具有触摸屏界面的装置的用于防止流体进入的外壳的制作方法

专利名称：具有触摸屏界面的装置的用于防止流体进入的外壳的制作方法
技术领域：
一般来说，本发明涉及电子装置外壳，具体来说，涉及具有集成的模内箔的电子装置外壳，它防止电子装置的内含触摸屏界面周围的流体渗入。
电阻型触摸屏是由两个相对的层(通常为柔性顶层和支承底层，
各涂敷有称作氧化铟锡(ITO)的透明电阻材料)组成的传感器。极小的透明绝缘点的图案分隔两个相对层。当手指或触笔触碰触摸屏的上表面时，发生绝缘点间距之间的两个层的电接触。当两个ITO表面相合，屏幕上的电气负载的电阻改变，由此指明屏幕被触碰的地方的输出X-Y位置。
由于触摸屏对压力的灵敏性，存在与使用围绕触摸屏上表面的橡胶密封垫可靠地防止流体进入电子装置关联的问题。例如，对于某些使用环境，将阻止各种化学品和流体在触摸屏周围渗入到电子装置的内部所需的压力施加到垫圈通常超过触摸屏的灵敏度。因此，垫圏周围附近的触摸屏将持续地获得触碰，由此使触摸屏无反应。此外，使用垫圏没有保护触摸屏的上表面免于环境影响。在某些使用环境中，将触摸屏外露于各种化学品可导致对柔性顶层的损坏(例如点蚀、褪色、弱化、硬化)。
对于仪表上的按钮存在类似问题，其中偏移的按钮将打开穿过壳的孔，因此成为液体突破口。这在某些使用环境、如医院中会成问题。当每天采用腐蚀性流体清洁剂(例如漂白剂)清洁医院测量计时，防止流体进入和防止内部电子器件和触摸屏暴露于这类清洁剂对于耐用性是必要的。
针对以上背景，本发明提供一种具有集成的模内箔的电子装置外壳，它防止电子装置的内含触摸屏界面周围的流体渗入。模内箔的一部分匹配于触摸屏界面的特定轮廓和外形，由此允许用户使用触^莫屏界面而无不足之处。另夕卜，模内箔防止触摸屏界面受到直接化学侵蚀，并且可提供电子装置的按钮与外壳之间的不进液体密封。
在一个实施例中，所提供的是具有显示器的电子装置的保护外壳。保护外壳包括大小能容纳电子装置的模制前壳以及与前壳成一体的的聚合物模内箔。模内箔提供与前壳的不进液体密封，它防止显示器周围从前壳的流体渗入。模内箔包括覆盖显示器的屏幕覆盖部分。显示器可以是触摸屏界面，并且屏幕覆盖部分可配置成准许通过屏幕覆盖部分来操作触摸屏界面。
在另 一个实施例中，所提供的是包括显示器和保护外壳的电子装置。保护外壳包括大小能容纳电子装置的模制前壳以及与前壳成一体的聚合物模内箔。模内箔包括用于覆盖显示器的屏幕覆盖部分，并且提供与前壳的不进液体密封，以便防止显示器周围从前壳的流体渗入。
通过以下结合附图对本发明的各种实施例的描述，将会更全面地了解本发明的这些及其它特点和优点。
当结合以下附图进行阅读时，可最好地理解以下对本发明的实施例的详细描述，附图中，相似结构用相似参考标号来表示，并且附图
包括


图1A和图1B分别是根据本发明的实施例、具有触摸屏界面并且具有保护外壳的电子装置的前视图和后视图2是沿图1A的剖面线2-2截取的装置的截面；
图3A是沿图2的剖面线3A截取的局部放大截面图，并且示出根据本发明的实施例的保护外壳的前壳与后壳之间的密封接合；
图3B是图3A的密封接合之前图2的前壳和后壳的局部放大截面图4是根据本发明的一个实施例的热成形的并且在机壳包封部
6分(cabinet encapsulating portion)的注射模塑之前的模内箔的透4见图；图5A和图5B分别是根据本发明的实施例在图4的箔上模塑成
型机壳之后的前壳的前透视图和后透视图6是沿图5A的剖面线6-6截取的前壳的截面；以及
图7是沿图2的剖面线7截取的前壳的按钮区域的局部放大截面图。
技术人员会理解，为了简洁和清晰起见，示出图中的单元，它们不一定按比例绘制。例如，图中一部分元件的尺寸相对于其它元件放大，以便帮助提高对本发明的各种实施例的理解。
图1A和图1B分别是根据本发明的一个实施例、具有显示器101并且具有由符号104概括表示的保护外壳的便携手持电子装置100的前视图和后视图。所示实施例中的显示器101是图2最佳示出的触摸屏界面102，而在其它实施例中可以是便携手持电子装置中使用的任何常规显示装置。
保护外壳104包括模制前壳106(图1A)和后壳108(图1B)。可选地，触笔112的收容部110可设置在后壳108中。触笔112—般与具有圆头塑料笔尖的常规书写工具相似。触笔112包括顶部配件114,它以可爭>脱地与收容部110配合并且闭合收容部110。
一个实施例中的电子装置100是手持式基于试剂的葡萄糖监测器，它通过观测流体样本中的试剂与葡萄糖之间的化学反应的某个方面来测量葡萄糖含量。试剂是已知为以可预测方式与葡萄糖发生反应的化学化合物，从而使监测器能够确定样本中的葡萄糖含量。例如，监测器可配置成测量葡萄糖与试剂之间的反应所产生的电压或电流。小测试条116往往用来承载试剂以及主持葡萄糖与试剂之间的反应。相应地，在这个实施例中，保护外壳104提供有用于将测试条116插入电子装置100的条端口 118,使得可读取葡萄糖与试剂之间的反应，以便电子装置100确定样本中的葡萄糖含量。在一个实施例中，还提供窗口 119，使得与测试条116有关的例如批号、校准数据、有效期等信息可由电子装置100的条形码读取器121(图2)读取。
在其它实施例中，电子装置100可以是常规个人数字助理(PDA)、 蜂窝电话、卫星电话、遥测装置或者使用触摸屏界面102进行显示和 数据输入的类似电子装置。例如，非限制性地，具有触摸屏界面102 的这类相似电子装置包括例如伏特计、示波器、逻辑分析器等仪器以 及具有触摸屏界面的任何其它手持、工作台或装有搁架(rack)的仪 器。另外，术语"电子装置"可包括条形码扫描仪、手持GPS接收器 和其它手持电子装置。为了便于说明和描述而提供术语"电子装置" 的以上描述。它不是穷举的说明也不是将本发明限制于所公开的精确 形式，根据本说明书的教导，其它修改和变化可以是可以的。相应地， 保护外壳104的前壳和后壳106、 108的形状及尺寸对于电子装置100 的各制造商和型号可改变。
触摸屏界面102是常规的，并且在一个实施例中包括触敏装置安 装在显示器之上的彩色或黑白液晶显示器。触摸屏界面102用于向用 户显示图形、文本和其它元素可以用用户的指尖和/或触笔112的笔 尖使用触摸屏界面102,以便选择屏幕中的项目、绘图以及采用电子 装置100中的字符识别程序来输入文本。
电子装置IOO可具有作为用户界面的组成部分的至少一个按钮。 在所示实施例中，例如功率按钮120等按钮的使用设置在电子装置 100的前壳106上，靠近触摸屏界面102。在其它实施例中，附加按 钮可用作立即调用电子装置100上的某个程序的快捷按钮，可包括巻 动方法，可用于选择列表中的项，或者可具有装置软件的设计人员分 配给按钮或按钮集合的任何功能。按钮大小、布局和功能对于电子装 置100的各制造商和型号可改变。
另外，电子装置100具有与另一个装置或计算机连接的至少一种 方法。在一个实施例中，这可以通过直接电气连接，例如通过电缆 (wire cable)或光纤。在另一个实施例中，这可以通过另一种介质、 如红外线通信或者通过无线电通信。
8又参照图2,示出通过图1A所示的剖面线2-2截取的电子装置 100的截面图。如图所示，电子装置100包括可充电或者不可充电电 池122作为电源。电池122设置在电池盒中，从后壳108中设置的面 斗反124(参见图1B)可到达电池盒。例如用于对电池122充电的附加电 力可从通过电缆或者通过电传输的其它方法传送电到电子装置100 的远程电源提供。电子装置IOO可具有指示灯，例如对于功率、通信、 电池状态或其它功能的状态指示灯。指示灯可位于装置的任一侧，并 且可以是在一侧或多侧可查看的。
前壳106和后壳108共同形成例如电子装置100的微处理器/主 板103和触摸屏界面102等内部部件的保护外壳104。电子装置100 的微处理器/主板103和其它内部部件可使用许多不同的安装技术安 装在保护外壳104中。例如，微处理器/主板103可使用开或闭孔发 泡材料插接器(insert)安装在保护外壳104中。在另一个实施例中， 微处理器/主板103可通过采用紧固件将微处理器/主板103固定在壳 106、 108之一的内侧的来安装。在另一个实施例中，微处理器/主板 103可通过搭扣配件安装在壳106、 108之一的内侧。本领域的技术 人员可使用其它类型的定位和支持机构，而没有背离本发明的精神。
在没有条端口 118的所有实施例中，保护外壳104是防水、抗化 学腐蚀、防尘的，并且提供如果电子装置IOO跌落时的内部部件的某 种防震。甚至在具有条端口 118的实施例中，如果电子装置100经过 使用普通护理的 一般清洁过程(例如采用化学清洁剂清洁的装置)，外 壳104也提供与没有条端口的实施例相似的保护。为了密封保护外壳 104,在一个实施例中，前壳106和后壳108通过从后壳108伸出的 紧固件126(图1B)结合在一起。紧固件126与关联插入部分128配合， 如图5B所示，它设置在前壳106的内表面130上。
图3A是沿图2的剖面线3A截取的局部放大截面图。通过前壳 106与后壳108之间设置的密封垫132来使保护外壳104防水。图3B 是图3A所示的壳106与108之间的密封接合之前的密封垫132的局部放大截面图。密封垫132例如当前壳106没有与后壳108紧密配合 时近似为未变形状态的Y形，如图3B所示。在上紧固件126时，密 封垫132变形，其中密封垫132的一上部134在前壳106与后壳108 之间被向上挤压，而密封垫132的另一上部136在前壳106与密封垫 132的下部138之间被向下挤压。
在一个实施例中，密封垫132被模塑到后壳108的内侧140。在 一个实施例中，密封垫132被模塑到后壳108的在其内侧140上设置 的内凸缘部分142之上并且与其相邻。密封垫132和凸缘部分142环 绕后壳108的整个内侧140。前壳106提供补充的凸缘部分144，使 得密封垫在其之间的挤压形成适当的防水密封。本领域的技术人员可 使用形成防水密封的其它设计，而没有背离本发明的范围和目的。以 下提供保护盖104的构造。
后壳108可由硬质塑料、金属、柔性橡胶或者可适合于提供该应 用预期的电子装置100的保护的任何其它类型的材料来构造。例如， 金属后壳108可用于预期高雅风格的应用中。对于潮湿环境中的应用 可选择柔性橡胶后壳108。对于要考虑装置108跌落的应用可选择硬 质塑料后壳108。本领域的技术人员可使用其它类型的材料和构造， 而没有背离本发明的精神。
前盖106包括聚合物箔148，如图4所示，它与图5A和图5B所 示的模制壳体150成一体。箔148提供大的无支承面积或屏幕覆盖部 分152,其大小能覆盖图2最佳示出的触摸屏界面102的外膜层154 的外形或者与该外膜层154的外形轮廓相合。箔148还提供按钮覆盖 部分156,其大小也能覆盖图7最佳示出的按钮120或与该按钮120 轮廓相合。在一个实施例中，箔148可以是半透明或者至少部分透明 的，使得触摸屏界面102上显示的图像可通过屏幕覆盖部分152可见。
在具有触摸屏界面102的实施例中，箔148选择成足够薄以便使 手指或触笔112进行的变形引起对触摸屏界面102的触碰，但又选择 成足够厚以便具有足够刚性使手指或触笔112不会钩住或扯住箔
10148。另外，箔148应当具有足够厚度，以便耐受住刮划和其它磨擦、 撕扯，而没有削弱和牺牲保护功能。在一个实施例中，模内箔148是 在屏幕覆盖部分152中具有范围从大约0.127毫米(0.005英寸)至大约 0.889毫米(0.035英寸)的厚度的聚合物材料。对于具有不是触摸屏界 面的显示器101的实施例，对于模内箔148在屏幕覆盖部分152中可 使用更厚薄膜，例如大约1.016毫米(0.040英寸)厚或者更厚，因为不 要求屏幕覆盖部分152的柔性。
在一个实施例中，前壳106和后壳108的聚合物材料是对苯二曱 酸丁 二酯(PBT)和聚碳酸酯(PC)的热塑性合金共混物，它是以商标 Xenoy⑧可得到的，由General Electric生产。在另 一个实施例中，模 内箔148的聚合物材料是聚碳酸酯材料。在又一些实施例中，前壳 106、后壳108和模内箔148的备选材料、如聚氯乙稀材料和其它聚 合物可由本领域的技术人员用来实现同样的结果，仍然保持在本发明 的精神和目的之内。
箔148通过模内注射工艺来形成。在第一步骤，平坦聚碳酸酯薄 膜的表面可选地通过印刷过程(例如丝网印刷、平版印刷等)采用装饰 品149来装饰。装饰品149可包含装置102的用于品牌识别的标志或 图形以及装置的各个按钮的文本、图形或标签，以便为特定功能指定 触摸屏界面102上的某个区域，和/或为了美观。其它装饰过程、如 彩色化/着色或者将其它成分加入原料、例如金属皮或其它添加剂可 用于改变箔104、壳106和108的光学特征。
在装饰之后，则经由热成形或冷成形对箔148进行加工以提供预 期特征，例如屏幕覆盖部分152和按钮覆盖部分156。随后，已加工 薄膜被冲切到应有大小，被定位并被固定到设计用于模内注射的注射 模塑工具中。将树脂注射到薄膜上，以及从模塑工具排出需要极少或 者不需要辅助搡作的箔104。
然后，将箔148结合到模制壳体150上。图6示出通过图5A所 示的剖面线6-6截取的前壳106的截面图。为了便于说明，去除了模
ii制壳体150的某些部分。在图6的所示实施例中，屏幕覆盖部分152 是凹陷区域，它延伸过箔148不受壳体150支承(例如壳体150不提 供肋或其它模制支承特征)的长度的大部分。类似地，箔148的按钮 覆盖部分156也是不受壳体150支承的凹陷区域。
大家会理解，这些无支承区域的使用在箔148结合到壳体150上 之后对箔148提供一定程度的回弹性。例如，参照图7，箔148的按 钮覆盖部分156的回弹性使得用户能够按下覆盖按钮120,使得在按 钮120与处理器/主板103的开关158之间进行接触。当用户松开时， 弹性偏置的按钮120将推向按钮覆盖部分156,其略微释放，由此使 按钮120返回到正常非接触位置。类似地，参照图2，箔148的屏幕 覆盖部分152的回弹性使得用户能在屏幕覆盖部分152的表面使用手 指或触笔112。在屏幕覆盖部分152的表面按下手指或触笔使触摸屏 界面102的外膜层154挠曲，因此改变屏幕上的负载的电阻，并且指 明按下屏幕的输出X-Y位置。
来看图6，由于功能和/或装饰原因，还可向箔148提供凸起部分 160。例如，在所示实施例中，提供凸出部分160，作为帮助用户凭 触觉来定位被箔148的按钮覆盖部分156所覆盖的按钮120的手段。 另外，如果电子装置100的前壳106的正面与任何平坦表面接触，则 凸出部分160防止了功率按4丑120(图7)#皮按下。凸出部分160在电 子装置100的面朝下跌落的情况下也是有利的，它防止载荷直接碰撞 功率按钮120，因而减小处理器/主板103的开关158在碰撞期间可能 从按钮120遇到的力度。
在一个实施例中，箔148在壳体150的注射模塑期间通过热熔化 工艺结合到模制壳体150上。由于模塑工艺的热量所激活的材料的化 学亲合性的这种热熔工艺确保箔148与壳体150之间的结合不会随时 间变弱，并且不依靠軲合剂的化学性质。在一个备选实施例中，箔 148可在模塑之后固定在壳体150上。在这个备选实施例中，箔148 与壳体150的固定可经由各种工艺来实现，例如热结合(热焊或熔合、热熔(heat staking))、超声焊接、旋转焊接、粘合剂结合等。
大家会理解，聚合物箔148充当触摸屏保护器以及密封触摸屏界 面102周围的流体进入的手段。提供给保护外壳104的箔148还解决 经由前壳106中例如通常设置在按钮周围的孔隙的流体渗入的问题。 此外，聚合物箔148的使用提供正常使用期间使触摸屏免于化学侵蚀 和机械损伤(例如划痕)的保护。
本发明适合于可在暴露于液体的装置、如医疗装置的应用中结合 触摸屏的电子装置。医疗装置往往输送到患者体内，并且暴露于血液。 因此，具有前壳106中的成一体的箔148以及壳106与108之间的防 水密封的保护外壳104准许电子装置100轻^H也使用化学清洁剂进行 消毒而没有液体进入，并且还提供显示屏防止化学清洁剂的化学侵蚀 的保护。
为了便于说明和描述而提供本发明的以上描述。它不是详尽的说 明也不是将本发明限制于所公开的精确形式，根据上述理论，其它修 改和变化可以是可能的。选择并描述了所公开的上述实施例，以便解 释本发明的原理及其实际应用，由此使本领域的技术人员能够最佳地 利用本发明。所附权利要求书意在被理解为包括除了现有技术限制范 围内的本发明的其它备选实施例。
权利要求
1. 一种用于具有显示器的电子装置的保护外壳，包括模制前壳，其大小能容纳所述电子装置；以及聚合物模内箔，其与所述前壳成一体，并且提供了与所述前壳的不进液体密封，其防止所述显示器周围的从所述前壳的液体进入，所述模内箔包括覆盖所述显示器的屏幕覆盖部分。
2. 如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述显示器是触摸屏 界面。
3. 如权利要求2所述的保护外壳，其中，所述屏幕覆盖部分配 置成用于使得能够通过所述屏幕覆盖部分来操作所述触摸屏界面。
4. 如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述模内箔还包括按 钮覆盖部分，其使得能够操作所述电子装置的被所述按钮覆盖部分所 覆盖的按钮，所述模内箔与所述前壳之间的所述不进液体密封还防止 所述按钮周围的从所述前壳的液体进入。
5. —种电子装置，包括 显示器；以及 保护外壳，包括模制前壳，其大小能容纳所述电子装置；以及 与所述前壳成一体的聚合物模内箔，所述模内箔包括用于覆 盖所述显示器的屏幕覆盖部分，并且提供与所述前壳的不进液体密封，以防止所述显示器周围的^^人所述前壳的液体进入。
6. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述模内箔还包括按 钮覆盖部分，其使得能够操作所述电子装置的被所述按钮覆盖部分所 覆盖的按钮，所述才莫内箔与所述前壳之间的所述不进液体密封还防止 所述按钮周围的从所述前壳的流体进入。
7. 如权利要求5所述的电子装置，还包括与所述前壳接合密 封的模制后壳。
8. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述保护外壳包括用 于触笔的收容部。
9. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述电子装置是手持式基于试剂的葡萄糖监测器。
10. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述保护外壳提供用 于将测试条插入所述电子装置的端口 。
11. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述保护外壳由抗化 学腐蚀的材料来形成。
12. 如权利要求5所述的电子装置，还包括后壳，其中，通过 所述前壳与后壳之间设置的密封垫来使所述保护外壳防水。
13. 如权利要求5所述的电子装置，还包括后壳，其中，通过 所述前壳与后壳之间设置的密封垫来使所述保护外壳防水，所述密封 垫模塑到所述后壳的内侧。
14. 如权利要求5所述的电子装置，还包括后壳，其中，通过 所述前壳与后壳之间设置的密封垫来使所述保护外壳防水，所述密封 垫模塑到所述后壳的内凸缘部分附近并且在所述后壳的内凸缘部分 之上，其中，所述前壳提供补充凸缘部分，使得其间的所述密封垫的 挤压形成适当的防水密封。
15. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述模内箔结合到所 述前壳的壳体上。
16. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述屏幕覆盖部分是 所述模内箔的大的无支凹陷区域，其大小能覆盖所述显示器的外膜 层。
17. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述模内箔是至少部 分透明的，使得所述显示器上显示的图像通过所述屏幕覆盖部分可 视。
18. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述模内箔是聚碳酸 酯材料。
19. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述模内箔具有装饰口P o
20. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述模内箔还包括按 钮覆盖部分，其使得能够操作所述电子装置的被所述按钮覆盖部分所 覆盖的按钮，并且提供所述按钮与所述前壳之间的不进液体密封，其 中所述按钮覆盖部分是所述模内箔的无支承凹陷区域。
21. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述模内箔包括所述 屏幕覆盖部分之上设置的凸出部分，所述屏幕覆盖部分是所述模内箔 的无支承凹陷区域。
22. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述模内箔包括凸出 部分和按钮覆盖部分，所述屏幕覆盖部分和所述按钮覆盖部分均为所 述模内箔的无支承凹陷区域，所述按钮覆盖部分使得能够操作所述电 子装置的被所述按钮覆盖部分所覆盖的按钮，并且提供所述按钮与所 述前壳之间的不进液体密封。
23. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述模内箔经由热结 合与所述前壳成一体。
24. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述显示器是触摸屏 界面。
25. 如权利要求5所述的电子装置，其中，所述模内荡在所述屏 幕覆盖部分的厚度在从大约0.127毫米(0.005英寸)至大约0.889毫米 (0.035英寸)的范围内。
全文摘要
公开一种具有集成的模内箔的电子装置外壳，它防止电子装置的内含显示器周围的流体渗入。模内箔的一部分匹配于显示器的特定轮廓和外形，由此允许用户使用显示器的触摸屏界面而无不足之处。另外，模内箔防止显示器受到直接化学侵蚀，并且可提供电子装置的按钮与外壳之间的不进液体的密封。
文档编号G06F1/18GK101512460SQ200780032891
公开日2009年8月19日 申请日期2007年9月5日 优先权日2006年9月6日
发明者M·C·索尔斯, M·奥格斯坦 申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司