УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЧТЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ДОКУМЕНТОВ
ELECTRONIC DOCUMENT READERS

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к архитектурам для тонких, допускающих изгиб устройств для чтения электронных документов с большой площадью, в частности, для устройств с большой площадью.
Уровень техники
Предшествующий уровень техники в отношении устройств для чтения электронных документов можно найти в US6124851, US2004/0201633, US2006/0133664, US2006/0125802, US2006/0139308, US2006/0077190, US2005/0260551, US6124851, US6021306, US2005/0151742 и US2006/0119615. Примерами устройств для чтения электронных документов являются Iliad Ilex (RTM), Amazon Kindle (RTM) и Sony (RTM) Reader. Предшествующий уровень техники в отношении энергосбережения можно найти в: US2007/0028086, US2007/0115258 и US7058829.
Ранее описаны устройства для чтения электронных документов с использованием электрофоретического дисплея с гибкой или допускающей изгиб монтажной платой на основе пластмассовых (осажденных в растворе) электронных схем, например, в наших предыдущих заявках PCT/GB2006/050235, PCT/GB2008/050980, PCT/GB2008/050977, PCT/GB2008/050985, PCT/GB2008/050985 и PCT/GB2008/050985, содержащихся в данном документе по ссылке. Мы описали устройство для чтения электронных документов с сенсорным дисплеем с использованием технологии резистивных сенсорных экранов в WO2007/012899 и устройство с использованием проекционного емкостного опознавания касания в нашей заявке на патент (Великобритания) GB 0916806.3, озаглавленной "Touch Screen Displays", поданной 24 сентября 2009 года.
Авторы изобретения имеют целью сформировать допускающее изгиб тонкое устройство для чтения электронных документов с большой площадью с использованием технологии гибких экранов отображения, которая описана ранее. Например, в вариантах осуществления устройство позволяет предоставлять сенсорный дисплей для страницы формата A4 или Letter с размером, по меньшей мере, 0.7:1, предпочтительно практически 1:1 для допускающего изгиб устройства с толщиной от передней до задней поверхности значительно меньше 1 см. Тем не менее, конструкция тонкого допускающего изгиб устройства с большой площадью с большим сенсорным экраном представляет конкретные проблемы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому аспекту изобретения, следовательно, предоставляется допускающее изгиб устройство для чтения электронных документов, причем устройство содержит гибкую структуру отображения, содержащую: пикселизированный гибкий экран отображения, монтажную плату активной матрицы, переносящую множество схем формирователей сигналов возбуждения пикселов для возбуждения пикселов упомянутого экрана отображения, причем упомянутая монтажная плата активной матрицы имеет гибкую пластиковую подложку, при этом упомянутый гибкий экран отображения монтируется на упомянутой монтажной плате активной матрицы, и чувствительный к касаниям слой, смонтированный поверх поверхности отображения упомянутого экрана отображения, чтобы считывать X-Y-позицию касания на упомянутом экране отображения; управляющую схемную плату, переносящую управляющие электронные схемы для устройства для чтения электронных документов, при этом упомянутая управляющая схемная плата присоединяется посредством гибких креплений к упомянутой структуре отображения; допускающий изгиб корпус для упомянутой структуры отображения и управляющей схемной платы; при этом упомянутая монтажная плата активной матрицы соединяется с упомянутой управляющей схемной платой посредством разъема монтажной платы, включающего в себя, по меньшей мере, один первый гибкий по существу пластинчатый разъем, при этом упомянутый чувствительный к касаниям слой соединяется с упомянутой управляющей схемной платой посредством разъема сенсора, включающего в себя, по меньшей мере, один второй гибкий по существу пластинчатый разъем, при этом упомянутая управляющая схемная плата монтируется сзади упомянутой гибкой структуры отображения в упомянутом корпусе, причем в соответствующих точках присоединения упомянутого, по меньшей мере, одного первого и второго пластинчатого разъема к упомянутой управляющей схемной плате, каждый упомянутый пластинчатый разъем имеет множество электрических соединений, идущих вдоль продольного направления пластинчатого разъема и расположенных рядом с друг другом в поперечном направлении через пластинчатый разъем, и при этом в упомянутых соответствующих точках присоединения упомянутого, по меньшей мере, одного первого и второго пластинчатого разъема к упомянутой управляющей схемной плате, продольные направления упомянутых пластинчатых разъемов выравниваются так, что когда упомянутое устройство сгибается, может допускаться относительное смещение в упомянутом продольном направлении между упомянутой управляющей схемной платой и упомянутой структуры отображения.
В вариантах осуществления, посредством выравнивания соединений первого и второго пластинчатых разъемов, которые могут, например, быть гибкими печатными платами, когда устройство сгибается, имеется допуск для относительного поперечного смещения в выровненных продольных направлениях разъемов между управляющей схемной платой и комбинацией экрана отображения, монтажной платы и чувствительного к касаниям слоя, которые, в вариантах осуществления, склеиваются вместе.
В вариантах осуществления, чувствительный к касаниям слой электрически подключен к управляющей схемной плате на более высоком из двух противоположных краев управляющей схемной платы; экран отображения может быть электрически подключен к управляющей схемной плате на двух противоположных сторонах или трех сторонах управляющей схемной платы, чтобы предоставлять соединения (выбора тактирования и данных) строк и столбцов с дисплеем. В вариантах осуществления устройства, соединения с сенсорным экраном осуществляются на первой паре противоположных сторон управляющей схемной платы, а соединения с экраном отображения осуществляются на второй другой паре противоположных сторон управляющей схемной платы, ортогональной к первой паре (а также на третьей стороне). Чтобы достигать требуемого продольного выравнивания в собранном виде, соединение с одним из чувствительного к касаниям слоя и экраном отображения включает в себя поворот на 90°, достигаемый в очень тонком корпусе посредством сгиба в пластинчатом разъеме, и этим самым продольные направления пластинчатых разъемов в управляющей схемной плате выровнены вдоль общего продольного направления. Таким образом, сгибание устройства может допускаться без существенного механического напряжения на соединениях с управляющей схемной платой.
В вариантах осуществления, каждый из разъемов монтажной платы и сенсора включает в себя поворот по существу на 180 градусов, предпочтительно в другой части разъема к пластинчатому разъему (которым, в вариантах осуществления, является гибкая печатная плата). Это помогает предоставлять допуск на изгиб и упрощает сборку. В вариантах осуществления, пластинчатые разъемы имеют один или два дополнительных сгиба, чтобы поворачивать продольное направление контактов на 90 и 180 градусов, соответственно. Это предоставляет возможность продольного выравнивания пластинчатых разъемов, подключенных к трем или всем четырем сторонам (краям) управляющей PCB, что так же важно для допуска на изгиб.
Сенсорный экран с большой площадью представляет конкретные проблемы, в частности, при использовании проекционного емкостного опознавания касания, которое типично использует XY-матрицу тонких проводов, проецирующих электрическое поле за пределы экрана отображения: поскольку чувствительный к касаниям слой находится перед экраном отображения, электроды должны быть по существу прозрачными, например, изготавливаться с использованием оксида индия и олова, но при большом экране сопротивление дорожек становится значительным, в частности, если требуется точное пространственное разрешение (и, следовательно, узкие линии), поскольку увеличение толщины длинных электродных линий может приводить к видимости электродов опознавания касания даже при покрытии материалом с совпадающим показателем преломления. Еще дополнительно, вышеописанная архитектура устройства для чтения электронных документов требует соединений с противоположными сторонами управляющей схемной платы, тогда как соединения должны быть осуществлены с электродами, как строк, так и столбцов чувствительного к касаниям слоя, т.е. вдоль ортогональных краев этого слоя. Еще один дополнительный усложняющий фактор заключается в этом, что относительно длинные соединения могут вводить нежелательный уровень шума.
В вариантах осуществления устройства, следовательно, эти проблемы разрешаются посредством деления чувствительного к касаниям слоя на две, например, левую и правую или верхнюю и нижнюю части поверхности отображения и формирования отдельных соединений между каждой из этих двух половин экрана отображения и локальными схемами опознавания касания, например, интегральными схемами, например, интегральными схемами, при этом схема опознавания касания для каждой половины чувствительного к касаниям слоя находится физически рядом с чувствительным к касанию слоем и подключается к электродам, как строк, так и столбцов релевантной части слоя. Две схемы опознавания касания для двух частей чувствительного к касаниям слоя затем могут подключаться к управляющей схемной плате на противоположных сторонах управляющей схемной платы с использованием относительно меньшего числа соединений на большем расстоянии, чем соединения непосредственно с электродами строк/столбцов. Таким образом, длины электролиний на дисплее сокращаются, длины соединений с электродами строк и столбцов сокращаются, и соединения с комбинацией чувствительного к касаниям слоя и схем опознавания касания осуществляются на более высокой из двух противоположных сторон чувствительного к касаниям слоя (для более длинных, но более устойчивых к шуму соединений). В вариантах осуществления, каждая из схем опознавания касания монтируется на гибкой печатной плате, которая подключается к электродам строк и столбцов соответствующей части, например, одной половины чувствительного к касаниям слоя, и которая также (на противоположном конце) подключается к управляющей схемной плате через один или более гибких поворотов на 180 градусов, как описано выше, например, реализованных с использованием отдельной части разъема с гибкой печатной платой. Такая компоновка разрешает вышеуказанные проблемы и упрощает предоставление сенсорного экрана отображения для устройств с активной областью отображения, имеющей размер по диагонали, по меньшей мере, в 20 см, 25 см или 30 см. Тем не менее, в других компоновках может использоваться один сенсорный экран.
В вариантах осуществления, монтажная плата активной матрицы соединяется с управляющей схемной платой в местоположениях, смежных с краями монтажной платы активной матрицы, на более высоком из двух противоположных краев монтажной платы активной матрицы, несмотря на выполнение соединений с электродами схем формирователей сигналов возбуждения строк и столбцов монтажной платы. В вариантах осуществления, края монтажной платы, с которой осуществляются соединения, являются краями, выровненными параллельно вышеуказанным продольным направлениям выровненных разъемов в управляющей схемной плате.
Как упомянуто выше, в вариантах осуществления дисплей/монтажная плата монтируется на гибкой подложке, более конкретно, на пластиковой подложке, например, тонком листе из PET (полиэтилентерефталат) или PEN (полиэтиленнафталат). Предпочтительно, монтажная плата изготавливается с использованием тонкопленочных транзисторов (TFT) на основе растворения, рисунок которых предпочтительно сформирован посредством такой технологии, как печать с прямой записью, лазерная абляция или фотолитография. Более подробную информацию можно найти в предыдущих заявках на патенты заявителя, включающих в себя, в частности, WO 01/47045, WO 2004/070466, WO 01/47043, WO 2006/059162, WO 2006/056808, WO 2006/061658, WO 2006/106365 (которая описывает четырех- или пятислойную архитектуру пиксела), и PCT/GB2006/050265, все из которых полностью содержатся по ссылке в данном документе. Таким образом, в вариантах осуществления TFT содержат органический полупроводниковый материал, например, обрабатываемый в растворе сопряженный полимерный или олигомерный материал, и в вариантах осуществления дисплей, более конкретно, монтажная плата, приспособлен для осаждения в растворе, например, содержащем обработанные в растворе полимеры и осажденные в вакууме металлы.
Предпочтительные варианты осуществления архитектуры устройства для чтения электронных документов содержат пластину промежуточной или средней рамки между управляющей схемной платой и монтажной платой активной матрицы, при этом монтажная плата приклеивается к рамной пластине, управляющая схемная плата гибко монтируется на рамной пластине, например, посредством клейких прокладок. В вариантах осуществления, рамная пластина имеет один или более базисов, чтобы удерживать рамную пластину в фиксированном выравнивании с корпусом. В вариантах осуществления, рамная пластина является металлической, например, из алюминия, нержавеющей стали или напыленной стали, хотя альтернативно может использоваться углеродное волокно или стеклянное волокно.
Приклеивание рамной пластины к задней части дисплея помогает управлять изгибом в гибком дисплее в частности, по существу предотвращая образование перегибов. Это является, в частности, важным, например, при ограничении повреждения, вызываемого посредством удара, например, вследствие падения устройства на пол – средняя рамка деформируется, но контролирует изгиб. В вариантах осуществления, толщина пластины средней рамки меньше 1 мм, более предпочтительно меньше 0,6 мм, предпочтительно больше 0,1 мм. Использование пластины металлической рамки, в частности, является преимущественным, когда используется электрофоретический дисплей, поскольку такие дисплеи являются очень чувствительными к тепловым градиентам. Теплопроводящая металлическая пластина может экранировать дисплей от электронных схем и других компонентов сзади; без такого экрана, "тени" электронных компонентов могут быть видимыми. Использование проводящей рамной пластины имеет дополнительное преимущество предоставления слоя заземления для управляющих электронных схем, и в таком случае клейкие площадки со смонтированной управляющей схемной платой могут быть электропроводящими, чтобы предоставлять электрическое соединение с этим слоем заземления. Посредством использования множества базисов, в которых рамная пластина присоединяется в фиксированном выравнивании к корпусу, рамная пластина помогает передавать структурную жесткость корпусу, что является важным в очень тонком устройстве. Таким образом, в вариантах осуществления рамная пластина выступает в качестве структурного компонента, а не подвижного элемента. Предпочтительно, такие точки присоединения находятся за пределами активной области дисплея. В вариантах осуществления, управляющая схемная плата и рамная пластина совместно используют общий базис, например, контактный вывод через печатную плату и среднюю рамку, в частности, в местоположении внешнего разъема, такого как микро-USB-разъем, так же для того, чтобы предоставлять снятие напряжений в случае, если разъем подвергается ударной нагрузке, например, вследствие падения устройства.
В вариантах осуществления, управляющая схемная плата является, в общем, Г-образной, разъемы для чувствительного к касаниям слоя и экрана отображения контактируют рядом с краями управляющей схемной платы, при этом Г-образная форма уменьшает требуемую длину соединений. Поскольку управляющие электронные схемы не должны занимать всю прямоугольную область сзади дисплея, вырез в этой прямоугольной области, задающей Г-образную форму, используется, в вариантах осуществления в качестве местоположения для плоского тонкого аккумулятора. Тем не менее, в других компоновках управляющая схемная плата может быть прямоугольной.
В вариантах осуществления, устройство имеет поперечный размер по диагонали, по меньшей мере, в 25 см и толщину не больше 9 мм, предпочтительно, не больше 8 мм. В вариантах осуществления, устройство еще тоньше по периметру, например, не толще 6 мм или 5 мм. Это представляет значительные проблемы при предоставлении съемной задней крышки для обслуживания и т.п. В вариантах осуществления, устройство имеет съемную заднюю панель, идущую по большей части задней поверхности корпуса, присоединенную к корпусу посредством вынимаемой посредством вытягивания клейкой ленты, например, между внутренней поверхностью, вокруг периметра задней панели и внутренним выступом корпуса. Использование вынимаемой посредством вытягивания ленты предоставляет способ извлечения задней панели, в частности, устройства с большой площадью без ненужного сгиба панели – лента вытягивается продольно, чтобы снимать адгезию. Это может быть выполнено вдоль одного, двух или более краев панели, которая затем может быть аккуратно отделена. Предпочтительно, поэтому, паз или аналогичный утопленный или "скрытый" доступ предоставляется, по меньшей мере, частично вокруг задней поверхности корпуса, чтобы предоставлять местоположение для вытягиваемого язычка для вынимаемой посредством вытягивания клейкой ленты. Таким образом, съемная задняя крышка может быть предусмотрена для обслуживания при поддержании очень небольшой общей полной толщины устройства по периметру.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления устройства, дисплей является электрофоретическим дисплеем. Тем не менее, на практике обнаружено то, что медленный отклик такого дисплея на операцию пользовательского управления может вызывать проблемы в работе устройства, в частности, когда пользователь несколько раз выполняет действия с элементом управления в попытке достигать требуемого эффекта. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления устройства, поэтому, управляющие электронные схемы выполнены с возможностью управлять оптическим осветительным устройством, например, светоизлучающим диодом, чтобы предоставлять по существу мгновенную оптическую обратную связь пользователю по работе пользовательского элемента управления, чтобы давать возможность пользователю различать то, что выдана команда, и что должен ожидаться отклик устройства. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, часть пластикового периметра устройства является прозрачной и выполнена с возможностью направлять свет, по меньшей мере, из одного источника подсветки, чтобы освещать часть края устройства около пользовательского элемента управления, в вариантах осуществления емкостного датчика касания.
В связанном аспекте, следовательно, изобретение предоставляет допускающее изгиб устройство для чтения электронных документов, причем устройство содержит: пикселизированный электрофоретический экран отображения; монтажную плату активной матрицы, переносящую множество схем формирователей сигналов возбуждения пикселов для возбуждения пикселов упомянутого экрана отображения, причем упомянутая монтажная плата активной матрицы имеет гибкую пластиковую подложку, причем упомянутый экран отображения монтируется на упомянутой монтажной плате активной матрицы; чувствительный к касаниям слой, смонтированный поверх поверхности отображения упомянутого экрана отображения, чтобы считывать X-Y-позицию касания на упомянутом экране отображения; управляющую схемную плату со смонтированными управляющими электронными схемами для устройства для чтения электронных документов; допускающий изгиб корпус для упомянутого экрана отображения, монтажной платы активной матрицы, чувствительного к касаниям слоя и управляющей схемной платы; и дополнительно содержит пользовательский элемент управления, функционально подключенный к упомянутой управляющей схемной плате, чтобы управлять отображением информации относительно упомянутого электрофоретического экрана отображения и осветительного устройства, при этом периметр упомянутого корпуса выполнен с возможностью проводить свет из упомянутого осветительного устройства к стороне или краю упомянутого корпуса, при этом упомянутые управляющие электронные схемы выполнены с возможностью управлять упомянутым осветительным устройством в ответ на пользовательскую операцию упомянутого пользовательского элемента управления, чтобы предоставлять по существу мгновенную оптическую обратную связь пользователю устройства по работе упомянутого пользовательского элемента управления, чтобы компенсировать время задержки в реакции упомянутого электрофоретического экрана отображения на упомянутую операцию упомянутого пользовательского элемента управления.
В дополнительно связанном аспекте, изобретение предоставляет допускающее изгиб устройство для чтения электронных документов, причем устройство содержит: пикселизированный гибкий экран отображения; гибкую монтажную плату активной матрицы, приклеенную на упомянутый экран отображения и выполненную с возможностью возбуждать пикселы упомянутого экрана отображения, причем упомянутая монтажная плата активной матрицы имеет пластиковую подложку; управляющую схемную плату со смонтированными управляющими электронными схемами для упомянутого устройства для чтения электронных документов; допускающий изгиб корпус для упомянутого экрана отображения, монтажной платы активной матрицы и управляющей схемной платы; и дополнительно содержит рамную пластину, расположенную между упомянутой монтажной платой активной матрицы и упомянутой схемной платой, причем упомянутая рамная пластина протягивается над и за пределы активной области упомянутого экрана отображения; при этом упомянутая комбинация упомянутой гибкой монтажной платы активной матрицы и упомянутого экрана отображения приклеивается на упомянутую рамную пластину, при этом упомянутая рамная пластина имеет, по меньшей мере, одну базисную точку рамной пластины, причем упомянутая рамная пластина присоединена к упомянутому корпусу в упомянутой, по меньшей мере, одной базисной точке рамной пластины, чтобы удерживать упомянутую рамную пластину в фиксированном выравнивании с упомянутым корпусом и придавать жесткость упомянутой комбинации упомянутого допускающего изгиб корпуса и упомянутой гибкой монтажной платы активной матрицы и экрана отображения.
Изобретение еще дополнительно предоставляет допускающее изгиб устройство для чтения электронных документов, причем устройство содержит: пикселизированный гибкий экран отображения; гибкую монтажную плату активной матрицы, приклеенную на упомянутый экран отображения и сконфигурированную для пикселов упомянутого экрана отображения, причем упомянутая монтажная плата активной матрицы имеет пластиковую подложку; управляющую схемную плату со смонтированными управляющими электронными схемами для упомянутого устройства для чтения электронных документов; допускающий изгиб корпус для упомянутого экрана отображения, монтажной платы активной матрицы и управляющей схемной платы; при этом упомянутый корпус имеет съемную заднюю панель с пазом между краем упомянутой съемной задней панели и краем упомянутого корпуса, причем устройство имеет поперечный размер по диагонали, по меньшей мере, в 25 см и толщину не больше 9 мм, при этом упомянутая съемная задняя панель присоединена к упомянутому корпусу посредством вынимаемой посредством вытягивания клейкой ленты, имеющей вытягиваемый язычок, расположенный в упомянутом пазе.
Предпочтительно, устройство включает в себя рамную пластину, дополнительно содержащую рамную пластину, расположенную между монтажной платой активной матрицы и управляющей схемной платой, причем рамная пластина протягивается над и за пределы активной области экрана отображения, при этом комбинация гибкой монтажной платы активной матрицы и экрана отображения приклеивается на рамную пластину, причем рамная пластина имеет, по меньшей мере, одну базисную точку рамной пластины, при этом рамная пластина присоединена к корпусу, по меньшей мере, в одной базисной точке рамной пластины, чтобы удерживать рамную пластину в фиксированном выравнивании с корпусом, причем активная область экрана отображения имеет размер по диагонали, по меньшей мере, в 20 см, причем устройство для чтения электронных документов имеет толщину не больше 9 мм, при этом рамная пластина присоединена к корпусу во множестве позиций вокруг периметра рамной пластины за пределами активной области экрана отображения, при этом устройство имеет толщину не больше 6 мм по периметру устройства, причем корпус имеет съемную заднюю панель, идущую по существу поверх всей задней поверхности корпуса. В вариантах осуществления, съемная задняя панель присоединена к корпусу на краях задней панели рядом с упомянутым периметром устройства посредством вынимаемой посредством вытягивания клейкой ленты между внутренней поверхностью задней панели и внутренним выступом корпуса (хотя использование вынимаемой посредством вытягивания ленты не является существенным).
В еще одном дополнительном аспекте, изобретение предоставляет допускающее изгиб устройство для чтения электронных документов, причем устройство содержит: пикселизированный гибкий экран отображения; гибкую монтажную плату активной матрицы, приклеенную к упомянутому экрану отображения, причем упомянутая монтажная плата активной матрицы имеет гибкую пластиковую подложку, переносящую множество схем формирователей сигналов возбуждения пикселов для возбуждения пикселов упомянутого экрана отображения; проекционный емкостной датчик касания, приклеенный поверх упомянутого гибкого экрана отображения; промежуточную металлическую рамку, приклеенную к упомянутой монтажной плате активной матрицы; и управляющую схемную плату, смонтированную на задней стороне упомянутой металлической рамки; при этом упомянутый датчик касания электрически подключен к упомянутой управляющей схемной плате на более высокой из двух противоположных сторон упомянутой управляющей схемной платы.
В вариантах осуществления, экран отображения электрически подключен к управляющей схемной плате более высокой из двух противоположных сторон управляющей схемной платы, и в управляющей схемной плате электрические соединения к датчику касания и экрану отображения выровнены вдоль общего продольного направления, чтобы разрешать относительное продольное перемещение между управляющей схемной платой и промежуточной металлической рамкой со смонтированными монтажной платой активной матрицы, дисплеем и датчиком касания.
Хотя некоторые варианты осуществления устройства для чтения электронных документов используют электрофоретический дисплей, в других версиях устройства может использоваться дисплей на основе электросмачивания, например, типа, предлагаемого компанией Liqua Vista BV (см., например, R Hayes и B J Feenstra, Nature 425, 383 (2003); и WO03/071346).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее подробно описаны эти и другие аспекты изобретения только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1a-1c показывают, соответственно, вид спереди передней поверхности отображения, вид сзади и вид в вертикальном поперечном сечении устройства для чтения электронных документов;
Фиг. 2 показывает подробное вертикальное поперечное сечение через часть отображения устройства по фиг. 1;
Фиг. 3a и 3b показывают, соответственно, блок-схему управляющей схемы устройства для чтения электронных документов согласно варианту осуществления изобретения и подробности соединений с чувствительным к касаниям слоем устройства;
Фиг. 4 показывает физическую компоновку датчика касания и ассоциированных схем опознавания и разъемов;
Фиг. 5 показывает упрощенный вид сверху дисплея и средней рамки устройства;
Фиг. 6a-6c показывают, соответственно, виды с торца и сбоку в поперечном сечении устройства, показывающие гибкие соединения с управляющей схемной платой, и вид сверху архитектуры устройства;
Фиг. 7 иллюстрирует, концептуально, один аспект допуска на изгиб устройства;
Фиг. 8a и 8b иллюстрируют сенсорный пользовательский элемент управления со световодной оптической обратной связью;
Фиг. 9a и 9b показывают, соответственно, вид края устройства и частичный упрощенный вид в поперечном сечении через край устройства, показывающий съемную заднюю панель; и
Фиг. 10a-10c показывают, соответственно, вид сзади внутренней структуры устройства для чтения электронных документов согласно варианту осуществления изобретения до сборки, вид спереди компоновки по фиг. 10a и вид после сборки, иллюстрирующий сгибание разъемов на 180°, чтобы контактировать с управляющей схемной платой (не показана);
Фиг. 11 показывает подробный вид в поперечном сечении через часть структуры по фиг. 10; и
Фиг. 12 показывает подробный вид в поперечном сечении структуры отображения устройства для чтения электронных документов согласно варианту осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Ссылаясь на фиг. 1a-1c, они схематично иллюстрируют устройство 10 чтения электронных документов, имеющее переднюю поверхность 12 отображения и заднюю поверхность 14. Как видно из фиг. 1c, в предпочтительных вариантах осуществления поверхность 12 отображения является по существу плоской к краям устройства и, в частности, не имеет обрамления дисплея. В некоторых реализациях, электронный (электрофоретический) дисплей не протягивается вправо к краям поверхности 12 отображения, и жесткие управляющие электронные схемы содержатся вокруг краев электронного дисплея. Этот подход позволяет уменьшать полную толщину устройства и этим самым способствует стойкости к изгибанию за счет задания общей площади устройства немного большей.
Ссылаясь теперь на фиг. 2, он иллюстрирует вертикальное поперечное сечение через область отображения устройства между элементами 16 рамки. Чертеж не обязательно нарисован в масштабе.
Как можно видеть, в предпочтительных вариантах осуществления устройство имеет по существу прозрачную переднюю, панель 100, например, изготовленную из Perspex (RTM), которая выступает в качестве структурного элемента. Слой 106 схем формирователей сигналов возбуждения пикселов активной матрицы может содержать матрицу органических или неорганических тонкопленочных транзисторов, как раскрыто, например, в WO01/47045. Такая передняя панель не необходима, и достаточная физическая жесткость может предоставляться, например, посредством подложки 108 необязательно в сочетании с одной или обеими из гидроизолирующих прокладок 102, 110.
Проиллюстрированный пример структуры содержит подложку 108, типично из пластика, к примеру, PET (полиэтилентерефталата), на которой изготавливается тонкий слой 106 схем формирователей сигналов возбуждения пикселов органической активной матрицы. Поверх нее присоединяется, например, посредством клея, электрофоретический дисплей 104, хотя альтернативные среды отображения, такие как среда отображения, на органических светодиодах или среда отображения на жидких кристаллах, также могут быть использованы. Гидроизолирующая прокладка 102 предоставляется поверх электронного дисплея 104, например, из полиэтилена и/или Aclar™, фторполимера (политетрафторэтилена, PCTFE). Гидроизолирующая прокладка 110 также предпочтительно предоставляется под подложкой 108; альтернативно она может быть включена в металлическую среднюю рамку. Поскольку эта гидроизолирующая прокладка не должна быть прозрачной, предпочтительно гидроизолирующая прокладка 110 включает металлическую гидроизолирующую прокладку, к примеру, слой алюминиевой фольги. Это дает возможность гидроизолирующей прокладке быть тоньше, следовательно, повышая полную гибкость.
В предпочтительных вариантах осуществления, среда отображения является отражательной средой отображения, в частности, электрофоретической средой отображения, и монтажная плата содержит гибкую подложку, к примеру, PET или PEN (полиэтиленнафталин). Предпочтительно, монтажная плата изготавливается с использованием транзисторов на основе технологии растворения, рисунок которых предпочтительно сформирован посредством такой технологии, как печать с прямой записью, лазерная абляция или фотолитография. Более подробную информацию можно найти в предыдущих заявках на патент заявителя, включающих в себя, в частности, WO 01/47045, WO 2004/070466, WO 01/47043, WO 2006/059162, WO 2006/056808, WO 2006/061658, WO 2006/106365 и PCT/GB2006/050265, все из которых полностью содержатся по ссылке в данном документе.
Аппроксимированные примерные толщины для слоев следующие: 100 мкм для гидроизолирующей прокладки 110, 200 мкм для подложки 108, 5-6 мкм для активного слоя 106, 190 мкм для дисплея 104 и 200 мкм для гидроизолирующей прокладки 102. Набор слоев 102-110 формирует инкапсулированный электронный дисплей 112; предпочтительно он соединяется, например, посредством клея, с прозрачной панелью 100 отображения. Передняя панель 100 может иметь толщину в диапазоне 0,1-2 мм, например, приблизительно 0,2 мм. Это предоставляет жесткое окно и антибликовую функцию.
Как проиллюстрировано, электродные линии 101 (к примеру, ITO-линии) для опознавания касания находятся сзади передней панели устройства. Например, набор прозрачных электродов сенсорного экрана может приклеиваться на среду отображения и монтажную плату дисплея (с использованием чувствительного к давлению клея). Электродный слой может быть проводящим полимерным или металлическим слоем, таким как медь, никель, золото или серебро либо печатаемый металл. Слой может быть осажден с использованием таких технологий, как технологии вакуумного осаждения, электролитического покрытия и печати, к примеру, трафаретной печати. Промежуточный изолирующий слой может быть осажден посредством таких технологий, как технологии распыления или нанесения покрытия ножевым устройством или печати. Соединения с электродными слоями могут формироваться, например, механически, скажем, посредством использования клея либо через процесс сварки или припаивания.
Варианты осуществления устройства этим самым включают емкостный сенсорный электрофоретический дисплей, предпочтительно проекционный емкостный сенсорный электрофоретический дисплей. Он может быть использован для того, чтобы идентифицировать жесты для выбора документов и/или страниц, листания страниц вперед и назад и т.п. В вариантах осуществления, обработка опознавания касания может быть такой, что жесты являются независимыми от местоположения/ориентации, так что пользователь может выполнять идентичный жест в любом местоположении, чтобы формировать идентичный результат, и, в вариантах осуществления, независимо от ориентации (книжной или альбомной) устройства. В таких вариантах осуществления, документы также могут быть "электронно размечены", причем данные разметки записываются или ассоциируются с отображаемым электронным документом. Дополнительные пользовательские элементы управления, необязательно также сенсорные, могут предоставляться на границе вокруг активной области отображения.
В вариантах осуществления, устройство для чтения электронных документов имеет разъемы, расположенные вдоль края устройства, чтобы предоставлять возможность устройству подключаться к другим электронным устройствам, к примеру, переносному или настольному компьютеру, PDA (персональному цифровому устройству), мобильному телефону или смартфону либо другим таким устройствам. Предоставляются разъем микро-USB (универсальная последовательная шина) и беспроводные интерфейсы, чтобы предоставлять возможность передачи документов в и из устройства для чтения электронных документов. В вариантах осуществления, три беспроводных интерфейса предоставляются, каждый с соответствующей антенной, интерфейс Bluetooth™, интерфейс WiFi и совместимый с мобильными телефонами на основе 3G/4G интерфейс.
Ссылаясь далее на фиг. 3a, он показывает блок-схему управляющей схемы устройства 1000 чтения электронных документов.
Устройство 1000 чтения электронных документов содержит контроллер 1002, включающий в себя процессор, например, устройство ARM (зарегистрированная торговая марка), оперативное запоминающее устройство и запоминающее устройство программ, соединенное с пользовательским интерфейсом 1004. Контроллер 1002 также соединяется с монтажной платой активной матрицы и электрофоретическим дисплеем 1007 посредством интерфейса 1006 дисплея, например, реализованного как FPGA (программируемая пользователем вентильная матрица) или ASIC (специализированная интегральная схема), чтобы отправлять данные электронного документа на дисплей 104 и принимать данные сенсорного интерфейса от дисплея. Управляющие электронные схемы также включают в себя энергонезависимое запоминающее устройство 1008, например, флэш-память, для сохранения данных для одного или более документов для отображения и, необязательно, других данных, таких как местоположения пользовательских закладок и т.п. Внешний проводной или беспроводной интерфейс 1010, например, USB и/или Bluetooth™, предоставляется для взаимодействия с компьютером, таким как переносной компьютер 1014, PDA либо мобильный телефон или смартфон, чтобы принимать данные документа и, необязательно, предоставлять данные, к примеру, данные пользовательских закладок. Перезаряжаемый аккумулятор 1012 или другой перезаряжаемый источник питания подключается к интерфейсу 1010 для перезарядки и предоставляет питание в управляющие электронные схемы и дисплей.
Фиг. 3b показывает подробности примера проекционной емкостной системы 1020 сенсорного экрана.
Чувствительный к касаниям слой 1030 дисплея содержит множество прозрачных ITO-электродов строк и столбцов. Каждый из электродов строк разделяется в середине посредством разрыва в электропроводности на две части, этим самым разделяя чувствительный к касаниям слой на две области 1030a,b опознавания касания, например, покрывающие левую и правую часть дисплея. Необязательно электроды столбцов аналогично разделяются на две части. "Половины электродных линий" на каждой стороне 1030a,b матрицы сенсоров подключаются к соответствующей схеме опознавания касания, в вариантах осуществления реализованной посредством PSoC 1022a-d (программируемой однокристальной системы, устройства микроконтроллера PSoC (зарегистрированная торговая марка) предлагаются, например, компанией Cypress Semiconductor Corporation). Например, схемы опознавания касания могут содержать устройство CY8C24x94 с использованием набора ползунков Cypress™, чтобы предоставлять субразрешение сенсора. Как проиллюстрировано, процессоры P1 и P2 опознавания касания выполняют обработку X-Y для левой половины сенсорного экрана, а процессоры P3 и P4 – обработку опознавания касания для правой половины сенсорного экрана. Преимущественные технологии для обработки сигналов из этих устройств описываются в нашей находящейся одновременно на рассмотрении заявке на патент (Великобритания), озаглавленной "Touch Screen Displays" (поданной в один день с этим, когда должна быть подана эта заявка). Одно преимущество для такой сегментации матрицы сенсоров состоит в этом, что более тонкий ITO-слой может использоваться, поскольку архитектура может справляться с увеличенным ITO-сопротивлением, этим самым повышая оптическую четкость. Другая особенность состоит в том, что поскольку считывание разделяется по четырем PSoC, отдельные соединения могут формироваться для каждой половины чувствительного к касаниям слоя, что, в свою очередь, предоставляет архитектуру допускающего изгиб устройства, как подробнее описано ниже.
В примерном варианте осуществления каждая из схем 1022a-d опознавания касания соединяется через последовательную I2C-шину с управляющим процессором 1024 (например, устройством AVRmega48 компании Atmel (зарегистрированная торговая марка) Corp, которое включает в себя однокристальную флэш-память, RAM и EEPROM), предоставляющим отдельные опросные линии и линии подтверждения приема. Процессор 1024 опрашивает процессоры P1-4, чтобы начинать сканирование, обрабатывает слияние координат X и Y из P1-4, выполняет распознавание легких прикосновений и жестов и может принимать вводы из одной или более отдельных пользовательских кнопок управления (например, кнопки "домой"), что может быть реализовано с использованием емкостных сенсоров; внешний ввод(ы) также может предоставляться. Процессор 1024 также может выполнять функции управления мощностью/активации. Процессор 1024 сообщает данные позиций X и Y, легкие прикосновения и жесты в главный процессор/контроллер 1002, в вариантах осуществления на частоте 50 Гц по SPI-шине. Главный процессор/контроллер 1002 обрабатывает информацию жестов с использованием драйвера планшетного устройства ввода операционной системы, к примеру, WinCE™. В вариантах осуществления, он выполнен с возможностью предоставлять возможность пользователю писать на дисплее с помощью стилуса, обрабатывать эти данные и предоставлять их на дисплей для примечаний к документу.
Ссылаясь теперь на фиг. 4, он показывает физическую компоновку схемы опознавания касания и соединений с системной управляющей схемной платой. На фиг. 4 элементы, аналогичные элементам по фиг. 3b, указываются посредством аналогичных ссылок с номерами. Пунктирная линия 1034 указывает структуру гибкой печатной платы 1032, на которой монтируется схема опознавания касания, включающая в себя процессоры P1-P4. Гибкая PCB имеет печатный контакт 1034 с обоих концов (показан сокращенным для удобства), и набор соединений 1036, например, спаянные соединения, предоставляется на конце каждого печатного контакта для подключения схемы опознавания касания к системной управляющей схемной плате. Физическая компоновка по фиг. 4 предоставляет возможность схеме опознавания касания физически находиться рядом с электродами опознавания касания и предоставляет малое число выводов для соединения с системной управляющей схемной платой.
Фиг. 5 показывает упрощенный вид сверху дисплея, включающего в себя монтажную плату активной матрицы и чувствительный к касаниям слой, приклеенный к средней рамке 1050, например, алюминиевой с толщиной 0,5 мм. Как проиллюстрировано, средняя рамка протягивается поперечно за пределы активной области отображения, и один или более базисов 1052, например, для фиксирующего контактного вывода, предоставляются в средней рамке за пределами активной области отображения. Они используются для выравнивания пластиковых элементов устройства. Средняя рамка является хорошим тепловым проводником и этим самым помогает скрывать тепловые признаки компонентов на управляющей схемной плате, аккумуляторе и модуле(ях) беспроводного подключения, что является важным, поскольку электрофоретические дисплеи очень подвержены изменениям температуры. Средняя рамка предоставляет защиту от ударов и перегибов для гибкого экрана отображения, при этом обеспечивая некоторую гибкость устройства; базис 1052 выравнивает комбинацию гибкой средней рамки и дисплея с пластиковым корпусом (не показан) и также выступает в качестве структурного опорного элемента для корпуса, что является важным в очень тонком устройстве такого типа, который описывается. В вариантах осуществления, максимальная толщина от передней до задней поверхности устройства меньше 8 мм, и толщина на краях устройства меньше 5 мм. Средняя рамка поддерживает выравнивание компонентов дисплея даже при сгибе и также помогает управлять эффектами изменения температуры, которые являются значительными для пластиковых компонентов. Легко средняя рамка также позволяет предоставлять земляной слой для управляющей схемной платы.
Ссылаясь теперь на фиг. 6a и 6b, они показывают, соответственно, вид с торца в поперечном сечении и вид сбоку в поперечном сечении (упрощенно), иллюстрирующие, концептуально, гибкие соединения между дисплеем (включающим в себя монтажную плату и чувствительный к касаниям слой) 1007 и управляющей схемной платой 1054. Управляющая схемная плата гибко монтируется на средней рамке 1050 посредством электропроводящих клейких площадок 1056, предоставляющих некоторое перемещение между управляющей схемной платой и средней рамкой. Ссылаясь на фиг. 6b, гибкий разъем 1032 может быть видимым в поперечном сечении со монтированными процессорами рядом с электродами опознавания касания, чтобы минимизировать чувствительность к шуму. Аналогично, PCB 1054 управляющей схемы протягивается по существу к краю дисплея 1007 так, что гибкие разъемы 1032 также могут быть короткими. Ссылаясь на фиг. 6a, он показывает, концептуально, вторую пару гибких разъемов 1060, включающих в себя часть гибкой печатной платы, используемую для того, чтобы соединять возбуждающую схему дисплея на управляющей PCB 1054 с электрофоретическим (или другим) дисплеем, который должен быть возбужден. Гибкие печатные платы разъемов 1060 дисплея имеют дополнительный сгиб (или сгибы) 1062, чтобы поворачивать продольную ориентацию гибкой PCB разъема на 90° (или 180°) перед соединением с PCB 1054 управляющей схемы. Фиг. 6c показывает вид сверху устройства для чтения электронных документов, иллюстрирующий в виде сверху то, как осуществляются соединения с PCB управляющей схемы. Соединения 1060 с монтажной платой активной матрицы для возбуждения дисплея также показаны.
Фиг. 7 иллюстрирует принцип допускающих изгиб соединений для различных конфигураций соединения, показывающий то, как может допускаться относительное продольное перемещение между PCB управляющей схемы и базовой средней рамкой, на которой монтируется дисплей. Все разъемы к дисплею находятся на "одной оси", так что PCB может перемещаться из стороны в сторону относительно дисплея. Такая компоновка также предоставляет возможность относительного перемещения между компонентами. Такие проблемы не возникают в дисплее на стеклянной подложке.
Снова ссылаясь на фиг. 6c, можно видеть то, что управляющая схемная плата 1054 является, в общем, Г-образной. Это дает возможность относительно коротких соединений между схемной платой и дисплеем, следовательно, минимизируя шум, а также обеспечивает пространство для аккумулятора 1066 в пределах толщины устройства. Г-образная PCB является важной для устройства с большим сенсорным экраном, например, приблизительно размера A4. Фиг. 6c также иллюстрирует, что одно предпочтительное местоположение для базиса 1052 находится рядом с микро-USB-разъемом 1064, чтобы предоставлять передачу напряжения при ударной нагрузке между управляющей схемной платой, средней рамкой и корпусом. Хотя не проиллюстрировано на фиг. 6c, средняя рамка 1050 не протягивается полностью к одному внутреннему концу корпуса, чтобы оставлять пространство для одной или более RF-антенн, например, для мобильного 3G-подключения и/или технологии Wi-Fi, и/или технологии Bluetooth(™).
Фиг. 8a и 8b иллюстрируют пользовательский элемент управления устройства, в вариантах осуществления части емкостного сенсора (сенсорной кнопки) 1070 пользовательского интерфейса 1004 по фиг. 3a. Электрофоретические дисплеи имеют относительно медленный отклик, и это может вызывать проблемы, когда пользователи многократно нажимают кнопку вследствие времени отклика дисплея. В вариантах осуществления, следовательно, пара светоизлучающих диодов 1072, также часть пользовательского интерфейса 1004, предоставляется, чтобы предоставлять пользователю мгновенную оптическую обратную связь по работе кнопки 1070 (механического или емкостного считывания). Как концептуально проиллюстрировано на фиг. 8a, в некоторых предпочтительных вариантах осуществления эта пара светит на прозрачный или полупрозрачный периметр 1074 обрамления корпуса, так что периметр корпуса рядом с кнопкой освещается, когда кнопка активируется. Фиг. 8b подробнее показывает канализацию света: внутренняя поверхность корпуса конфигурируется как световод 1076, чтобы собирать свет из светодиодов и направлять его через внутреннее обрамление или непосредственно освещать край устройства. Врезка к фиг. 8b показывает альтернативную конфигурацию.
В вариантах осуществления, устройство является очень тонким, с толщиной менее 5 мм по периметру устройства, как проиллюстрировано на фиг. 9a, устройство имеет съемную заднюю панель с толщиной порядка 1 мм, меньше в местах (например, в местоположении аккумулятора), и поскольку эта панель должна быть съемной, это создает трудности при традиционных винтовых креплениях. Решение этой проблемы проиллюстрировано на фиг. 9b, который показывает (упрощенно) поперечное сечение через край устройства, иллюстрирующее боковую стенку 1074 прозрачного пластикового корпуса, лицевую поверхность 1080 корпуса (нарисованную черным 1082 вокруг дисплея, предпочтительно вокруг всего обрамления продукта), причем корпус имеет внутренний выступ 1084, неразъемно сформированный с корпусом или интегрированный в заднюю крышку. Часть задней панели 1086 также иллюстрируется. Чтобы присоединять заднюю панель 1086 к оставшемуся корпусу, используется вынимаемая посредством вытягивания клейкая лента 1088, при этом сила этого клея предоставляет структурную жесткость для корпуса. Небольшой зазор или паз предоставляется между задней панелью 1086 и боковой стенкой 1074, и вытягиваемый язычок (не показан на фиг. 9b) находится в этом пазе. Чтобы извлекать заднюю сторону корпуса, вытягиваемый язычок наматывается на вращающееся колесо (удобно предоставлять специальный инструмент, чтобы упрощать это), при этом отделяющаяся передняя часть проходит вдоль края задней панели по мере того, как лента наматывается на колесо. Чтобы снимать заднюю панель, лента извлекается из двух краев задней панели, которая затем может быть аккуратно отделена. В альтернативной компоновке, доступ к каждому язычку ленты может предоставляться посредством (через или под) механической кнопки устройства.
Ссылаясь теперь на фиг. 10, он показывает виды структуры отображения и разъемов конструктивного варианта осуществления устройства для чтения электронных документов, включающего в себя признаки, как описано выше, до и после соединения разъемов с управляющей схемной платой. На фиг. 10 элементы, аналогичные вышеописанным, указываются посредством аналогичных ссылок с номерами.
Подробнее, фиг. 10a показывает вид при просмотре задней стороны устройства, показывающий среднюю рамку 1050 (управляющая схемная плата 1054 опускается для ясности), при этом гибкие разъемы 1032, 1060 с сенсорным экраном и дисплеем показаны до сборки, до того как они замыкаются на управляющей схемной плате 1054. Фиг. 10b показывает идентичную компоновку спереди, показывающую чувствительный к касаниям слой 1030 дисплея, подключенного к гибким печатным платам 1032 (с контактными площадками разъемов в областях 1036). Фиг. 10c иллюстрирует компоновку в собранном виде, когда разъемы 1032, 1060 поворачиваются на 180° вокруг соответствующих краев дисплея после того, как управляющая схемная плата присоединена к средней рамке 1050, чтобы осуществлять соединения с управляющей схемной платой. Фиг. 10c также иллюстрирует виды со стороны сборки, создающие впечатление очень тонкой компоновки.
Как проиллюстрировано, разъем 1060 к монтажной плате активной матрицы содержит первую часть 1100, которая подключается к монтажной плате и которая, при сборке, поворачивается на 180° вдоль края монтажной платы активной матрицы (TCP, ленточная компоновка, достигает этого с помощью двух поворотов на 90 градусов). Она электрически подключается ко второй части 1102, содержащей гибкую печатную плату. Гибкая схемная плата 1102 каждого разъема имеет концевой контактный язычок 1104 (в котором электрические соединения идут продольно), который складывается, чтобы осуществлять соединения с управляющей схемной платой. Это проиллюстрировано подробнее на фиг. 10c, на котором проиллюстрировано то, что контактные язычки 1104 разъемов для двух противоположных краев монтажной платы активной матрицы имеют два сгиба 1104a,b под прямым углом на контактных язычках, тогда как разъем монтажной платы активной матрицы на ортогональном краю имеет один сгиб 1104a под прямым углом на контактном язычке. Таким образом, в точке соединения контактных язычков 1104 с управляющей схемной платой продольные направления контактных язычков фактически выровнены, а также выровнены с соответствующими контактными язычками 1036 на разъемах 1032 с чувствительным к касаниям слоем. Это, в свою очередь, предоставляет возможность продольного сгибания структуры отображения, содержащей среднюю рамку 1050 со смонтированным монтажной платой активной матрицы, электрофоретическим дисплеем и чувствительным к касаниям слоем, (например, на фиг. 10c подъем левого и правого края при опускании середины, или наоборот): Продольно выровненные контактные язычки предоставляют возможность этого сгибания без чрезмерного напряжения соединений с управляющей схемной платой.
Ссылаясь теперь на фиг. 11, он показывает подробности поперечного сечения X через структуру, показанную на фиг. 10c, и укрупнение области, отмеченной кругом A. Так же, элементы, аналогичные вышеописанным, указываются посредством аналогичных ссылок с номерами. Фиг. 11 иллюстрирует по существу 180-градусный приблизительно U-образный изгиб в первой части разъема 1100 гибкого разъема 1060.
Фиг. 12 иллюстрирует подробный вид в поперечном сечении через структуру отображения и управляющую схемную плату, так же с аналогичными элементами, указываемыми посредством аналогичных ссылок с номерами. Первый клейкий слой 150 приклеивает монтажную плату и сборку 105, 106 к средней рамке 150. Верхняя герметизирующая пленка 152 предоставляется поверх электрофоретического дисплея 104, и слой оптически видимого клея 154 приклеивает ее к чувствительному к касаниям слою 112. Верхний слой оптически видимого клея 156 приклеивает структуру отображения к переднему окну 100.
Безусловно, множество других эффективных альтернатив должно быть очевидным специалистам в данной области техники. Следует понимать, что изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления и заключает в себе модификации, очевидные специалистам в данной области техники, находящиеся в пределах сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.