Brevet FR2817700A1 — publié le 20020607

La présente invention à un dispositif de réchauffage d'écrans à cristaux liquides standard. Les appareils destinés à fonctionner dans des environnements sévères, en particulier ceux utilisés dans des applications spatiales et militaires doivent pouvoir supporter des conditions extrêmes (accélérations, vibrations, températures..) A cet effet, ces appareils sont fabriqués selon des normes très sévères (précision des usinages, choix des matériaux, isolation, herméticité..), ce qui augmente très nettement le prix de revient. Cependant, la tendance actuelle est d'abaisser ce prix de revient, en particulier grâce à l'utilisation de matériels standard fabriqués en série, dénommés"COTS" (Commercial Off the Shelf), que l'on essaie d'adapter au moindre coût pour pouvoir satisfaire les normes précitées. Parmi ces appareils devant fonctionner en environnement sévère figurent les écrans à cristaux liquides. On sait que le froid est mal supporté par les écrans standard à cristaux liquides. Pour des températures comprises entre environ 0 C et-20 C, le fonctionnent de tels écrans est fortement dégradé, et en dessous due-200 C environ, ils deviennent inutilisables. En effet, ces écrans comportent essentiellement une"dalle"d'affichage à cristaux liquides rétro- éclairée par une ou plusieurs lampes à ionisation de gaz (également appelées"néons"ou lampes"backlight"). La luminance de ces lampes décroît rapidement lorsque leur température diminue en s'approchant de 00 C, et leurs gaz ne s'ionisent pratiquement plus lorsque leur température est d'environ-200 C (pour les lampes les plus récentes). Les performances de la dalle à cristaux liquides sont limitées par le temps de réponse des cristaux, et ce temps augmente lorsque leur température diminue. En effet, lors du refroidissement des cristaux liquides, leur viscosité augmente, et si leur température diminue fortement, ils ont tendance à se solidifier, en devenant "pâteux", ce qui fait que leur temps de réponse augmente. Ils deviennent inutilisables en dessous d'une température d'environ-20 à 30 C. En outre, les circuits électroniques associés à ces écrans (convertisseur haute tension pour les néons et circuits d'interfaçage graphique pour les écrans proprement dits), peuvent être perturbés par les basses températures, mais, généralement, les températures en question sont nettement plus basses que celles pour lesquelles les néons et les cristaux liquides deviennent inutilisables. Pour éliminer ces inconvénients, on pense aussitôt à chauffer ces écrans, mais une telle solution, si elle a recours à des moyens standard se révèle onéreuse, car il faut disposer les écrans dans une enceinte chauffée, ce qui Implique la fabrication d'un type d'enceinte par dimension d'écran, et, surtout, une grande dépense d'énergie de chauffage pour réchauffer la totalité du volume de ces écrans (dalle, néons, circuits électroniques associés intégrés, et en particulier la face avant des écransqui est la plus exposée au froid. La présente invention a pour objet un dispositif de réchauffage pour écrans à cristaux liquides, en particulier d'écrans standard ("COTS"), leur permettant de fonctionner correctement, jusqu'à des températures pouvant atteindrez environ, quels que soient le type et les dimensions de ces écrans, ce dispositif devant être facile et peu onéreux à mette en oeuvre, consommant le minimum possible d'énergie et pouvant être facilement régulé. Le dispositif de réchauffage conforme à l'invention comporte des moyens de chauffage en contact ou très proches de la dalle et/ou des néons de l'écran à réchauffer. De façon avantageuse, ces moyens de chauffage sont de type laminaire, et sont associés à un dépôt de peinture émissive sur au moins une surface en contact ou à proximité des moyens de chauffage. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est une vue simplifiée en coupe d'un écran à cristaux liquides muni de moyens de chauffage conformes à l'invention, La figure 2 est une vue partielle en coupe d'une variante des moyens de la figure 1, pour le chauffage des néons seuls, La figure 3 est une vue simplifiée en coupe d'un autre mode de réalisation des moyens de chauffage conformes à l'invention, nécessitant le démontage de l'écran, et La figure 4 est une vue simplifiée en coupe d'encore un autre mode de réalisation des moyens de chauffage conformes à l'invention, ne nécessitant pas le démontage de l'écran. Le dispositif représenté en figure 1 se rapporte au cas où l'on ne peut pas démonter l'écran, à cause de contraintes de mise en oeuvre et de logistique. Dans ce cas, les moyens de chauffage réchauffent à la fois les néons et les cristaux liquides. Sur cette figure, l'écran d'origine ("COTS") est référencé 1 et a été représenté par un rectangle, puisque son coffret, généralement étanche, a une forme sensiblement rectangulaire sur une vue de côté en coupe. La face antérieure de l'écran 1 (face d'affichage vue par l'utilisateur) est référencée 2. Les moyens de chauffage sont supportés par une tôle métallique 3, avantageusement en aluminium, entourant la face postérieure et les faces latérales du coffret de l'écran. Une couche 4 d'isolant thermique est fixée ou déposée sur la face extérieure de la tôle 3, qu'elle recouvre en totalité, de préférence. Un circuit 5 de chauffage laminaire est fixé par collage sur la face intérieure de la tôle 3. Ce circuit de chauffage se présente sous forme d'une résistance chauffante plane à méandres disposée entre deux feuilles de matériau isolant, et il occupe la totalité ou la majeure partie de la face intérieure de la tôle. En variante, on peut déposer ou former sur la face intérieure de la tôle une couche de produit isolant sur laquelle on dépose par pulvérisation, à l'aide d'un masque, une couche résistive sur laquelle on dépose une autre couche isolante. Enfin, on dépose sur le circuit de chauffage 5, et, le cas échéant sur la surface intérieure de la tôle 3 non recouverte par le circuit de chauffage une couche 6 de peinture émissive. Cette peinture est par exemple une peinture noire mate du type"noir optique". On fixe la tôle 3 ainsi préparée au boîtier métallique de l'écran 1 par soudure en plusieurs points, par exemple en quatre points, de façon à laisser subsister entre la tôle et le boîtier une mince lame d'air (quelques dixièmes de millimètre par exemple). De cette façon, l'écran est réchauffé par conduction en ces quatre points, ainsi que par conduction par l'intermédiaire de la lame d'air, et par rayonnement direct émis par la peinture 6. Ce triple mode de chauffage permet d'adapter la solution de l'invention à une grande variété d'écrans aux formes et géométries différentes. Bien que cette solution nécessite une relativement grande puissance pour réchauffer l'écran (la chaleur doit traverser tout l'assemblage de l'écran avant d'atteindre les néons et les cristaux liquides), elle présente l'avantage de ne pas altérer la face avant de l'écran et de ne pas imposer un démontage de cet écran Le mode de réalisation schématisé en figure 2 est mis en oeuvre lorsque seul le chauffage des néons est nécessaire. Cette solution consiste à installer un réchauffeur"local"du côté de la face arrière de l'écran, près de la zone où sont installés les néons. Ce réchauffeur comporte une tôle 7, en aluminium par exemple, sur la face arrière de laquelle est collé ou formé un réchauffeur laminaire 8 (par exemple du même type que le réchauffeur 5 sur la figure 1). La face de la tôle 7 en vis-à-vis des néons est recouverte d'une couche 9 de peinture, à forte émissivité. Ce dispositif est monté aussi près que possible de chaque néon en utilisant les interfaces mécaniques disponibles sur l'écran standard (pattes et trous de fixation...). Cette solution est plus économique que celle de la figure 1 et permet d'installer une grande densité de chauffage au plus près des néons. Il est ainsi possible d'obtenir un fonctionnement satisfaisant des néons pour des températures environnantes allant jusqu'à-400 C. Si le chauffage des cristaux liquides est indispensable pour obtenir une lisibilité correcte de l'écran, on peut avoir recours à des solutions, locales" telles qu'illustrés en figures 3 et 4. On a représenté en figure 3 une première solution de chauffage local, qui nécessite un démontage de l'écran. Cet écran 10 comporte un boîtier étanche 11 renfermant ses différents composants. Ces composants d'origine sont essentiellement une dalle à cristaux liquides 12 derrière laquelle est disposée une"boite à lumière"13, et des néons 14, 15 disposés au-dessus et en-dessous de la boîte à lumière 13. Une vitre externe de protection 16 ferme de façon étanche la face avant de l'écran 10. Selon l'invention, après démontage du boîtier 11, on intercale entre la boîte 13 et la dalle 12 une vitre 17 en verre ou en polycarbonate sur la face antérieure de laquelle est formé ou fixé un réchauffeur planaire 18 transparent en lumière visible. Comme dans les cas des figures 1 et 2, ce réchauffeur est réalisé soit à l'aide d'un fil résistif de petit diamètre (quelques centièmes de millimètre, par exemple) disposé en méandres sur la vitre 17 et collé sur celle-ci, soit par un dépôt métallique résistif transparent (tel que du ITO) pulvérisé sur cette vitre. Un tel dispositif de réchauffage est très efficace, car le réchauffeur est placé très près (ou en contact) de la dalle à cristaux liquides, et assure ainsi un chauffage uniforme de cette dalle avec une puissance de chauffage absorbée minimale. En effet, les pertes thermiques sont très limitées, car le réchauffeur est entouré de structures thermiquement isolantes : boîte à lumière 13 et lame d'air 19 entre la dalle 12 et la vitre 16. Un tel mode de réalisation est particulièrement approprié aux applications soumises à de très basses températures (inférieures à-25 C par exemple). Bien entendu, si nécessaire, on peut disposer sur les néons 14,15 ou à proximité de ceux-ci des réchauffeurs similaires au réchauffeur 18. Le mode de réalisation de la figure 4 ne nécessite pas de démontage de l'écran. Sur cette figure, les mêmes éléments que ceux de la figure 3 sont affectés des mêmes références numériques. On ajoute devant la dalle à cristaux liquides 12 une vitre 20 sur la face antérieure de laquelle est fixé ou formé un réchauffeur laminaire 21, les éléments 20 et 21 étant similaires aux éléments 17,18 respectivement. La fixation de la vitre 20 se fait soit par collage sur la dalle, soit par fixation mécanique sur boîtier 11. Comme dans le cas de la figure 3, on ajoute une vitre extérieure de protection 16 sur la face avant du boîtier 11. Ce mode de réalisation est plus économique que celui de la figure 3 (plus facile à réaliser) et moins risqué, car il ne nécessite pas de démontage de l'écran. Cependant, il nécessite plus de puissance de chauffage que celui de la figure 3, car les fuites thermiques vers la vitre 16 et l'extérieur sont plus importantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réchauffage d'écrans à cristaux liquides standard, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de chauffage (5,8, 18,21) en contact ou très proches de la dalle à cristaux liquides (2,12) et/ou des néons (14,15) de l'écran (1,10) à réchauffer. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de chauffage sont de type laminaire. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comportent un support (3,17, 20) sur lequel est fixé un fil résisitif. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comportent une vitre (17,20) sur laquelle est déposé un dépôt métallique résistif transparent. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de chauffage sont associés à un dépôt de peinture émissive sur au moins une surface (6,9) en contact ou à proximité des moyens de chauffage. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (17,18) sont interposés entre la boîte à lumière (13) et la dalle à cristaux liquides (12). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (20,21) sont placés devant la dalle à cristaux liquides (12)