用于显示装置的电连接器 【技术领域】
本发明总地涉及一种电连接器，尤其涉及一种用于将诸如液晶显示器(LCD)的显示装置以层叠的结构互连到电路板上的电连接器。
背景技术
用于互连电子组件的现有技术方法和装置是公知的，这种方法和装置用于将相对小的器件连接到相邻的电子器件，如电路板上。
对于目前的电子器件，用于将LCD互连到它们分别相关的电子器件上的传统方法和装置的显著问题在于为这种连接和组装好的器件所提供的空间有限。为了减小最终产品的总体尺寸，理想的是在可行时垂直“层叠”这些器件。LCD可以以垂直层叠的排列配置。LCD经常与光波导装置相关联地设置，该光波导装置结合到叠层中并适于将光线围绕LCD的周边分布。安装在蜂窝电话上的典型的LCD组件(例如)包括上显示部分和下电路板部分。夹在LCD和电路板之间的是光学光波导装置。有时候，连接器设置在LCD和电路板之间(即，靠近光波导装置)。
在历史上，LCD已经采用了在显示器之下存在的连接器，且半导体芯片远离显示器定位，如位于电路板本身上。然而，现代LCD装置有时将半导体芯片安装在上部显示器的玻璃上。安装在上部显示器的玻璃上的芯片在一些情况下是有利的，这是因为在该情况下必须进行的通信数量较少而导致必须设置在LCD表面上的接触焊点的总体数量得以较小。
设计为将LCD与电路板互连的连接器一般由弹性体或泡沫材料构成，该材料在被压缩后可以弹回。例如，授予Lippmann的美国专利第5709576号公开了一种弹性体连接器，其将LCD的端子焊点耦连到印刷电路板相应的端子焊点上。检测焊点(sense pad)位于端子接线条上并布置成在基本相反的接触焊点上的连续性测试可以校验焊点对齐。在一些用途中，有时依赖这种弹性体材料在变形后呈现它们原始形状的趋势来作为保持夹层结构内紧密接触的措施，在使用时该结构被紧紧压到一起。
美国专利第6220892号教导了一种电连接器，其将麦克风与绝缘体互连，而绝缘体设计成将麦克风连接到电路板上。绝缘体限定了内部插座，该插座具有用于容纳麦克风的形状。将该绝缘体的外表面构造成靠近导电元件(例如电路板)设置，而麦克风电连接到该导电元件上。与绝缘体一同配置有一对连接器元件。
弹性体连接器具有无焊料接触的特征，其将LCD显示器上的电接触焊点与印刷电路板上的相连接。然而，这种弹性体有时丧失其弹性。有时可以观察到在一段时间之后在这种LCD中出现电连接故障。这种类型弹性体材料一般包括橡胶或泡沫材料，它们会由于老化、受热、或者老化和受热的共同作用而丧失它们的一部分弹性。当发生弹性丧失时，取决于这种弹性而保持触点彼此弹性连通的电连接会出现故障。弹性体连接器在高温下或者在振动存在的情况下的轻微移动会导致不期望的传导性问题。
已经观察到：在不用焊料跨接相邻端子的前提下，焊接或连接相邻器件之间的端子或接头是非常困难的。同样，在制造过程中以及随后最终产品的使用过程二者中，维持并确保各器件之间的正确相对位置(有时称为“配准”)也很困难。
工业中需要的是能够与液晶显示器以可靠且紧凑的配置成一体的连接器。采用如下的连接系统的显示装置也是非常需要的，该连接系统通过确保电通信而利于LCD在增大的热量和振动条件下长期并可靠使用。也需要一种利用电触点在制造和使用过程中可靠配转的系统和装置。
【发明内容】
在本发明中，提供了一种用于将液晶显示器互连到电路板上的电连接器。该连接器包括绝缘主体，该绝缘主体由具有能够透射光线以照亮液晶显示器的结构的材料构成。在一些应用中，具有能够透射或扩散光线的元件的连接器称为“光波导(lightguide)”。绝缘主体适于透射光线以照亮显示器。支腿元件设置在绝缘主体上，并包括一外表面，该外表面构造成用于设置在液晶显示器已经与其电连接的电路板附近。此外，至少一个连接器元件构造有绝缘主体。
在本发明一个实施例中，连接器元件可以包括第一接触脚(contact foot)，该第一接触脚延伸超出支腿元件外表面，以便能够与液晶显示器电通信。此外，第二接触脚延伸超出支腿元件的外表面，以用于与电路板电通信。在这个实施例中，连接器定位成使连接器元件与位于LCD和电路板上的电触点配准。
在本发明一个实施例中，连接器元件包括具有第一端和第二端的“U形”元件，其中，U形元件具有支臂部分，且接触脚限定在第一端和第二端上。连接器元件还包括封闭端，该封闭端围绕主体内构造的支腿元件缠绕并配装于其上。
在本发明另一实施例中，连接器包括在主体本身内设置的一开口。此外，支腿元件包括多个连接器元件，它们与主体对齐并与主体分隔开。主体内的开口至少局部地位于支腿元件和主体之间。
本发明至少一个实施例包括如下的连接器元件，该连接器元件包括弯曲成封闭端以及相面对支臂构型的条形元件。接触脚限定在该支臂上，而至少一个支臂适于将弹力施加到LCD电触点上。
本发明另外的目的和优点将部分在以下描述中说明，或是可以从该描述中理解到，或是可以通过本发明的实践而得知。
【附图说明】
在该说明书中描述了包括对本领域技术人员来说为最佳形式的本发明完整和能够实现地公开物，以下附图图示了本发明：
图1是液晶显示器组件的透视图，示出了适于电连接显示器和电路板的连接器；
图2A示出包括连接器组件在内的液晶显示器各部件的分解视图；
图2B是示出光波导的组件侧视图；
图3是该组件下侧的透视图，其中，该组件的各部分分隔开来以便于识别；
图4是本发明绝缘主体(有时称为“光波导”)的俯视图；
图5是图4所示绝缘主体的端视图；
图6是图4～5所示绝缘主体的侧视图；
图7是图6所示绝缘主体的横截面图；
图8是与图7所示类似的第二横截面图，除了在图8中，在装配好的结构中随着组件完全连接而触点下降；
图9是本发明另一实施例的透视图，该实施例在LCD显示器顶面上具有触点连接；
图10是沿着图9所示的线10-10截取的一部分图9所示结构的横截面图。
【具体实施方式】
现在，详细参照本发明目前优选的实施例，其一个或多个示例示于附图中。每个示例以本发明的解释的形式给出，而并不意味作为本发明的限制。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可以用在另一实施例中，以形成再一个实施例。意图在于本发明包括这种修改和变型。
诸如蜂窝电话的无线电话已经越来越普及，以用于个人和商业用途。无线电话变得更小，以更便于存放和携带。于是，承载无线电话内的电子器件的电路板上的空间或“不动产”已经变得有限且重要。
光波导为设置在诸如无线电话的被照明电子装置内的构件，例如它可以用于通过装置内部的光源照亮半透明键盘的键座。光波导也可以用于支撑用于无线电话的键座和液晶显示器。光波导可以直接放置在用于承载电子器件的电路板上，以产生并接收无线电通信信号。结果，光波导会占据相当大量的电路板不动产。结果，光波导之下的电路板空间一般不能用于承载电子器件。
一个或多个侧壁部分可以从光波导的表面下垂，以维持光波导与电路板之间的间隔关系。这些侧壁部分可以构造成接触电路板表面，当光波导固定在壳体之内时，由此在电路板表面和光波导表面之间限定一个或多个隔室。
总之，在此所公开的本发明可以与蜂窝电话或无线电话一同使用，或者实质上可以与任何包括液晶显示器的电子装置一同使用。称为ITO(氧化铟锡)焊点的接触区域包括显示器表面上的较小的接触区域，其提供了连接器与显示器之间的电通信通路。
在本发明中，光波导和连接器组合设置成执行双重功能。首先，结合部件作为光弥散源而工作，其次，它作为连接器和绝缘体工作。一般，一个或多个发光二极管提供光源，光线由光波导传播或透射。光波导适于将光线朝向液晶显示器反射。光源提供由光波导接收的光线，然后光线被聚焦，由此减小光线通过光波导的损失，如下面进一步描述的。
转到图1，连接器组件11以透视图示出，其中液晶显示器22(LCD)在图中的上部，连接器23示为在液晶显示器22之下，该连接器23具有适于与电路板26连接的绝缘主体24。连接器元件27沿着连接器23上的支腿元件26设置成排。当组件成为一个整体时，连接器23具有适于透射光线以照亮液晶显示器22的绝缘主体24，如下面进一步描述的。配准孔29a适于接收对齐销钉37a，它将连接器元件27精确设置成与电路板26的接触焊点28准确配准。
图2A示出连接器组件11的分解视图。在本发明中，一个或多个发光二极管(LED)16a-b可以设置为光源(一个或多个)。在安装发光二极管16a-b的情况下，它们一般插入印刷电路板26内并通过与印刷电路板电通信而供能。发光二极管16a-b的数量可以是一个那么少，或十二个那么多或更多。在一个实施例中，可以看出两个这种发光二极管16a-b就足够了。聚焦元件18a和18b作用为将发光二极管16a-b产生的光线聚焦到绝缘主体24上。示出了绝缘主体24的上表面20a。支撑卡(backing card)14是一个可选部件，它可以正好放置在绝缘主体24之下。
绝缘主体24可以由纯净的聚碳酸酯、或其他适宜的聚合或丙烯酸材料构成。一种适宜的材料可以从拜尔化学公司购得，其商品名为“MAKRALON”(“Mackralon”被认为是拜尔化学公司的一个商标)。绝缘主体24的厚度一般小于约2mm，更优选地是小于约1mm，且在本发明的一些特定实施例中可以小于或等于0.7mm。
发光二极管16a-b一般布置成离开二极管16a-b的光线的光路朝向彼此倾斜。聚焦元件18a-b构造成将从发光二极管16a-b接收到的光线朝向绝缘主体24的平面弯折或者弯折到该平面内。一般，在绝缘主体24之内的各光路之间存在一个低角度。绝缘主体24之内的大部分光线可以通过内反射反射，由此减少光线在穿过绝缘主体24过程中的损失。一些反射的光线朝液晶显示器22向上指向。
图2B示出连接器组件11的一部分的侧视图。绝缘主体24的工作方式可以通过参照图2B观察到，图2B中，液晶显示器22设置在具有聚焦元件18a-b的绝缘主体24之上。绝缘主体24包括上表面20a和下表面20b，且印刷电路板26位于绝缘主体24之下。在一些实施例中的支撑卡14可以设置在印刷电路板26和绝缘主体24之间。位于壳体17内的发光二极管16提供光源。壳体17的内反射表面15为将光线最大程度反射到绝缘主体24内而提供。一般，绝缘主体24设置有朝着液晶显示器22向上反射并散射自发光二极管16a-b发射的光线的表面形式(未示出)。支撑卡14有助于在液晶显示器22整个表面上提供均匀一致的光强度，从而不需要从装置所有四个角上提供光线。可选的支撑卡14设置成遮蔽印刷电路板26而使之不可见，并可以为白色，以增强亮度。遮蔽印刷电路板26的另一种装置为将不透明的涂层施加到绝缘主体24的下侧或下表面20b上。
图3从底部示出连接器组件11的分解视图，图示了在其下表面具有配准孔29a-b的电路板26。此外，示出了连接器23的支腿元件25，该支腿元件25具有适于插入配准孔29b内的对齐销钉37b。此外，液晶显示器22接收来自连接器23的光线。沿着支腿元件25定位的连接器元件27适于与连接器23上表面上的液晶显示器22的接触焊点38相互作用，并且连接器元件27与连接器23表面之下的印刷电路板26相互作用。
在图4中，示出连接器23的俯视图。绝缘主体24沿一侧包括支腿元件25，支腿元件25具有沿着支腿元件25间隔开的连接器元件27。在绝缘主体24相反一例上，示出了配准部件39a和39b，它们相对于配准部件39c和39d定向。提供配准部件39a-d以便将连接器23与位于电路板26边缘上的相应部件(图4中未示出)互锁。这些配准部件39a-d确保了连接器23设置在准确且恰当的位置上，以将连接器元件27与液晶显示器22和电路板26二者上的它们相应的接触焊点配合。此外，配准部件39a-d也有助于固定连接器23，从而避免了使用中不期望的振动或移动。
图5示出图4所示连接器23的端视图，具有沿着支腿元件25的连接器元件27，该支腿元件附着到绝缘主体24上。在连接器23的每一侧上为对齐销钉37a-b。此外，可以看出配准部件39a和39c在连接器23的边缘上。
图6示出连接器23的侧视图，其中示出了绝缘主体24，且对齐销钉37a和37c被示出位于绝缘主体24的下侧上。第一接触脚41和第二接触脚42分别在支腿元件25之上和之下延伸，以用于电通信。
在图7中，该横截面图是沿着线7-7(见图4)所截取，其公开了与支腿元件25由开口46分隔开的绝缘主体24。开口46是在连接器23制造过程中使用载波带(carrier strip)(未示出)的位置，其中载波带是在制造过程中通过开口46在“U形”元件43固定到支腿元件25的位置处冲压而成的。U形元件43在每一端上具有支臂部分44和支臂部分45。此外，第一接触脚41和第二接触脚42柔性接合或接触在绝缘主体24的顶侧和底侧上。
在图8中，提供了类似于图7的横截面，除了示出连接器123的另一实施例之外，该连接器123具有适于粘接到LCD显示器上的平面粘接触点141。平面支臂部分144设置成从U形元件143伸出。支臂部分145从连接器123向下延伸，以用于将触点与印刷电路板139配合。接触脚142从支臂部分145向下延伸。开口146在绝缘主体124和支腿元件125之间提供一空间。对齐销钉137a被示为在连接器123之下，提供了将连接器123与其他用于工作的电子器件配准地固定的装置。
图9示出本发明再一实施例，其中一体组件132包括支腿部分225，该支腿部分设置成便于在液晶显示器222(LCD)上表面上电接触的结构，如图9所示。在图9中，液晶显示器226配合到连接器上，连接器又配合到图9下部所示的电路板226上。
在图10中，示出了沿着图9中的线10-10截取的局部横剖面图。连接器223包括U形元件243，该U形元件围绕组件132的支腿元件225缠绕。U形元件243包括支臂部分244和支臂部分245。接触脚242适于与具有接触焊点250的印刷电路板226(图10中未示出)弹性接触。上部接触脚241弹性接合到液晶显示器222的上表面上。显示器在液晶显示器222顶部可以具有与如图9所示的多个接触元件相配准地定位的接触焊点。在绝缘主体224下侧上也设置了对齐销钉237a，用于与各部件配准地定位。开口246被示出靠近连接器223的绝缘主体224。
当图9中的一体的显示器组件132组装时，连接器223通过将液晶显示器222机械地放置在连接器223的绝缘主体224顶部上并抵靠支腿元件225的内表面而放置到一起，由此利于接触脚241与液晶显示器222顶面252之间的接触。接触脚241通常弹性接触所示的液晶显示器上表面上的ITO焊点(图10中未示出)，但并不总是如此。然而，在其他用途中，可以具有接纳诸如接触脚241之类的接触脚的导电轨迹或者导电线路。
本领域技术人员可以理解到在不背离本发明范围和精髓前提下可以在本发明中作出各种修改和变型。意图在于本发明包括这种修改和变型，只要它们落入所附权利要求书及其等价物的范围和精髓之内。