Brevet FR2675295A1 — publié le 19921016

DISPOSITIF POUR L'AMELIORATION DE LA LISIBILITE D'UN AFFICHEUR A CRISTAUX LIQUIDES. La présente invention concerne un dispositif pour l'amélioration de la lisibilité d'un afficheur à cristaux liquides selon un axe de vision déterminé. D'une manière générale, on sait que la lisibilité des afficheurs à cristaux liquides passe par un optimum pour un axe de vision privilégié voisin de la normale à la surface de visualisation de l'afficheur. Cette lisibilité décroît progressivement au fur et à mesure que s'accroît l'angle de vision pour devenir nulle à partir d'un angle limite de lisibilité dont le lieu constitue le cône de vision de l'afficheur. On constate que cette diminution de lisibilité est en partie due au fait que plus l'angle d'incidence croît, plus le contraste entre les motifs affichés et le fond diminue. Pour supprimer cet inconvénient, on a déjà proposé des moyens permettant de régler le contraste en fonction de l'angle de vision usuel, de manière à ce que pour cet angle de vision, on obtienne un contraste optimum et, en conséquence, la meilleure lisibilité possible. I1 s'avère toutefois que cette méthode, au demeurant coûteuse, est d'une efficacité limitée. En outre, elle ne permet pas d'accroître un champ de vision qui se trouve limité géométriquement par la disposition de l'afficheur vis-à-vis de son environnement (par exemple le champ de vision d'un afficheur disposé en retrait d'une fenêtre de visualisation). L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux afficheurs à cristaux liquides utilisés dans les postes de pilotage et qui sont fréquemment disposés dans des régions limites du champ de vision du pilote (ce dernier ne pouvant alors observer l'afficheur qu'avec un axe de vision présentant un angle d'incidence situé dans une zone à mauvaise lisibilité, voire même en dehors du cône de lisibilité de l'afficheur. Dans ce type d'application, l'invention a pour but de permettre à la fois une meilleure intégration de l'afficheur dans le poste de pilotage et une adaptation personnalisée des propriétés optiques de ces afficheurs à la vision du pilote. Pour parvenir à ce résultat, le dispositif selon l'invention comprend un élément prismatique en matière transparente, placé devant la surface de visualisation de l'afficheur de manière à accroître les dimensions du cône de lisibilité dans une direction déterminée. Avantageusement, cet élément prismatique sera orienté de manière à obtenir un axe privilégié de lisibilité de l'afficheur sensiblement en coïncidence avec l'axe de vision habituel de l'opérateur auquel s'adressent les informations affichées. A cet effet, l'élément prismatique pourra être rendu solidaire d'une monture orientable selon les convenances de l'utilisateur. Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ciaprès à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une représentation schématique d'un afficheur à cristaux liquides de type transmissif La figure 2 représente un afficheur à cristaux liquides similaire à celui représenté figure 1 mais équipé d'un élément prismatique Les figures 3 et 4 montrent des courbes isocon trastes d'un afficheur seul, du type de celui représenté figure 1 et d'un afficheur associé à un élément prismatique de la façon indiquée figure 2 La figure 5 est un diagramme de variation du contraste C en fonction de l'incidence i d'un afficheur à cristaux liquides seul ou associé à des éléments prismatiques de 12" ou 15 ;; La figure 6 est une coupe schématique d'un afficheur associé à un élément prismatique porté par une monture orientable La figure 7 est une coupe schématique du mon tage d'un dispositif selon l'invention dans une face avant d'un équipement d'un poste de pilo tage. Dans les exemples représentés sur les figures 1 et 2, les afficheurs à cristaux liquides 1, de type transmissif (par exemple du type "Super Twist Nematic"), ont été représentés en coupe transversale sous la forme d'un rectangle dont la face arrière 2 est éclairée par une source lumineuse 3 et dont la face antérieure peut être observée par un utilisateur selon un axe de vision formant un angle déterminé avec la normale N à la face 4. Dans le cas où il est seul (figure 1), l'afficheur 1 présente un axe de vision privilégié A d'angle al avec la normale (qui est fonction du contraste entre les motifs affichés et le fond) et un cône de lisibilité CLî sensiblement coaxial à l'axe A. Comme précédemment mentionné, le dispositif selon l'invention fait intervenir, disposé en regard de la face antérieure 4, un élément prismatique transparent 5 présentant deux dioptres plan 6, 7 formant un dièdre d'angle ed. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le dioptre plan 7 est parallèle à la face antérieure 4 et possède une surface identique à celle-ci. L'action de l'élément prismatique 5 sur les rayons lumineux émis par l'afficheur se traduit par - une déviation de l'axe de vision privilégié ', qui forme avec la normale N un angle a2 supérieur à l'angle al, et - un élargissement du cône de lisibilité CL2 dans un plan perpendiculaire à l'arête 8 du dièdre. Cette action qui est fonction de l'indice du matériau transparent utilisé, de l'ouverture de l'angle au sommet Bd, de sa disposition devant l'afficheur 1 et de son orientation vis-à-vis de l'observateur, pourra être réglée en jouant sur ces paramètres. Les figures 3 et 4 mettent en relief les effets de l'élément prismatique sur le diagramme isocontraste de l'afficheur, c'est-à-dire sur les courbes à contraste constant repérées dans le plan de la surface de visualisation, en fonction - de l'angle (variable de 0 à 360 ) que forme la pro jection de l'axe de vision AV dans le plan de la sur face de visualisation 4 avec un axe de référence OYo contenu dans ce plan et passant par le point d'intersection entre ledit axe AV et ledit plan ;; - de l'angle e (variable de O à 90 ) que forme l'axe de vision AV avec la normale N au plan de visualisation, passant par le point 0, les valeurs de ces angles étant repérées dans le plan de la surface 4 par des cercles concentriques C centrés sur le point 0. On constate que dans le cas de l'afficheur seul, les courbes isocontrastes qui ont respectivement pour valeur 4, 8, 10, 12, sont relativement "circulaires" et sont excentrées dans le premier quadrant du repère XOY. Ceci met en relief l'existence d'un axe de vision privilégié, faisant un angle f d'environ 60 (figure 3). Dans le cas où l'afficheur est équipé d'un élément prismatique 5 dont l'arête 8 est disposée parallèlement à l'axe de référence OYo, on constate une augmentation de l'excentration et un étirement des courbes isocontrastes en direction de l'axe privilégié et, parallèlement, une amélioration très sensible du contraste dans cette direction (pour un angle e de 40 , le contraste dans l'axe de vision privilégié est supérieur à 10 dans le cas de l'afficheur équipé d'un élément prismatique et de 8 environ dans le cas de l'afficheur seul). Ces résultats se retrouvent sensiblement dans la courbe de contraste en fonction de l'incidence représentée sur la figure 5 dans laquelle, pour un angle e de 30 le contraste est inférieur à 5 dans le cas de l'afficheur seul (courbe CTq) et supérieur à 10 dans le cas où l'afficheur est associé à un élément prismatique, d'angle ed de 12" (courbe CT1) ou de 15 (courbe CT2). Comme précédemment mentionné, l'élément prismatique pourra être avantageusement porté par une monture orientable, par exemple de la façon indiquée dans le mode d'exécution représenté figure 6. Dans cet exemple, l'élément prismatique 5 présente une forme cylindrique 9 axée perpendiculairement à son dioptre antérieur 7, lequel est parallèle à la face de visualisation 4 de l'afficheur 1. Cet élément prismatique 5 est engagé, par sa forme cylindrique 9, dans une monture cylindrique 10 montée à pivotement dans un orifice 11 du support 12. Le blocage axial et en rotation de la monture 10 est ici obtenu grâce à des vis 12 prévues à la périphérie de l'ouverture qui agissent sur une collerette 13 formée sur la surface cylindrique externe de la monture 10, par l'intermédiaire d'une bride annulaire 13. Comme précédemment mentionné, un des avantages importants de l'invention consiste en ce qu'il permet une intégration de l'afficheur dans des régions du tableau de bord d'un poste de pilotage, qui étaient jusqu'ici inutilisables à cet effet (l'oeil du pilote étant situé en dehors du cône de lisibilité d'un afficheur situé dans ces zones). La figure 7 illustre un mode d'implantation particulièrement avantageux dans lequel le dioptre antérieur 7 de l'élément prismatique 5 s'étend dans le plan de la face antérieure 15 du tableau de bord. L'afficheur 1 qui se trouve logé avec l'élément 5 dans une cavité du tableau de bord est disposé parallèlement au dioptre postérieur 6 dudit élément 5. Le contraste dans la direction d'observation (passant par l'oeil 16 de l'observateur) est ici renforcé par l'action conjuguée - de l'orientation de l'afficheur vers l'oeil 16 de l'observateur, et - de l'élément prismatique 5 qui renforce le contraste dans la direction d'observation. Ce montage présente l'avantage d'assurer une continuité de forme du tableau de bord tout en améliorant la lisibilité de l'afficheur. Revendications 1. Dispositif pour l'amélioration de la lisibilité d'un afficheur à cristaux liquides selon un axe de vision déterminé, caractérisé en ce qu'il comprend un élément prismatique (5) en matière transparente, placé devant la surface de visualisation (4) de l'afficheur (1) de manière à accroître les dimensions du cône de lisibilité en direction dudit axe de vision. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément prismatique (5) est orienté de manière à obtenir un axe privilégié de lisibilité de l'afficheur sensiblement en coïncidence avec l'axe de vision habituel de l'opérateur. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément prismatique (5) est porté par une monture orientable. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément prismatique (5) comprend deux dioptres plan (6, 7) formant un dièdre d'angle ed, l'un de ces dioptres (7) étant parallèle à la surface de visualisation (4). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface dudit dioptre (7) est au moins égale à la surface de visualisation (4) de l'afficheur (1). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des susdits dioptres s'étend sensiblement dans le plan de la face antérieure d'un tableau de bord, et en ce que l'afficheur est disposé parallèlement à l'autre dioptre.