Brevet FR2920552A1 — publié le 20090306

Dispositif à écran plat comportant un hublot de protection Le domaine de l'invention est celui des écrans à cristaux liquides (LCD). Pour certaines applications, un dispositif d'affichage comportant un LCD doit résister à un environnement sévère, notamment dans le domaine de l'aéronautique civil ou militaire. Le dispositif doit permettre d'avoir une lisibilité correcte du LCD, tout en conservant une épaisseur minimisée. Il doit pouvoir évoluer dans des milieux contraignants sujets aux vibrations et aux chocs sans casser. Il doit être capable de résister aux dilatations entre les éléments différents, tel que le verre et le métal composant le dispositif, lors des variations rapides de température. Il est nécessaire de protéger le LCD qui est l'élément le plus sensible de l'empilage et les verres qui entourent le cristal liquide. Dans le cas de vibrations par exemple, un défaut se traduit par l'apparition de halos blancs. Pour toutes ces raisons citées précédemment, les empilages de verre du type LCD doivent être amortis. Couramment les cellules sont mises en compression ou alors collées en périphérie de leur surface. On connaît un premier dispositif d'affichage selon le document US 6,606,132-B2 compressant un écran LCD entre des lames de verre présentant des fréquences de résonnance et des coefficients d'expansion thermique similaires à ceux du LCD. Un deuxième dispositif est exposé dans le document CN 2,616,924-Y. Il montre un cadre serrant l'empilage optique à base d'un système de visserie. Une troisième solution, exposée en figure 1, est l'utilisation de cales réglables 12 et 15 et le montage de joints en silicone 14 qui font office d'amortisseur sur le pourtour du verre. Cette solution comporte des pièces de structure 17 et des intercalaires 18 pressant les différentes couches de l'empilage optique entre elles. Ces pièces de structures sont assemblées mécaniquement par les vis de fixation 16. Ce dispositif assure une côte précise sur l'empilage de verre et permet d'ajuster précisément la pression exigée sur l'épaisseur des différentes lames de verre 11 et 13. Selon les lots de verre fournis, l'épaisseur des lames peut varier fortement et les différentes cales offrent la possibilité d'ajuster précisément le montage. En contrepartie, cette solution demande de posséder un jeu de cales conséquent pour répondre à la variété des épaisseurs de verre. Cette contrainte impacte alors le coût de la solution. De plus, ajuster le jeu de cales et la pression précisément augmente fortement le temps de montage de la solution. Une dernière solution, exposée en figure 2 est constituée d'un élément de tarage 24 permettant de maîtriser l'effort sur la cellule LCD 23 et d'assurer le taux de compression sur les joints amortisseurs. La pression, illustrée par la flèche 21, est exercée par un vérin extérieur et est maintenue par des vis transverses 22. Le principal inconvénient de cette solution est qu'elle impose des moyens de production lourds pour le tarage par rapport à la durée de montage. Ces solutions ont le désavantage d'être volumineuses et coûteuses. A cela, s'ajoute l'impossibilité de développer autour d'elles un procédé de production de série. Aujourd'hui les nouvelles exigences requièrent de proposer un produit possédant de bonnes performances en terme de résistances aux contraintes thermiques, électromagnétiques, vibratoires et chocs tout en ne nécessitant pas de moyens industriels trop complexes ou trop coûteux. Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif d'affichage qui comprend un écran de visualisation et une structure mécanique et comporte également un hublot composé d'un ou de substrats en verre, la face arrière définie comme étant du côté de la source lumineuse du dispositif; l'écran étant collé sur la surface centrale de la face arrière du hublot à l'intérieur cle la structure mécanique; le hublot étant collé à la structure mécanique sur la périphérie de sa face arrière. L'écran 34, partie fragile du dispositif, est fixé avec une couche de colle transparente 33 à l'arrière du hublot sur le centre de sa surface. En périphérie de la face arrière de ce hublot est déposée une autre couche de colle 37 aux propriétés mécaniques adaptées. Cette dernière colle a un rôle primordial car elle sert à maintenir l'ensemble constitué du hublot et de l'écran à la structure mécanique. Au lieu d'être compressé ou serré, l'écran est suspendu au hublot à l'intérieur de la structure mécanique et est par conséquent en contact uniquement avec le hublot. Un joint 42 est tout de même positionné entre l'écran et la structure pour empêcher l'infiltration des poussières, mais il est suffisamment souple pour ne pas créer une connexion mécanique qui exercerait des efforts sur l'écran. Bien dimensionné, il peut même participer à l'amortissement de l'écran. Le principe de l'invention repose sur le hublot qui sert de protection à l'écran en ne lui transmettant pas les efforts exercés sur le dispositif. Il faut utiliser une colle vérifiant les propriétés suivantes : elle reste souple sur une gamme de température étendue et elle amortit les chocs et vibrations. A titre d'exemple, on peut utiliser les colles servant dans l'industrie automobile. Ainsi collé, le hublot fait office de structure et transmet en globalité les efforts exercés sur le dispositif à la structure mécanique. Ainsi réalisé, le montage du dispositif a l'avantage de ne pas dépendre des variations de l'épaisseur des lames de verre fournies. On obtient ainsi une solution facile à mettre en oeuvre sur un procédé de fabrication de série. Cette solution est applicable à toutes tailles d'écran. De plus, le dispositif se montre beaucoup plus mince en profondeur. Ce gain est aussi obtenu par l'absence de monture sur le dispositif. Un autre atout de l'absence de monture en face avant est de présenter un produit plus esthétique. Le LCD est visualisé sur toute sa surface sans que les bords soient cachés par une monture. On obtient ainsi une façade épurée qui présente à l'observateur un écran de visualisation complètement intégré dans l'habitacle. En rigidifiant la structure avec le hublot, on obtient un dispositif plus résistant aux variations de température, aux vibrations et aux chocs. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles: La figure 1 représente la vue en coupe d'un dispositif d'affichage selon la troisième solution définie dans l'art antérieur ; La figure 2 représente la vue en trois dimensions d'un dispositif d'affichage selon la quatrième solution définie dans l'art antérieur ; La figure 3 représente la vue en coupe du dispositif d'affichage; La figure 4 est une demi-coupe de l'invention présentant une des applications possibles dans le domaine de l'aéronautique. La figure 3 représente une coupe simplifiée de l'invention. Le hublot 32 est fixé à la structure 38 par une couche de colle 37. Les propriétés de cette colle permettent au dispositif d'amortir les chocs et vibrations et de le protéger des dilatations du hublot lors des variations élevées de température. Par l'utilisation de la colle 37, le hublot 32 devient partie intégrante de la structure et permet de la rigidifier. L'écran 34 est fixé sur la face arrière du hublot 32 par une couche de colle 33. L'écran est alors suspendu à l'intérieur de la structure 38. Le joint 42 positionné entre l'écran 34 et la structure 38 permet de garder l'étanchéité du dispositif et peut aussi servir d'amortisseur à l'écran. L'invention propose un dispositif qui protège l'écran derrière un hublot qui fait office de structure. L'écran n'est pas compressé entre des verres de protections et la structure. Dans notre invention, le hublot transmet les efforts directement à la structure sans atteindre la partie fragile du dispositif. A titre d'exemple non limitatif, la figure 4 expose un dispositif réalisé avec des spécifications particulières à une application aéronautique. Tout d'abord, le hublot 32 est constitué de deux lames de verres, 321 et 323, de 1.1 mm d'épaisseur. Il comporte un blindage électromagnétique 322 pour l'écran situé entre les deux lames de verres. Le hublot 32 sert à rigidifier la structure du dispositif d'affichage et à protéger l'écran 34 des perturbations électromagnétiques de l'environnement extérieur et réciproquement l'environnement extérieur d'éventuelles émissions parasites de l'écran. Pour une application à l'intérieur d'un habitacle d'avion, l'écran ne doit pas émettre de champs électromagnétiques parasites. Le joint 40 est un conducteur souple. II s'agit d'une reprise de masse permettant de garder le contact électrique, même en vibration entre le blindage électromagnétique 322 et la structure 38. Ce joint sert aussi à maintenir l'étanchéité de l'intérieur du dispositif d'affichage contre les fluides et poussières et d'empêcher la lumière émise par la source 36 d'être vue en périphérie du LCD. Dans notre exemple, la source lumineuse 36 est constituée de diodes électroluminescentes, mais d'autres technologies, comme les diodes électroluminescentes organiques ou tubes fluorescents, pourraient être utilisées dans le dispositif. Une couche de colle 37 fixe le hublot 32 à la structure 38. La 35 couche de colle 37 est appliquée sur la périphérie de la face arrière du hublot. Cette colle possède des propriétés viscoélastiques permettant de résister aux variations de température élevées ainsi qu'aux chocs et vibrations. A titre d'exemple, on peut utiliser les colles servant dans l'industrie automobile pour le collage des pare-brises. La sérigraphie 41 est opaque aux rayons ultra-violets et sert à protéger la colle. L'ensemble écran 34 est collé de toute sa surface sur la surface centrale de la face arrière du hublot 32 à l'intérieur de la structure mécanique 38. Cette couche de colle optique transparente est décrite sur la figure 4 par l'élément 33. L'ensemble écran 34 comporte une matrice à cristaux liquides. II est constitué successivement : d'un polariseur avant 341 de 0.375 mm, adjacent à la couche de colle 33, d'une matrice contre électrode 342 de 0.6 mm, de l'électronique de commande 343 de 0.6 mm comprenant des 15 transistors, communément appelée TFT (Thin Film Transistor), d'un polariseur arrière 344 de 0.22mm, d'un film 345 augmentant la luminosité, appelé DBEF (Dual Brightness Enhancement Film). L'ensemble 35 est composé d'un obturateur 353, d'un diffuseur 20 351 et d'un réchauffeur 352 collé sous l'obturateur. Ces éléments sont collés au-dessous de l'ensemble 34. Le réchauffeur est un substrat de verre servant à maintenir l'écran 34 dans une gamme de température de fonctionnement correct. Le joint 42 permet d'éviter les infiltrations de poussières et de servir d'amortisseur à l'ensemble 34. Le joint 43 permet 25 d'éviter les infiltrations de poussière et d'humidité. La sérigraphie 41 permet de masquer les composantes de l'empilage pour ne laisser que la surface utile du LCD visible. Le dispositif d'affichage protège le LCD derrière le hublot 32. Lorsqu'un choc est donné à la face avant, les efforts se transmettent à la 30 structure 38 au travers de la couche de colle 37. Lors de vibrations, le LCD n'est pas perturbé car la structure est rigidifiée par le hublot. En cas de variation de température brusque, les verres du hublot se dilatent et la colle endure l'effort grâce à sa souplesse. Des validations ont démontré une résistance aux chocs, aux vibrations mais aussi à la variation de température 35 beaucoup plus élevée. que les solutions antérieures et ce, pour un dispositif plus compact et applicable à toutes tailles d'écran. D'autre part, c'est une solution plus facile à mettre en oeuvre pour une mise en production de série. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'affichage comprenant un écran de visualisation (34) et une structure mécanique (38) caractérisé en ce que le dispositif d'affichage comporte également un hublot (32) composé d'un ou de substrats en verre, la face arrière définie comme étant du côté de la source lumineuse du dispositif; l'écran étant collé de toute sa surface sur la face arrière du hublot (32) à l'intérieur de la structure mécanique (38); le hublot (32) étant collé à la structure mécanique (38) sur la périphérie de sa face arrière. 2. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le hublot (32) comporte un blindage électromagnétique (322) pour l'écran. 3. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un obturateur (353) est collé sous l'écran. 4. Dispositif d'affichage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un réchauffeur (:352) est collé sous l'obturateur. 5. Dispositif d'affichage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réchauffeur (352) est un substrat de verre. 6. Dispositif d'affichage selon la revendication 5, caractérisé en ce que 25 l'écran (34) est une matrice à cristaux liquides.20