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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinrichtung, die ein erstes
Substrat mit einer Leiterbahnstruktur zur Verbindung von Bildpunkten
in einer elektrisch leitenden Weise umfasst, wobei Teile davon in
einer elektrisch leitenden Weise mit Anschlussbahnen auf einem Träger verbunden
sind.
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Anzeigeeinrichtungen
dieser Art, speziell Flüssigkristallanzeigen,
werden sehr allgemein beispielsweise in Messgeräten, aber auch beispielsweise
in tragbaren Telefonen eingesetzt. Außerdem finden Elektrolumineszenz-Anzeigen,
basierend auf (organischen) LEDs, zunehmend weitere Anwendung.
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Eine
Anzeigeeinrichtung des oben erwähnten
Typs ist in USP 4.012.117 beschrieben. In der gezeigten Ausführungsform
sind die Strukturen auf einem ersten Substrat, das Bildelektroden
umfasst, mit auf einem Träger
aufgebrachten Anschlussbahnen verbunden. In diesem Fall ist der
Träger
ein Chipträger
(Chip Carrier) mit einer Vertiefung, wobei in der Vertiefung eine
integrierte Schaltung (Chip) angebracht ist. Anschlüsse auf
dem Chip (integrierte Schaltung) sind mit dünnen Verdrahtungen mit Leiterbahnen
auf dem Träger
verbunden. Verbindungen der Leiterbahnen zu einer Leiterplatte geschehen über Stifte,
die in Löcher
der genannten Leiterplatte gesteckt werden.
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Mit
der immer anwachsenden Miniaturisierung der Elektronik ist es notwen
dig, eine immer stärker
anwachsende Anzahl von Treiberelektronik auf dem ersten Substrat
zu realisieren. Auf der anderen Seite gibt es eine Tendenz, das
eigentliche Anzeigepaneel (Anzeigeteil) als Standardkomponente zu fertigen.
Wenn eine derartige Standardkomponente in einem Gerät montiert
wird, zum Beispiel durch Löten
auf den Träger
(zum Beispiel eine Leiterplatte oder eine andere Art von mit Leiter-
(Anschluss-) Bahnen versehenem Substrat) oder durch Klemmen, werden
strenge Anforderungen an die Kontakte gestellt (niedriger Widerstand,
mechanische Stabilität usw.).
Zu diesem Zweck wird oft Leitkleber zwischen der Leiterbahnstruktur
und weiteren Kontaktelementen, so wie Steckverbindern in Steckergehäusen, Kontaktstifte
usw. benutzt. Zusätzlich
können
vor allem die Toleranzen der Anschlussbahnen, die auf dem Träger verbunden
werden sollen, in Bezug auf die zugehörigen Teile der Leiterbahnstruktur
sehr eng werden.
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Es
ist, unter anderem, eine Aufgabe der Erfindung, eine Anzeigeeinrichtung
der oben beschriebenen Art zu schaffen, in welcher der Widerstand
so niedrig wie möglich
ist, während
Anschlussleiter auf der Oberfläche
des ersten Substrats in zuverlässiger Weise
mit Anschlussbahnen auf dem Träger
verbunden werden.
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Zu
diesem Zweck ist die Erfindung entsprechend dem kennzeichnenden
Teil von Anspruch 1 gekennzeichnet. Besonders ist jedes Metall des
Metall-Metall-Kontakts aus der Gruppe Gold, Silber und Nickel gewählt. Da
diese Metalle nicht angegriffen werden oder kaum angegriffen oder
oxidiert werden, ist ein Druckkontakt in der Endmontage ausreichend.
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Der
Metall-Metall-Kontakt ist vorzugsweise ein Gold-Gold-Kontakt.
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Eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Verbindung zwischen
mindestens einem Teil der Leiterbahnstruktur und einer Anschlussbahn
einen federnden Leiter umfasst.
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Da
ein ausreichend leitendes Material (zum Beispiel Gold) für den federnden
Leiter gewählt
ist, ist der Widerstand zwischen der Leiterbahnstruktur und der
Anschlussbahn zu vernachlässigen.
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In
diesem Zusammenhang ist als ein federnder Leiter jeder Leiter zu
verste hen, in dem durch Zusammendrücken des Leiters zwischen zwei
leitenden Oberflächen
ein elektrisch leitender Kontakt erreicht oder aufrechterhalten
wird. Beispiele sind sogenannte Pogo-Pins wie sie zum Beispiel in
USP 5.157.325 und JP-A-4-22077 beschrieben sind, aber auch Stifte (Pins)
wie in USP 5.500.606 beschrieben sind möglich. Ein möglicher
Leitkleber zwischen dem federnden Leiter und der Leiterbahn, der
durch UV-Strahlung ausgeheilt wird, kann nun mit aufgebracht werden.
Dieses reduziert die Anzahl der Montageschritte (Aufbringen des
Klebers, Ausheilen) für
den Endbenutzer (oder die Endmontage), wo vorzugsweise nur mechanische
Bearbeitung durchgeführt
wird.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrich
tung ist dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Verbindung zwischen
dem federnden Leiter und dem Teil der Leiterbahnstruktur eine anisotrop
leitende Folie umfasst.
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Diese
Ausführungsform
hat den Vorteil, dass die Folie sich über das erste Substrat zum
Beispiel bis zu den Kontakten der (Treiber-) ICs ausdehnen kann.
Der Leitwert zwischen dem Kontakt und der Verbindung des ICs findet
nun über
den Leiter der Folie (zum Beispiel Kupferbahnen) statt, so dass
eine niederohmigere Verbindung realisiert ist.
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Die
Erfindung ist hauptsächlich
für eine
Anzeigeeinrichtung geeignet, in der sich die Leiterbahnstruktur
auf der dem Träger
zugewandten Seite des ersten Substrats befindet.
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Die
Leiterbahnstruktur kann alternativ auch auf der anderen Seite des
Substrats sein. Eine solche Anzeigeeinheit ist dadurch gekennzeichnet,
dass Leiter, die zu der Leiterbahnstruktur dazugehören, sich
bis nahe an den Rand des ersten Substrats ausdehnen, wobei ein zu
der elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Anschlussbahn und
dem Teil der Leiterbahnstruktur gehörendes Leiterteil den Rand auf
der Fläche
genannten Randes einschließt.
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Die
Erfindung ist anwendbar auf Anzeigeeinrichtungen, die auf dem Flüssigkristalleffekt
oder anderen elektrooptischen Effekten, in denen ein elektrooptisches
Material zwischen zwei Substraten vorhanden ist, basieren. Eine
derartige Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung ein zweites
Substrat und ein elektrooptisches Material zwischen den beiden Substraten
umfasst, wobei jedes mit Bildelektroden, die mit dem zwischenliegenden
elektrooptischen Material Bildpunkte definieren, versehen ist und
das erste Substrat außerhalb
des Teils des ersten Substrats, der sich gegenüber dem zweiten Substrat befindet,
mit der Leiterbahnstruktur versehen ist. Die Anzeigeeinrichtung kann
auch auf einem Elektrolumineszenzeffektbasieren.
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Der
federnde Kontakt kann alternativ den Träger auf der vom ersten Substrat
abgewandten Seite kontaktieren. Eine solche Anzeigeeinrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein federnder Kontakt eine
Leiterbahnstruktur auf der vom ersten Substrat abgewandten Seite
kontaktiert.
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Diese
und andere Aspekte der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im Folgenden mit Bezug auf die Ausführungsformen näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 einen
schematischen Querschnitt durch einen Teil einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung,
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2 einen
schematischen Querschnitt entlang der Linie II-II in 1,
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3 eine
Variante der in 2 gezeigten Verbindung, und
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4 einen
schematischen Querschnitt durch einen Teil einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung.
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Die
Abbildungen sind schematisch und nicht maßstabsgerecht gezeichnet; entsprechende
Teile haben generell die gleichen Bezugszeichen.
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1 zeigt
einen schematischen Querschnitt eines Teils einer Anzeigeeinrichtung
, in dieser Ausführungsform
eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung,
die eine Flüssigkristallzelle 1 mit,
in dieser Ausführungsform,
einem verdrillt nematischen Flüssigkristallmaterial 2,
das sich zwischen zwei transparenten Substraten 3, 4 aus
zum Beispiel Glas befindet, die mit Elektroden 5, 6 versehen
sind, umfasst. Die Einrichtung umfasst weiterhin Polarisationsfilter (nicht
gezeigt), deren Polarisationsrichtung zum Beispiel zueinander rechtwinklig
gekreuzt ist. Die Einrichtung umfasst auch Orientierungsschichten
(nicht gezeigt), welche das Flüssigkristallmaterial
an den inneren Wänden
des Substrats ausrichten, in dieser Ausführungsform so, dass die Zellen
einen Verdrillungswinkel von 90 Grad haben. In diesem Fall hat das
Flüssigkristallmaterial
eine positive optische Anisotropie und eine positive elektrische
Anisotropie. Wenn die Elektroden 5, 6 mit einer
Spannung angeregt werden, richten sich die Moleküle und daher die Direktoren
zu dem Feld aus. Die Zelle 1 ist von einer Zellenwand oder
einem Dichtrand 7 begrenzt.
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Die
transparenten Elektroden 5, 6 aus beispielsweise
ITO (Indium-Zinn-Oxid),
die sich in dieser Ausführungsform
gegenseitig rechtwinklig kreuzen und Bildpunkte an den Kreuzungsflächen definieren, müssen mit
Treiberspannungen versorgt werden. Diese können extern, zum Beispiel über Leiterbahnen 8 auf
einem Träger 9 wie
eine Leiterplatte, angelegt werden. In der Einrichtung aus 1 hat
der Träger
eine Öffnung 10,
in der, wenn notwendig, eine Beleuchtungsquelle 11 angeordnet
werden kann.
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In
der Ausführungsform
aus 1 werden die Elektroden 5 mittels einer
Treiberschaltung (IC) 12, die auf dem ersten Substrat 3 montiert
ist, mit den Treiberspannungen versorgt. Die Kontaktierung der Elektroden 5 (und
auch der Elektroden 6 mit Methoden, die in der LCD-Technologie
herkömmlich
sind) findet über
Kontakthöcker 13 (Bumps)
statt. Andere Kontakthöcker 13 kontaktieren
weiter zu beschreibende Leiter 14. Wo in dieser Anmeldung
von einer „Leiterbahnstruktur" auf dem Substrat 3 gesprochen wird,
sind Teile oder alle der Leiter 14 gemeint. In bestimmten
Fällen
bestehen die Leiter 14 zum größten Teil auch aus ITO, besonders
wenn keine ICs auf dem Substrat 3 sind. In anderen Fällen (in
sogenannten LCDs mit aktiver Matrix) können Polysiliziumbahnen Teil
der Leiterbahnstruktur sein.
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Wie
in der Einleitung dargelegt, gibt es zum Beispiel einen großen Bedarf
daran, dass LCD-Schirme (in dieser Ausführungsform der Zusammenbau der
Substrate 3, 4 mit der Flüssigkeit dazwischen und Leiterbahnen
und Treiberelektronik auf den Substraten angeordnet) als ein Zusammenbau
geliefert werden, wonach die Endmontage ohne irgendwelche mühseligen
Schritte stattfindet. Trotzdem sollte dies nicht auf Kosten eines
zufriedenstellenden Kontakts gehen, der zwischen den Bahnen 8 und
der Leiterbahnstruktur 5, 14 notwendig ist.
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Erfindungsgemäß umfasst
die Anzeigeeinrichtung deshalb einen Metall- Metall-Kontakt, in dieser Ausführungsform
einen Gold-Gold-Kontakt, zwischen einer Leiterbahn 14 und
einem Verbindungsstift, in dieser Ausführungsform einen federnden
Stift 15 (siehe auch 2). Andere
geeignete Metalle sind Silber und Nickel.
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In
der Ausführungsform
aus 2 wird ein anisotroper Leiter 14 für den Leiter 14 verwendet,
in dieser Ausführungsform
eine Polyimid-Kupfer-Folie 22, mit elektrisch leitenden
Kupferpartikeln 30, die unter Druck eine elektrisch leitende
Verbindung zwischen zwei Oberflächenschichten,
die auf ihren Oberflächen
mit Gold beschichtet sind (Goldschichten 24), herstellen.
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Der
Leiter 14 kann aus einer kleinen metallisierten Platte
bestehen. Vorzugsweise ist das Material dieser Platte auch Gold,
so dass ein Gold-Gold-Kontakt zwischen dem Stiftteil 17 und dem
Leiter 14 erreicht wird. Derartige Kontakte sind sehr niederohmig
und sehr zuverlässig,
so dass die Endmontage der Anzeigeeinrichtung ohne extra Vorkehrungen
stattfinden kann. Auf der anderen Seite kann ein unterschiedlicher
Typ eines anisotropen Leiters mit leitenden Kupferbahnen 23 quer
zur Folie für den
Leiter 14 verwendet werden, wobei die Kupferbahnen sich
in einer Richtung ausdehnen, in dieser Ausführungsform in Richtung der
Anschlüsse 15 zu dem
IC 12. In dieser Ausführungsform
sind die Folien auf beiden Seiten über die gesamte Oberfläche mit Gold
beschichtet, um so die Oxidation des Kupfers zu verhindern (Goldschichten 24).
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Da
die Folien 22 an der Stelle des Kontakts mit dem Stift 15 mit
Gold beschichtet sind, hat der Kontakt zwischen dem Leiter 13 und
dem Stift 15 alle oben genannten Vorteile des Gold-Gold-Kontakts.
In dieser Ausführungsform
sind die Folien auf beiden Seiten über die gesamte Oberfläche mit
Gold beschichtet (Goldschichten 24), so dass eine besonders
befriedigende Leitung des Leiters 14 sichergestellt ist.
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Ein
zylindrisches Gehäuse 16 des
Stiftes 15 enthält
zwei leitende Stiftteile 17, 18, in dieser Ausführungsform
aus Gold, die in einer elektrisch leitenden und mechanischer Weise
durch ein federndes Teil 19 (innerhalb des Gehäuses 16)
verbunden sind. In dieser Ausführungsform
hat der Stift 15 mit dem Stiftteil 18 eine elektrisch
leitende Ober fläche 20, aber
dies ist nicht streng notwendig. Der Stiftteil 18 kann
auch ein rundes oder angespitztes Ende auf der zum Träger 9 gerichteten
Seite haben.
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In
der Endmontage wird der Zusammenbau der Substrate 3, 4 mit
der Flüssigkeit
dazwischen und den auf de Substraten angeordneten Leiterbahnen und
Treiberschaltungen mit dem Rückseitenlicht 11 zum
Beispiel mit einer Klemmverbindung 21 oder durch Vergießen in einer
Plastikhülle
bei gleichzeitigem Druck montiert.
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Da
das federnde Teil 19 zusammengedrückt ist und nachfolgend der
Druck auf dieses federnde Teil durch die Klemme 21 oder
auf eine andere Art aufrechterhalten wird, ist der Leiter 8 auf
dem Träger 9 in
einer elektrisch leitenden Weise mit dem Leiter 14 auf
dem Substrat 3 über
einen Druckkontakt verbunden. Anstelle dieses Pogo-Pins können andere elektrisch
leitende Kontaktmittel wie anisotrop leitende Folienkontakte verwendet
werden.
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3 zeigt
eine Variante, in der sich ein ITO-Leiter 5 bis an (oder
nahe an) den Rand 27 des Substrats 3 ausdehnt.
Ein elektrisch leitendes U-förmiges
Teil 25, das um den Rand gebogen und mittels UV-Klebers 26 gesichert
ist, ist nun zwischen dem Stiftteil 17 und dem Leiter 14 angebracht.
Das resultiert in einer mechanisch festeren Konstruktion. Das leitende
U-förmige
Teil 25 (aus einem passenden Metall wie Gold, Silber oder
Nickel) kann durch Klemmen, beispielsweise durch die Verwendung
von passenden „angeklebten
Stiften", angebracht
werden, die hinter dem Leiterteil 25 ein für weitere
Kontaktierung in anderen Anwendungen benutztes Stiftteil 29 umfassen.
In dieser Ausführungsform
werden die Teile 29 nach der Montage abgeschnitten.
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Senkrecht
zu der Zeichnung gesehen, kann die Einrichtung aus 3 auch
eine Vielzahl solcher Leiterteile 25 umfassen, die in einem
Steckergehäuse
untergebracht sind. Die Leiterteile sind zum Beispiel aus einem
passenden Material mit einer befriedigenden elektrischen Leitfähigkeit
so wie Silber oder lokal mit Gold beschichteter Phosphorbronze gestanzt
und dann in einem Gehäuse
aus synthetischem Material vergossen. Die Form und Abmessungen der
Leiterteile und des Steckergehäuses
werden vorzugsweise so gewählt,
dass eine Klemmverbindung erreicht wird, nachdem das Steckergehäuse über den
Rand des Substrats 3 geschoben wurde. Folglich wird ein
befriedigender elektrisch leitender Kontakt zwischen den Leiterbahnen
(dem Leiter) 14 und den Leiterteilen 25 erreicht.
Um Kontaktwiderstände
zu vermeiden, kann (wenn nötig)
ein Leitkleber an den Kontaktflächen
zwischen den Leiterbahnen 14 und den Leiterteilen 25 aufgebracht
werden. Der elektrische Kontakt zwischen dem Leiterteil 14 und
dem Leiter 8 kann zum Beispiel durch eine mechanische Klemmverbindung
realisiert werden.
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In
den bisher beschriebenen Ausführungsformen
befindet sich die Leiterbahnstruktur 14 auf der zum Träger 9 gerichteten
Seite des Substrats 3. Die mit gestrichelten Linien bezeichnete
Schicht 28 zeigt, dass eine Leiterbahnstruktur 28 alternativ
auf der anderen Seite des Substrats kontaktiert werden kann, wenn
die in 3 gezeigte Konfiguration benutzt wird. In 1 wird
der Leiter 14 bis über
den Rand 27 des Substrats 3 hinaus gezeigt, um
klar zu machen, dass auch eine Folie wie mit Bezug auf 2 beschrieben
um das Substrat herum gebogen werden kann, um die mechanische Steifheit
in einer ähnlichen
Weise zu verbessern oder, wenn nötig,
Leiter auf der anderen Oberfläche
des Substrats 3 zu kontaktieren.
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4 zeigt
eine Variante, in der die Anzeigeeinrichtung auf dem Substrat 3 eine
Schicht 31 eines elektrolumineszierenden Materials hat,
in dem Poly-LED-Bildpunkte, zum Beispiel, durch die Elektroden 5, 6 definiert
sind. In dieser Ausführungsform
ist die Elektrode 5 in einer elektrisch leitendenden Weise
mit dem Stiftteil 17 über
eine kleine mit Gold beschichtete Platte 14 (oder einen
anisotropen Leiter wie oben beschrieben) verbunden. Der andere Kontakt
des federnden Stifts wird nun durch ein Leiterteil 20,
das den Leiter 8 durch Löten oder durch Federkraft kontaktiert,
gebildet. Der Stift 15 ist in solcher Weise angepasst,
dass der Leiter 8 auf der anderen Seite des Trägers abgewandt
von den Bildpunkten vorhanden ist, aber die Konstruktion von 1 ist
alternativ möglich.
Der Pfeil 32 stellt das von den Poly-LEDs emittierte Licht
dar. Da in diesem Fall keine Hintergrundbeleuchtung notwendig ist,
kann der Träger 8 sich
unter die Schicht 30 des elektrolumineszenten Materials
ausdehnen, wo er zum Beispiel Treiberelektronik (auf einer Seite
oder beiden Seiten des Trägers 9)
umfassen kann.
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Die
Erfindung ist natürlich
nicht auf die gezeigten Ausführungsformen
beschränkt,
sondern im Rahmen der Erfindung sind viele Varianten möglich. Zum
Beispiel können
anstelle von Flüssigkristallmaterialien
andere elektrooptische Materialien wie elektrophoretische oder elektrochrome
Materialien benutzt werden. Das federnde Teil 19 kann auch
mit in den federnden Stift 15 gegeben werden, vorausgesetzt,
dass der Abstand zwischen den Stiftteilen 17, 18 ausreichend
klein ist, um elektrischen Kontakt sicherzustellen, wenn die verschiedenen
Teile der Anzeigeeinrichtung befestigt (vergossen, festgeklickt) werden.
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Zusammengefasst
bezieht sich die Erfindung auf das Verbinden von Leiterbahnen zu
einem Träger
und Leiterbahnen zu einem Substrat einer Anzeigeeinrichtung über federnde
Leiter. Besonders wenn Gold-Gold-Kontakte benutzt werden, werden sehr
zuverlässige
Druckkontakte erreicht.
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Die
Erfindung bezieht sich auf jedes einzelne neue charakteristische
Merkmal und jede einzelne Kombination charakteristischer Merkmale.