Brevet FR2579808A1 — publié le 19861003

Dispositif d'affichage en couleurs à fibres optiques et cristaux liquides. La présente invention concerne un dispositif d'affichage dont la surface de visualisation est constituée par l'une des extrémités d'un faisceau de fibres optiques, l'autre extrémité étant accolée à une matrice de cristaux liquides précédée de filtres colorés, cet ensemble, géré par microprocesseur, permettant de contrôler le passage et la couleur de la lumière pénétrant dans chacune des fibres. Les cristaux liquides ont la propriété, en fonction du signal électrique qui leur est appliqué, de se laisser ou non traverser par la lumière. L'idée de les utiliser comme obturateur devant les fibres optiques a déjà été évoquée (voir brevet américain nO 4299447), mais il a été fait abstraction d'un problème technique empêchant la production de tel système. En effet, pour des raisons de fabrication, les cellules d'une matrice de cristaux liquides sont espacées les unes des autres. Cet espace est variable et se situe aux alentours de clinquantes microns. Afin que chaque fibre du faisceau soit en face d'une cellule de la matrice, il faudrait également qu'elles soient espacées les unes des autres. Or, la fabrication d'un faisceau de fibres optiques respectant cet impératif s'avère impossible, de surcroit, la moindre erreur de positionnement d'une fibre par rapport à la cellule lui étant destinée entraverait le bon fonctionnement du dispositif. La présente invention a pour but de remédier à ce problème. Pour une meilleure compréhension, on se référera aux figures 1, 2, 3 et 4 de la planche 1. Les fibres (5) seront aménégées jointivement, comme on sait le faire et, afin que chacune d'entre elles coincide avec la cellule (4) de cristaux liquides lui étant destinée, on procèdera comme représenté fig. 1. Les damiers (1) et (2) étant complémentaires, une fois superposés ils forment uns matrice (3? dont les cellules (4) se Jouxtent et coincident ainsi parfaitement aux fibres (5) du faisceau (12). Les coins des cellules sont légué rement tronqués pour permettre le passage du matériau nécessaire à la séparation de celles-ci. Habituellement, les afficheurs à cristaux liqnides sont constitués de deux fines plaques de verre entre lesquelles les différents -éléments desdits afficheurs sont pris en sandwich.La matrice (3) peut-être fabriquée sur le mdme principe mais en utilisant trois plaques de verre, ce qui permet d'obtenir les deux damiers complémentaires (1) et (2) sur un même afficheur. Le microprocesseur (11) gère ces deux damiers simultanément. Un autre obJet de l'invention est l'obtention de la couleur. Pour ce faire, on place une série de filtres (6), (7) et (8) devant la matrice (3). Ceux-ci sont réalisés à partir de cristaux liquides colorés. En fonction du signal électrique qui leur est appliqué, ces filtres ont la propriété de colorer ou non la lumière qui les traverse. Pour obtenir un affichage en couleurs on procèdera comme représenté fig. 2. Le motif à visualiser est décomposé en autant de phases qu'il y a de filtres. Lors de chaque phase, l'un des filtres (6,7 ou 8) colore la lumière, la matrice (3) adoptant une configuration telle qu'elle ne se laisse traverser qu'aux endroits où la couleur du filtre est souhaitée, cette opération s'effectue successivement por chacun des filtres. En répétant ce processus à une vitesse suffisamment élevée, grecs au phénomène de la persistance rétinienne, on ne perçoit pas les différentes phases mais le motif ainsi créé dans son intégralité (fig. 3). La configuration de la matrice (3) correnpcndant au motif que l'on désire visualiser peut, aussi bien, avoir été stocke dans la mémoire du microprocesseur (il), que provenir d'une caméra ou tout autre système adapté. Un dispositif complet est décrit fig. 4. 'éclairage du système est réalisé par la lampe (10). Celle-ci sera de préféren ce une lampe stroboscopique contrôlée par le microprocesseur (11) gérant l'affichage, l'éclair n'étant déclenché que lorsque la matri ce (3) et le filtre activé (6,7 ou 8) sont en position. Ceci permet d'éviter tout phénonène parasite pouvant survenir lors de la transition entre deux phases (changement de filtre et de configuration de la matrice). Néanmoins, l'utilisation d'une lampe fonctionnant en continu est également envisageable. I1 est nécessaire de placer un filtre (13) arrêtant les infrarouges entre la lampe (10) et les cristaux liquides, afin de prévenir la destruction de ceuxci. La couleur est obtenue grâce aux trois filtres (6,7, 8) (par exemple un rouge, un bleu et un Jaune). Une autre couleur, le blanc, peut-être obtenue facilement en aJoutant une phase durant laquelle aucun de ces filtres ne colore la lumière. Les couleurs sont bien-entendu mélangeables. En faisant se succéder les différentes phases de constitution d'un motif à une cadence de l'ordre de cent hertz, il devient poseible de créer vingt cinq images par seconde et d'obtenir ainsi un motif animé. Accolé à cet ensemble, se trouve le faisceau de fibres optiques (12), (on utilisera de préférence de la fibre synthétique en raison de son faible coût et de sa plus grande maniabilité). I1 peut, aussi bien, être utilisé comme imple guide d'images pour, par exemple, reproduire l'affichage dans un milieu aquatique, que servir à agrandir cet affichage. Pour ce faire, à l'une des extrémités, les fibres (5) seront aménagées cgte à cate, chacune d'elles coïncidant avec une cellule (4) de la matrice (3), puis, tout en conservant le même ordonnancement, elles sont aménagées sur la surface de visualisation (9) avec un espace entre elles correspondant à l'agrandissement voulu. Un espace minimum de l'ordre du milimètre ne pose pas de problèmes pour la réalisation du faisceau, d'autant plus que de légères erreurs de positionnement n'auraient pas de conséquences sur le fonctionnement du système. L'utilisation des fibres se Justifie également par le fait qu'elles permettent d'augmenter l'angle de visualisation de l'affichage. En fonction des besoins, divers moyens peuvent être adoptés pour améliorer cette surface de visualisation et ont déjà été décrits dans de nombreux brevets : thermoformage d'une lentille à l'extrémité des fibres pour obtenir une concentration du point lumineux, mise en place d'un verre dépoli... (voir brevets fran çais n02524745 ; 2530850 ; L'assemblage de plusieurs dispositif permet d'envisager la réalisation d'écrans géants d'un cobt relativement bas REVENDICATI0NS 10) Dispositif d'affichage en couleur comportant une série de filtres colorés (6,7,8) suivis d'une matrice de cristaux liquides (3), gérés par microprocesseur (11), à laquelle est accolé un faisceau de fibres optiques (12) permettant de reproduire l'affichage sur une surface de visualisation (9) caractérisé en ce que ladite matrice (3) est constituée de deux afficheurs (1) et (2) ayant une configuration en damier. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces deux damiers (7! et (2) sont complémentaires, leur superposition permettant d'obtenir une matrice (3) dont les cellules se Jouxtent, chacune d'elles coïncidant ainsi avec l'une des fibres (5) du faisceau (12), lesdites fibres se Jouxtant également. 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice (3) est précédée de filtres (6), (7) et (8) constitués de cristaux liquides colorés. 49) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que ces filtres (6,7,8) colorent, à tour de rôle, la lumière émise par la lampe (10) traversant la matrice (3). 5 ) Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que pour chacun des filtres (6,7,8), la matrice (3), gérée par le microprocesseur (11), adopte une configuration telle qu'elle ne laisse passer la lumière qu'aux endroits où la couleur du filtre est souhaitée, cette opération s'effectuant successivement pour chacune des couleurs sous le sontrôle dudit microprocesseur,