Brevet FR2834112A1 — publié le 20030627

La présente invention concerne un dispositif de formation d'images par la commande de l'allumage de diodes électroluminescentes. L'invention trouvera particulièrement son application dans le domaine de la fabrication et de l'utilisation d'écrans vidéo. En particulier, elle s'appliquera préférentiellement à la fabrication d'écrans géants ou encore de dispositifs d'affichage publicitaire sur la voie publique. Ces exemples d'application ne sont cependant pas limitatifs. Actuellement, les éléments constructifs d'écrans vidéo particulièrement destinés à la fabrication d'écrans de grande dimension comportent un élément de support pour la fixation de diodes électroluminescentes, technologie à piquets ou technologie C. M. S. (composant monté en surface). En effet, l'image est obtenue par combinaison de l'allumage d'une multiplicité de diodes généralement associées suivant les couleurs rouge, vert, bleu pour reconstituer une image couleur aussi précise que possible. L'obtention de l'image est effectuée par combinaison du fonctionnement de cette multitude de diodes par le biais de moyens de commande pour l'allumage de celle-ci. Actuellement, les diodes sont fixées en grand nombre sur un support, notamment par simple soudage de leur tige. Par ailleurs, le support est rapporté sur un plateau supplémentaire disposant des moyens de commande de l'allumage des diodes. Il faut ensuite réaliser la connexion entre le plateau de commande et l'élément support des diodes. Cette technique présente divers inconvénients. En premier lieu, on constate qu'il est nécessaire de disposer de deux éléments sous forme de plaques (élément support des diodes et plateau de commande) pour réaliser un ensemble. La structure obtenue est ainsi particulièrement lourde et encombrante. Par ailleurs, on constate à l'usage un échauffement important dans l'espace intermédiaire entre le plateau de commande et l'élément support. Cet échauffement est difficile à dissiper compte tenu du manque d'accessibilité de cette zone. Un autre inconvénient majeur des techniques actuelles est qu'elles nécessitent un système de connectique particulièrement lourd. En effet, il faut raccorder intégralement le plateau de commande et l'élément support : le plateau de commande assure la commande de chaque diode présente sur l'élément support. Ce raccordement électrique est très complexe et fastidieux. Il nécessite en outre d'assurer une connexion au travers de l'épaisseur de l'élément support pour parvenir jusqu'à la face extérieure du plateau de commande. Outre le coût important de fabrication d'un tel système de connexion, celui-ci n'est pas très fiable compte tenu de la multiplication des connexions à réaliser. Par ailleurs, les techniques actuelles ont l'inconvénient d'être difficilement démontables ce qui est dommageable pour leur maintenance. Lorsqu'un composant est défaillant, il s'avère très difficile voire en pratique impossible de détecter quel est le composant défaillant. En effet, la connectique est telle qu'il est impossible de repérer la zone défaillante. Dans ce contexte, en cas de défaut, il faut changer l'intégralité de l'élément support et du plateau de commande. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients des dispositifs actuels tels que décrits. En particulier, l'invention permet la réalisation d'écrans d'épaisseur et, plus généralement d'encombrement, très limitée. Pour y parvenir, la structure de support et de commande des diodes électroluminescentes présente une configuration spécifique. Un autre objet de l'invention est de permettre une bonne dissipation des calories dégagées par les composants du système et particulièrement des éléments résistifs de limitation du courant d'alimentation des diodes électroluminescentes. Un autre objectif de l'invention est de former un dispositif comportant une multiplicité de diodes placées sur une face extérieure visible par un observateur, l'implantation des diodes étant parfaitement régulière du point de vue de leur planéité et de leur répartition sur la face extérieure et ce pour parvenir à la formation d'images de grande qualité. Un autre but de l'invention est de réduire le coût de fabrication de dispositifs de formation d'images en rationalisant la fabrication et en limitant des interventions manuelles pour la connexion des diodes électroluminescentes. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention qui n'est cependant pas limitatif. La présente invention concerne un dispositif de formation d'images par la commande de l'allumage de diodes électroluminescentes au moyen d'au moins un composant de commande comportant une carte de support principale avec une face extérieure de fixation de diodes, caractérisé par le fait que les composants de commande sont fixés à la carte de support par sa face intérieure et par le fait qu'il comporte une carte secondaire de support de diodes fixée sur la face extérieure de la carte principale au regard de chaque composant de commande. Ce dispositif pourra se présenter suivant les variantes énoncées ci-après : - la carte principale est une carte à circuits imprimés multicouches, - la carte principale comporte des trous métallisés pour la connexion électrique entre les composants de commande et les diodes, - la carte secondaire est une carte à circuits imprimés comportant des trous métallisés dans son épaisseur pour la connexion et l'alimentation électriques des diodes fixées sur la carte secondaire, - les trous métallisés de la carte secondaire sont situés sur sa périphérie, - il comporte : - un châssis de réception de la carte principale, - une plaque souple, électriquement isolante mais conductrice thermiquement, comprimée entre la face intérieure de la carte principale et une face de réception du châssis, - il comporte des moyens de calage fixant l'espacement de la face intérieure de la carte principale et de la face de réception du châssis afin de définir le taux de déformation en compression de la plaque souple. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément. La figure 1 est une vue générale en coupe de l'invention dans un mode préféré de réalisation. La figure 2 en est une vue de dessus. La figure 3 est une vue partielle du dispositif selon l'invention. Le dispositif ici présenté pourra constituer lui-même l'intégralité d'un écran de formation d'images ou encore n'en constituer qu'un module. D'autres dispositifs selon l'invention peuvent donc être rapportés afin de constituer un écran de grande dimension. Le présent dispositif comporte une pluralité de diodes couleurs ou monochrome 2a, 2b électroluminescentes de conception courante. La formation d'images s'effectue par la commande de l'allumage de ces diodes 2a, 2b. Pour effectuer cette commande, le dispositif comprend des moyens de commande sous forme de composants électroniques à circuits intégrés repérés 4 sur les figures 1 à 3. Tel que visible plus particulièrement en figure 2, le dispositif comporte un réseau de pixel régulier de diodes 2a, 2b de façon à composer une face de formation d'images homogène pour un observateur placé devant le dispositif. Pour réaliser l'implantation des diodes, l'invention comporte d'abord une carte de support 3 recevant une majorité 2a des diodes électroluminescentes. A titre d'exemple préféré, la carte de support 3 est une carte à circuits imprimés multicouches de forme rectangulaire et pouvant, par exemple, présenter une épaisseur de 1,6mm. La carte de support 1 constitue l'élément de support principal des diodes par sa face extérieure 3. Au niveau de la face intérieure de la carte de support 1, la fixation et la connexion des composants de commande 4 sont opérées. Les composants 4 sont préférentiellement des puces de faible épaisseur et généralement de faible dimension. Il pourra notamment d'agir de puces (du type dénommé FPGA, ASIC) commercialisées par la société XILINX CORPORATION sous la référence boîtier FG 256 (en technologie du type dénommé B, G, A). A titre préféré, les connexions électriques nécessaires entre le ou les composants de commande 4 et les diodes électroluminescentes 2a, 2b s'effectuent par le biais d'une carte de support 1 sous forme de circuit imprimé multicouches. On forme, à cet effet, des trous métallisés 6 (couramment dénommés VIAS dans le langage technique) dans l'épaisseur de la carte principale 1 afin de connecter les broches des composants 4 et les diodes électroluminescentes 2a, 2b par le biais d'un chemin électrique constitué par les trous métallisés 6 et les couches du circuit imprimé. La formation des trous métallisés 6 est particulièrement visible aux figures 1 et 3. Compte tenu de l'implantation des trous métallisés 6, des moyens de support des diodes 2b placées en regard des composants 4 sont prévus. A ce sujet, le dispositif selon l'invention comporte une carte secondaire 5 fixée sur la face extérieure 3 de la carte de support principale 1 en regard de chaque composant de commande 4. Le dispositif comporte donc autant de cartes secondaires 5 qu'il y a de composants de commande 4. Par ailleurs, les formes et dimensions des cartes secondaires 5 sont adaptées pour couvrir une surface au moins équivalente à celle des composants de commande 4. Des diodes électroluminescentes 2b sont implantées sur la carte secondaire 5. Un exemple de leur répartition est également visible aux figures 1 à 3. La carte de support secondaire 5 est préférentiellement d'épaisseur faible afin de ne pas altérer la planéité de la face visible par un observateur, c'est-à-dire pour que les diodes électroluminescentes 2a, 2b soient implantées avec une variation de niveau négligeable. A titre d'exemple, l'épaisseur des cartes secondaires 5 sera de l'ordre de 0,3mm. Il est également avantageux d'utiliser une carte à circuits imprimés pour la constitution des cartes secondaires 5. Dans ce cadre, et toujours à titre préféré, le raccordement électrique des diodes 2b placées sur les cartes secondaires 5 s'effectue par le biais de trous métallisés secondaires 8 réalisés dans l'épaisseur des cartes secondaires 5. Un exemple d'implantation en périphérie des cartes secondaires 5 de ces trous métallisés 8 est particulièrement visible en figure 2. Le nombre de trous métallisés 8, tout comme le nombre de trous métallisés 6, est adapté au nombre de connexions électriques à réaliser. Outre la fonction de liaison électrique qu'assurent les trous métallisés 8 par rapport à la carte de support principale 1, ces trous permettent la fixation mécanique et électrique des cartes secondaires 5. A cet effet, un système de brasure par utilisation de crème à braser sera particulièrement utilisé. Dans ce cadre, par échauffement on réalise une brasure apte à s'introduire dans les trous métallisés 6,8. La carte secondaire 5 peut également être réalisée sous forme de circuits imprimés multicouches. Il ressort des figures qu'une implantation dense de diodes électroluminescentes 2a, 2b est nécessaire pour obtenir une bonne résolution lors de la formation d'images. Par ailleurs d'autres composants électriques sont présents notamment sous forme des composants de commande 4 ou d'élément résistifs 7 permettant la limitation du courant d'alimentation des diodes électroluminescentes 2a, 2b. Compte tenu de cette multiplicité de composants électriques, un échauffement important est généré. Un tel échauffement est dommageable au fonctionnement général du dispositif. L'invention propose pour résoudre ce problème une configuration particulière de l'assemblage de l'ensemble carte de support principale 1 et des composants qui y sont rapportés sur un châssis 9. Dans ce cadre, le châssis 9 avantageusement constitué en aluminium comporte une pluralité d'ailettes 10 de dissipation thermique. Le châssis 9 comprend en outre une phase de réception apte à recevoir la face intérieure de la carte de support 1. Selon l'invention, on intercale une plaque souple en matière électriquement isolante mais thermiquement conductrice entre la face de réception du châssis 9 et la face interne de la carte de support 1. Une plaque souple 11 à base de silicone, et particulièrement sous forme du matériau commercialisé par la société BERGQUIST COMPANY à MINNEAPOLIS (USA) sous la référence GAP PAD V0 ULTRA SOFT, pourra être utilisée. La plaque souple pourra avoir une épaisseur au repos de 2mm. En outre, on utilise les capacités de déformation en compression de la plaque souple 11 pour parvenir à une coopération intime de la face intérieure de la carte de support 1 et des éléments rapportés avec la face de réception du châssis 9. A cet effet, la plaque souple 11 est comprimée entre ces deux éléments jusqu'à atteindre une épaisseur de 1,4mm par exemple. De cette façon, la plaque souple épouse le relief de la face interne de la carte de support 3. Toute poche d'air résiduelle est donc évitée et une conduction thermique optimale est opérée depuis les composants électriques du dispositif vers la face arrière du châssis 9 et particulièrement au niveau des ailettes 10. Pour permettre le positionnement de la carte de support 1 sur le châssis 9 et régler le niveau de déformation de la plaque souple 11, on utilise avantageusement un système de plots 12 et de vis15. Plus précisément, en référence à la figure 3, on encastre des plots 12 dans la matière du châssis 9 par la face de réception. Ces plots 12 réalisent des moyens de calage afin de fixer la carte de support mais aussi pour définir l'espacement de la face interne de la carte de support 1 et de la face de réception du châssis 9, pour déterminer un taux de déformation uniforme précis par compression de la plaque souple 11. Plus précisément, les plots 12 sont constitués d'une base 13 qui est apte à être fixée dans un trou formé sur la face de réception du châssis 9. Une fixation par collage est notamment possible. Les plots 12 comprennent en outre une partie de calage 14 faisant saillie audelà de la base 13 et traversant la plaque souple 11 par le biais d'un trou débouchant. Cette partie de calage 14 fixe l'épaisseur après déformation de la plaque souple 11. Les plots 12 comporte en outre chacun un trou taraudé sur leur face extérieure et débouchant à l'extrémité de la partie de calage 14 et apte à recevoir la zone filetée d'une vis 15 traversant la carte de support 1 et dont la tête s'applique sur la face externe de cette carte. Par le biais des plots 12, on réalise un positionnement précis de la carte de support 1 et une déformation déterminée de la plaque souple 11 afin qu'elle remplisse pleinement sa fonction de conduction thermique. La figure 2 donne un exemple de la répartition des plots 12 sur le dispositif afin de réaliser une fixation et une compression uniforme. On notera qu'on réalise par le biais de l'invention un dispositif d'épaisseur particulièrement faible et fort compact. REFERENCES 1. Carte de support 2a, 2b. Diodes électroluminescentes Technologie à piquet ou CMS (Composant Monté en Surface) 3. Face extérieure 4. Composant de commande 5. Carte secondaire 6. Trous métallisés 7. Elément résistif 8. Trous métallisés secondaires 9. Châssis 10. Ailettes 11. Plaque souple 12. Plot 13. Base 14. Partie de calage 15. Vis REVENDICATIONS 1. Dispositif de formation d'images par la commande de l'allumage de diodes électroluminescentes (2a, 2b) au moyen d'au moins un composant de commande (4) comportant une carte de support principale (1) avec une face extérieure (3) de fixation de diodes (2a), caractérisé par le fait que les composants de commande (4) sont fixés à la carte de support (3) par sa face intérieure et par le fait qu'il comporte une carte secondaire (5) de support de diodes (2b) fixée sur la face extérieure (3) de la carte principale (1) au regard de chaque composant de commande (4). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait - que la carte principale (1) est une carte à circuits imprimés multicouches - que la carte principale (1) comporte des trous métallisés (6) pour la connexion électrique entre les composants de commande (4) et les diodes (2a, 2b). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé par le fait que la carte secondaire (5) est une carte à circuits imprimés comportant des trous métallisés (6) dans son épaisseur pour la connexion et l'alimentation électriques des diodes (2b) fixées sur la carte secondaire (5). 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les trous métallisés (6) de la carte secondaire (5) sont situés sur sa périphérie. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'il comporte : - un châssis (9) de réception de la carte principale (1), - une plaque souple (11), électriquement isolante mais conductrice thermiquement, comprimée entre la face intérieure de la carte principale (1) et une face de réception du châssis (9). 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de calage (14) fixant l'espacement de la face intérieure de la carte principale (1) et de la face de réception du châssis (9) afin de définir le taux de déformation en compression de la plaque souple (11).