DE2649566A1

DE2649566A1 - Rechner mit leuchtstoffroehren-anzeige

Info

Publication number: DE2649566A1
Application number: DE19762649566
Authority: DE
Inventors: Isamu Washizuka
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-05
Also published as: US4103208A; JPS5255433A; DE2649566B2; DE2649566C3

Description

PATENTAfNiWALTE 26 A 95 6 6

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8OOO München 22 D-48OO Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

2 9. Okt. 1976

Case 333-GER
PS/Ug

SHARP KABUSHIKI KAISHA
Osaka, Japan

Rechner mit Leuchtstoffröhren-Anzeige

Die Erfindung betrifft eine Leuchtstoffröhren-Anzeige zur Verwendung bei elektronischen Rechnern.

Wie in Figur 1 gezeigt, umfaßt ein herkömmlicher elektronischer Rechner eine gedruckte Schaltung auf einem biegsamen Film 1, eine mehrzifferige Leuchtstoffröhren-Anzeige 2, eine auf einem einzelnen Chip angeordnete LSI-integrierte Halbleiterschaltung 3 und Tasten-Festkontakte 4. Ein Beispiel für die Leuchtstoffröhren-Anzeige 2 ist in der US-Patentschrift 3 57^ 655 offenbart. Die einzelnen Bauelemente sind mit Anschlußdrähten versehen, die an die Leiterbahnen 5 der auf dem Film 1 angeordneten gedruckten Schaltung angelötet sind. Klemmen 6 dienen zum Anschluß an eine Energiequelle 7. Der biegsame

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Film 1 weist ferner durch Lochungen geführte Verbindungen und an seiner Rückseite angeordnete Leiterbahnen 9 auf. Bei einer derartigen Anordnung sind für eine Leuchtstoffröhren-Anzeige für beispielsweise sechs Ziffern mit je acht Segmenten insgesamt folgende sechzehn Anschlüsse erforderlich, die mit der gedruckten Schaltung auf dem Film 1 zu verlöten wären: Anschlüsse für die Ziffern- (oder Gitter-)wahl ... 6

Anschlüsse für die Segmentwahl 8

Heizfaden-Anschlüsse 2

Für den eine Datenverarbeitungseinheit enthaltenden LSI-HaIbleiterchip sind folgende achtzehn Anschlüsse an die gedruckte Schaltung auf dem Film 1 anzulöten:

Anschlüsse für die den Gittern und Tastenkontakten zuzuführenden Zeitsteuersignale 6

Anschlüsse für Segmentsignale 8

Anschlüsse für Tastenausgänge 2

Anschlüsse für Energieversorgung 2

Da also die Leuchtstoffröhren-Anzeige 2 und der Halbleiterchip 3 diskrete Bauelemente darstellen, ergeben sich zahlreiche Nachteile, insbesondere eine erhöhte Anzahl an Bauelementen, eine erhöhte Anzahl an Lötverbindungen, eine komplizierte Herstellung, eine Erhöhung der Herstellkosten sowie eine Störanfälligkeit der Erzeugnisse.

Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde, Nachteile mindestens teilweise zu überwinden, wie sie bei vergleichbaren elektronischen Rechnern mit Leuchstoffröhren-Anzeige nach dem Stand der Technik auftreten. Eine speziellere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, eine verbesserte Leuchtstoffröhren-Anzeige zur Verwendung bei elektronischen Rechnern oder dergleichen zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile vermieden werden.

Die Erfindung schafft dazu einen neuartigen kombinierten Aufbau aus einer Anzeige des Leuchstoffröhren-Typs und einem

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Halbleiter-Chip, wodurch insbesondere die Herstellung vereinfacht wird. Die Verbindungen mit dem Halbleiter-Chip werden dabei ohne den Umweg über externe Anschlüsse erreicht. Ferner schafft die Erfindung eine verbesserte Leuchtstoffröhren-Anzeige, mit der sich ein elektronischer Rechner mit einer "Key-strobing"-Tastatur herstellen läßt, wobei die jeweiligen Drucktasten der Tastatur mit den externen Anschlüssen der Anzeige verbunden werden.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind einzelne Bauelemente der mehrzifferigen Leuchtstoff-Anzeigeröhre, d.h. Segmentanoden, Gitter oder Beschleunigungselektroden und ein Heizfaden für direkte Heizung, sowie der LSI-Halbleiter-Chip in einer gemeinsamen Baugruppe untergebracht, die ihrerseits auf dem die gedruckte Schaltung tragenden biegsamen Film angeordnet ist. Die Verbindung zwischen der Leuchtstoff-Anzeigeröhre und dem LSI-Chip erfolgt durch Leiterbahnen der auf dem biegsamen Film angeordneten gedruckten Schaltung. Außerdem trägt der Film eine Vielzahl von Tasten-Festkontakten, die die Tastatur des Rechners bilden.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung einer Anordnung nach dem Stand der Technik sowie bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Figur 1, auf die oben schon Bezug genommen wurde, eine perspektivische Darstellung eines herkömmlichen Rechners;

Figur 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Rechners, der mit einer erfindungsgemäß aufgebauten Leuchtstoffröhren-Anzeige arbeitet;

Figur 3(A), 3(B) und 3(C) eine vereinfachte perspektivische Darstellung, eine zerlegte perspektivische Darstellung bzw. einen vergrößerten Querschnitt einer Leuchtstoffröhren-Anzeige gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

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Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines mit der Leuchtstoffröhren-Anzeige arbeitenden Rechners; und

Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient der Träger der gedruckten Schaltung bzw. die Leiterplatte als mechanischer Träger sowohl für eine Leuchtstoffröhren-Anzeige als auch für einen LSI-Halbleiter-Chip (Chip mit hoch-integrierter Halbleiterschaltung), wobei die einzelnen Elektroden in der Leuchtstoffröhren-Anzeige und die einzelnen Anschlüsse des Halbleiter-Chips über auf der Leiterplatte angeordnete Leiterbahnen ohne Verwendung üblicher Leitungsdrähte verbunden sind. Die externen Anschlüsse der Anzeige werden mit Zeitteil-Signalen versorgt. In den Zeichnungen sind zwar Rechner als Ausführungsbeispiele dargestellt; das Konzept der Erfindung ist aber in gleicher Weise auch auf sonstige elektronische Einrichtungen, beispielsweise elektronische Tisch-Digitaluhren , anwendbar.

In dem in Figur 2 gezeigten Blockschaltbild entspricht der mit der stichpunktierten Linie umgebene Teil der erfindungsgemäßen Leuchtstoffröhren-Anzeige. Diese Anzeige umfaßt eine vorgegebene Anzahl von Anzeigeeinheiten DP^ bis DP_n, deren jede mehrere Segmentanoden S>| bis S , eine einzelne Gitter- bzw. Beschleunigungselektrode GR und einen einzelnen Heizfaden FT für direkte Beheizung aufweist. Der Aufbau dieser Leuchtstoffröhren-Anzeige ist in der US-Patentschrift 3 571 655 offenbart. Wie aus dieser Druckschrift zu entnehmen, sind die Heizfäden FT der einzelnen Anzeigeeinheiten in Serie geschaltet. Diese Serienschaltung liegt zwischen den externen Anschlüssen J und C der mehrzifferigen Leuchtstoffröhren-Anzeige. Die entsprechenden Segmentanoden S^ bis S der jeweiligen Anzeigeeinheiten sind zusammengeschaltet, und diese zusammengeschalteten Segementanoden S>| bis S sind dann jeweils einzeln über gedruckte Leiterbahnen 5 an Anschlüsse SO^ bis SO des LSI-Chips geführt, an denen die Segmentwahlsignale auftreten. Die

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einzelnen Gitterelektroden GR sind ferner mit Anschlüssen TO₁ bis TO des LSI-Chips verbunden, an denen die jeweiligen Ziffern-Zeitsteuersignale T₁ bis T , die auch als Ziffernwahlsignale bezeichnet werden, auftreten. Diese Anschlüsse TO₁ bis TO sind mit externen Anschlüssen D bis I der mehrzifferigen Leuchtstoffröhren-Anzeige verbunden.

Vorgesehen ist ferner ein Tastenfeld mit Tasten K₁ bis K , das in mindestens zwei Gruppen unterteilt ist, von denen die eine Gruppe Tasten zur Zifferneingabe und die andere Gruppe Tasten zur Funktionseingabe umfaßt, wobei die jeweiligen Tasten der gleichen Gruppe miteinander verbunden sind. Die Ausgangsanschlüsse KO₁ und KO2 bilden externe Anschlüsse A bzw. L der Leuchtstoffröhren-Anzeige, die ihrerseits über Leiterbahnen der gedruckten Schaltung mit Anschlüssen des LSI-Chips verbunden sind. Entsprechende Tasten in den Gruppen sind miteinander sowie mit den externen Anschlüssen D bis I verbunden. Mit B und K sind externe Anschlüsse zur Verbindung des LSI-Chips mit einer Energiequelle 7 bezeichnet, während 7' eine Wechselstromquelle für die Heizfäden bezeichnet. Interne Verbindungen innerhalb der Leuchtstoffröhren-Anzeige werden von Leiterbahnen 5 auf der Leiterplatte gebildet.

Die Anzeige einheit en DP₁ bis DP werden nach dem Zeitteilverfahren bzw. dynamisch durch Zuführung der Ziffern-Zeitsteuersignale T-] bis T an die jeweiligen Gitter ausgesteuert. Die Tasteneingabe erfolgt nach dem sogenannten "Key-strobing"-Verfahren (Abstastung der Tastschalter) und arbeitet ebenfalls mit den Ziffern-Zeitsteuersignalen T₁ bis T_n. Mit anderen Worten erfolgt die Ermittlung der Tasteneingabe dadurch, daß nur das einer speziellen gedrückten Taste entsprechende Ziffern-Zeitsteuersignal als Tasten-Ausgangssignal am Anschluß A oder am Anschluß L erzeugt wird. Da bei einem Rechner mit einem derartigen Anzeige-Aussteuersystem und einem derartigen Tasteneingabesystem die Ziffern-Zeitsteuersignale T₁ bis T_n sowohl für die Anzeige als auch für die Abtastung der Tastenschalter ausgenützt werden, wird die Anzahl der erforderlichen

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Anschlüsse an dem LSI-Chip merklich verringert. Das "Keystrobing"-Verfahren in der Rechnertechnik ist im einzelnen in der US-Patentschrift 3 892 957 offenbart.

Da die Verbindungen zwischen dem LSI-Chip und der Anzeige durch die Leiterbahnen auf der Leiterplatte anstelle von externen Anschlüssen der Anzeige gebildet sind, erübrigt sich bei dieser Anordnung die Herstellung von Lötverbindungen zwischen den Anschlüssen und der Leiterplatte.

Figur 3(A), 3(B) und 3(C) zeigen den Aufbau der oben kurz beschriebenen mehrzifferigen Leuchtstoffröhren-Anzeige. Diese Anzeige und der LSI-Halbleiterchip sind miteinander zwischen einem isolierenden Substrat 11 aus Glas, Kunststoff oder dergleichen oder einem durchsichtigen Deckel 12 aus Glas, Kunststoff oder dergleichen angeordnet und abgedichtet. Die externen Anschlüsse A bis L verlaufen in Längsrichtung der Anzeige.

Wie aus der zerlegten Darstellung der Figur 3(B) ersichtlich, sind zwischen dem LSI-Chip 3 und den jeweiligen Elektroden der Anzeige gedruckte Leiter 13 nach einem bekannten Verfahren, etwa durch Aufdampfung oder Dickfilm-Druck vorgesehen. Die dicken Punkte 14 bezeichnen die Verbindungen der gedruckten Leiter 13 mit den externen Anschlüssen A bis L oder dem Leuchtstoff. Auf das Substrat 11 ist ein dünner Isolierfilm 15 mit Ausnahme derjenigen Stellen aufgetragen, die den Verbindungsstellen 14 und dem LSI-Chip 3 entsprechen..Der Isolierfilm 15 kann dabei beispielsweise aus einem Glasisolator-Material nach dem Siebdruckverfahren hergestellt werden. Im Anschluß daran wird der Leuchtstoff in dem gewünschten Segment-Muster auf den dünnen Isolierfilm 15 aufgebracht.

Gemäß Figur 3(C) reicht der Leuchtstoff 16 durch Löcher 17 in dem Isolierfilm 15 hindurch bis an die Verbindungsstellen 14 und bildet mit diesen elektrischen Kontakt. Mit GR ist ein netzartiges Gitter für die einzelnen Anzeigeeinheiten bezeich-

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net, dessen untere Enden als externe Leitungsdrähte dienen. Wie aus Figur 3(C) ersichtlich, kommt das Gitter GR in Berührung mit dem Leuchtstoff, wenn dieser direkt auf dem Isolierfilm 15 aufgebracht wird, vorausgesetzt, daß der Abstand zwischen der Oberseite des Gitters GR und dem unteren Ende des Netzes etwas größer ist als die übrigen Teile des Gitters. Mit 18 sind Halterungen für den Heizfaden FT, mit I9 und 20 Anschlüsse für die Energieversorgung des LSI-Chips sowie mit 21 und 22 Anschlüsse für die Tastenausgänge bezeichnet. Die äußeren Anschlüsse sind an den Verbindungsstellen 14 durch Löcher 23 vorgesehen, durch die eine elektrisch leitende Farbe oder ein elektrisch leitender Klebstoff gespritzt wird, wobei die elektrische Anordnung mit der Verbindung und Befestigung am Substrat kombiniert wird. Die oberen und unteren Enden jedes Anschlusses können in das Substrat 11 versenkt werden. Der Deckel 12 erstreckt sich über das die oben beschriebenen Bauelemente tragende Substrat. Im Anschluß daran werden die Leuchtstoffröhren-Anzeige und der LSI-Chip durch Verkleben oder Verschweißen des Deckelrandes abgedichtet. Luft kann durch eine Auslaßöffnung entweichen, oder das Innere der Baugruppe wird unter Vakuum gehalten.

Die so gebildete, den LSI-Chip umfassende Anzeige ist in Figur 3(A) veranschaulicht. Nach der obigen Beschreibung ist der durch beliebige Mittel zu einer Baugruppe gepackte LSI-Chip an dem Substrat 11 angeschweißt; der LSI-Chip braucht jedoch nicht für sich gepackt zu sein, sondern kann auch direkt an dem Substrat befestigt werden. Um in diesem Fall eine Verschlechterung zu vermeiden, kann zwischen der Anzeige und dem LSI-Chip ein Abstandselement vorgesehen werden. Der LSI-Chip kann dabei mit dem Substrat 11, dem Deckel 12 und dem Abstandselement hermetisch verschlossen werden. Der dem Chip entsprechende Teil des Deckels 12 kann lichtundurchlässig sein, um den Chip gegen Lichteinfall von außen abzuschirmen.

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Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Rechners, der mit der mehrzifferigen Leuchtstoffröhren-Anzeige nach Figur 3(A) ausgerüstet ist. Während die Tastatur-Verbindungen auf der Leiterplatte 1 ausgebildet sind, bestehen Lötungen nur zwischen den externen Anschlüssen A bis L und der Leiterplatte 1. Die Anzahl der Lötstellen ist merklich verringert. Beispielsweise hat ein erfindungsgemäßer Rechner mit einer Anzeige von sechs Ziffern zu je acht Segmenten nur folgende zwölf externe Anschlüsse, die zu löten sind:

Anschlüsse für die'Ziffern-Zeitsteuersignale zur Abstastung

der Schaltertasten 6

Anschlüsse zur Aufnahme der Tastenausgänge 2

Anschlüsse für die Energieversorgung 2

Demgegenüber sind beim Stand der Technik (16 + 18) Lötstellen erforderlich. Außerdem kommt die erfindungs gemäße Anzeige mit vier Anschlüssen weniger aus.

Die Erfindung löst sich somit von dem generellen Konzept, gemäß dem die Anzeige die Anzeige-Elektroden und deren zugehörige Verbindungen umfaßt, und arbeitet nach einem neuartigen Konzept, das darin besteht, daß der LSI-Chip, das Kernstück der elektronischen Apparatur, in der Anzeige untergebracht ist.

Somit ist ein vollkommener Schutz des LSI-Chips gewährleistet, und die Verbindungen für den LSI-Chip werden gleichzeitig mit der Bildung der Verbindungen für die Anzeige hergestellt. Eine weitere Vereinfachung der Herstellung gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich daraus, daß die Anzeige und der LSI-Chip, getrennt hergestellt, auf die Leiterplatte gelötet werden. Erfindungsgemäß ist es innerhalb der Verfahrensschritte bis zur Herstellung der Leuchtstoffröhren-Anzeige möglich, die zu dem LSI-Chip gehörigen Verbindungen vollständig herzustellen.

Erfindungsgemäß werden ferner die "Key-strobing"-Signale von den externen Anschlüssen der Anzeige abgenommen, und der Rechner bzw. die sonstige Einrichtung läßt sich durch die Ver-

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•Λ.

bindung der Tasten bestimmen. Da der LSI-Chip innerhalb der Anzeigeröhre untergebracht ist, ist der Platzbedarf minimal, so daß sich ohne weiteres Rechner oder ähnliche Geräte mit geringen Abmessungen herstellen lassen.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der LSI-Chip in der Anzeige untergebracht; es ist jedoch auch möglich, den LSI-Chip gemäß Figur 5 auf einer Verlängerung des Substrats 11 außerhalb der Anzeige vorzusehen. In diesem Fall läßt sich der LSI-Chip leicht ersetzen, falls er schlecht ist. Außerdem kann ein LSI-Chip mit anderen Kenndaten eingesetzt werden.

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Leerseite

Claims

Pate ntansprüc he

Rechner mit Leuchstoffröhren-Anzeige, gekennzeichnet durch ein elektrisch isolierendes Substrat (1, 11); auf dem Substrat (1, 11) aufgetragene Segmentelektroden (S, 14), deren jede mit Leuchtstoff (16) beschichtet ist; mehrere über den Segmentelektroden (S, 14) angeordnete Gitter (GR); einen über den Gittern (GR) angeordneten Heizfaden (FT), wobei die Kombination aus den Segmentelektroden (S, 14), den Gittern (GR) und dem Heizfaden (FT) die Leuchtstoffröhren-Anzeige (DP) bildet; ferner einen auf dem Substrat (1, 11) angebrachten LSI-Halbleiterchip (3); eine auf dem Substrat (1, 11) angebrachte und die Leuchtstoffröhren-Anzeige (DP) und den LSI-Halbleiterchip (3) umgebende Abdeckung; sowie auf dem Substrat (1, 11) aufgebrachte Verbindungen (13) zwischen der Leuchtstoffröhren-Anzeige (DP) und dem LSI-Halbleiterchip (3).
2. Rechner nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch auf dem Substrat (1, 11) angebrachte Tasten-Kontakte (4)
3. Rechner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungen (13) aus gedruckten Leiterbahnen bestehen.
4. Rechner mit Leuchtstoffröhren-Anzeige, gekennzeichnet durch ein elektrisch isolierendes Substrat

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•I-

(1, 11); auf dem Substrat (1, 11) aufgebrachte Segmentelektroden (S, 14), deren jede mit Leuchstoff (16) beschichtet ist; mehrere über den Segmentelektroden (S, 14) angeordnete Gitter (GR), mindestens einen über den Gittern (GR) angeordneten Heizfaden (FT), wobei die Kombination aus den Segmentelektroden (S, 14), den Gittern (R) und dem Heizfaden (FT) die Leuchstoff-Anzeige (DP) bildet; einen auf dem Substrat (1, 11) angebrachten LSI-Halbleiterchip (3), eine auf dem Substrat (1, 11) angebrachte und die Leuchtstoffröhren-Anzeige (DP) und den LSI-Halbleiterchip (3) umgebende Abdeckung (12); mehrere mit den jeweiligen Gittern (GR) der Leuchstoffröhren-Anzeige (DP) verbundene und aus der Abdeckung (12) herausragende externe Anschlüsse (D...I) zur Aufnahme von Gitteroder Ziffern-Wahlsignalen für die Anzeige; sowie mehrere die Tastatur des Rechners bildende Tasten-Kontakte (4), die jeweils mit den externen Anschlüssen (D...I) der Leuchtstoffröhren-Anzeige (DP) zur Tastenschalter-Abtastung νβ^μ^βη sind.
5. Rechner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der LSI-Halbleiterchip (3) auf einer Verlängerung des Substrats (1, 11) außerhalb der Abdeckung (12) angeordnet ist.
6. Elektronisches Gerät mit einer Leuchtstoffröhren-Anzeige und einem LSI-Halbleiterchip, gekennzeichnet durch ein elektrisch isolierendes Substrat (1, 11); auf dem Substrat (1, 11) aufgetragene Segmentelektroden (S, 14), deren

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jede mit Leuchtstoff (16) beschichtet ist; mehrere über den Segmentelektroden (S, 14) angeordnete Gitter (GR); einen über den Gittern (GR) angeordneten Heizfaden (FT), wobei die Kombination aus den Segmentelektroden (S, 14), den Gittern (GR) und dem Heizfaden (FT) die Leuchtstoffröhren-Anzeige (DP)
bildet; ferner einen auf dem Substrat (1, 11) angebrachten LSI-Halbleiterchip (3); eine auf dem Substrat (1, 11) angebrachte und die Leuchtstoffröhren-Anzeige (DP) und den LSI-Halbleiterchip (3) umgebende Abdeckung; sowie auf dem Substrat (1, 11) aufgebrachte Verbindungen (13) zwischen der Leuchtstoffröhren-Anzeige (DP) und dem LSI-HaIbleiterchip (3).

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