JP2000516742A

JP2000516742A - 展開するｃｐｕモジュールを具備する熱効果的ポータブルコンピュータ

Info

Publication number: JP2000516742A
Application number: JP10510978A
Authority: JP
Inventors: ジャニック、クレイグ・エム; ボイル、デニス・ジェイ; モンガン、ライアン・エイチ; ショーバー、マイケル・ジェイ
Original assignee: スペキュラティブ・インコーポレーテッド・ドゥーイング・ビジネス・アズ・スピーク・プロダクト・デザイン・インク
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 2000-12-12
Also published as: AU4081897A; US6297956B1; WO1998008158A1; EP0916115A1; US5774333A; TW358173B; CN1233332A; AU736377B2; KR20000068284A

Abstract

(57)【要約】媒体、バッテリーおよびキーボードを包含する基部（２２）を有するポータブルコンピュータであり、ＣＰＵおよびマザーボードが平坦なＣＰＵモジュール（２８）内に配置され、このＣＰＵモジュール（２８）は、フラットパネルディスプレイモジュール（２６）から後方に離れて、フラットパネルディスプレイモジュール（２６）へ展開機構により機械的に接続されており、且つディスプレイモジュール（２６）および基部（２２）へ基部フレキシブル回路（７８）により機能的に接続されている。並進機構は、ディスプレイモジュール（２６）が閉止したときには、ＣＰＵモジュール（２８）をディスプレイモジュール（２６）へ隣接させるように作動すると共に、ディスプレイモジュール（２６）が開放したときには、ＣＰＵモジュール（２８）をディスプレイモジュール（２６）との間に間隙を持って位置させるように作動する。

Description

【発明の詳細な説明】展開するＣＰＵモジュールを具備する熱効果的ポータブルコンピュータ発明の背景１．発明の分野本発明は一般にポータブルコンピュータの分野に関し、更に詳しくは、コンピュータの使用時にディスプレイモジュールから機械的に分離される実質的に平坦なモジュールに、ＣＰＵおよびマザーボードを組み込んだラップトップおよびノートブックコンピュータのための設計に関する。定義用語「ポータブルコンピュータ」は、ラップトップおよびノートブックコンピュータと若干のパーソナルディジタルアシスタント(Personal Digital Assistan ts)とを含む。一般に、これらのコンピュータは、基体へヒンジで接続されたフラットパネルディスプレイを有する。このディスプレイは、運搬時または保管中には開じられており、そして使用するにあたっては回動されて開放される。基体は、その上面に一体的または取り外し可能なキーボードと、記憶媒体と、バッテリおよび他の部品とを含み得る。ポータブルコンピュータは、キーボードに代えて、或いはキーボードに加えて、ペン形インタフェースのような他のユーザーインタフェースシステムを特長とすることもあり得る。ＣＰＵモジュールは、少なくとも中央処理装置（ＣＰＵ）ユニットを概ね同一平面上に含む実質的に平坦な一枚の印刷回路基板または複数の基板の組立体を包含し、そしてときには補助的な集積回路およびマザーボード上に含まれる他の部品をも包含するハウジングとして定義される。フラットパネルディスプレイモジュールは、クラムシェル(clam-shell)状にベゼルと後部カバーとを備えるハウジング内の液晶ディスプレイのようなフラットパネルディスプレイとして定義される。２．従来技術の説明ポータブルコンピュータ市場の急速な成長は、このようなコンピュータが様々な場所で自由に使用できるということが、コンピュータユーザーに好まれることを示している。デスクトップに取って代わるコンピュータとしてポータブルが個人と大企業との双方によって購入されている。その結果として、デスクトップモデルに相当する性能を提供することが可能なポータブルの需要がある。性能は、最速のＣＰＵと支援回路系、高容量ハードディスクドライブおよびＣＤ−ＲＯＭのような広範な媒体形式を処理する能力、高速の高解像度ビデオ処理、ネットワーキングと他のポートによって与えられた接続機能性の組み合わせであると考えられる。残念ながら、これらの全ての部品を単一の小さな包囲体へ組み込むことには問題がある。システムは熱平衡へ向かう傾向があるので、部品の熱の総計は、若干のまたは全ての部品の仕様作動温度よりも高い温度へ上昇する。特にＣＰＵは処理能力と熱出力との間に比例関係を有する。ポータブルコンピュータのための他の性能指標は、バッテリー寿命である。若干のポータブルは、高温の部品を冷却するためにファンを用いる。高性能、高熱出力部品およびそれらを冷却するファンの組み合わせは、バッテリー寿命を縮める電力消費を増加させてしまう。ポータブルコンピュータの寸法は、最も重要な性能制約因子の一つである。演算性能特徴が同様であるとすれば、ユーザーには最も小さい形態の製品を購入することが好まれる。実際に多くの消費者は、製品の宣伝された長さ、幅、厚さの寸法に基づいて購入を決める。ハタダ(Hatada)他への米国特許第５,３１３,３６２号（１９９４）は、ユニットの基部内に配置されたマザーボードを有するポータブルコンピュータを示す。本明細書に開示される新たな技術は、幾つかの理由のために、この設計とは全く異なる。第一に、マザーボードの位置は、機械的且つ熱的に離隔されたモジュール内ではなく、基部内にある。発熱部品の全ては基部包囲体内に配置されており、その結果として熱的に結合されている。熱平衡において、ＣＰＵ内の温度は、最も熱に敏感な部品によって制限される。第二に、ハタダ他の図３は、後部基部突起内に配置された冷却器を示している。この冷却器は、コンピュータの底面を実質的に増加させてしまうので、机上スペースが大きな問題となるポータブルまたはデスクトップ形式には望ましくない。ハタダ他の図１０は補助冷却器を示しており、これは熱がフラットパネルディスプレイへ転移しないように、ディスプレイから離れて回動することが可能である。ハタダ他の技術は、主基部ハウジングの通気孔を通じての対流に頼っている。それ故、基部は外部の物体、埃、または漏洩した液体の侵入から効率的に遮蔽することができない。更に、冷却効率は、空気流が効率的であるためには制限されていない充分な体積を持たねばならないので、薄いほど悪くなる。底部冷却器と基部ハウジングとの間のスペースが増加するにつれて、ユニットはより高くなる。更に、主要な高温冷却器の底側から出る自然対流は、垂直冷却器からのそれに比べると、概ね半分程度の効率である。通気孔を用いないならば、ハタダ他は、ユーザーが触ることができる外面からの熱の伝導と対流とに頼る。コンピュータから放出可能な全熱量は、ハタダ他の図６に摂氏５５度として示された表面接触温度によって制限されている。この場合、熱の散逸を増大させることは、表面領域の拡大、ひいてはユニット寸法の増大によってのみ実現される。最後に、ハタダ他の図６におけるグラフは、コンピュータ設計における熱転移の正確なまたは一貫した表示ではない。先ず従来技術に関連したグラフ線は、冷却器が筐体よりも低い温度にあることを示す。このようなことは、筐体が冷却器よりも熱源から更に離れていることから、不可能である。第二に、改善された技術については、冷却器と筐体との温度は同一である。これが事実であるためには、二つの間の空気温度が同一でなければならない。温度差がないとすれば、熱移転は起こり得ないので、冷却器を出る対流は生じないであろう。 Griffin他への米国特許第４,９８０,８４８号（１９９０）およびKirchner他への米国特許第４,０８４,２１３号（１９７８）の双方は、単独のハウジング内のフラットパネルディスプレイの後方へ直接に装着された複数の発熱部品を持つ印刷回路を有するコンピュータを示す。このディスプレイアセンプリが開かられるとき、マザーボードは傾いた姿勢に置かれる。通気孔はアセンブリハウジングの上部と下部に位置しており、空気がフラットパネルディスプレイとマザーボードとの間を通過できるるようにしてある。これらの形状は幾つかの理由のために実行不可能である。先ず消費者は、最小のパッケージで最大の計算能力を要求するので、ラップトップおよびノートブックコンピュータは厳しい寸法的制約を受ける。ディスプレイの寸法が増大するにつれて、厚さは重要な尺度になり、より薄いコンピュータは、それが閉じられているときには一層小さくなり、運搬がより容易になる。その反対に、薄さは、Gr iffin他とKirchner他との双方の技術における熱効率に反比例している。マザーボードの何れかの側部上の空気間隙が最小であるならば、空気流が限定されて、対流冷却効果が損なわれる。更に、マザーボードがフラットパネルディスプレイに近接するこの形態においては、マザーボード上の不均一な高い温度はフラットパネルディスプレイに転移して、ディスプレイを判読不能にしてしまう不規則なディスプレイコントラストを引き起こす。実際に、高速で高温のＣＰＵは、フラットパネルディスプレイの温度を、仕様作動温度よりも上昇させ、それを作動不能にする。この問題を更に難しくすることは、ＣＰＵおよびマザーボードからの熱の大部分がマザーボードのフラットパネルディスプレイ側へ放散されてしまうということである。これは、ディスプレイ／マザーボードハウジングの後面上に接触温度の上限があるという事実に起因している。大量の熱がこの外面へ到達させられるならば、それはユーザーを火傷させてしまう。その結果、ＣＰＵはその温度、ひいてはその計算能力出力を制限される。これに代えて、マザーボード、フラットパネルディスプレイ、後部カバーの間の間隙を、空気流の制限をより少なくするように増大させるとすれば、コンピュータの全体的な厚さが増加して、コンピュータが暈ばり、運搬や収納に支障を来す。Griffin他は突起部について述べており、この突起部は、回路基板がＬＣＤから相当に離間するのに充分な距離をもって回路基板を支持するので、コンピュータは、基部内にＣＰＵおよびマザーボードを有する従来設計よりも実質的に厚くなる。 Griffin他とKirchner他における他の問題は、その双方が通気孔を示しており、この通気孔は、外部の物体または漏洩した液体がハウジングに入ることを可能にし、マザーボード上に物理的な損傷或いは短絡を起こす虞があることである。これを防ぐために通気孔を小さくすれば、気流が制約されるので、設計の対流冷却効率が減少する。更に、通気孔は、ハウジングを電磁気干渉(electoromagnetic interface;EMI) を完全に阻止する遮蔽要素として用いることを妨げてしまう。ポータブルコンピュータのような電子デバイスは、法律の規定によって、ＥＭＩの放出量を小さくするように遮蔽せねばならない。プロセッサ速度が増大するにつれて、ＥＭＩエネルギの波長は増大し、その結果、より多くのエネルギが遮蔽体の所定の大きさの開口を通じて漏れてしまう。多くのコンピュータはハウジングを遮蔽要素として用いる。プラスチックハウジングは、内面を導電性材料の薄い層で被覆し得る。Griffin他とKirchner他では、かなり大きな熱通気孔からＥＭＩが漏れるので、外側ハウジングを唯一のＥＭＩ遮蔽体として使用することを妨げる。 Griffin他とKirchne他の技術は、通気孔によって生じた制約に起因して、強制対流のためにファンが付加されたとき、熱転移効率をも本質的に制限する。発明の概要本発明はポータブルノートブックまたはラップトップコンピュータの新規で自明でない技術を実証する。簡単且つ一般的に述べれば、熱効率的ポータブルコンピュータのためのこの設計は以下を備える。即ち、記憶媒体、電源、コネクタおよびキーボードを包含する基部と、フラットパネルディスプレイ、前部ベゼルおよび後部カバーからなるディスプレイモジュールと、ＣＰＵ、支援ＩＣ、関連回路系とを有する主回路基板（マザーボード）と、マザーボード部品に熱的に接続された内部カバー／拡散板、後方カバーからなるＣＰＵモジュールと、ディスプレイが開放したときにマザーボードモジュールをディスプレイモジュールから機械的に分離させる展開機構と、マザーボードとディスプレイモジュールとの間、およびマザーボードと基部との間に連続的な信号を維持する伸張自在な信号伝達手段とである。目的と利点本明細書に示された設計の主な利点は、コンピュータのディスプレイが、開放されて使用されている間の対流冷却効果の最大化と、閉じられているときのコンピュータの寸法の最小化とを同時になすことにより、一層強力な、ひいては熱的に高温な部品の使用を可能にすることである。コンピュータが保管されるとき、ＣＰＵモジュールは、フラットパネルディスプレイモジュールへ載置される。本明細書に示される設計と従来のラップトップとの厚みの差は、非常に小さい。最小にみて、この厚みは、ユニットが閉止しているときに隣接する平坦な要素としてのフラットパネルディスプレイモジュール後部カバーとＣＰＵモジュールカバー／拡散体との材料厚である。この組み合わせ寸法は、１ｍｍ位の小ささとし得る。上記の二つの要素は、通常の設計に比べて、高さの増加が伴うだけの付加的な部品である。増大された冷却効率は、ＣＰＵモジュール内の発熱部品の配置、ＣＰＵモジュールの傾斜姿勢、および熱に敏感な部品の隔離に起因する。内部カバー／拡散体はマザーボード部品に熱的に接続しているので、熱がカバー／拡散体へ伝導する。カバー／拡散体へ伝導した熱エネルギは、カバー／拡散体の全域へ均等に拡がる傾向があり、熱を空気中へ転移させる表面領域を効率的に拡張させる。ＣＰＵモジュールの傾斜姿勢のために、この熱は、カバー／拡散体に沿って上昇する空気により、カバー／拡散体から運び去られる。他の利点は、ＣＰＵおよびマザーボードがモジュール内に完全に被包されており、外部環境に晒されないということである。自然対流または強制対流を必要とする殆どの製品は、長時間に亘る塵の蓄積に起因する加熱によって損傷する。本明細書に与えられた技術は通気孔を必要としないので、ＣＰＵモジュールは防塵且つ耐塵とすることができる。この設計における更に他の利点は、ＣＰＵモジュール、フラットパネルディスプレイモジュール、および基部が相互に熱的に隔離されていることである。ＣＰＵモジュールは、このＣＰＵモジュールとフラットパネルディスプレイモジュールとの間の熱転移が極く僅かになるように、フラットパネルディスプレイモジュールから分離されている。その結果、フラットパネルディスプレイ、ＰＣカード媒体、或いは光学的ディスクレーザーダイオードのような熱に敏感な部品に影響を与えることなく、ＣＰＵおよびマザーボードサブシステムを一層高温に作動させることができる。この設計の更に他の利点は、コンピュータの外面ではない面、即ちユーザーが触れない面へ熱が伝導するので、ＣＰＵ（最も高温の部品）を通常のラップトップでよりも一層に高温に作動させることができることである。市販の殆どのポータブルコンピュータは、このデバイスの底面に近接したＣＰＵを有する。この通常の形態におけるＣＰＵは、コンピュータの底面で誘発される温度に基づくＣＰＵの熱的（ひいては処理）能力出力に制限される。本発明の更なる目的および利点は：（ａ）保管または運搬時のポータブルコンピュータの厚さを最小化しながら、自然対流または強制対流によりマザーボードの高温部品からの熱転移を最大化するポータブルコンピュータを与えることである。（ｂ）マザーボードの発熱要素が拡散体に熱的に接続されており、その拡散体の他方の側は最小に制限された空気流に直接に晒されており、そして使用時には拡散体が実質的に傾斜した姿勢にあるコンピュータを与えることである。（ｃ）マザーボードがハウジング内に包含されて、そのハウジング内の実質的に平坦な側部の一つがマザーボードの発熱部品へ熱的に取り付けられており、且つその側部は高い熱伝導性且つ導電性の材料からなり、外部空気へのより効率的な対流転移のために熱を拡散させると共に、高周波部品のためのＥＭＩ遮蔽体を与えるポータブルコンピュータ設計を与えることである。（ｄ）ＣＰＵモジュールをメインコンピュータから展開させて離隔して、ユーザーが触ることができない保護された内面へ発熱部品を熱的に接続させるようにするポータブルコンピュータを与えることである。（ｅ）外部の物体、塵、或いは液体による損害に対してマザーボードを効果的に保護しながら、効率的に冷却されるポータブルコンピュータを与えることである。（ｆ）使用中に、傾斜したＣＰＵモジュールをフラットパネルディスプレイモジュールから並進移動させて離間させることにより、マザーボードモジュールは、ＣＰＵまたはマザーボードによって発生したＥＭＩが漏れる間隙を含まないポータブルコンピュータを与えることである。（ｇ）ＣＰＵがハウジング内に包含されており、このハウジングをフラットパネルディスプレイモジュールから展開させて離間させて、このモジュールを熱的に隔絶することにより、フラットパネルディスプレイモジュールの視覚的な不規則性を引き起こすことなく、ＣＰＵモジュール内の部品を一層高温に作動させることができるポータブルコンピュータを与えることである。（ｈ）高温部品をファンにより一層効率的に冷却できるように、これらの高温部品が、冷却空気の経路の制約を低減するように配列されたコンピュータを与えることである。（ｉ）高温部品を薄い実質的に平坦なハウジング内に配列して、強制対流の制約を大幅に低減させ、それにより低出力ファンを高温部品の冷却に使用できるコンピュータを与えることである。（ｊ）ＣＰＵおよびその他の高周波部品から輻射されたＥＭＩをハウジング要素により完全に遮蔽できるコンピュータを与えることである。（ｋ）主な発熱源である集積回路が、薄い実質的に平坦なモジュール内に包含され、そのモジュールは、前記部品の効率的な冷却のために、容易に分離して垂直姿勢にできるコンピュータを与えることである。（１）より高速に、ひいてはより高温なＣＰＵおよびその他の集積回路を使用でき、そして依然として、容易に運搬可能な充分に小さいパッケージ内に包含されたポータブルコンピュータを与えることである。（ｍ）高温部品を薄い実質的に平坦なＣＰＵモジュール内に配列して、自然対流または強制対流により効率的に冷却されるようにすると共に、修理または改良のためにＣＰＵモジュールへ容易に接近可能またはＣＰＵモジュールを容易に取り外し可能としたコンピュータを与えることである。（ｎ）ファンまたはファン雑音を伴うことなく、或いは、より静謐な低出力ファンによって、効率的に冷却されるコンピュータを与えることである。（ｏ）効率的に冷却されている上に、部品の間に空気間隙を伴わない非常に小さな形態で運搬または保管できるコンピュータを与えることである。（ｐ）より高温な部品を包含でき、ひいては良好な性能を与え、しかも露出面上の低い温度を維持できるコンピュータを与えることである。本発明の他の目的と利点およびその完全な理解は、以下の詳細な説明と請求項とを添付図面と共に参照することにより得られるであろう。以下に記載された図面においては、各図中、同様な部分には同様な参照符号が付されている。図面の簡単な説明図１は、フラットパネルディスプレイコンピュータ２０の前方斜視図であって、そのコンピュータ２０の蓋アセンブリが開放した状態を示す。図２は、図１に示したフラットパネルディスプレイコンピュータ２０の後方斜視図である。図３は、図１および図２に示した蓋アセンブリ２４の部分的な前面図である。図４は、図３に示した蓋アセンブリ２４の部分的な前方斜視図であって、明瞭化のためにディスプレイベゼル３４を除去した状態を示す。図５は、図３に示した蓋アセンブリ２４の部分的な前方斜視図であって、明瞭化のためにディスプレイモジュール２を除去した状態を示す。図６は、図１および図２に示したフラットパネルディスプレイコンピュータ２０の左側面図である。図７は、フラットパネルディスプレイコンピュータ２０を図３の線６−６に概ね沿って破断した部分的な左側面断面図である。図８は、ＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８の前方斜視図であって、明瞭化のためにディスプレイモジュール補助アセンブリ２６、カバー／拡散体４６およびＣＰＵモジュールベゼル４４を除去した状態を示す。図９は、基部アセンブリ２２の前方斜視図であって、明瞭化のためにキーボード補助アセンブリ７２、基部上部カバー８４を除去した状態を示す。図１０は、ＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８を図３の線６−６に概ね沿って破断した部分的断面の詳細図である。図１１は閉じられたフラットパネルディスプレイコンピュータ２０を示す後方斜視図である。図１２はＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８を完全に機械的に分離できる形態を示す。図１３はＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８が側面に沿って回動する形態を示す。図１４はＣＰＵモジュール補助補助アセンブリ２８がドッキングステーション内に垂直に配置されている形態を示す。図１５はＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８内にフアンが位置しているフラットパネルディスプレイコンピュータ２０の部分的な後方斜視図である。図１６は蓋アセンブリ２４の底部に展開可能に位置するファンを有するフラットパネルディスプレイコンピュータ２０の部分的な図である。図１７はペン状のユーザーインタフェースと共に構成されたポータブルコンピュータを示す。図１８は形状記憶合金作動要素を有するフラットパネルディスプレイコンピュータ２０の部分的な側面図である。図１９は基部に隣接して格納されたＣＰＵモジュールを有するフラットパネルディスプレイコンピュータ２０の側面図である。図面の参照符号フラットパネルディスプレイコンピュータ２０基部アセンブリ２２蓋アセンブリ２４ディスプレイモジュール補助アセンブリ２６ＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８フラットパネルディスプレイ３０ディスプレイ変換回路基板３２ディスプレイベゼル３４ディスプレイ後部カバー３６ヒンジアセンブリ３８ロッドクランプ４０ａ，ｂヒンジベアリング４２ａ，ｂＣＰＵモジュールベゼル４４カバー／拡散体４６ＣＰＵモジュール後部カバー４８主ＰＣＢ（印刷回路基板）５０ CPU ５２熱伝導界面材料５４プッシャリンク５６カバーリンク５８モジュール可撓体６０ａ，ｂ，ｃ，ｄハードディスクドライブ６２媒体ベイ６４入力／出力コネクタ６６コネクタ基板６８ＰＣＭＣＩＡモジュール７０キーボード補助アセンブリ７２バッテリーパック７４トラックパッド７６基部フレキシブル回路７８支援ＩＣ８０基部底部カバー８２基部上部カバー８４拡張可能な熱遮蔽体８６ファン８８形状記憶合金要素９０好適実施例の説明図面、特に図１および図２を参照すると、フラットパネルディスプレィコンピュータ２０が本発明により示されており、蓋アセンブリ２４へ軸支された基部アセンブリ２２を一般に含んで示す。図６および７に明らかなように、蓋アセンブリ２４は一般に、ディスプレイモジュール補助アセンブリ２６とＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８とを含む。図６，７および９に明らかなように、基部アセンブリ２２は、ハードディスクドライブ６２、媒体ベイ６４、複数の入力／出力コネクタ６６、コネクタ基板６８、ＰＣＭＣＩＡモジュール７０、キーボード補助アセンブ７２、バッテリパック７４およびトラックパッド７６を収容する。トラックパッド７６はスクリーン上のカーソルを制御するために用いるタッチ感応位置決めデバイス(touch-sensi tive pointing device)である。これらの部品は基部下部カバー８２と基部上部カバー８４により包含されている。基部下部カバー８２と基部上部カバー８４とはクラムシェル状に配置されている。ディスプレイモジュール補助アセンブリ２６は、一般にディスプレイベゼル３４とディスプレイ後部カバー３６とを備え、そのベゼル３４とカバー３６とは、フラットパネルディスプレイ３０とディスプレイ変換回路基板３２（図４参照）を収容するようにクラムシェル状に配置されている。図３および４に明らかなように、ディスプレイモジュール補助アセンブリ２６は、基本的に矩形状であり、ディスプレイベゼル３４と、ヒンジアセンブリ３８を包囲する一対の下向き突出部分を有するディスプレイ後部カバー３６との双方を有する。ヒンジアセンブリ３８は、ディスプレイ後部カバー３６へ固定された一組のロッドクランプ４０ａおよび４０ｂからなり、そのクランプ４０ａおよび４０ｂは、基部アセンブリ２２に支持された一組のヒンジベアリング４２ａおよび４２ｂへ揺動自在に接続されている。この方式においては、ディスプレイモジュール補助アセンブリ２６はベースアセンブリ３８上に揺動自在に接続されている。図５，６および７に明らかなように、ＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８は一般に、カバー／拡散体４６を支持するＣＰＵモジュールベゼル４４と、このＣＰＵモジュールベゼル４４とクラムシェル形態に配置されたＣＰＵモジュール補助後方カバー４８とを備える。ＣＰＵモジュールサブアセンブリは、ＣＰＵ５２と、主ＰＣＢ５０（図８および１０参照）とを含む。図７，８および１０を参照すると、ＣＰＵ５２は主ＰＣＢ５０上に直接に搭載することにより、ＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８の全体的な厚さを最小化するようにしてある。ＣＰＵ５２と複数の支援ＩＣ８０との双方は、Chomerics Cho−Therm Ｔ２７４のような熱伝導性界面材料５４を介してカバー／拡散体４６に熱的に接続されている。ＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８の下部部分に揺動自在に取り付けられているのは、プッシャリンク５６およびカバーリンク５８である。プッシャリンク５６およびカバーリンク５８の反対側端部は基部アセンブリ２２に対して揺動自在に取り付けられている。基部アセンブリ２２内に取り付けられたプッシャリンク５６およびカバーリンク５８の軸は、ヒンジアセンブリ３８の軸と同軸ではない。ディスプレイモジュール補助アセンブリ２６とＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８とを接続しているのは、四つの柔軟なモジュール可撓体(flexures)６０ａ，６０ｂ，６０ｃおよび６０ｄ（図５参照）である。図６は、デバイスが開放状態にあるとき、ディスプレイモジュール補助アセンブリ２６とＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８とが、好ましくは４ｍｍ乃至８ｍｍの間隙をもって、互いに平行に位置していることを示す。この二つのモジュールの密接した間隙はタッチアクセスを制限する特徴を与える。図８に明らかなように、主ＰＣＢ５０、ＣＰＵ５２、および複数の支援ＩＣ８０とは電気的に接続されている。図７および８に明らかなように、基部フレキシブル回路７８は主ＰＣＢ５０の右下領域に接続されており、カバーリンク５８を通って基部下部カバー８２内へ延伸する。ここでフレキシブル回路７８は二つの長さに分割されており、その一方は、フラットパネルディスプレイ３０およびディスプレイ変換回路基板３２のための電気信号と電力とを伝送する。このフレキシブル回路の区画は、ヒンジアセンブリ３８を介してディスプレイモジュール補助アセンブリ２６へ上方へ経路を定められている。基部フレキシブル回路７８の他方の区画は、基部アセンブリ２２から主ＰＣＢ５０へ電力を伝達するのに加えて、ベースアセンブリ２２内の主ＰＣＢ５０とモジュールの間で信号を伝達する。図においては、主ＰＣＢ５０、ＣＰＵ５２、コネクタ基板６８およびディスプレイ変換回路基板３２は若干模式的に示してあることを理解されたい。実際には、付加的なチップと回路系とが事実上に基板を満たすのであるが、これらは図示を単純化する目的のために省略してある。次に、上述の実施例の操作と効果について説明する。通常の操作期間中、蓋アセンブリ２４は、図１に示されるように、開放位置へ展開される。基部アセンブリ２２内に装着されたプッシャリンク５６とカバーリンク５８との軸は、ヒンジアセンブリ３８の軸に同軸でないので、蓋アセンブリ２４が回動したとき(図７参照)、ＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８に対してずらされる。この方式においては、蓋アセンブリ２４が開放したとき、ＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８は、ディスプレイモジュール補助アセンブリ２６から離間される。同様に、図１１に示されるように蓋アセンブリ２４が閉じられるとき、ＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８とディスプレイモジュール補助アセンブリ２６とは一緒にされて、部品の間の間隙がない小さく纏められた寸法にされるので、より薄くなり、一層容易に運搬可能である。同じく蓋アセンブリ２４の開閉に関係しているのは、モジュール可撓体６０ａ，ｂ，ｃおよびｄである。これらはディスプレイモジュール補助アセンブリ２６とＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８との動作が、開放の範囲全体に亘って平行になるように制限する。モジュール可撓体６０ａ，ｂ，ｃおよびｄは、蓋アセンブリ２４が、本発明品を損なうことなく、ディスプレイモジュール補助アセンブリ２６とＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８との間に一定の距離を置くように閉止することを可能とする。本発明品が起動すると、作動される全ての回路基板および全ての部品へ電流が流れ始める。電力が流れるどの場所でも熱が発生して、温度が上昇し始める。システムにおける熱の大部分は、主ＰＣＢ５０とＣＰＵ５２を含む個々の部品の中で生成される。主ＰＣＢ５０およびＣＰＵ５２がカバー／拡散体４６へ熱的に接続されるているので、主ＰＣＢ５０およびＣＰＵ５２により発生した熱の大部分は、ＣＰＵモジュール後部カバー４８ではなくカバー／拡散体４６へ伝達する。これは、ＣＰＵモジュール後部カバー４８の外面のように、表面温度がＵＬ接触温度限界を超えてはならないものには、快適さと安全性の理由のために望ましいことである。ディスプレイモジュール補助アセンブリ２６とＣＰＵモジュール補助アセンブリ２８との間の間隙は充分に小さく、カバー／拡散体４６はユーザーに触れることのできない表面であり、従ってカバー／拡散体４６の温度は通常の設計のノートブックにおけるよりも実質的に高くなることができるので、以下に説明するように、効率的な熱交換冷却が与えられる。熱は、カバー／拡散体４６からその周囲へ対流と輻射によって伝達される。これらの伝熱手段の双方は、対象の材料とその周囲との間の大きな温度差によって改善される。それ故に、カバー／拡散体４６は、通常の設計のフラットパネルディスプレイコンピュータの外面よりも高熱に維持することができるので、熱を一層効率的に本発明品から逃がすように転移させることができる。概要、結果、目的好適実施例に基づいて、従来技術と比較すると、本発明のフラットパネルディスプレイコンピュータ２０は、以下のように機能と安全性で劇的な改良を成し遂げる。（１）より効率的な自然または強制された対流を、事実上同寸法のパッケージで利用可能である。（２）外面領域が拡張されているために、従来技術と比較して、対流および輻射によって除去可能な熱量が大いに増加する。従って、より高速で一層強力なプロセッサを使用し得る。（３）熱に敏感な部品（媒体ベイ６４、ハードディスクドライブ６２、フラットパネルディスプレイ３０など）が、主要な熱生成部品（主ＰＣＢ５０およびＣＰＵ５２）から離隔されているので、本発明における形状において、より高速の、即ちより高温のＣＰＵを使用し得る。（４）本発明は内部部品を従来技術よりも良好に冷却するので、強制的エアシステム（ファン）を包含することなくプロセッサ速度を適切に増加し得る。同様に構成された従来システムで必要とされるであろうファンは、信頼性の問題、雑音、コストとバッテリー電力消耗の源となる。（５）システムの内部にファンを包含することなく、外側ケース部品は換気孔または溝を有する必要がない。これらの孔がなくても、電気部品は、流体流出、埃、或いは電磁気の干渉のような環境の危険から良好に保護される。６）発生した熱の多くは、それが周囲へ伝熱する前に、ユーザーが触れることのできない面へ移送されるので、ユーザーが接触可能な外面は相当に低温に保たれる。７）同様に、システム熱の大部分は比較的に小さい領域へ伝熱されるので、その領域からの熱転送は、増加された表面温度のために一層効率的である。上述の説明は多くの具体的事項を含んでいるが、これらは本発明の目的を限定するものとして解釈すべきではなく、本発明の現在の好適実施例の若干の説明を与えるにすぎない。本発明は様々な形態でなすことができる。例えば図１２に示すように、ＣＰＵモジュールをディスプレイモジュールから完全に機械的に取り外し可能としてもよい。この場合、拡張可能な熱遮蔽体８６が、空気をカバー／拡散体に沿って上昇させるようにカバー／拡散体から離れて展開するが、誰かがカバー／拡散体に触れることは不可能である。図１４に示す関連した形態では、ＣＰＵモジュールを、一体的なファン８８付きのドッキングステーション内に配置することができる。ＣＰＵモジュールは図示の可撓体でディスプレイモジュールへ接続する必要はない。ＣＰＵモジュールは図１３に示されるように、ディスプレイモジュールの側縁の一つに沿って位置しているヒンジから軸回りに揺動できる。この場合、ＣＰＵモジュールはディスプレイから数度だけ離れて回動するか、或いはディスプレイを開放状態に保つための支持体を与えるように完全に９０度の回動をしてもよい。ユーザーは、拡張可能な熱遮蔽体８６により、ＣＰＵモジュールの高温表面に触れることがないようにされる。ここで図１５を参照すると、ファン８８をＣＰＵモジュールと同一の平面内に配置させてもよい。このファンは、ディスプレイが開放する間に展開または回動することができる。図１６に示すように、ファンを基部内に配置しておき、そしてコンピュータが開放するときには、ＣＰＵモジュールの底部近傍で展開するようにしてもよい。ＣＰＵモジュールはコンピュータの熱状態を監視する熱管理補助システムによって自動的に展開することができる。ＣＰＵモジュールが非常に高温であると判断されたとき、モジュールは展開する。展開手段は、ＣＰＵによる加熱によって形状を変化させる形状記憶合金を用いる機構としてもよい。このシステムの例が図１８に示されており、ここではリンクが形状記憶合金要素９０に置き換えられている。熱補助システムはコンピュータ内部の温度を測定する。指定された温度限界に達するとき、電流が形状記憶合金に通電して、形状記憶合金が延びることにより、ＣＰＵモジュールはディスプレイモジュールから離間するように展開する。図１９は、ＣＰＵモジュールが基部に回動自在に接続された本発明の形態を示す。ＣＰＵモジュールは、使用中においては、傾いて位置し、且つディスプレイモジュールの後方から離間しており、そして保管または輸送中には、基部ベースに隣接して位置する。本発明は、図１７に示すように、フラットパネルディスプレイ上の領域に触れることにより、ユーザーがデバイスを制御するペン状の入力デバイスト共に構成されるとすれば、これもまた有用である。この形態においては、媒体、コネクタおよび他の部品はフラットパネルディスプレイと同一のハウジングに含められる。ＣＰＵモジュールは、ユニットが使用中であるとき、主ハウジングから離間するように展開する。本発明は、その要旨またはその不可欠な特質から逸脱することなく、他の特定の形式で具体化し得るので、本実施例はあらゆる点で説明的であって、本発明を限定するものではない。本発明の範囲を示すものは、上述の説明よりも、むしろ添付の請求の範囲である

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ボイル、デニス・ジェイアメリカ合衆国、カリフォルニア州 94301、パロ・アルト、ハミルトン・アベニュー 1169 (72)発明者モンガン、ライアン・エイチアメリカ合衆国、カリフォルニア州 94061―2218、レッドウッド・シティー、オーク・アベニュー 659 (72)発明者ショーバー、マイケル・ジェイアメリカ合衆国、カリフォルニア州 94611―1340、オークランド、ワイルド・カラント・ウェイ 7823

Claims

【特許請求の範囲】１．ポータブルコンピュータであって、フラットパネルディスプレイと、ＣＰＵと、ポータブルコンピュータマザーボードに関連した複数の部品とを包含するＣＰＵモジュールと、前記コンピュータを制御するユーザーインタフェース制御手段と、ポータブルコンピュータに関連した複数の部品を包含する基部と、前記コンピュータが閉止されたときは前記ＣＰＵモジュールを前記フラットパネルディスプレイへ隣接させて位置させると共に、前記コンピュータが使用されるときは前記ＣＰＵモジュールを前記フラットパネルディスプレイおよび前記基部から離間させる展開手段との組み合わせからなるポータブルコンピュータ。２．前記ＣＰＵモジュールが、前記ＣＰＵのみを包含する請求項１記載のコンピュータ。３．前記ＣＰＵモジュールにファンが取り付けられた請求項１記載のコンピュータ。４．前記基部にファンが取り付けられた請求項１記載のコンピュータ。５．前記ＣＰＵモジュールが、前記基部およびフラットパネルディスプレイから機械的に取り外し可能である請求項１記載のコンピュータ。６．前記展開手段が、前記閉止状態では前記ＣＰＵモジュールを前記基部へ隣接させて位置させると共に、使用されるときには前記ＣＰＵモジュールを前記基部およびフラットパネルディスプレイから離間させて位置させる請求項１記載のコンピュータ。７．ポータブルコンピュータであって、フラットパネルディスプレイと、ポータブルコンピュータに関連した複数のデバイスおよび部品とを含む基部と、前記コンピュータを制御するユーザーインタフェース制御手段と、ＣＰＵと、ポータブルコンピュータマザーボードに関連した複数の部品とを包含するＣＰＵモジュールと、前記コンピュータが保管されるとき前記ＣＰＵモジュールを前記フラットパネルディスプレイへ隣接させて位置させると共に、前記コンピュータが使用されるときは前記ＣＰＵモジュールを前記基部から離間させる展開手段との組み合わせからなるポータブルコンピュータ。８．前記ＣＰＵモジュールが、前記ＣＰＵのみを包含する請求項７記載のコンピュータ。９．前記ＣＰＵモジュールにファンが取り付けられた請求項７記載のコンピュータ。 10．前記基部にファンが取り付けられた請求項７記載のコンピュータ。 11．前記ＣＰＵモジュールが、前記基部およびフラットパネルディスプレイから機械的に取り外し可能である請求項７記載のコンピュータ。 12．ポータブルコンピュータであって、フラットパネルディスプレイと、ＣＰＵと、ポータブルコンピュータマザーボードに関連した複数の部品とを包含するＣＰＵモジュールと、前記コンピュータを制御するユーザーインタフェース制御手段と、ポータブルコンピュータに関連した複数の部品を包含する基部と、熱監視補助システムにより起動される展開手段であり、前記コンピュータが閉止されたときは自動的に前記ＣＰＵモジュールを前記フラットパネルディスプレイへ隣接させて位置させると共に、使用中の内部温度により必要が生じたときは、前記ＣＰＵモジュールを前記フラットパネルディスプレイおよび前記基部から離間させる展開手段との組み合わせからなるポータブルコンピュータ。 13．前記ＣＰＵモジュールの展開が、形状記憶合金要素により駆動される請求項 12記載のコンピュータ。 14.前記ＣＰＵモジュールが、前記ＣＰＵのみを包含する請求項12記載のコンピュータ。 15.前記ＣＰＵモジュールにファンが取り付けられた請求項12記載のコンピュータ。 16.前記基部にファンが取り付けられた請求項12記載のコンピュータ。 17．ポータブルコンピュータであって、フラットパネルディスプレイと、ベゼルと、後部カバーとを含むディスプレイモジュールと、ＣＰＵと、ポータブルコンピュータマザーボードに関連した複数の部品と、熱拡散カバー要素と、後部カバーとを包含するＣＰＵモジュールと、キーボードと、複数のコネクタと、複数の媒体と、バッテリと、印刷回路基板と、指示デバイスと、上部カバーと、底部カバーとを包含する基部と、複数の柔軟な可撓体であり、前記コンピュータが閉止されたときは前記ＣＰＵモジュールを前記ディスプレイモジュールへ隣接させて位置させると共に、前記コンピュータが使用されるときは前記ＣＰＵモジュールを前記フラットパネルディスプレイおよび前記基部から平行に離間させる複数の柔軟な可撓体と、前記基部に対する前記ＣＰＵモジュールの機能的接続と、前記ディスプレイモジュールに対する前記ＣＰＵモジュールの機能的接続とを維持する延長自在な信号中継手段との組み合わせからなるポータブルコンピュータ。 18．コンピュータをコンピュータ操作する方法であり、そのコンピュータは、ポータブルコンピュータに関連した複数のデバイスおよび部品を包含する基部と、ユーザーインタフェース制御手段と、フラットパネルディスプレイと、ＣＰＵとポータブルコンピュータマザーボードに関連した複数の部品とを包含するＣＰＵモジュールとを有しており、前記方法は、ａ．輸送または保管のために、前記フラットパネルディスプレイとＣＰＵモジュールと基部とを隣接させて平坦に一纏めにする段階と、ｃ．前記フラットパネルディスプレイモジュールを揺動させて前記基部から離し、使用時の眼視に供するようにする段階と、ｄ．前記ＣＰＵモジュールを前記フラットパネルディスプレイに対して平行に離間させて移動させ、使用中に冷却させるようにする段階とを含む方法。 19．コンピュータをコンピュータ操作する方法であり、そのコンピュータは、ポータブルコンピュータに関連した複数のデバイスおよび部品を包含する基部と、ユーザーインタフェース制御手段と、フラットパネルディスプレイと、ＣＰＵのみをを包含するＣＰＵモジュールとを有しており、前記方法は、ａ．輸送または保管のために、前記フラットパネルディスプレイとＣＰＵモジュールと基部とを隣接させて平坦に一纏めにする段階と、ｂ．前記フラットパネルディスプレイモジュールを揺動させて前記基部から離し、使用時の眼視に供するようにする段階と、ｃ．前記ＣＰＵモジュールを前記フラットパネルディスプレイと基部とから離間させ、使用中に冷却させるようにする段階とを含む方法。 20．コンピュータをコンピュータ操作する方法であり、そのコンピュータは、ポータブルコンピュータに関連した複数のデバイスおよび部品を包含する基部と、ユーザーインタフェース制御手段と、フラットパネルディスプレイと、ファンを包含するＣＰＵモジュールとを有しており、前記方法は、ａ．輸送または保管のために、前記フラットパネルディスプレイとＣＰＵモジュールと基部とを隣接させて平坦に一纏めにする段階と、ｂ．前記フラットパネルディスプレイモジュールを揺動させて前記基部から離し、使用時の眼視に供するようにする段階と、ｃ．前記ＣＰＵモジュールを前記フラットパネルディスプレイと基部とから離間させ、使用中に冷却させるようにする段階とを含む方法。 21．コンピュータをコンピュータ操作する方法であり、そのコンピュータは、ポータブルコンピュータに関連した複数のデバイスおよび部品を包含する基部と、ユーザーインタフェース制御手段と、フラットパネルディスプレイと、ＣＰＵモジュールとを有しており、前記方法は、ａ．輸送または保管のために、前記フラットパネルディスプレイとＣＰＵモジュールと基部とを隣接させて平坦に一纏めにする段階と、ｂ．前記フラットパネルディスプレイモジュールを揺動させて前記基部から離し、使用時の眼視に供するようにする段階と、ｃ．前記ＣＰＵモジュールを前記フラットパネルディスプレイと基部とから離間させ、使用中に冷却させるようにする段階とを含む方法。 22．コンピュータをコンピュータ操作する方法であり、そのコンピュータは、ポータブルコンピュータに関連した複数のデバイスおよび部品を包含する基部と、ユーザーインタフェース制御手段と、フラットパネルディスプレイと、ポータブルコンピュータマザーボードに関連した複数の部品を包含するＣＰＵモジュールとを有しており、前記方法は、ａ．輸送または保管のために、前記フラットパネルディスプレイとＣＰＵモジュールと基部とを隣接させて平坦に一纏めにする段階と、ｂ．前記フラットパネルディスプレイモジュールを前記基部から離して位置させ、使用時の眼視に供するようにする段階と、ｃ．前記ＣＰＵモジュールを取り外して、且つ前記フラットパネルディスプレイと基部とから垂直方向に離間させて、使用中に冷却させるようにする段階とを含む方法。 23．コンピュータをコンピュータ操作する方法であり、そのコンピュータは、ポータブルコンピュータに関連した複数のデバイスおよび部品を包含する基部と、ユーザーインタフェース制御手段と、フラットパネルディスプレイと、ポータブルコンピュータマザーボードに関連した複数の部品を包含するＣＰＵモジュールとを有しており、前記方法は、ａ．輸送または保管のために、前記フラットパネルディスプレイとＣＰＵモジュールと基部とを隣接させて平坦に一纏めにする段階と、ｂ．前記フラットパネルディスプレイモジュールを、前記フラットパネルディスプレイの一縁に同軸な軸の周りに揺動させて、使用時の眼視に供する姿勢にさせる段階と、ｃ．前記ＣＰＵモジュールを取り外して、且つ前記フラットパネルディスプレイと基部とから垂直方向に離間させて、使用中に冷却させるようにする段階とを含む方法。