Brevet FR2819617A1 — publié le 20020719

Elément de type pixel pour un dispositif d'affichage réflectif à image modifiable, dispositif et système d'affichage le mettant en oeuvre) La présente invention concerne un élément constitutif, de type pixel, pour un dispositif d'affichage réflectif, c'est-à-dire visible à l'aide d'une lumière ambiante, et muni d'une possibilité de piloter automatiquement l'image affichée. Elle vise également un dispositif d'affichage mettant en oeuvre ledit élément. Le domaine visé est notamment celui de l'affichage sur panneaux tout format et celui de l'étiquetage de produits pour lesquels une définition de l'ordre du mm2 est suffisante. La présente invention vise également un système mettant en oeuvre ce dispositif d'affichage avec notamment une commande à distance via une unité de contrôle en liaison avec un réseau de communication. Dans l'état de la technique, il existe des panneaux réflectifs susceptibles d'offrir plusieurs images qui sont constitués de cellules à plusieurs faces de quelques cm2 (souvent des colonnes) et comportant une portion d'image imprimée que l'on fait pivoter conjointement de manière à reconstituer cette image. Ce type de panneau présente notamment les inconvénients suivants : - le nombre d'images affichables par panneau est limité ; - le coût d'exploitation est important car il est nécessaire d'avoir un opérateur sur place pour changer les cellules lorsque l'on veut changer la série d'images et il faut réaliser les cellules à chaque changement (fabrication et impression). Les systèmes d'affichage susceptibles d'offrir une infinité d'images sont actuellement les systèmes électroniques à écrans à plasma et les écrans LED. Ces systèmes sont toutefois encombrants, fragiles et onéreux, notamment en coût de fabrication et d'utilisation car ils nécessitent un apport constant en énergie. Ils sont en fait trop sophistiqués pour le domaine d'utilisation visé, notamment parce que dans ce domaine, l'affiche peut rester en place une longue période de temps, ou parce que le temps pour passer d'une image à une autre n'a pas besoin d'être rapide (de l'ordre de plusieurs secondes suffit). La présente invention a pour but notamment de pallier ces inconvénients, à savoir proposer un dispositif d'affichage réflectif offrant une infinité d'images reconstituables, qui soit économiquement rentable dans le domaine de l'affichage et de l'étiquetage, qui soit robuste et nécessitant une maintenance réduite, déclinable dans toutes les tailles et formes. Elle propose un élément de type pixel pour un dispositif d'affichage réflectif à image modifiable, caractérisé en ce qu'il est de type rotor destiné à coopérer avec une partie stator, possédant à cet effet au moins un axe de rotation parallèle au plan de vue, par rapport auquel il est adapté à pivoter selon des positions axiales précises et présentant au moins une polarité permanente localisée et adaptée à coopérer avec au moins un excitateur de ladite partie stator, ledit élément étant divisé en au moins deux secteurs angulaires de nuance principale différente. Elle propose également un dispositif d'affichage réflectif à image modifiable, caractérisé en ce qu'il comporte : - un réseau de cellules juxtaposées, chaque cellule étant définie par : une partie rotor constituée d'un élément rotatif tel que défini ci- dessus ; - une partie stator comprenant au moins un excitateur ; - des moyens pour commander la partie stator des cellules de manière à faire pivoter sélectivement les éléments rotatifs par rapport à leur axe de rotation respectif pour rendre visible pour chaque cellule un secteur choisi en fonction de sa nuance, l'ensemble des secteurs visibles de toutes les cellules constituant l'image affichée. La ou les polarités de l'élément rotatif peuvent être de type électrostatiques, le ou les excitateurs associés de la partie stator étant des électrodes. Elles peuvent également être de type magnétiques, le ou les excitateurs associés étant des conducteurs alimentés par un courant dans un sens ou un autre. Chaque cellule peut être assimilée à un"Micro Electro Mechanical System" (MEMS) de la famille des composants actionneurs. Le fonctionnement est basé sur la commande adressée de champs électriques ou magnétiques faisant pivoter sélectivement les éléments rotatifs des cellules sur la teinte voulue, par un phénomène de répulsion et/ou d'attraction de polarité (s). Avec des polarités électrostatiques, le fonctionnement demande un apport d'énergie principalement en tension au moment du changement d'image. Avec des polarités magnétiques, le fonctionnement en courant demande un faible apport d'énergie. On pourra utiliser un matériau présentant par exemple une capacité de rémanence électrostatique ou magnétique pour maintenir l'orientation des rotors. La présente invention offre notamment les avantages suivants : - chaque partie visible de cellule peut être équivalente à un pixel de quelques mm2 : on supprime ainsi les opérations d'impression et on peut réaliser une infinité d'images ; - les cellules peuvent être commandées à distance : on peut supprimer complètement les interventions sur place et réaliser des mises à jour en temps réel et des animations ; le dispositif peut être installé sur un véhicule mobile ; on peut diviser un panneau en autant de zones que l'on souhaite et mettre en place des bandes d'étiquetage avec adressage de position d'image. Le dispositif peut être de faible épaisseur et peut s'adapter sur les supports d'affichage existants ; il peut avoir n'importe quelle forme. La polarité de l'élément rotatif peut être localisée dans l'un des secteurs. Un autre secteur (de préférence diamétralement opposé) peut porter une polarité opposée pour notamment équilibrer le système et faciliter la rotation. La forme de l'élément rotatif peut être sensiblement celle d'un tronçon de cylindre, les secteurs de nuances différentes étant ménagés longitudinalement selon la génératrice du cylindre formant l'axe de rotation. Elle peut aussi avoir la forme sensiblement d'une bille avec un axe de rotation principal et une polarité permanente associée et avantageusement un ou plusieurs axes secondaires et autant de polarités associées. Avec une bille, le nombre de possibilités d'orientation est ainsi augmenté : par exemple avec une bille sensiblement sphérique, 4 axes de rotation, 4 polarités et 4 excitateurs associés de la partie rotor, on peut obtenir jusqu'à 16 couleurs en un point. L'élément rotatif peut ne comporter que deux secteurs, donc deux nuances seulement, ce qui est suffisant pour une utilisation par exemple dans le domaine de l'étiquetage. Dans ce cas, l'un des secteurs sera muni d'une polarité et un stator à un excitateur suffira pour faire pivoter l'élément rotatif dans deux positions (attraction ou répulsion de la polarité). Selon un exemple de réalisation particulièrement avantageux, la partie rotor est un tronçon cylindrique divisé en six secteurs égaux longitudinalement, deux secteurs diamétralement opposés sont polarisés de manière opposée et les quatre autres secteurs sont neutres. On peut ainsi avoir pour les secteurs les couleurs de base de l'hexachromie. La partie stator est constituée pour sa part de deux excitateurs. Les différentes combinaisons possibles du système de répulsion et d'attraction des polarités permettent de faire pivoter le tronçon dans les six positions axiales. Les couleurs des secteurs pourront être aussi des couleurs choisies selon des critères mercantiques (par exemple les couleurs correspondant à une marque). Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux encore, car peu coûteux, les tronçons sont obtenus en découpant un toron de fils teintés. De plus, on peut utiliser avantageusement pour les fils des fibres chargées naturellement comme le chitosan (R) (chargé positivement) ou le PVC (chargé négativement) pour obtenir de manière simple une ou plusieurs polarités électrostatiques. Il existe également des fils polarisés magnétiquement. Les fils peuvent être issus de l'industrie du filage dont les prix de revient sont avantageux. En utilisant ce type de technique, on peut également envisager de réaliser des fils avec des fibres périphériques de teintes variables (chinage) pour augmenter la définition du dispositif d'affichage notamment en fonction de l'angle de vue. Pour permettre la libre rotation de l'élément rotatif dans sa cellule, celui-ci sera par exemple logé dans une capsule remplie d'un liquide non visqueux de densité sensiblement égale à celle de l'élément rotatif, ou bien l'élément rotatif disposera d'une âme creuse pour pouvoir être monté axialement en collier, ou bien encore il sera muni d'une guipure empêchant le contact avec la paroi interne de la capsule. Les rotors peuvent être avantageusement assemblés par un encapsulage en chaîne dans des tubes souples vrillés en chapelets ou bien enfilés en collier. Ils peuvent également être logés dans un substrat moulé ou usiné, ledit substrat contenant par exemple un réseau de fils conducteurs formant les électrodes des parties stators des cellules. Différents modes de réalisation pour la partie stator des cellules sont possibles, par exemple une matrice d'électrodes, ou des composants à électrodes directes, ou bien encore à l'aide d'un mélange de ces deux techniques. La présente invention concerne également un système de téléaffichage caractérisé en ce qu'il comporte : au moins un site émetteur avec : - des moyens de contrôle et de traitement de données permettant notamment de concevoir une affiche et de transcrire ladite affiche en une série de données image ; - des moyens de transmission desdites données images via un réseau de communication ; au moins un site récepteur avec un dispositif d'affichage selon l'invention. Les données image correspondent aux commandes des excitateurs des cellules. La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront notamment à la lumière de la description qui va suivre, description faite en référence aux dessins sur lesquels : - la figure 1 montre un schéma de principe d'une cellule rotative comportant un élément de type pixel selon un exemple de réalisation de l'invention à six secteurs ; - la figure 2 illustre le fonctionnement de la cellule de la figure 1 ; - la figure 3 montre un mode particulier de réalisation de rotors à base d'un toron de fils encapsulés en chapelet ; - la figure 4 illustre le fonctionnement de la cellule de la figure 3 ; - la figure 5 concerne le mode de réalisation des figures 3 et 4 et illustre un moyen d'augmenter la résolution de l'image affichée. La figure 1 montre une cellule comportant un élément 1 de section en coupe circulaire et présentant un axe centré de rotation A, formant une partie rotor coopérant avec une partie stator qui sera décrite plus loin. L'élément 1 est divisé en six secteurs angulaires égaux la-lof présentant chacun au moins en surface (ici dans toute la matière) une nuance principale spécifique, les six secteurs correspondants par exemple aux couleurs de base de l'hexachromie : cyan, jaune, magenta, noir, blanc et chair. L'élément 1 est libre en rotation autour de son axe A. Il est ici à cet effet logé dans une capsule 2 transparente et imperméable remplie d'un liquide non visqueux de densité sensiblement égale à celle de l'élément rotatif. En outre, pour permettre la rotation de l'élément 1, l'un des secteurs, 1 b sur la figure 1, est polarisé positivement de manière permanente et un autre secteur, 1 e sur la figure 1, est polarisé négativement de manière permanente, formant ainsi un couple électrostatique. La partie stator est constituée d'un substrat en matériau opaque 5 conformé par moulage et définissant un logement avec une fenêtre de visibilité 6 pour recevoir la capsule 2 tout en autorisant sa rotation par rapport à l'axe A. La fenêtre 6 est dimensionnée pour ne laisser visible globalement que le secteur choisi de l'élément rotatif correspondant à une nuance principale choisie. Deux excitateurs, ici des électrodes indépendantes 7a et 7b, sont ménagés dans le substrat 5 en regard de la capsule 2 et disposés à 120 environ l'un de l'autre dans un plan situé à l'opposé du plan de vue de manière à être situées avantageusement à l'arrière de la cellule. Les électrodes sont suffisamment proches, voire même au contact de la capsule 2, de telle sorte qu'elles puissent interagir avec la charge positive du secteur 1b et avec la charge négative diamétralement opposée du secteur 1 e de l'élément rotatif 1. Le fonctionnement de la cellule est le suivant (en référence à la figure 2) : les électrodes 7a, 7b peuvent être polarisées positive, négative ou neutre. De gauche à droite sur la figure 2 sont représentées les six positions possibles : - première position : les deux électrodes sont polarisées positives : par un phénomène de répulsion/attraction de charges, le secteur chargé + de l'élément rotatif se place à l'opposé à 120 des deux électrodes et le secteur chargé-entre les deux électrodes à mi-chemin ; - deuxième position : les deux électrodes sont polarisées négatives : le secteur chargé + de l'élément rotatif se place à mi-chemin entre les deux électrodes et le secteur chargé - se place automatiquement à l'opposé ; - troisième et quatrième positions : les électrodes 7a et 7b sont polarisées sélectivement négativement attirant en face d'elle la charge + de l'élément rotatif et repoussant à l'opposé la charge- ; - cinquième et sixième positions : comme pour les troisième et quatrième positions mais avec une polarisation positive sélective des électrodes. Des variantes de réalisation sont possibles, notamment on pourrait avoir des polarités magnétiques au lieu de charges positives et négatives et des conducteurs associés comme excitateurs et l'adressage de courants appropriés dans un sens ou dans un autre. Sur la figure 1, l'élément rotatif 1 est montré en coupe perpendiculairement à son axe de rotation A. Sa forme peut être une sphère ou un tronçon de cylindre possédant un axe de rotation selon sa génératrice. Ceci correspond à l'exemple de réalisation montré à la figure 3. Dans cet exemple, l'élément rotatif est un tronçon 10 de quelques mm2, s'inscrivant sensiblement dans un cylindre, qui a été obtenu par découpage d'un toron de six fils 10a-f assemblés côte à côte longitudinalement en hexagone pour former à sa périphérie six secteurs angulaires. L'âme du toron est creuse. Chaque fil est lui-même constitué d'un ensemble de fibres teintées puis revêtu d'une couche imperméabilisante 11a-f. Deux charges permanentes opposées sont prévues : l'une correspond ici au fil 10a à base de fibres chargées naturellement positivement (par exemple du chitosan@), l'autre au fil 10d qui lui est diamétralement opposé et qui est à base de fibres chargées naturellement négativement (par exemple du PVC). Sur la figure 3 est également montré un mode d'assemblage de tronçons 10 en chapelet consistant à utiliser au départ un tube en matériau imperméable transparent dans lequel on introduit un liquide 13 (qui permet comme expliqué plus haut la libre rotation du tronçon 10) et un tronçon 10, et on vrille ledit matériau pour former un chapelet de capsules alignées 14. Selon un mode de réalisation possible, un dispositif d'affichage selon l'invention comporte des lignes de chapelets logés dans un substrat conformé complémentairement et un réseau de fils conducteurs formant des électrodes ponctuelles indépendantes, par exemple moulés dans ledit substrat, pour former les parties stators coopérant avec les rotors encapsulés. Le dispositif comporte en outre des moyens pour commander l'ensemble des parties stators des cellules de manière à faire tourner sélectivement les éléments rotatifs par rapport audit axe pour rendre visible pour chaque cellule un secteur choisi en fonction de sa nuance, l'ensemble des secteurs visibles de toutes les cellules constituant l'image affichée. On peut prévoir en option des moyens de réception de données représentatives d'une ou plusieurs images, soit via un réseau de communication soit via un lecteur de données, lesdits moyens de réception fonctionnant en liaison avec les moyens de commande des parties stators des cellules. Selon l'invention, il est également prévu un système de téléaffichage comportant : au moins un site émetteur avec : - des moyens de contrôle et de traitement de données permettant notamment de concevoir une affiche et de transcrire ladite affiche en une série de données image ; - des moyens de transmission desdites données images via un réseau de communication ; au moins un site récepteur avec un dispositif d'affichage selon l'invention muni de moyens de réception appropriés. Ceci permet avantageusement de gérer à distance le ou les différents dispositifs d'affichage, par exemple de les programmer à l'avance, sur plusieurs sites simultanément, de réaliser des animations etc. Le réseau de communication peut être un réseau de télécommunication, filaire, hertzien ou bien un réseau local. La figure 4 illustre une variante de fonctionnement d'un rotor à six secteurs. La partie stator comprend ici trois électrodes A, B et C disposées à 1200 les unes des autres autour du rotor et pouvant être polarisées de manière positive ou neutre. De gauche à droite de la figure on voit les six positions possibles du rotor : - les trois premières positions correspondant à la polarisation positive sélective de l'une des électrodes conduisant à faire tourner le rotor pour amener la charge négative en face de l'électrode polarisée ; et - les trois dernières positions correspondant à la polarisation positive sélective de deux électrodes conduisant à faire tourner le rotor pour amener la charge négative à mi-chemin entre les deux électrodes polarisées. Sur la figure 5 est représentée une variante de réalisation du tronçon 10 de la figure 3 permettant de parfaire la définition du dispositif d'affichage. Elle consiste à ménager par exemple dans chaque fil (10a) deux portions périphériques (10a'et 10a") dont les fibres possèdent la teinte du fil adjacent (respectivement 10b et 10f) pour n'avoir qu'une seule teinte dans le champ de visibilité (symbolisé par des pointillés) et éventuellement élargir celui-ci. Il va de soi que d'autres variantes de réalisation sont également possibles, par exemple la réalisation de cellules nettement submillimètriques, en exploitant les potentialités techniques offertes par l'industrie des composants micro actionneurs. Le substrat contient un réseau de fils conducteurs disposés en quadrillage formant les électrodes de la partie stator de chaque cellule, les moyens de commande de la partie stator comprenant des moyens d'adressage. Revendications 1. Elément (1, 10) de type pixel pour un dispositif d'affichage réflectif à image modifiable, caractérisé en ce qu'il est de type rotor destiné à coopérer avec une partie stator, possédant à cet effet au moins un axe de rotation (A) parallèle au plan de vue, par rapport auquel il est adapté à pivoter selon des positions axiales précises et présentant au moins une polarité permanente localisée et adaptée à coopérer avec au moins un excitateur (7a, 7b ; A, B, C) de ladite partie stator, ledit élément étant divisé en au moins deux secteurs angulaires (1 a-1f, 10a-10f) de nuance principale différente. 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé par une polarité électrostatique, l'excitateur associé de la partie stator étant une électrode. 3. Elément selon la revendication 1, caractérisé par une polarité magnétique, l'excitateur associé de la partie stator étant un conducteur alimenté par un courant dans un sens ou dans un autre. 4. Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une seconde polarité opposée. 5. Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les polarités sont localisées chacune dans un secteur (1a-1f, 10a-10f). 6. Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une forme sensiblement de tronçon cylindrique divisé en secteurs longitudinaux selon la génératrice du cylindre. 7. Elément selon la revendication 6, caractérisé par six secteurs longitudinaux (1 Oa-1 Of). 8. Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un tronçon (10) de fils, chaque fil (10a-10f) formant un secteur. 9. Elément selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tronçon de fils (10) comprend un fil chargé naturellement positivement 1b) et un fil chargé naturellement négativement (le), constituant une polarité électrostatique positive et une polarité électrostatique négative. 10. Elément selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il a la forme sensiblement d'une bille comportant au moins deux axes de rotation ayant chacun une polarité permanente localisée associée. 11. Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est logé dans une capsule (2) munie d'une fenêtre (6) transparente. 12. Elément selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque capsule (2 ; 12) contient un liquide (13) sensiblement non visqueux de densité sensiblement égale à celle de l'élément rotatif (1, 10) pour permettre la libre rotation de ce dernier. 13. Elément selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte une guipure qui empêche le contact avec la capsule. 14. Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est encapsuié en chaîne dans un tube (14) souple vrillé en chapelet. 15. Elément selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une âme creuse lui permettant d'être monté axialement en collier et d'assurer sa libre rotation. 16. Dispositif d'affichage réflectif à image modifiable, caractérisé en ce qu'il comporte : un réseau de cellules juxtaposées, chaque cellule étant définie par : - une partie rotor constituée d'un élément rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 une partie stator comprenant au moins un excitateur ; - des moyens pour commander la partie stator des cellules de manière à faire pivoter sélectivement les éléments rotatifs par rapport à son axe de rotation pour rendre visible pour chaque cellule un secteur choisi en fonction de sa nuance, l'ensemble des secteurs visibles de toutes les cellules constituant l'image affichée. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'élément rotatif étant constitué d'un tronçon sensiblement cylindrique divisé en six secteurs longitudinaux, la partie rotor comporte deux excitateurs disposées à 1200 l'un de l'autre et de part et d'autre d'un plan perpendiculaire au plan de vue. 18. Dispositif selon la revendication 16 ou 17, caractérisé par un substrat opaque servant de support auxdites cellules et offrant à chacune une fenêtre de visibilité. 19. Dispositif selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que le substrat contient un réseau de fils conducteurs disposés en quadrillage formant les électrodes de la partie stator de chaque cellule, les moyens de commande de la partie stator comprenant des moyens d'adressage. 20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réception de données représentatives d'une ou plusieurs images, soit via un réseau de communication soit via un lecteur de données, lesdits moyens de réception fonctionnant en liaison avec les moyens de commande des parties stators des cellules. 21. Système de téléaffichage caractérisé en ce qu'il comporte : au moins un site émetteur avec : - des moyens de contrôle et de traitement de données permettant notamment de concevoir une affiche et de transcrire ladite affiche en une série de données image ; - des moyens de transmission desdites données images via un réseau de communication ; au moins un site récepteur avec un dispositif d'affichage selon la revendication 20.