专利名称：显示屏密封件的制作方法
技术领域：
本申请涉及用于显示屏的密封件，尤其是用于基于力的接触式显示装置的密封件。
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式手持设备，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的特点和性质。每一种类型的接触式传感技术都具有特定的要求，例如关于接触式输入的识别、接触式输入在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。
当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。在基于力的接触式设备中，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，而不是设计一种特有的能满足接触式感应系统的特定需要的显示器。同样，在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，通常使用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由传感器制造商进行测试。
发明内容
在本发明的一个方面中，本发明提供一种显示屏密封件，该显示屏密封件包括具有第一表面和第二表面的基底以及从第二表面延伸的壁部。基底的第一表面构造成与显示屏相接合，而基底的第二表面面向离开显示屏的方向。壁部构造成阻止外来物体从屏与邻近屏设置的结构之间通过。
本发明的另一个方面包括一种阻止外来物体进入显示屏的接触式感应面与邻近接触式感应面设置的结构之间的方法。根据该方法，提供具有基底和壁部的壁密封件，该基底具有相反的第一表面和第二表面，该壁部从第二表面延伸。该基底在邻近的结构与接触式感应面之间延伸。壁部与该结构相邻地设置，并且基底的第一表面紧固到接触式感应面上以阻止外来物体沿着接触屏平面从显示屏与该结构之间通过。
在本发明的另一个方面中，基于力的接触式传感装置包括框架、具有内表面和外表面的屏、阻塞框架与屏之间通路的壁密封件以及力触发式传感器，该力触发式传感器与屏相邻地设置，以便检测由于接触式输入而引起的传递到屏的压力。壁密封件包括基底和壁部，该基底具有第一表面和第二表面以及第一侧和第二侧，其中第一表面能够安装到屏上，该壁部从第二表面沿离开屏的方向延伸。这样构造和布置壁密封件，使得壁密封件安装到屏上并且壁部与框架相邻地设置，从而阻塞物体在框架和屏之间的通道。
本发明的另一个方面在于关注一种自备的、基于力的接触式传感装置。该装置包括具有内表面和外表面的框架、具有内表面和外表面的屏、设置成感应由屏上的接触式输入引起的传递到屏的力的传感器、以及置于框架内表面与屏之间以在屏与传感器之间施加预载力的弹簧。该装置的壁密封件包括具有第一表面和第二表面的基底以及从第二表面延伸的壁部。基底的第一表面安装到屏的外表面上并置于框架的内表面与屏的外表面之间。壁密封件的壁部与框架相邻地设置。
本发明的另一个方面涉及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以及具有基底和壁部的壁密封件，该基底具有第一表面和第二表面，该壁部从第二表面延伸。该方法包括以下步骤将屏保持在框架的边界内；将壁密封件的第一表面紧固到屏上；以及将壁部与框架相邻地设置。当壁密封件安装到屏上且壁部与框架相邻时，该壁密封件能够阻塞框架和屏之间的外来物体进入到框架与屏的内表面之间的区域的通道。
图1是根据本发明原理的包括显示屏密封件的一个例子的显示装置的前视图；图2是沿图1所示显示装置的线2-2截取得到的横截面图；图3是还包括柔性密封构件的图1所示的显示装置的横截面图；图4是根据本发明原理的具有柔性密封构件和显示屏密封件的第二示例性显示装置的横截面图；图5是根据本发明原理的具有显示屏密封件和柔性密封构件的第三示例性显示装置的横截面图；图6是根据本发明原理的具有显示屏密封件并且还包括边框结构的第四示例性显示装置的横截面图。
具体实施例方式
在本发明的一个方面中，本发明提供一种新型显示屏密封件。
如以下更详细的内容所述，薄膜可以非常简单而成本有效的方式应用在显示系统中，该薄膜易于制造，并且广泛用于各种不同的接触式的相关应用中。具体而言，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。本发明的壁密封件尤其适用于基于力的接触式传感设备中，所述基于力的接触式设备包括相对于传感装置的外壳自由运动的力感应结构。壁密封件一般可构造成在传感器装置屏的至少一个表面与传感器装置外壳的一部分之间形成堵塞，以便阻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”)，其中该屏的一个主表面作为接触式感应面(“接触面”)。通常，某种类型的力触发式传感器或感应器设置在框架与屏之间，以感应由屏上的接触式输入而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，这些传感器通常按一定的间隔分布在屏的周边。此外，屏作为一个整体优选地与额外的力充分地隔离开，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不精确地确定预定的接触式输入的位置，从而可能会引起接触式传感器不能正确地工作。
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，并且在待审申请WO 02/084244、WO 02/084578、WO 02/084579以及WO 02/084580中有进一步的揭示，这些申请的内容一并引入本申请中。
图1所示的显示器100是说明了本发明原理的显示装置(“显示器”)的一个例子。显示器100包括边框106和基于力的接触式传感装置，该装置包括接触式感应结构104、壁密封件108、传感器(未示出)以及框架(未示出)。尽管从图1所示的显示器的前视图可以看见壁密封件108，但在一些实施例中壁密封件108可以隐藏在边框106的下面从而从前视图不可见。
图2、3和6表示显示装置的几个实施例，它们可从图1所示的显示器100的所示横截面得到。图4和5表示不包括边框的显示装置的实施例。本文所讨论的大部分显示装置包括其它组成部分比如传感器160、预载弹簧170以及其它连接件和电子件，这些连接件和电子件可能需要干净的环境并可以安装在外壳(比如边框或框架)与屏之间的内部空间118内。
装置100的壁密封件108包括基底120，该基底具有第一表面122和第二表面124以及第一侧126和第二侧128。壁密封件108还包括壁部130，该壁部紧固在第一侧126并优选地从第二表面124开始延伸。当第一表面122与屏104的顶面110相接触时，壁部130大致沿离开屏104的外表面110方向延伸，并且壁部130包括面向内部的侧132和面向外部的侧134。面向内部的侧132可包括削角边136，该削角边提供屏104与边框106之间的过渡表面。当壁密封件108安装到屏104的顶面110时，该壁密封件能够阻止外来物体比如灰尘和液体沿着表面110运动并经过边框106与表面110之间的通道而进入内部空间118。由于力接触式系统通常需要屏与框架或边框分隔开，因此壁部130与边框106分隔开，从而减小了壁密封件108阻止所有外来物体进到边框106的端面116与壁部130的面向外部的面134之间的可能性。
提供内部空间118的进一步密封的一种方式是增加从壁密封件108延伸到装置外壳(比如边框106或框架102)的柔性薄膜150，如图3所示。柔性薄膜150优选地紧固到壁密封件基底的第一或第二表面或壁密封件的壁部上，延伸并连接到装置框架或边框的一部分上。在图3所示的实施例中，框架102包括凸缘105，该凸缘支撑边框106并提供柔性薄膜150可紧固到其上的横向延伸表面。在其它的实施例中，柔性薄膜150可以紧固到框架102的其它部分上，或者可以分别紧固到边框106的外表面112、内表面114或端面116上。因此，根据图3所示的构型，壁密封件108可以用于阻止靠近屏104的大部分任何外来物体进入内部空间118，同时柔性薄膜150可以提供附加的密封以防止任何其它的外来物体比如灰尘、湿气或其它污染物进入内部空间118。
图4表示第二显示器实施例200，其中显示器的框架202包括第一和第二部分201，203。第一和第二部分201，203可以形成C形框架，在一些构型中，该C形框架为基于力的接触式系统提供了必要的支撑和刚度。两件式框架还可有利于装配显示器200。框架部分203可作为与屏204相邻地设置的结构，壁密封件208可以设置成与屏204相邻以阻止外来物体进入显示器200的内部空间218。显示器200还可以包括偏置构件270，该构件置于框架202与屏204之间，以将屏204偏压向传感器260。
显示器200还可以包括可选的柔性薄膜250，该柔性薄膜在壁密封件208的壁部230与框架202之间延伸。因此，紧固到屏204上的壁密封件208与在壁密封件208与框架部分203之间延伸的柔性薄膜250的组合可以增强内部空间218的密封，防止屏204附近的任何污染物或外来物体进入。
如图5所示的另一显示器实施例300具有变型的框架部分303和壁部330。显示器300包括具有第一框架部分301和第二框架部分303的框架302、屏304、具有壁部330和基底320的壁密封件308、柔性薄膜350以及传感器360。第二框架部分303包括向屏304的顶面310延伸的另一突起305。突起305可在各个不同的方向上延伸，并可以具有与所示形状不同的形状，以便优化壁密封件308和第二框架部分303之间的间隔从而允许屏304充分地运动来获得正确的力接触读取。突起305的形状也可以用来阻止外来物体进入内部空间318。
壁部330可以构造成邻近第二框架部分303的外表面307延伸。通过与表面307相邻地延伸，或者在一些实施例中在框架部分303的上方延伸，壁部330可更有效地阻止外来物体从框架302与屏304的外表面310之间通过。
所示的柔性薄膜350一侧连接到基底320和屏304的顶面310，其另一侧紧固到第一框架部分301和第二框架部分303。在图3所示的实施例中，柔性薄膜350可以紧固到壁密封件308、屏304或第一框架部分301和第二框架部分303的不同部分，以简化显示器300的装配并增强内部空间318的密封。
另一个显示器实施例400示出于图6中。显示器400包括框架402、屏404、边框406、壁密封件408、传感器460和偏置构件470。框架402的C形框架提供足够的结构和刚度以支撑屏404及传感器460。壁密封件408安装到屏404的顶面410并包括壁部430，该壁部在离开屏404的方向上延伸以阻止外来物体进入装置400中的内部空间418。装置400还可以包括偏置构件470，该构件置于框架402与屏404之间，以使屏404向传感器460施加偏压。在本具体实施例中，弹簧470与壁密封件408相接合，但在其它的实施例中，弹簧470可能会只接触表面410和框架402。
如图6所示，壁密封件408的壁部430可以延伸离开屏404，并延伸超过框架402，以提供屏404与边框406之间的过渡表面。此外，壁部430在面向内部的表面432和面向外部的表面434之间相对薄，从而壁密封件408最少量地占用屏404的可视面积。因此，壁部430的宽度可以直接相关于可视屏宽度(例如，参见图1所示的宽度H)与显示器的整个宽度(例如，参见图1所示的宽度W)的比值。
本发明的壁密封件可以由各种不同的刚性或半刚性材料例如聚合物、橡胶、组合物、金属、金属合金制成，或者可以由以其希望的尺寸和形状设置时具有足够刚度以维持壁结构的其它材料制成。
本发明的壁密封件还可以具有各种不同的形状和构造。例如，壁密封件可仅限于壁部(比如上面所述的壁部108)而没有在屏与邻近屏的结构之间延伸的基底构件。这种构造可能更难以紧固到屏上，但允许用于较薄的显示器，因为在屏(比如屏104)与邻近结构(比如图2所示的边框106)之间需要的空间较小。
以上讨论的柔性薄膜能为本发明的显示器提供横向加固作用。由相对高模量的材料构成的柔性薄膜可抵抗接触式屏的切向运动(在屏的接触面所在的平面内的运动)，而对于屏的垂直运动(在垂直于屏的顶面的方向上)柔韧易变形，这对于力接触式系统是必要的。柔性薄膜可制成凸起或弧形，稍高于和/或低于屏的外表面，从而增大了它的垂直柔度(compliance)范围。这种弯曲具有将横向加固限制在与施加在屏上的切向力平行的侧面上的作用，其中切向力作为剪切力而不是压力或拉力而通过柔性薄膜传播。柔性薄膜不必为了提供横向加固特性而必须是连续的，但柔性薄膜优选地是连续的，以便为屏的整个周边提供可靠的密封。
尽管薄膜结构150，250，350中的每一个可提供一定的优点，但每一种设计力图为特定的设计提供所需的密封，而不会施加超过阈值量的力，超过阈值量的力可能导致不精确地确定在屏的接触面上的接触位置。在本文中，力的阈值量是为了使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(或其它接触式感应结构)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，阈值是基于考虑到施加到传感器上的所有力，包括施加到传感器的力的大小和方向的数学算法而得到的。可以采用处理器进行必要的计算以确定输入的力是否超过了阈值。最终，阈值被部分地用于区分“干扰”力(不是用于作为接触式输入的力)和所需要的接触式输入。
一个示例性的传感装置具有大约四盎司的阈值。因此，理想的是即使额外的力施加到安装有传感装置的设备上，薄膜也不施加或传递小于在任何给定时间局部地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，薄膜施加至少比阈值力小一个数量级的力。
在一些应用中，根据薄膜的结构和材料特性，薄膜施加到接触式感应结构上的力为阈值的1/50、1/100或更小。
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可能会产生接触位置定位的失真。当使用成条的易变形材料比如泡沫状材料作为密封件并且在外壳与屏之间存在任何不均匀的间隙时，薄膜力的不均匀分布可能会尤其明显。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，从而导致自然偏置力增大。
在共同未决的美国申请10/365,654中示出和描述了可与这里所披露的壁密封件实施例结合起来使用的柔性薄膜的各种例子的性能和结构。这里所披露的显示器的一些部分可以作为自备式传感装置而进行预装配，这种自备式传感装置能够与其安装所在的显示装置相分离地装配和测试。如果以后想要的话，最终用户可把自备式传感装置安装到显示装置上。
上述的说明部分、例子以及数据对本发明的各组成部分的制造及其使用给出了完整的描述。由于在不脱离本发明主旨和范围的前提下可以做出本发明的许多实施例，因此本发明的实质存在于下文所附的权利要求中。
权利要求
1.一种显示屏密封件，包括基底，其具有第一表面和第二表面以及第一侧和第二侧，第一表面构造成与显示屏相接合，而第二表面面向离开显示屏的方向；壁部，其从第二表面开始延伸，该壁部构造成阻止外来物体从屏与邻近所述基底的第二表面设置的结构之间通过。
2.权利要求1所述的密封件，其中所述结构是边框。
3.权利要求1所述的密封件，其中所述结构是显示器的框架。
4.权利要求1所述的密封件，其中所述基底的第一侧面向朝着显示屏中心的方向，其中所述壁部设置在基底的第一侧。
5.权利要求3所述的密封件，其中所述框架为C形。
6.权利要求3所述的密封件，还包括在壁部和框架之间延伸的柔性密封件。
7.权利要求3所述的密封件，其中所述框架包括第一和第二部分，该第一和第二部分能够在连接点处彼此紧固到一起以形成基本上呈C形的结构，第一部分邻近基底的第二表面延伸。
8.权利要求7所述的密封件，还包括在基底与框架的第一和第二部分的连接点之间延伸的柔性密封件。
9.权利要求2所述的密封件，还包括在壁部与边框之间延伸的密封薄膜。
10.一种阻止外来物体进入显示屏的接触式感应面与邻近该接触式感应面设置的结构之间的方法，包括提供具有基底和壁部的壁密封件，该基底具有相反的第一表面和第二表面，该壁部从第二表面延伸；将基底的第二表面设置在该结构与接触式感应面之间；将壁部与该结构相邻地设置；以及将基底的第一表面紧固到接触式感应面上以阻止外来物体沿着接触屏平面从显示屏与该结构之间通过。
11.权利要求10所述的方法，其中所述紧固步骤包括围绕显示屏的周边紧固基底。
12.权利要求10所述的方法，其中所述设置壁部的步骤包括使壁部与该结构分离开。
13.权利要求10所述的方法，还提供密封薄膜，并且还包括紧固密封薄膜的步骤，该密封薄膜在壁部与该结构之间延伸。
14.权利要求13所述的方法，其中所述密封件围绕显示屏的周边延伸，并且密封薄膜和壁密封件在显示器表面的接触式感应面与该结构之间形成完全的液体和微粒密封。
15.一种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路的壁密封件以及力触发式传感器，该力触发式传感器与屏相邻地设置，以便检测由于接触式输入而引起的传递到屏的力，该壁密封件包括基底，其具有第一表面和第二表面以及第一侧和第二侧，其中第一表面能够安装到屏上；壁部，其从第二表面沿离开屏的方向延伸；其中这样构造和布置壁密封件，使得壁密封件安装到屏上，壁部邻近框架设置，从而阻塞物体在框架和屏之间的通道。
16.权利要求15所述的装置，其中所述框架和屏包括外表面和内表面，并且基底能够设置在框架的内表面与屏的外表面之间。
17.权利要求15所述的装置，其中所述壁密封件构造成围绕屏的周边延伸。
18.权利要求17所述的装置，其中所述壁密封件是连续的、不间断的件。
19.权利要求15所述的装置，其中所述壁密封件由刚性或半刚性材料制成。
20.权利要求15所述的装置，其中所述框架包括外表面和内表面，并且壁部能够在框架的外表面的上方延伸。
21.权利要求15所述的装置，其中所述显示器还包括边框，并且壁部能够邻近边框延伸，从而阻塞物体在边框与屏之间的通道。
22.权利要求21所述的装置，还包括能够在壁部与边框之间延伸的柔性薄膜。
23.权利要求15所述的装置，还包括能够在壁部与框架之间延伸的柔性薄膜。
24.一种自备的、基于力的接触式传感装置，包括框架，其具有内表面和外表面；屏，其具有内表面和外表面；传感器，设置成感应由于屏上的接触式输入而引起的传递到屏的力；弹簧，置于框架的内表面与屏之间，以在屏与传感器之间施加预载力；壁密封件，包括具有第一表面和第二表面的基底和从第二表面延伸的壁部，该基底的第一表面安装到屏的外表面上并置于框架的内表面与屏的外表面之间，并且该壁部与框架相邻地设置。
25.权利要求23所述的装置，还包括从壁部延伸到框架的柔性薄膜，壁密封件和柔性薄膜能够在框架与屏之间形成完全密封。
26.权利要求24所述的装置，其中所述柔性薄膜是单个模制件。
27.权利要求23所述的装置，其中所述壁密封件是单个模制件。
28.权利要求23所述的装置，其中所述壁部包括削角边。
29.权利要求23所述的装置，其中所述壁密封件由刚性或半刚性材料制成。
30.权利要求23所述的装置，其中所述壁部包括与框架相邻地设置的内表面和面向离开框架的方向的外表面。
31.一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以及壁密封件，该壁密封件包括基底和壁部，该基底具有第一表面和第二表面，该壁部从所述的第二表面延伸，所述的方法包括以下步骤保持屏在框架的边界内；将壁密封件的第一表面紧固到屏上；将壁部与框架相邻地设置；其中，当壁密封件安装到屏上并且壁部与框架相邻时，该壁密封件能够阻塞框架和屏之间的外来物体进入到框架和屏的内表面之间的区域的通道。
全文摘要
本发明涉及一种由刚性或半刚性材料制成的显示屏密封件，该显示屏密封件包括具有第一表面和第二表面的基底以及从第二表面开始延伸的壁部。该基底构造成安装到屏上并设置在屏与位于屏附近的结构比如边框或显示器的框架之间，从而壁部阻止外来物体从屏与邻近结构之间通过。
文档编号G06F3/033GK1764894SQ200480007943
公开日2006年4月26日 申请日期2004年2月9日 优先权日2003年4月1日
发明者保罗·J·科比安 申请人:3M创新有限公司