专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | |
专利有效性 | 失效专利 | 当前状态 | |
申请号 | EP99116938.4 | 申请日 | 1999-08-27 |
公开(公告)号 | EP1079259B1 | 公开(公告)日 | 2013-11-13 |
申请人 | The Swatch Group Management Services AG; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | Pantet, Laurent; ALbisetti, Carlo; | 第一发明人 | Pantet, Laurent |
权利人 | The Swatch Group Management Services AG | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | The Swatch Group Management Services AG | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份: | 城市 | 当前专利权人所在城市: |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:Seevorstadt 6 2501 Biel CH | 邮编 | 当前专利权人邮编: |
主IPC国际分类 | G02F1/1333 | 所有IPC国际分类 | G02F1/1333 ; G02F1/1345 ; G04G17/02 ; H05K1/18 |
专利引用数量 | 10 | 专利被引用数量 | 1 |
专利权利要求数量 | 16 | 专利文献类型 | B1 |
专利代理机构 | Ravenel, Thierry Gérard Louis | 专利代理人 | |
权利要求 | |||
说明书全文 | L'invention concerne un procédé de réalisation d'un module d'affichage comprenant au moins une cellule à cristaux liquides reliée à un circuit imprimé de commande de l'affichage dont les composants électroniques pour la commande de la cellule et les pistes métalliques de connexion auxdits composants et à ladite cellule sont disposés sur une seule face. L'invention concerne également un module d'affichage pouvant être obtenu selon le procédé, ainsi qu'une montre comprenant un module d'affichage. Dans des domaines variés, on emploie des affichages à cellules à cristaux liquides, par exemple pour des calculatrices ou pour des dispositifs d'affichage d'informations diverses, qui sont liés à un ou plusieurs circuits imprimés avec des composants électroniques pour la commande des électrodes de la cellule. Parfois, quelques composants électroniques de commande de la cellule se trouvent placés sur la lame de la cellule portant également les plages conductrices liées aux électrodes. Habituellement, la surface définie par la cellule reliée avec le ou les circuits imprimés de commande de l'affichage se trouvant à côté de la cellule est souvent trop importante pour pouvoir être placée dans une boîte d'un appareil de petite dimension où il est nécessaire d'avoir des modules d'affichage compacts. Les circuits imprimés pour lesdites cellules sont habituellement rigides et le plus souvent leurs plages métalliques de sortie sont connectées électriquement aux plages conductrices respectives de la cellule à cristaux liquides par des barrettes de connexion dénommées "zébra" interposées entre lesdites plages. La pression de contact nécessaire à ce type de connexion induit une certaine tension mécanique entre la cellule, son support et le circuit imprimé, ce qui peut être un désavantage. On n'attache généralement pas une grande importance à l'emplacement du circuit imprimé, qu'il soit au-dessous ou à côté de la cellule à cristaux liquides à connecter. Il n'y a que dans des modes de réalisation modulaire où l'on place habituellement le circuit imprimé en dessous de la cellule avec dans ce cas lesdites barrettes de connexion faisant partie d'éléments d'espacement. Dans le document Dans un mode de réalisation, ledit circuit imprimé flexible comporte deux ouvertures venant s'emboîter sur deux piliers du circuit imprimé rigide pour permettre notamment un positionnement précis pour la connexion électrique. On constate que le cadre sert au montage de tous les éléments dudit module, ainsi qu'à la connexion du circuit imprimé flexible audit module. Etant donné que, dans un mode de réalisation dudit module, toutes les pistes métalliques et tous les composants de commande de la cellule sont disposés sur une seule face du circuit imprimé rigide en direction du dos de la cellule, il subsiste inévitablement un vide entre les composants électroniques et l'arrière de la cellule à cristaux liquides. De même dans le cas où les composants sont placés sur une face opposée du circuit imprimé rigide, il subsiste un vide du fait qu'on utilise une barrette de connexion entre des plages métalliques disposées dans ce cas au dos du circuit imprimé rigide et des plages métalliques respectives de la cellule à cristaux liquides. L'emploi de circuits flexibles comprenant des pistes métalliques, ainsi que des composants électroniques de commande de cellules à cristaux liquides est aussi connu. Le document On peut citer également le document On peut citer également le document de brevet La présente invention vise à obvier aux inconvénients des modules d'affichage décrits ci-devant. Elle propose de réaliser un module d'affichage compact et à faible épaisseur, agencé de façon qu'on puisse monter facilement et précisément ce module dans une boîte d'un appareil afin que l'affichage soit dans une position déterminée. Ledit module peut être monté notamment dans une boîte d'une montre-bracelet. Une solution de réalisation dudit module consiste à placer le circuit imprimé du côté du dos de la cellule, à le positionner pour que des moyens d'assemblage du module réalisés sur le circuit imprimé définissent, par rapport à des moyens de repérage de l'affichage disposés sur la cellule, l'emplacement de l'affichage de la cellule, et à fixer la face sans composants du circuit imprimé au dos de la cellule selon la partie caractérisante de la revendication 1. Une autre solution de réalisation dudit module consiste à placer le circuit imprimé du côté du dos de la cellule, à fixer la face sans composants du circuit imprimé au dos de la cellule, et à réaliser des moyens d'assemblage du module sur le circuit imprimé, positionnés par rapport à des moyens de repérage de l'affichage disposés sur la cellule, pour qu'ils définissent l'emplacement de l'affichage de la cellule selon la partie caractérisante de la revendication 2. Un des avantages du module obtenu par le procédé, objet de l'invention, est que l'épaisseur de la cellule avec le circuit imprimé monoface, dont la face sans composants est fixée directement au dos de ladite cellule pour le rendre compact, est réduite au minimum de façon à pouvoir être monté, par exemple, dans une montre digitale de faible épaisseur. Il est bien clair que cette épaisseur est dépendante en grande partie de celle de ladite cellule qui est un composant obtenu sur le marché et dont l'épaisseur avoisine 1 mm. Il est envisageable dans un avenir proche d'obtenir de telles cellules d'une épaisseur inférieure à 1 mm. Un autre avantage du module objet de l'invention est que, du fait que le circuit imprimé a tous les composants électroniques et les pistes métalliques sur une seule surface dudit circuit imprimé, les coûts de fabrication sont réduits au minimum en évitant la création de trous métallisés à travers le circuit imprimé pour établir une liaison électrique des pistes métalliques et des composants qui seraient disposés sur les deux faces. Le montage des composants électroniques sur le circuit imprimé s'en trouve également facilité. De plus, l'arrangement des pistes métalliques est réalisé de façon à ce que lesdites pistes ne se croisent pas sur tout le circuit imprimé. Il faut donc que les bornes de sortie du circuit intégré de commande de la cellule soient en accord avec les bornes respectives à contacter de la cellule pour que les pistes métalliques partant des bornes de sortie du circuit intégré ne se croisent pas jusqu'à la connexion à la cellule. Etant donné que la connexion électrique du circuit imprimé avec la cellule est réalisée sans éléments intermédiaires, notamment sans barrettes de connexion, on peut prévoir de diminuer l'écartement entre les plages ou bornes métalliques de connexion du circuit imprimé tout comme entre les plages conductrices de la cellule. L'écartement, c'est-à-dire le pas qui est la largeur additionnée d'une piste et d'un espace, pourra donc être inférieur à 0.5 mm, et même inférieur à 0.3 mm, mais cela dépend de ce qui est fourni actuellement sur le marché comme cellules à cristaux liquides. Avec cet écartement réduit, on peut positionner précisément la languette du circuit imprimé portant les plages métalliques de connexion à la cellule au-dessus des plages conductrices respectives de la cellule et de connecter lesdites plages électriquement à l'aide d'une colle conductrice anisotrope qui ne devient conductrice que lorsqu'on la comprime et en appliquant de la chaleur. Le procédé de réalisation d'un module d'affichage, le module obtenu selon le procédé, ainsi que la montre comprenant un tel module seront expliqués ci-dessous plus en détails par des formes d'exécution non limitatives représentées à l'aide des dessins sur lesquels :
La description suivante est relative à la réalisation d'un module d'affichage pour une montre-bracelet digitale, mais l'utilisation d'un tel module ne se limite bien entendu pas à l'horlogerie; il pourrait être utilisé également dans d'autres domaines où il est nécessaire de rendre ledit module compact, à faible épaisseur et facile à monter précisément dans une boîte d'un appareil grâce à des moyens d'assemblage sur le circuit imprimé, tout en garantissant un bon positionnement de l'affichage. Comme on peut le remarquer sur les Le circuit imprimé flexible 1 comportent sur une seule face des pistes métalliques 5 reliant la cellule à cristaux liquides 2 et les composants électroniques, à savoir un résonateur à quartz 6, des résistances et capacités 7 et un circuit intégré de commande de l'affichage 8. A une des extrémités, il comprend une languette 3 portant des plages métalliques 4 de connexion à la cellule à cristaux liquides 2. Ces plages métalliques 4 sont régulièrement espacées ou non et placées en parallèle les unes à côté des autres en fonction des plages conductrices disposées de la même manière avec un espacement équivalent sous un prolongement 16 de la première lame 22 de la cellule à cristaux liquides 2. Une borne métallique 9 est prévue pour le contact d'alimentation provenant du pôle négatif d'une batterie. Une borne métallique 11 permet le contact d'une lamelle de connexion de la platine métallique du fond de la boîte de montre, cette platine étant reliée au pôle positif de la batterie. Il est également prévu une borne métallique 10 qui peut être repliée et collée contre un bord de la cellule pour servir au contact d'une lamelle de commande 43 actionnée par un bouton-poussoir 42, visibles en Le circuit intégré 8 est réalisé de façon à ce que les pistes métalliques 5 reliant les sorties du circuit intégré 8 avec les plages conductrices à connecter et les composants discrets 6 et 7 montés sur le circuit imprimé 2 ne se croisent pas. Du fait que la cellule à cristaux liquides 2 provient d'une plaque qui comprend plusieurs cellules à séparer les unes des autres, cela ne permet pas de situer précisément où se trouve l'emplacement de l'affichage 14, c'est pourquoi des cibles 13, comme moyens de repérage et d'alignement optique, sont prévues pour situer précisément son emplacement. Le circuit imprimé comprend également des moyens d'assemblage du module positionnés en rapport aux cibles 13 de la cellule que ce soit de manière optique ou mécanique en employant les moyens d'assemblage pour le déplacement du circuit imprimé. Ce positionnement du circuit imprimé par rapport à la cellule peut bien entendu être opéré également avec d'autres moyens de repérage ou d'autres cibles placés sur ledit circuit visibles par exemple par transparence. Dans ce cas, les cibles ou les moyens de repérage sont alignés optiquement de manière parfaitement précise. Les moyens d'assemblage finals sont deux trous 12 disposés sur deux oreilles 17 placées aux extrémités d'une diagonale du circuit imprimé. Une fois le module terminé, les deux trous 12 permettent de monter précisément latéralement ledit module sur deux tétons 41 de la boîte de montre, visibles en La forme des trous 12 n'est pas forcément circulaire. On peut prévoir un trou de forme ovale et l'autre de forme circulaire. La cellule 2 à cristaux liquides, qui peut être du type nématique (TN), comporte un film polariseur 21 fixé sur la première lame 22. La deuxième lame 23 est fixée sous la première lame 22. Les deux lames sont configurées pour enfermer les cristaux liquides entre elles. Une dernière lame servant de polariseur/réflecteur 24 est fixée sous la deuxième lame 23 pour permettre la polarisation et la réflexion de la lumière entrant depuis le film polariseur 21 côté affichage 14. Les plages conductrices de la cellule, disposées sur un prolongement 16 de la première lame 22, terminent des électrodes transparentes de commande de l'affichage 14 qui sont arrangées en lignes et en colonnes sur la première lame 22 et la seconde lame 23, non visibles sur les figures. L'épaisseur d'une telle cellule est inférieure à 1.1 mm, chaque lame étant d'épaisseur inférieure ou égale à 0.3 mm et le film polariseur étant d'épaisseur inférieure à 0.2 mm. La forme de la cellule est par exemple octogonale de façon à pouvoir être montée dans une boîte de montre-bracelet circulaire avec une partie visible de l'extérieur 15 de diamètre avoisinant 20 mm, montrée en traits interrompus sur les Plusieurs étapes du procédé vont être décrites en référence aux Le circuit imprimé flexible 1 est fourni, selon des techniques courantes, d'une bobine, non représentée sur les figures, sur laquelle est enroulée une bande comprenant plusieurs circuits imprimés disposés les uns à la suite des autres sur ladite bande, dont uniquement les pistes métalliques 5, notamment en cuivre, sur une seule face sont réalisées. Il est important de tout concevoir sur une seule face, car on évite le besoin de réaliser des trous métallisés pour créer des passages de connexion électrique d'une face à l'autre, par mesure d'économie et de facilité de montage des composants électroniques. En tirant sur ladite bande, on vient placer un ou plusieurs circuits imprimés 1 en position pour pouvoir monter les composants électroniques 6, 7 et 8 sur chaque circuit imprimé monoface avant ou après avoir découpé de la bande la série de circuits imprimés identiques. De ce fait, les languettes 3 des circuits imprimés 1 peuvent être disposées perpendiculairement à l'axe longitudinal de la bande, c'est-à-dire par rapport à un des bords de la bande. Ce montage peut être automatisé comme il est habituel à la connaissance d'un homme du métier dans ce domaine. Bien que plusieurs circuits imprimés peuvent être tirés en même temps de ladite bande, la description sera faite par simplification uniquement dans le cas où un seul circuit imprimé est tiré de ladite bande avec les composants électroniques montés avant ou après l'avoir découpé de ladite bande sans pour autant se limiter à ce cas particulier. Une fois tous les composants électroniques 6 et 7 montés et le circuit intégré 8 de commande de l'affichage monté et encapsulé sur le circuit imprimé 2, on procède à la connexion des plages métalliques 4 de la languette 3 du circuit imprimé aux plages correspondantes de la cellule 2 à cristaux liquides. La face du circuit imprimé 1 sans composants est tout d'abord maintenue sur une surface plane pour cette étape de procédé. Une bande de colle conductrice anisotrope est posée soit aux extrémités des plages métalliques 4 du circuit imprimé, soit sur les plages conductrices de la cellule 2 avant cette connexion. Le prolongement 16 de la première lame 22 de la cellule 2 portant les plages conductrices est amené au-dessus des plages métalliques 4 à l'extrémité de la languette 3 avec interposition de la bande de colle anisotrope, les plages métalliques et conductrices se faisant face. On peut utiliser par exemple une caméra placée au-dessus de la cellule pour l'alignement et positionnement desdites plages en regard respectivement les unes sur les autres par transparence du prolongement 16 de la lame 22. Des cibles 13 au nombre de quatre, prévues en tant que moyens de repère sur la lame 22, peuvent servir également à la caméra pour positionner ladite languette, mais étant donné la transparence du bord de la première lame 22 de la cellule et la vision des plages conductrices sous le verre, les cibles 13 ne sont pas jugées nécessaires à cette étape de procédé. Pour les connexions mécanique et électrique de la cellule et du circuit imprimé, on presse le prolongement 16 de la lame 22 contre la languette 3 en chauffant pour le collage, par exemple à une température avoisinant les 180°C. Ladite colle anisotrope est constituée d'une résine thermodurcissable avec de la poudre conductrice incorporée. Elle ne devient conductrice que lorsqu'elle est comprimée. Etant donné que les plages métalliques et conductrices sont des parties saillantes sur le circuit imprimé et sur le prolongement avec des espaces vides entres chaque plage, la colle n'est comprimée qu'entre chaque plage métallique 4 connectée à la plage conductrice respective de la cellule 2. Par contre dans les espaces vides entre les plages conductrices et les espaces vides entre les plages métalliques, la colle restera isolante. La connexion de chaque plage métallique avec chaque plage conductrice se fait sur une distance allant de 1 mm à 2 mm. L'espacement centre à centre des plages métalliques se trouvant sur la languette 3 est équivalent à l'espacement des plages conductrices à connecter de la cellule 2. Auparavant avec l'emploi de barrettes de connexion l'espacement était de dimension avoisinant 0.5 mm. Avec cette connexion sans lesdites barrettes, il est possible de réduire cet espacement en-dessous de 0.3 mm sans créer de court-circuit entre lesdites plages. La largeur d'une plage métallique est de l'ordre de 0.15 mm et l'espace séparant deux plages voisines est de l'ordre de 0.15 mm. Les espaces et les plages ne sont pas forcément d'égale grandeur. Le résultat de cette étape du procédé est montré aux Dans l'étape suivante du procédé, visible aux Le circuit imprimé, comprenant deux trous 12 comme moyens d'assemblage du module, est déplacé selon les axes X et Y parallèlement au dos de la cellule de façon à le positionner par rapport aux cibles 13 mémorisées définissant l'emplacement de l'affichage 14 de la cellule à cristaux liquides 2. Pour le positionnement du circuit imprimé par rapport aux cibles 13, on utilise comme repère soit les moyens d'assemblage du module, qui sont les deux trous 12 pratiqués sur deux oreilles 17, soit l'image mémorisée du circuit imprimé, sachant que d'après cette image la position des trous 12 est bien définie par rapport à l'emplacement de l'affichage de la cellule. Normalement un déplacement selon Y peut suffire dans cette étape de procédé si le positionnement en X a été déjà opéré dans l'étape de connexion de la languette 3 sous le prolongement 16 de la première lame 22 de la cellule 2. Une fois le positionnement en X et Y du circuit imprimé par rapport à la cellule terminé, il s'agit de déplacer en Z le circuit imprimé flexible vers le dos de la cellule où une bande de colle double face 25 ( Dans une forme de réalisation quelque peu différente, on peut réaliser les trous 12 du circuit imprimé 1 à la fin du procédé de fabrication dudit module au lieu qu'ils soient déjà présents initialement. Dans ce cas, on colle la face sans composants du circuit imprimé flexible sous la cellule, laissant deux parties en forme d'oreilles 17 du circuit imprimé accessibles après collage. Ensuite de quoi, un outil vient percer chacun des deux trous 12 sur les oreilles 17 en fonction de l'emplacement de l'affichage 14 avec l'aide des cibles 13 mémorisées par le dispositif de vision artificielle 50. Il est possible d'utiliser toute forme de moyens d'assemblage différente des trous discutés ci-dessus, par exemple deux tétons fixés ou réalisés sur le circuit imprimé pour le montage du module dans une boîte d'un appareil ayant des moyens complémentaires de réception des tétons du circuit imprimé, mais cela complique la fabrication dudit module. Il est encore concevable de placer tout d'abord le circuit imprimé 1 parallèlement au dos de la cellule 2, la face sans composants dudit circuit imprimé étant en regard du dos de la cellule, de positionner en X et Y le circuit imprimé en fonction de l'image de la cellule, puis déplacer le circuit imprimé en Z pour venir le coller au dos de la cellule. Les moyens d'assemblage du module sont réalisés avant ou après la fixation des deux éléments. Par la suite, on vient connecter la languette 3 du circuit imprimé sous le prolongement 16 de la première lame 22. Pour réussir une telle opération une fois le circuit imprimé déjà collé au dos de la cellule, la languette peut être réalisée avec une ouverture centrale, les pistes métalliques 5 se terminant par les plages métalliques 4 de connexion devant passer autour de l'ouverture. Une bande de colle conductrice anisotrope est placée soit sur l'extrémité des plages métalliques de la languette 3, soit sur les plages conductrices de la cellule. L'ouverture de la languette est prévue pour qu'on puisse avec un outil presser et chauffer la languette 3 une fois positionnée pour sa connexion électrique et mécanique aux plages conductrices de la cellule sous ledit prolongement 16. Les moyens de repérage utilisés pour le positionnement du circuit imprimé 1 avec la cellule 2 pourraient être constitués, au lieu des cibles 13, de l'affichage lui-même si la cellule était alimentée en électricité. Dans le cas où l'on souhaite utiliser deux cellules à cristaux liquides 2 montées l'une sur l'autre, les étapes du procédé sont équivalentes à ce qui vient d'être décrit. Les deux séries de plages conductrices sous les prolongements 16 de chacune des cellules sont décalées selon l'axe X de façon à ne pas se superposer en vue de dessus. Le circuit imprimé 1 comprend deux languettes 3 disposées l'une à côté de l'autre portant chacune les plages métalliques 4 de connexion aux plages conductrices de la cellule correspondante. Une bande de colle est posée soit sur les prolongements 16 de chacune des cellules, soit sur les languettes 3. Dès que les languettes 3 sont positionnées sur les plages conductrices de chacune des cellules, on les presse et chauffe pour leur fixation, comme expliqué plus haut. Une fois cette étape terminée, le circuit imprimé au niveau des languettes est plié à 180° de façon à se trouver parallèlement à une certaine distance du dos de la deuxième cellule, et positionné en X et Y, avant d'être déplacé selon l'axe Z pour venir se coller sur une bande collante à double face 25 placée sous la deuxième cellule. La languette 3 connectant la première cellule décrit un rayon de courbure plus important que la languette 3 connectant la deuxième cellule. Bien entendu lors de la réalisation d'un module à deux cellules, la fixation des languettes 3 sous les prolongements 16 des premières lames 22 des cellules peut être exécutée après avoir positionné et fixé la face sans composants du circuits imprimés au dos de la deuxième cellule. En La cellule à cristaux liquides peut reposer sur quatre appuis de la boîte une fois que le module est posé sur les tétons 41. Mais il peut être prévu également de venir fixer ledit module sur le fond de la boîte sans l'utilisation d'appuis de la cellule, afin de gagner encore sur l'épaisseur de la montre de l'ordre de 3.9 mm. Il faut savoir que l'épaisseur du module, de l'ordre de 2.7 mm, est dépendante de l'épaisseur de la cellule 2 et également de celle du résonateur à quartz 6 et des composants discrets 7. La La L'invention qui vient d'être décrite ne se limite bien entendu pas à la réalisation du module d'affichage d'une montre-bracelet, mais couvre tout module d'affichage, à la portée d'un homme du métier, ayant des moyens d'assemblage, réalisés sur le circuit imprimé fixé au dos de la cellule et positionné par rapport à l'emplacement de l'affichage, pour faciliter le montage sur des moyens complémentaires réalisés dans un dispositif le recevant. |