МОДУЛЬ ДИСПЛЕЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2010 года по МПК G02F1/33 

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для передачи управляющих сигналов от вычислительного устройства к знакосинтезирующему устройству или матричному дисплею (плазменный, жидкокристаллический, активно-матричный, OLED, FED и т.п.). Изобретение может использоваться в конструкции устройств отображения информации, дисплеев, информационных табло и т.п.

Известны модули дисплея в виде микросхем управления на гибкой основе: гибкой печатной плате (ГПП) или двухслойной ленте: патент ЕР №1195818, G02F 1/13, опубл. 10.04.2002; заявка США №2008088768, G02F 1/1333, опубл. 17.04.2008; патент Японии №4218933, G02F 1/1345, опубл. 10.08.1992; заявка Южной Кореи №20020075556, Н05В 33/02, опубл. 05.10.2002.

Общим для них является то, что они содержат микросхему управления, на которую нанесен изолирующий материал, установленную на гибком основании (гибкая двухслойная лента или ГПП) с рисунком проводников. Указанные аналоги решают задачу размещения микросхемы управления (ЧИП-кристалла) на гибком основании и задачу надежности присоединения контактных площадок или выводов кристалла к гибкому основанию, но не содержат средств по отводу тепла. Кроме того, передача сигналов происходит по одному плоскому шлейфу, что требует дополнительных мер по снижению взаимного влияния электрических цепей друг на друга. Надежность же соединения устройства с панелью дисплея и жесткой печатной платой обеспечивается дополнительными устройствами, например стандартным крепежом, планками и т.п., что усложняет конструкцию.

Прототипом заявляемого модуля дисплея является техническое решение по заявке Японии №2006011089, G02F 1/13, опубл. 12.01.2006. Модуль дисплея содержит корпус, панель дисплея, микросхему управления на ГПП, представляющую собой Chip-on-film (COF), прикрепленную к торцевой поверхности панели светопровода, жесткую печатную плату. К недостаткам следует отнести ограничения по фиксации микросхемы управления, которая обеспечивается винтами, что определяет наличие дополнительных деталей и необходимость обеспечения доступа к ним инструментом, обуславливает увеличение массы устройства соединения, а также отсутствие эффективного решения по отводу тепла.

Техническим результатом изобретения является уменьшение массогабаритных размеров всего изделия, улучшение отведения и рассеивания в окружающее пространство тепловой энергии за счет переноса элементов с жесткой печатной платы на гибкое основание, что увеличивает срок службы изделия. Кроме того, обеспечивается помехоустойчивость за счет снижения взаимного влияния электрических цепей друг на друга с помощью аппаратного разделения электрических цепей на четные и нечетные выводы и группирование их в шлейфы.

Технический результат достигается тем, что в модуле дисплея, содержащем корпус, панель дисплея, жесткую печатную плату формирования сигналов, устройство связи с микросхемой управления, на которую нанесен изолирующий материал, установленной на гибком основании с проводниками, имеющем отверстия крепления к жесткой печатной плате, гибкое основание представляет собой, по меньшей мере, две гибкие двухслойные ленты, расположенные одна над другой, содержащие по микросхеме управления, которые отстоят друг относительно друга на расстояние таким образом, что при присоединении их к стенке корпуса они образуют пакет с последовательным расположением микросхем управления в ряд, при этом на гибкую двухслойную ленту со стороны, противоположной той, на которой расположена микросхема управления, нанесен клей, а на каждой гибкой двухслойной ленте в области отверстий крепления к жесткой печатной плате сформированы металлизированные площадки, размер которых вдоль стороны ленты превышает величину участка ленты, расположенной на жесткой печатной плате.

Во втором варианте исполнения в модуле дисплея, содержащем корпус, панель дисплея, жесткую печатную плату формирования сигналов, устройство связи с микросхемой управления, на которую нанесен изолирующий материал, установленной на гибком основании с проводниками, имеющем отверстия крепления к жесткой печатной плате, гибкое основание представляет собой, по меньшей мере, две гибкие печатные платы, расположенные одна над другой, содержащие по микросхеме управления, которые отстоят друг относительно друга на расстояние таким образом, что при присоединении их к стенке корпуса они образуют пакет с последовательным расположением микросхем управления в ряд, при этом на гибкую печатную плату со стороны, противоположной той, на которой расположена микросхема управления, нанесен клей, а на каждой гибкой печатной плате в области отверстий крепления к жесткой печатной плате сформированы металлизированные площадки, размер которых вдоль стороны гибкой печатной платы превышает величину участка гибкой печатной платы, расположенной на жесткой печатной плате.

В третьем варианте исполнения в модуле дисплея, содержащем корпус, панель дисплея, жесткую печатную плату формирования сигналов, устройство связи с микросхемой управления, на которую нанесен изолирующий материал, установленной на гибком основании с проводниками, имеющем отверстия крепления к жесткой печатной плате, гибкое основание представляет собой, по меньшей мере, две гибко-жесткие печатные платы, расположенные одна над другой, содержащие по микросхеме управления, которые отстоят друг относительно друга на расстояние таким образом, что при присоединении их к стенке корпуса они образуют пакет с последовательным расположением микросхем управления в ряд, при этом на гибко-жесткую печатную плату со стороны, противоположной той, на которой расположена микросхема управления, нанесен клей, а жесткая часть платы выполнена в виде металлической подложки с отверстиями для фиксации, на которые со стороны плоскости установки микросхем управления последовательно нанесены несколько слоев изоляционного материала, а на поверхности последнего слоя выполнены проводники и контактные площадки, причем размеры многослойного изоляционного материала превышают размеры металлической подложки, образуя гибкую часть платы, на которой в области отверстий крепления к жесткой печатной плате сформированы металлизированные площадки, размер которых вдоль стороны гибкой части платы превышает величину участка гибко-жесткой печатной платы, расположенной на жесткой печатной плате. Область перехода от гибкой к жесткой части печатной платы заполнена упругим компаундом, а в качестве многослойного изоляционного материала используют полиимид. При этом металлическая подложка может быть выполнена в виде радиатора.

Для всех трех вариантов исполнения характерно то, что область перехода устройства связи к панели дисплея и жесткой печатной плате может быть заполнена упругим компаундом, металлизированные площадки имеют прямоугольную форму со скругленной вершиной, направленной к центру устройства связи, в области отверстия крепления гибкой части жесткой печатной платы параллельно проводникам выполнены фальшпроводники, а клей является теплопроводным.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Фиг.1 - модуль дисплея.

Фиг.2 - вариант исполнения устройства связи с гибким основанием в виде гибких двухслойных лент (гибких печатных плат) с металлизированной площадкой в виде фальшпроводников.

Фиг.3 - вариант исполнения устройства связи с металлизированной площадкой в виде пластины.

Фиг.4 - вариант исполнения устройства связи в виде гибко-жесткой печатной платы с металлической подложкой.

Фиг.5 - вариант исполнения устройства связи в виде гибко-жесткой печатной платы с металлической подложкой в виде радиатора.

На Фиг.1 изображен модуль дисплея, содержащий корпус 1 с панелью дисплея 2, устройство связи 3 (COF-модуль), выполненное на, по меньшей мере, двух гибких основаниях 3а, расположенных одно над другим, на которых установлено по микросхеме управления 3b, покрытых изолирующим материалом 3с. Изолирующий материал покрывает как поверхность проводников гибких оснований 3а (гибкие двухслойные ленты, например гибкие печатные кабели или шлейфы на лавсановой пленке, либо гибкие печатные платы, например в виде полиимидной или лавсановой металлизированной пленки), так и микросхемы управления 3b. Микросхемы управления 3б на гибких основаниях 3а отстоят друг от друга на такое расстояние d, что при приклеивании их к стенке корпуса 1, они образуют пакет с последовательным расположением микросхем управления 3b в ряд.

На Фиг.1 микросхемы управления 3b при создании пакета ориентированы в одну сторону. Однако возможна их ориентация навстречу друг другу (не показано).

Гибкие основания 3а устройства связи 3 имеют отверстия 4 для крепления к жесткой печатной плате 5. Места перехода гибкой части устройства связи 3 к панели дисплея 2 и жесткой плате 5 защищены упругим компаундом 6, например, Виксинтом. Фиксация устройства связи 3 к жесткой печатной плате 5 осуществляется пайкой припоем, например, ПОС-61.

Надежную фиксацию устройства связи 3 на стенке корпуса 1 обеспечивает клей 7, который наносится на гибкие основания 3а со стороны, противоположной той, на которой расположены микросхемы управления 3b.

В связи с тем что они перенесены с жесткой печатной платы (как это имеет место в прототипе) на гибкие основания, размер жесткой печатной платы существенно сокращается, что в целом приводит к уменьшению массогабаритных характеристик модуля дисплея.

В случае эксплуатации устройства при температурах выше +60°С клей 7 выбирается теплопроводным.

На фиг.2 изображены проводники 8 информационных цепей, закрепленные на гибком основании 3а и передающие управляющие сигналы от устройств жесткой печатной платы 5 к панели дисплея 2, параллельно которым для упрочнения устройства связи 3 в области отверстий 4 металлизацией выполнены фальшпроводники 9, которые начинаются от края устройства связи 3 и имеют длину, превышающую длину участка гибкого основания 3а, размещенного на поверхности жесткой печатной платы 5.

Вместо фальшпроводников 9 область отверстий 4 может быть металлизирована, образуя площадку 10 (Фиг.3) прямоугольной формы со скругленной вершиной, направленной к центру устройства связи 3, при этом длина площадки 10 вдоль стороны гибкого основания 3b превышает длину ее участка, расположенного на жесткой печатной плате 5.

И фальшпроводники 9, и площадка 10 обеспечивают повышенную прочность модуля дисплея, что особенно актуально при эксплуатации устройства в условиях постоянно действующей вибрации.

Для устройств, работающих в жестких температурных условиях (-65°С…+85°С), гибкое основание 3а может быть также выполнено в виде гибко-жесткой печатной платы (Фиг.4), образуемой за счет нанесения на металлическую подложку 11, как правило, из алюминиевого сплава, нескольких слоев изолирующего материала (например, полиимидного лака или растворов полиимида). На поверхность изолирующего материала 3с известными методами (фотолитографии, вакуумного, магнетронного или ионно-плазменного напыления) наносят рисунок проводников и контактных площадок. Защита проводников и облуживание контактных площадок выполняются по известным в промышленности технологиям. Металлическая подложка может быть выполнена в виде плоской пластины (Фиг.4) или радиатора (Фиг.5).

Для надежности соединения места перехода от гибкого основания к металлической подложке заполнены упругим компаундом.

Для фиксации металлической подложки на корпусе в ней выполнены отверстия для крепления. Также крепление металлической подложки производится клеем или теплопроводным клеем, нанесенным на поверхность металлической подложки, свободную от микросхемы.

Устройство работает следующим образом: видеосигналы от видеокамеры или вычислителя (не показаны) поступают на жесткую печатную плату 5, а оттуда - в микросхемы управления 3b модуля дисплея по проводникам 8, расположенным на гибких основаниях 3с. Микросхемы управления 3b проводят и распределяют высоковольтные импульсы напряжения по проводящим линиям связи на контактные площадки панели дисплея 2 в соответствии с низковольтными управляющими импульсами напряжения, поступающими по проводникам 8. В процессе работы микросхемы управления 3b выделяют тепло.

За счет размещения микросхемы управления 3b на гибком основании рассеивание тепла происходит с обеих его поверхностей (в отличие от жесткой печатной платы прототипа, где рассеивание осуществляется только с одной поверхности).

Отвод тепла обеспечивают тем, что при приклеивании устройства связи 3 к стенке корпуса 1 выделенное микросхемой управления 3b тепло отводится непосредственно с корпуса 1 в окружающую среду. При использовании теплопроводного клея процесс отвода тепла ускоряется.

Улучшение помехоустойчивости происходит за счет снижения взаимного влияния электрических цепей друг на друга в результате аппаратного разделения цепей на четные и нечетные выводы и группирование их, как минимум, в два шлейфа.

Таким образом, в вариантах исполнения модуля дисплея достигается заявленный технический результат - уменьшение массогабаритных размеров изделия, эффективный отвод тепла и повышенная помехоустойчивость.

Предлагаемое решение может применяться в средствах индикации специальной и авиационной техники, для которых требуется минимизация массы устройств, исключение взаимного влияния высокочастотных электрических цепей, а также характерно использование в жестких климатических условиях и условиях повышенной вибрации.

Электронное моделирование в САПР Pro/Engineer и аппаратная реализация изобретения показали уменьшение габаритных размеров выпускаемого изделия на 20%

и достоверную работоспособность прибора при внешней температуре +70°С и при наличии вибрации.

Модуль дисплея предназначен для передачи управляющих сигналов от вычислительного устройства к знакосинтезирующему устройству или матричному дисплею (плазменный, жидкокристаллический и т.п.). Модуль дисплея содержит устройство связи с микросхемами управления, установленными на, по меньшей мере, двух гибких основаниях - либо двухслойной ленте, либо гибкой печатной плате, либо гибко-жесткой печатной плате. Гибкие основания расположены одно над другим и содержат микросхемы управления, установленные на расстоянии друг от друга таким образом, что при фиксировании к стенке корпуса формируется пакет с последовательным их расположением в ряд. В конструкции гибкого основания предусмотрено наличие металлизированных площадок для усиления гибкой части устройства связи и применение упругого компаунда в местах перехода гибкого основания к жестким элементам конструкции. Разделение сигнальных цепей в отдельные устройства связи и размещение микросхем в ряд обеспечивают комфортный тепловой режим и помехоустойчивость работы дисплея при минимизации его габаритных размеров и массы. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Модуль дисплея, содержащий корпус, панель дисплея, жесткую печатную плату формирования сигналов, устройство связи с микросхемой управления, на которую нанесен изолирующий материал, установленной на гибком основании с проводниками, имеющем отверстия крепления к жесткой печатной плате, отличающийся тем, что гибкое основание представляет собой, по меньшей мере, две гибкие двухслойные ленты, расположенные одна над другой, содержащие по микросхеме управления, которые отстоят относительно друг друга на расстоянии таким образом, что при присоединении их к стенке корпуса они образуют пакет с последовательным расположением микросхем управления в ряд, при этом на гибкую двухслойную ленту со стороны, противоположной той, на которой расположена микросхема управления, нанесен клей, а на каждой гибкой двухслойной ленте в области отверстий крепления к жесткой печатной плате сформированы металлизированные площадки, размер которых вдоль стороны ленты превышает величину участка ленты, расположенной на жесткой печатной плате.

2. Модуль дисплея по п.1, отличающийся тем, что область перехода устройства связи к панели дисплея и жесткой печатной плате заполнена упругим компаундом.

3. Модуль дисплея по п.2, отличающийся тем, что металлизированные площадки имеют прямоугольную форму со скругленной вершиной, направленной к центру устройства связи.

4. Модуль дисплея по п.3, отличающийся тем, что в области отверстия крепления гибкого основания к жесткой печатной плате параллельно проводникам выполнены фальшпроводники.

5. Модуль дисплея по п.4, отличающийся тем, что клей является теплопроводным.

6. Модуль дисплея, содержащий корпус, панель дисплея, жесткую печатную плату формирования сигналов, устройство связи с микросхемой управления, на которую нанесен изолирующий материал, установленной на гибком основании с проводниками, имеющем отверстия крепления к жесткой печатной плате, отличающийся тем, что гибкое основание представляет собой, по меньшей мере, две гибкие печатные платы, расположенные одна над другой, содержащие по микросхеме управления, которые отстоят относительно друг друга на расстоянии таким образом, что при присоединении их к стенке корпуса они образуют пакет с последовательным расположением микросхем управления в ряд, при этом на гибкую печатную плату со стороны, противоположной той, на которой расположена микросхема управления, нанесен клей, а на каждой гибкой печатной плате в области отверстий крепления к жесткой печатной плате сформированы металлизированные площадки, размер которых вдоль стороны гибкой печатной платы превышает величину участка гибкой печатной платы, расположенной на жесткой печатной плате.

7. Модуль дисплея по п.6, отличающийся тем, что область перехода устройства связи к панели дисплея и жесткой печатной плате заполнена упругим компаундом.

8. Модуль дисплея по п.7, отличающийся тем, что металлизированные площадки имеют прямоугольную форму со скругленной вершиной, направленной к центру устройства связи.

9. Модуль дисплея по п.8, отличающийся тем, что в области отверстия крепления гибкого основания к жесткой печатной плате параллельно проводникам выполнены фальшпроводники.

10. Модуль дисплея по п.9, отличающийся тем, что клей является теплопроводным.

11. Модуль дисплея, содержащий корпус, панель дисплея, жесткую печатную плату формирования сигналов, устройство связи с микросхемой управления, на которую нанесен изолирующий материал, установленной на гибком основании с проводниками, имеющем отверстия крепления к жесткой печатной плате, отличающийся тем, что гибкое основание представляет собой, по меньшей мере, две гибко-жесткие печатные платы, расположенные одна над другой, содержащие по микросхеме управления, которые отстоят относительно друг друга на расстоянии таким образом, что при присоединении их к стенке корпуса они образуют пакет с последовательным расположением микросхем управления в ряд, при этом на гибко-жесткую печатную плату со стороны, противоположной той, на которой расположена микросхема управления, нанесен клей, а жесткая часть платы выполнена в виде металлической подложки с отверстиями для фиксации, на которые со стороны плоскости установки микросхем управления последовательно нанесены несколько слоев изоляционного материала, а на поверхности последнего слоя выполнены проводники и контактные площадки, причем размеры многослойного изоляционного материала превышают размеры металлической подложки, образуя гибкую часть платы, на которой в области отверстий крепления к жесткой печатной плате сформированы металлизированные площадки, размер которых вдоль стороны гибкой части платы превышает величину участка гибко-жесткой печатной платы, расположенной на жесткой печатной плате.

12. Модуль дисплея по п.11, отличающийся тем, что область перехода устройства связи к панели дисплея и жесткой печатной плате заполнена упругим компаундом.

13. Модуль дисплея по п.12, отличающийся тем, что металлизированные площадки имеют прямоугольную форму со скругленной вершиной, направленной к центру устройства связи.

14. Модуль дисплея по п.13, отличающийся тем, что в области отверстия крепления гибкой части гибко-жесткой платы к жесткой печатной плате параллельно проводникам выполнены фальшпроводники.

15. Модуль дисплея по п.14, отличающийся тем, что клей является теплопроводным.

16. Модуль дисплея по п.15, отличающийся тем, что металлическая подложка выполнена в виде радиатора.

17. Модуль дисплея по п.16, отличающийся тем, что область перехода от гибкой к жесткой части печатной платы заполнена упругим компаундом.

18. Модуль дисплея по п.17, отличающийся тем, что в качестве многослойного изоляционного материала используют полиимид.