PL101318B1 - Wyswietlacz cyfrowy z cieklym krysztalem - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wyswietlacz cyfrowy z krysztalem cieklym.

Wyswietlacz cyfrowy z krysztalem cieklym stanowi na przyklad urzadzenie zawierajace komórke krysztalu cieklego dla wyswietlania obrazów, np. cyfr wskazujacych czas, pólprzewodnikowy obwód scalony zawierajacy rózne obwody generujace sygnaly elektryczne uruchamiajace komórke krysztalu cieklego oraz zespól laczacy obwód scalony z róznymi elektrodami komórki krysztalu cieklego, przy czym korzystnie zespól laczacy jest zespolem zwartym, zamknietym i stosunkowo sztywnym, którym mozna sie poslugiwac i który mozna testowac i transportowac.

Znany jest wyswietlacz zawierajacy elementy laczace w postaci cienkich przewodów, których oba konce laczone sa za pomoca lutowania.

Znany jest takze, na przyklad z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3747327 wyswietlacz posiadajacy zamiast cienkich przewodów, cienkie sprezyste paski metalowe zamocowane tylko w jednym koncu.

Znany jest równiez na przyklad z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3861135 wyswietlacz, w którym polaczenia w postaci nitów wykonane sa ze sprezystego materialu plastycznego pokrytego proszkiem metalu, przy czym kilka z nich umieszczonych jest na podlozu cieklego krysztalu, a inne na przeciwleglej plytce obwodu drukowanego.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji wyswietlacza optycznego, który nie ma wad wyswietlaczy znanych ze stanu techniki.

Cel wynalazku zostal osiagniety przez to, ze lacznik elektryczny osadzony jest wewnatrz ramy i zawiera pret z materialu sprezystego oraz szereg pasków przewodzacych usytuowanych na zewnatrz preta. Lacznik jest zacisniety i odksztalcony sprezyscie pomiedzy podlozem i komórka krysztalu cieklego, a kazdy z pasków przewodzacych lacznika jest sprezyscie docisniety do kazdej sciezki z róznych par pierwszych i drugich sciezek metalizowanych dla zapewnienia polaczenia elektrycznego miedzy nimi.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wyswietlacz cyfrowy z krysztalem cieklym wedlug wynalazku, w stanie rozlozonym i w widoku2 101 318 perspektywicznym, fig. 2 — zespól laczacy, zastosowany w wyswietlaczu w widoku perspektywicznym, fig. 3 — rame zastosowana w wyswietlaczu w widoku z góry, fig. 4 — przekrój wzdluz linii 4—4 oznaczonej na fig. 2, fig. .5 — komórke krysztalu cieklego uzyta w wyswietlaczu, w widoku z dolu, przy czym opuszczono niektóre elementy komórki dla uzyskania wiekszej przejrzystosci rysunku, fig. 6 — przekrój wzdluz linii 6-6 oznaczonej na fig. 5, fig. 7 — komórke uwidoczniona na fig. 5 zamocowana w ramie uwidocznionej na fig. 3 w widoku z góry, fig. 8 — przekrój wzdluz linii 8-8 oznaczonej na fig. 7, fig. 9 — wyswietlacz cyfrowy w przekroju poprzecznym, fig. 10—fragment wyswietlacza uwidoczniajacy polaczenie zespolu laczacego z koncówkami wyswietlacza, w widoku perspektywicznym.

Na fig. 1 przedstawiono wyswietlacz cyfrowy 10 wedlug wynalazku zawierajacy dwa podzespoly, podloze 12, na którym znajduje sie plytka pólprzewodnikowa 14 oraz zespól zlozony z ramy 18, w której usytuowana jest komórka 20 krysztalu cieklego. Plytka dociskajaca 22 wspólpracuje z rama 18, zaciskajac komórke 20 krysztaly cieklego wlramie 18 tak, ze ciasno styka sie ona z dwoma laczami elektrycznymi 24.

; Podloze 12 stanowi plaska plytke 26 z materialu izolacyjnego, np. plastyku lub materialu ceramicznego, posiadajaca cztery otwory 27 usytuowane w naroznikach plytki 26. Srodkowe zaglebienie lub wneke 28 w górnej powierzchni 30 plytki 26 oraz dwa zespoly sciezek przewodzacych 32 i 34 na powierzchni 30. Sciezki 32~sa~ustawione na dwóch przeciwleglych bokach wneki 28 i kazda z nich przebiega od krawedzi 36 wneki 28 do krawedzi 38 plytki 26 i, konczy sie blisko niej. Zewnetrzne konce sciezek 32 stanowia koncówki 40, z którymi sa polaczone elektrody komórki 20.

Sciezki 34 znajduja sie naprzeciwko pozostalych dwóch boków 28 i kazda przebiega od jednej z przeciwleglych krawedzi 42 wneki 28 do krawedzi 44 plytki. Kazda ze sciezek 34 jest polaczona poprzez przewodzace sciezki (nie pokazane na rysunku) zatopione we wnetrzu plytki 26 zjedna sposród szeregu sztywnych koncówek 46 (5 pokazano na rysuku) przechodzacych na zewnatrz i w dól z przeciwleglych boków 48 plytki 26. Sciezki przewodzace 32 i 34, lacznie z zatopionymi sciezkami mozna wykonac, na przyklad z miedzi powleczonej zlotem.

Podloze 12 mozna wykonywac w znany sposób. Na przyklad, zatopione sciezki mozna wykonac przez laminowanie co najmniej dwu plytek, z których kazda ma przewodzace sciezki na powierzchniach oraz wykonac otwory w jednej z plytek w celu polaczenia za posrednictwem przewodzacego materialu, umieszczonego w otworach róznych sciezek przewodzacych na obu plytkach.

We wnece 28 plytki 36 znajduje sie pólprzewodnikowa plytka obwodu scalonego 14 znanego typu, która zawiera róisie obwody liczace i kodujace dla generacji sygnalów elektrycznych odpowiednich dla sterowania komórka krysztalu cieklego. Szczególów dotyczacych obwodu scalonego 14 nie podano, bowiem takie obwody oraz ich dzialanie w wyswietlaczach cyfrowych z krysztalem cieklym jest znane. Obwód scalony 14 zawiera pewna liczbe koncówek 52 oraz szereg cienkich przewodów 54 dla polaczenia kazdej z koncówek 52 w róznymi koncówkami róznych sciezek 32 i,34 na plytce 26.

W przykladzie tym, rózne wejscia obwodu scalonego 14, na przyklad sygnaly mocy i zegarowe, mozna polaczyc z plytka 14 poprzez koncówki 46 i sciezki 34, przy czym koncówki 46 sa przeznaczone do umieszczenia na przyklad w plytce obwodu drukowanego. (nie pokazanego na rysunku) znanego typu, zawierajacego ogniwo dostarczajace mocy oraz krysztal kwarcowy wytwarzajacy sygnaly zegarowe i temu podobne.

W celu zapobiegniecia zniszczeniu plytki 14 lub cienkich przewodów 54 korzystnie stosuje sie pokrywke 56, na przyklad z plastyku, osadzona nad wneka 28 i przyklejona, na przyklad izolacyjnym klejem epoksydo¬ wym, do powierzchni 30 plytki 26 poza punktem styku róznych przewodów 54 z zewnetrznymi koncami róznych sciezek 32 i 34. Rama 18 zespolu 16 jest wykonana z materialu izolacyjnego, na przyklad plastyku i ma dwa krótsze boki 58 oraz dwa dluzsze boki 60 okreslajace duzy prostokatny otwór 62. Kazdy z dwu dluzszych boków 60 jest wyposazony w poprzecznie zagiecie 64, majace zwezajace sie konce 66, a ponadto rama 18 ma w narozach cztery skierowane na dól kolki 68, które sluza do mocowania ramyi zespolu 16 do podloza 12, W ramie 18 przy jej dluzszych bokach 60 znajduja sie laczniki 24. Jak przedstawia fig. 2, kazdy lacznik 24 stanowi pret 70 o eliptycznym przekroju poprzecznym, przy czym pret 70 jest wykonany z materialu sprezystego, na przyklad gumy. Wzdluz podluznej osi preta 70 usytuowany jest pret 74 o mniejszej srednicy, wystajacy poza konce 72 dla ulatwienia montazu laczników 24 w ramie 18.

Dokola preta 70 jest owiniety i przyklejony, arkusz 76 z materialu izolacyjnego, na przyklad znanego plastyku, takiego jak „Mylar", majacego szereg oddalonych od siebie, co najmniej czesciowo otaczajacych jego obwód pasków 78 z materialu przewodzacego, na przyklad miedzi powlekanej zlotem.

Laczniki 24 mozna wykonac w znany sposób. Na przyklad, pret 70 mozna wykonac przez wytlaczanie,101 318 3 zas paski przewodzace 78 mozna wykonac przez nalozenie na warstwe izolacyjna 76 warstwy miedzi pokrytej cienka warstwa zlota i wytrawienie czesci miedzi przy uzyciu znanego sposobu fotolitografii w celu zyskania oddalonych od siebie pasków 78.

Jak przedstawiono na fig. 3 i 4, kazde naroze ramy 18 jest wyposazoe po wewnetrznej stronie w wystep 80, zawierajacy szczeline 82 równolegla do dluzszych boków 60 ramy. Dwie szczeliny 82, przylegajace do kazdego dluzszego boku 60 sa wspólosiowe, a ich odleglosc od sasiedniego boku 60 jest wyznaczona przez grubosc posredniej czesci wystepu 80, stanowiacej sciane 86 szczeliny.

Laczniki 24 sa osadzone nieruchomo w ramie 18 przez umieszczanie wystajacych konców preta 74 w dwu szczelinach 82 przy tym samym boku 60, przy czym korzystnie jesli prety 74 sa wciskane w szczeliny, a grubosc s;iany szczeliny 86 zapewnia stosunkowo ciasne dopasowanie laczników 24 do boków 60. Dzieki wydluzonemu ksztaltowi przekroju poprzecznego laczników 24 i zetknieciu ich z bokami 60 ramy, zapobiega sie obracaniu laczników.

Jak przedstawiono na fig. 4, gdy laczniki 24 znajduja sie na swym miejscu w ramie 18, górne powierzchnie laczników' 24 sa umieszczone nieco ponizej górnych powierzchni 88 boków 60 ramy, tworzac w ten sposób wewnetrzna pólke lub loza dla przyjecia w ramie komórki krysztalu cieklego 20. Równiez dolne powierzchnie laczników 24 sa ustawione nieco ponizej plaszczyzny 89 dolnych powierzchni boków 60 ramy w celu, jak zostanie opisane ponizej, utworzenia polaczenia elektrycznego ze sciezkami przewodzacymi 32 na podlozu 12.

Komórka 20 cieklego krysztalu moze byc znanego typu i moze zwierac na przyklad, dwa podloza 00 i 92 z przezroczystego szkla. Jak przedstawiono na fig. 5 i 6, material krysztalu cieklego 93 umieszczony jest szczelnym pomieszczeniu miedzy podlozami, szereg elektrod 94 (na rysunku pokazano tylko niektóre z nich) na wewnetrznej powierzchni 96 podloza 90 oraz szereg elektrod 98 na wewnetrznej powierzchni podloza 92 (na fig. 5 elektrody na podlozu 90 opuszczono dla uwidocznienia elektrod na podlozu 92), przy czym elektrody 98 sa ustawione naprzeciwko elektrod 94 zgodnie z ogólnie znanym ukladem elektrod. Po przylozeniu napiecia elektrycznego do elektrody 98 i elektrod 94 ustawionych naprzeciw nich materialu krysztal cieklego pomiedzy wlaczonymi elektrodami zostaje aktywowany, co powoduje powstanie obrazu optycznego, odpowiadajacego konfiguracji wlaczonych elektrod 24.

Komórka 20 ma ogólnie prostokatny ksztalt, a podloza 90 i 92 maja taka sama dlugosc. Podloze 92 ma mniejsza szerokosc niz podloze 90 i jest ustawiona na jego srodku. W ten sposób, czesci wewnetrznej powierzchni 96 podloza 90 sa odsloniete wzdluz dlugosci boków 104 podloza 90. Na wewnetrznej powierzchni 96 podloza 90 znajduje sie szereg sciezek przewodzacych 106, przy czym kazda sciezka 106 przebiega od elektrody 94 do krawec/.i podloza 90. Tesciezki 106 sa polaczone elektrycznie z elektrodami 96 na podlozu 92 przy uzyciu laczników znanego typu (nie pokazanych na rysunku) przechodzacych przez przestrzen pomiedzy podlozami. Zewnetrzne konce sciezek przewodzacych 106 stanowia koncówki 109 dla elektrod 94 i 98 komórki, przy czym koncówki 109 sa ustawione we wzorze odpowiadajacym pod wzgledem ksztaltu i rozmiarów wzorowi koncówek 40 na podlozu 12 (fig. 1).

Jak przedstawiono na fig. 7 i 8, komórka 20 ma takie rozmiary, ze pasuje do ramy 18, przy czym dolne podloze 92 komórki jest dopasowane z niewielkim luzem do laczników 24, a dlugie boki 104 podloza 90 (które siegaja poza podloza 92) spoczywaja na lozach zapewnionych przez górne powierzchnie laczników 24. Równiez kazdy z bloków podloza 90 pasuje stosunkowo ciasno do odpowiednich boków ramy 18, wskutek czego boki ramy zapewniaja dokladne ustalenia polozenia komórki 20, w ramie 18. Poza tym, gdy komórka 20 jest umieszczona w ramie 18, górna powierzchnia 110 podloza 90, wystaje nieco, na przyklad 0,5 mm ponad górna powierzchnie 112 zagiec ramy, co ma na celu zapewnienie zetkniecia sie plytki dociskajacej 22 i komórki 20 (fig. 8).

Plytka dociskajaca 22 w ksztalcie prostokata jest wykonana z cienkiego i sprezystego materialu, na przyklad z blachy stalowej nierdzewnej o grubosci 0,125 mm i posiada srodkowy otwór 114. Plytka 22 ma równiez skierowane w dól zagiecie 116 na jednym koncu oraz dwa skierowane w dól zagiecia 118 wzdluz przeciwleglych boków 120 plytki, tworzace dwa wydluzone, ustawione na przeciw siebie kanaly 122 o ksztalcie litery U.

Montaz wyswietlacza 10 przebiega nastepujaco: Laczniki 24 umieszcza sie w ramie 18 poprzez wstawienie pretów 74 do szczelin 82 ramy. Nastepnie w ramie 18 umieszcza sie komórke 20. Nastepnie zaklada sie plytke dociskajaca 22 dla zacisniecia komórki 20 krysztalu cieklego, pomiedzy plytka dociskajaca 22 i lacznikami 24. Osiaga sie to najpierw poprzez ustawienie plytki 22 tak, ze styka sie koniec z koncem ramy 18, wsuwajac zagiecie ramy 64 do kanalów 122 plytki, po czym wsuwa sie plytke 22 na rame dopóki skierowane w dól zagiecie 116 ramy nie zetknie sie z jednym z krótkich boków 58 ramy.4 101 318 Górna powierzchnia 110 (fig. 8) komórki 20 wystaje nieco powyzej górnej powierzchni 112 zagiec 64.

Szerokosc kanalów 122 plytki jest taka, ze plytka 22 dociska komórke 20 w dól do wnetrza ramy 18, tak, ze ciasno styka sie z lacznikami 24. Nastepnie przy tym niewielka deformacja laczników 24, przy czym laczniki wyginaja sie nieco w kierunku dolnego podloza 92 komórki. Naroza podloza 90 stykaja sie z górnymi powierzchniami wystepów 80 ramy, przy czym wystepy 80 spelniaja role zderzaków ograniczajacych nacisk przykladany do sprezystych laczników 24.

Wspóldzialanie odksztalconych, sprezystych laczników 24 i plytki dociskowej 22, przytrzymywanej przez zagiecia 64 ramy, zapewnia stosunkowo sztywne i ciasne polaczenia zlozonych elementów, przy czym komórka 20 jest zacisnieta pomiedzy plytke 22 i lacznikami 24. Równiez odsloniete koncówki 109 na wewnetrznej powierzchni 96 podloza 90 sa docisniete do przewodzacych pasków 78 na lacznikach 24.

Podloze 12 zostaje nastepnie wyposazone w plytke obwodu scalonego 14, przewody 54 i pokrywe 56.

Nastepnie kolki 68 ramy 18 zostaja wlozone do przelotowych otworów 27 podloza 12 tak, ze nieco wystaja przez podloze, co powoduje wlasciwe ustawienie koncówek 109, wzgledem elektrod 94 i 98 komórki 20, wobec odpowiadajacych koncówek 40 obwodu scalonego na podlozu 12. Zlozone elementy zostaja wówczas docisniete, co powoduje docisniecie dolnych czesci laczników 24 (które wystaja nieco ponizej powierzchni dolnej plaszczyzny 89 boków 80, ramy) do koncówek 40 podloza, a czesci kolków 68, wystajace poza otwory podloza 27 zostaja ogrzane i odksztalcone na dolnej powierzchni podloza 12 w celu znitowania razem zlozonych elementów wyswietlacza.

Sprezyste laczniki 24 sa docisniete pomiedzy przeciwleglymi powierzchniami, na których znajduja sie koncówki 40 i 109. Zapewnia to uzyskanie polaczenia elektrycznego pomiedzy paskami 78 na lacznikach 24 i ustawionymi we wlasciwych polozeniach koncówkami 40 i 109.

Korzystnie jesli szerokosc kazdego przewodzacego paska 78 na lacznikach 24 jest mniejsza od minimalnej odleglosci pomiedzy sasiednimi koncówkami kazdego z ukladów koncówek 40 i 109. W ten sposób nie wystepuje niebezpieczenstwo zwarcia sasiednich koncówek przez paski przewodzace, 78. Równiez korzystne jest zastosowanie duzej liczby pasków 78, co zapewni kontakt jednej, a najkorzystniej wielu pasków 78, z kazda koncówka 40 i 109. Zalety tego polegaja na tym, ze nie ma wówczas potrzeby dokladnego osiowania poszczególnych pasków 78 z poszczególnymi koncówkami 40 i 109, a gdy kilka pasków styka sie z kazda z koncówek 40 i 109 (jak uwidoczniono na fig. 10 dla koncówek 40), stopien koniecznej dokladnosci osiowania róznych koncówek 40 i 109 wzgledem siebie zostaje takze obnizony. Ponadto, przy zastosowaniu zaleznosci rozmiarów, laczniki 24 staja sie uniwersalne, bowiem mozna je stosowac w róznych ukladach majacych nieco rózny uklad koncówek.

Na przyklad, dwanascie koncówek 40 znajduje sie po kazdej stronie podloza 12, osiowanych pionowo z dwunastoma koncówkami 109 po kazdej stronie podloza 12, osiowanych pionowo z dwunastoma koncówkami 109 po kazdej stronie komórki 20, przy czym najmniejsza odleglosc miedzy sasiednimi koncówkami 40 i 109 wynosi 0,50 mm, a szerokosc kazdej koncówki 40 i 109 wynosi 1,01 mm. Paski 78 na lacznikach 24 maja szerokosc 0,07 mm i sa oddalone od siebie o 0,1 mm.

Claims (10)

Zastrzezenia patentowe

1. Wyswietlacz cyfrowy z krysztalem cieklym, zawierajacy podloze majace górna powierzchnie i uklad pierwszych metalizowanych sciezek na górnej powierzchni, pólprzewodnikowy obwód scalony osadzony na podlozu, przy czym rózne koncówki obwodu sa polaczone elektrycznie z róznymi sposród pierwszych metalizowanych sciezek, komórke krysztalu cieklego zawierajaca podloze, uklad drur;< h metalizowanych sciezek na odslonietej powierzchni podloza, rame, zespól dla montowania komórki krysztalu cieklego oraz podloza po przeciwleglych stronach ramy, znamienny tym, ze lacznik (24) elektryczny osadzony jest wewnatrz ramy (18), i zawiera pret (70) z materialu sprezystego oraz szereg pasków (78) przewodzacych na zewnatrz preta (70), przy czym lacznik (24) jest zacisniety i odksztalcony sprezyscie pomiedzy podlozem (12) komórka krysztalu cieklego (20), a kazdy z pasków (78) przewodzacych lacznika (24) jest sprezyscie docisniety do kazdej sciezki z róznych par pierwszej i drugiej sciezki metalizowanej dla zapewnienia polaczenia elektrycznego miedzy nimi.

2. Wyswietlacz wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze szerokosc pasków przewodzacych (78) jest mniejsza od odleglosci pomiedzy sasiednimi sposród pierwszych i drugich sciezek metalizowanych (32, 34, 98), a w obszarze zetkniecia pasków przewodzacych (78) ze sciezkami metalizowanymi (32, 34, 98) szerokosci pasków przewodzacych (78) sa mniejsze niz szerokosci sciezek.101 318 5

3. Wyswietlacz wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze lacznik (24) zawiera pokrywajac warstwe izolacyjna (76), a paski przewodzace (78) sa metalizowanymi obszarami na zewnetrznej powierzchni warstwy (76).

4. Wyswietlacz wedlug zastrz. 3, z n,a m i e n n y t y m, ze lacznik (24) ma pret (70) o eliptycznym przekroju poprzecznym, a wyswietlacz zawiera zespól dla mocowania lacznika (24) w ramie (18) tak, ze wydluzony bok preta jest docisniety do boku ramy (18) dla zapobiegania obrotowi lacznika w czasie montazu wyswietlacza.

5. Wyswietlacz wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze zespól mocujacy zawiera dwie szczeliny (82) utworzone we wnetrzu ramy i przebiegajace w kierunku równoleglym do boku (60) ramy (18), a pret (70) lacznika (24) zawiera dwa prety (74) wystajace na zewnatrz z jego konców, przy czym prety (74) wchodza ciasno w szczeliny (82).

6. Wyswietlacz wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rama (18) stanowi plaski element, majacy powierzchnie górna i dolna, a lacznik (24) ma powierzchnie górna i dolna ustawiona odpowiednio w sasiedztwie powierzchni górnej i dolnej ramy (18) a komórka (20) i podloze (12) stykaja sie z górna i dolna powierzchniami lacznika (24).

7. Wyswietlacz wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze górna powierzchnia lacznika (24) jest usytuowana we wnetrzu ramy (18) przy czym górna powierzchnia lacznika (24) razem z powierzchnia ramy (18) tworza loze dla komórki (20).

8. Wyswietlacz wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze powierzchnia lacznika (24) jest ustawiona, wstanie niezdeformowanym na zewnatrz ramy (18) i nisko poza jej dolna powierzchnia, a dolna powierzchnia ramy (18) i lacznika (24) sa dociskane przez powierzchnie podloza (12).

9. Wyswietlacz wedlug zastrz. 8, z n a m i e n n y tym, ze rama (18) zawiera skierowane w dól kolki (68) przechodzace przez przelotowe otwory (27) w podlozu (12), przy czym konce kolków (68) stanowia po speczeniu lby nitów mocujacych rame (18) z podlozem (12).

10. Wyswietlacz wedlug zastrz. 1, z na mienny tym, ze podloze (12) ma wneke w swej powierzchni, w której osadzony jest obwód scalony (14) oraz zawiera pokrywke (56) zamocowana do powierzchni (30), okrywajaca obwód (14). -JtRfA-101318 70 * ^ JQ.2. 66 JEj.3. 80 (8 $0 c X -33M- ^ JElS. 100 106 t—58 J^.I, 60 ?0 §0—4 no H 112 fi tSFl .J^A- 92- 22 96 20 | 90 109 78