Brevet FR2737829A1 — publié le 19970214

La présente invention est relative à l'affichage d'une image vidéo couleur sur écran transmissif à cristaux liquides. Les écrans transmissifs à cristaux liquides élaborent les diverses teintes d'une image à partir de trois couleurs primaires, soit par une technique additive, soit par une technique soustractive, soit par une technique de mosaïque, soit à partir d'une combinaison des techniques précédentes. La technique additive consiste à combiner à l'aide d'une optique trois images dans chacune des couleurs primaires obtenues individuellement à l'aide de trois écrans transmissifs à cristaux liquides éclairés dans chacune des couleurs primaires. Elle donne une image en couleur d'une très bonne définition égale à la résolution de chaque écran et d'une bonne luminosité mais a l'inconvénient de nécessiter une boîte à lumière triple ou trois boîtes à lumière séparées fournissant des éclairages dans chacune des trois couleurs primaires, trois écrans transmissifs à cristaux liquides partageant l'image en pixels à contrôle individuel de la transmission de l'intensité lumineuse et une optique de combinaison des trois images en couleurs primaires ainsi obtenues. La technique soustractive consiste à partir d'une unique boîte à lumière éclairant en lumière blanche et à opérer dans cette lumière blanche une suppression sélective de chacune des trois couleurs primaires au moyen de trois écrans transmissifs à cristaux liquides juxtaposés et intercalés entre des filtres sélectifs de couleurs primaires. Elle donne une image en couleur d'aussi bonne définition que la technique additive mais de plus faible luminosité car la lumière issue de la boîte à lumière doit traverser une succession de trois filtres et de trois écrans transmissifs à cristaux liquides. La réalisation est un peu plus simple qu'avec la technique additive car il n'y a qu'une seule boîte à lumière et pas d'optique de combinaison d'images primaires. Cependant, il se pose des problèmes de flou dus au fait que les images aux couleurs primaires ne se forment pas dans un même plan. La technique mosaïque consiste à n'utiliser qu'un seul écran transmissif à cristaux liquides éclairé en lumière blanche dont on a partagé les pixels en trois groupes dont les éléments sont équitablement répartis à la surface de l'écran, qui sont adressables séparément, qui sont teintés aux trois couleurs primaires à l'aide de filtres individuels et qui forment un motif trichrome se répétant sur tout l'écran. Cette technique donne une image de moins bonne définition que les deux précédentes puisque sa résolution s'arrête au niveau du motif. Mais elle est beaucoup plus simple de mise en oeuvre puisqu'elle ne réclame qu'une boîte à lumière, qu'un seul écran transmissif à cristaux liquides et pas d'optique de combinaison d'images primaires. On connaît également des techniques mixtes combinant les techniques précédentes dans le but de parvenir à la meilleure définition possible pour une image couleur au prix de la moins grande complexité possible. On connaît notamment par la demande de brevet européen EP-A-O 347 790 un afficheur d'image vidéo en couleur comportant deux écrans transmissifs à cristaux liquides successifs placés devant une boîte à lumière blanche: un premier écran transmissif avec filtre à mosaïque rouge et verte de cristaux liquides contrôlant la transmission des composantes rouge et verte de l'image et un deuxième écran à cristaux liquides contrôlant la transmission de la composante bleue de l'image. II s'agit là d'un mélange de la technique soustractive et de la technique mosaïque recherchant un compromis entre la bonne résolution de la technique soustractive et la bonne luminosité et la simplicité de la technique mosaïque.Cependant on se retrouve avec deux écrans à cristaux liquides au lieu d'un dans la technique mosaïque et avec une définition dans le vert, qui est la couleur à laquelle l'oeil est le plus sensible, diminuée de moitié par rapport à ce que l'on peut obtenir en technique additive ou soustractive. La présente invention a pour but un afficheur d'images vidéo en couleur à base d'un seul écran transmissif à cristaux liquides présentant une définition améliorée, notamment dans le vert qui est la couleur à laquelle l'oeil est le plus sensible. Elle a pour objet un afficheur d'image vidéo couleur remarquable en ce qu'il comporte une boîte à lumière émettant alternativement, soit un flux lumineux vert, soit un flux lumineux magenta (bleu et rouge) et un écran transmissif à cristaux liquides avec une mosaïque de paires de pixels à filtre jaune passant le vert et le rouge et à filtre cyan passant le vert et le bleu. Lorsque l'écran à cristaux liquides est éclairé en lumière verte, chacun de ses pixels à filtre jaune ou cyan controle la teinte verte de sorte qu'il opère avec une résolution maximum. Lorsque l'écran à cristaux liquide est éclairé en lumière magenta, ses pixels à filtre jaune controlent la teinte rouge tandis que ses pixels à filtre cyan contrôlent la teinte bleue de sorte qu'il n'opère plus qu'à la moitié de sa résolution maximum. II en résulte deux composantes successives d'image, I'une verte, I'autre rouge et bleue avec des définitions différentes, qui sont mélangées au niveau de l'oeil. Le défaut de définition de la composante d'image rouge et bleue par rapport à la composante d'image verte n'est pas perçu car la sensibilité de l'oeil est moindre dans le rouge que dans le vert et moindre dans le bleu que dans le rouge. Avantageusement, dans la mosaïque de pixels à filtre jaune et à filtre cyan recouvrant la surface de l'écran transmissif à cristaux liquides, les pixels à filtre jaune et à filtre cyan sont répartis en damier dans une même proportion. Selon une variante, les pixels à filtre jaune et à filtre cyan sont répartis en mosaïque à la surface de l'écran transmissif à cristaux liquides dans une proportion inégale en nombre ou en surface tenant compte de la différence de sensibilité de l'oeil entre la teinte rouge et la teinte bleue. Avantageusement, la boite à lumière comporte deux réseaux imbriqués de tubes fluorescents verts et magenta. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel: - une figure 1 représente, en coupe de profil, un afficheur d'image vidéo en couleur selon l'invention, - une figure 2 montre, en coupe de face, la boite à lumière de l'afficheur d'image vidéo en couleur de la figure 1, - une figure 3 montre, de face et de manière schématique, I'écran transmissif à cristaux liquides de l'afficheur vidéo en couleur de la figure 1, et - des figures 4, 5 et 6 sont des schémas explicitant la formation d'une image couleur sur l'oeil d'un observateur avec l'afficheur d'image vidéo en couleur de la figure 1. Comme cela ressort de la figure 1, I'afficheur comporte une boîte à lumière 1 qui est vue par un observateur O au travers d'un écran transmissif à cristaux liquides 2. La boîte à lumière 1 renferme, comme représenté à la figure 2, deux réseaux imbriqués 20 et 21 de tubes fluorescents verts et magenta qui s'allument alternativement, un diffuseur 3 placé à l'avant homogénéisant l'éclairage. Elle émet alternativement, à une fréquence suffisante, (30 à 60 Hz) pour ne pas être discernée par l'oeil d'un observateur, une lumière verte et une lumière magenta. L'écran transmissif à cristaux liquides 2 comporte, comme représenté à la figure 3, une mosaïque de paires de pixels à filtre coloré en jaune (Y) et à filtre coloré en cyan (C) répartis en damier selon une même proportion. Au cours d'une première phase de fonctionnement illustrée dans la figure 4, la boîte à lumière 1 a son réseau 20 de tubes fluorescents verts allumés et son réseau 21 de tubes fluorescents magenta éteints. Les filtres colorés en jaune comme ceux colorés en cyan des pixels de l'écran transmissif à cristaux liquides 2 laissent passer cette lumière verte (G) de la boîte à lumière, dont l'intensité est modulée en fonction des commandes appliquées aux différents pixels de l'écran transmissif à cristaux liquides 2 de sorte que l'on obtient une composante d'image verte avec le maximum de résolution permis par le découpage en pixels de l'écran transmissif à cristaux liquides 2. Au cours d'une deuxième phase de fonctionnement illustrée dans la figure 5, la boîte à lumière 1 a son réseau 20 de tubes fluorescents verts éteints et son réseau 21 de tubes fluorescents magenta allumés. Les filtres colorés en jaune des pixels de l'écran transmissif à cristaux liquides 2 laissent passer une lumière rouge (R) tandis que les filtres colorés en cyan des pixels de l'écran transmissif à cristaux liquides 2 laissent passer une lumière bleue (B).Les intensités de ces points de lumière rouge et respectivement bleue sont alors modulées en fonction des commandes appliquées aux pixels associés aux filtres colorés en jaune et respectivement aux filtres colorés en cyan de l'écran transmissif à cristaux liquides 2 de sorte que l'on obtient une composante d'image rouge et bleue avec une définition moitié de la résolution de l'écran transmissif à cristaux liquides. Comme le montre la figure 6, l'oeil intègre la composante d'image verte et la composante d'image rouge et bleue que lui présente alternativement l'écran transmissif à cristaux liquides, à la condition que la fréquence de succession de ces deux composantes d'image soit suffisamment rapide, en pratique de l'ordre de 30 à 60 Hz. La perception de la définition d'une image par l'oeil d'un observateur est due essentiellement aux pigments (cônes) verts qui sont en majorité. Elle est beaucoup moins influencée par les pigments (cônes) rouges car ils sont moins nombreux et encore moins par les pigments (cônes) bleus qui sont encore moins nombreux. De la sorte, la définition de l'image de l'afficheur vidéo en couleur, qui vient d'être décrit, est perçue par un observateur comme la définition de sa composante verte qui correspond précisément à la résolution maximum de l'écran transmissif à cristaux liquides. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de métier sans que l'on s'écarte de son esprit. C'est ainsi que la boîte à lumière peut être équipée d'un autre type de lampes que des tubes fluorescents par exemple, des lampes à arc ou halogènes. De la même manière, la distribution des pixels à filtre jaune et à filtre cyan sur la surface de l'écran transmissif à cristaux liquides peut ne pas être une distribution homogène en damier mais comporter en proportion, de par leur nombre ou leur surface, plus de pixels à filtre jaune que de pixels à filtre cyan, pour tenir compte de la différence de sensibilité de l'oeil entre la teinte rouge et la teinte bleue. Dans le même esprit la succession des informations vert et magenta peut se faire image par image, comme indiqué précédemment, ou par entrelacement de lignes (succession d'images rayées vert/magenta, suivies par des images rayées en inverse magenta/vert). REVENDICATIONS 1. Afficheur d'image vidéo couleur caractérisé en ce qu'il comporte une boîte à lumière (1) émettant alternativement, soit un flux lumineux vert, soit un flux lumineux magenta (bleu et rouge) et un écran transmissif à cristaux liquides (2) avec une mosaïque de paires de pixels à filtre jaune passant le vert et le rouge et à filtre cyan passant le vert et le bleu. 2. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pixels à filtre cyan (C) et les pixels à filtre jaune (Y) sont répartis à la surface de son écran transmissif à cristaux liquides (2) selon une mosaïque en damier. 3. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pixels à filtre cyan (C) et les pixels à filtre jaune (Y) sont répartis à la surface de son écran transmissif à cristaux liquides dans une même proportion. 4. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pixels à filtre cyan (C) et les pixels à filtre jaune (Y) sont répartis à la surface de son écran transmissif à cristaux liquides dans une proportion inégale en nombre ou en surface tenant compte de la différence de sensibilité de l'oeil entre la teinte rouge et la teinte bleue. 5. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa boîte à lumière (1) comporte deux réseaux imbriqués (20, 21) de tubes fluorescents verts et magenta qui s'allument alternativement. 6. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa boite à lumière (1) comporte des lampes à arc. 7. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa boite à lumière (1) comporte des lampes halogènes.