KR20090108098A - 전기 미부와의 접속을 유지하기 위한 클립 - Google Patents

전기 미부와의 접속을 유지하기 위한 클립 Download PDF

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KR20090108098A
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케네쓰 제이. 키퍼
안쏘니 에프. 체르네프스키
뷜렌트 불라트
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

터치 센서 스크린과 같은 전자 장치와 전기 미부 사이의 접속의 유지를 돕는 데 사용될 수 있는 기계적 장치가 개시된다. 기계적 장치는 미부 및 전자 장치 상에 설치시 편향되어, 스프링 작용에 의해 야기되는 압력이 접속의 유지를 돕도록 한다. 기계적 장치는 또한 미부가 기계적 장치를 자유롭게 통과할 수 있도록 설계된 절결부 구역을 포함한다.
전기 미부, 터치 센서, 클립, 접속, 절결부, 스프링

Description

전기 미부와의 접속을 유지하기 위한 클립{CLIP FOR MAINTAINING CONNECTION WITH ELECTRICAL TAIL}
본 출원은 2007년 2월 9일자로 출원된 미국 가출원 제60/889,020호의 우선권을 주장한다.
본 출원은 일반적으로 전기 접속, 특히 터치 센서 장치와 평탄한 전기 미부(electrical tail) 사이의 전기 접속을 유지하기 위한 기계적 클립(clip)에 관한 것이다.
터치 스크린은 터치 입력에 근거한 신호를 발생시키고, 이들 신호를 제어 전자 기기(control electronics)로 전달하여 터치 입력에 대한 정보가 결정될 수 있도록 함으로써 기능한다. 터치 스크린 센서와 전자 기기 사이의 전달 링크는 전형적으로, 일단부에서 센서에 접합되고 타단부에서 제어기 보드(controller board)에 기계적으로 접속되는 가요성 미부이다. 미부와 센서 사이의 접합은 센서의 운송 및 취급 동안에, 센서의 설치 동안에, 그리고 통상의 사용, 마모 및 인열, 및 유지보수 활동으로 인해 시간에 따라 손상될 수 있다.
발명의 개요
본 발명은 전기 미부를 전자 장치에 고정하기 위한 기계적 클립과; 전자 장 치, 장치에 부착되는 전기 미부, 및 미부와 장치 상에 설치되는 기계적 클립을 포함하는 조립체를 제공한다.
일부 실시예에서, 본 발명은 터치 스크린 센서 상의 신호 도선과 전기 접촉하는 하나 이상의 미부 접촉 패드를 갖는 가요성 전기 미부를 포함하는 조립체를 제공한다. 조립체는 미부 접촉 패드와 센서 신호 도선 사이의 전기 접촉의 유지를 돕도록 압력을 인가하기 위하여 전기 미부와 터치 스크린 센서 상에 설치된 기계적 클립을 추가로 포함한다. 기계적 클립은 전기 미부와 결합하는 하나 이상의 가압 탭, 하나 이상의 가압 탭에 대면하고 미부 접속부의 반대편의 센서의 면과 결합하는 하나 이상의 유지 탭, 미부 및 센서 상에 설치될 때 클립의 적어도 일부의 편향을 야기하기에 충분한 거리로 하나 이상의 유지 탭으로부터 하나 이상의 가압 탭을 분리시키는 수직 지지부, 및 하나 이상의 유지 탭과 결합됨이 없이 미부가 클립을 통과하게 하는 개구부를 갖는다.
본 발명의 상기의 개요는 본 발명의 각각의 실시예 또는 모든 구현예를 설명하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 보다 완전한 이해와 더불어 이점 및 효과는 첨부 도면과 관련하여 취해진 이하의 상세한 설명 및 청구의 범위를 참조함으로써 명백해지고 이해될 것이다.
본 발명은 첨부 도면과 관련하여 다양한 실시예의 이하의 상세한 설명을 고려하여 보다 완벽하게 이해 및 인식될 수 있다.
도 1은 부착된 전기 미부를 포함하는 터치 센서 스크린과 같은 전자 장치의 개략 평면도.
도 2A 및 도 2B는 본 발명에 따른 전자 미부 클립의 여러 사시도.
도 3은 본 발명에 따라 장치에 부착된 전자 미부 상에 설치된 클립의 개략 평면도.
도 4는 본 발명에 따라 장치에 부착된 전자 미부 상에 설치된 클립의 개략 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 대안적인 미부 클립의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 대안적인 미부 클립의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 대안적인 미부 클립의 사시도.
도 8A 및 도 8B는 각각, 본 발명에 따라 장치에 부착된 전자 미부 상에 설치된 클립의 개략 평면도 및 저면도.
본 발명은 다양한 변형 및 대안적인 형태로 수정될 수 있지만, 그 특징이 예로서 도면에 도시되었으며 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 설명되는 특정 실시예로 한정하고자 의도한 것이 아님을 이해해야 한다. 오히려, 첨부된 청구의 범위에 의해 한정되는 발명의 범주 내에 속하는 모든 변형, 균등물 및 대안예를 포함하고자 한다.
하기의 설명에서, 본 명세서의 일부를 구성하며 본 발명이 실시될 수 있는 다양한 실시예의 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 실시예들이 이용될 수도 있으며 구조적 변경이 이루어질 수도 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 일반적으로 터치 스크린 센서와 같은 전자 장치와 전기 미부 사이의 전기 접속 인터페이스의 강건성(robustness)을 유지 및/또는 증가시키기 위한 기계적 장치, 및 기계적 장치를 구비한 조립체에 관한 것이다. 클립으로 언급되는 본 발명의 기계적 장치는 설치시 클립의 편향(deflection)에 의해 야기되는 스프링 힘을 통해 미부와 터치 스크린 사이의 전기 접속을 유지하는 것을 돕는다. 일반적으로, 클립은 (선택적인 미부 스트레인 완화(strain relief) 구조체와 같은 임의의 다른 구성요소와 함께) 센서의 상부면 및 미부와 결합하기 위한 탭(tab)들과, 센서의 바닥면과 결합하는 탭들을 포함하는데, 이때 이러한 탭 세트들 사이의 거리는 클립의 설치시 요구되는 클립 편향량 및 이에 따른 요구되는 접속-유지 압력량을 달성하도록 선택된다.
도 1은 터치 감응 스크린(110) 및 상기 터치 감응 스크린(110)에 접속된 전기 미부(120)를 포함하는 터치 센서(100)를 도시한다. 전기 미부(120)는 터치 감응 스크린(110)과 제어기 전자 기기(도시되지 않음) 사이에서 신호를 전달하도록 사용되어, 스크린(110) 상의 터치 입력과 관련된 정보가 결정될 수 있게 한다. 터치 감응 스크린은 다수의 신호 라인들(도시되지 않음) - 예를 들어, 하나의 신호 라인이 스크린의 각각의 코너로 연장됨 - 을 포함한다. 신호 라인은 스크린의 하나의 에지에 인접하여 위치된 접촉 패드(도시되지 않음)에 접속된다. 전기 미부(120)는 미부가 적합하게 위치된 때 스크린 상의 접촉 패드와 일치하도록 배열된 접촉 패드(122)를 포함한다. 와이어와 같은 도체(124)는 제어기 전자 기기 또는 제어기 전자 기기를 내장하는 장치에 결합될 수 있는 커넥터(126)에 미부(120)의 접촉 패드(122)를 접속시킨다.
미부(120)는 가요성이며, 많은 실시예에 있어서 평탄한 리본 케이블 또는 폴리이미드 필름 상에 인쇄된 구리 와이어와 같은 다른 평탄한 가요성 구성으로부터 형성된다. 미부(120)는 전도성 에폭시 또는 접착제(z-축 전도성 접착제를 포함함), 납땜, 용접 등을 포함한 임의의 적합한 수단을 통해 스크린(110)에 접합 또는 부착될 수 있다. 심지어 접합 방법 또는 매체를 사용함이 없이, 본 발명의 미부 클립은 스크린(110)에 대한 미부(120)의 접속을 유지하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 미부(120)는 스크린(110)에 위치되어 부착되고 나서, 본 발명의 미부 클립이 접속 유지를 돕고/돕거나 미부에 대한 응력의 완화를 돕기 위해 설치될 수 있는데, 상기 응력은 그렇지 않다면 미부 또는 터치 스크린에 대한 미부의 접속을 손상시킬 수 있을 것이다.
터치 센서 스크린(110)은 전자 미부를 통해 제어기 전자 기기로 그리고 이로부터 신호를 전달하기 위한 도선(lead)을 포함하는 임의의 터치 감응 장치일 수 있다. 전형적으로, 터치 스크린(110)은 디스플레이 상에 장착되도록 의도되어, 디스플레이가 스크린(110)을 통해 보여질 수 있게 한다. 그러한 구성에서, 미부(120)는 일반적으로 디스플레이 뷰잉(viewing) 영역을 지나 연장되고 전형적으로 프레임 또는 베즐(bezel)에 의해 덮이는 가장자리 구역에서의 스크린의 에지를 따라 접속된다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명에 따른 미부 클립(230)의 사시도를 도시한다. 미부 클립(230)은 터치 스크린의 접촉 패드에 대해 미부를 접촉 및 편의시키기 위한 가압 탭(232), 터치 스크린의 반대면과 결합하여 클립이 제위치에 남아 있게 하는 유지 탭(234), 유지 탭으로부터 가압 탭을 지지하고 수직으로 분리하는 수직 웨브 부분(233), 및 클립이 적합하게 정렬된 때 미부의 통과를 허용하도록 하는 크기로 되어 위치 설정된 미부 절결부(cutout, 236)를 포함한다. 또한, 절결부 구역(236)의 폭은 유지 탭의 적절한 정렬을 보장하는 것을 돕도록 하는 크기로 될 수 있다. 즉, 미부가 적합하게 삽입된 때, 가압 탭은 미부/스크린 인터페이스 바로 위에 있어야 한다. 가압 탭 및 유지 탭(들) 중 어느 하나 또는 둘 모두에는 도 2A 및 도 2B에서 볼 수 있는 바와 같이, 스크린 및 미부에 대한 클립의 부착을 용이하게 하는 곡률이 제공될 수 있다.
클립의 다양한 특성은 요구되는 접촉 유지력을 제공하도록 선택될 수 있다. 클립은 본질적으로 스프링 시스템으로서 작용하여, 소정의 거리에 걸친 가압 탭(들)의 편향에 의해 스크린/미부 접속부에 압력(힘)을 가한다. 가압 탭(들)의 편향이 클수록, 더 큰 힘이 가해진다. 힘/편향 관계가 알려져 있다면, 요구되는 힘의 양을 공급하도록 클립의 설계가 조절될 수 있다. 센서 조립체 상에서의 설치 동안에, 클립의 각각의 구성요소(즉, 가압 탭(들), 유지 탭(들), 및 수직 지지부)는 소량의 편향을 겪게 되며, 이에 따라 대응하는 스프링 힘을 제공하게 되는데, 이러한 스프링 힘의 합이 센서/미부 접속부로 지향된다. 설치시의 편향량 이외에, 클립이 발생시킬 힘의 양과 관련한 다른 요인이 있다. 하나의 추가적인 요인은 클립, 특히 수직 지지부의 기하학적 형상이다. 수직 지지부의 형상을 변경함으로써, 그 강성(stiffness)이 변경되며, 이에 의해 보다 크거나 작은 스프링 힘을 제공할 수 있다. 다른 추가적인 요인은 클립 재료의 유형 및 두께를 포함한다. 예를 들어, 수직 지지부 구역에서 클립의 두께를 증가시키는 것은 스프링 상수를 증가시키고, 이에 따라 힘을 증가시킨다.
도 3은 터치 센서 스크린(310)에 부착된 전기 미부(320) 상에 설치된 본 발명의 클립(330)의 부분 평면도이다. 클립(330)의 가압 탭(332)은 미부(320)가 센서(310)에 부착되는 영역을 덮는다. 유지 탭(334)은 센서(310)의 하부면과 접촉하며, 따라서 점선으로 도시되어 있다. 유지 탭과 가압 탭 사이의 수직 분리는, 클립이 도 3에 도시된 바와 같이 설치된 때 가압 탭이 미부와 센서 사이의 계면 영역에서 힘을 가하게 하는 클립의 적어도 소량의 편향량이 존재하여서, 보다 강건한 접속을 유지하도록 선택된다.
도 4는 터치 센서 스크린(410)에 부착되는 전기 미부(420) 상에 설치된 본 발명의 클립(430)의 부분 측면도이다. 미부(420)는 센서(410) 상에 배치된 대응하는 접촉 패드(412)와 전기 접촉하는 접촉 패드(422)를 포함한다. 측면도의 프로파일에서, 유지 탭(434) 및 가압 탭(432)에는 설치를 보다 용이하게 할 수 있는 선택적인 설계 선택 사항인 몇몇 곡률이 제공되었음을 알 수 있다. 수직 지지부의 편향이 도면에 나타나 있지 않지만, 설치시 수직 지지부(433)는 약간의 편향을 겪을 것이다. 미부(420)는 클립(430)의 바닥 부근에 위치된 미부 절결부(436)를 통과한다. 알 수 있는 바와 같이, 클립의 바닥 부근에서 미부 절결부를 갖는 클립 설계는 미부가 적어도 하나의 그리고 종종 2개의 90°만곡부를 이룰 것을 필요로 할 수 있다. 이는 미부 내의 전기 도선에 응력을 가할 수 있지만, 많은 가요성 미부는 이러한 유형의 굽힘(bending)을 보다 잘 견딜 수 있으며, 클립 자체는 이러한 구성에서 미부를 안정화시키는 것을 도와 미부 상에 작용하는 임의의 외력이 아마도 미부/센서 접속부에 응력을 가하지 않게 될 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 클립(530)을 도시한다. 클립(530)은 4개의 탭, 즉 2개의 내측 가압 탭(532I) 및 2개의 외측 가압 탭(532O)을 포함하는 세그먼트화된(segmented) 가압 탭 부분을 포함한다. 가압 탭 세그먼트들의 개수, 크기 및 배치는 미부와 센서 사이에 이루어지는 접촉 패드 접속부들의 개수, 크기 및 배치에 대응하도록 선택될 수 있다. 그러한 세그먼트화된 클립 설계는 각각의 가압 탭 세그먼트가 개개의 접촉 패드 접속부를 개별적으로 보강하게 함으로써 미부 접속에서의 불균일성을 수용하는 것을 도울 수 있다. 또한, 클립(530)은 종종 센서의 배면의 주연부를 전자 디스플레이 조립체의 프레임에 부착하는 데 사용되는 장착 가스켓을 관통할 수 있도록 설계될 수 있는 뾰족한 유지 클립(534)을 포함한다. 이는 터치 센서 스크린이 장착된 후 클립이 설치될 것이 요구되거나 예상되는 상황에서, 예를 들어 현장에서 센서 미부 접속부를 보강할 때 유용할 수 있다.
클립(530)의 가압 탭에 소정량의 곡률을 부여하는 것이 바람직할 수 있지만, 뾰족한 유지 테이블(534)이 어떠한 부여된 곡률도 없이 평탄하게 남아 있는 것이 바람직한 상황이 있을 수 있다. 예를 들어, 클립(530)이 장착식 터치 센서 스크린 상에 설치될 때, 만곡된 유지 클립은 가스켓 재료의 적절한 관통을 방해하도록 작용하여, 최적의 설치를 얻지 못하게 할 수 있다.
도 6은 미부 절결부(636)가 도 2A, 도 2B, 도 3, 도 4 및 도 5에서와 같이 클립의 바닥 부근에 위치되기 보다는, 클립의 상부 부근에서 그리고 가압 탭(632) 바로 아래에서 수직 지지부(633) 내의 슬롯인 본 발명에 따른 클립(630)을 도시한다. 도 6에서, 유지 탭(634)은 클립(630)의 바닥 전체에 걸쳐 연장될 수 있으며, 이는 유지 탭(632)의 전역에 걸쳐 보다 균일한 압력을 제공하는 것을 도울 수 있다. 클립의 상부 부근에 미부 절결부를 위치시키는 것은 미부가 직각 만곡에 처해지게 할 필요성을 방지할 수 있다. 클립(630)과 같은 클립이 사용될 때, 미부는 상기 미부를 센서에 접합하기 이전에 슬롯(636)을 통과할 필요가 있을 수 있으며, 그래서 클립이 현장 유지보수 작업을 위해 의도된 경우 그러한 클립 설계를 사용하는 것이 실용적이지 않을 수 있다.
도 7은 클립(730)이 수직 지지부(733) 내에 수직으로 배향된 간극(738)을 포함하는 것을 제외하고는 도 6에 도시된 클립과 유사한 클립(730)을 도시한다. 간극(738)은 미리-설치된 미부가 미부 절결부 슬롯(736) 내로 끼워넣어지게 할 수 있다. 클립(730)은 유지 탭(734)이 접근 간극(738)에 의해 분리된 것을 제외하고는 도 6에 도시된 클립과 유사한 가압 탭(732) 및 유지 탭(734)을 포함한다.
도 8A 및 도 8B는 터치 센서 스크린(810)에 접합된 전기 미부(820) 상에 설치된 클립(830)을 도시한다. 미부(820)는 4개의 접촉 패드(도면에 도시되지 않음)를 가지며, 이 접촉 패드들은 센서 상의 4개의 접촉 패드(센서 접촉부 또한 보이지 않음)에 전기 접속된다. 클립(830)은 2개의 외측 가압 탭(832O) 및 2개의 내측 가압 탭(832I)을 포함한 4개의 세그먼트화된 가압 탭을 갖는다. 세그먼트화된 가압 탭들 각각은 개별적인 미부/센서 전기 접속부들 중 하나에 직접적으로 압력을 가하도록 하는 크기로 되어 위치된다. 또한, 클립(830)은 도 8B에서 볼 수 있는 바와 같이, 클립의 반대면 상에 2개의 뾰족한 유지 탭(834)을 갖는다. 유지 탭(834)은 평탄하며, 센서 스크린(810)의 바닥면과 동일 평면에 있다. 미부(820)는 클립(830)의 수직 지지부 후방의 센서 스크린(810)의 에지에서 구속되며, 결국에는 클립의 바닥부에 위치된 미부 절결부에서 클립으로부터 빠져 나온다.
일례로서, 도 5에 도시된 것과 유사한 클립은 0.33 ㎜(0.013 인치) 두께의 니켈 합금(예를 들어, 인코넬(Inconel) 합금 X-750)을 절단하고 굽히며, AMS 5598 어닐링 절차에 따라 C34 내지 C38의 최종 로크웰(Rockwell) 경도로 열처리함으로써 제조될 수 있다. 최소 두께가 약 3.56 ㎜(0.140 인치)인 상태로 평균 약 3.68 ㎜(0.145 인치)인 센서/미부 적층 두께에 대해, 그러한 클립은 가압 탭과 유지 탭 사이의 최근접 거리가 약 3.43 ㎜(0.135 인치)인 것으로 제조될 수 있다. 이는 최소 센서/미부 적층 두께에서도 충분한 편향을 제공하여, 클립의 스프링 작용이 요구되는 압력을 생성하도록 한다.
다양한 실시예들의 전술된 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이는 모두 망라하거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 한정하려고 의도한 것이 아니다. 상기 교시에 비추어 많은 변경예 및 변형예가 가능하다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 검출 방법들은 코드 구비형(tethered) 기구 및 배터리 또는 다른 전원을 내장하는 기구를 포함하는 매우 다양한 터치 기구들과 관련하여 사용될 수 있다. 본 발명의 범주가 이러한 상세한 설명에 의해 한정되지 않고 오히려 본 명세서에 첨부된 청구의 범위에 의해 한정되도록 의도된다.

Claims (12)

  1. 터치 스크린 센서 상의 신호 도선과 전기 접촉하는 하나 이상의 미부(tail) 접촉 패드를 포함하는 가요성 전기 미부; 및
    미부 접촉 패드와 센서 신호 도선 사이에서의 전기 접촉의 유지를 돕도록 압력을 가하기 위해 전기 미부 및 터치 스크린 센서 상에 설치되는 기계적 클립을 포함하며,
    기계적 클립은 전기 미부와 결합하는 하나 이상의 가압 탭, 하나 이상의 가압 탭에 대면하고 미부 접속부의 반대편의 센서의 면과 결합하는 하나 이상의 유지 탭, 미부 및 센서 상에 설치될 때 클립의 적어도 일부의 편향을 야기하기에 충분한 거리로 하나 이상의 유지 탭으로부터 하나 이상의 가압 탭을 분리시키는 수직 지지부, 및 하나 이상의 유지 탭과 결합됨이 없이 미부가 클립을 통과하게 하는 개구부를 포함하는 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 미부는 전도성 접착제를 사용하여 전기 접촉 영역 내에서 터치 스크린 센서에 접합되는 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 하나 이상의 유지 탭은 개구부의 대향 단부들에 각각 배치되는 2개의 유지 탭을 포함하는 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 하나 이상의 가압 탭은 클립의 설치를 용이하게 하는 방식으로 만곡된 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 하나 이상의 유지 탭은 클립의 설치를 용이하게 하는 방식으로 만곡된 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 하나 이상의 가압 탭은 센서 상의 신호 도선과 일치하도록 하는 크기로 되어 위치된 복수의 세그먼트화된 가압 탭으로서 제공되는 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 하나 이상의 유지 탭은 클립의 설치를 용이하게 하는 방식으로 뾰족하게 된 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 클립은 전기 접촉 영역 이외의 추가의 위치에서 미부를 구속하는 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 개구부는 하나 이상의 유지 탭 부근에 위치된 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 개구부는 하나 이상의 가압 탭 부근에 위치되고, 수직 지지부 내의 슬롯을 통해 접근 가능한 조립체.
  11. 터치 스크린 센서 상의 신호 도선과 전기 접촉하는 하나 이상의 미부 접촉 패드를 포함하는 가요성 전기 미부를 갖는 터치 스크린 센서 조립체와의 사용을 위한 방법으로서,
    전기 미부와 결합하도록 된 하나 이상의 가압 탭, 하나 이상의 가압 탭에 대면하고 미부 접속부의 반대편의 센서의 면과 결합하도록 된 하나 이상의 유지 탭, 미부 및 센서 상에 설치될 때 클립의 적어도 일부의 편향을 야기하기에 충분한 거리로 하나 이상의 유지 탭으로부터 하나 이상의 가압 탭을 분리시키는 수직 지지부, 및 하나 이상의 유지 탭과 결합됨이 없이 미부가 클립을 통과하게 하도록 구성된 개구부를 포함하는 기계적 클립을 제공하는 단계; 및
    전기 미부 및 터치 스크린 센서 상에 기계적 클립을 설치하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 터치 스크린 센서 조립체는 가스켓의 사용에 의해 프레임에 고정되고, 기계적 클립을 설치하는 단계는 터치 스크린 센서와 직접 결합하도록 하나 이상의 유지 클립으로 가스켓을 관통시키는 단계를 포함하는 방법.
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