä, joka on rakennettu piirilevylle 101, jonka yläpinnalla on jouk-20 ko kontaktitäpliä. Piirilevyä peittää eristävä kalvo 102 lukuunottamatta kontaktitäp-liä, joihin komponentit asetetaan. Näppäimistöosassa on kupulevy 103 (tai vaihtoehtoisesti joukko yksittäisiä näppäinkupuja), jotka on valmistettu jostakin joustavasta materiaalista, joka on sähköisesti johtavaa ainakin jokaisen kuvun koveralta pinnal-: ta. Lisäksi näppäimistöosassa on kumimainen näppäimistömatto 104, jonka ulkone- 25 vat osat muodostavat näppäinten näkyvät osat. Mikrofoni 105 on kytketty kontakti-täplään tai -täpliin, ja näppäimistö-mikrofoniyksikkö on peitetty ESD-suojalla 106, joka on valmistettu ohuesta, ruostumattomasta teräslevystä tai muusta johtavasta materiaalista.

• · • » · Näyttöosassa on nestekidenäyttö (LCD) 107 ja sitä suojaava metallinen ESD-kehy.; : /. 30 108. Samoin rakenteen kaiutinosassa on itse kaiutin 109 ja metallinen ESD-suojus , ··. 110. Pari hyvin elastisia suojaustiivisteitä lila ja 111b on sijoitettu kaiutinosan ja näyttöosan ulkoreunan päälle, ja koko käyttöliittymä on peitetty ulkokuorella 112. . : Valmiissa rakenteessa näyttöyksikön peittää läpinäkyvä ikkuna 113.

2 108186

Kuva 2 on poikkileikkaus kuvan 1 esittämästä tunnetun tekniikan mukaisesta rakenteesta koottuna. Metallisten ESD-suojien 106, 108 ja 110 leimoilta alaspäin suuntautuvat ulokkeet on taivutettu piirilevyn 101 reunojen ympäri niin, että ne koskettavat maadoitustäpliä (ei esitetty).

5 Toinen tunnettu tapa torjua ESD:tä on käyttää piirilevyllä erilliskomponentteja, kuten kondensaattoreita ja ferriittejä, estämään tiettyihin kontaktitäpliin mahdollisesti kytkeytyviä ESD-purkauksia etenemästä piirin herkempiin osiin.

Tunnetun tekniikan mukaisissa järjestelyissä on se ongelma, että ne ovat automaattisen kokoonpanon kannalta melko monimutkaisia. Tämän keksinnön tavoitteena on 10 siksi esittää matkaviestimen tai vastaavan kannettavan päätelaitteen käyttöliittymä-osien ESD-suojaukseen ratkaisu, joka voidaan toteuttaa kokoonpanossa yksinkertaisemmin kuin kuvien 1 ja 2 esittämä rakenne. Keksinnön tavoitteena on lisäksi se, että ESD-suoja antaa mahdollisuuden tehdä käyttöliittymäosat hyvin ohuiksi piirilevyn pintaan nähden kohtisuorassa suunnassa.

15 Keksinnön tavoitteet saavutetaan integroidulla näytön kehyksestä ja ESD-suojasta koostuvalla komponentilla, jonka suojausvaikutus ulottuu koko käyttöliittymään. Näytön kehyksestä ja ESD-suojasta koostuva integroitu komponentti muodostaa edullisesti myös tuen tiivisteelle tai tiivisteille, jotka erottavat sen laitteen ulkokuoresta.

20 Keksinnön mukainen näytön kehys on tunnettu siitä, että siinä on ensimmäinen laajennusosa, joka on kohotettu, rei’itetty ja järjestetty siten olennaisesti peittämään :;: mainitun näyttöyksikön läheisyydessä oleva kaiutin, ja toinen laajennusosa, joka on rei’itetty ja järjestetty siten olennaisesti peittämään mainitun näyttöyksikön lähei-:' ·.: syydessä oleva näppäimistö.

25 Keksintö koskee myös tietoliikennejärjestelmän kannettavan päätelaitteen käyttöliit-*·’ * tymärakennetta, jossa on piirilevy ja siinä ensimmäinen pinta; näppäimistö, näyttö- yksikkö ja kaiutin mainitulla ensimmäisellä pinnalla ja ulkokuori, joka on järjestetty olennaisesti peittämään mainittu näppäimistö, näyttöyksikkö ja kaiutin. Se on tun- • · · ’...: nettu siitä, että siinä on näppäimistön, näyttöyksikön ja kaiuttimen ja ulkokuoren vä- : ·. . 30 Iissä laajennettu näytön kehys, joka on sähköisesti johtava ja joka on kytketty piiri- ’ · · ·. levyllä olevaan maapotentiaalielementtiin ja järjestetty pitämään näppäimistö, näyt töyksikkö ja kaiutin paikoillaan suhteessa piirilevyyn ja olennaisesti peittämään näp-’·. ‘ : päimistö, näyttöyksikkö ja kaiutin niiden suojaamiseksi sähköstaattisilta purkauksil- ta.

3 108186 Tämän keksinnön mukaisesti käyttöliittymärakenteessa olevien erillisten komponenttien määrää voidaan vähentää ja kokoonpanovaihetta vastaavasti yksinkertaistaa laajentamalla näyttöyksikön kehystä niin, että se peittää myös muut käyttöliittymän osat. Yksinkertainen rakenneosa voi toimia näyttöruudun ja muiden käyttöliittymän 5 osien mekaanisena pidikkeenäja samalla täydellisenä ESD-suojana.

Keksinnön eräässä toisessa, kehittyneessä toteutusmuodossa integroitu ESD-suoja toimii myös esimerkiksi näyttöosan ja ulkokuoren ja/tai kaiutinosan ja ulkokuoren ja/tai mikrofonin ja ulkokuoren välissä käytettäviä tiivisteitä tukevana sisäosana. Edullinen tapa tiiviste(id)en valmistamiseksi on muottiinruiskutus, jolloin integroitu 10 ESD-suoja voidaan asettaa muottiin ns. sisäkkeenä ennen tiivistemateriaalin ruiskutusta. Integroidussa ESD-suojassa voi olla revitettyjä osia tai muita erityisiä muotoi-luyksityiskohtia, jotka parantavat sen käytettävyyttä sisäkkeenä.

Keksinnölle tunnusomaisina pidetyt uudet piirteet on esitetty erityisesti liitteenä olevissa patenttivaatimuksissa. Itse keksintöä, sen rakennetta ja toimintaa sekä sen mui-15 ta tavoitteita ja etuja kuvataan havainnollisesti seuraavissa keksinnön toteutusmuotojen kuvauksissa sekä niihin liittyvissä piirustuksissa.

Kuva 1 esittää tunnettua käyttöliittymärakennetta purettuna,

Kuva 2 esittää kuvan 1 mukaista tunnettua rakennetta koottuna,

Kuva 3 esittää keksinnön erään toteutusmuodon mukaista käyttöliittymärakennet-20 ta purettuna,

Kuva 4 esittää kuvan 3 mukaista rakennetta koottuna, . ; Kuva 5 esittää erästä yksityiskohtaa keksinnön erään edullisen toteutusmuodon mukaisesta ESD-suojasta, ja ···' Kuva 6 esittää keksinnön erään toteutusmuodon mukaisen ESD-suojan kiinnittä- 1.' ·: 25 mistä painetulle piirilevylle.

• · · • · < · · •: ·. Tunnetun tekniikan kuvauksen yhteydessä on käsitelty kuvia 1 ja 2, joten seuraavas- sa keksinnön edullisten toteutusmuotojen kuvauksessa keskitytään kuviin 3-6.

•

Kuvan 3 alaosassa on piirilevy 301 ja sen ensimmäinen pinta, jossa näkyy joukko ' ' kytkentätäpliä ja -liuskoja. Mainitun ensimmäisen pinnan päälle tulee eristävä kalvo ··.·. 30 302, joka peittää kaikki sen osat lukuunottamatta mainittuja kytkentätäpliä ja -lius- koja, joihin kiinnitetään tietyt komponentit. Näppäimistöosassa on kupulevy tai joukko yksittäisiä kupuja 303 ja joustava näppäinmatto 304, jotka voivat olla samanlaisia kuin edellä kuvattujen tunnettujen rakenteiden vastaavat osat. Kuvassa 3 on ; myös esitetty mikrofoni 305, kaiutin 306 ja LCD-näyttöyksikkö 307.

4 108186

Keksinnön erään toteutusmuodon mukaan näppäimistöosalla, kaiuttimella tai mikrofonilla ei ole erillistä ESD-suojaa, vaan laajennettu näytön kehys 308, joka ulottuu painetun piirilevyn koko pituudelle ja olennaisesti peittää kaikki käyttöliittymän osat. Olennaisella peittämisellä tarkoitetaan sitä, että koska mikrofoni, näppäimistö 5 näyttö ja kaiutin vaativat joukon reikiä (läpinäkymättömän) ESD-suojan läpi, laajen nettu näytön kehys 308 peittää mainitut osat lukuunottamatta aukkoja, jotka tarvitaan äänen, liikkeen ja/tai valon päästämiseksi sen läpi käyttöliittymän osien normaalin käytön aikana.

ESD-suojaa eli laajennettua näytön kehystä 308 voidaan käyttää yhdessä tunnettujen 10 joustavien tiivisteiden kanssa. Kuva 3 esittää kuitenkin joustavat tiivisteet 309 ja 310, joita käytetään erottamaan kaiutinosa ja näyttöosa kannettavan päätelaitteen ulkokuoresta, ESD-suojaan integroituina osina. Mikrofonille voidaan järjestää vastaava integroitu joustava tiiviste. Ulkokuori 311 ja näyttöikkuna 312 voivat olla samanlaisia kuin edellä kuvatut tunnettujen rakenteiden vastaavat osat.

15 Kuva 4 esittää kuvan 3 mukaista rakennetta koottuna. Tässä emme ole esittäneet mitään erityisiä välineitä osien kiinnittämiseksi yhteen, mutta alan asiantuntijalle on selvää, että keksinnön yhteydessä voidaan käyttää monenlaisia kiinnitysjärjestelyjä. ESD-suojan ja piirilevyn maatason (ei esitetty erikseen) välille pitäisi järjestää johtava kontakti, jotta ESD-suoja täyttäisi tehtävänsä oikein.

20 Kuva 5 koostuu aliosista 5a ja 5b, joista kuva 5a on osittainen poikkileikkaus keksinnön erään edullisen toteutusmuodon mukaisen (laajennetun) näytön kehyksen : ·' eräästä yksityiskohdasta. Kuva 5b esittää samaa yksityiskohtaa katsottuna laajenne- ::· tun näytön kehyksen yleiseen tasomuotoon nähden kohtisuorasta suunnasta. Kuvas- :: sa 5 esitetty yksityiskohta on aukko, jonka reunoihin joustava tiiviste kiinnitetään: se :/·· 25 on tyypillisesti näyttöruudun, kaiuttimen tai mikrofonin aukko. Näytön kehyksen :T: reuna 501 on merkitty kuvaan 5a yksinkertaisella viivoituksella ja joustava tiiviste :’i’: 502 on merkitty ristiviivoituksella. Kuvat 5a ja 5b osoittavat, että näytön kehyksen reunassa on erityisiä kiinnitysjärjestelyjä, kuten reikiä 503 ja koloja 504, joilla saa-....: daan aikaan mekaaninen kiinnitys reunan ja joustavan tiivisteen välille.

30 Edullinen tapa valmistaa kuvien 5a ja 5b mukainen rakenne on sijoittaa laajennettu näytön kehys kiinteänä sisäosana muottiin, jota käytetään joustavan tiivisteen muc t -. · · ·. tiinruiskutukseen. Muottiinruiskutusprosessin aikana tiivisteen nestemäinen tai vis- koosinen raaka-aine ruiskutetaan muottiin siten, että se jähmettyy muotin määräämään muotoon. Samalla se tarttuu sisäosan näkyvissä oleviin pintoihin. Kiinnitysjär- 5 108186 jestelyt 503 ja 504 varmistavat hyvän mekaanisen kiinnityksen jähmettyvän tiivisteen ja laajennetun näytön kehyksen reunan välille.

Kuva 6 esittää, kuinka ruuveja 601 voidaan käyttää kiinnittämään ESD-suoja eli laajennettu näytön kehys 602 piirilevyyn 603. Maadoituksen järjestämiseksi ESD-suo-5 jalle eli laajennetulle näytön kehykselle 602 piirilevyn 602 ainakin yhden ruuvinrei-än ympärillä pitäisi olla maadoitettu, johtava täplä 604. Kuva 6 esittää myös, kuinka ESD-suojan eli laajennetun näytön kehyksen 602 reunoille voidaan muodostaa läpät 605 tai muut profiloidut osat, jotka helpottavat sen kohdistamista painettuun piirilevyyn: kuvassa 6 esitetyt läpät on tarkoitettu asetettavaksi piirilevyn 603 reunojen 10 ympäri. Ruuvien käyttämisellä kiinnitysvälineenä on se etu, että rakenne on helppo avata huoltoa ja tarkastusta varten, mutta keksintö ei rajoita kiinnitysvälineiden valintaa ruuveihin. Sen sijaan voidaan käyttää esimerkiksi mittausta, juottamista ja liimausta. Myös läppiä 605 voidaan käyttää kiinnittämiseen. Selvyyden vuoksi raken? teen muita osia ei ole esitetty kuvassa 6. Valmiissa rakenteessa ESD-suoja eli laa-15 jennettu näytön kehys toimii sekä esimerkiksi näyttöyksikön ja kaiuttimen mekaanisena pidikkeenä että ESD- ja EMI-suojana.

V

•« · • · • · * • « ·

Claims

6 1081Ö 6
1. Näytön kehys (308, 602) näyttöyksikön (307) pitämiseksi paikallaan piirilevyn (301) suhteen ja näyttöyksikön suojaamiseksi sähköstaattisilta purkauksilta, tunnettu siitä, että siinä on ensimmäinen laajennusosa, joka on kohotettu, rei’itetty ja jär- 5 jestetty siten olennaisesti peittämään mainitun näyttöyksikön (307) läheisyydessä oleva kaiutin (306), ja toinen laajennusosa, joka on rei’itetty ja järjestetty siten olennaisesti peittämään mainitun näyttöyksikön läheisyydessä oleva näppäimistö (303, 304).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen näytön kehys, tunnettu siitä, että mainittu 10 toinen laajennusosa on myös järjestetty niin, että se olennaisesti peittää mainitun näppäimistön (303, 304) läheisyydessä olevan mikrofonin (305),
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen näytön kehys, tunnettu siitä, että siinä on aukko ja mainitun aukon reunan ympärillä integroitu joustava tiiviste (309, 310 502), jolloin tämä mainittu, integroitu joustava tiiviste on pysyvästi mekaanisesti 15 kiinnitetty (503, 504) näytön kehykseen.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen näytön kehys, tunnettu siitä, että se on järjestetty toimimaan muottiinruiskutukselia valmistetun joustavan tiivisteen (502) kiinteänä sisäosana (501).
5. Tietoliikennejärjestelmän kannettavan päätelaitteen käyttöliittymärakenne, jos- • ‘; 20 sa on . . ·. - piirilevy (301, 603), jossa on ensimmäinen pinta ^ · '· _ - näppäimistö (303, 304), näyttöyksikkö (307) ja kaiutin (306) mainitulla ensimmäi sellä pinnalla - ulkokuori (311), joka on järjestetty olennaisesti peittämään mainittu näppäimistö 25 (303, 304), näyttöyksikkö (307) ja kaiutin (306), * tunnettu siitä, että siinä on näppäimistön (303, 304), näyttöyksikön (307) ja kaiut - timen (306) ja ulkokuoren (311) välissä laajennettu näytön kehys (308, 602), joka on sähköisesti johtava ja joka on kytketty piirilevyllä (301, 603) olevaan maapoten-·*”: tiaalielementtiin (604) ja järjestetty pitämään näppäimistö (303, 304), näyttöyksikkö _ 30 (307) ja kaiutin (306) paikoillaan suhteessa piirilevyyn (301, 602) ja olennaisesti peittämään näppäimistö (303, 304), näyttöyksikkö (307) ja kaiutin (306) niiden suo-•; ’ jäämiseksi sähköstaattisilta purkauksilta.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen käyttöliittymärakenne, tunnettu siitä, että siinä on mikrofoni (305), jolloin mainittu laajennettu näytön kehys (308, 602) on myös 108186 7 järjestetty pitämään mikrofoni (305) paikallaan piirilevyn (301, 602) suhteen ja olennaisesti peittämään mikrofoni (305).
7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen käyttöliittymärakenne, tunnettu siitä, että siinä on näyttöyksikön (307) ja ulkokuoren (311) välissä joustava tiiviste (310, 502), 5 joka on pysyvästi mekaanisesti kiinnitetty (503, 504) mainittuun laajennettuun näytön kehykseen.
8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen käyttöliittymärakenne, tunnettu siitä, että siinä on kaiuttanen (306) ja ulkokuoren (311) välissä joustava tiiviste (309, 502), joka on pysyvästi mekaanisesti kiinnitetty (503, 504) mainittuun laajennettuun näytön 10 kehykseen.
9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen käyttöliittymärakenne, tunnettu siitä, että siinä on mikrofonin (305) ja ulkokuoren (311) välissä joustava tiiviste, joka on pysyvästi mekaanisesti kiinnitetty (503, 504) mainittuun laajennettuun näytön kehykseen.
15 Patentkrav