DE2910779B2

DE2910779B2 - Anzeigebaustein mit einer elektrooptischen Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2910779B2
Application number: DE19792910779
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Phys. Krueger; Arthur G. Dipl.-Ing. Pauli
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1979-03-19
Publication date: 1981-01-29
Also published as: DE2910779A1; DE2910779C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Anzeigebaustein gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Modul wird in der DE-OS 25 32 421 beschrieben.

Der Display-Hersteller sieht sich zunehmend dazu veranlaßt, das eigentliche Anzeigeelement mit der zugehörigen Ansteuerschaltung baulich zusammenzufassen und als eine komplette Baueinheit anzubieten. Wie ein solches Teil beschaffen sein könnte, geht beispielsweise aus der erwähnten Offenlegungsschrift hervor: Die elektrooptische Einheit — im vorliegenden Fall eine Flüssigkristallzelle — ist in einen Rahmen eingelassen, in dem sie auf elastischen Lagern ruht und durch eine darübergeschobene Deckplatte fixiert wird. Die Ansteuerung, die als eine integrierte Schaltung (IC) ausgeführt ist, wird von einer gesonderten Platte getragen, die ihrerseits mit dem Rahmen vernietet ist.

■j5 Die bauteilinterne Kontaktierung ist so gestaltet, daß die Anschlüsse der Flüssigkristallzelle über leitende Streifen, die auf der Oberfläche der elastischen Lager entlanglaufen, mit Leiterbahnen auf dem IC-Träger Kontakt haben und daß die Träger-Leiterbahnen über feine Drähte mit den IC-Anschlüssen verbunden sind. Die Drähte und der IC sind durch eine auf dem Träger befestigte Kappe gegen äußere Einwirkungen geschützt.

Das geschilderte Subsystem kommt ohne einen besonderen Stecker aus und hat eine recht kompakte Bauform. Es ist allerdings wegen seiner vielen Einzelteile und der recht komplizierten elektrischen Verbindung mit einem erheblichen Fertigungs- und

Montageaufwand belastet Außerdem besteht die Gefahr von Kontaktausfällen, denn die feinen Drähte sind erschütterungsempfindlich und Leitgununis liegen nicht immer verläßlich an und sind außerdem thermisch nicht an das normalerweise verwendete Trägerplattenmaterial angepaßt.

Die erwähnte Montage- und Kontaktierungsprobleme entfallen, wenn man den gesamten Baustein einteilig ausbildet und eine der Zellenträgerplatten zugleich als Substrat für den IC verwendet qvergL hierzu beispielsweise die DB-OS 20 65 737). Dieses auf den ersten Blick bestechend wirkende und deshalb auch immer wieder diskutierte Konzept verteuert jedoch den Modul derart, daß eine Vollintegration wohl nur für wenige Ausnahmefälle infrage kommen wird. 1

Die Erfindung steht daher vor der Aufgabe, einen Baustein der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der besonders einfach hergestellt werden kann und dabei über zuverlässige elektrische Kontakte verfügt, die vor all em auch mechanisch und thermisch belastbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst

Der vorgeschlagene Baustein besteht aus wenigen Teilen, die keinerlei Fertigungsprobleme aufgeben — beispielsweise kann die Fassung mit ihrem IC in einem einzigen Spritz- oder Gießvorgang geformt werden — und sich bequem zusammensetzen lassen. Hinzu kommt, daß Kontaktierungsfehler so gut wie ausgeschlossen sind, da die Verbindungsleitungen nur einteilig ausgeführt sind, nur am Ort der Anzeigezelle freiliegen und in jo einem Träger eingebettet sind, der in seinem theritiischen Ausdehnungsverhalten ohne weiteres auf die Trägerplatten abgestimmt werden kann.

Die Maßnahme, eine Flüssigkristallzelle mit einer Spritzgußfassung zu umgeben und darin die elektrischen j5 Zuleitungen einzubetten, ist an sich nicht mehr neu (US-PS 37 81087). Ebenfalls bekannt ist es. eine Flüssigkristallanzeige über Klemm-Federn zu kontaktieren (US-PS 41 32984).

Vielfach unterscheiden sich die Anzeigebausteine im wesentlichen nur dadurch, daß die darstellbaren Symbole aus einer mehr oder weniger großen Anzahl von Elementarzeichen zusammengesetzt sind. Das bekannteste Beispiel hierfür sind ein- und mehrstellige Ziffern-Anzeigen. In diesen Fällen läßt sich der Fertigungsprozeß besonders rationell gestalten, wenn man den Anzeigebaustein gemäß Anspruch 11 so ausgestaltet, daß die Fassung aus einzelnen Untereinheiten (»Teilfassungen«) gebildet ist, deren ICs jeweils einem der erwähnten Elementarzeichen zugeordnet sind. Mit einem solchen Baukastensystem kann man aus wenigen Elementarfassungen durch die verschiedensten Kombinationen eine Vielzahl von Anzeigebausteinen aufbauen, die einen Großteil des üblichen Produktiunsspektrums abdecken.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung bedeutet es, wenn gemäß Anspruch 3 der elektrische Übergang zwischen der Fassung und der Anzeigevorrichtung lediglich durch Andruck der federnd gestalteten Beinchen an den Anschlußflächen des Displays herge- t>o stellt wird. In diesem Fall kommt nämlich der Kontakt beim Zusammenbau des Moduls von selbst zustande, und man kann vor allem die Anzeigevorrichtung und die Fassung bzw. die Teilfassungen bei einem F'unktionsaasfall einzeln austauschen. t>5

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Unteranspnichen gekennzeichnet. Dabei sei darauf hingewiesen, daß eine Display-Kontaktierung mjttels Leitpaste oder Lot zum Stand der Technik gehört (vergL hierzu die DE-OS 22 40 781 oder die bereits zitierte US-PS 37 81 087).

Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

F i g. 1 das Ausführungsbeispiel in einer Perspektivansicht und

F i g. 2 das Ausführungsbeispiel der F i g. 1 im Schnitt H-II.

Der dargestellte Baustein enthält eine Flüssigkristallzelle 1, die in einer Uhr Verwendung finden könnte, sowie eine aus Teilfassungen 2,3,4,6 und 7 bestehende Fassung 8.

Die Flüssigkristallzelle zeigt eine vierstellige Zahl an, deren erste beiden Stellen von den letzten beiden Stellen durch einen — im Betrieb blinkenden — Doppelpunkt optisch voneinander abgehoben sind. Sämtliche ansteuerbaren Bildelemente sind gestrichelt eingezeichnet und summarisch mit der Bezugsziffer 9 versehen. Die Zelle selbst ist der Übersicht halber nur schematisch dargestellt in den Figuren erkennt man eine vordere Trägerplatte 11 und eine hintere Trägerplatte 12. Im vorliegenden Fall arbeitet die Zelle nach dem Prinzip der sogenannten »Drehzelle«, die detailliert in der DE-AS 21 58 563 beschrieben ist.

Jede der fünf Teilfassungen hat einen Boden 13 sowie zwei Seitenwände 14,16, von denen, wie der F i g. 2 zu entnehmen ist, jeweils zwei zueinander parallele Stege 17, 18 zur gegenüberliegenden Seitenwand hin ausgehen. Die Teilfassungen sind zusammengesteckt und durch (nicht dargestellte) Schnappverschlüsse lösbar miteinander verbunden. Die gesamte Fassung hat die gleiche Grundform wie ihre einzelnen Teile. Sie haltert die Zelle in einer zur Bodenebene parallelen Ebene in einem Klemmsitz, und zwar dadurch, daß ihre beiden Doppelstege die Zelle an zwei gegenüberliegenden Seiten umgreifen und die beiden endständigen Teilfassungen mit (nicht dargestellten) Anschlagsflächen versehen sind.

In den Boden jeder Teilfassung ist ein IC 19 eingegossen. Von diesem IC gehen federnd ausgeführte Leiter (»Federbeinchen«) aus. Diese Beinchen ragen unten aus dem Boden 13 heraus (Anschlußbeinchen 20) oder sind bis zu den Doppelstegen im Inneren der Fassungswandung geführt, treten im Raum zwischen den beiden Stegen einer jeden Seitenwand aus, wölben sich dabei zur Flüssigkristallzelle hin und enden schließlich wieder in der Seitenwand (Kontaktbeinchen 21). Die ICs der Teilfassungen 2, 3, 6 und 7 sind die Treiberschaltungen für die einzelnen Ziffern der darstellbaren Zahl, während der IC der Teilfassung 4 zum Treiben des Doppelpunktes dient

Der Kontakt zwischen der Flüssigkristallzelle und der Fassung ist folgendermaßen gestaltet. Die beiden Trägerplatten 11,12 haben die gleichen Querabmessungen und liegen deckungsgleich übereinander, so daß die Zelle die Form eines Quaders erhält. Die von den Doppelstegen umfaßten Schmalseiten des Quaders sind mit einer Reihe von nebeneinanderliegenden, über die Stirnseiten beider Trägerplatten reichenden Metallstreifen 22 versehen. An jeden dieser Metallstreifen ist eines der Kontaktbeinchen 21 gepreßt. Ein solcher Federkontakt hat eine für die meisten Anwendungsfälle ausreichende Qualität vor allem dann, wenn die Beinchen mit einer Goldschicht in Berührung gebracht

werden. So empfiehlt es sich, die Anschlußflächen durch eine aufgedampfte CrNi/Au-Metallisiemng zu realisieren.

Die Beinchen 21 lassen sich von den Anschlußflächen auch dann wieder trennen, wenn man beide Kontaktpartner verzinnt und dann bei höheren Temperaturen miteinander verlötet Eine derartige Verbindung läßt sich allerdings nur durch erneute Erhitzung wieder lösen.

In Fällen, in denen es auf die Zerlegbarkeit des Bausteins weniger ankommt, hat man für die Gestaltung des Kontaktes Beinchen-Flüssigkristallzelle einen sehr viel größeren Spielraum. Eine besonders sichere elektrische Verbindung entsteht, wenn man die Beinchen mit der als Kafi- und Kotiiäklvcnnitiier dienenden CrNi/Au-Metallisierung mittels eines Weichlotes verlötet oder verschweißt. Die Lotmasse kann auch durch eine aufgedruckte, etwa aus Leitsilber bestehende Paste oder durch einen metallischen Kleber ersetzt werden. Bei Verwendung einer Paste oder eines Klebers könnte man auf eine Metallisierung verzichten.

Für den Anschluß der Flüssigkristallzelle genügt es,

wenn sich die Anschlußflächen lediglich auf einer der beiden Trägerplatten befinden. Allerdings muß man dann besondere Vorkehrungen zur »Durchkontaktierung«, also zur Überführung der Zellenrückelektrode auf das Niveau der Zellenvorderelektroden, treffen.

In dem zwischen der Flüssigkristallzelle und dem Fassungsboden verbleibenden Hohlraum ist eine sogenannte »Fluoreszenzplatte« 23 untergebracht. Diese Platte besteht aus einem Material mit einem Brechungs index größer 1, enthält fluoreszierende Partikel, ist ar ihren vier Schmalseiten verspiegelt und weist auf ihret Rückseite Einkerbungen auf, die mit den ansteuerbarer Bildsegmenten der Flüssigkristallzelle fluchten. Eir solcher Körper fängt einen bestimmten Frequenzantei

ι ΐ des auf ihn treffenden Umgebungslichts durch Fluoreszenzstreuung und nachfolgende (Total-)Reflexionen ar seinen Grenzflächen ein, leitet diese Strahlung in seinen-Inneren bis zu den Kerben fort und koppelt sie dort mil erhöhter Intensität nach vorn aus. Auf diese Weise wire die Heiligkeit des vom Display dargestellten Bilde; erheblich gesteigert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anzeigebaustein mit

einer elektrooptischen Anzeigevorrichtung, insbesondere einer Flüssigkristallzelle, zu der

1.1 zwei zueinander parallele Trägerplatten gehören, die

auf ihren Innenseiten mit elektrisch leitenden Belägen (Elektroden) versehen sind und von denen

zumindest die eine Trägerplatte an ihrem Rand Anschlußflächen für die Elektroden aufweist,

einer Fassung, bestehend aas

2.1 einem plattenförmigen, sich parallel zu den Trägerplatten erstreckenden Bodenteil und einem Rahmen, der

2-2.1 mit dem Bodenteil fest verbunden ist und 122 die Anzeigevorrichtung in Zusammenwirkung mit den an die Anschlußflächen herangeführten elektrischen Verbindungen halten, mindestens einer Ansteuereinheit in Form einer mit Anschlüssen versehenen integrierten Schaltung, die

3.1 mit dem Bodenteil fest verbunden ist und wobei

3.2 entsprechende Anschlüsse mit den jeweils zugehörigen Anschlußflächen der Anzeigevorrichtung durch im Inneren des Anzeigebausteins verlaufende Leiter elektrisch verbunden sind,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale

der Rahmen (»Fassungswand« 14,16) bildet zusammen mit dem Bodenteil (»Fassungsboden« 13) ein einstückiges Teil (»Fassung« 8),

der Fassungswand (14,16) sind zwei parallele Stege (17,18) wenigstens abschnittweise angeformt, die den Rand der Anzeigevorrichtung (1) einfassen,

die integrierte Schaltung (19) ist in den Fassungsboden (13) eingebettet, die elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen der integrierten Schaltung und den zugehörigen Anschlußflächen (22) der Anzeigevorrichtung (1) sind jeweils durch einen einzigen, aus federndem Material bestehenden Leiter(21) hergestellt, der

7.1 im Innern von Fassungsboden (13) und Fassungswand (14,16) bis zur Anzeigevorrichtung (1) geführt ist und

7.2 nur in der Nut zwischen den Stegen (17,18) aus der Fassungswand (17,18) zu der zugehörigen Anschlußfläche (22) der Anzeigevorrichtung (1) hin austritt.

2. Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (8) ein Kunststoff-Spritzteil ist.

3. Baustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (21) ihren Anschlußflächen (22) federnd anliegen.

4. Baustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Leiter (21) mit ihren Anschlußflächen (22) verlötet sind.

5. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußflächen

(22) jeweils eine aufgedampfte Metallisierung aufweisen, die vorzugsweise aus CrNi/Au besteht.

6. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußflächen (22) jeweils eine aufgedruckte Leitpaste aufweisen,

ίο die vorzugsweise aus Leitsilber besteht

7. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (21) und die Anschlußflächen (22) verzinnt und verlötet sind.

8. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Trägerplatten (11,12) der Anzeigevorrichtung (1) die gleichen Grundflächen haben und deckungsgleich übereinanderliegen und daß die Anschlußflächen (22) auf den Schmalseiten der Anzeigevorrichtung (1) gebildet sind, wobei sie über die Stirnflächen beider Trägerplatten (11,12) reichen.

9. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die der integrierten Schaltung (19) abgewandten Enden der zu der Anzeigevorrichtung (1) führenden Leiter (21) im Inneren der Fassungswandung (14,16) münden.

10. Anzeigebaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (8) ein U-förmiges Grundprofil hat.

11. Anzeigebaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (81) aus mehreren Teilfassungen (2,3,4,6,7) besteht, die jeweils eine integrierte Schaltung (19) enthalten und lösbar ineinandergesteckt sind.