DE2725901A1 - Elektronische armband- oder taschenuhr - Google Patents

Description

FRIEDRICH B. FISCHER 500OKOLNdO 2725901 PATENTANWALT SAARSTRASSfTl PATENTANWALT

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Fairchild Camera and Instrument Corporation

464 Ellis Street

Mountain View, California 94040

U.S.A.

Elektronische Armband- oder Taschenuhr

Die Erfindung bezieht sich auf Uhren kleiner Abmessungen, insbesondere auf kostengünstig herstellbare, stoßfeste Baueinheiten für Armbanduhren.

Die in neuerer Zeit entwickelten elektronischen Uhren, insbesondere mit digitaler Anzeigeeinrichtung, enthalten empfindliche und zerbrechliche Komponenten, welche durch mechanische Stöße beschädigt werden können. In der Technik der Digitalarmbanduhren ist es allgemein üblich, das Halbleiterplättchen oder die Halbleiterplättchen auf einer Unterlage oder einer scheibenförmigen Schaltungsplatte anzuordnen, wobei auch die elektrooptische Anzeigeeinrichtung auf der gleichen Unterlage angeordnet ist. Die Unterlage ist gewöhnlich in einem Rahmen befestigt, welcher auch eine oder mehrere Batterien aufnimmt. Bei einigen bekannten Einrichtungen stoßen dabei die Batterien unmittelbar an der Unterlage an, wie es beispielsweise bei dem Gegenstand der US-PS 3 838 568 (Zürcher u.a.) vom 01- 10 1974 der Fall ist.

Das Plättchen bzw- die Plättchen der integrierten Schaltung, welche die Zeit-Zählschaltungen enthalten, sind verhältnismäßig kräftig gebaut und widerstehen auch kräftigeren Stößen, wie sie im Gebrauch vorkommen. Demgegenüber sind jedoch die zugehörigen Komponenten der Baueinheit der Digitaluhr und die Verbindung zwischen dem Plättchen der integrierten Schaltung und der Unterlage zerbrechlicher und empfindlicher.

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Bei bekannten Einrichtungen dieser Art besteht daher die Gefahr, daß die Batterien die Unterlage zerbrechen oder die auf der Unterlage angeordneten Komponenten verschieben oder losreißen, wenn die Uhr einer größeren Stoßbelastung ausgesetzt ist, beispielsweise dann, wenn die Uhr fallengelassen wird. Die Masse der Batterien ist im Vergleich zu den anderen Bestandteilen der Uhr verhältnismäßig groß, und sie hat daher eine relativ große Massenträgheit. Beim Fallen einer solchen Uhr entsteht daher ein starker mechanischer Impuls der Batterien, welcher die Baueinheit der Uhr beschädigen oder zerstören kann.

Bei einer anderen Bauart von bekannten Einrichtungen sind die Batterien gegenüber der Unterlage mechanisch isoliert, und es besteht eine unabhängige elektrische Verbindung der Batterieklemmen zur Unterlage. Ein Beispiel für eine solche bekannte Bauart ist beschrieben in US-PS 3 759 031 (McCullough u.a.) vom 18. 09. 1973. Bei einer Einrichtung dieser Art entfallen einige der Schwierigkeiten, welche bei Einrichtungen der eingangs beschriebenen Art auftreten, und zwar dadurch, daß die Batterien auf die Unterlage keine unmittelbaren Stoßbeanspruchungen ausüben können. Diese Einrichtung löst jedoch auch n*ch nicht vollständig das Problem der mechanischen Isolierung der Unterlage gegen von den Batterien ausgeübte Stoßwellen, welche beispielsweise beim Fallenlassen der Uhr entstehen.

Ein weiteres Problem, welches bei den Baueinheiten elektronischer Armbanduhren der bisherigen Art auftritt, sind die hohen Kosten des Zusammenbaus, welche durch eine große Zahl von Lötverbindungen und auch zahlreiche mechanische Verbindungen zum Zusammensetzen der Baueinheit selbst bedingt sind. Auch wurde bei mehreren bekannten elektronischen Armbanduhren das Gehäuse als Mittel zur Verbindung der Batterieklemmen mit den Schaltungen der Uhr verwendet.

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Kürzlich wurde eine stoßfeste Baueinheit für eine Armbanduhr entwickelt, um die Probleme zu lösen, welche bei den beschriebenen bekannten Baueinheiten auftraten. Diese Bauart ist in der nicht vorveröffentlichten USA-Patentanmeldung Ser. No. 658,219 "Shock Resistant Wristwatch Module" (James v. Barnett u.a.) vom 17. 02. 1976 beschrieben. Inhaber dieser Patentanmeldung ist die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, welche weitere wesentliche Verbesserungen ermöglicht, werden anhand der Zeichnung nachfolgend beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Armbanduhr-Baueinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, zusammen mit einer Draufsicht auf das Armbaaduhr-Qehäuse.

Fig. 2 ist eine Explosivdarstellung der Armbanduhr-Baueinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, um die gegenseitige Anordnung der Komponenten zu zeigen.

Fig. 3a, 3b und 3c enthalten eine Draufsicht bzw. Schnittdarstellungen des Rahmens für die Armbanduhr-Baueinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4a und 4b enthalten eine Draufsicht bzw. eine Unteransicht des Trägers (Substrats) der integrierten Schaltung der Armbanduhr-Baueinheit.

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf den Träger (Substrat) der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung der Armbanduhr-Baueinheit.

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die elektrische Verbindungsanordnung zwischen den Trägern.

Fig. 7a und 7b zeigen eine Draufsicht bzw. eine Schnittdarstellung der Linsenplatte für die Uhr-Baueinheit.

Fig. 8a bis 8d zeigen Einzelheiten der elektrischen Verbindung zwischen Schalter, Batterie und Träger.

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Fig. 9 ist eine isometrische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Verbindungsteils zwischen Batterie und Träger.

Fig. 10 ist eine isometrische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Verbindungsteils zwischen Batterie und Träger.

Fig. 11 ist ein Schnitt durch die zusammengebaute Uhr-Baueinheit gemäß der Erfindung.

Gegenstand der Erfindung ist eine neuartige und vorteilhafte Baueinheit für eine elektronische Uhr, welche insbesondere die folgenden Bestandteile enthält: ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse untergebrachten Rahmen aus elektrisch isolierendem Material, einen in dem Rahmen untergebrachten Träger zur Halterung einer elektrooptischen Anzeigeeinrichtung, ein Frequenznormal, einen Frequenzteiler und Einrichtungen zum Steuern der Anzeige, wenigstens eine auswechselbar in dem Rahmen untergebrachte Batterie; dabei ist ein elektrisch leitfähiges Teil in dem Rahmen vorhanden, um elektrische Verbindungen zwischen Leitbahnstücken auf dem Träger und Klemmen wenigstens einer Batterie herzustellen, und welches einen federnden Ansatz aufweist, welcher nachgiebig an einer benachbarten Leitbahn auf dem Träger angreift, so daß eine elektrische Schaltung gebildet ist, welche die elektrooptische Anzeigeeinrichtung steuert, wobei das Gehäuse frei ist von Schaltfunktionen oder Schaltverbindungen zwischen Batterie und Träger

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Träger Öffnungen, durch welche die Batterien hindurchgeführt werden können, so daß in vorteilhafter Weise die den bekannten Einrichtungen anhaftende Schwierigkeit behoben ist, daß mechanische Stöße von den Batterien auf den Träger einwirken.

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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß Öffnungen in dem Träger vorhanden sind und Stifte in dem Rahmen in diese Träger-Öffnungen eingreifen können, so daß eine Ausrichtung der Träger gegenüber dem Rahmen beim Zusammenbau in einfacher und vorteilhafter Weise möglich ist.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist, daß ein elektrisches Kontaktteil vorgesehen ist, welches elektrische Verbindungen der Batterieklemraen zu dem Träger herstellt, wobei das gleiche Teil normalerweise offene Kontaktklemmen für die Einstell- und Anzeigeschalter der elektronischen Uhr-Baueinheit darstellt.

Bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsforraen und Ausbildungen der Erfindung anhand der Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen für gleiche dargestellte und beschriebene Teile verwendet.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer digitalen Armbanduhr 20 mit der stoßfesten Baueinheit gemäß der Erfindung. Die Figur zeigt auch eine Draufsicht auf ein Uhrgehäuse 22. Die Uhr 20 enthält einen Zeitanzeige-Schaltknopf 24 und einen Ein- und Rückstell-Schaltknopf 26; beide Schaltknöpfe sind in Fig. 1 in teilweise geschnittenen Teilen des Gehäuses 22 dargestellt. Ein Anzeigefenster 28 bedeckt eine elektrooptische Anzeigeeinrichtung 29; das Fenster 28 besteht im Regelfall aus durchsichtigem bzw. durchscheinendem roten Plastikmaterial oder aus Rubinmaterial.

Ein Plättchen 32 mit einer integrierten Schaltung zur Zeitbestimmung enthält eine Oszillatorschaltung 34, eine Frequenzteilerschaltung 36 und eine Steuer-Logikschaltung 38. Die Oszillatorschaltung erzeugt ein Oszillatorsignal von vorzugsweise 32.768 Hz, und die Frequenzteilerschaltung 36 setzt

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diese Frequenz auf solche Werte herab, welche repräsentativ sind für Sekunden, Minuten, Stunden, Monate und Tage. Eine Multiplexschaltung 37 setzt den Ausgang des Frequenzteilers für die Anzeigeeinrichtung 29 um Die Steuer-Logikschaltung steuert Frequenzteiler 26 und Multiplexschaltung 37 bei BetS-tigung der Schaltknöpfe 24 und 26.

Die Oszillatorschaltung 34 enthält Komponenten, welche sich außerhalb des Plättchens der integrierten Schaltung befinden, um das erforderliche Oszillatorsignal bereitzustellen. Zu diesem Zweck ist ein Frequenznormalkristall 39 mit zwei Klemmen der Oszillatorschaltung 34 verbunden, um eine feste Oszillatorschwingung zu gewährleisten. Ein Widerstand R40 liegt parallel zu dem Kristall 39, und ein Widerstand R41 befindet sich zwischen einer Seite des Kristalls und der Oszillatorschaltung. Ein fester Kondensator C44 von etwa 30 Picofarad ist eingeschaltet zwischen einer Klemme des Kristalls 39 und der negativen Klemme einer Batteriezelle 42. Die Batteriezelle 42 erzeugt im Regelfall eine Spannung von 1,5 Volt. Kristall 39 kann bei der beschriebenen Ausführungsform beispielsweise ein Stimmgabelquarzkristall sein. Quarzkristalle dieser Art stehen im Handel zur Verfügung und werden beispielsweise hergestellt von der Statek Corp., Orange, California, VStA.

Bei der dargestellten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein veränderlicher Kondensator nicht dargestellt, wie er bei den bisher bekannten Einrichtungen im Regelfall vorhanden war. Anstelle einer variablen Kapazität kann eine Frequenzeinstellschaltung in der integrierten Schaltung auf Plättchen 32 verwendet werden, wie es in der US-Patentanmeldung Ser. No. 687,053 "Frequency Adjustment Circuit" (Ankelder: Fairchild Camera and Instrument Corporation, Erfinder: D.R.Duff u.a.) vom 17.05.1976 beschrieben ist. Alternativ könnte zur Frequenzstabilisierung auch ein veränderbarer Kondensator verwendet werden,

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Die negative Klemme der Zelle 42 ist auch mit den negativen Spannungseingangsklemmen von Oszillatorschaltung 34, Frequenzteilerschaltung 36 und Steuerlogikschaltung 38 verbunden. Außerdem ist die negative Spannungsklemme der Zelle 42 angeschlossen an die Spannungseingänge eines Segmenttreibers 48 und eines Zifferntreibers 50. Die Eingänge dieser beiden Treiberschaltungen sind verbunden mit den Ausgängen der Multiplexschaltung 37, und ihre Ausgänge sind mit der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung 29 verbunden.

Die positive Klemme der Zelle 42 steht im Schaltungspunkt 53 in Verbindung mit der negativen Klemme einer zweiten Batteriezelle 52; Zelle 52 liefert ebenfalls im Regelfall eine Spannung von 1,5 Volt. Die positive Klemme der Zelle 52 ist gekoppelt mit den Spannungseingangsklemmen der Multiplexschaltung

37 und des Segmenttreibers 48, und es liegen auf diese Weise 3,0 Volt über diesen Schaltungen. Die Klemme 53 zwischen den Zellen 42 und 52 ist gekoppelt mit anderen Spannungseingangsklemmen der Oszillatorschaltung 34, der Steuerlogikschaltung

38 und des Frequenzteilers 36; über diesen Schaltungen liegen jeweils 1,5 Volt.

Der Schaltun§spunkt 53 ist auch mit den Betätigungsklemmen von zwei Schaltern 54 und 56 verbunden. Die Betätigungsklemmen der Schalter 54 und 56 werden durch die Schaltknöpfe 26 bzw. 24 in den Betriebszustand versetzt, wie in Fig. 1 durch gestrichelte Linien 55 bzw. 57 dargestellt ist. Die normalerweise offenen Pole 54a und 56a der Schalter 54 bzw. 56 sind mit der Steuerlogikschaltung 38 gekoppelt, um vollständige Stromwege für diese Schalter zu erhalten.

Ein einmaliges Niederdrücken des Schaltknopfs 24 schließt Schalter 56, welcher die Multiplexschaltung 37 veranlaßt, die Anzeigeeinrichtung 29 so zu steuern, daß der Frequenzteilerzustand für Stunden und Minuten während etwa 1 bis I^ Sekunden

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angezeigt wird, und zwar in einer Form, wie sie der Darstellung der Vorderseite der Uhr 20 in Fig. 1 entspricht. Der Anzeigevorgang wird dadurch veranlaßt, daß ein Stromweg zu der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung 29 über den Segmenttreiber 48 und die Anzeigeeinrichtung und zuröck zu der negativen Klemme der Zelle 42 durch den Zifferntreiber 50 gebildet wird- Wenn beispielsweise bei üblicher Ausbildung der Uhrschaltung der Schaltknopf 24 eweimal in schneller Folge betMtigt wird, veranlaßt die Steuerlogikschaltung 38 die Multiplexschaltung 37 zu einer Anzeige des laufenden Monats und des Tagesdatums Wenn der Knopf 24 dreimal in schneller Folge betätigt wird, veranlaßt die Steuerlogikschaltung 38 eine Anzeige der Sekunde Wenn der Schaltknopf 26 gemeinsam mit Schaltknopf 24 betätigt wird, so erfolgt über die Frequenzteilerschaltung die Anzeige des Monats, des Tages, der Stunde und der Minute.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Uhr-Baueinheit gemäß der vorliegenden Erfindung in Explosivdarstellung. Ein erster Träger 60 dient zur Halterung der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung 29. Bei der dargestellten AusfUhrungeform enthält die Anzeigeeinrichtung 29 eine Gruppe lichtemittierender Biodenanordnungen, die auch als LEDs bezeichnet werden. Xm allgemeinen werden für die Anzeige der Stunden und Minuten oder der Monate und Tage usw. vier LED-Anordnungen benutzt. In manchen Uhr-Baueinheiten dieser Art ist eine fünfte LED-Anordnung (welche üblicherweise eine oder zwei einzelne lichtemittierende Dioden enthält) in der Mitte der Anzeigeeinrichtung vorhanden, um einen Doppelpunkt darzustellen.

Ein zweiter Träger aient zur Halterung des Schaltungsplättchens 32, des Segmenttreibers 48, des Zifferntreibers 50, der Widerstände R40 und R41 (nicht dargestelltfc und des Kondensators C44 (ebenfalls nicht dargestellt). Eine Abdeckung 59 schützt die integrierten Schaltungen 32, 48 und 50. Außerdem sind (nicht dargestellte) Leitbahnen aus leitfähigem Material in bekannter

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ΠΙΑ

Weise auf einer Oberfläche 60a des Trägers 60 und auf beiden Oberflächen 61a und 61b des Trägers 61 zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen den Komponenten der Uhrschaltung ausgebildet.

Für die normalerweise offenen Kontakte 54a und 56a sind Nuten in dem Rand des zweiten Trägers 61 vorhanden; diese Nuten sind bedeckt mit dem leitfähigen Material, welches eine oder mehrere der Leitbahnen auf dem zweiten Träger bildet. Die normalerweise geöffneten Kontakte 54a und 56a sind daher integrale Teile der Leitbahnen, und sie sind integral verbunden mit der in Fig. 1 dargestellten Schaltung, wobei keinerlei Lötverbindungen erforderlich sind. Die Betätigungsklemmen der Schalter 54 und 56 sind gebildet als Teile eines einzelnen Bauteils 53', welches dem Schaltungspunkt 53 (Fig. 1) entspricht. Zusätzlich erstreckt sich ein Kontaktblatt 53a von dem Teil 53' und steht in Verbindung mit der negativen Klemme der Batterie 52. In ähnlicher Weise ist eine Kontaktklemme 62 so angeordnet, daß sie am Rand der Batterie 52 angreift, welcher der positive Pol dieser Batterie ist, und sie wirkt auch mit einer Leitbahn auf der Oberfläche 61a des Trägers 61 zusammen. Klemme 62 stellt daher eine elektrische Verbindung zwischen dem negativen Pol der Batterie 52 und der Schaltung der Uhr her. Auch eine weitere Kontaktklemme 53b ist als Teil des Bauteils 53* ausgebildet; sie steht mit dem positiven Pol (Rand) der Batterie 42 in Verbindung. Außerdem ist ein Kontaktblatt 64 so angeordnet, daß es Kontakt zu dem negativen Pol der Batterie 42 und einer Leitbahn auf Träger 61 hat.

Bauteil 53', Klemme 62 und Kontaktblatt 64 sind in ausgesparten Teilen eines Rahmens 66 untergebracht, welcher vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material besteht. Einzelheiten des Rahmens -66 werden nachfolgend noch näher beschrieben.

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Nachdem die Baueinheit zusammengesetzt worden ist, werden die Schaltklemmen 54 und 56 nahe bei dan Nuten 54a und 56a (normalerweise offene Kontakte der Schalter 26 bzw. 24) angeordnet. Wenn nun Knopf 26 oder Knopf 24 niedergedrückt wird, werden die Ansätze des Bauteils 53' mit den Schaltklemmen 54 und 56 gebogen, so daß sie in die benachbarten Nuten 54a bzw. 56a eingreifen.

Über der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung ist eine Linsenplatte 68 angeordnet, welche vorzugsweise aus klarem, durchsichtigem Plastikmaterial besteht. Die Linsenplatte 68 ist gegenüber dem ersten Träger 60 durch Öffnungen 69 und 70 in Linsenplatte 68 und Öffnungen 71 und 72 in Träger 60 ausgerichtet. Man benutzt dabei ein (nicht dargestelltes) Herstellungswerkzeug, um die Linsenplatte 68 mit dem Träger 60 durch die Öffnungen 69 und 71 bzw. 70 und 72 auszurichten. Die Linsenplatte 68 ist mit dem Träger 60 durch einen Epoxid-Werkstoff verbunden, so daß eine hermetische Abdichtung um die Anzeigeeinrichtung 29 gebildet ist.

Eine elektrische Verbindung von Schaltungs-Kontaktansätze 76 auf Träger 60 mit (nicht dargestellten) elektrischen Leitbahnen auf Fläche 61b des Trägers 61 wird durch ein flexibles Verbindungsstück 78 hergestellt. Das Verbindungsstück 78 besteht vorzugweise aus biegsamem Material, beispielsweise PoIyimid (z.B. Kapton), welches im Handel zur Verfügung steht und u.a. von E.I.Dupont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware, VStA, hergestellt wird. Dieses flexible Material ist mit Bahnen aus leitfähigem Material beschichtet. Die Verwendung eines flexiblen Materials für das Verbindungsstück 78 ermöglicht, daß die Träger 60 und 61. mit den Seiten aneinander gelegt werden können, nachdem zwischen ihnen elektrische Verbindungen hergestellt sind, um Inspektionen und Testoperationen vor dem endgültigen Zusammenbau der Uhr-Baueinheit vorzunehmen.

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Der Träger 60 mit der an ihm befestigten Linsenplatte 68 und der Träger 61 mit Kristall 39, Widerständen 840 und R41 und den Schaltungen 32, 43 und 50, die an ihm befestigt sind, werden in dem Rahmen 66 durch vier Stifte 80, 81, 82 und 83 ausgerichtet. Der Träger 61 enthält vier Nuten 84, 85, 86 und 87 zur Aufnahme der Stifte 80 bis 83. In entsprechender Weise sind in dem Träger 61 zur Aufnahme der Stifte 80 bis 83 Öffnungen 89 bis 92 ausgebildet.

Nachdem die Träger in den Rahmen 66 eingesetzt sind, wird den Stiften 80 bis 83 Wärme zugeführt, so daß die Stifte verformt werden und die Träger in dem Rahmen gehalten sind. Anschließend werden Batterien 42 und 52 durch die Träger in Taschen 93 und 94 des Rahmens eingesetzt. Mit Hilfe der Kontaktblätter 53a und 64 sowie der Klemmen 53b und 62 werden elektrische Verbindungen zu den Polen der Batterien hergestellt. Diese Klemmen und Kontaktblätter sind in noch zu beschreibender Weise derart ausgebildet, daß sie elektrische Verbindungen von den Polen der Batterien zu Leitbahnen auf dem Träger 61 bilden.

Die Uhr-Baueinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist jetzt soweit fertiggestellt, daß sie in ein (nicht dargestelltes) Uhrgehäuse eingesetzt werden kann. Die rückwärtige Abschlußplatte 96 des Uhrgehäuses ist mit gestrichelten Linien angedeutet, und es ist von besonderer Bedeutung, daß die Abschlußplatte nicht ein Teil der elektrischen Verbindungen zu den Batteriepolen ist. Vorzugsweise werden Schaumgummischeiben 98 und 99 an den rückwärtigen Seiten der Batterien 42 bzw. angebracht, und zwar sowohl zur elektrischen Isolierung als auch zur Stoßisolierung zwischen den Batterien und der rückwärtigen Platte des Uhrgehäuses. Auch sorgen die Gummischeiben 98 und 99 für eine entsprechende Vorspannung der Batterien gegenüber dem Rahmen 66 und insbesondere gegenüber den Kontaktblättern 53a und 64 sowie gegenüber den Klemmen 53b und 62.

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Aus Pig. 2 ist erkennbar, daß die Träger 60 und 61 im wesentlichen halbkreisförmige Öffnungen 100 und 101 bwn. 102 und aufweisen. Diese Öffnungen befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten. Auch besitzt die Linsenplatte 68 im wesentlichen halbkreisförmige Öffnungen 104 und 105, welche an gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind. Diese halbkreisförmigen Öffnungen in den Trägern und in der Linsenplatte ermöglichen, daß die Batterien 42 und 52 durch die Taschen 93 und 94 des Rahmens 66 hindurchgeführt werden können. Die beschriebene strukturelle Anordnung löst das den bekannten Baaeten anhaftende Problem, daß die Batterien auf den Träger bzw. die Träger Stoßkräfte ausüben, wenn die Uhr einen mechanischen Stoß oder Schlag erhält. Ein weiterer Vorteil der Maßnahme, daß die Batterien durch den Träger hindurchgeführt werden können, ist, daß eine flachere elektronische Uhr hergestellt werden kann. Außerdem ist der Vorteil gegeben, daß die elektrooptisch« Anzeigeeinrichtung in einem ausreichenden Abstand gegenüber der Vorderseite des Rahmens angeordnet werden kann, so daß ausreichend Platz für eine vergrößernde Linsenanordnung vorhanden ist. Daher können kleinere und weniger kostenaufwendige LED-Anordnungen für die elektrooptische Anzeigeeinrichtung verwendet werden. Beispielsweise ist es durch die beschriebene strukturelle Anordnung möglich, daß Batterien mit einer Stärke von 5,33 mm (0,210 ") verwendet werden, und daß die LED-Anordnungen eine Höhe von 1,27 ram (0,050 ") hab_en können, welche auf das Doppelte dieser Abmessung verstärkt werden können bei Verwendung einer geeigneten Verstärkerlinse. Die elektronische Armbanduhr, die auf diese Weise hergestellt werden kann, hat eine Stärke von ungefähr 6,10 mm (0,240 ").

Weitere Einzelheiten derjenigen Teile, aus denen die Uhr-Baueinheit gemäß der Erfindung besteht und welche zum großen Teil in der Explosivdarstellung der Fig. 2 erkennbar sind, werden nachfolgend noch eingehender erläutert.

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In Fig. 3a, welche eine Untersicht des Rahmens 66 mit weiteren Einzelheiten zeigt, sind die oben beschriebenen Öffnungen und Bestandteile des Rahmens genauer erkennbar. Der Rahmen 66 ist vorzugsweise einteilig aus elektrisch isolierendem Material hergestellt. Ein Fenster 110 ermöglicht, daß die von der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung 29 und der Linsenplatte 68 dargestellten Bilder durch den Rahmen 66 hindurch angezeigt werden können. Zur Aufnahme der Kontaktblätter 64 und 53a sind ausgesparte Gebiete 112 bzw. 113 vorhanden. In entsprechender Weise sind ausgesparte Gebiete 114 und 115 zur Aufnahme der Klemmen 53b bzw. 62 vorhanden. In dem Rand 66a des Rahmens 66 sind Öffnungen 116 und 117 vorhanden, welche es ermöglichen, daß die Schaltknöpfe 24 bzw. 26 durch den Rand hindurchgeführt werden und an den ihnen nächstliegenden Teilen des Bauteils 53' (also BetHtigungsklemmen 54 und 56) angreifen. Entlang der Peripherie des Rahmens 66 am Rand 66a ist eine Nut 118 zur Aufnahme des Bauteils 53* gebildet. Insbesondere ist die Nut 118 gegenüber Öffnungen 116 und 117 überlappend angeordnet, so daß Bauteil 53' und insbesondere die Betätigungsklemmen 54 und 56 in unmittelbarer Nähe der Schaltknöpfe 24 und 26 angeordnet sind. In dem Rand 66, auf derjenigen Seite, welche den Schaltöffnungen 116 und 117 gegenüberliegt, sind zwei Absätze 73 und 74 gebildet, welche den Rahmen 66 in dem Gehäuse 22 reibungsschlüssig halten und den Rahmen unter Spannung halten in Richtung auf die Schaltknöpfe 24 und 26.

Fig. 3b ist eine Schnittansicht des Rahmens 66 nach der Linie 3b - 3b der Fig. 3a. Die ausgesparten Gebiete 93 und 94 zur Aufnahme der Batterien 42 und 52 sind deutlich erkennbar, und ebenfalls auch das Fenster 110.

Fig. 3c ist eine Schnittdarstellung eines Teils des Randes 66a des Rahmens 66 entlang der Schnittlinie 3c - 3c der Fig. 3a. Man erkennt die Öffnung 116 in dem Rand 66a und auch die Nut 118.

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In Fig. 4a ist die Oberfläche 61b des Trägers 61 dargestellt. Es ist erkennbar, daß elektrisch leitfähige, gedruckte Leitbahnen auf der Oberfläche 61b in üblicher Weise ausgebildet sind, und diese bilden einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Schaltung. Die übrigen Teile der Uhrschaltung sind auf der Oberfläche 61a des Trägers 61 (Fig. 4b) und auf einer Oberfläche des Trägers 60 (Fig. 5a) ausgebildet. Es ist nur ein Teil der gedruckten Leitbahnen dargestellt, und zwar in demjenigen Umfang, der für ein hinreichendes Verstädnis der vorliegenden Erfindung ausreicht. Die verschiedenen Komponenten der Uhrschaltung sind durch ein Vielschicht-Metallisierungsmuster, von dem Einzelheiten nicht dargestellt und beschrieben werden, in Übereinstimmung mit dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild miteinander verbunden.

Die Nuten 54a und 56a, welche an dem Rand des Trägers 61 ausgebildet sind, sind mit elektrisch leitfähigen Bahnen bedeckt, um eine elektrische Verbindung zu den normalerweise offenen Schaltkontakten 54 bzw. 56 herzustellen. Auch bilden die Leitbahnen, welche die Nuten 54a und 56a bedecken, erste und elfte Kontaktstücke eines Satzes von elf Kontaktstücken, denen insgesamt das Bezugszeichen 120 zugeordnet ist. Diese Kontaktfltükke sind mit entsprechenden Kontaktstücken eines Satzes von elf Kontaktstücken 76 auf dem Träger 61 mit Hilfe des Verbindungsstückes 78 (Fig. 2) verbunden.

Kontaktstück 32* ist so ausgebildet und angeordnet, daß das integrierte Schaltungsplättchen 32 (Fig. 2) daran befestigt werden kann, und es ist ein Teil einer Leitbahn 122, welche in der Umrandung der Öffnung 92 in dem Träger 61 endet. Eine Leitbahn 124 ist um Öffnung 91 ausgebildet und endet in unmittelbarer Nähe des Kontaktstücks 32'.-

Die Kontaktstücke 48' und 50' sind so angeordnet und ausgebildet, daß das Segmenttreiberplättchen 48 bzw. das Zifferntreiber-

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plättchen 50 angebracht werden können. Diese Stücke sind ausgebildet als Teil von Leitbahnen 126 und 128, welche um Öffnungen 89 und 90 in dem Träger 61 enden.

Fig. 4b zeigt die Oberfläche 61a des Trägers 61. Gedruckte Kontaktstücke 130 und 131 um Öffnungen 89 und 91 sind so angeordnet, daß sie ohmschen Kontakt bilden mit den Kontaktb lät tern 64 bzw. 53a. In ähnlicher Weise ist ein um Öffnung 92 angeordnetes Kontaktstück 132 so angeordnet und ausgebilet, daß es ohmschen Kontakt mit der Klemme 62 bildet. Kontaktstück 133 ist bei diesem Ausführungsbeispiel gegenüber den Schaltungen dieser Uhren-Baueinheit isoliert, da ein elektrischer Kontakt mit diesem Stück redundant wäre. Klemme 53b und Kontaktblatt 53a sind als Teile des gleichen elektrisch leitfähigen Bauteils 53" ausgebildet, und es ist nur eine einzige Verbindung dieses Bauteils mit den Trägern (und der Uhrschaltung) erforderlich. Das elektrisch leitfähige Material, aus dem die Kontaktstücke 130 bis 132 bestehen, ist durch die Öffnungen 89, 91 und 92 hindurchgeführt, und es werden dadurch elektrische Verbindungen zu den Leitbahnen 126, 124 und 122 auf der entgegengesetzten Oberflächenseite 61b des Trägers 61 gebildet. Es sind daher elektrische Verbindungen zwischen den Polen der Batterien 42 und 52 und den entsprechenden Teilen der Uhr-Schaltung vorhanden.

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine Fläche des Trägers 60. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die gegenüberliegende Fläche des Trägers 60 nicht verwendet zur Aufnahme von gedruckten Leitbahnen, und sie ist daher nicht im einzelnen dargestellt, Die dargestellte Fläche des Trägers 60 weist elf gedruckte Kontaktstücke 76 auf, welche so angeordnet sind, daß sie mit den elf entsprechenden Schaltungsstücken 120 auf der Oberfläche 61b des Trägers 61 (Fig. 4a) Kontakt bilden können.

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Die gedruckten Schaltungsstücke 29a¹ bis 29d' sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie zum Anbringen einzelner «lektrooptischer Anzeigeeinrichtungen 29 geeignet sind. Wenn außerdem ein Doppelpunkt als Teil der Anzeige 29 vorgesehen ist, wird ein zusätzliches (nicht dargestelltes) Schaltungsstück zwischen den Schaltungsstücken 29b und 29c angeordnet. Vier der Schaltungsstücke 76 sind mit entsprechenden Schaltungsstücken 29a¹ bis 29d· elektrisch verbunden. Die übrigen Stücke 76 sind Teile (nicht dargestellter) Leitbahnen auf dem Träger; sie enden in der Nähe der Schaltungsstücke 29a¹ bis 29d', und sie bilden elektrische Verbindungen für die einzelnen LED-Anordnungen der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung 29.

In den Rändern des Trägers 60 befinden sich Aussparungen 84 bis 87; sie sind so ausgebildet, daß sie die Stifte 80 bis 83 in dem Rahmen 66 (Fig. 2) aufnehmen.

Die Öffnungen 71 und 72 sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie die Linsenplatte 68 mit der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung 29 auf dem Träger 60 durch Stifte 73 und 74 (Fig. 2) ausrichten und sichern. Öffnungen 100 und 101 sind in gegenüberliegenden Rändern des Trägers 60 so ausgebildet, daß die Batterien 42 und 52 in die Baueinheit gemäß der Erfindung eingeführt werden können.

Fig. 6 zeigt das Verbindungsstück 78 in flacher, auseinandergebogener Lage. Wie bereits beschrieben, ist das Verbindungsstück 78 aus Kapton ausgebildet; es enthält Öffnungen 140 bis 143. Elf gedruckte Leitbahnen 145 sind auf einer Fläche des Verbindungsstücks 78 angeordnet, wobei AnschlußstUcke 145a und 145b an jedem Ende über die Ränder der Öffnungen 140 und 142 frei herüberragen. Die Öffnungen ermöglichen eine Ausrichtung des Verbindungsteils 78 bei der Herstellung. Vorzugsweise wird das Verbindungsteil 78 für den endgültigen Zusammenbau derart ausgebildet, daß zunächst das Material entlang der gestrichelten Linien 146 abgeschnitten wird..

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Fig. 7a und 7b zeigen Einzelheiten der Ausbildung der Linsenplatte 68. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die elektrooptieche Anzeigeeinrichtung 29 kleine Abmessungen, z. B. 1,27 mm χ 1,27 mm (0,050 " χ 0,050 "), so daß die Batterien 42 und 52 durch die Träger 60 und61 hindurchgeführt werden können. Damit die von der Anzeigeeinrichtung gelieferten Bilder besser erkennbar sind, sollten sie daher vergrößert werden. Wenn andererseits die elektrooptische Anzeigeeinrichtung näher an der vorderen Fläche der zusammengesetzten Uhr angeordnet wird, oder wenn die entsprechenden Abmessungen größer wären, würde eine Vergrößerung nicht erforderlich sein. Bei der dargestellten Ausführungsform sind jedoch die einzelnen Linsen 68a bis 68e integrale Teile der Linsenplatte 68, so daß eine Vergrößerung der angezeigten Bilder stattfindet.

In Fig. 7b ist ein Schnitt durch die Linsenplatte 68 entlang der Linie 7b - 7b der Fig. 7a dargestellt. Die Linse 68c ist wahlweise vorgesehen, und man wird sie nur verwenden, wenn bei der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung 29 ein Doppelpunkt vorgesehen ist. Im letzteren Fall ist die Linse 68c im wesentlichen als Halbzylinder ausgebildet; die Linsen 68a, 68b, 68d und 68e sind im wesentlichen halbkugelförmig gewölbt ausgebildet.

Fig. 8a bis 8d zeigen Einzelheiten des Bauteils 53' und seiner Bestandteile bzw. an ihm angebrachter Teile. Das Bauteil 53* besteht aus flexiblem, elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise einer Legierung aus Beryllium und Kupfer (Be-Cu), und ·» ist in den Fig. 8a bis 8d in ausgestreckter, flacher Position dargestellt. Während des Zusammenbaus der Uhr-Baueinheit wird das Bauteil 53' so geformt, daß es in die Öffnung des Rahmens 66 entsprechend der Darstellung in den Fig. 2 und 3a paßt.

Di« Betätigungsklemmen 54 und 56 sind ausgebildet als Ansätze des Bauteils 53*. Durch Verwendung der Be-Cu-Legierung für das Bauteil 53* ist dafür gesorgt, daß dieses Teil ausreichende

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Pederungseigenschaften hat, so daß die BetBtigungsklemmen 54 und 56 ihre Form auch noch nach zahlreichen Verformungsvorgängen beibehalten. Außerdem sind das Kontaktblatt 53a und die Batterieklemme 53b als Ansätze des Bauteils 53' ausgebildet. Die Teile 53a' und 53b' des Kontaktblatts 53a bzw. der Klemme 53b sind abgebogen und gegenüber Bauteil 53' so aufwSrtsgerichtet_t daß sie ohmschen Kontakt mit den Schaltungskontaktstücken 131 und 133 (Fig. 4b) bilden.

Fig. 8c und 8d zeigen Schnittansichten des Kontaktblatts 53a und der Klemme 53b entlang den Linien 8c - 8c und 8d - 8d in Fig. 8b.

Fig. 9 zeigt in isometrischer Darstellung weitere Einzelheiten der Ausbildung der BatteriekonUktklemme 62. Der ausgebogene Teil 62a der Klemme 62 ist in der Öffnung 115 des Rahmens 66 (Fig. 3a) reibungsschlüssig gehalten. Der vorspringende Teil 62b der Klemme 62 ist so ausgebildet, daß er ohmschen Kontakt mit dem Schaltungskontaktstück 132 (Fig. 4b) bildet, und der vorspringende Teil 62c der Klemme 62 ist so ausgebildet, daß er ohmschen Kontakt mit dem positiven Pol (dem Rand) der Batterie bildet.

Fig. 10 zeigt weitere Einzelheiten des Kontaktblattes 64 in isometrischer Darstellung. Die seitlichen Ansätze 64a und 64b des Kontaktblattes 64 sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie in die Öffnung 112 des Rahmens 66 (Fig. 3a) reibungsschlüssig eingreifen. Der in Längsrichtung verlaufende längere Teil 64c des Kontaktblattes 64 ist so ausgebildet und angeordnet, daß er an dem negativen Pol (der Vorderseite) der Batterie 52 angreift. Der vorspringende Teil 64d des Kontaktblatts €4 ist so ausgebildet und angeordnet, daß er ohmschen Kontakt mit dem Schaltungskontaktstück 130 (Fig. 4b) bildet.

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Aus der obigen Beschreibung der Gegenstände der Fig. 8a bis 8d und der Fig. 9 und 10 ist erkennbar, daß durch das Bauteil 53· und seine Teile sowie durch die Klemme 62 und das Kontaktblatt 64 elektrische Verbindungen zwischen den Batterien 42 und 52 und den Schaltungen der elektronischen Teile der Uhr-Baueinheit hergestellt werden, ohne daß Lötverbindungen verwendet werden. In entsprechender Weise werden elektrische Verbindungen zwischen den Batteriepolen und den Betatigungsklemmen der Schalter 54 und 56 hergestellt, ohne daß Lötverbindungen benutzt werden. Auch ist dabei erkennbar, daß das Uhrgehäuse (rückwärtige Platte 96 des Gehäuses 22) als Teil der Schaltverbindungen nicht benötigt wird. Daher kann zur Einkapselung der Uhr-Baueinheit gemäß der Erfindung ein elektrisch nicht leitfähiges Uhrgehäuse verwendet werden.

Fig. 11 zeigt eine Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäß ausgebildeten Uhr nach dem Zusammensetzen. Der Kristall 28 ist in dem Beobachtungsfenster 23 des Gehäuses 22 eingesetzt. Der Rahmen 66, welcher die zusammengehörigen Teile der Uhr aufnimmt, ist als nächstes in das Uhrgehäuse 22 eingesetzt. Der Rahmen ist in dem Gehäuse mit Hilfe von Vorstößen 73 und 74 gehalten. Vorstoß 73 ist in Fig. 11 durch eine gestrichelte Linie angedeutet.

Da» Bauteil 53' befindet sich in Nut 118, wobei das Kontaktblatt 53a und die Klemme 53b in ausgesparten Gebieten 93 bzw. 94 des Rahmens 66 angeordnet sind, Klemme 62 ist innerhalb der Öffnung 115 derart angeordnet, daß ihr Ansatz 62c mit dem Rand der Batterie 52 Kontakt bildet. In ähnlicher Weise sind die Ansätze 64a und 64b des Kontaktblattes 64 derart in der Öffnung 112 angeordnet, daß Teil 64c des Kontaktblatts innerhalb des ausgesparten Bereichs 94 liegt, daß er mit der Vorderseite (negativer Pol) der Batterie 42 Kontakt bildet.

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Die Linsenplatte 68 ist in dem Träger 60 durch die Öffnungen 69 und 71 bzw. 70 und 72 gehalten und gegenüber dem TrHger ausgerichtet. Die Linsenplatte 68 ist gegenüber dem Träger 60 dadurch gehalten, daß sie an dem Träger 60 angebracht ist und eine hermetische Versiegelung um die elektrooptische Anzeigeeinrichtung 29 ausgebildet ist. Der Träger 60 ist mit dem Träger 61 durch das Verbindungsstück 78 verbunden. Die aus der Linsenplatte 68, den Trägern 60 und 61 und den zugehörigen Teilen bestehende Anordnung ist innerhalb des Fensters 110 ausgerichtet und an dem Rahmen 66 durch die Stifte 80 bis 83 und die Öffnungen 89 bis 92 in dem Träger 61 und die Nuten 84 bis in dem Träger 60 ausgerichtet. Die Stifte 80 bis 83 sind unter Druck erhitzt worden, so daß sie sich derart verformten, daß die Trägeranordnung mit dem Rahmen 66 verbunden ist. Dabei ist zu beachten, daß die Linsen 68a bis 68e durch das Fenster 110 vorragen und dadurch die vertikale Versetzung der fertigen Anordnung verkürzt ist, so daß sich eine flachere Gesa»tanordnung der Uhr ergibt.

Anschließend sind die Batterien 42 und 52 durch die Träger 60 und 61 und die Linsenplatte 68 eingeführt und gegen die ausgesparten Gebiete 94 bzw. 93 eingesetzt. Die Batteriepole werden in der beschriebenen Weise durch Bauteil 53', Klemme 62 und Kontaktblatt 64 mit der Schaltung verbunden. Zusätzlich werden die Batterien in der Uhr-Baueinheit und in dem Gehäuse mit Hilfe von Schaumgummischeiben 98 und 99 gesichert und durch die rückwärtige Abschlußplatte 96 gehalten.

Durch die Erfindung ist eine neuartige und vorteilhafte Baueinheit für eine elektronische Armbanduhr und für Uhren ähnlicher Art geschaffen, welche sich insbesondere durch niedrige Kosten und Unempfindlichkeit gegen Schlag- und Stoßbelastungen auszeichnet. Im Rahmen fachmännischen Handelns können geeignete Verbesserungen oder weitere Ausbildungen vorgenommen werden.

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Es werden noch einmal einige wesentliche Bestandteile und Merkmale des Gegenstandes der Erfindung aufgeführt, jedoch ist diese Aufstellung nicht einschränkend:

Ein Gehäuse, ein in einem Rahmen angeordneter Träger zur Halterung einer elektrooptischen Anzeigeeinrichtung, ein Frequenz normal, ein Frequenzteiler, eine Einrichtung zur Speisung und Steuerung der Anzeigeeinrichtung, wenigstens eine auswechselbar in bzw. an dem Rahmen angeordnete Batterie, ein elektrisch leitfMhiges Bauteil ist in dem Rahmen derart angeordnet, daß es elektrische Verbindungen zwischen Leitbahn-Kontaktstücken an den Träger und Polen wenigstens einer Batterie herstellt, und das elektrisch leitfähige Bauteil enthält einen federnden Ansatz, welcher nachgiebig mit einer benachbarten Leitbahn auf dem Träger in Verbindung steht, so daß eine elektrische Schaltung gebildet ist, welche die elektrooptische Anzeigeeinrichtung steuert, wobei das Gehäuse von Verbindungsfunktionen zwischen der Batterie und dem Träger frei ist.

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Claims (6)

1. Fairchild Camera and Instrument Corporation

   464 Ellis Street

   Mountain View, California 94040

   U.S.A.

   Ansprüche

   l.y Elektronische Armband- oder Taschenuhr mit einem Gehäuse, einem Rahmen aus elektrisch isolierendem Material und wenigstens einer auswechselbar an oder in dem Rahmen angebrachten Batterie,

   dadurch gekennzeichnet, daß ein in dem Rahmen angeordneter Träger Schaltungen für eine elektrooptische Anzeigeeinrichtung, ein Frequenznormal, einen Frequenzteiler und Mittel zur Speisung und Steuerung der Anzeigeeinrichtung trägt und wenigstens eine Öffnung zum Hindurchführen wenigstens einer Batterie zu dem Rahmen aufweist, und daß ein elektrisch leitfähiges Bauteil in dem Rahmen angeordnet ist, welches elektrische Verbindungen zwischen den Schaltungen des Trägers und Polen der Batterie bzw. Batterien bildet.
2. 2 Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Rahmen angeordnete elektrisch leitfähige Bauteil einen federnden Ansatz aufweist, welcher nachgiebig an einer benachbarten Leitbahn auf dem Träger derart angreift, daß eine elektrische Schaltung für die Betätigung der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung geschlossen ist und das Gehäuse von Verbindungsfunktionen zwischen der Batterie und dem Träger frei ist.

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   ORIGINAL INSPECTED

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3. 3. Elektronische Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Linsenplatte zwischen der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung und dem Rahmen untergebracht ist, welche die von der elektrooptischen Anzeigeeinrichtung dargestellten Bilder vergrößert.
4. 4. Elektronische Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Batterien auswechselbar an oder in dem Rahmen angeordnet und mit den Schaltungen des Trägers elektrisch gekoppelt sind.
5. 5. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger die folgenden Teile enthält:

   einen ersten in dem Rahmen angeordneten Trägerabschnitt zur Halterung einer elektrooptischen Anzeigeeinrichtung,

   einen zweiten Trägerabschnitt, welcher neben dem ersten Trägerabschnitt angeordnet ist und ein Frequenznormal, einen Frequenzteiler und eine Einrichtung zur Speisung und Steuerung der Anzeigeeinrichtung aufnimmt, und

   eine Einrichtung zur elektrischen Kopplung von Schaltungen auf dem ersten Trägerabschnitt mit Schaltungen auf dem zweiten Trägerabschnitt.
6. 6. Elektronische Uhr nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung in einer Gehäuseöffnung vorhanden ist und der Rahmen gegenüber dem federnden Ansatz des Bauteils derart ausgerichtet ist, daß der Ansatz abgebogen wird und an der benachbarten Leitbahn auf dem Träger angreift, wenn der Schalter gedrückt wird.

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