用于支持手提电子装置屏幕的多段臂.pdf

本发明涉及一种用于支持手提电子装置屏幕的多段臂，多段臂作为一种基本机制，用来支撑手提电脑的屏幕。多段臂用于手提电脑中，使得这台手提电脑的屏幕可以相对于底座作上下、前后和左右方向的连续移动。这使得屏幕有许多观看位置，并且在每个选定的观看位置有许多视角。手提电脑的观看取向可以是垂直的观看取向或水平的观看取向，并且手提电脑的底座可以前倾，以方便打字与散热。防打翻机制可用于本发明的手提电脑。在手提电脑合上时，多段臂可以折叠并停放在电脑的旁边。多段臂还可以同屏幕和底座脱离。当屏幕和底座叠放在一起时，还

1.  一种便携式电子装置，包括：
(a)一底座，其包含有一个或更多输入的表面；
(b)一屏幕，其设有用以观看的显示屏幕；
(c)一条多段臂，其包含两条或多条连接在一起的臂段，至少二条前述连接在一起的臂段可以相对转动；通过一些的相连臂段之间的相对转动，前述多段臂可以张开；
(d)前述多段臂至少有一臂段连接前述底座，还有至少一臂段连接前述屏幕；
(e)一稳定机制，用以维持臂段、底座、与屏幕之间的相对位置；
其特征在于，其中多段臂的活动用于把前述屏幕和前述底座打开和合上，还用于把屏幕相对于底座的位置进行上下调整；另外在前述屏幕打开观看时，视角可调。

2.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，相对于底座预定的用法取向，前述多段臂的活动还用于对前述屏幕位置进行左右调整。

3.  根据权利要求2所述的一种电子装置，其特征在于，相对于底座预定的用法取向，前述多段臂的活动还用于对前述屏幕位置进行前后调整。

4.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，在用于上述臂段与臂段、臂段与底座及臂段与屏幕之间相对转动的转轴中，至少包含两条相互不平行的转轴。

5.  根据权利要求4所述的一种电子装置，其特征在于，上述转轴中至少有两条基本相互垂直。

6.  根据权利要求4所述的一种电子装置，其特征在于，进一步包括一种防打翻机制使上述的电子装置打开时用于保持平衡。

7.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，进一步包括一种底座前倾机制以部分地抬起底座并使底座前倾。

8.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，当上述屏幕处于竖立观看位置时，上述屏幕的视角用于沿一条垂直的转轴调节。

9.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，上述屏幕处于垂直观看取向。

10.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，其中多段臂可从底座或屏幕卸下。

11.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，至少有四条转轴用于臂段与臂段、臂段与底座及臂段与屏幕之间的相对转动。

12.  根据权利要求11所述的一种电子装置，其特征在于，其中连接前述屏幕和前述底座的电线从前述多段臂中通过。

13.  根据权利要求11所述的一种电子装置，并支持以下可选择的功能：
(a)当屏幕和底座折叠在一起时，用于让观看的萤幕面向上；
(b)当屏幕和底座折叠在一起时，用于让键盘向上；
(c)当屏幕按常规方式打开并处在观看位置时，用于让键盘向下。

14.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，上述底座有相对于常规用法取向的后边，当屏幕和底座合上时，多段臂可折叠，折叠在一起的多段臂傍靠着前述底座的后边，并与前述底座后边平行。

15.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，上述底座有相对于常规用法取向的后边，当屏幕按常规方式打开并处在观看位置，屏幕近似垂直于底座但未升高时，多段臂折叠并傍靠着前述底座的后边停放。

16.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，上述屏幕只直接和一条臂段相连；上述底座直接和两条臂段相连。

17.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，上述底座包含前边(即用户边)、后边、左边(相对于前边)和右边；上述屏幕包含上边、底边(从用户角度来看)、左边、右边；上述一条或更多条多段臂以下列方式之一连接上述底座和屏幕；
(a)上述多段臂连接屏幕的底边；及连接上述底座的左边或右边，或左右两边；
(b)上述多段臂连接底座的后边；及连接上述屏幕的左边或右边，或左右两边。

18.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，某些上述臂段之间、上述臂段和上述屏幕之间以及上述臂段和上述底座的相对转动被限定在预先决定的范围之内。

19.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，进一步地包含一个闭锁机构以防止当屏幕和底座合上时，上述屏幕和上述底座意外地分离。

20.  根据权利要求1所述的一种电子装置，其特征在于，前述屏幕直接连接至少二条前述臂段；并且前述底座直接连接至少二条前述臂段。

21.  一种便携式电子装置，包括：
(a)一底座，其包含有一个或更多输入的表面；
(b)一屏幕，其设有用以观看的显示屏幕；
(c)一条或更多条用于连接底座和屏幕的多段臂，每条前述的多段臂包含两条或多条连接在一起的臂段，至少二条前述连接在一起的臂段可以相对转动；通过一些的相连臂段之间的相对转动，前述多段臂张开；
其特征在于，其中多段臂的活动用于把前述屏幕和前述底座打开和合上，还用于把屏幕相对于底座的位置进行上下调整；另外在前述屏幕打开观看时，视角可调，并且用于调节上述视角的转轴与用于臂段与臂段之间相对转动的转轴中的至少一条相互不平行。

22.  根据权利要求21所述的一种电子装置，其特征在于，在前述屏幕打开观看时，视角可调，并且用于调节上述视角的转轴与用于臂段与臂段之间相对转动的转轴中的至少一条相互垂直。

23.  根据权利要求21所述的一种电子装置，其特征在于，前述便携式电子装置含有两条前述的多段臂。

24.  一种便携式电子装置，包括：
(a)一底座，其包含有一个或更多输入的表面；
(b)一屏幕，其设有用以观看的显示屏幕；
(c)一条或更多条用于连接底座和屏幕的多段臂，前述的多段臂包含两条或多条可转动地连接在一起的臂段；
其特征在于，其中多段臂的活动用于把前述屏幕和前述底座打开和合上，还用于把屏幕相对于底座的位置沿着一条与输入表面垂直的直线进行上下调整；另外，在打开前述屏幕观看时，视角可调，并且用于调节上述视角的转轴与用于臂段与臂段之间相对转动的转轴中的至少一条相互不平行。

25.  根据权利要求24所述的一种电子装置，其特征在于，其中连接前述屏幕和前述底座的电线从前述多段臂中通过。

用于支持手提电子装置屏幕的多段臂
技术领域
本发明涉及一种手提电脑和电子装置。特别是关于这样一台电子装置，它的屏幕和底座通过一种结构连接，以便于调整屏幕视角和空间位置。
背景技术
科技进步使得手提电脑和电子装置具有多种形式，如笔记本电脑(notebook)、平板电脑(tablet)、个人数码助理(PDA)，电子游戏机，DVD放影机等。为方便起见，在本发明以后的叙述，“手提电脑”、“手提电子装置”、“手提计算装置”、“便携式电脑”和“便携式电子装置”这些名词可以交替使用，用以代表上述类型，以及某些集上述形式于一体的电子装置。
手提电脑通常包含底座和屏幕。电脑底座一般包含处理器、存储器、电子电路、及键盘等。通常底座与屏幕由枢纽(hinge)连接，使得屏幕可以叠合在底座之上，如图5电脑(900)所示。这种结构称为蚌壳式设计。当蚌壳合上时，屏幕隐蔽。就是说，屏幕面对键盘。
蚌壳式设计有若干缺点。其一是底座与屏幕相邻。如果电脑放在一个舒适的示屏观看位置，打字时手臂和肩会不舒服，但是，如果电脑放在一个舒适的打字位置，看屏幕会使颈部不舒服，这个缺点有可能导致严重的与电脑相关的工伤事故。还有一个缺点是在空间紧凑时很难把蚌壳式设计的电脑屏幕打开至90度来正常观看，例如在飞机座位后的拉出托盘上。总之，蚌壳式使用不够舒适。
一般来说，有必要让一台手提电脑变换以下多种状态：
(1)改进型笔记本电脑状态：屏幕可以调到称心的视角、高度(屏幕底线相对于底座)、及前后深度(屏幕底线相对于底座前边)。
(2)共同观看状态：这是状态(1)再加上屏幕相对于键盘的位置可以左右调整，另外，屏幕的视角也可以左右调整(便于多人一起看屏幕)。
(3)平板电脑状态：屏幕面朝上，作为输入界面，并叠合在底座之上。
(4)手写输入状态：电脑打开，屏幕在正常观看位置，底键盘的底面朝上以便用作输入界面。
(5)节省空间状态：手提电脑合上，底座叠放在屏幕之上以便作为台式电脑，连同更大更好台式屏幕一起使用。
(6)台式笔记状态(DeskNote)：屏幕和底座完全分开，以便底座作为台式电脑，连同台式屏幕一起使用。
(7)灵活的显示取向状态：屏幕可以支持垂直和水平观看的取向。
曾有过无数解决这七种状态的试图，其中不少是以各种方法解决屏幕位置的调整，这些都不同于本发明所用的多段臂方法。另外有些方法仅解决笔记本电脑与平板电脑之间的状态转变。在此之前，没有一项发明能够在同一台电脑解决以上各种状态。
本发明引进一种基本机制，它能够在同一台电脑上解决(1)-(7)中所有或部分状态，此外还有一些附带功能。
发明内容
本发明能够在一台电脑上解决发明背景所讲(1)-(7)中所有或部分状态。
本发明涉及的手提电脑包含底座和屏幕，它们由一条或多条多段臂连接起来。多段臂由多条连接起来的臂段组成，其中包括可以相对转动的相连的臂段。连接底座和屏幕的电线从多段臂里通过。电线也可以不从多段臂里通过，而是使用可卷起或可伸缩的电线。
多段臂与显示或底座的连接可能是连接枢轴或简单的接合机制，例如，用于接受多段臂末端部分的隧道。无论如何，通过转动连接屏幕的连接枢轴或者转动多段臂的某些部分，可以调整屏幕的视角。
手提电脑合上时，多段臂可以折叠起来并且停放在电脑旁边。当屏幕在传统观看位置时，多段臂可以调离电脑底座的边沿，以便不阻碍DVD光碟及其它插座的使用。
多段臂可以通过灵活伸缩来连续调整屏幕的空间位置，包括上下高度(相对于底座)，前后深度(相对于底座的用户边沿)，以及左右宽度(屏幕在键盘上方)调整，屏幕的视角也可以上下调节。当屏幕打开至垂直位置，屏幕的视角可以左右调整。参见发明背景，状态(1)-(2))。
至于屏幕位置调整幅度，试考虑屏幕底边中点相对底座底边的活动范围。在传统蚌壳式设计(图5)，这个中点沿着一条预设的曲线活动，此曲线半径约等于电脑底座和屏幕之间连接枢纽的高度。相比之下，按本发明的电脑，这个中点的活动范围可以是一个三维空间，此空间半径大约为多段臂伸张后的高度。
通过段臂之间的转动和安排底座和屏幕之间如何面对对方，手提电脑可以选择状态(1)-(5)(参见发明背景)。屏幕也可以调整至状态(7)，也就是屏幕可以支持垂直和水平观看的取向，甚至某一倾斜的取向。多段臂跟屏幕和底座可以完全分开。这不仅可以把电脑调整到状态(6)，而且多段臂可以替换(例如，损坏维修、更换色样和大小等等)。此外，有些状态转换也可以通过多段臂跟屏幕和底座可以完全分开后重新组装来达到。
本发明涉及的手提电脑可以有选择性地包括以下机制：
稳定机制：用于维持多段臂和屏幕已经选定的空间位置。
转幅限制机制：用于限定臂段围绕关节的转动幅度，以防止无限制的转动引起电线及其它损坏。
锁紧机制：用于防止多段臂无意中脱离屏幕和底座。
防翻倒的机制：用于防止计算机向后翻倒。
底座前倾机制：用于抬高底座以改进键入的舒适和散热作用。
根据所用多段臂的个数、每个多段臂中臂段的个数、以及多段臂和电脑底座及屏幕的连接方式，我们在此描述几种不同的实施例。本发明用到一些基本部件，例如臂段以及臂段之间的连接方式。为描述简便这些基本部件在附图中用几个符号来表示。现有的机械制造能力能够制造出这些基本部件；并且在这里要特别指出是，本发明不受这些基本的零件和符号的机械实施方案的限制。
电脑底座有两面和四边如下：键盘、底面(即键盘背面)、左边、右边、前边(即用户边)、后边。屏幕有两面和四边如下：荧屏、背面、左边、右边、上边、底边(从用户角度来看)。(注：列出底座和屏幕的这些特点是为了描述上的方便。本发明并不局限于具有这些特点的便携式计算机。)
第一个实施例有单条多段臂连接底座后边以及屏幕底边。第二个实施例有两条多段臂，在左右两边分别连接底座及屏幕的对应边。第三个实施是第二个实施例的扩充，多段臂中的关节被换成复合关节，以便屏幕向左右移动。第四个实施例有一条桥式多段臂，桥的两头分别连接在底座的两边，屏幕连接在桥中段。第五个实施是第二个实施例的扩充，二段臂被换成三段臂(以表明可能使用两段以上的侧臂)。
另外，我们提出几个有具有下共同特点的实施例：由于用于调节屏幕视角的旋转轴与用于调节屏幕相对底座高度的旋转轴互相不平行，屏幕视角的调节和屏幕与底座之间相对高度的调节是基本上独立的。(实际上，它们所用的转轴互相垂直。)这种特殊性能简化了多段臂机制的实现并令其容易使用。
在介绍实施例时，也提及它们的一些变形。
总之，本发明能够在一台电脑上解决发明背景一章所讲(1)-(7)中的所有状态或者部分状态。
附图说明
图1是符号清单，表示在不同情况多段臂的一段。
图2A-2H是符号清单，用在附图中表示相连臂段之间可能的相对转动。
图3A-3F是符号清单，表示在不同情况下多段臂可以跟屏幕和底座连接和分离。
图4A-4B列出手提电脑的屏幕和底座。屏幕和底座在所有实施例附图中将使用相同的标号。图4A表示手提电脑的屏幕。图4B表示手提电脑的底座。
图5是按蚌壳式设计的手提电脑打开时的透视图。
第一个实施例
图6A是根据本发明的电脑(100)的第一个实施的透视图，它只有一条多段臂处在半开的位置。
图6B是展开图，多段臂的顶部连接电脑(100)的屏幕。
图6C是图6B中电脑(100)顶部的一个可能的替代。
图6D是手提电脑100的变形，可以支持屏幕垂直和水平观看的取向。
图6E是图6D所示计算机的透视图，屏幕处于垂直观看的取向。
图7是电脑100合上的透视图。多段臂折叠，停放在电脑底座后边82并与底座的后边平行。
图8是电脑100的透视图。图中电脑按常规方式打开屏幕，多段臂折叠，停放在电脑底座的后边82，并与底座的后边平行。
图9是电脑100按常规方式打开屏幕后的透视图，图中多段臂折叠，停放在电脑底座的后边82，并与底座的后边平行。
图10是电脑100的透视图。图中电脑按常规方式打开，屏幕竖立，多段臂折叠并停放在离开电脑底座的后边82的位置上。
图11是电脑100的透视图，图中屏幕升高并朝向用户，多段臂离开电脑底座的后边82。
图12是电脑100的左边透视图，图中电脑打开、屏幕升高、离开常规直立的位置并偏向用户一方。
图13是电脑100的透视图，图中电脑打开、屏幕升高。
图14是电脑100的透视图，图中电脑打开、屏幕竖立并面对后方，多段臂折叠并停放在电脑底座后边82，且与底座的后边平行。
图15是电脑100的透视图，图中电脑合上、屏幕98朝上(平板电脑状态)。
图16是电脑100的透视图，图中电脑打开，屏幕98朝向前方，整个屏幕升高并向右边靠(共同观看状态)。
图17是电脑100的透视图，图中电脑合上，底座停放在屏幕上面(省空间状态)。
第二个实施例
图18是电脑(200)的透视图。这是本发明的第二个实施例，它有两条侧二段臂。图中电脑打开，屏幕升高并朝向用户。
图19是电脑(200)的透视图。图中电脑合上，多段臂折叠。图中展示多段臂如何从电脑卸下。
图20是电脑(200)的透视图，图中电脑按常规方式打开。
图21是电脑(200)的透视图。图中电脑打开、屏幕升高并向前移向用户。
图22是电脑(200)的透视图。图中电脑按常规方式打开，多段臂折叠并升高以避免阻塞底座边84的其它用途，例如DVD及各种电线插头等。
图23是电脑200的透视图。图中电脑打开，处在非常规的位置上，多段臂半开并伸到电脑底座的后方。
图24是电脑200的侧透视图。图中电脑打开，屏幕90升高，键盘朝下(手写输入状态)。
图25是电脑200侧透视图。图中电脑按常规方式合上，多段臂折叠，屏幕与键盘面对面。
图26是电脑200侧透视图。图中电脑合上，多段臂折叠，屏幕朝上并停放在底座上面(作平板电脑状态)。
图27是电脑200侧透视图。图中电脑合上，多段臂折叠，屏幕朝上。
第三个实施例
图28A是电脑(300)的透视图，这是本发明的第三个实施例。
图28B是电脑200和多段臂231和232(图18)以及一对代用多段臂的拆分视图。把这一对代用多段臂换上就得到第三个实施例手提电脑(如图28A所示)。
图29是电脑300的透视图。图中电脑合上，多段臂折叠并停放在底座80的左右两边。
图30是电脑300的透视图。图中电脑按常规方式打开，多段臂折叠并停放在底座80的左右两边。
图31是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂折叠并从电脑背后伸出去。
图32是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂折叠从电脑背后伸出并横向转离电脑。
图33是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂半伸开，屏幕半升高并朝电脑右方伸去(从用户角度看)。
第四个实施例
图34A是手提电脑(400)的透视图。这是本发明的第四个实施例。这个实施例只有一条桥式多段臂，图中屏幕升高并朝向用户。
图34B是电脑400变形的局部侧透视图，用了不同的连接方法连接屏幕与桥式多段臂。
图34C是电脑400的另一种变形。在这一变形，桥式多段臂连接到底座的后边和到屏幕的左右边。
图35是电脑400的透视图。电脑按常规方式打开。
图36是电脑400的透视图。电脑按常规方式合上。
图37是电脑400的透视图。图中电脑打开，多段臂折叠，屏幕背对用户。
图38是电脑400的侧透视图。图中电脑合上，多段臂折叠，屏幕朝上。
图39是电脑400的透视图，图中多段臂从电脑底座80及屏幕90上卸下来。
第五个实施例
图40A是手提电脑(500)的侧透视图。这是本发明的第五个实施例。这个实施例有两条侧三段臂，图中屏幕升高并朝向用户。
图40B是手提电脑(500)的一个变形，这一变形增加了一水平臂段连接左边和右边的多段臂。
图41A是手提电脑(500)的侧透视图。
图41B是手提电脑(500)的侧透视图。图中屏幕升高并朝向用户、键盘朝下(手写输入状态)。
图42是电脑(500)的侧透视图。图中电脑按常规方式合上、多段臂折叠。
图43是电脑(500)的侧透视图。图中电脑合上、多段臂折叠、屏幕朝上(平板电脑状态)。
图44是电脑(500)侧透视图。图中电脑合上、多段臂折叠、底座停放在屏幕上面、键盘朝上(省空间状态)。
屏幕的上升和屏幕视角的调节互相独立
图45所示的手提电脑(600)是本发明的第六个实施例。
图46所示的电脑(601)是手提电脑(600)的一个变形，这一变形通过增加对称部分提高多段臂的稳定性。
图47所示的电脑(602)是手提电脑(600)的另一个变形，这一变形也是通过增加对称部分提高多段臂的稳定性。
图48所示的手提电脑(700)是本发明的第七个实施例。
图49是电脑(700)的后面透视图。电脑700在一个常规打开位置。
图50是电脑(700)的后面透视图。电脑700合上。
图51所示的电脑(701)是手提电脑(700)的一个变形，多段臂的上面部分与手提电脑(700)的对应部分不同。
图52是手提电脑(700)的另一变形。
图53是手提电脑(700)的又一变形。
防打翻机制和底座前倾机制
图54A-54C显示可用于本发明所描述的便携式计算机上的防打翻机制和底座前倾机制。
具体实施方式
在本发明的附图中，为了画图的方便，图1-3列出了一些符号以代表臂段、臂段间的连接和相对运动以及臂段与屏幕和地座的连接。应该指出这里只列出那些直接用在附图的符号，这些符号的列出仅是为了描述的方便，并且它们不代表本发明的所有可能性。
图2A-2H是符号清单，用在附图中表示相连臂段之间可能的相对转动。
图2A表示一个关节，连接的两臂段可以围绕此关节在两个平行的平面上转动。
图2B表示一个关节，此关节让连接的两臂段围绕同轴在同一平面上转动。
图2C表示一个关节，此关节让连接的两臂段围绕它在同一平面上作独立转动，且两臂段在折合时不会重叠。(视角将决定画图时用哪一种。)
图2D表示一个关节，此关节让连接的两臂段绕同轴朝相反的方向独立转动。
图2E是两关节和三臂段组合的透视图。目的是为了说明如何用简单关节的组合来支持臂段更灵活地转动。臂段831可以围绕关节841在任何选定的平面上作转动，另外，通过臂段832(相对臂段833)围绕关节842作转动可以改变所选定的平面。如果把组合作为一个整体，那么臂段831和833可以在不同的平面上独立转动。就是说即使臂段833保持不动，臂段831仍可以在选定的平面上自己转动，而且，臂段831可以自行选定一个平面。进一步说，即便臂段833不动，这一选定的平面还是可以改变。在工程实现方面，如果中段832较短，我们可以把这种关节的组合看作一个复合关节，这种复合关节让臂段831和833独立转动。同样地，我们有图2F中的符号。
图2F中的关节允许两臂段围绕两条轴线独立地在两个平面上作转动。这可以有若干变形。(这里只画出了两种。)视角将决定画图时用哪一种。一般来说，这种关节的标记为一个圈内含以下三个符号中的两个：白色横杠、白色竖杠、和白色圈，以便表明臂段转动时所在的平面。我们通常使用白色横杠来表明相关臂段可转动的平面平行于手提电脑的底座。我们使用的白色竖杠来表明相关臂段可转动的平面垂直于手提电脑的底座，而这个平面从透视的角度看只成了一条线。我们还使用白色圈来表明相关臂段可转动的平面垂直于手提电脑的底座，但此平面从透视的角度看至少部分可见。(这种记号方法有点类似于三维坐标，但并非如此，因为这里三个平面无须同时相互垂直。在工程实现时这种关节可由复合关节代之。)
图2G中的关节允许臂段821围绕臂段834转动。
图2H中的关节允许臂段822围绕臂段835转动。
图4A是手提电脑的屏幕透视图。图中手提电脑的屏幕处于竖立位置。屏幕有双面和四边：观看屏面98、背面97、上边91、底边92、左边93、和右边94。(从用户的角度看。)
图4B是手提电脑的底座透视图。底座80含有处理器和其它电子元件以及数据输入部件，如键盘。底座80有双面和四边：上面87(键盘)、底面88、前边81(用户边)、后边82、左边83、和右边84(从用户的角度看)。底面88有时被用作别的数据输入部件，例如手写输入状态。
第一个实施例
图6至图17是本发明的第一个实施例。图中手提电脑100有单条多段臂。
图6A是手提电脑(100)的透视图，包括屏幕90、底座80、以及多段臂130。多段臂的一条末段131连接到屏幕上枢轴151，多段臂的另一末段134连接到底座上枢轴152。枢轴151允许屏幕绕臂段131转动，而枢轴152允许底座绕臂段134转动。因此，通过控制底座和屏幕如何面向对方就可以把手提电脑安排到各种状态。(或者，这样的状态也可以通过把多段臂卸下，把底座和屏幕安排到所需的状态，然后再把多段臂装上。)在关节142和144分别辅助下(此功能表示为黑圈套白圈)，臂段132和133可围绕关节143转动，这种配合让多段臂能控制枢轴151在选定的平面上连续运动。此外，所选的平面可连续变换，此变换靠的是关节141的一个功能(表示为黑圈套白横杠)再加关节144对应的功能。因此，屏幕的位置可以在一个半径大约为臂段132加臂段133总长度的三维空间内作连续调整，而视角可以利用关节141的另一功能(表示为白竖杠)来调整。
为维持屏幕在一个选定的空间位置例如在图6A显示的那个位置，关节(141，142，143和144)和连接枢轴(151和152)使用了稳定机制例如摩擦机制和锁紧机构。摩擦机制和锁紧机构可以建立在关节和连接枢轴之中；并且它们可以也是分开的部分例如按钮锁，滑锁和甚而门闩和勾子。并且可以在关节和连接枢轴使用转幅限制机制以防止转动过度(避免损害在里面的电缆)。多段臂可以从屏幕和底座可控制地拆下。当屏幕和底座折叠一起时，一个锁紧机构(例如门闩和勾子锁)可以用于防止屏幕和底座的无意分离。(注：这里讨论的机制可普遍地适用于本发明中的便携式计算机。所以，我们在其他实施例的介绍不会重覆以上讨论。)
图6B中多段臂的顶部分连接到电脑100的屏幕上。这部份可用图6C所示的另一版本来替代。关节141的其中一个功能(见图6B)用于调整屏幕视角，这可以通过让屏幕90绕臂段138转动来达到(见图6C)。屏幕绕臂段131转动的能力(见图6B)通过让T形臂段绕关节147转动来得到(见图6C)。而关节142辅助臂段132作转动的功能相当于关节148的一个功能(见图6C中的黑圈套白圈)。关节141的一个功能(见图6B)表示为黑圈套白横杠，是通过跟关节148中对应的功能配合达成的(见图6C)。
图6D中的手提电脑(101)是手提电脑100的变形。在这变形中，臂段131a和131b，关节140和在屏幕的后部的连接枢轴150替换了图6A中的臂段131和连接枢轴151。注意：关节140承担了原来连接枢轴151所承担的角色，并且连接枢轴150连接在屏幕的后面，这允许屏幕的观看取向在垂直观看取向和水平观看取向之间进行转换。
图6E是图6D所示计算机的透视图，屏幕处于垂直观看的取向。
图7是电脑100的透视图。图中电脑合上。多段臂折叠并停放在电脑底座的后边82，与底座的后边平行。这个位置可由折叠多段臂130来达到。
图8是电脑100的透视图。图中电脑按常规方式打开，多段臂折叠并停放在电脑底座后边82的右侧(用户角度看)，与底座的后边平行。这个位置可以从图7出发，通过围绕关节141抬起末臂段131来达到。
图9是电脑100的透视图。图中电脑按常规方式打开，多段臂折叠并停放在电脑底座后边82的左侧。(从使用者的角度来看)，与底座的后边平行。这个位置可以从图8出发，臂段同时围绕关节141和144向另一旁摆动来达到。(用图中黑圈套白横杠的功能。)
图10是电脑100的透视图。图中电脑按常规方式打开，屏幕竖立，多段臂折叠并停放在离开电脑底座后边82的位置(以避免阻塞底座边82的其它用途，例如各种电线插头等)。屏幕这个的位置可以从图8出发围绕关节141和144摆动多段臂来达到。
图11是电脑100的透视图。图中电脑打开，屏幕升高，屏幕朝用户，多段臂离开电脑底座的后边82。这个位置可以从图10出发把多段臂130张开来达到。
图12是电脑100的左侧透视图。图中电脑打开，屏幕竖立，且屏幕离开其常规直立位置朝用户方向偏移。这个位置可以从图11出发围绕关节143调整臂段132和133的转角来达到。
图13是电脑100的透视图。图中电脑打开，屏幕竖立，臂段132和133停放近电脑底座后边82。这个位置可以从图6A出发围绕关节141抬起臂段131来达到。
图14是电脑100的透视图，图中电脑打开、屏幕竖立背向用户，多段臂折叠并停放在电脑底座后边82，与底座的后边平行。这个位置可以从图8出发把屏幕向后转来达到。
图15是电脑100的透视图，图中电脑合上、屏幕98向上(平板电脑状态)。多段臂折叠并停放在电脑底座后边82，与底座的后边平行。这个位置可以从图14出发把屏幕向下合来达到。
图16是电脑100的透视图，图中电脑打开，屏幕98朝向前方，整个屏幕升高并向右边靠(共同观看状态)。这个位置可以从图13出发把屏幕90向右移来达到。
图17是电脑100的透视图，图中电脑合上，底座停放在屏幕上面(节省空间状态)。这个位置可以从图13出发通过以下步骤来达到：底座围绕臂段134转动180度，合上电脑，把电脑翻过来底朝上。
第二个实施例
图18至图27是本发明的第二个实施例。图中电脑200有两条侧二段臂。
图18是第二个实施例透视图，图中电脑200有两条侧二段臂，图中屏幕升高并朝向用户。手提电脑200包括屏幕90、底座80、以及两条侧二段臂231和232。左臂231一端连接到屏幕上枢轴251，另一端连接到底座上枢轴253。右臂232一端连接到屏幕上枢轴252，另一端连接到底座上枢轴254。通过屏幕围绕枢轴251和枢轴253的转动可以调整视角。两二段臂可以围绕关节241和242同时调整，这样就可以调整屏幕的上下高度和前后深度(参见发明背景一章：改进的笔记本电脑状态)，调整幅度取决于多段臂完全伸展的长度。通过控制底座和屏幕如何面向对方就可以把手提电脑安排到各种状态，而这种调整可以通过底座及屏幕围绕连接枢轴(251，252，253，和254)转动来达到。另有机关控制这些末端臂段分别围绕枢轴251，252，253，和254可以作多大转动。
图19是电脑(200)的透视图，图中电脑合上，多段臂折叠。这个位置可把屏幕面朝下再折叠多段臂来达到。图中展示多段臂如何从电脑卸下。还有锁用以防止多段臂意外地从底座和屏幕上脱落。
图20是电脑(200)透视图，电脑按常规方式打开，多段臂折叠并停放在电脑底座的左右两边。
图21是电脑(200)的透视图。图中电脑200打开、屏幕升高并朝向用户。表明屏幕如何围绕臂段252转动，以及多段臂如何围绕装在底座上的枢轴254转动(本视图没有画左臂)。这些机制使得手提电脑能从当前位置过渡到图24至图26图中的任一种状态。
图22是电脑(200)的透视图。图中电脑按常规方式打开，多段臂折叠并升高以避免阻塞底座边84作其它用途，例如DVD及各种电线插头等。
图23是电脑200的透视图。图中电脑打开，处在非常规的位置上，多段臂半开并伸到电脑底座的后方。
图24是电脑200的侧透视图。图中电脑打开，屏幕90升高，键盘朝下(手写输入状态)。这个位置可以从图21出发根据以下两步来达到：首先底座围绕连接枢轴254转到键盘朝下，然后再调232。
图25是电脑200侧视图。图中电脑按常规方式合上，多段臂折叠，屏幕朝向键盘。
图26图是电脑200侧视图。图中电脑合上，多段臂折叠，屏幕朝上并停放在底座上面(平板电脑状态)。这个位置可以从图21出发根据以下几步来达到：首先底座围绕连接枢轴254转到键盘朝下，在图21中往右折叠把多段臂(即正常情况下多段臂开关的相反方向)，然后，合上屏幕，观看屏面朝上。
图27是电脑200侧视图。图中电脑合上，多段臂折叠，屏幕朝上。(这是另一种设计，用来支持平板电脑状态。在这个特殊的设计，对多段臂的长度有某种程度的限制。)
第三个实施例
图28A-28B至图33是本发明的第三个实施例。图中电脑300把电脑200的侧多段臂换成改进型的多段臂，第三个实施例是第二个实施例的改进。这是为了允许屏幕相对底座左右移动。
图28A是第三个实施例手提电脑(300)的透视图。把电脑200的侧多段臂(231和232)换成一对不同的多段臂(如图28B所示)。第三个实施例是第二个实施例的改进，新的多段臂有两个新增加的复合关节341和345(另一多段臂有关节342和346)。新增加的复合关节允许多段臂的中间段从电脑(300)的边缘摆开，从而使屏幕往旁边移动(如图33所示)。往旁边的移动使用了关节341、345、342和346的一个功能(表示为黑圈套白横杠)。黑圈套白圈所代表的功能在于通过与中部关节343和344进行合作，折叠和舒展长臂段333、335、334和336。第三个实施例电脑300不仅保留了第二个实施例电脑200的所有允许的位置和状态，还允许屏幕往旁边移动(共同观看状态)。
图28B是电脑200和多段臂231和232(图18)以及一对代用多段臂的拆分视图。把这一对代用多段臂换上就得到第三个实施例手提电脑(如图28A所示)。
图29是电脑300的透视图，电脑合上，多段臂折叠。
图30是电脑300的透视图。图中电脑按常规方式打开，多段臂折叠并停放在底座80的左右两边。
图31是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂折叠并从电脑背后伸出去。这个位置可以从图28A出发围绕关节343和344折叠多段臂来达到，这跟电脑按常规合上时多段臂的折叠方向相反(如图29所示)。
图32是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂折叠从电脑背后伸出并横向转离电脑。从图31出发，这个位置可以通过分别围绕关节341和345转动中间臂段333和335来达到(同时，围绕关节342和346转动中间臂段334和336)。这个位置把臂段333、335、334和336放在同一平面上。这是为图33所示位置作准备。
图33是电脑300的透视图。图中电脑打开，多段臂伸开，屏幕升高，并朝电脑右方伸出去(从使用者的角度来看)。从图32出发，这个位置可以通过同时移动臂段333和335还有臂段334和336来达到；这同时移动是可能的，因为图32作准备时已经把它们调在同一平面上。
第四个实施例
图34A-34C至图39是本发明的第四个实施例。图中电脑400有一条桥式多段臂。
图34A是手提电脑(400)的透视图。手提电脑400有一条桥式多段臂，图中屏幕升高并朝向用户。手提电脑400包括屏幕90、底座80、以及一条桥式多段臂430。桥式多段臂臂段433和434分别连接底座上枢轴451和452，而中间臂段439连接到屏幕上的枢轴450。屏幕的视角可以通过臂段439相对于关节441和442的转动来调整。屏幕可以围绕枢轴450转动。上部臂段431和432可同时调整(相似地，下部臂段433和434可同时调整)。调整侧臂段就可以连续调整屏幕的高度和深度。调整幅度取决于这些侧臂段的长度。通过控制底座87和屏幕98如何面向对方就可以把手提电脑安排到各种状态。还有锁用以防止多段臂意外地从底座和屏幕上脱落。(图39表明多段臂如何从底座和屏幕上完全卸下。)另有机关控制这些末臂段分别围绕枢轴450、451和452可以作多大转动。
图34B是电脑400的一个变形的局部侧透视图。表明侧臂段432和434如何相对关节和底座作调整。这一变形替换了屏幕和计算机400的桥式多段臂之间的连接机制。
第图34C是电脑400的另一变形，在这一变形，桥式多段臂连接到底座的后边和屏幕的左右边。
图35是电脑400的透视图。电脑按常规方式打开。
图36是电脑400的透视图。电脑按常规方式合上。
图37是电脑400的透视图。图中电脑打开，多段臂折叠，屏幕背对用户。从图35出发，这个位置可以通过屏幕在枢轴450围绕所连接的臂段转动来达到。
图38是电脑400的侧透视图。图中电脑合上，多段臂折叠，屏幕朝上。从图37出发，这个位置可以通过屏幕向下合上来达到。
图39是电脑400的透视图，图中多段臂从电脑底座80及屏幕90上卸下来。第五个实施例
第40A-40B图至图44是本发明的第五个实施例。图中电脑500是电脑200的改进，它在电脑200的两条多段臂上各加了一段。目的是为了表明侧臂可以超过两段。
图40A是手提电脑(500)的透视图。电脑500有两条侧三段臂，图中屏幕升高并朝向用户。手提电脑500包括屏幕90、底座80、以及两条三段臂分在左右两侧。手提电脑500的可调性及允许的状态与电脑200相同。图41A显示臂段、关节、以及枢轴是如何可调的，它们允许电脑500从当前位置转换到图41至图44所示的各位置。
图40B是手提电脑(500)的变形，这一变形增加了一水平臂段连接左边和右边的多段臂。这把两条分开的多段臂变成一条连接底座和屏幕的左右两边的桥式多段臂。在实际应用中，这条新增加的水平臂段提高了多段臂结构的稳定性。
图41A是手提电脑(500)的侧透视图。图中屏幕升高并朝向用户、键盘朝上。
图41B是手提电脑(500)的侧透视图。图中屏幕升高并朝向用户，键盘朝下(手写输入状态)。这个位置可以从图41A出发根据以下几步来达到：首先底座围绕枢轴554转，舒展多段臂下两段，然后在相反方向绕枢轴554略为折叠他们，再绕枢轴552转动屏幕。
图42是电脑(500)的侧透视图，电脑按常规方式合上，多段臂折叠。
图43是电脑(500)的侧透视图，电脑合上，多段臂折叠，屏幕朝上(平板电脑状态)。
图44是电脑(500)的侧透视图，电脑合上，多段臂折叠，底座停放在屏幕上面，键盘朝上(节省空间状态)。
屏幕的上升和屏幕视角的调节互相独立
在这部分，我们根据本发明描述便携式计算机的几个实施例。这些实施例有一种共同特点：由于用于调节屏幕视角的旋转轴与用于调节屏幕相对底座高度的旋转轴互相不平行，屏幕视角的调节(屏幕向上转向用户，向下转向底座)和屏幕与底座之间相对高度的调节是基本上独立的。(在许多情况下，这些轴互相是垂直的。)这种特点简化了多段臂机制的实现并令其容易使用。
图45所示的手提电脑(600)是本发明的第六个实施例。通过臂段633和634围绕联接643和连接枢轴652的相对转动，多段臂可以张开和合拢，从而上下左右、移动屏幕。通过臂段631围绕关节641的转动，屏幕视角可以上下调节(屏幕向上对着用户，向下对着键盘87)。屏幕通过连接枢轴651可以围绕臂段631左右转动；因此，当屏幕和底座折叠在一起时，屏幕既可以面对底座(即常规笔记本关闭位置)或背对底座(平板电脑状态)。这一实施例的一个特点是屏幕视角的调节与多段臂的张开和合拢是基本上的独立行动，这是因为在这一实施例中支持的屏幕视角的旋转轴(通过联接641)与抬高屏幕的旋转轴互相是垂直的。因为底座可以在与臂段634末端的连接处652围绕臂段634转动，键盘可以调到朝上或朝下(手写输入状态)。
手提电脑600有五条转动轴用于臂段、屏幕和底座的相对转动。如果连接枢轴651被不可旋转的连接机制替换，这一手提电脑将有四条转动轴，虽然不够灵活，但它仍将支持打开，合上，屏幕视角调节和抬高屏幕的功能。
图46所示的电脑(601)是手提电脑(600)的一个变形，这一变形通过增加对称部分提高多段臂的稳定性。这一变形保留了调节屏幕视角与抬高和降低屏幕基本上独立的特点。注：653可以是固定的连接以提高稳定性，也可以是可旋转的连接枢轴以支持手写输入状态。
图47所示的电脑(602)是手提电脑(600)的另一种变形，这一变形也是通过增加对称部分提高多段臂的稳定性。这一变形保留了调节屏幕视角与抬高和降低屏幕基本上独立的特点。连接机制654和655是枢轴。
图48所示的手提电脑(700)是本发明的第七个实施例。这台计算机有两条分开的结构相似的多段臂。在这里我们只需描述右边的多段臂(从用户的角度看)，左边的多段臂有类似的结构与功能。右臂与屏幕连接在固定的连接点751，右臂与底座用连接枢轴752连接，臂段731和732可绕关节741相对转动，这转动用以调节屏幕的视角；臂段733和734可绕关节743相对转动，这转动用以升高和降低屏幕。
图49是电脑(700)的后面透视图。电脑700在一个常规打开位置，多段臂折叠并停放在电脑底座的后边82。
图50是电脑(700)的后面透视图。电脑700合上，多段臂折叠并停放在电脑底座的后边82，与底座的后边平行。
图51，图52和图53是手提电脑(700)的三种变形。这些变形中的每一个，多段臂都是用连接枢轴连接到屏幕。多段臂机制的功能在计算机700，701，702和703中是相似的。
防打翻机制和底座前倾机制
图54A-54C所示的防打翻机制和底座前倾机制可用于本发明所描述的便携式计算机上。图54A是可加到多段臂上的附加部分171和172。图54B是防打翻机制也可接到底座。(173和174可转动地连接底座。)图54C显示了173和174也可以用作底座前倾机制。注：在本发明的防打翻机制的和底座前倾机制中，多段臂的附加部分(例如171、172、173和174)和它们在计算机的连接部件可以是可旋转的，可滑动的，可折叠的，不可折叠的，可伸张，可撤回，可伸长，可缩短，可控制地拆开等等。在这里需要特别指出的是：在此所述的防打翻机制和底座前倾机制适用于本发明中所有便携式计算机。
本发明可用多种不同之形式来实施。在此描述的几个实施例仅是为了说明本发明之原理，不应作为本发明之限制。这里提出的实施方案是为了方便解释本发明的原理及应用，以便在本技术领域的技术人员可以有效地利用本发明及其不同的实施形式。本发明的保护范围由权利要求书限定。