专利名称：带有柔性印刷电路外罩的可旋转铰链机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连接机构，特别涉及一种能够可旋转地把显示屏与电子设备的主体连接起来的铰链机构，该铰链机构具有外罩，用于罩住将显示屏与电子设备电连接起来的电媒介。
在数字照相机和便携电话中，FPC(柔性印刷电路)用来把电源或视频源与显示屏连接起来。通过铰链机构，FPC可对设备机身的主板与显示屏进行电连接。铰链机构连接机身和显示单元。
当前应用的大多数铰链机构仅允许显示屏绕一个轴双向运动。我们需要的是使显示屏能够在多个方向转动的连接机构，也需要一种不限制显示屏的活动或信号传输的耐用的FPC连接结构。
图1至图5介绍了数字照相机中应用的一种现有技术的FPC连接结构。图1和图2分别是数字照相机显示屏处于关闭位置时FPC连接结构的正视图和侧视图。图3和图4分别是图1所示的数字照相机显示屏打开时FPC连接结构的俯视图和侧视图。图5A至图5C分别是通过第三角投影法得到的数字照相机中安装的铰链机构的俯视图、正视图和侧视图。
由图1和图2可见，显示单元20通过铰链30与机身10连接。显示单元20可以逆时针方向旋离机身10，到达打开位置。显示屏20可以顺时针方向从打开位置转到关闭位置，如图2所示。
铰链接合部分12通过安装在铰链接合部分12之间的铰链外罩31安装在机身单元10上。如图所示，显示单元20位于铰链外罩31下面。
铰链组件33容纳在铰链外罩31中。铰链组件33包括通过接合部分12连接在机身10上的第一铰链轴35。第二铰链轴37与铰链组件33连接并向外延伸与显示单元20接合。
第一铰链轴35允许显示单元20绕第一轴(X)远离和向着机身单元10转动。仅当显示单元20移动到足够位置使其处于打开位置时，第二铰链轴37才允许显示单元20转动。
由图2可见，主板15安装在机身10内。根据从主板15传输的视频信号而显示字符或图像信息的显示屏25，如液晶显示器(LCD)或等离子显示屏(PDP)安装在显示单元20内。
FPC 40电连接主板15和显示屏25，从而能够传输电能和图像信号。FPC 40部分容纳在铰链外罩31中。位于FPC 40相对两端的连接器41和42分别连接在主板15和显示屏25上。FPC 40的中间部分从显示单元10的主板15柔性延伸到铰链外罩31中，此后，向第二铰链轴37延伸连接到显示屏25上。
连接罩在机身单元10内的FPC 40的一部分40a，从而当显示单元20打开时具有预定的长度余量。为不阻碍显示单元20的转动，FPC40的另一部分40b卷绕在第二铰链轴37上。换句话说，当显示单元20转动时，为了使显示单元20能够不受干扰地活动并保护FPC 40不受损伤，FPC 40部分能够绕第二铰链轴37卷绕或展开。
由图2和图4可见，在机身10内的空腔13a中，圆形部分13为显示单元20提供了足够的旋转空间。参照图1，支架39连接铰链组件30和显示单元20。
不过，在上述传统的FPC连接结构中，当用户打开显示单元20远离机身单元10超过预定角度时，就会暴露出位于FPC 40的40a和40b部分之间的部分40c，如图4所示。从审美的角度看，暴露出的部分40c是不理想的。此外，由于这种暴露，处于打开状态的FPC 40容易受损。这种损伤会降低图像质量和主板15和显示器25之间的数据传输效果。
而且，外部微粒可通过空腔13a进入机身单元10内。如果为了阻止微粒的进入而密封空腔13，则会对铰链组件30的操作平稳性或范围起到相反作用。因此，需要一种能够克服上述缺点的铰链组件。
本发明的其它优点、目的和特征有一部分将在以下的说明书中进行阐述，有一部分则对于本领域的技术人员经过对以下内容的检验后会变得明了，或者通过本发明的实践而体验到。通过说明书、权利要求书以及附图所具体指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和优点。
根据本发明的一方面，柔性印刷电路(FPC)连接结构包括连接第一机身单元和第二机身单元的铰链单元。铰链单元包括第一和第二端；第一轴；第二轴和外罩。第二机身单元能够绕第一轴朝着和远离第一机身单元转动。当第二机身单元远离第一机身单元旋转达到第一角度时，第二机身单元也能够绕第二轴转动。
该连接结构还包括具有延伸部分并且至少部分罩在所述外罩内的柔性印刷电路(FPC)。所述延伸部分包括第一和第二端，第一端连接在位于第一机身单元内的第一电子元件上，第二端连接在位于第二机身单元内的第二电子元件上；一个或多个卷绕部分，卷绕在铰链单元的第一轴和第二轴中的至少一根轴上，从而当第二机身单元分别绕第一或第二轴转动时，所述一个或多个卷绕部分展开而为罩在外罩里的FPC的延伸部分提供扩展的长度。
根据本发明的另一个实施例，FPC连接结构包括连接在第一机身单元的电子元件上的第一连接器；从第一连接器延伸的第一延伸部分；以及从第一延伸部分延伸并可卷绕在连接第一机身单元和铰链单元的第一轴上的第一卷绕部分。该FPC连接结构还包括从第一卷绕部分延伸并经过铰链单元内部的第二延伸部分；以及从第二延伸部分延伸并可卷绕在连接铰链单元和第二机身单元的第二轴上的第二卷绕部分。该FPC连接结构还包括从第二卷绕部分延伸的第三延伸部分；以及包括在第一机身的电子元件内并电连接到第三延伸部分的第二连接器。
应该理解的是，本发明的上述概述和下文中的详细描述为帮助更好地理解本发明而提供了示例性的实施例。然而，本申请的概述和其它部分中的内容和实施例是示例性的，并不构成对本发明的限制。
图2是图1所示数字照相机的侧视图；图3是图1所示数字照相机的显示屏处于打开状态的俯视图；图4是图1所示数字照相机的侧视图；图5、图5A、图5B和图5C分别是通过第三角投影法得到的具有传统FPC连接结构的数字照相机上所安装的铰链组件的俯视图、正视图和侧视图；图6是根据本发明一个实施例的具有FPC连接结构的便携式终端的前视剖视图；图7是图6所示便携式终端的侧视剖视图；图8是图6所示便携式终端的俯视剖面图；图9是根据本发明一个实施例的铰链单元中铰链外罩的分解透视图；图10是根据本发明一个实施例的铰链组件的正视图；图11是根据本发明一个实施例的FPC的示意图；图12是根据本发明的一个实施例，图11所示FPC的操作说明。
在不同的图中，相同标号所标记的特征、元件和本发明的方面表示根据本发明一个或多个实施例的相同、等价或相似的特征、元件和方面。
下面对附图所示本发明的一个或多个实施例进行详细描述。优选实施例说明下面对附图所示本发明的一个或多个实施例进行详细描述。
根据本发明的柔性印刷电路(FPC)连接结构可用在需要有FPC连接结构的便携式终端和其它电子设备中。
因此，在一个或多个实施例中，便携式终端包括含有主板55的机身单元50；含有显示屏65的显示单元60；连接机身单 50和显示单元60，使显示单元60能够绕轴“X”向着或远离机身单元50旋转的铰链单元70。
在一些实施例中，设计铰链单元70的目的在于当显示单元60打开并远离机身单元50到一预定角度时，显示单元60能够绕轴“Y”转动。FPC 80电连接主板55和显示屏65。FPC 80经过铰链单元70把电源和信号源连接到显示屏65。
如图7和图8所示，机身单元50安装在上壳体51和下壳体52之间，主板55安装在机身单元50内。为了用户能够控制便携式终端，多个键钮安装并暴露在上壳体51的前表面上。为了使铰链单元70的两端能接合在铰链接合部分56之间，铰链接合部分56从上壳体51的前表面两端向前延伸。
例如，为了显示单元60能够绕轴X无阻碍地转动，在上壳体51的上表面上形成有圆形凹面57，与铰链接合部分56相对，使得显示单元60能够绕X轴畅通无阻地旋转。显示单元60显示从主板55由FPC 80传来的各种图像和信息。显示单元60通过铰链单元70能够绕轴X朝着或背向机身单元50分别作顺时针或逆时针转动。而且，当显示单元60处在打开位置时，显示单元60可以绕Y轴转动以便用户能够控制旋转角度。同样，铰链单元70连接显示单元60和机身单元50，从而显示单元60能分别绕X轴和Y轴转动。
根据本发明的一方面，铰链单元70包括位于铰链接合部分56之间的铰链外罩71；容纳在铰链外罩71内的铰链组件75；具有相对两端的第一铰链轴76，每一端从铰链外罩71内伸出与接合部分56相接，使显示单元60能够绕X轴旋转；第二铰链轴77，大致垂直于第一铰链轴76，并连接到显示单元60，使显示单元60能够绕Y轴旋转。如此，在一个或多个实施例中，铰链单元70具有双轴结构。铰链组件75位于铰链外罩71内。
如图9所示，铰链外罩71用于容纳第一铰链轴76和第二铰链轴77。铰链外罩71包括上盖72、下盖73、以及由接合半圆槽构成的第一铰链孔71a和71a’和第二铰链孔71b，如图所示。上盖72和下盖73的侧面和前表面的孔用于接纳第一铰链轴76和第二铰链轴77。
根据本发明的一个方面，安放第一铰链轴76的第一铰链孔71a是加宽的，从而FPC 80能够很容易地通过。而且，环绕第一铰链孔71a形成有一个凸缘部分71c，用于插入到机身单元50的铰链接合部分56中。参照图6，铰链接合部分56上有一个空腔部分56a，使凸缘部分71c能够插入。
凸缘部分71c和空腔部分56a作为遮盖装置可以防止FPC 80穿过第一铰链孔71a时FPC 80暴露在外。铰链组件75包括用于控制铰链旋转状态的弹性装置。连接第一铰链轴76和第二铰链轴77以自由旋转，如图10所示。
FPC 80所通过的第一铰链轴76的一端(图10的左侧)长于另一端，当用户旋转显示单元60时可使得FPC 80能够卷绕在长的一端上。在一个实施例中，例如，在一端利用螺栓将支架78固定到显示单元60上，而在另一端连接到第二铰链轴77的一端。
FPC 80的中间部分通过铰链外罩的内部，如图7所示。可旋转的部分83和85分别包括容纳在铰链外罩71内部的第一铰链轴76和第二铰链轴77。
参照图11和图12，根据本发明的一个方面，FPC 80包括电连接到主板55的第一连接器81；从第一连接器81延伸出来并穿过铰链接合部分56内部的第一延伸部分82；从第一延伸部分82延伸出来并卷绕在第一铰链轴76上的第一卷绕部分83；从第一卷绕部分83延伸出来穿过铰链外罩71内部的第二延伸部分84；从第二延伸部分84延伸出来并卷绕在第二铰链轴77上的第二卷绕部分85；从第二卷绕部分85延伸出来的第三延伸部分86；以及电连接到第三延伸部分86一端并连接到显示屏65上的第二连接器87。
第一卷绕部分83和第二卷绕部分85的作用是当显示单元60分别绕X轴和Y轴旋转时通过展开来额外增加FPC 80的长度。当显示单元60反方向旋转时，第一和第二卷绕部分83和85分别绕铰链轴76和77缩回(即卷绕)，这时FPC 80的长度缩短。
第一、第二和第三延伸部分82、84和86以及卷绕部分83和85的长度和不同特性要按照电子设备的设计条件来决定，也可按照本发明的其它实施例的不同情况来实施。
在一个优选实施例中，FPC 80的各延伸部分的弯曲特性大约形成为直角，而且最好第一卷绕部分83和第二卷绕部分85足够长以允许第一和第二卷绕部分83和85分别卷绕第一铰链轴76和第二铰链轴77至少两圈。
在一些实施例中，第二连接器87穿过铰链接合部分56和铰链外罩71后连接到显示屏65上，在铰链外罩71中第一连接器81连接到主板55上。FPC 80包括第一卷绕部分83和第二卷绕部分85，它们分别卷绕在第一铰链轴76和第二铰链轴77上。因此，显示单元60的运动不受FPC 80的限制。而且，FPC 80完全包括在铰链外罩81内，可以受到保护而不受外界损害，否则，会损伤FPC或通过它的数据传输的质量。
参照图7和图8，例如，第一连接器81连接到主板55的后表面，在这里，第一延伸部分82在主板55的上部弯曲成“U”形，垂直于铰链接合部分56的内侧。
FPC 80的第一延伸部分82延伸通过铰链外罩71的内部、第一铰链孔71a和铰链接合部分56的内部。第一卷绕部分83卷绕在第一铰链轴76上。第二延伸部分84绕过铰链单元75的上部，第二卷绕部分85卷绕在第二铰链轴77上。第三延伸部分86通过第二铰链孔71b延伸到显示单元60的内部。第二连接器87连接到显示屏65上。这样，主板55和显示屏76通过FPC 80相互电连接到一起。
当用户打开显示单元60使用终端时，显示单元60和铰链单元70可绕第一铰链轴76旋转。这时，FPC 80的第一卷绕部分83随显示单元60绕X轴旋转而卷绕在第一铰链轴76上。
当显示单元60处于打开位置时，用户如果让显示单元60绕Y轴旋转，则FPC 80的第二卷绕部分85卷绕在第二铰链轴77上。根据实施例，当显示单元绕X和Y轴旋转时，卷绕部分83和85可以展开而不是象所说的那样卷绕在铰链轴上。
对于本发明的FPC连接结构，在这里以应用于便携终端为例进行了阐述。然而，该FPC连接结构可应用于其它电子设备，例如数字相机等。因此，这一应用举例不能理解为限制权利要求所限定的本发明的范围。
当电子设备具有通过铰链单元连接的第一机身单元和第二机身单元时，可以使用本发明的FPC，它具有卷绕在铰链单元轴上的卷绕部分，当第二机身单元相对第一机身单元旋转时，FPC的长度可通过卷绕部分在轴上的卷绕或展开而自动调整。
根据一个实施例，应用于电子设备的FPC包括与第一机身单元的电子元件相连接的第一连接器；从第一连接器延伸出的第一延伸部分；从第一延伸部分延伸出并可卷绕在连接第一机身单元和铰链单元的第一轴上的第一卷绕部分；从第一卷绕部分延伸并穿过铰链单元内部的第二延伸部分；从第二延伸部分延伸并卷绕在连接铰链单元和第二机身单元的第二轴上的第二卷绕部分；从第二卷绕部分延伸出来的第三延伸部分；以及容纳在第一机身单元的电子元件内并电连接于第三延伸部分的第二连接器。
因此，本发明的FPC连接结构可受到保护不受损害并不暴露在外。设备的美学外观也得到改善，操作可靠性提高。在此提供了一种具有容纳FPC的外罩的铰链机构。
尽管图示并说明了本发明的特定实施例，但对于本领域的技术人员，很显然在不脱离本发明的范围的情况下，本发明可以有各种改进和变化。因此，所附权利要求涵盖所有落在本发明范围内的改进和变化。
权利要求
1.一种FPC，其穿过具有第一和第二铰链轴以及铰链外罩的铰链单元，所述铰链外罩至少部分地容纳第一和第二铰链轴，该FPC包括电连接于第一电子元件的第一连接器；从第一连接器延伸的第一延伸部分；从第一延伸部分延伸出并可卷绕在铰链单元的第一铰链轴上的第一卷绕部分；从第一卷绕部分延伸出来穿过铰链外罩的第二延伸部分；从第二延伸部分延伸出并可卷绕在第二铰链轴上的第二卷绕部分；从第二卷绕部分延伸出来的第三延伸部分；以及电连接于第三延伸部分的一端并连接于第二电子元件的第二连接器。
2.根据权利要求1所述的FPC，其中，第一和第二铰链轴之间具有操作关系，使第一和第二电子元件能够分别绕X和Y轴转动，而且第一卷绕部分的作用是当第一电子元件绕X轴以特定方向旋转时，通过展开而增加FPC的长度。
3.根据权利要求1所述的FPC，其中，第一和第二铰链轴之间具有操作关系，使第一和第二电子元件能够分别绕X和Y轴转动，而且第二卷绕部分的作用是当第一电子元件绕Y轴以特定方向旋转时，通过展开而增加FPC的长度。
4.根据权利要求1所述的FPC，其中，第一和第二铰链轴之间具有操作关系，使第一和第二电子元件能够分别绕X和Y轴转动，而且第一卷绕部分和第二卷绕部分的作用是当第一电子元件绕X轴以第一方向旋转而第二电子元件绕Y轴以第二方向旋转时，通过展开而增加FPC的长度。
5.根据权利要求2所述FPC，其中，第一卷绕部分的作用是当第一电子元件绕X轴以反方向旋转时，通过缩回而缩短FPC的长度。
6.根据权利要求3所述的FPC，其中，第二卷绕部分的作用是当第一电子元件绕Y轴以反方向旋转时，通过缩回而缩短FPC的长度。
7.根据权利要求4所述的FPC，其中，第一卷绕部分和第二卷绕部分的作用是当第一电子元件绕X轴以第一方向的反方向旋转而第二电子元件绕Y轴以第二方向的反方向旋转时，通过缩回而缩短FPC的长度
8.根据权利要求1所述的FPC，其中，第一卷绕部分和第二卷绕部分的长度足够长，使第一卷绕部分和第二卷绕部分分别能够至少卷绕第一铰链轴和第二铰链轴两圈。
9.根据权利要求1所述的FPC，其中，第一电子元件是主板。
10.根据权利要求1所述的FPC，其中，第二电子元件是显示屏。
11.一种连接第一机身单元和第二机身单元的FPC连接结构，该FPC连接结构包括双轴铰链组件，用于连接第一机身单元和第二机身单元，使得第一和第二机身单元能够绕第一和第二轴线旋转，各个轴线分别通过铰链组件的第一轴和第二轴，第一轴与第一机身单元相连，第二轴与第二机身相连；以及延伸的FPC，用于电连接第一和第二机身单元中的电子元件，该FPC具有一个或多个卷绕部分，其卷绕在第一和第二轴上，使得所述的一个或多个卷绕部分能够根据旋转方向进一步卷绕在第一和第二轴上或者展开以加长或缩短FPC。
12.一种柔性印刷电路(FPC)连接结构，包括连接第一机身单元和第二机身单元的铰链单元，该铰链单元包括第一和第二端；第一轴；以及外罩，其中第二机身单元可绕第一轴朝着和背离第一机身单元旋转，当第二机身单元以第一角度转离第一机身单元时，第二机身单元能够绕第二轴旋转；以及柔性印刷电路(FPC)，具有延伸部分，该FPC至少部分地容纳在所述外罩内，所述延伸部分包括第一和第二端，第一端连接于第一机身单元内包含的电子元件，第二端连接于第二机身单元内包含的电子元件；以及一个或多个卷绕部分，可卷绕在铰链单元的第一和第二轴中的至少一个轴上，从而当第二机身单元绕第一或第二轴旋转时，所述的一个或多个卷绕部分展开，从而加长容纳在外罩里的FPC的延伸部分的长度。
13.一种用于连接显示单元和机身单元的铰链单元，其中，机身单元包括一个或多个铰链接合部分，该铰链单元包括铰链外罩，用于保护所述的一个或多个铰链接合部分；铰链组件，至少部分地容纳在铰链外罩内；该铰链组件包括第一铰链轴，具有相对端，每一端从铰链外罩内伸出而与所述的一个或多个铰链接合部分接合，使显示单元能够绕X轴旋转；第二铰链轴，大致垂直于第一铰链轴，并连接于显示单元，使显示单元能够绕Y轴旋转。
14.根据权利要求13所述的铰链单元，其中，至少第一铰链孔是加宽的，使FPC能够很容易地通过。
15.根据权利要求14所述的铰链单元，包括凸缘部分，用于插入机身单元的铰链接合部分，所述凸缘部分形成在第一铰链孔的周围。
16.根据权利要求15所述的铰链单元，其中，铰链接合部分包括一个空腔部分以接纳所述的凸缘部分。
全文摘要
提供了一种具有通过铰链单元连接起来的第一机身单元和第二机身单元的电子设备。同时提供了一种柔性印刷电路(FPC)，其具有可卷绕在铰链单元的轴上的卷绕部分，从而当第二机身单元相对第一机身旋转时，通过卷绕部分绕轴卷绕或展开而自动调整FPC的长度。
文档编号H05K5/03GK1420675SQ0215028
公开日2003年5月28日 申请日期2002年11月8日 优先权日2001年11月16日
发明者金祐镇 申请人:Lg电子株式会社