DE2512417B2 - Elektronische uhr mit elektrooptischer anzeigevorrichtung und integrierter schaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Uhr mit einer elektrooptischen Anzeigevorrichtung mit auf einer Sichtfläche sichtbaren, elektrisch erregbaren Anzeigeziffern, die über Zuleitungen von einer auf einem Substrat angeordneten elektrischen (integrierten) Schaltung Treibersignale zugeführt erhalten.

Eine solche elektronische Uhr ist bekannt aus der US-PS 36 72 155. Bei der bekannten elektronischen Uhr ist eine elektrooptische Anzeigevorrichtung vorgese hen, die in Form lichtemittierender Dioden ausgebildet ist denen entsprechende Steuersignale zur Zeitanzeige von integrierten digitalen Schaltkreisen zugeführt werden. Hierbei handelt es sich hauptsächlich um binäre Teilerschaltungen, die die Frequenz eines Quarzkristalls als Zeitbezugsebene verwenden und entsprechend unterteilen. Bei der bekannten Vorrichtung sind, wenn man die Darstellung der F i g. 3 betrachtet die einzelnen Uhrenbestandteile übereinander gestapelt und durch Verschraubungen miteinander verbunden, wobei insbesondere die elektrische Verbindung der Anzeigevorrichtung mit der sie steuernden elektrischen Schaltung über ein Bündel von einzelnen Leitungen erfolgt, welches über den Rand der Trägerplatten geführt und nach unten bis zur die integrierten Schaltungen tragenden Platte gebracht sind, wo entsprechende Befestigungen, beispielsweise durch Löten, vorgenom men sind.

Ein solcher Aufbau einer elektronischen Uhr ist mil erheblichen Nachteilen behaftet denn bei einer erforderlich werdenden Reparatur müssen die einzelner Teile getrennt untersucht, gegebenenfalls ausgetausch¹ werden, wobei die winzigen Verbindungsleitungen nui zu leicht zerrissen oder sonstwie beschädigt werdcr können.

Die Anordnung von gedruckten elektrischen Schal tungen auf Substraten bei elektronischen Armbanduh ren ist auch sonst bekannt, siehe beispielsweise die US-PS 37 59 031 und 37 78 999, die beispielhaft für dii Bemühungen angesehen werden können, in geeignete Weise Konstruktionen zu bilden, die die erforderliche! elektrischen Schaltungen mit den Zeitanzeigevorrich

tungen verbinden.

Es ist auch bekannt, digitale Schaltungen vorzusehen, die die Frequenz eines eine Bezugszeit liefernden Quarzkristalls reduzieren und eine elektrooptische Anzeigevorrichtung betätigen, siehe beispielsweise die US-PS 37 21 084 und 37 57 509.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, tine elektronische Uhr zu schaffen, die einerseits die Einzelaustauschbarkeit der Plannen gewährleistet und bei der andererseits die gesamte EkktroniK eine gegen Schiageinwirkungen widerstandsfähige Einheit bildet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Bei der Erfindung ist von besonderem Vorteil, daß die elektronische Uhr wirtschaftlich und ohne größere Lötarbeit hergestellt werden kann und daß auch bei Reparaturen ein getrennter Ersatz von Teilen möglich ist ohne daß mit einem erheblichen Zeitaufwand und entsprechenden Kosten gerechnet werden muß.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß die separaten Teileleinente ohne Schwierigkeiten bei der Herstellung auch von ungeübten Kräften in einfacher Weise zu einem Modul oder Uhrenbaustein zusammengesetzt werden können, der eine erhebliche Widerstandsfähigkeit gegen Schlageinwirkung aufweist Durch Einbau dieses Mo- 2< duls in ein Uhrgehäuse zusammen mit einer Batterie gelangt man so zu einer preisgünstigen und widerstandsfähigen elektronischen Armbanduhr.

Besonders vorteilhaft ist bei der Erfindung schließlich noch, daß ohne größeren Aufwand, d.h. ohne eine erhebliche Demontage von außen Einstellungen und Tests vorgenommen werden können.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des zusammengesetzten Moduls, wobei durch Weglassung von Teilen teilweise eine Querschnittsdarstellung erfolgt,

F i g. 2 zeigt die elektrooptische Anzeigevorrichtung in Aufsicht

F i g. 3 und 4 zeigen in Draufsicht die Vorder- und Rückansichten des in gedruckter Schaltungstechnik ausgebildeten Suöstrats,

F i g. 5 und 6 zeigen Vorder- und Rückansichten des zusammengesetzten Bausteins.

In F i g. 1 der Zeichnungen ist eine elektrooptische Anzeigevorrichtung 1 dargestellt und mit Bezug auf eine Substratuntergruppe 2 mit Hilfe eines Zwiscnenverbindungselementes 3 angeordnet Die Substratuntergruppe 2 ist auf einem keramischen Substrat 4 montiert und wird an ihrem Platz gehalten von einer Unterlage 5 und einer Federklemme 6.

Die elektrooptische Anzeigevorrichtung 1 kann von beliebiger bekannter Art sein; sie kann beispielsweise als Flüssigkristallanzeige ausgebildet sein oder als Elektrophoresezelle, als lichtemittierende Diode, oder unter Verwendung elektrochromatographischer Wirkungen, wobei als gemeinsame Eigenschaft auf einer <« Sichtfläche zeitanzeigende Einheiten oder Ziffern sichtbar gemacht werden können, indem in geeigneter Weise codierte elektrische Signale der Anzeigevorrichtung zugeführt werden. Beispielsweise besteht die Anzeigevorrichtung aus einer Flüssigkristallanzeige <> vom »Feldeffekt«-Typ, die einen übereinander gestapelten, sandwichartigen Aufbau umfaßt, bestehend aus piner transrjarenten Dolarisierenden Schicht 7, einer Glasschicht 8, einer weiteren Glasschicht 9, die mit dieser verbunden ist, einer weiteren transparenten polarisierenden Schicht 10 und einer reflektierenden Schicht 11. Ein Raum zwischen den erwähnten Glasschichten 8 und 9 enthält das Flüssigkristallmaterial 12. Eine gemeinsame transparente Elektrodenschicht 13 und separat erregbare transparente Elektroden 14 vervollständigen die Anzeigevorrichtung 1. Ihre Wirkungsweise ist ausreichend bekannt, so daß hierauf nicht weiter eingegangen zu werden braucht

Die Glasschicht 8 der Anzeigevorrichtung setzt sich weiter fort und bildet eine Randkante 15 aus, die an ihrer Unterseite elektrische Kontaktanschlüsse 23 aufweist Die Anzeigevorrichtung ist in dem Zwischenverbindungselement 3 mit Hilfe einer Ausnehmung 16 gelagert die eine vorspringende Bodenkante bildet auf welcher die Anzeigevorrichtung 1 ruht

Weitere Einzelheiten der in F i g. 1 dargestellten elektrooptischen Anzeigevorrichtung sind aus F i g. 2 ersichtlich. Obwohl jede geeignete Art von Ziffern oder Anzeigesystemen für die Zeitanzeige verwendet werden können, verfügt die Anzeigevorrichtung /ur Anzeige der Stunden und Minuten hier über eine digitale Anzeige, bestehend aus sieben Segmenten.

Die in F i g. 2 dargestellte Anzeigevorrichtung umfaßt aus sieben Segmenten bestehende Ziffern 17,18 und 19, eine Ziffer 20, bestehend aus einem einzigen Segment und ein Zeichen 21 nach Art eines Doppelpunktes. Die sieben Segmente aufweisenden Ziffern, beispielsweise die Ziffer 17 besieht aus einzeln erregbaren Segmenten 17a. 17t usw. Jedes Segment ist über eine Leitung 22 mit einer zugeordneten leitenden Schicht oder Fläche 23 verbunden, die sich in der Weise erstreckend ausgebildet ist. daß ein elektrischer Kontaktanschluß gebildet wird, der auf der Unterseite der vorspringenden Glasrandkante 15 freiliegt (siehe Fig. 1). Mit der leitenden transparenten Schicht 13 auf der anderen Seite des Flüssigkristallmaterials ist ein »gemeinsamer« Kontaktanschluß 24 verbunden, so daß zur Erregung des gewünschten Segmentes ein Spannungsgradient über dem Flüssigkristallmaterial errichtet werden kann. Im folgenden wird auf die F i g. 3 und 4 der Zeichnungen genauer eingegangen, die jeweils Vorder- und Rückseite der Substratuntergruppe 2 der F1 g. 1 zeigen, wobei das Substrat selbst aus einer flachen keramischen Platte 4 besteht auf deren beide Seiten gedruckte Schaltungen aufgebracht sind unter Verwendung einer einzigen Dickfilmschicht und unter Benut zung üblicher Techniken. Das Substrat dient auch als Montageteil für die verschiedenen elektronischen Komponenten sowie für die integrierte Schaltung und trägt die Schaltkontakte und Energiezuführungskontakte sowie die sonstigen elektrischen Anschlußkontakte.

Zunächst wird auf die Darstellung der F i g. 3 genauer eingegangen, der gedruckte Schaltzuführungen odei gedruckte Leitungen 41 entnommen werden können die sich zwischen dem Chip 25 der integrierter Schaltung und einer Schicht aus leitendem Materia erstrecken, die auf der oberen Fläche des Substrat: einen elektrischen Anschlußkontakt 42 ausbildei Andere gedruckte Schaltzuführungen ähnlich de Schaltzuführung 41 sind vorgesehen, und führen zi anderen Kontaktanschlüssen ähnlich dem Kontakten ' Schluß 42; diese weiteren Kontaktanschlüsse erstreckei sich im allgemeinen in einer Reihe entlang der untere Seite. Eine ähnliche Reihe 43 elektrischer Kontaktan Schlüsse für die Anzeigevorrichtung ist an der obere

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Seite dargestellt. Die Kontaktanschlüsse 42 sind präzise auf entsprechende Anschlüsse 23 der Anzeigevorrichtung (F i g. 2) ausgerichtet.

Die genaue Schaltungsanordnung der Kontaktanschlüsse oder der Leitungen der gedruckten Schaltung, s die zum Chip 25 der integrierten Schaltung führen, sind bei vorliegender Erfindung nicht wesentlich, daher wird im folgenden auch nicht der Versuch unternommen, die Schaltungsausbildung insgesamt noch in größerem Detail zu erläutern. ι ο

Weitere Zuleitungen der gedruckten Schaltung, die mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet sind, führen von der integrierten Schaltung 25 zu leitenden Einschüben 45, die auf beiden Seiten des Substrats (siehe F i g. 4) freiliegen und sogenannte »Testpunkte« bilden, um is äußere Untersuchungen und Tests an den Schaltkomponenten vornehmen zu können.

Schließlich sind noch weitere gedruckte Zuführungen und Leitungen 46 vorgesehen, die zu Schalterteilen führen. Weitere gedruckte Leitungen sind mit externen ^o Komponenten verbunden, die auf dem Substrat montiert sind, so führt beispielsweise eine Leitung 47 zu einem »Chip«-Kondensator 48, der am Substrat befestigt ist.

Die obere Fläche des Substrats 4 bildet einen <■* Montagebereich für die integrierte Schaltung 25 innerhalb einer Kunststofferhöhung oder eines Kunststoffdammes 49 aus, der am Substrat über in Wärme sich verformende Vorsprünge 50 befestigt ist, die an der gegenüberliegenden Seite des Substrats hervortreten, to Der integrierte Schaltungschip 25 ist über Drahtverbindungen mit den Leitungen der gedruckten Schaltung verbunden, wobei der Hohlraum innerhalb des Dammes auch noch diskrete Schaltungskomponenten 62, 66 und 67 enthält; dann wird das Ganze mit einer Einkapselung is oder einem Vergußmittel versehen, um die Schaltung und die anderen Komponenten zu schützen.

F i g. 4 zeigt nun die andere Seite des Substrats, wobei gedruckte Leitungen 51 vorgesehen sind, die zwischen der Energiequelle und weiteren Komponenten, beispielsweise einer Spule 52 Verbindungen bilden. Ein variabler Widerstand 53 ist durch Dickfilmdrucktechniken aufgebracht, wobei ein Abgriff 54 den Widerstand so einstellbar gestaltet, daß die Oszillatorfrequenz entsprechend abgestimmt werden kann. Das Substrat dient auch als Montageplattform für den Quartz 55, für den negativen Anschluß der Batterie 56 und den positiven Batterieanschluß 57, der über eine sich weitererstreckende Nase oder Ansatz 58 verfügt· Die Nase 58 ist so ausgebildet daß sie den positiven Anschluß der Batterie oder Versorgungszelle mit dem metallischen Deckring der Uhr verbindet

Unter Bezugnahme auf F i g. 1 wird im folgenden die Art der elektrischen Verbindung der Substratuntergrup pe 2 und der Anzeigevorrichtung 1 erläutert Das ss Substrat 4 befindet sich in einer Ausnehmung 70 auf der Unterseite des Verbindungselementes 3 innerhalb einer Umrandung 3a, so daß die elektrischen Kontaktanschlüsse 42 auf der Oberseite des Substrates präzise auf die entsprechenden elektrischen Kontaktanschlüsse 23 *o auf der Unterseite der Randkante 15 der Anzeigevorrichtung ausgerichtet sind FQr jedes zusammengehörende Anschlußpaar wird der Kontakt hergestellt mit Hilfe einer schmalen, elektrisch leitenden, aus einem geeigneten Material gebildeten Leitung 71, beispielsweise eine Gummileitung, die durch eine öffnung im Verbindungselement 3 läuft und jeweils zugeordnete Anschlüsse 23 und 42 verbindet Die leitende Gummileitung 71 ist kompressionsfähig.

Die Unterlage 5 aus isolierendem Kunststoff erstreckt sich auch in die Ausnehmung 70 des Verbindungselementes 3 und liegt gegen das keramische Substrat 4 an. Die Unterige 5 ist mit geneigt ausgebildeten Vorsprüngen oder Absätzen 72 ausgestattet die die Enden 73 der Federklemme 6 aufnehmen. Die Federklemme umfaßt eine peripher vorspringende Kante 74, die sich um die Sichtoberfläche der Anzeigevorrichtung herumerstreckt und gegen deren oberen Teil unter Preßdruck anliegt Wenn die flexiblen Arme der Federklemme 6 um die Gesamtanordnung eingeschnappt sind, derart daß deren Enden in den Ausnehmungen oder Absätzen 72 ruhen, dann wird die gesamte Vorrichtung in Form eines Moduls oder geschichteten Laminats zusammengepreßt und die leitenden Gummiverbindungen 71 werden zusammengepreßt und bilden formschlüssige Kontakte zwischen den Anschlüssen 23 und 42 aus.

In den Fig. 5 und 6 sind weitere Einzelheiten der Modulanordnung dargestellt. Die Enden der leitenden Gummiverbindungen oder Gummistangen 71 sind durch die transparente Anzeigevorrichtung 1 sichtbar. Die Federklemme 6 ist so ausgebildet daß sie ein Fenster 6a umfaßt welches die Anzeigevorrichtung mit vier flexiblen Armen 6i> umrahmt die herumlaufen und in die Absätze 72 des Verbindungselementes 3 eingreifen, wie auch der Rückseitendarstellung der F i g. 6 entnommen werden kann.

Wie aus der Rückseitendarstellung der F i g. 6 hervorgeht weist die Unterlage 5 eine öffnung 75 zur Aufnahme der Batterie oder Energiezelle auf sowie eine öffnung 76 für den sich nach außen erstreckenden Quarzkristall 55, eine weitere öffnung 77, die einen äußeren Zugang zum Abgriff 54 des Trimmwiderstandes erlaubt und öffnungen 78, die Teststiften den Zugang zu ausgewählten Testpunkten wie dem weiter vorn erläuterten Testpunkt 45 auf dem Substrat ermöglichen.

Die Anzeigevorrichtung/Verbindungselement/Substratuntergruppe/Unterlage-Komponenten werden zusammengesetzt und miteinander befestigt unter Verwendung einer einzigen festspannenden Federklemme 6, die einen formschlüssigen Druck auf sämtliche Teile dieses »Sandwich« ausübt Der Druck sichert eine einwandfreie Verbindung der Anzeigevorrichtung mit dem Substrat über die leitenden Gummianschlüsse und verhindert jegliches Spiel zwischen den einzelnen Teilen der Gesamtanodnung, so daß man zu einem schlagfesten und störungsfreien Modo! gelangt Die Umrandung 3a des Verbindungselementes umgibi teilweise die Peripherie des Substrats und bildet de« weiteren eine schützende Abfederung oder federnde Fassung für das Substrat

Dieser erwähnte Modul kann in einem Uhrengehäuse ohne Schwierigkeiten eingebaut und wieder aus diesen: entnommen werden, um individuelle Einzelteile ersetzen zu können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektronische Uhr mit einer elektrooptischen Anzeigevorrichtung mit auf einer Sichtfläche acht- S baren, elektrisch erregbaren Anzeigeziffern, die Aber Zuleitungen von iiner auf einem Substrat tngeordneten elektrischen integrierten Schaltung Treibersignale zugeführt erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß elektrooptische Anzeige- vorrichtung (1) und Substrat (4) durch ein Zwischenverbindungselement (3) nut einer Lageranordnung *uf einer Seite für die Anzeigevorrichtung (1), einer zweiten Lageranordnung auf der anderen Seite des Substrats (4) und mit elektrisch leitenden, zwischen ersten an der Anzeigevorrichtung (1) und zweiten an dem Substrat (4) angeordneten Kontaktanschlüssen (23,42) einen Kontakt bildenden Elementen (71) und durch eine Federklemme (6), die so ausgebildet ist, daß Anzeigevorrichtung (I), Zwischenverbindungs- element (3) und Substrat (4) unter Druckeinwirkung derart zusammengehalten sind, daß die elektrisch leitenden Elemente (71) in Kontakt mit den ersten (23) und zweiten Kontaktanschlüssen (42) sind, zu einem Uhrenbaustein (Modul) zusammengefaßt sind

2. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß eine auf der anderen Seite des Substrats (4) mit Bezug auf das Verbindungselement 1(3) angeordnete isolierende Unterlage (5) vorgesehen ist und daß die Federklemme (6) flexible Arme aufweist die so angeordnet sind, daß die Unterlage (5) bei zwischengelegtem Substrat (4) und Verbin dungselement (3) mit der Anzeigevorrichtung (1) zusammenpreßbar ist

3. Elektronische Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Substrat (4) auf beiden Seiten gedruckte Leitungen (41, 44, 46) aufweist wobei die Kontaktanschlüsse (42, 43) des Substrats (4) mit den gedruckten Schaltleitungen (41) auf der der Anzeigevorrichtung (1) zugewandten Seite des Substrats (4) verbunden sind und daß Testpunkt-Kontaktanschlüsse (45) auf der anderen Seite des Substrats (4) angeordnet und mit ausgewählten gedruckten Schaltleitungen verbunden sind, wobei die Unterlage (5) öffnungen (78) aufweist die einen Zugang zu den Testpunkt-Anschlüssen ohne Zerlegung des Bausteins ermöglichen.

4. Elektronische Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß eine erste Anzahl so von Kontaktanschlüssen (23) auf einer unteren Fläche der Anzeigevorrichtung (1) zueinander im Abstand und eine zweite Anzahl von Kontaktanschlüssen (42, 43) in entsprechender Weise auf der der Anzeigevorrichtung zugewandten Substratseite ss im Abstand angeordnet sind und daß die elektrisch leitenden Elemente aus einer Vielzahl kompressibler leitender Verbindungsleitungen (71) bestehen, die durch das Verbindungselement (3) laufen und zugeordnete Paare erster (23) und zweiter (42, 43) <><> Kontaktanschlüsse verbinden.

5. Elektronische Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß auf dem Substrat (4) ein isolierender Damm (49) vorgesehen ist, innerhalb welchem die integrierte Schaltung an- ^fis geordnet und von einer Einkapselung umgeben ist.

6. Elektronische Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Anzeigevorrichtung (1) am Verbindungselement (3) eine erste Ausnehmung (16) und zur Aufnahme des Substrats (4) eine zweite Ausnehmung (17) vorgesehen ist, wobei diese Lagerausnehmungen so ausgebildet sind, daß die ersten und zweiten Kontaktanschhlsse (23; 42, 43) zueinander ausgerichtet sind.

7. Elektronische Uhr nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Unterlage (5) mit freiliegenden Absätzen (72) so ausgebildet ist, daß sie in die zweite Lagerausnehmung (70) gegen das Substrat (4) anliegend einsetzbar ist und daß die Federklemme (6) mit ihren flexiblen Armen in die Absätze (72) der Unterlage (5) eingreift

8. Elektronische Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federklemme (6) eines die Sichtfläche der Anzeigevorrichtung (1) umgebende Fensterumrahmung (6a) bildet und daß ihre flexiblen Arme so ausgebildet sind, daß sie um den aus Anzeigevorrichtung (1), Verbindungselement (3), Substrat (4) und Unterlage (5) gebildeten Substrai einschnappbar sind.