DE2649566C3

DE2649566C3 - Elektronischer Rechner mit einer mehrziffrigen Anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE2649566C3
Application number: DE2649566A
Authority: DE
Inventors: Isamu Kyoto Washizuka (Japan)
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1980-05-08
Also published as: DE2649566A1; US4103208A; DE2649566B2; JPS5255433A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Rechner der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 genannten Art.

Aus der DE-OS 2 350 17ft ist ein derartiger Rechner bekannt, bei dem die Anzeigeeinrichtung als mehrziffrige LCD-Anzeige ausgebildet ist und neben anderen diskreten Baugruppen der Rechnerschaltung von einem gemeinsamen Substrat getragen wird.

Dieser Aufbau schließt eine relativ aufwendige und kostspielige Fertigung ein, bei der sich aufgrund der 4-relativ zahlreichen Lötstellen Fehler nicht ausschließen lassen. Nachteilig ist bei dem bekannten Rechner außerdem, daß seine LCD-Anzeige bei schlechten Lichtvcrhaltnisscn nicht ohne Fremdbeleuchtung erkennbar ist. "><

Aus dieser Erkenntnis ist ein in Fig. I der Zeichnung dargestellter herkömmlicher elektronischer Rechner auf seiner als biegsamer Film 1 ausgebildeten gedruckten Schaltung neben seiner auf einem einzelnen Chip angeordneten LSI-Halblciterschaltung 3 ;. Sowie rasten-Fcstkontaktcn 4 mit einer mehrziffrigen Fluorcszenzröhien-Anzeige 2 ausgestattet ist. Hei diesem bekannten Rechner gemäß Fig. 1 sind Antchlußdriihtc der einzelnen Bauelemente an die Leiterbahnen 5 der auf dem Film 1 angeordneten ge- wi druckten Schaltung angelotet. Ferner sind durch Lochungen in dem biegsamen Film 1 Verbindungen 8 zu auf der Film^Rückseite angeordneten Leiterbahnen 9 geführt. Diese Anordnung erfordert beispiels^ weise für eine sechsziffrigc Anzeige mit je acht Scgc* ο mcrtten insgesamt sechzehn Anschlüsse, die mit der gedruckten Schaltung auf dem Film 1 verlötet werden müssen.

Ferner sind für das in der Rechnerschaltung enthaltende LSI-Halblejterchip insgesamt achtzehn Anschlüsse an die gedruckte Schaltung auf dem Film anzulöten.

Da die Fluoreszenzröhren-Anzeige 2 und üas Halbleiterchip 3 diskrete Bauelemente sind, ist eine hohe Anzahl von Lötverbindungen bei der Fertigung notwendig, was zu erhöhten Herstellungskosten und zu einer Störanfälligkeit des fertigen Erzeignisses führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rechner der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der eine von Fremdbeleuchtung unabhängige Anzeige besitzt, im Betrieb wenig störanfällig und problemlos herzustellen ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben, vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung hesteht darin, daß eine Fluoreszenzröhren-Anzeigeeinrichtung auf einem gemeinsamen Substrat mit einer LSI-Halbieiterschaltung verwendet wird. Diese Anzeige-Art ermöglicht bei wirtschaftlichem Betrieb eine gute Lesbarkeit auch bei schlechten Lichtverhältnissen.

Durch den direkten Aufbau des LSI-Chip auf dem gemeinsamen Substrat werden kritische Lötverbindungen vermieden und der Herstellprozeß vereinfacht.

Nachstehend werden einige die Merkmale der Erfindung aufweisende Ausführungsbeispiele unter Vergleich mit dem Stand der Technik in Verbindung mit einer Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise als Blockschaltbild ausgebildete Perspektivdarstellung eines herkömmlichen und eingangs bereits besprochenen Rechners,

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäß mit einer Fluoreszenzröhren-Anzeige versehenen Rechners,

Fig. 3(A). 3(B) und 3(C) Une vereinfachte perspektivische Darstellung, eine zerugte perspektivische Darstellung bzw. einen vergrößerten Querschnitt einer Fluoreszenzröhren-Anzeige gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines mit der Fluoreszenzrnhren-Anzeige arbeitenden Rechners, und

Fig. 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 Fluoreszenzröhren-Anzeige als auch für einen LGI-Halhleiter-Chip (Chip mit hoch-integrierter Halbleiterschaltung), wobei die einzelnen Elektroden in der I luoreszenzröhren-Anzeige und die einzelnen Anschlüsse des Halbleiter-Chips über auf der Leiterplatte angeordnete Leiterbahnen ohne Verwendung üblicher Leitungsdrahte verbunden sind. Die externen Anschlüsse der Anzeige werden mit Zeitmultiplex-Signalen versorgt. In den Zeichnungen sind zwar Rechner als Ausführung5bcispiel dargestellt, das Kunzept Ist aber in gleicher Weise auch auf sonstige elektrant sehe Einrichtungen, beispielsweise elektronische Tisch-Digitaluhren, anwendbar.

In dem in Fig. 2 gezeigten Blockschaltbild entspricht der mit der strichpunktierten Linie umgebene Teil der erfindungsgemäßen Fluoreszenzröhreii-Anzeige. Diese Anzeige umfaßt eine vorgegebene An-

zahl von Anzeigeeinlieiten DP₁ bis Df_n, deren jede mehrere Segrnentanoden 5, bis S_1n, eine einzelne Gitter- bzw. Beschleunigungselektrode GT? und einen einzelnen Heizfaden FT für direkte Beheizung aufweist. Der Aufbau dieser Fluoreszenzröhren-Anzeige ist in der US-Patentschrift 35716$5 offenbart. Wie aus dieser Druckschrift zu entnehmen, sind die Heizfäden FTder einzelnen Anzeigeeinheiten in Serie geschaltet. Diese Serienschaltung liegt zwischen den externen Anschlüssen J und C der mehrziffrigen Fluoreszenzröhren-Anzeige. Die entsprechenden Segrnentanoden S₁ bis S_m der jeweiligen Anzeigeeinheiten sind zusammengeschaltet, und diese zusammengeschalteten Segmentanoden S₁ bis S_1n sind dann jeweils einzeln über gedruckte Leiterbahnen 5 an An-Schlüsse 5O₁ bis SO_1n der LSI-Chips geführt, an denen die Segmentwahlsignale auftreten. Die einzelnen Gitterelektrnden Gi? sind ferner mit Anschlüssen TO₁ bis TO_n des LSI-Chips verbunden, an denen die jeweiligen Ziffern-Zeitsteuersignale T₁ bis T_n, die auch als Ziffernwahlsignale bezeichnet werden, auftreten. Diese Anschlüsse TO₁ bis 7O_n sind mit externen Anschlüssen D bis / der mehrziffrigen Fluoreszenzröhren-Anzeige verbunden.

Vorgesehen ist ferner ein Tastenfeld mit Tasten K_{ bis K , das in mindestens zwei Gruppen unterteilt ist, von denen die eine Gruppe zur Zifferneingabe und die andere Gruppe Tasten zur Funktionseingabe umfaßt, wobei die jeweiligen Tasten der gleichen Gruppe miteinander verbunden sind. Die Ausgangsan.schlüsse KO , und KO₁ bilden externe Anschlüsse A bis L der Fluoreszenzröhren-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 / 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 FIuoreszenzröhren-Anzeige werden von Leiterbahnen S auf der Leiterplatte gebildet.

Die Anzeigeeinheiten DP₁ bis DF_n weiden nach dem Zeitmultiplexverfahren bzw. dynamisch durch Zuführung der Ziffern-Zeitsteuersignale 7", bis T_n an die jeweiligen Gitter ausgesteuert. Die Tasteneingabe erfolgt nach dem sogenannten »Key-strobinga-Verfahren (Abfrage der Tastschalter) und arbeitet ebenfalls mit den Ziffern-Zeitsieuersignalen 7", bis T_n. Mit anderen Worten erfolgt die Ermittlung der Tasteneingäbe dadurch, daß nur das einer speziellen gedrückten Taste entsprechende Ziffern-Zeitsteuersignal als Tasten-Ausgangsignal am Anschluß A oder am Anschluß L erzeugt wird. Da bei einem Rechner mit einem derartigen Anzeige-Ansteuersystcm und einem derartigen Tasteneingahesystem die Ziffern-Zeitstcucrsignalc T₁ bis T_n sowohl für die Anzeige als auch für die Abtastung der Tastenschalter ausgenützt werden, wird die Anzahl der erforderlichen Anschlüsse an dem LSI-Chip merklich verringert. Das Tastenabfrugc-Vcrfaliren in der Reehnerteehnik ist im einzelnen in der US-Patentschrift 3 892 957 offenbart.

Da die Verbindungen zwischen dem LSI-Chip urtd 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.

Fig. 3(A), 3(B) und 3(C) zeigen den Aufbau der oben kurz beschriebenen mehrziffrigen Fluoreszenzröhren-Anzeige. Diese Anzeige und der LSl-Halblei terchip 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 Fig. 3(B) ersichtlich, sind zwischen dem LSI-Chip 3 und den jeweiligen Elektroden der Anzeige gedruckte Leiter 13 vorgesehen, die nach einem bekannten Verfahren, etwa durch Aufdampfung oder Dickfilm-Druck aufgebracht sind. Die dicken Punkte 14 bezeichnen die Verbindungen der gedruckten Leiter 13 mit den externen Anschlüssen A bis L oder dem Leuchtstoff 16. Auf das Substrat 11 ist ein dünner isolierfilm IS mit Ausnahme derjenigen Stellen aufgetragen, die den VerbinduRgspunkten 14 und dem LSI-Chip 3 entsprechen. Der Isolierfilm 15 kannd.i ^i beispielsweise aus einem Giasisolator-iviateriai nach dem Siebdruckverfahren hergestellt sein. Auf den Isolierfilm 15 ist der Leuchtstoff 16 in dem gewünschten Segment-Muster aufgebracht.

Wie '-JS Fig. 3(C) ersichtlich, reicht der Leuchtstoff 16 durch Löcher 17 in dem Isolierfilm 15 hindurch bis an die Verbindungspunkte 14, so daß mit diesen ein elektrischer Kontakt besteht. Mit GR ist ein netzartiges Gitter für jede einzelne An/eigeeinheit bezeichnet, dessen jeweils unteres Ende als externer Anschluß dient. Wie aus Fig. 3(C) ersichtlich, kommt das Gitter GR nicht in Berührung mit dem Leuchtstoff, wenn dieser direkt auf dem Isolierfilm 15 aufgebracht wird, vorausgesetzt, daß das Gitter GR am oberen und unteren Ende etwas dicker ist als die übrigen Teile des Gitters. Mit 18 sind Halterungen für den Heizfaden FT, mit 19 und 20 Anschlüsse für die Energieversorgung des LSI-Chips sowie mit 21- und 22 Anschlüsse für die Tastenausgänge bezeichnet. Die äußeren Anschlüsse sind zu den Verbindungspunkten 14 uurch Löcher 23 geführt, indem durch sie eine eiektrisch leitende Farbe oder ein elektrisch leitender Klebstoff gespritzt wird, so daß die elektrische Durchschaltung 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 um! der LSI-Chip durch Verkleben oder Verschweißen des Deckelrandes abgedichtet. Luft kann durch eine Au^claßöffnung entweichen, oder das Ir"-.e-e der Baugruppe wird unter Vakuum gehalten.

Die so gebildet . den LSI-Chip umfass*" nde Anzeige ist in Fig. 3(A) veranschaulicht. Nach der obigen Beschreibung ist der in prinzipiell beliebiger Weise als Baugruppe geschaltete LSI-Chip an dem Substrat 11 angelötet; der LSI-Chip braucht jedoch nicht für sich gekapselt zu sein, sondern kann auch direkt an dem Substrat befestigt sein. Um in diesem Fall eine Verschlechterung zu vermeiden, kann zwischen der Anzeige und dem LSI-Chip ein Abstandselement vorgesehen werden. Der LSl-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.

Fig. 4 zeigt ein Ausfiihrungsbcispiel eines elektronischen Rechners, der mit der mehrziffrigcn Leuchtstoffröhren-Anzeige nach Fig. 3(A) ausgerüstet ist. Während die TastaKirverbindungen auf der Leiterplatte 1 ausgebildet sind, bestehen Lötverbindungen 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 Segriienteri nur folgende zwölf externen Anschlüsse, die zu löten sind:

Anschlüsse für die Ziffern-Zcitstcuersignalc
zur Abtastung der Schaltertastcn 6

Anschlüsse zur Aufnahme der Tastenausgänge 2 Anschlüsse für die Energieversorgung 2

Demgegenüber sind beim Stand der Technik

die erfindungsgemäßc Anzeige mit vier Anschlüssen weniger aus.

Die Erfindung löst sich somit von dem generellen Konzept, gemäß dem die Anzeige nur 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 Vcr-

•3 e.nfachung der Herstellung gegenüber dem Stand der Technik ergibt sicli 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 Tastcnabfrage-Signale von den externen Anschlüssen der Anzeige abgenommen, und der Rechner bzw. die sonstige

Einrichtung läßt sich durch die Verbindung der Tasten bestimmen. Da der LSI-Chip innerhalb der Anzcigecinheit untergebracht ist, ist der Platzbedarf minimal, so daß sich ohne weiteres Rechner oder ähniiphp Cipräip mit op.rinoßn Ahmessiinoen herstellen

lassen.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der LSI-Chip in der Anzeige untergebracht; es ist jedoch auch möglich, den LSI-Chip gemäß Fig. 5 auf einer Verlängerung des Substrats 11 außerhalb der

₂- Anzeige vorzusehen. In diesem Fall läßt sich der LSI-Chip leicht ersetzen, falls er ausgefallen ist. Außerdem kann ein LSI-Chip mit anderen Kenndaten eingesetzt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

15 Patentansprüche:

1. Elektronischer Rechner mit einer mehrziffrigen Anzeigeeinrichtung und einer Rechnerschaltung, die auf einem gemeinsamen isolierenden Substrat angeordnet und durch auf dem Substrat aufgebrachte Leiterbahnen elektrisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung aus einer Anzahl von Ό Fluoreszenzröhren-Anzeigen (DP₁...DP_n) besteht, deren durch gedruckte Leiterbahnen gebildete Segmentanoden (13) mit einem Leuchtstoffmaterial (16) beschichtet und mit sich darüber erstreckenden Beschleunigungselektroden bzw. Gittern (Gi?) überdeckt sind, über denen ein Heizfaden (FT) angeordnet ist; daß die Rechnerschaltung durch ein ungekapselt direkt und lötstellenfrei auf dem Substrat (11) befestigtes LSI-Chip (3) geHldet ist; und daß wenigstens sämtliche FIuoreszenzröhren-Anzeigen durch eine gemeinsame Abdeckung (12) überdeckt sind.

2. Rechner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das LSI-Chip (3) und die Fluoreszenzröhren-Anzeige (DP...) gemeinsam durch die Abdeckung (12) überdeckt sind.

3. Rechner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das LSI-Chip (3) auf einer außerhalb der Abdeckung (12) liegenden Stelle des Substrates (11) angeordnet ist.

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