KR20050107424A

KR20050107424A - 밀봉된 포스-기반의 터치 센서

Info

Publication number: KR20050107424A
Application number: KR1020057014843A
Authority: KR
Inventors: 친 이 엔지; 폴 제이. 코비안; 세르만 엘. 바츠; 헝 티. 트란; 레위스 에이치. 레바세우
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-11-11
Also published as: EP1593032A2; US20040156168A1; WO2004072842A2; WO2004072842A3; US8488308B2; CN1748197A; WO2004072842A8; JP2006514367A; AU2003300047A1

Abstract

본 발명은, 제1 및 제2 표면과 제1 및 제2 측을 갖는 유동성 멤브레인을 포함하는 포스-기반의 센서 어셈블리를 위한 디스플레이 밀봉을 제공한다. 멤브레인의 제1 측은 어셈블리의 하우징에 장착될 수 있고, 멤브레인의 제2 측은 어셈블리의 터치 감지 구조의 터치 표면에 장착될 수 있다. 밀봉은, 하우징 및 스크린에 장착될 때, 외부로부터의 포스가 변환기로 전달되지 않게 하면서 밀봉을 스크린 주변에 형성할 수 있다.

Description

밀봉된 포스-기반의 터치 센서{SEALED FORCE-BASED TOUCH SENSOR}

본 발명은, 터치 센서 디스플레이 장치를 위한 스크린 밀봉, 보다 구체적으로, 포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 위한 밀봉에 관한 것이다.

터치 스크린의 대중성은 과거 몇년 동안 상당히 증가하고 있다. 신뢰성있고, 비용 효율적인 고품질의 터치 센서를 제조하기 위해서 다수의 다양한 기술들이 개발되고 있다. 터치 센서 기술의 예로서, 전기 용량성, 저항성, 근접장 이미징(NFI;near field imaging), 음파, 적외선, 및 포스 기술이 있다. 터치 센서의 일반적인 응용에는, 컴퓨터 모니터와, 개인용 휴대 정보 단말기(PDA)와 같은 이동 및 휴대용 장치가 포함된다.

터치 센서는 일반적으로 주어진 기술에 대해 독특한 특징들 및 품질을 갖는다. 각 유형의 터치 센서 기술은, 예를 들어, 터치 입력의 인식, 센서의 터치 감지 구조에 대한 터치 입력의 위치 결정, 신뢰성, 크기, 중량, 및 비용과 관련된 특정 해결 과제를 제공한다. 포스-기반의 터치 센서에 대해서는 실용적이고 신뢰성있는 터치 시스템을 달성해야 한다는 과제가 주어진다. 일부 포스-기반의 터치 기술에 대해 특별히 해당되는 특징은, 터치 표면이, 장치의 프레임 및 베젤(bezel)에 대해 이동가능하게 되어, 그 이동이 인가된 터치 포스의 지표로서 측정될 수 있는 것이 바람직하다는 것이다. 이동가능 스크린과 프레임 및 베젤 사이에 적용되는, 공지된 밀봉 방법 및 구조에서는, 터치 입력 측정에 대해 불리하게 작용할 수 있는, 터치 시스템에 대한 상당한 양의 외부로부터의 포스 입력이 들어온다.

밀봉을 생성하기 위해서, 다수의 터치 감지 응용들은 장치 베젤을 사용하여, 터치-장착된 디스플레이 스크린 또는 디스플레이 오버레이 모듈의 에지 주변을 단단하게 압축하도록 한다. 이러한 구성은 분말 및/또는 액체 밀봉을 제공하고, 베젤을 경화시키거나, 정렬시킬 수 있다. 포스-기반의 터치 장치에서는, 장치의 베젤 및/또는 프레임이 디스플레이 스크린에 대해 직접 놓이지 않는 것이 바람직하고, 이는, 베젤 및/또는 프레임을 터치하는 경우에 스크린에 전송되는 유동적인 처리 포스가 터치 위치의 정확성을 저해하기 때문이다.

다수의 터치 센서에 대한 또 다른 해결 과제는, 터치 센서들이 디스플레이 장치에 어떻게 장착되는 지에 관련된다. 터치 감지 센서를 특별히 필요로하는 독특한 디스플레이 장치를 설계하는 것보다, 터치 감지 시스템을 갖는 기존의 디스플레이 장치를 개장(retrofit)하는 것이 일반적으로 실행된다. 또한, 예를 들어, 저항성 및 전자 용량성 터치 시스템을 갖는 디스플레이 장치와 같은, 일부 터치 감지 디스플레이 장치의 제조자들에 있어서, 기존의 디스플레이 장치에 들어갈 수 있는, 사전측정된 독립형(self-contained) 터치 시스템을 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 독립형의 터치 시스템은, 디스플레이 장치 조립의 용이성 증가, 개선된 품질 제어와 같은 일부 장점들을 제공하고, 이는, 독립형 터치 시스템이 디스플레이 장치에 장착되기 전에, 센서 제조자에 의해 테스트될 수 있기 때문이다.

도 1은 본 발명의 원리에 따른 포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 갖는 디스플레이 어셈블리의 전방 평면도이다.

도 2는 본 발명의 원리에 따른 센서 어셈블리의 일 예를 도시하는, 도 1에 도시된 디스플레이 어셈블리의 라인 A-A에 따른 단면도이다.

도 3은 본 발명의 원리에 따른 센서 어셈블리의 제2 예를 도시하는, 도 1에 도시된 디스플레이 어셈블리의 라인 A-A에 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명의 원리에 따른 센서 어셈블리의 제3 예를 도시하는, 도 1에 도시된 디스플레이 어셈블리의 라인 A-A에 따른 단면도이다.

도 5A는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 일 예의 단면도이다.

도 5B는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 다른 예의 단면도이다.

도 5C는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5D는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5E는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5F는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5G는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5H는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5I는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5J는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5K는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5L은 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5M은 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5N은 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 5O는 본 발명의 원리를 나타내는 밀봉 구조의 또 다른 예의 단면도이다.

도 6은 베젤 부재가 없는, 도 4에 도시된 센서 어셈블리의 분해도이다.

도 7은, 본 발명의 원리에 따른, 함께 정렬되는 C-형의 단면을 갖는 센서 어셈블리 프레임의 3개 세그먼트들의 사시도이다.

도 8은, 센서 어셈블리 프레임에 장착된 코너 브래킷(bracket) 및 변환기를 갖는, 도 7에 도시된 센서 어셈블리 프레임의 일 코너의 평면도이다.

도 9는, 센서 어셈블리 프레임의 내부에 장착된, 도 6에 도시된 변환기의 사시도이다.

도 10은, 센서 어셈블리 프레임에 장착된 센서 어셈블리 스크린, 및 프레임에 대해서 스크린 및 센서 어셈블리 밀봉을 정렬하기 위한 스크린상의 표시를 갖는, 도 8의 디스플레이 프레임의 평면도이다.

도 11은, 센서 어셈블리 스크린에 밀봉 보호된 센서 어셈블리를 갖는, 도 10에 도시된 센서 어셈블리 스크린의 평면도이다.

도 12는, 4개의 세그먼트를 갖는 완전 조립된 센서 어셈블리 프레임에 장착된, 도 11에 도시된 센서 어셈블리 스크린의 평면도이다.

도 13은, 라인 13-13에 따른, 도 12에 도시된 센서 어셈블리의 단면도이다.

도 14는, 본 발명의 원리에 따른 완성된 센서 어셈블리의 일 예를 도시하는, 4개의 세그먼트를 갖는 센서 어셈블리 프레임에 장착된 센서 어셈블리 밀봉을 갖는, 도 12의 센서 어셈블리의 평면도이다.

도 15는, 도 14에 도시된 센서 어셈블리가 장착될 수 있는 LCD 스크린이 장착된, LCD 모니터 하우징의 분해 사시도이다.

도 16은, 스트립(strip)이 어디에서 함께 고정되는 지를 표시하기 위해 배치된 밀봉 물질 스트립을 갖는 프레임 패턴의 평면도이다.

도 17은, 스트립들을 함께 절단하고 용접하기 위한 V-형의 침골(anvil)에 배치된, 도 16에 도시된 한 쌍의 밀봉 물질 스트립의 평면도이다.

도 18은, 본 발명의 원리에 따른 플러쉬(flush) 장착된 센서 어셈블리의 일 예를 도시하는 디스플레이 어셈블리의 또 다른 실시예의 단면도이다.

도 19는, 라인 19-19에 따른 도 18의 디스플레이 어셈블리의 단면도이다.

도 20은, 본 발명의 원리에 따른 센서 어셈블리의 제4 실시예를 도시하는, 도 1에 도시된 디스플레이 어셈블리의 라인 A-A에 따른 단면도이다.

본 발명의 일 양상에서, 본 발명은, 내부 및 외부 표면을 갖는 유연성 멤브레인을 포함하는 포스-기반의 터치 센서를 위한 밀봉을 제공한다. 멤브레인의 제1 측면은, 프레임 또는 베젤과 같은 디스플레이의 하우징에 장착될 수 있고, 멤브레인의 제2 측면은 디스플레이의 스크린의 터치 감지 센서에 장착될 수 있다. 멤브레인은, 하우징 및 스크린에 장착될 때, 하우징과 스크린 사이에 밀봉을 제공하여, 액체 및 분자와 같은 이물질이 하우징과 스크린 사이에 지나가는 것을 막을 수 있다.

본 발명의 다른 양상에서, 본 발명은, 내부 및 외부 표면을 갖는 프레임, 내부 및 외부 표면을 갖는 스크린, 스크린상의 터치 입력에 따라 스크린을 통과하는 포스를 감지하기 위해 배치되는 변환기, 및 제1 및 제2 표면과 제1 및 제2 측면을 갖는 멤브레인을 포함하는 독립형 포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 제공한다. 센서 어셈블리는 또한, 스크린과 변환기 사이에 프리-로드(pre-load) 포스를 가하기 위해서, 프레임과 스크린의 내부 표면 사이에 배치된 스프링을 포함할 수 있다. 멤브레인은 스크린 및 프레임에 장착되어, 프레임과 스크린 사이에 완전한 밀봉을 형성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에서, 본 발명은, 포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 조립하는 방법을 제공한다. 어셈블리는, 프레임, 제1 및 제2 표면을 갖는 스크린, 및 제1 및 제2 측과 제1 및 제2 표면을 갖는 멤브레인을 포함한다. 이 방법은, 프레임의 경계내에 스크린을 유지시키는 단계, 스크린에 멤브레인의 제1 측을 고정하는 단계, 및 프레임에 멤브레인의 제2 측을 고정하는 단계를 포함한다. 멤브레인은, 프레임 및 스크린에 장착될 때, 프레임과 스크린 사이에 밀봉을 형성할 수 있어, 프레임과, 스크린의 내부 표면 사이의 영역에 이물질이 통과하는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에서, 본 발명은, 포스-기반의 터치 디스플레이 어셈블리에서 베젤 포스를 분산시키는 방법을 제공한다. 디스플레이 어셈블리는, 센서 스크린 및 센서 프레임, 베젤, 디스플레이, 및 시스템 프레임을 갖는 센서 어셈블리를 포함한다. 이 방법은, 시스템 프레임 주변에 디스플레이, 디스플레이 주변에 센서 어셈블리, 및 센서 어셈블리 주변에 베젤을 갖도록 디스플레이 어셈블리를 조립하는 단계를 포함한다. 이러한 어셈블리의 배열로 인해서, 베젤에 인가된 외부 포스는 센서 프레임과 시스템 프레임으로 전달되어, 센서 스크린에 대한 임계치 입력을 초과하지 않게 된다.

본 발명의 또 다른 양상에서, 본 발명은, 포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 위한 밀봉 멤브레인 부재를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 포스-기반의 터치 센서 어셈블리의 터치 감지 구조 주변부에 근접하는 형태로 멤브레인의 스트립들을 정렬시키는 단계, 및 멤브레인의 스트립들을 함께 고정하여, 연속적 밀봉 멤브레인을 형성하는 단계를 포함한다. 멤브레인은, 터치 감지 구조, 및 포스-기반의 터치 센서 어셈블리의 프레임에 고정되어, 터치 감지 구조와 프레임 사이에 완전한 밀봉을 형성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에서, 본 발명은, 프레임, 프레임에 장착된 터치 감지 구조, 터치 감지 구조와 프레임 사이에 배치된 포스 활성화 변환기, 및 프레임 및 터치 감지 구조에 고정되어, 이들 사이에 완전한 밀봉을 형성하는 밀봉 멤브레인을 포함하는 독립형 포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 제공한다. 어셈블리는 기존의 디스플레이 어셈블리에 포함될 수 있어, 디스플레이 어셈블리가 터치 입력을 감지할 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 양상에서, 본 발명은, 포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 위한 밀봉을 제공한다. 어셈블리는, 프레임, 터치 감지 구조, 밀봉 멤브레인, 및 터치 감지 구조와 결합된 적어도 하나의 포스 활성화 변환기를 포함한다. 멤브레인은, 터치 감지 구조와 프레임에 고정된 유동성 물질의 연속적 부분을 포함한다. 유동성 물질은, 유동성 물질에 의해 터치 감지 구조에 가해지는 최대 포스가, 터치 감지 구조에 대해 인지되는 최소 터치 입력 포스보다 적어도 10배 이상 더 작도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 양상에서, 본 발명은, 하우징, 이동가능한 포스-기반의 터치 감지 스크린, 및 액체 및 미립자 밀봉을 스크린과 하우징 사이에 제공하도록 구성된 밀봉 수단을 포함하는 포스-기반의 터치 디스플레이 장치를 제공한다. 이러한 멤브레인 구성은, 스크린에 대한 부정확한 터치가 되거나, 스크린에 대한 의도된 터치의 터치 위치 결정을 왜곡시키는 외부로부터의 포스가 스크린으로 전달되지 않게 하면서, 스크린의 자유로운 동작을 본질적으로 향상시킨다. 밀봉 수단은 연속적이고 단절되지 않은 멤브레인이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에서, 본 발명은, 베젤, 내부 및 외부 표면을 갖는 스크린, 밀봉, 및 터치 입력으로 인해 상기 스크린을 통해 눌러지는 포스를 검출하기 위해 상기 스크린에 근접하게 배치된 포스 활성화 변환기를 포함하는 포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 제공한다. 밀봉은, 제1 및 제2 표면과, 제1 및 제2 측을 갖는 유동성 멤브레인을 포함한다. 멤브레인의 제1 측은 베젤에 장착될 수 있고, 멤브레인의 제2 측은 스크린에 장착될 수 있다. 멤브레인은, 베젤 및 스크린에 장착될 때, 외부로부터의 포스가 변환기로 전달되지 않게 하면서 베젤과 스크린 사이에 밀봉을 형성하도록 구성 및 배열된다.

본 발명은 포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 밀봉하기 위한 새로운 방법 및 장치들을 제공한다. 본 발명의 일 양상에서, 본 발명은, 프레임 또는 베젤과 같은 센서 어셈블리의 하우징과, 센서 어셈블리 스크린 사이에 밀봉을 형성할 수 있는, 센서 어셈블리 밀봉 멤브레인을 제공한다. 밀봉 기능을 제공하는 구조를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용된 "밀봉", "밀봉 부재", 및 "디스플레이 밀봉"이라는 용어들은 "멤브레인" 및 "밀봉 멤브레인"이라는 용어와 동의어이다.

아래에서 설명하는 바와 같이, 멤브레인은, 제조하기 쉽고, 다양한 서로 다른 터치-관련 응용들에 폭넓게 적용될 수 있는, 매우 간단하고 비용 효율적인 방식으로 디스플레이 시스템내에서 구현될 수 있다. 특히, 본 발명의 멤브레인은 컴퓨터 모니터, 이동 및 휴대용 장치, 및 터치 기술을 요구하는 산업 응용들에서 사용될 수 있다. 본 발명의 멤브레인은, 센서 어셈블리의 하우징에 대해 자유롭게 이동할 수 있는 포스 감지 구조를 포함하는 포스-기반의 터치 감지 장치에서 특히 유용하다. 보드 감지에서, 멤브레인은, 센서 어셈블리 스크린의 적어도 일 표면과 센서 어셈블리 프레임의 일 부분 사이에 밀봉을 형성하도록 구성되어, 스크린과 하우징 사이에 이물질이 들어가는 것을 방지하거나, 적어도 억제한다.

포스-기반의 터치 센서 어셈블리는 일반적으로, 터치 감지 표면을 갖는 터치 감지 구조를 수용하고 장착하는 프레임을 필요로 한다. 터치 감지 구조의 일 예는, 터치 감지 표면("터치 표면")으로서 작용하는 스크린의 일 주요 표면을 갖는 센서 스크린(스크린)이다. 일반적으로, 일부 형태의 포스-활성화 센서 또는 변환기는 프레임과 스크린 사이에 배치되어, 스크린에 작용하는 터치 입력으로 인해, 스크린을 통과하는 포스를 감지하고, 이러한 포스를 측정하고, 바람직한 정확도로서 터치 입력의 위치를 결정한다. 터치 입력 위치를 결정하기 위해서, 디스플레이 스크린은, 통상적으로 스크린의 주변부 주위에서 이격된 센서와 일정하게 접촉해야만 한다. 또한, 스크린은 전체적으로, 포스 표면상에서 포스의 영향이 입력 포스에 대한 최소 임계값보다 적은, 외부로부터의 포스로부터 충분히 이격되는 것이 바람직하다. 임계치를 초과하는 외부로부터의 포스는 의도된 터치 입력의 결정을 부정확하게 할 수 있고, 그 결과, 터치 센서가 적절하게 작용하지 않게 될 것이다.

양호한 포스-기반의 터치 센서 어셈블리는, 의도된 터치 입력을 감지하도록 스크린을 이동가능하게 하면서, 센서에 대해 스크린을 홀드하도록 스크린에 적절한 프리-로드 포스를 인가하기 위한 소정 형태의 바이어싱 부재를 포함할 수 있다. 이러한 포스-기반의 디스플레이의 양호한 예들은 본 명세서에서 개시되며, 또한, WO 02/084244, WO 02/084578, WO 02/084579, 및 WO 02/084580에 개시되어 있으며, 이들은 각각 전체적으로 본 명세서에서 참조적으로 결합된다.

본 발명의 원리를 예시하는 디스플레이 어셈블리("디스플레이")의 일 예는 도 1에 도시된 디스플레이(10)이다. 디스플레이(10)는, 터치 감지 구조(12), 멤브레인(14), 변환기(도시 생략), 및 프레임(도시 생략)을 포함하는 포스-기반의 터치 센서 어셈블리 및 베젤(16)을 포함한다. 멤브레인(14)이 도 1에 도시된 디스플레이의 전면에서 보이는 것으로 도시되어 있지만(도 4의 멤브레인(314)에서도 볼 수 있다), 일부 실시예에서 멤브레인(14)은 베젤(16) 뒤의 오목하게 들어가서, 전면에서는 보이지 않을 수도 있다(예를 들어, 도 2 및 3의 멤브레인(114 및 214)을 참조).

도 2 내지 4는, 도 1에 도시된 디스플레이(10)의 표시된 단면에서 취해진 디스플레이 어셈블리의 여러가지 실시예들을 도시한다. 도 2는, 스크린(112), 멤브레인(114), 하부 프레임(118), 상부 프레임(124), 및 변환기(122)를 포함하는 센서 어셈블리(125)를 갖는 디스플레이(100)를 도시한다. 디스플레이(100)는 베젤(116), 장치 서브프레임(120), 및 베젤 밀봉(126)도 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 센서 어셈블리(125)는 변환기(122)를 하부 프레임(118)에 장착하고, 스크린(112)을 변환기(122)에 접촉하도록 배치하고, 멤브레인(114)을 스크린(112) 및 상부 프레임(124)에 장착함으로써 쉽게 조립된다. 센서 어셈블리(125)는, 장치(100)와 개별적으로 조립되고 테스트될 수 있는 독립형 센서 어셈블리인 것이 바람직하다. 원하는 경우 이후에, 센서 어셈블리(125)는 장치 서브프레임(120), 및 베젤 밀봉(126)과 접하게 되는 장치 베젤(116)에 장착되어, 베젤(116) 및 프레임(124)과, 스크린(112)의 터치 표면(113) 사이가 밀봉된 디스플레이(100)를 형성할 수 있다.

디스플레이(200)의 또 다른 실시예가 도 3에 도시된다. 디스플레이(200)는, 스크린(212), 멤브레인(214), 하부 프레임(218), 상부 프레임(224), 및 변환기(222)를 포함하는 센서 어셈블리(225)를 포함한다. 디스플레이(200)는 또한 베젤(216), 장치 서브프레임(220), 및 베젤 밀봉(226)을 포함한다. 이 실시예에서, 센서 어셈블리(225)는 변환기(222)를 하부 프레임(218)에 장착하고, 스크린(212)을 변환기(222)에 접촉하도록 배치하고, 멤브레인(214)을 스크린(212) 및 상부 프레임(224)에 장착함으로써 쉽게 조립된다. 센서 어셈블리(225)는, 장치(200)와 개별적으로 조립되고 테스트될 수 있는 독립형 센서 어셈블리인 것이 바람직하다. 원하는 경우, 센서 어셈블리(225)는, 장치 서브프레임(220), 상부 프레임(224)에 인가된 베젤 밀봉(226), 및 베젤 밀봉(226)과 접하게 되는 장치 베젤(216)에 장착되어, 베젤(216)과, 스크린(212)의 터치 표면(213) 사이가 밀봉된 디스플레이(200)를 형성할 수 있다.

멤브레인(214)의 구성은 도 2에 도시된 멤브레인(114)의 구성보다 몇몇 장점을 더 제공한다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 멤브레인(214)은, 터치 표면(213)과, 디스플레이(200)의 상부 프레임(224) 또는 베젤(216) 사이에 밀봉을 제공하여, 변환기(222)가 존재하는 영역으로 이물질이 들어가는 것을 막거나, 적어도 억제하기 위한 목적을 달성하기 위한 다양한 설계들을 포함한다.

본 발명의 원리와 결합된 디스플레이(300)의 제3 실시예가 도 4에 도시된다. 디스플레이(300)는 스크린(312), 멤브레인(314), 프레임(318), 및 변환기(322)를 포함한다. 디스플레이(300)는 또한, 베젤(316), 장치 서브프레임(320), 및 베젤 밀봉(326)을 포함할 수 있다. 디스플레이(300)의 일부 구성 성분들을 포함하는 센서 어셈블리(325)는 장치 서브프레임(320)에 독립적으로 장착되고, 베젤(316) 주변에 배치될 수 있다. 멤브레인(314)은, 멤브레인의 일 측면이 스크린(312)의 터치 표면(313)에 고정되고, 멤브레인(314)의 반대 측면이 프레임(324)과 베젤(316) 사이의 프레임(318)의 외부 표면에 고정되어 있다는 점에서, 멤브레인(114) 및 멤브레인(214)과 다르다. 따라서, 디스플레이(300)를 조립할 때, 멤브레인(314)은 스크린(312)에 고정되고, 스크린(312)은 변환기(322) 부근의 프레임(318)내에 장착되고, 멤브레인(314)은 프레임(318)의 외부 표면에 고정된다. 대체 실시예에서, 멤브레인(314)은 프레임(324)보다 베젤(316)에 고정될 수도 있다.

멤브레인(114, 214, 및 314)은 대체 구성들을 갖는 멤브레인들과 교환되거나, 대체될 수 있고, 이러한 구성들은 도 5A-O에 도시된다. 도 5A 내지 도 5O 각각은 제1 지지 부재(518), 제2 지지 부재(524), 스크린(512), 및 멤브레인 구성들(514A-O) 중 하나를 포함한다. 도 5A-O에 도시된 멤브레인 구성은 포괄적인 의미로서 제공되는 것이 아니며, 스크린(512)과 지지 부재(524) 사이에 밀봉을 형성할 수 있는 다양한 실시예들을 예시하는 것일 뿐이다. 지지 부재(524)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임의 일부일 수 있거나, 베젤 또는 다른 구성 소자일 수 있다. 멤브레인 구성들(514A-O) 각각이 어떠한 장점을 제공하더라도, 각 설계는, 스크린(512)의 터치 표면상의 터치 위치 결정을 부정확하게 할 수 있는, 임계치보다 큰 포스를 가하지 않는 특정 설계에 대해 요구되는 밀봉을 제공하려는 것이다.

이러한 맥락에서, 포스의 임계치는, 포스가 센서 어셈블리에 의해 인식되도록 요구되는, 스크린에 인가되는 포스의 최소치이다. 임계값은, 예를 들어, 환경 또는 원하는 응용에 적합하도록 조정될 수 있다. 임계값은 사용 히스토리에 기초해서 자동적으로 조정될 수도 있다. 본 발명의 센서 어셈블리가 바람직하게 작동하도록 하기 위해서, 스크린(또는 다른 터치 감지 구조)은, 의도된 터치 입력을 제외한, 임계치를 넘는, 센서에 전달되는 어떠한 포스의 영향으로부터도 격리되어 있어야 한다.

일반적으로, 임계값은, 포스가 센서에 인가되는 양 및 방향을 포함하여, 센서에 인가되는 모든 포스들을 고려하는 수학적 알고리즘에 기초한다. 프로세서는, 입력 포스가 임계값을 초과하는지를 결정하기 위해 요구되는 계산을 수행하도록 사용된다. 궁극적으로, 임계값은 부분적으로 "노이즈" 포스(터치 입력으로 의도하지 않은 포스)와 의도된 터치 입력을 구별하기 위해서 사용된다.

양호한 일 센서 어셈블리는 약 4 온스의 임계값을 갖는다. 이에 따라, 외부로부터의 포스가 센서 어셈블리가 장착된 장치에 인가되더라도, 멤브레인은, 디스플레이 스크린에 국부적으로 인가되는 전체 4 온스보다 적은 포스를 소정 시간에 부가하거나 전송하지 않는 것이 바람직하다. 바람직하게, 센서 어셈블리의 멤브레인은 어떤 조건하에서도 디스플레이 스크린에 인가된 최소 인식 포스 보다 훨씬 적은 포스를 가하도록 설계된다. 멤브레인은 임계 포스보다 적어도 1차 크기만큼 적은 포스를 인가하는 것이 보다 바람직하다. 일부 응용에서, 밀봉 구성 및 물질 특정에 따라서, 멤브레인은 임계값의 1/50, 1/100, 또는 그 이하의 포스를 터치 감지 구조에 부가한다.

멤브레인이 임계치 포스보다 적은 포스를 인가하더라도, 터치 감지 디스플레이 스크린 주변의 멤브레인으로부터의 불균일한 포스의 분배는 터치 위치 결정을 왜곡되게 할 수 있다. 멤브레인 포스의 불균일한 분배는, 거품과 같은 물질 등의 유동 물질을 밀봉으로서 사용하고, 하우징과 스크린 사이의 갭에 어떠한 불균일성이 존재하는 경우에, 특히 더 확실하게 나타난다. 또한, 스크린과 하우징 사이에 완전히 균일한 갭을 유지하고, 멤브레인으로부터 그 주변의 스크린으로 균일한 포스를 인가할 수 있더라도, 스크린에 인가된 터치 포스가, 자연적인 바이어싱 포스가 발생하도록 하여 스크린을 편향시킨다.

일부 실시예에서, 디스플레이(100, 200, 300)의 프레임과 베젤 사이에 베젤 밀봉(126, 226, 326)으로 채워진 공간은 각각, 밀봉 부재를 포함하지 않는다. 예를 들어, 이 공간은 비워져 있거나, 비-기능적 필러(filler)로 채워지거나, 접착물로 채워져 있다. 본 발명의 밀봉 어셈블리에는 수많은 응용들이 존재하기 때문에, 밀봉 어셈블리의 제조자보다, 본 발명의 밀봉 어셈블리를 디스플레이 장치에 장착하는 고객이, 이 공간을 어떻게 활용할 지, 디스플레이 장치에 밀봉 어셈블리를 어떻게 장착할 지를 결정하도록 요구될 수 있다. 사전-밀봉된 독립형의 센서는, 센서 제조자가, 선택된 베젤 밀봉 방법과는 관계없이, 고객에게 디스플레이 장치에 대한 센서의 장착, 및 어셈블리에 있어서 높은 유동성을 제공하면서, 고객이 적절하게 작동하는 센서를 얻는 것에 대한 보장을 더욱 쉽게 한다.

독립형의 사전-밀봉된 센서 어셈블리는, 센서 어셈블리가 기존의 디스플레이 장치에 부가될 수 있도록 한다. 예를 들어, 센서는, 디스플레이 장치의 외부, 베젤의 외측, 및 장치의 디스플레이 스크린 위에 덧붙여질 수 있다. 다른 실시예에서, 센서 어셈블리의 터치 감지 구조는, LCD 디스플레이 또는 유기 전자발광 디스플레이와 같은 평판 디스플레이 장치일 수 있고, 센서 어셈블리는 터치 기능을 제공할 수 있고, 또한 장치에서 디스플레이부를 얻을 수 있다.

도 6은 도 4에 도시된 베젤(316)이 없는 디스플레이(300)의 일 실시예의 분해도이다. 디스플레이(300)의 프레임(318)은, 프레임의 4개 측면을 각각 나타내는 4개의 세그먼트로 구성될 수 있다. 세그먼트들은 용접, 접착제, 또는 도 6에 도시된 브래킷(319)과 같은 브래킷 또는 잠그개(fastener) 형태로 함께 고정될 수 있다. 제2 프레임 브래킷(도시 생략)은 2개의 세그먼트의 접속점에서 프레임(318)의 내부에서 사용될 수 있는 반면, 브래킷(319)은 프레임의 2개의 세그먼트들 사이의 접속점에서 외부 표면상에서 사용될 수 있다.

프레임(318)은 또한, 포스-기반의 변환기(322)를 프레임에 쉽게 장착하기 위해서, 프레임의 외부 주변부 주위에 이격된 위치에서 프레임내에 형성된 개구(323)을 포함할 수 있다. 변환기(322)는 또한 인쇄된 회로 보드(352)에 장착된 베이스(350)를 포함할 수 있다. 이동 컨택(354)은 소정 위치에서 베이스(350)에 장착되어, 스크린(312)의 내부 표면(356)과 접촉할 수 있다(도 4 참조).

본 발명의 센서를 조립하는 일 방법은, 센서(325)(도 4)와 도 7-15를 참조해서 개시된다. 먼저, 프레임(318)의 3개의 세그먼트들(318a, 318b, 318c)은 함께 조립되어, 스크린(312)을 받기 위한 개구 말단을 갖는 3개의 측면을 갖는 프레임을 형성한다. 세그먼트들(318a, 318b, 318c)은, 도 8에 도시된 바와 같이 브래킷들(319) 중 하나를 사용하는 것과 같이, 다양한 방법으로 함께 고정될 수 있다. 브래킷(319)은, 잠그개, 접착제, 또는 다수의 부재들을 함께 고정하는 유사한 방법들을 사용해서 프레임 세그먼트들에 고정된다. 프레임 세그먼트들(318a, 318b, 318c)이 함께 조립되기 전에 또는 후에, 변환기(322)는 개구(323)를 통해서 프레임 세그먼트에 장착될 수 있다(도 7 참조). 변환기(322)는 프레임 세그먼트들(318a 및 318c)내에 배치되어, 도 10에 도시된 바와 같이, 스크린(312)이 조립된 프레임 세그먼트들(318a, 318b, 318c)로 삽입될 때, 컨택(354)은 스크린(312)에 접촉하도록 배치된다.

스크린(312)이 외부로 향하는 스크린(312)의 터치 표면(313)을 갖도록 배치된 후에, 마킹(marking)(360)은, 프레임 세그먼트가 함께 고정되는 각각의 내부 코너에서 표시된다. 마킹(360)은 도 11에 도시된 바와 같이, 스크린(312)에 멤브레인(314)을 정렬하는데 사용된다.

스크린(312)의 터치 표면(313)에 장착된 멤브레인(314)으로, 스크린은 프레임(318)에 장착되도록 준비되고, 프레임은, 도 12에 도시된 바와 같이, 프레임 세그먼트들(318a, 318b)에 프레임 세그먼트(318d)를 고정시킴으로써 완전하게 조립된다. 이러한 방식으로, 스크린(312)은 프레임(318)의 경계내에서 유지된다.

도 12는 프레임(318), 및 프레임(318)에 장착하기 위해 준비된 멤브레인(314)을 갖는 것으로 재정렬된 마킹(360)을 도시한다. 멤브레인(314)을 프레임(318)에 고정하기 전에, 프리로드 스프링(328)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임(318)의 내부 표면에서 스크린(312)의 터치 표면(313) 사이에 배치될 수 있다. 도 12의 라인 13-13을 따라 취해진 도 13의 단면도는 프레임 세그먼트(318c)와 스크린(312) 사이에 배치된 프리로드 스프링(328)을 도시한다. 바람직하게, 프리로드 스프링(328)은 제1 및 제2 말단(362, 364)과, 변환기(322) 위에 바로 배치된 중간점(366)을 포함한다. 따라서, 프리로드 스프링은, 스크린(312)과 컨택(354) 사이의 일정한 접촉을 보장하기 위해서 변환기(322) 위에 직접 최대의 프리로드 포스를 부가하도록 배치된다. 다른 실시예에서, 프리로드 포스를 인가하기 위한 동일한 목적을 달성하기 위해서, 서로 다른 유형의 스프링들이 사용될 수 있다.

프리로드 스프링이 배치된 후에, 멤브레인(314)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임(318)의 외부 표면에 부착된다. 센서(325)가 완전히 조립되면(도 14 참조), 센서는, 도 5의 분해도에 도시된 바와 같이, 서브프레임(320) 및 디스플레이 스크린(368)에 장착되도록 준비된다. 도 15는 서브프레임(320)에 장착된 스크린(368)과, 스크린(368)에 장착될 위치에 있는 센서(325)를 도시한다.

센서를 조립하는 또 다른 방법에서는, 스크린, 변환기, 및 임의의 프리-로딩 소자들을, 도 4에 도시된 바와 같은 결합된 "C"형 프레임을 형성하도록, 에지에서 중첩되거나 사이에 끼워질 수 있는 2개의 "L"형 프레임들 사이에 샌드위치시킬 수 있다. 2개의 "L" 프레임은 소정의 적절한 수단들에 의해 함께 고정되거나 묶여질 수 있다. 이러한 조립 방법은 구성 성분들의 수직적 조립을 가능하게 한다.

실시예들을 통해서 상술한 바와 같이, 본 발명에서 사용할 수 있는 다양한 밀봉 설계들이 존재한다. 멤브레인(114, 214, 314, 및 514A-O)은 멤브레인의 밀봉 능력을 향상시키도록 물질의 연속적 스트립인 것이 바람직하다. 멤브레인의 형태 또는 구성에 관계없이, 특히, (코너의) 프레임 세그먼트들 사이의 접합에서, 프레임에 대한 적절한 장착을 제공하면서, 멤브레인을 연속적인 부분들이 되도록 생성하기 위한 다양한 방법들이 존재한다. 연속적인 멤브레인을 생성하는 일 방법은 도 16 및 17을 참조해서 도시된다. 도 16은, (도 4에 도시된 스크린(312)과 같은) 센서 스크린의 치수에 맞는 개구(482)를 포함한다. 멤브레인의 4개의 스트립(484-487)은 폼(480)상에서 레이아웃되고, 스트립과 함께 결합할 때 사용될 코너 마킹(488)으로 적절하게 표시될 수 있다. 도 17은, 서로 평행하게 정렬되고, 침골(490)에 대해서 배치된 스트립(484, 485)과 같은 물질의 2개 부분을 도시하고, 이 구성에서, 침골(490)은 스트립(484, 485)을 절단하고, 함께 결합한다. 침골(490)은, 이들 스트립 각각으로부터 초과 길이를 제거하면서, 스트립(484, 485)을 함께 초음파적으로, 또는 열적으로 결합시킨다. 모든 4개의 스트립(484-487)이 함께 고정되어 연속적인 멤브레인을 형성한 후에, 멤브레인은, 본 명세서 및 상기 내용에서 개시된 밀봉 기능을 제공하도록, 센서 스크린 및 하우징에 장착되도록 준비된다.

다른 실시예에서, 밀봉 멤브레인은, 하나의 연속적인 부분이기 보다, 스크린 및 하우징에 각각 개별적으로 장착된 개별 세그먼트들로 구성된다. 예를 들어, 다양한 유형의 몰딩(예를 들어, 주입 또는 딥 몰딩)과 같은, 도 16 및 17을 참조해서 설명된 바와 같이 물질의 다수의 부분들을 함께 결합하는 것을 요구하지 않는, 연속적 멤브레인을 제조하는 방법들이 존재한다고 예상된다.

도 4를 다시 참조하여, 디스플레이 멤브레인(314)을 보다 상세하게 설명한다. 일반적으로, 본 명세서에 개시된 소정의 디스플레이 밀봉 멤브레인은, (디스플레이(300)에 대해 표면(390, 392)으로서 각각 참조되는) 제1 및 제2 대향 면들을 갖는다. 본 명세서에서 개시된 대부분의 멤브레인 실시예들은 또한, 디스플레이(300)에 대해 각각 394, 396으로 참조되는 제1 및 제2 측면을 포함한다. 일반적으로, 접착제는, 디스플레이 스크린 및 하우징에 멤브레인을 장착하기 전에, 멤브레인의 제1 및 제2 측면 각각에서, 멤브레인의 제1 또는 제2 표면 중 하나에 인가된다. 다른 실시예에서, 접착제는 스크린 및 하우징에 먼저 인가되고, 다음으로 멤브레인의 제1 및 제2 측면이 접착제에 고정된다.

일 실시예에서, 밀봉 부재는, 약 0.001 내지 0.002 인치의 두께를 갖는 폴리에스테르, 폴리이미드, 또는 폴리아미드 필름으로 구성되고, 아크릴 접착제는, 디스플레이 스크린 및 디스플레이 프레임에 멤브레인의 부착을 원하는 곳의 제1 및 제2 측면 각각의 제1 또는 제2 표면에 인가된다. 멤브레인은 또한, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 플루오르폴리머(예를 들어, Teflon^®), 또는 폴리비닐염화물과 같은 다른 물질로 이루어질 수 있다. 멤브레인은 또한, 다공성의 거품, 합성 물질, 고무와 같은 물질, 젤과 같은, 거품 또는 거품과 유사한 물질, 어닐링 단면을 갖도록 정렬되고, 젤 또는 다른 유동 물질로 채워진 멤브레인, 또는 다양한 기타 유동 물질들 또는 구성들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 멤브레인은 또한, 도 2에 도시된 멤브레인(114)과 같은 직사각의 단면, 또는 임의의 다른 적절한 단면을 가질 수 있다. 또한, 멤브레인 물질은, 찌르는 것에 대한 저항성을 갖고, 변형가능하고, 내구력이 있으며, 화확 물질에 노출되는 것으로 인한 파손에 대해 견딜 수 있는 특성을 갖는 것이 바람직하다.

일반적으로, 접착제는 멤브레인의 제1 및 제2 측면에서 약 1/16 인치의 폭을 갖는 스트립에 놓여진다. 멤브레인에 특정 윤곽 또는 형태가 주어진다면, 이는, 필름으로 사용되는 물질에 따라서 간단한 열성형 또는 유사한 작용에 의해 이루어질 수 있다. 스크린 및 하우징에 대해, 멤브레인의 제1 및 제2 측면의 접촉점들 사이에서 자유롭게 구부려질 수 있는 물질의 양은, 물질의 특성, 및 스크린 및 하우징의 터치 표면 사이의 갭에 따른다. 또한, (서브프레임(320)과 같은) 서브프레임의 불균일성으로 인한, 또는 인가된 외부 포스로부터의 프레임내의 변형, 디스플레이 스크린이 터치 포스에 영향을 받을 때 이동하는 양, 및 스크린의 프레임에 대한 작지만, 통상적으로 피할수 없는 양의 수평적 이동을 고려하기 위해, (디스플레이(300)의 영역(398)과 같은) 자유 유동 영역에 물질이 충분히 있어야 한다.

본 발명의 밀봉 부재 멤브레인의 일 장점은 고유한 수평 고정(lateral stiffening) 기능이다. 멤브레인은 일반적으로, 프레임에 대한 디스플레이 스크린의 수직(스크린의 평면 외부의) 이동은 충분한 양을 허용하도록 구성되지만, 멤브레인은 일반적으로 프레임에 대한 스크린의 수평(스크린 또는 XY 평면) 이동은 매우 적은 양만을 허용한다. 스크린과 결합된 수평 고정 부재없이, 스크린은 스크린의 XY 평면의 X 또는 Y 방향 중 하나로 이동할 수 있다. 스크린의 XY 이동은, 스크린이 XY 평면에서 이동할 때 발생할 수 있는 터치 입력 결정의 왜곡, 및 잘못된 터치를 피할 수 있도록 가능한 크게 제한되는 것이 바람직하다. 스크린과 결합된 수평 고정 부재는, 통상(normal) 방향(Z 방향)에서 스크린의 XY 평면으로 스크린의 이동을 자유롭게 하면서, XY 이동을 제한한다.

일부 실시예에서, 밀봉 멤브레인이 만들어지는 필름 물질은, 내장된 물질을 포함할 수 있고, 또는 수평 방향의 장력 또는 만곡력(sheer force) 아래의 변형을 제한하면서, 스크린에 대해 통상적 방향으로 멤브레인의 굴곡을 허용하도록 설계될 수 있다. 일부 실시예에서, 개별 수평 고정 특징은 멤브레인에 추가로 부가될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인은 센서 어셈블리에 수평 고정을 거의 또는 전혀 가하지 않으면서, 고정 부재의 개별 부분들이 스크린과 프레임 사이에 부가되어, 스크린의 프레임에 대한 수평 이동을 제한할 수 있다.

본 발명의 밀봉 멤브레인의 또 다른 실시예는, 필름의 외부 주변 에지가 디스플레이 프레임(도시 생략)에 부착되어 있는, 디스플레이 스크린의 전체 터치 표면에 걸쳐서 확장되는 멤브레인 또는 필름이다. 이 구성은, 포스-기반의 터치 시스템에는 바람직하지 않고, 이는, 포스-기반의 센서 어셈블리의 일 장점이, 뛰어난 광학적 선명도를 저하시키고, 저항 특성을 손상시키는 중합체 필름층이 존재하지 않기 때문이다. 그러나, 이 구성은 산업적으로, 또는, 디스플레이의 스크린과 하우징의 터치 표면 사이에 밀봉을 추가적으로 보호 또는 보장해야 하는 심하게 복잡해진 응용들에 대해서는 바람직할 수 있다. 본 명세서에서 개시된 소정의 밀봉 멤브레인은, 디스플레이의 사용자가 쉽게 검지할 수 없는 투명 물질, 또는 사용자의 시야로부터 센서 및 다른 에지 구조를 숨기도록 불투명한 물질로 이루어질 수 있다.

대부분의 경우에, 센서는, 터치 감지 구조와 센서 프레임 사이에 형성된 완전하고 연속적인 밀봉을 갖는 것이 바람직하다. 완전하고 연속적인 밀봉은, 프레임과 터치 감지 구조 사이의 터치 감지 구조의 모든 주변으로 확장하는 멤브레인으로부터 형성될 수 있다. 바람직하게, 완전하고 연속적인 밀봉은, 액체, 고체 극소자 및 심지어 일부 형태의 가스 분자들과 같은 이물질이 프레임과 스크린 사이에서 변환기가 존재하는 영역으로 들어가는 것을 방지하거나, 적어도 억제한다.

도 2, 3 및 4는 다양한 프레임 설계를 갖는 디스플레이 실시예들을 도시한다. 이들 프레임 설계 각각은 스탬핑, 사출, 캐스팅(casting), 몰딩, 또는 주어진 물질에 대해 요구되는 다른 방법들을 이용해서 형성되어, 연속적인 프레임 또는 함께 조립될 수 있는 프레임의 세그먼트들을 제공할 수 있다. 프레임(318)의 C-형 설계는, 스크린(312)에 대해 안정적인 환경을 유지하는데 유익한, 구부림 및 비틀림에 대한 강도 및 저항성의 몇몇 장점들을 제공한다. 디스플레이 프레임은 금속, 금속 합금, 중합체, 강화 중합체, 및 복합물 또는 본 발명에서 필요한 특성들을 제공하는 유사 물질들로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 프레임은, 예를 들어, 잠그개 또는 용접으로 함께 고정된 4개의 개별 세그먼트를 갖는 사출 알루미늄으로 구성된다. 다른 실시예에서, 프레임의 각 세그먼트는, 예를 들어, 잠그개, 접착제 또는 용접으로 함께 고정된, 도 4에 도시된 중간선(372)과 같은 중간선을 따라 분리된 C-형 프레임, 또는 도 3에 도시된 프레임 부분들(218, 224)과 같은 다수의 부분들로 구성될 수 있다.

본 명세서에 개시된 센서 어셈블리의 터치 감지 구조 또는 스크린은 일반적으로, 유리의 직사각형 조각, 또는 고정 또는 반-고정의 다른 투명 물질이다. 스크린의 두께는, 센서 또는 디스플레이 장치의 어떤 특성이 가장 중요하게 고려되는 지에 따라서 변할 수 있다. 예를 들어, 센서의 두께(예를 들어, 도 4에서는 높이 H로 정의됨)가 디스플레이 장치의 두께를 줄이기 위해 결정적이라면, 스크린의 두께는 최소값으로 감소될 수 있다. 그러나, 스크린의 두께 감소는 일반적으로 터치 감지 구조를 덜 고정되고, 보다 유동적으로 만들어서, 포스의 임계값을 충족하기 위해서 더 큰 터치 입력 포스 및 보다 많은 스크린의 움직임을 요구하게 된다. 그러나 일부 경우에는, 보다 유동적인 스크린이 충돌 포스로 인한 파괴에 대해 덜 민감하여, 보다 바람직할 수 있다. 반면에, 두꺼운 스크린은 그 임계값을 충족하기 위해서 구조가 더 적게 이동해도 되고, 더 적은 양의 포스를 필요로 한다. 구조의 이동이 감소하는 것은, 스크린의 터치 표면과 센서 어셈블리의 프레임 사이에 요구되는 갭의 양을 감소시키고(도 4의 갭 G 참조), 이는, 더 얇은 터치 감지 구조를 갖는 센서의 두께에 필적하는 센서 두께로 전환될 수 있다.

상술한 본 발명의 원리와 결합되는 본 발명의 추가적 실시예는 도 18 및 19의 단면도에 도시된 디스플레이(500)이다. 디스플레이(500)는, 터치 표면(513), 멤브레인(514), 프레임(520), 및 변환기(522)와 함께, 스크린(512)을 갖는 포스-기반의 터치 어셈블리(525)를 포함한다. 터치 표면(513)은 실질적으로 프레임(520)의 상부 표면(521)과 같은 높이로 되어 있고, 밀봉(514)은 스크린(512)과 상부 표면(521) 사이에서 확장된다. 디스플레이(500)는 또한, 상부 표면(521) 위에 배치되고, 터치 감지 표면(512)으로부터 수평으로 이격된 베젤(516)을 포함한다. 디스플레이(500)는 또한, 터치 감지 구조(512)를 프레임(520)에 고정시키고, 터치 감지 구조(512)와 변환기(522) 사이에 프리로드 포스를 제공하는 스프링 부재(528)를 포함한다. 터치 감지 구조(512)는 블록화된 영역(550)도 포함할 수 있고, 이 블록화된 영역(550)은 불투명하고, 디스플레이(500)의 조작자의 시야로부터 변환기(522) 및 스프링 부재(528)를 숨긴다.

본 발명의 원리와 결합되는 또 다른 실시예의 디스플레이(600)는 도 20에 도시되어 있다. 디스플레이(600)는, 스크린(612), 멤브레인(614), 프레임(618), 및 베이스(650)와 컨택(654)을 갖는 변환기(622)를 포함한다. 디스플레이(600)는 또한 베젤(616), 장치 서브프레임(620), 및 베젤 밀봉(626)을 포함할 수 있다. 디스플레이(600)의 성분들 중 일부인 어셈블리(625)는 장치 서브프레임(620)에 독립적으로 장착될 수 있고, 베젤(616)에 근접하게 배치될 수 있다. 디스플레이(600)는, 변환기(622)가 스크린(612) 위에 배치되고, 따라서 변환기(622)가 스크린(612)의 상부 표면(613)과 접촉한다는 점에서 디스플레이들(100, 200, 300)과 다르다. 디스플레이(600)는 또한, 스크린에 프리로드 포스를 제공하여, 스크린(612)과 변환기(622) 사이에 일정한 접촉을 유지하도록 하는 프리로드 스프링(628)을 포함할 수 있다. 따라서, 상부 표면(613)에 대한 터치 입력은 스크린(612)을 변환기(622)로부터 멀리 이동하게 하여, 변환기에서 프리로드 포스를 언로드(unload)하게 한다. 상부 표면(613)에 대한 의도된 터치의 위치를 결정하는 것은, 스크린(612)이 변환기(622)로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지(변환기(622)가 얼마나 많이 언로드되었는지)에 관련된다.

디스플레이(600)는, 스크린(612)에 대해 상대적인 위치에 배치되어, 스크린(612)이 변환기(622)로부터 멀리 이동하는 것을 제한하는 위치 스톱(602)을 더 포함할 수 있다. 위치 스톱(602)의 일 실시예는, 스크린(612)과 변환기(622) 사이의 일정한 접촉을 돕도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시예(도시 생략)에서, 밀봉 멤브레인은 디스플레이의 스크린과 베젤 사이에 직접 밀봉을 형성하도록 구성될 수 있다. 이러한 밀봉 멤브레인 구성의 일 응용은, 디스플레이의 서브프레임으로부터 분리된 프레임 부재를 갖지 않는 디스플레이가 될 수 있다. 이 구성에서 스크린은 베젤과 서브프레임 사이에 넣어질 수 있고, 밀봉 멤브레인은 스크린 및 베젤에 고정되어, 이들 사이에 밀봉을 형성할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이는 디스플레이들(100, 200, 300)과 필적하지만, 멤브레인(114, 214, 314)은, 프레임(124, 224, 318)보다 스크린(112, 212, 312) 및 베젤(116, 216, 316)에 고정된다. 멤브레인이 통상 방향에서는 유동적이기 때문에, 베젤이 변형가능하거나, 아니면 이동가능하다면, 멤브레인은, 스크린과 베젤 둘 다의 이동을 자유롭게 허용할 수 있다. 따라서, 멤브레인은 2개의 이동가능 부재들 사이에서 밀봉을 형성하는데 사용될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 멤브레인은, 프레임 또는 밀봉 이외의 디스플레이의 다른 구조와 스크린 사이에서 밀봉을 형성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인은 스크린, 서브프레임, 또는 디스플레이의 다른 구조에 고정될 수 있다. 바람직하게, 이러한 일 실시예는 적어도 액체 및 미립자 밀봉을, 스크린의 상부 터치 감지 표면과 스크린의 하부 표면 사이에 제공할 수 있다.

상기 명세, 예시들, 및 데이터는 본 발명의 구성의 제조 및 사용에 대한 전체적인 설명을 제공한다. 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 본 발명의 다양한 실시예가 존재할 수 있기 때문에, 본 발명은 이하에 첨부되는 청구항으로 귀속된다.

Claims

프레임, 내부 및 외부 표면을 갖는 스크린, 상기 프레임과 상기 스크린 사이의 흐름을 억제하는 밀봉, 및 터치 입력으로 인해 상기 스크린을 통해 눌러지는 포스를 검출하기 위해 상기 스크린에 근접하게 배치된 포스 활성화 변환기를 포함하는 포스-기반의 터치 센서 어셈블리에 있어서,

상기 밀봉은,

제1 및 제2 표면과, 제1 및 제2 측을 갖는 유동성 멤브레인을 포함하고,

상기 제1 측은 상기 프레임에 장착될 수 있고, 상기 제2 측은 상기 스크린에 장착될 수 있으며,

상기 멤브레인은, 상기 프레임 및 스크린에 장착되어, 외부로부터의 포스가 상기 변환기로 전달되지 않게 하면서 밀봉을 형성하도록 구성 및 배열되는 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인의 제2 측은 상기 스크린의 외부 표면에 장착될 수 있는 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인의 제2 측은 상기 스크린의 내부 표면에 장착될 수 있는 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 프레임은 외부 및 내부 표면을 포함하고, 상기 멤브레인의 제2 측은 상기 프레임의 외부 표면에 장착될 수 있는 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 프레임은 외부 및 내부 표면을 포함하고, 상기 멤브레인의 제2 측은 상기 프레임의 내부 표면에 장착될 수 있는 어셈블리.
제1항에 있어서, 디스플레이는 베젤을 더 포함하고, 상기 멤브레인의 제2 측은 상기 베젤에 또한 장착될 수 있어, 상기 베젤과, 상기 스크린의 외부 표면 사이에 밀봉을 형성할 수 있는 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인의 제1 측에서의 제1 표면은 상기 스크린의 외부 표면에 고정되고, 상기 멤브레인의 제2 측에서의 제2 표면은 상기 프레임에 고정되는 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인은, 상기 스크린 및 프레임에 장착될 때, 굴곡부를 포함하는 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 멤브레인의 제1 및 제2 측은 원통형의 밀봉을 형성하도록 함께 결합되고, 상기 원통형의 밀봉은 상기 프레임 및 상기 스크린의 외부 표면에 고정되어, 상기 밀봉을 형성할 수 있는 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 밀봉은, 상기 스크린의 주변부 주위로 확장하도록 구성된, 연속적이고 단절되지 않은 부분인 어셈블리.
독립형(self-contained) 포스-기반의 터치 센서 어셈블리에 있어서,

내부 및 외부 표면을 갖는 프레임;

내부 및 외부 표면을 갖는 스크린;

상기 스크린상의 터치 입력으로 인해 상기 스크린을 통과하는 포스를 감지하도록 배치된 변환기;

상기 스크린과 상기 변환기 사이에 프리-로드(pre-load) 포스를 가하기 위해서, 상기 프레임의 내부 표면과 상기 스크린 사이에 배치된 스프링;

제1 및 제2 표면과, 제1 및 제2 측을 갖는 멤브레인

을 포함하고,

상기 멤브레인은 상기 스크린과 상기 프레임에 장착되고, 상기 멤브레인은 상기 프레임과 상기 스크린 사이에 완전한 밀봉을 형성할 수 있는 어셈블리.
제11항에 있어서, 상기 변환기는 상기 프레임의 내부 표면과 상기 스크린의 외부 표면 사이에 배치되는 어셈블리.
제11항에 있어서, 상기 변환기는 상기 프레임의 내부 표면과 상기 스크린의 내부 표면 사이에 배치되는 어셈블리.
제11항에 있어서, 상기 스프링은 상기 프레임의 내부 표면과 상기 스크린의 외부 표면 사이에 배치되는 어셈블리.
제11항에 있어서, 상기 스프링은 상기 프레임의 내부 표면과 상기 스크린의 내부 표면 사이에 배치되는 어셈블리.
제11항에 있어서, 상기 멤브레인은 단일의 몰딩된 부분인 어셈블리.
포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 조립하는 방법에 있어서, 상기 어셈블리는, 프레임, 제1 및 제2 표면을 갖는 스크린, 및 제1 및 제2 측과 제1 및 제2 표면을 갖는 밀봉 멤브레인을 포함하고,

상기 방법은,

상기 프레임의 경계내에 상기 스크린을 유지시키는 단계;

상기 스크린에 상기 멤브레인의 제1 측을 고정하는 단계; 및

상기 프레임에 상기 멤브레인의 제2 측을 고정하는 단계

를 포함하고,

상기 멤브레인은, 상기 프레임 및 스크린에 장착될 때, 상기 프레임과 상기 스크린 사이에 밀봉을 형성할 수 있어, 상기 프레임과, 상기 스크린의 내부 표면 사이의 영역에 이물질이 통과하는 것을 억제하는 방법.
포스-기반의 터치 디스플레이 어셈블리에서 베젤 포스를 분산시키는 방법에 있어서, 상기 디스플레이 어셈블리는, 베젤, 디스플레이 스크린, 디스플레이 프레임, 및 센서 스크린과 센서 프레임을 갖는 센서 어셈블리를 포함하고,

상기 방법은,

상기 디스플레이 프레임 주변에 상기 디스플레이 스크린을 배치하고, 상기 센서 어셈블리를 상기 디스플레이 주변에 배치하고, 상기 베젤을 상기 센서 어셈블리 주변에 배치하는 단계를 포함하고,

상기 베젤에 인가된 외부 포스는 상기 센서 프레임과 시스템 프레임으로 전달되어, 센서 스크린에 대한 임계치 입력을 초과하지 않게 되는 방법.
제18항에 있어서, 상기 디스플레이 어셈블리를 상기 멤브레인으로 밀봉하는 단계를 더 포함하고, 상기 멤브레인은, 액체 및 미립자 밀봉을 스크린 주변에 제공하여, 상기 스크린에 대한 부정확한 터치가 되거나, 상기 스크린에 대한 의도된 터치의 터치 위치 결정을 왜곡시키는 외부로부터의 포스가 상기 스크린으로 전달되지 않으면서, 상기 스크린의 자유로운 동작을 본질적으로 향상시키는 방법.
포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 위한 밀봉 부재를 제조하는 방법에 있어서,

포스-기반의 터치 센서 어셈블리의 터치 감지 구조 주변부에 근접하는 형태로 밀봉 멤브레인의 스트립들을 정렬시키는 단계; 및

상기 밀봉 멤브레인의 스트립들을 함께 고정하여, 연속적 밀봉 부재를 형성하는 단계를 포함하고,

상기 밀봉 부재는, 상기 터치 감지 구조, 및 상기 포스-기반의 터치 센서 어셈블리의 프레임에 고정되어, 상기 터치 감지 구조와 상기 프레임 사이에 완전한 밀봉을 형성할 수 있는 방법.
제20항에 있어서, 상기 밀봉 멤브레인의 스트립은 본딩에 의해 함께 고정되는 방법.
제20항에 있어서, 상기 밀봉 멤브레인의 스트립들 중 2개는 선정된 길이로 동시에 절단되어, 일 단계에서 함께 고정되는 방법.
제20항에 있어서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리아미드, 플루오르폴리머 또는 폴리비닐염화물로 구성되는 물질 그룹으로부터 선택된 물질로 밀봉 멤브레인의 스트립을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
독립형 포스-기반의 터치 센서 어셈블리에 있어서,

프레임;

상기 프레임에 장착된 터치 감지 구조;

상기 터치 감지 구조와 상기 프레임 사이에 배치된 변환기; 및

상기 프레임 및 상기 터치 감지 구조에 고정되어, 상기 프레임과 상기 터치 감지 구조 사이에 완전한 밀봉을 형성하는 밀봉 부재

를 포함하고,

상기 어셈블리는 기존의 디스플레이 어셈블리에 장착되어, 디스플레이 어셈블리가 터치 입력을 감지할 수 있도록 하는 어셈블리.
포스-기반의 터치 센서 어셈블리를 위한 밀봉에 있어서, 상기 어셈블리는, 프레임, 터치 감지 구조, 밀봉, 및 상기 터치 감지 구조와 결합된 포스 활성화 변환기를 포함하고,

상기 밀봉은, 상기 터치 감지 구조와 상기 프레임에 고정된 유동성 물질의 연속적 부분을 포함하고,

상기 유동성 물질은, 상기 유동성 물질에 의해 상기 터치 감지 구조에 가해지는 최대 포스가, 상기 터치 감지 구조에 대해 인지되는 최소 터치 입력 포스보다 10배 이상 더 작게 되도록 구성되는 밀봉.
제25항에 있어서, 상기 유동성 물질에 의해 상기 터치 감지 구조에 가해지는 최대 포스는, 상기 터치 감지 구조에 대해 인지되는 최소 터치 입력 포스의 1/50 이하인 밀봉.
제25항에 있어서, 상기 밀봉은, 상기 유동성 물질 및 상기 터치 감지 구조로부터 전달되는 포스로 인한 잘못된 터치 입력을 일으키지 않으면서 압축될 수 있도록 구성되는 밀봉.
포스-기반의 터치 디스플레이 장치에 있어서,

하우징;

이동가능한 포스-기반의 터치 감지 스크린; 및

액체 및 미립자 밀봉을 상기 스크린과 상기 하우징 사이에 제공하고, 상기 스크린에 대한 부정확한 터치가 되거나, 상기 스크린에 대한 의도된 터치의 터치 위치 결정을 왜곡시키는 외부로부터의 포스가 상기 스크린으로 전달되지 않으면서, 상기 스크린의 자유로운 동작을 본질적으로 향상시키도록 적용 및 구성되는 밀봉 수단

을 포함하는 장치.
제28항에 있어서, 상기 하우징은 상기 스크린에 대한 프레임인 장치.
제28항에 있어서, 상기 하우징은 상기 장치에 대한 베젤인 장치.
제28항에 있어서, 상기 밀봉 수단은 연속적이고 단절되지 않은 멤브레인인 장치.
제28항에 있어서, 상기 스크린 주변에 배치된 기준 표면을 더 포함하고, 상기 밀봉 수단은 상기 스크린과 상기 기준 표면 사이에 밀봉을 형성하는 장치.
제28항에 있어서, 상기 밀봉 수단은, 상기 스크린과 상기 프레임 또는 베젤에 고정될 때, 굴곡부를 포함하고, 상기 굴곡부는 상기 스크린의 자유로운 동작을 본질적으로 향상시키도록 구성되는 장치.
제28항에 있어서, 상기 밀봉 수단은 C-형 단면을 갖는 장치.
제28항에 있어서, 상기 밀봉 수단은 폐쇄된 단면을 갖는 장치.
제28항에 있어서, 상기 밀봉 수단은 상기 스크린에 수평-고정 지지(lateral-stiffening support)를 제공하도록 적용 및 구성되는 장치.
제28항에 있어서, 상기 밀봉 수단은 중합체 물질인 장치.
제28항에 있어서, 상기 밀봉 수단은 유동성 거품 물질인 장치.
제28항에 있어서, 상기 멤브레인은 혼합 물질인 장치.
베젤, 내부 및 외부 표면을 갖는 스크린, 밀봉, 및 터치 입력으로 인해 상기 스크린을 통해 눌러지는 포스를 검출하기 위해 상기 스크린에 근접하게 배치된 포스 활성화 변환기를 포함하는 포스-기반의 터치 센서 어셈블리에 있어서,

상기 밀봉은,

제1 및 제2 표면과, 제1 및 제2 측을 갖는 유동성 멤브레인을 포함하고,

상기 제1 측은 상기 베젤에 장착될 수 있고, 상기 제2 측은 상기 스크린에 장착될 수 있으며,

상기 멤브레인은, 상기 베젤 및 스크린에 장착될 때, 외부로부터의 포스가 상기 변환기로 전달되지 않게 하면서 상기 베젤과 상기 스크린 사이에 밀봉을 형성하도록 구성 및 배열되는 어셈블리.