Brevet FR2595493A1 — publié le 19870911

SYSTEME DE VISUALISATION A ECRAN PLAT L'invention concerne un système de visualisation à écran plat et notamment un système d'affichage présentant la propriété d'être d'épaisseur réduite. L'invention est applicable notamment aux écrans de visualisation à cristaux liquides, notamment écrans constitués de modules juxtaposés fonctionnant en transmission avec éclairage par l'arrière et formation de l'image sur un écran diffusant. On connait des systèmes possédant un dispositif optique de projection comportant plusieurs éléments, dont une ou plusieurs lentilles de Fresnel. L'une de ces lentilles de Fresnel est généralement disposée au contact de l'écran à cristal liquide et donc l'image de sa structure se superpose à celle de l'image de la matrice à cristaux liquides fournie par l'objectif de projection. La structure des lentilles de Fresnel utilisées étant circulaire, la superposition d'une telle lentille à un écran cristal liquide, dans lequel une image affichée a une organisation matricielle, conduit à des déformations de l'image. L'invention propose d'éliminer l'effet parasite de l'image de la lentille de Fresnel en donnant à celle-ci une géométrie particulière. C'est pourquoi, l'invention concerne un système de visualisation à écran plat comportant un dispositif d'affichage d'images lumineuses comprenant des éléments d'images arrangées sous la forme de matrices planes de dimensions déterminées, en lignes et colonnes, caractérisé en ce qu'il comporte également, accolé au dispositif d'affichage un dispositif optique de type lentille de Fresnel, de mêmes dimensions que la matrice et dont les éléments réfractants, qui la constituent aient la forme de rectangles homothèques de façon à avoir quatre réseaux linéaires réfractants inscrits chacun dans une portion de rectangle et se raccordant selon les diagonales du rectangle. Les différents objets et caractéristiques de l'invention vont être détaillés dans la description qui va suivre en se reportant aux figures annexes qui représentent: - la figure 1, un exemple de réalisation du système de visualisation de l'invention; - la figure 2, une vue en coupe de la lentille de Fresnel de la figure 1. En se reportant à la figure 1, on va donc décrire un exemple de réalisation de l'invention. Cette figure représente sous forme d'une vue en perspective éclatée le système de visualisation de l'invention. Les écrans matriciels concernés par l'invention ont généralement une structure en "grille" à maille rectangulaire (carrée en particulier). Les points d'image de cette structure sont adressés, pour former l'image, au moyen d'électrodes transparentes séparées par des intervalles d'isolement. Ces intervalles ne sont pas adressés électriquement. Selon l'invention, la lentille de champ disposée au contact de la matrice à cristaux liquides a une structure non pas circulaire (éléments de cônes) comme c'est communément le cas, mais rectangulaire (éléments de pyramides) avec une périodicité égale ou multiple de celle de la maille de la matrice. Ainsi, cette structure de la lentille de Fresnel se projette-t-elle sur l'image des intervalles non adressés de la matrice à cristaux liquides, ce qui fait disparaître son image parasite. Sur la figure 1, on trouve donc alignés selon un même axe XX': - une source lumineuse 1 - un écran diffuseur de lumière 4 - un écran plat à cristal liquide 2 - une lentille 3 du type lentille de Fresnel - un objectif de projection 5; - un écran diffuseur 6. L'écran à cristal liquide 2 comporte une cellule matricielle à cristal liquide telle que 20 composée de points images (ou pixels) arrangés en lignes et colonnes et commandés par des électrodes de lignes et de colonnes transparentes. Ces lignes et ces colonnes de cellule à cristal liquide sont séparées sur la figure I par un quadrillage pour illustrer l'arrangement matriciel. Le pas de ce quadrillage a pour valeur pl pour les lignes horizontales et p2 pour les lignes verticales. La lentille 3 est réalisée sous la forme d'une lentille type lentille de Fresnel, mais au lieu d'être circulaire comme les lentilles de Fresnel classiques, elle est de forme générale rectangulaire. Sa réalisation en vue de coupe de la figure 2 fournit des éléments réfractants tels que 30 et 31 terminés chacun par une arête 32. Comme représentés en figure 1, ces éléments réfractants sont linéaires. On a ainsi quatre réseaux réfractants constitués chacun d'éléments parallèles. L'ensemble des quatre réseaux donne une lentille dont les arêtes supérieures 32 des éléments réfractants forment des rectangles homothétiques. Les dimensions extérieures H' et L' de cette lentille 3 sont sensiblement égales aux dimensions H et L de la matrice de l'écran 2. La lentille 3, lorsqu'elle est plaquée contre l'écran 2 a le même encombrement que lui. La répartition des arêtes 32 (ou discontinuités entre deux éléments réfractants) est telle que lorsqu'on accole la lentille à l'écran, une arête (32) comcide toujours avec une ligne ou une colonne du quadrillage séparant les lignes et colonnes de cellules à cristal liquide. A titre d'exemple sur la figure 1, on a choisi de représenter une lentille 3 avec des arêtes régulièrement espacées. Dans ce cas le pas p'l des arêtes horizontales est égal ou multiple du pas pl des lignes horizontales du quadrillage de l'écran 2. De même, le pas p'2 des arêtes verticales est égal ou multiple du pas p2 des lignes verticales. Pour simplifier, à titre d'exemple sur la figure 1, on a représenté le pas p'l égal au pas pl et le pas p'2 égal au pas p2. L'écran 2 et la lentille 3 peuvent être de forme rectangulaire ou carree. La source lumineuse éclaire l'écran à cristal liquide 2 à travers un écran diffuseur de lumière 4 qui uniformise la lumière sur l'écran. L'image de l'écran est transmise à la lentille 3 puis, par l'objectif 5, à l'écran diffuseur 6. L'image de l'écran à cristal liquide est ainsi affichée sur l'écran 6. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, l'écran 2 est un écran à cristal liquide, cependant on pourrait utiliser tout autre dispositif émetteur d'image dans lequel l'image est constituée d'éléments d'image arrangés de manière matricielle. Comme décrit précédemment, la lentille 3 devra de même avoir des pas de répartition p'l et p'2 des arêtes (32), égaux ou multiples des pas de lignes et des pas de colonnes de l'arrangement matriciel. La lentille 3 sera placée contre l'écran avec les arêtes (32) colncidant avec des espaces de lignes ou des espaces de colonnes de la matrice d'éléments d'image. On voit donc que le système de visualisation de l'invention permet d'obtenir un système de visualisation plan et d'épaisseur réduite tout en évitant des effets d'affichage parasites. L'intérêt de l'invention est de permettre l'utilisation, sans effet parasite géométrique, d'une lentille de Fresnel comme lentille de champ et d'un objectif télécentrique pour éclairer un écran à cristaux liquides en faisceau parallèle et donc obtenir un contraste uniforme, puisque ce contraste est fonction de l'angle d'inclinaison des rayons par rapport à la normale à la surface de l'écran. REVENDICATIONS 1. Système de visualisation à écran plat comportant un dispositif d'affichage (2) d'images lumineuses comprenant des éléments d'image (20) arrangés sous la forme de matrices planes de dimensions déterminées (H, L) de lignes et colonnes d'éléments d'image, caractérisé en ce qu'il comporte également, accolé au dispositif d'affichage (2), un dispositif optique (3) de type lentille de Fresnel, de mêmes dimensions que la matrice et dont les éléments réfractants (30, 31) qui la constitue ont la forme de rectangles homothétiques de façon à avoir quatre réseaux linéaires réfractants inscrits chacun dans une portion de rectangle et se raccordant selon les diagonales du rectangle. 2. Système de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément réfractant (30, 31) a une arête supérieure (32) située entre deux lignes ou deux colonnes d'éléments d'images de la matrice. 3. Système de visualisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les arêtes de chaque réseau réfractant sont réparties selon un pas constant égal ou supérieur au pas des lignes et colonnes de la matrice. 4. Système de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'affichage (2) est un écran à cristal liquide éclairé par une source lumineuse (1) qui projette l'image de la cellule à cristal liquide (2) sur le dispositif optique 3. 5. Système de visualisation selon la revendication 4, dans lequel l'écran à cristal liquide (2) comporte une pluralité d'éléments d'affichage arrangés en lignes et colonnes, caractérisé en ce que chaque élément réfractant (30, 31) a son arête supérieure (32) située entre deux lignes ou deux colonnes d'éléments d'affichage. 6. Système de visualisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pas des arêtes (32) des éléments réfractants (30,31) est égal ou supérieur au pas des lignes et des colonnes de l'écran à cristal liquide. 7. Système de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un écran diffusant (6) recevant l'image du dispositif d'affichage (2) retransmise par le dispositif optique (3).