ПРЯМОЙ ШАРНИР ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ТРАНСФОРМАЦИИ
STRAIGHT ARTICULATED JOINT FOR OPTMISING TRANSFORMATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к гибридному или трансформируемому типу вычислительных устройств, таких как персональные компьютеры, карманные персональные компьютеры (КПК, PDA) и сотовые телефоны. Более конкретно, настоящее изобретение касается системы и устройства для трансформации вычислительного устройства из плоского планшетного положения в положение портативного компьютера.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Взаимодействие пользователей с компьютерами продолжает увеличиваться каждый день. Многие виды деятельности требуют взаимодействия с компьютером, и все большее количество людей хотят взаимодействовать с компьютерами и для работы, и для развлечения. Первоначально персональные компьютеры были громоздкими устройствами, которые включали в себя компьютерный процессор и монитор. С развитием технологии в области вычислительных устройств были разработаны портативные компьютеры, позволяющие пользователям транспортировать работу с собой более удобным образом. Однако в некоторых случаях бывает неудобно использовать портативные компьютеры. Во время встречи или разговора группы людей пользователи часто обнаруживают, что проще делать заметки или записывать основные факты встречи в блокноте или на листе бумаги. Любую такую информацию позднее нужно вводить в вычислительное устройство.
Развитие вычислительной техники привело к появлению вычислительных устройств планшетного типа. Ранние карманные персональные компьютеры позволяли пользователям писать на их поверхности, и прикладная программа, установленная на устройстве, интерпретировала рукописный текст как вводимую в устройство информацию. Пользователи могли делать заметки во время встречи и вводить информацию прямо в вычислительное устройство. Пользователи, привыкшие к монитору, дисплею или клавиатуре, не могли использовать вычислительные устройства планшетного типа так же легко как традиционное вычислительное устройство. Кроме того, пользователи должны были бы иметь два отдельных вычислительных устройства, если бы они хотели иметь возможность делать и рукописные заметки, и печатать информацию с поднятым монитором или дисплеем. Технология продолжала развиваться, и пользователям в конечном счете предоставили возможность использования вычислительного устройства гибридного или трансформируемого типа.
Вычислительное устройство трансформируемого типа позволяет пользователю трансформировать это устройство между традиционным вычислительным устройством, которое содержит поднятый монитор и клавиатуру, и вычислительным устройством планшетного типа, которое позволяет пользователю вводить заметки так, как будто он пишет на листе бумаги или на планшете. На фиг.1 представлен пример такого трансформируемого вычислительного устройства. Трансформируемое вычислительное устройство 100 содержит монитор 110 и оборудование 120 обработки данных компьютера. Монитор 110 конфигурирован для отображения изображений, на основе прикладной программы, работающей на оборудовании 120 обработки данных компьютера. Монитор 110 поворачивается на шарнире на кольцевом соединении 130. Кольцевое соединение 130 физически соединено с монитором 110 на внешнем крае монитора 110, а также физически соединено с основанием оборудования 120 обработки данных компьютера вдоль соответствующего внешнего края. Кольцевое соединение 130 конфигурировано для вращения таким образом, чтобы монитор находился в вертикальном положении, подобно обычному портативному компьютеру, или в горизонтальном положении, находясь над клавиатурой, подобно обычному вычислительному устройству планшетного типа. Все электрические соединения между монитором 110 и оборудованием 120 обработки данных компьютера расположены в пределах кольцевого соединения 130.
Обычное трансформируемое/гибридное вычислительное устройство 100 требует наличия сложного механизма вращения для функционирования кольцевого соединения 130. Внутренние провода должны быть специально спроектированы для того, чтобы обеспечить кручение точки соединения, для предоставления возможности поворота из планшетного положения в положение обычного портативного компьютера. Кроме того, кольцевое соединение 130 должно быть в состоянии удерживать весь вес монитора 110 при в вертикальном расположении или в положении обычного портативного компьютера. Дополнительно, кольцевое соединение 130 может быть повреждено, если слишком большую силу применяют при вращении монитора 110.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической задачей настоящего изобретения является создание электронного устройства, в котором обеспечено перемещение дисплея относительно основного блока между множеством различных положений, в частности, над основным блоком, посредством соединяющей системы, имеющей механизм дорожки, и следящего элемента, обеспечивающий перемещение и вращение дисплея только в плоскости x-z, и соединяющего элемента, расположенного стационарно и перпендикулярно плоскости дисплея.
Согласно одному из аспектов изобретения поставленная задача решена путем создания электронного устройства, которое имеет основной блок, имеющий внутреннюю дорожку, дисплей, имеющий следящий элемент, который движется по внутренней дорожке, и опорный рычаг, шарнирно соединенный с основным блоком и с дисплеем, и обеспечивающий перемещение дисплея между множеством различных положений относительно основного блока.
Согласно второму аспекту изобретения предложен гибридный компьютер, содержащий дисплей и основной блок, систему гибкого электронного шлейфа и не вращающийся относительно вертикальной оси шарнирный механизм, в котором проходит по меньшей мере часть системы гибкого электронного шлейфа и который соединяет дисплей с основным блоком так, что, когда компьютер находится в планшетном положении, дисплей расположен над основным блоком.
Согласно третьему аспекту изобретения предложена соединяющая система, содержащая первый корпусной элемент, который содержит дисплей, второй корпусной элемент, который включает в себя устройство ввода информации пользователем, третий элемент для создания опоры, имеющий жесткую конструкцию, и обеспечивающая подвижное соединение первого корпусного элемента, второго корпусного элемента и третьего элемента, и содержащая также механизм дорожки и следящего элемента, обеспечивающий соединение первого элемента со вторым элементом и перемещение и вращение первого элемента относительно второго элемента только в плоскости x-z.
Согласно четвертому аспекту изобретения предложен компьютер, содержащий корпус дисплея, имеющий переднюю поверхность с дисплеем и заднюю поверхность, корпус блока ввода и соединяющий элемент, который соединяет корпус дисплея с корпусом блока ввода информации и полностью и постоянно расположен в пределах колоновидного контура, определенного периметром дисплея, и проходит перпендикулярно относительно передней поверхности дисплея.
Указанные выше и другие аспекты, особенности и преимущества настоящего изобретения будут очевидны и полностью понятны из последующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием предпочтительных вариантов осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает общий вид известного трансформируемого компьютера;
Фиг.2A - общий вид сзади вычислительного устройства согласно изобретению;
Фиг.2B, 2C, 2D и 2E - общий вид сзади вычислительных устройств, аналогичных устройству на фиг.2A, где показаны дополнительные варианты осуществления опорного элемента, согласно изобретению;
Фиг.3A, 3B, 3C, 3D - вид сбоку трансформируемого вычислительного устройства в различных последовательных положениях согласно изобретению;
Фиг.3E - механизм дорожки и следящего элемента (вид в разрезе согласно изобретению;
Фиг.3F - трансформируемое вычислительное устройство с кнопкой фиксации и освобождения (вид сбоку) согласно изобретению;
Фиг.4A - схема горизонтального разреза основного модуля трансформируемого вычислительного устройства в закрытом положении согласно изобретению;
Фиг.4B - вид сверху трансформируемого вычислительного устройства в закрытом положении согласно изобретению;
Фиг.4C и 4D - общий вид спереди трансформируемого вычислительного устройства в различных положениях согласно изобретению;
Фиг.5 - вид сзади дисплейного блока согласно изобретению;
Фиг.6A, 6B и 6C - вид сбоку трансформируемого вычислительного устройства в последовательных положениях, где показано электрическое соединение, согласно изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг.2A представлен общий вид сзади трансформируемого вычислительного устройства с шарнирной системой. Шарнирная система дает возможность быстро и сразу перемещать вычислительное устройство из первого функционального положения, например рабочего положения обычного портативного компьютера, во второе функциональное положение, например планшетное положение. Шарнирная система также обеспечивает поддержку в каждом из функциональных положений для предоставления пользователю возможности взаимодействовать с вычислительным устройством и предусматривает улучшенные функциональные возможности вычислительного устройства посредством облегчения перемещения по меньшей мере между двумя положениями при использовании.
Трансформируемое вычислительное устройство 200 имеет дисплейный блок 210, основной модуль 220 и опорный элемент 230. Дисплейный блок 210 может включать в себя множество разнообразных известных компьютерных или телевизионных дисплеев, экранов или мониторов, которые включают в себя жидкокристаллические (ЖК, LCD) экраны, сенсорные экраны (например, экраны, восприимчивые к касанию непосредственно человека или к касанию с помощью инструмента, такого как перо или стилус) и экраны на основе электронно-лучевой трубки и т.д. Дисплей может иметь множество размеров, однако предпочтительно, чтобы он имел такой размер, чтобы использовать большую часть дисплейного блока 210, предоставляя пользователю оптимальную область просмотра относительно размера дисплейного блока. Эти экраны могут представлять видеоинформацию, фотографии, текст, графические символы и множество других видов визуальной информации.
В основном модуле 220 могут быть размещены элементы обработки (процессор) и память электронного устройства, а также элементы ввода информации пользователем. Компоненты центрального процессора (ЦП), память, источники питания, модем и элементы коммуникации, содержащие платы беспроводной связи и другие элементы компьютера, хорошо известны из предшествующего уровня техники и могут размещаться внутри основного модуля. Конкретные компоненты, используемые в вычислительном устройстве, меняются в зависимости от точных требуемых функциональных возможностей. Область 299 ввода информации пользователем расположена на внешней поверхности основного модуля 220. Средства ввода информации пользователем могут включать в себя клавиатуру, цифровую клавиатуру, джойстик, кнопки контроллера видеоигр, сенсорную панель, панель для прокрутки, шар мыши, светочувствительный датчик и т.д.
Дисплейный блок 210 может перемещаться относительно основного модуля 220, поскольку основной модуль и дисплейный блок 210 соединены с помощью механизма дорожки и следящего элемента, который соединяет их в одном месте, и с помощью опорного элемента, который соединяет их в другом месте. Это соединение показано на фиг.3A-3D. Соединение дисплейного блока 210 и основного модуля 220 посредством скользящих друг относительно друга дорожки 310 и следящего элемента 320 в одном месте и посредством опорного элемента 230 с имеющимися на концах вращающимися шарнирами в другом месте, обеспечивает прямое и управляемое перемещение модуля отображения 210 относительно основного модуля 220.
Один конец, например верхний конец 232 (фиг.3B), опорного элемента 230, соединен с возможностью вращения с помощью шарнира 410 с дисплейным блоком 210. Шарнир 410 может соединяться с дисплейным блоком 210 на задней поверхности дисплейного блока 211. Другой конец, например нижний конец 234 (фиг.2А, 3С), опорного элемента 230 соединен с возможностью вращения с помощью другого шарнира 420 с основным модулем 220. Весь опорный элемент 230 и соединенные с ним шарниры 410 и 420 остаются в пределах области, определенной периметром дисплейного блока 210, и перемещающийся перпендикулярно передней поверхности 212 или поверхности просмотра дисплея.
Опорный элемент 230 может обеспечивать конструктивную поддержку дисплейного блока 210 и может ограничивать диапазон потенциального перемещения дисплейного блока 210 относительно основного модуля 220. Опорный элемент 230 вместе с задней поверхностью дисплейного блока 211 и верхней поверхностью основного модуля 220 формируют кабельный канал, через который может проходить электронный шлейф. Опорный элемент 230 обеспечивает не вращающийся относительно вертикальной оси шарнир, в котором не используется ни одного кольца, имеющего сопротивление вращения, для соединения дисплейного блока 210 с основным модулем 220. Также может использоваться широкий диапазон шлейфов без опасения того, что шлейф повредится или согнется во время использования. По сравнению с данным изобретением в обычном механизме вращающегося шарнира может быть использовано намного меньше видов шлейфов из-за нагрузки, которой подвергается шлейф, размещенный в таком механизме, и увеличенного риска повреждения целостности шлейфа.
На фиг.2B-2E представлены дополнительные варианты осуществления опорных элементов 230, которые могут использоваться в трансформируемых вычислительных устройствах. Опорные элементы могут конфигурироваться так, чтобы иметь шарниры на противоположных концах, например 410 и 420. Эти опорные элементы 230 соединяют основной модуль 220 и дисплейный блок 210 так, чтобы обеспечить возможность непосредственного и управляемого перемещения. Дополнительно опорный элемент 230 может содержать электрический шлейф для использования в электронном устройстве.
На фиг.2B показаны два опорных элемента 230B меньшей ширины, разделенные промежутком, которые используются в вычислительном устройстве 200 вместо одного имеющего прямоугольную форму опорного элемента 230. На фиг.2C показано вычислительное устройство, имеющее два опорных элемента 230C, аналогичных элементам на фиг.2B, однако они расположены так, что находятся внутри линии 221, определяющей внешний край области 299 ввода информации пользователем. В этом дополнительном варианте осуществления дорожка, которая используется как часть второго соединения между дисплейным блоком 210 и основным модулем 220, может проходить в пределах области 299 ввода информации пользователем. Дорожка 310 (фиг.3В, 3С) может быть расположена так, чтобы она проходила между клавишами в пределах клавиатуры, например, в форме лестницы, не требуя, чтобы форма или размещение клавиатуры значительно отличались от обычной конфигурации клавиатуры. Следящий элемент 320 может быть соответственно расположен в дисплейном блоке 210 для разрешения перемещения со скольжением по дорожке 310, когда дисплейный блок 210 перемещается относительно основного модуля 220. На фиг.2D показан еще один вариант осуществления опорного элемента 230D согласно настоящему изобретению. В данном случае вычислительное устройство 200 имеет один опорный элемент 230D, который имеет изогнутую форму профиля и расположен так, чтобы соединяться и с основным модулем 220, и с дисплейным блоком 210 около их центральной части. Опорный элемент 230D, который имеет изогнутую форму профиля, дает возможность использовать вычислительное устройство 200 уменьшенной толщины, т.к. изгибы опорного элемента 230D могут быть направлены так, чтобы обогнуть более толстые компоненты, которые могут выступать в некоторых местах на задней поверхности 211 дисплейного блока 210, т.е. вычислительное устройство 200 имеет более тонкое сечение. Кроме того, кривые могут иметь такую форму, чтобы предусматривать захват человеческой рукой, когда пользователь перемещает опорный элемент 230D. На фиг.2E показан другой дополнительный вариант осуществления опорного элемента 230E. В данном случае один опорный элемент 230E имеет трапециевидную форму. Ширина стороны опорного элемента 230E, контактирующей с дисплейным блоком 210 через шарнирный механизм, меньше ширины стороны опорного элемента, которая контактирует с основным модулем 220. Хотя на фиг.2A-2E представлено несколько вариантов осуществления опорного элемента, конкретные физические характеристики опорного элемента 230 могут отличаться, основываясь на требуемом эстетическом внешнем виде, определенном способе присоединения или к дисплейному блоку 210, или к основному модулю 220, или иметь требуемые геометрические характеристики.
Соединение дорожки 310 и следящего элемента 320, которое связывает основной модуль 220 с дисплейным блоком 210, формируют с помощью механизма, содержащего дорожку 310, размещенную в пределах основного модуля 220, и соответствующего следящего элемента 320, который является продолжением дисплейного блока 210 и скользит вдоль дорожки 310. Когда следящий элемент 320 перемещается по дорожке 310, дисплейный блок 210 располагается в разных положениях относительно основного модуля 220. Следящий элемент 320 контактирует с дорожкой 310, сохраняя ориентацию дисплея во время использования вычислительного устройства 200.
Дорожка 310 и следящий элемент 320 являются сопряженными элементами, контактные поверхности которых при контакте предоставляют возможность перемещения, но и обеспечивают устойчивость в зависимости от их расположения друг относительно друга. Дорожка 310 может быть каналом или желобом, проходящим в общем случае в горизонтальном направлении. Например, канал может быть U-образным, V-образным, иметь криволинейную или цилиндрическую форму в сечении. Канал может альтернативно иметь неправильную форму такую, какую имеют канал и следящий элемент на фиг.3E. Сопряженный следящий элемент имеет контактную поверхность, соответствующую форме канала.
Дорожка 310 может размещаться в пределах внутренних краев основного модуля 220, предпочтительно по внешним краям участка ввода информации на основном модуле, например по пазу 221 внешнего края обычной клавиатуры портативного компьютера. Дорожка 310 (фиг.2А) будет находиться в пределах внешних поверхностей 260 и 280 основного модуля 220. В пределах основного модуля 220 высота дорожки 310 может изменяться, чтобы облегчить движение дисплейного блока 210 относительно основного модуля 220. Пример дорожки 310, которая обладает переменной высотой, представлен на фиг.3A-3D. Когда следящий элемент 320, физически присоединенный к переднему краю дисплейного блока 210, следует по такой дорожке с изменяющейся высотой, дисплей будет располагаться соответствующим образом. Таким образом движение следящего элемента 320 по дорожке 310 может использоваться для того, чтобы заставить дисплей перемещаться так, чтобы дисплейный блок 210 не задевал основной модуль 220 и участок 299 ввода информации пользователем, когда вычислительное устройство 200 переходит из первого функционального положения, например положения портативного компьютера, во второе функциональное положение, например в положение планшетного компьютера (ноутбука).
На Фиг.3E представлена примерная конфигурация дорожки 310 и следящего элемента 320. Следящий элемент 320 содержит рычаг 321, который присоединен к дисплейному блоку 210 в точке 322 соединения. На конце рычага 321, противоположном точке 322 соединения, расположен элемент 323 контактирующего конца следящего элемента 320. Элемент 323 контактирующего конца имеет форму, отвечающую контактируемой поверхности 311 дорожки 310. В описываемом варианте осуществления элемент 323 контактирующего конца и контактирующая поверхность 311 дорожки имеют полукруглую форму, но форма может быть любой из множества потенциальных соответствующих форм, которые включают в себя v-образную, прямоугольную или полугексагональную форму. Дорожка 310 может также иметь элемент 312 крышки, который в значительной степени огораживает дорожку 310 и направляет следящий элемент 320, предотвращая уход следящего элемента 320 с дорожки 310. Альтернативно, дорожка 310 может быть открытой сверху, чтобы следящий элемент 320 мог временно покидать дорожку 310, предоставляя возможность увеличенного диапазона движения.
Дорожка 310 может располагаться во многих местах на основном модуле 220, чтобы пользователь мог быстро и непосредственно перемещать электронное устройство 200 между множеством различных положений. Дорожка 310 проходит от точки около переднего края 250 (фиг.2А)основного модуля 220 к точке около заднего края 270 основного модуля 220, параллельно левому краю 260 и правому краю 280. В предпочтительном положении планшетного компьютера, имеющего клавиатуру на основном модуле, одна дорожка может проходить вдоль левого края 261 и правого края 281 клавиатуры (фиг.2A). Дорожки 310 расположены между верхней поверхностью 291 и нижней поверхностью 292 основного модуля 220, причем они могут быть расположены так, что будут не очень хорошо видны пользователю планшетного вычислительного устройства. Следящие элементы 320 в данном варианте осуществления перемещаются вдоль левого края 261 и правого края 281 соответственно, когда устройство 200 перемещается из планшетного положения в положение портативного компьютера.
В других вариантах осуществления (не показаны) дорожка 310 или множество дорожек 310 может проходить дополнительно по направлению к середине основного модуля 220. Например, дорожки могут проходить между клавишами клавиатуры в планшетном компьютере. Дорожки 310 могут иметь форму, изогнутую вокруг клавиш при обычном размещении клавиатуры в форме ступенек. Расположение клавиш на электронном устройстве, обладающем описанным шарнирным механизмом преобразования, может изменяться, чтобы она имела прямые пути между клавишами по меньшей мере на участке клавиатуры, чтобы прямая линия дорожки 310 проходила из положения около переднего края 250 основного модуля 220 в положение около заднего края 270 основного модуля 220 компьютера 200.
На фиг.3A-3D показан вид сбоку при преобразовании вычислительного устройства 200 из планшетного режима в режим портативного компьютера, посредством шарнирного механизма согласно настоящему изобретению. На фиг.4A-4D показан вид спереди при изменении положения вычислительного устройства 200, подобно вычислительному устройству на фиг.3A-3D, из планшетного режима в режим портативного компьютера, посредством шарнирного механизма согласно изобретению. Во время преобразования из планшетного режима в режим портативного компьютера дисплей остается видимым снаружи. В описанном варианте осуществления дорожка 310 повышается и затем понижается при перемещении от передней стороны основного модуля 220 к задней стороне основного модуля 220. С помощью указанного увеличения высоты дорожки 310 (фиг.3В, 3С) поднимают дисплейный блок 210, чтобы не задеть основной модуль 220, а последующее понижение в конце дорожки 310 помогает увеличить диапазон наклона после того, как следящий элемент перескочил через основной модуль.
На фиг.3A, 4A и 4B показано устройство в планшетном состоянии, или в закрытом положении. Дисплей, расположенный в дисплейном блоке 210, направлен наружу, предоставляя возможность пользователю писать, рисовать и вводить данные через сенсорный экран, известный из предшествующего уровня техники. Дисплейный блок, который включает в себя размещенный в нем дисплей с сенсорным экраном, перекрывает основной модуль (фиг.4A). Фактически вся площадь поверхности вычислительного устройства, когда оно находится в закрытом положении, может использоваться для ввода данных через сенсорный экран. Так как количество избыточных элементов минимизировано, отличительные признаки настоящего изобретения облегчают конструирование вычислительных устройств, которые имеют даже меньшие размеры. Например, вычислительные устройства согласно настоящему изобретению могут иметь площадь поверхности устройства, которая примерно соответствует площади поверхности или экрана дисплея, или основного модуля.
Дополнительно, на фиг.4A ясно видно расположение внутренней дорожки 310, опорного элемента 230 и защелки 350. В описываемом варианте дорожки 310 проходят по левой стороне 261 и по правой стороне 281 клавиатуры основного модуля 220. Шарнир, который с возможностью вращения соединяет опорный элемент 230 и заднюю сторону дисплея, расположен в пределах основного модуля 220. Щель 222 (фиг.2А) может быть выполнена в раме основного модуля 220, чтобы шарнир 410, контактирующий с дисплеем, перемещался из его существующего положения в пределах основного модуля 220 в положение вне основного модуля 220, когда вычислительное устройство перемещают в открытое положение.
Компьютер можно снова установить из первого функционального положения (фиг.3F) во второе функциональное положение, например, из планшетного положения в положение портативного компьютера, автоматически после нажатия выключателя 360A. Защелка 350 и выключатель 360A могут быть любого известного типа. Защелка 350 расположена на правой стороне дисплейного блока 210. Когда устройство находится в планшетном положении, защелка 350 препятствует возвращению устройства в положение портативного компьютера. Пользователь может нажать выключатель 360A, который выключает защелку 350 и позволяет автоматически преобразовать устройство во второе функциональное положение, в данном случае в положение портативного компьютера. Выключатель 360B может быть расположен в других местах на вычислительном устройстве, например на верхней поверхности 291 основного модуля 220 или на любой части, доступной пользователю, когда устройство находится в планшетном положении. Автоматическое преобразование достигается под действием силы гравитации на дисплейный блок 210, которая уравновешивается пружиной кручения, которая вращает опорный элемент 230 в направлении от клавиатуры, как описано ранее, или с помощью использования других известных механизмов.
Когда вычислительное устройство находится в закрытом положении, опорный элемент 230 ориентирован так, что его поверхность, имеющая наибольшую площадь, параллельна передней стороне дисплея. Чтобы опорный элемент 230 постоянно оставался в пределах контура, определенного периметром дисплейного блока 210, когда он находится в закрытом положении, либо дисплейный блок 210, либо основной модуль 220 могут иметь вырез 510 (фиг.5)для опорного элемента 230 и соответствующего механизма шарнира 410 (фиг.3В), контактирующего с дисплеем, для размещения в конечном положении. На Фиг.5 показана задняя сторона дисплейного блока, имеющего вырез 510 для опорного элемента 230, аналогичный вырезу в вычислительном устройстве, показанном на фиг.2A. Вырез может быть расположен в другом месте в вычислительном устройстве (не показано), например, на верхней поверхности 291 основного модуля 220 для размещения опорного элемента 230 или других элементов шарнирного механизма, когда устройство находится в определенном положении.
Для перемещения устройства из положения, показанного на фиг.3A и 4A, в положение, показанное на фиг.3B, задняя сторона дисплея может подниматься, при этом опорный элемент 230 начинает отклоняться из его положения между дисплейным блоком 210 и основным модулем 220. В некоторых вариантах осуществления следящий элемент 320 может первоначально располагаться в положении якоря (фиксации). Якорь может быть расположен, например, как показано на фиг.3A, 45° вниз и 45° в направлении переднего края дисплейного блока 210. Такое расположение помогает дисплейному блоку 210 не задеть основной модуль во время перемещения из закрытого положения в открытое положение. Для облегчения установки в определенное положение действию силы гравитации на дисплейный блок 210 может противодействовать пружина кручения, установленная на вращающемся конце опорного элемента 230, которая вращает опорный элемент 230 в направлении от основного модуля 220. Трение на вращающемся конце опорного элемента и трение по дорожке 310 могут использоваться для уменьшения скорости перемещения при установке в определенное положение. Когда система приближается к закрытому положению, защелка 350 может использоваться для предотвращения дальнейшего перемещения до тех пор, пока защелка 350 не отжата. В закрытом положении сила пружины кручения может быть достаточно большой, так что когда защелка 350 отжата, дисплейный блок 210 автоматически откидывается вверх, при этом достаточно того, что пользователь легко возьмется рукой за дисплейный блок 210. Корпус дисплейного блока или внешняя рамка могут служить местом захвата для установки в определенное положение электронного устройства. Для облегчения установки в определенном положении дисплейный блок 210 может иметь специальный элемент для захвата, присоединенный к задней поверхности дисплейного блока 210. Специальный элемент для захвата может содержать рукоятку, штифт, вырез или другие элементы для облегчения захвата. Сама рамка дисплейного блока 210 может служить специальным элементом для захвата.
При подъеме задней кромки дисплея следящие элементы 320, присоединенные к переднему краю дисплейного блока 210, скользят по дорожкам 310, расположенным в пределах корпуса основного модуля 220 с левой и правой сторон клавиатуры. При продолжении подъема задней части дисплейного блока следящие элементы 320 продолжают скользить по дорожкам 310 к промежуточному положению, показанному на фиг.3C.
Если смотреть с передней стороны во время перемещения из закрытого положения в открытое, электронное устройство может выглядеть так, как изображено на фиг.4C. Затем часть основного модуля 220 становится видимой снаружи, когда следящие элементы 320 скользят к задней части дорожки 310 вместе с соответствующим опорным элементом 230 (не показан), заставляя дисплейный блок 210 вращаться из положения, когда он расположен параллельно основному модулю 220, в положение, когда он расположен перпендикулярно основному модулю 220.
Дополнительно, когда поднимают заднюю часть дисплейного блока 210 из положения, показанного на фиг.3C, следящий элемент 320 продолжает перемещаться по дорожке 310 до тех пор, пока устройство не будет расположено так, как показано на фиг.3D. Когда устройство расположено так, как показано на фиг.3D, оно может быть охарактеризовано как находящееся в режиме портативного компьютера, или в открытом положении. Дисплей ясно видим и удобно расположен для предоставления пользователю возможности вводить данные в устройство, используя клавиатуру, и для просмотра информации на экране, размещенном в дисплейном блоке 210. Дисплейный блок 210 расположен так, чтобы клавиатура была полностью открытой, позволяя использовать все функциональные возможности клавиатуры. Запирающий механизм 330 может располагаться во многих местах вдоль дорожки 310 для закрепления вычислительного устройства 200 в любом из множества положений при подъеме. Запирающий механизм 330 может располагаться сбоку или сзади дорожки 310 внутри основного модуля 220 для обеспечения дополнительной опоры. Альтернативно, только силы взаимодействия между следящим элементом 320 и дорожкой 310 могут использоваться для закрепления дисплея в открытом положении. Любые сенсорные контактные площадки и другие типичные для компьютера клавиатурные принадлежности могут оставаться полностью открытыми, когда устройство находится в режиме портативного компьютера, чтобы предоставить возможность использовать трансформируемое вычислительное устройство, в данном примере планшетный ПК, подобно обычному портативному компьютеру, который не обладает функциональными возможностями планшетного компьютера.
Вычислительные устройства, которые могут трансформироваться для альтернативных режимов работы, используя шарнирный механизм или систему соединения, согласно изобретению, могут использовать упрощенную электронную или кабельную систему. Кабель или шлейф в таком устройстве не будет подвергаться значительному вращению или кручению, когда шлейф может быть согнут или поврежден, то есть высокая прочность и высокая упругость шлейфа не являются необходимыми.
На фиг.6A-6C представлены схемы размещения шлейфа в трансформируемом вычислительном устройстве согласно настоящему изобретению. На фиг.6A показано размещение шлейфа в закрытом положении, на фиг.6C показано размещение шлейфа в открытом положении, и на фиг.6B показано размещение шлейфа в промежуточном положении во время преобразования из закрытого положения в открытое положение или наоборот.
В закрытом положении только часть опорного элемента 230, которая содержит шарнир 410, который соприкасается с невидимой поверхностью дисплейного блока 210, виден через разрез основного модуля 220 (фиг.6A). Один конец электронного шлейфа связан с аппаратными элементами, размещенными в пределах основного модуля 220 в точке 610 подключения основного модуля. Шлейф проходит от точки 610 подключения основного модуля к точке 620 подключения дисплейного блока, где опорный элемент 230 соприкасается с задней стороной дисплейного блока 210. Шлейф, соединяющий эти две точки подключения, проходит по передней стороне опорного элемента 230 из положения на основном модуле 220 рядом с вращающимся шарниром, который соединяет опорный элемент 230 с основным модулем 220, в положение на дисплейном блоке 210 рядом с вращающимся шарниром 410, который соединяет опорный элемент 230 с дисплейным блоком. Когда вычислительное устройство перемещают из закрытого положения в открытое положение или наоборот, шлейф, который проходит по передней поверхности опорных элементов 230, также перемещается. Однако к шлейфу в любой из точек подключения 610, 620 прикладывается минимальная сила из-за ограниченного перемещения в этих точках. Части шлейфа, проходящие по поверхности опорного элемента 230, могут также перемещаться во время всего диапазона движения устройства, не подвергаясь значительному перемещению или усилиям. Шлейф защищен от действия других элементов посредством опорного элемента и может закрепляться на месте с помощью клея или хомутов относительно поверхности опорного элемента. Шлейф никогда не подвергается потенциально повреждающим силам кручения и сжатия, которые существуют в обычных трансформируемых персональных компьютерах.
Кроме того, данная электронная система, которая соединяет основной модуль и дисплейный блок 210, может быть описана как гибкий шлейф, и предоставляет возможность оптимизации электрических свойств. Конфигурация, геометрия и механизм шарнира позволяют избегать кручения и критических сгибов шлейфа, улучшая надежность. Гибкий шлейф может при необходимости иметь ширину несколько дюймов, что позволяет ему передавать намного больше сигналов, чем традиционный кабель, и может предоставлять проектировщикам новые возможности разделения, такие как перемещение электрических элементов, которые обычно находятся в дисплейном блоке, в основной модуль, или наоборот. Шлейф может также быть плоским и проходить по поверхности опорного элемента 230.
Описанные системы шарнира и электроники позволяют быстро и легко трансформировать трансформируемые электронные устройства из первого функционального положения, такого как положение портативного компьютера (фиг.2A), во второе функциональное положение, такое как планшетное положение 4B. В дополнение к гибридным или трансформируемым компьютерам, которые функционируют в положении традиционного портативного компьютера и планшетном положении, ранее описанные шарнирные механизмы могут использоваться в многочисленных других электронных устройствах, таких как карманные персональные компьютеры, сотовые телефоны, пейджеры, смартфоны-фотокамеры, телефоны и т.д., предоставляя расширенные функциональные возможности. В общем случае настоящее изобретение может использоваться в любом электронном устройстве с блоком ввода информации и дисплейном блоке, которые соединены вместе.
Хотя показаны и описаны иллюстративные системы и способы, которые воплощают различные аспекты настоящего изобретения, специалисты должны понимать, что данное изобретение не ограничено данными вариантами осуществления.