Brevet FR2319173A1 — publié le 19770218

La présente invention se rapporte à des dispositifs d'affichage tels que les dispositifs d'affichage è modulation de lumière conçus pour des montres électroniques et des appareils analogues et elle concerne plus particulièrement un système d'éclairage perfectionné qui facilite la lecture de ces affi- chages dans des conditions d'éclairage ambiant limité. Certains types de dispositifs d'affichage, tels que les dispositifs d'affichage è cristal liquide, présentent des dif ficultés intrinsèques de lecture lorsque la lumière ambiante est restreinte. De ce fait, l'utilisation de ces dispositifs d'affichage dans des appareils tels que les montres électroniques i affichage numérique a été squ'à présent limitée.De nombreux fabricants ont jugé préférable d'utiliser pour ces montres des dispositifs d'affichage tels que des diodes photo émissives, du fait de leur brillance intrinsèque, et cela malgré d'autres inconvénients sérieux. n conséquence, de nombreuses tentatives ont été faites, préalablement i la présente in vention, en vue de fournir è un dispositif d'affichage à cristal liquide un système d1 éclairage satisfaisant qui peut être utilisé suivant la nécessité. Ces tentatives se sont cependant heurtées aux difficultés suivantes qu'elles n'ont p;;l résoudre diffusion non uniforme de la lumière, brillance insuffisante, épaisseur excessive du dispositif d'affichage avec système d'éclairage incorporé et aspect inéclairé de qualité inférieure en eomparaison d'un dispositif d'affichage du type standard sans système d'éclairage auxiliaire. Un objet général de la présente invention est de fournir un dispositif d'affichage à cristal liquide, comportant un système d'éclairage qui résoud les difficultés mentionnées cidessus. Un autre objet de la présente invention est de fournir un dispositif d'affichage a cristal liquide particulièrement adapté au montage dans une montre électronique. Un troisième objet de la présente invention est de fournir un système d'éclairage pour dispositif d'affichage i cristal liquide, particulièrement biem conçu pour être de fabrication facile et économique. Enfin, la présente invention a encore pour objet de fournir un système @ éclairage pour dispcsitif d'affichage à modu lation de lumière qui @@@t durable et fiable et qui consomme une puissance relativement faible tout en assurant une diffusion sensiblement uniforme de la lumière sur tout l affichage. Les objets mentionnes ci-dessus sont réalisés au moyen d'un système d'éclairage qui comprend une source lumineuse laquelle peut, en cas de nécessité, tre connectée i une source d'alimentation appropriée; cette source lumineuse est en outre en liaison optique, mais non pas nécessairement physique, auec l'extrémité d'un élément de diffusion de la lumière prévu pour être monté sur la face arrière d'un dispositif d'affichage i cristal liquide.Dans un exemple de réalisation de la présente invention, des revetements ou couches superficielles dcun matérian réfléchissant sont appliquées sur la face arrière d'une plage allongée transparente, de même que sur ses trois bords qui ne comprennent pas la source lumineuse. Ces revêtements ont pour but de capter et de réfléchir les rayons lumineux émis par ra source lumineuse au sein de l'élément et de les diffuser sur toute la face arrière da dispositif d'affichage.La face avant de l'élément de diffusion de la lumière est recouverte d'un revêtement mat ou diffusif ou bien elle subit un traitement de surface dans le but d'améliorer la diffusion de la lumière au sen de l'élément ainsi que l'efficacité de la diffusion de la lumière dans le dn spositif d'affichage avec lequel elle est en laison. L'épaisseur, la disposition et la composition des diverses couches sont choisies de manière à fournir une diffusion optimale de la lumière ainsi qu'une lisison optique avec le dispositif d'affichage. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée en perspective représentant un système d'éclairage conforme à la présente invention, conçu pour être utilisé avec un dispositif d'affichage à cristal liquide ; - la figure 2 ets une vue en perspective du système d'éclairage et du dispositif d'affichag de la figurs 1, après qu'ils ont été assemblés ; - la figure 3 est une vue en bout du système d'@clsirage et du dispositif d'affichage de la fig@re 2 ; - la figure 4 est une vue en plan @@ @yetème d'éclairage de la figure 1 avant sa fixation au dispositif d'affichage ;; - la figure 5 est une vue en coupe suivant le plan de coupe 5-5 de la figure 4 - la figure 6 est une vue en coupe latérale suivant le plan de coupe 6-6 de la figure 4 - ia figure 7 est une vue en coupe latérale analogue i la figure 6, montrant un élément de diffusion de la lumière recou- vert d'une couche semi-réfléchissante; et - la figure 8 est une vue en coupe latérale montrant un exemple modifié de réalisation de la présente invention dans lequel l'élément de diffusicn de la lumière est d'épaisseur dé- croissante. On se reportera maintenant aux dessins, dans lesquels la figure 1 représente un dispositif d'affichage i cristal liquide caractéristique 10 qui est équipé d'un système d'éclairage auxiliaire 11 conformément aux principes de la présente invention. En général, le dispositif d'affichage lui-même, qui peut stadap- ter au montage dans une montre électronique, comprend de manière caractéristique deux plaques de verre 12 et 14 séparées par un joint étanche périphérique 15 de manière i constituer une cham- bre mince destinée i contenir un matériau à cristal liquide ap proprié. Des couches conductrices déposées sur es faces inté- rieures des plaques forment des éléments de caractères 16 affectant une dispcsition bien connue, telle qu'ils peuvent être il- luminés suivant des combinaisons prédéterminées de manière à former des nombres lisibles fournissant une indication numérique du temps. Ces éléments de caractères sont illuminés par l'action d'un circuit approprié qui est habituellement commandé, dans une montre, par un résonateur au quartz suivant des principes bien connus de l'homme de l l'art. Dans des conditions d'éclairage ambiant faible ou limité, il devient difficile et(ou) impossible de distinguer à l'oeil nu les caractères d'un dispositif d'affichage a cristal liquide dépourvu de système d'éclairage auxiliaire car les zones entourant les éléments de caractèrs illuminés ne réfléchissent pas une quantité de lumiere suffisante pour produire le contraste nécessaire. Cette diffioulté est surmontée au royen d'un systeme d'éclairage auxiliairs 11, conformément à la présente invention, qui comprend génémalement, comme le montrs la figure 1, @ne faible source lumineuse 18 reliée a un élément de diffusion de la lumière 20 qui est fixé sur la face arrière du dispositif d'affichage 10. La source lumineuse peut être une lampe à incandescence du type disponible dans le commerce et qui comporte une ampoule en verre de forme cylindrique allongée. Pour des applications du système d'éclairage s=r des dispositifs d'affichage de dimensions relativ ment faibles, l'ampoule peut avoir un diamètre de l'ordre de 0,51 mm A 1,27 mm.Un filament 22 se prolonge longi & dinalement @uivant l'axe de l'ampoule. Le filament sortant des extrémités opposé-es de l'ampoule est raccordé i une petite pile 24 et à un interrupteur 26 connectés dans un circuit électrique simple, comme le montre la figure 4. Une autre forme de source lumineuse utilisable est une source lumineuse au tritium ayant de préférence une forme cylindrique comme la lampe à Incandescence. Cette cellule, qui est également connue de l'homme de l'arts se compose généralement d'un tube de verre contenant une substance luminescente et du tritium gazeux radioactif qui produit une émission continue de lumière visible. Ce type de source lumineuse n'exige ni source d'ali mentation extérieure ni interrupteur. On a également utilisé avec la présente invention une autre forme de source lumineuse constituée d'une diode photo- missive qui peut être électriquement connectée de la même manière que l'ampoule lumineuse, une résistance chutrice appropriée étant montée en 9rie avec la diode photo-émissive. L'élément de diffusion de la lumière 20 est de préférence une plaque d'épaisseur @onstante constituée d'un matériau opti quement transparent ne présentant pas de biréfringence tel que le verre, les résines acryliques coulées, les polyesters coulés et les matériaux thermoplastiques ou thermodurcissables moulés dont les tensions internes ont été éliminées. Dans le cas d'un dispositif d'affichage caractéristique pour montre, l'élément peut etre d'une forme généralement rectangulaire analogue A-cel- le de la plaque arrière 14 da dispositif d'affichage. Comme le more la figure, l'épaisseur de l'élément est généralement du même ordre de grandeur que le diamètre de l'ampoule de forme allongée 18 ou de toute autre source lumineuse.Les bords latéraux 28 de l'élément eont revêtus d un matériau blanc à pouvoir réfléchissant élevé tel qu'une peinture ou un matériau analogue à une peinture blanche mate@ @ep@@@@@@ on pourrait également utiliser un matériau plastique blanc qui paut être moulé autour des ou sur les bords latéraux. Ce revêtement blanc est également appliqué à un des bords d'extrémité 30, comme aux deux bords latéraux de l'élément sur une épaisseur suffisante pour etre sensiblement opaque. Suivant le type de matériau blanc utilisé, l'épaisseur caract@riscique du revêtement qui peut être appliqué est de l'ordre de 0,025 mm à 0,254 mm.La face arrière 32 de l'élément 20 est également recouverte d'une couche d'un matériau ou revêtement mat fortement réfléchossant, par exemple argenté ou doré, comme le montre la figure 5. De nouveau cette couche doit être suffisamment épaisse pour être sensiblement opaque et ell peut également être texturée puisqu'elle détermine l'aspect de fond inéclairé du dispositif d'affichage. La face avant 34 de l'élément 20 peut etre directement fixée ou assemblée à la face arrière du dispositif d'affichage avec de bons résultats comme on l'a noté précédemment. Cepen- dant, on peut améliorer la lecture de l'affichage en disposant une couche semi-réfléchissante 36 sur la face avant de l'élément ou entre cette dernière et l'affichage.Cette amélioration de la lecture est due à la réduction des effets de parallaxe entre l'image primaire de l'élément de caractère et son ombre formée sur la couche semi-réfléchissante qui constitue une surface réfléchissante plus proche que la face arrière 32 de l'élément. La couche 36 peut être constituée d'un acétate métallisé en partie ou d'ut autre matériau souple et mince avec ou sans texture.On pourrait également utiliser, pour former la coachs réfléchissan- te 36, un revêtement tel qu'un pigment métallique dispersé dans un liant transparent et appliqué sur a face arrière du dispositif d'affichage ou sur la face avant de l'élément. De manière ca@actéristique, l'épaisseur de ce revêtement peut être de l'ordre de 0,013 mm à 0,127 mm. Dans l'exemple de réalisation représenté, l'ampoule de forme allongée 18 est fixée au bord d'extrém@té nor revêtu de la lentille au moyen dtun petit morceau de bande souple 40 pliée en forme d'U. Il est préférable que cette bande soit constituée d'un matériau polyester métallisé sous vide, dont l'épaisseur est, de manière caractéristique, égale à 0,013 mm. La bande entourant I'ampoule la ma@ntient fermement comtre le bord d'extrémité de l'élément de diffusion de la lumière 20 et elle réfléchit à l'intérieur de cet élémens la lumière venant de l'am ponle. Les extrénités de la bande 40 sent fixées par un maté riau adhésif sur les faces opposées de 1 élément de diffusion de la lumière. Lorsque l'ampoule est fixée, comme on vient de le décrire, à 11 extrémité de l'élément et que ce dernier est maintenu contre la plaque arrière 14 du dispositif d'affichage è cristal liquide 10, comme c'est le cas dans un montage caractéristique de montre électronique, la lampe peut 8tre allumée ou éteinte au moyen d'un interrupteur approprié qui est généralement monté sur le côté ou sur la face arrière du bottier de la montre. Les détails du dispositif d'affichage et du système d'éclairage pour un montage particulier de montre ne sont pas représentés car ils ne sont pas nécessaires A la compréhension de la présente invention et ils peuvent varier en fonction du type et de la forme de la montre. Lorsque la lampe est allumée au moyen d'un interrupteur approprié, la lumière émise à l'intérieur de l'ampoule en sort traversant le bord d'extr@mité non revêtu de l'élément de diffu- sion de la lumière et se propage sur toute la longueur de l'é- lément. Les rayons lumineux venus de 'amp Jcrle sont réfléchis par le bord d'extrémité opposé, par les bords latéraux et par la couche réfléchissante de la face arrière.Ces rayons continuant i se réfléchir vers l'arrière et vers l'avant produisent une diffusion relativement uniforme de la lumière sur toute la longueur de la lentille et ils fournissent ainsi un fond lumineux de con traste pour les caractères élémentaires de l'affichage i ciistal liquide, les rendant extrêmement visibles. Dans l'exemple illustré de réalIsation décrit ci-dessus, l'élément de diffusion de la lumière est représenté sous la forme d'une pièce rectangulaire d'épaisseur uniforme. Cependant, la présente invention se rapporte également à des éléments qui peuvent présenter des formes autres que rectangulaires, ces formes étant cependant généralement analogues a celles des dispositifs d'affichage auxquels sont fixés leF éléments. En outre, on peut utiliser un élément 20a dont l'épaisseur va en décroissant de l'extrémité å laquelle est fixée la source lumineuse 18 i l'extrémité opposée.Comme le montre schématiquement la figure 8, cet élément d'épaisseur décroissante augmente le pourcentage de lumière diffusée vers la face ar@ière du dispositif d'affichage. Ct avtntae est Obtenu du fait q'e, par a conception, l'élément d'épaisseur lécroissante nécessite moins de réflexions que 11 élément d'épaisseur constante pour créer une liaison lumineuse entre la source et la face arrière du dispositif d'affi charge. Ainsi, l'élément d'épaisseur décroissante produira un éclairage qu nique peu plus brillant que l'éclairage fourni par l'élément d'épaisseur constante de la figure 4, avec une uniformité de diffusion de la lumière légèrement réduite. Bien que le système d'éclairage qui fait l'objet de la pr6- sente invention soit particulièrement prévu pour être utilisé en liaison avec des dispositifs d'affichage 9 cristal liquide, il est également facilement adaptable à d'autres types de dispositifs d'affichage qui fonctionnent par modulation de lumière. Les-dispositifs d'affichage à modulation de lumière peuvent comprendre tous les dispositifs qui utilisent une variation ré glable, localisée et sélective de la transmission du dispositif comme moyen d'affichage d'information alphanumériques ou graphi quels, ces affichages peuvent être des affichages du type électrochromique des affichage s/suspension de dipôles tournants et des affichages du type rerroelectrique aussi bien que des affichages à cristal liquide. L'appréciation de certaines des valeurs de mesure indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. La présente invention n'est pas limitée au exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaitront à l'homme de l'art. R E V E N D I C A T I O N S 1. Système d'éclairage conçu pour un dispositif d'affichage ge à modulation de lumière, caractérisé en ce qu'il comprend - un élément de diffusion de la lumière constitué d'un matériau transparent et comportant des faces avant et arrière et des bords périphériques latéraux et d'extrémité - une source lumineuse - un moyen de fixation de cette source lumineuse à l'un des bords d'extrémité de l'élément de lentille en forme de plaque - une couche de matériau réfléchissant déposée sur l'autre bordd'extrémité et sur les bords latéraux de cet élément de diffusion de la lumière ; et - une couche de matériau réfléchissant déposée sur la face arrière de cet élément de diffusion de la lumière. 2.- Système d'éclairage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de diffusion de la lumière est une pièce de forme allongée et d'épaisseur sensiblement uniforme, constituée d'un matériau transparent. 3.- Système d'éclairage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 1'élément de @if@usion de la lumière présente en coupe la forme d'un coin dont l'épaisseur va en décroissant depuis un maximum à l'extrémité à laquelle est fixée la source lumineuse jusqu'à un minimum à l'extrémité opposée.