Brevet FR2916286A1 — publié le 20081121

- 1 - La présente invention concerne la réalisation d'écrans rétro-éclairés, principalement destinés aux cockpits des aéronefs, utilisables pour afficher des informations aussi bien de jour que de nuit lorsque l'équipage emploie simultanément la nuit des jumelles de vision nocturne, équipées de dispositifs intensificateurs de lumière, pour regarder à l'extérieur de l'appareil. Les écrans réalisés selon l'invention peuvent être utilisés sur tous types de véhicules pour la conduite de jour et la conduite de nuit sans éclairage avec l'aide de jumelles à intensification de lumière. Durant les quinze dernières années, l'utilisation de jumelles de vision nocturnes à intensification de lumière s'est généralisée pour le pilotage tout d'abord des véhicules terrestres militaires puis pour celui des hélicoptères et des avions également militaires et enfin pour celui des hélicoptères et avions civils. Cet usage a conduit à adapter l'éclairage des cockpits et des instruments de bords de ces véhicules de façon à éviter tout éblouissement des tubes Intensificateurs de Lumière, encore appelés tubes IL, utilisés pour la vision de nuit. L'apparition dans les cockpits d'écrans plats rétro-éclairés à conduit à installer, pour le pilotage de nuit, devant lesdits écrans plats, des filtres adaptés à la vision nocturne. Ces filtres ne laissent passer que les rayons lumineux auxquels les tubes IL ne sont pas sensibles. La manipulation de ces filtres et leur stockage dans les véhicules, qu'ils soient terrestres ou aériens, est une servitude lourde que l'écran selon l'invention permet de supprimer. Cet écran constitue donc une amélioration très importante pour la conduite de nuit de très nombreux véhicules terrestres, aériens ou encore maritimes. Le principe de l'invention consiste à installer, pour le rétro-éclairage de l'écran deux types de sources lumineuses, l'un rayonnant dans tout le spectre visible et l'autre - 2 - rayonnant seulement dans le spectre invisible par les tubes IL, un seul type de source étant allumé à la fois. Ainsi l'utilisateur pourra aisément, à l'aide d'un simple commutateur, passer d'une position d'éclairage de jour à une position d'éclairage de nuit, position qui lui permettra d'observer directement les informations de l'écran et, au travers des tubes IL, l'environnement extérieur très faiblement éclairé. L'invention concerne donc un écran rétro-éclairé du type comportant : - un écran à cristaux liquides, - des moyens d'éclairement placés derrière l'écran, - des moyens d'alimentation, caractérisée en ce que les moyens d'éclairement comprennent au moins deux sources d'éclairement, une rayonnant principalement dans le spectre visible et l'autre rayonnant dans un spectre ayant un gabarit de rayonnement qui exclut le gabarit de sensibilité des tubes à intensification de lumière. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une présentation du principe d'un écran rétro-éclairé selon l'invention, La figure 2 est une variante de l'alimentation de l'écran selon l'invention. La figure 3 est un schéma simplifié d'une première réalisation d'écran rétro-éclairé selon l'invention, réalisation qui utilise des tubes fluorescents pour le rétro-éclairage de l'écran, 35 La figure 4 est un dessin en trois vues d'une première variante d'écran rétro-éclairé selon l'invention, variante qui utilise des diodes électroluminescentes du type enrobé pour le rétro-éclairage de l'écran,30 - 3 La figure 5 est un dessin en trois vues d'une seconde variante d'écran rétro-éclairé selon l'invention, variante qui utilise des diodes électroluminescentes adaptées au montage en surface sur circuit imprimé pour le rétro-éclairage de l'écran, La figure 6 est un dessin en trois vues d'une variante de l'écran de la figure 3, variante qui utilise un filtre pour le rétro-éclairage de l'écran, La figure 7 est un dessin du filtre de la figure 6, La figure 8 est un schéma du gabarit de transmission du filtre de la figure 7 15 La figure 9 est un dessin en trois vues d'une variante préférée de l'écran rétro-éclairé selon l'invention, variante qui utilise à la fois des diodes électroluminescentes pour montage en surface et un filtre pour le rétro-éclairage de 20 l'écran, La figure 10 est un schéma détaillé des moyens d'alimentation de l'écran des figures 4, 5, 6, et 9 selon l'invention, 25 La figure 11 est un dessin en trois vues d'une dernière variante d'écran rétro-éclairé selon l'invention, variante dans laquelle des diodes électroluminescentes sont placées sur les quatre cotés de l'écran pour son rétro-éclairage. 30 La figure 1 montre le principe de base de fonctionnement d'un écran rétro-éclairé pour vision de jour et de nuit selon l'invention. On y trouve un écran à cristaux liquide 1 dont le type peut être quelconque, et un dispositif de rétro-éclairage composé de sources de lumière placées derrière l'écran 1, au 35 moins une source à spectre limité 2 capable de rayonner dans un spectre lumineux limité et situé hors du domaine de sensibilité des tubes amplificateurs de lumière utilisés pour la vision nocturne et au moins une source à spectre large 3 pouvant rayonner notamment dans le spectre visible. Ces10 - 4 - sources peuvent être constituées par exemple par des lampes à incandescence de deux sortes, une à spectre large 3 et une à spectre limité 2. La limitation du spectre de rayonnement de la première lampe 2 peut être obtenue par un filtre 4 entourant ladite lampe et qui supprime pratiquement tous les rayonnements dont les longueurs d'onde se trouvent dans le gabarit de sensibilité des tubes à intensification de lumière. Ledit filtre 4 peut également faire partie de la paroi extérieure de ladite lampe 2 Ces deux sources sont alimentées séparément en courant par un commutateur 5, du type inverseur et ayant deux sorties, une sortie 6 pour le jour et une sortie 7 pour la nuit, de telle sorte qu'une seule des deux sources est allumée à la fois. Le courant nécessaire est fourni par une alimentation 8. En position jour, le commutateur 5, basculé sur sa sortie 6 alimente la source à spectre large 3. Un observateur 9, placé devant l'écran, voit celui-ci éclairé normalement avec toute la gamme des couleurs qu'il peut produire. En position nuit, le commutateur 5 est basculé sur sa sortie 7 et l'observateur 9 voit l'écran dans une gamme de couleur plus réduite correspondant aux couleurs présentes dans le rayonnement de la source à spectre limité 2. Il peut également observer l'environnement extérieur à l'aide d'un instrument de vision nocturne 10 à intensification de lumière, lequel n'est pas perturbé par le rétro-éclairement de l'écran 1. Il faut noter qu'il peut être intéressant, en position de jour, de conserver les deux sources lumineuses 2 et 3 allumées. Dans ce cas, l'alimentation desdites sources est modifiée, figure 2, en ajoutant un shunt 11 sur le circuit entre l'alimentation et la sortie 7 du commutateur qui alimente la source à spectre large 3 La figure 3 montre le principe d'une première réalisation d'un écran rétro-éclairé selon l'invention où la source lumineuse est constituée par une série de tubes électroluminescents 12, sensiblement parallèles, de préférence en nombre impair, pour garder une bonne symétrie de l'éclairement, trois tubes donc au minimum et cinq tubes, 13, 14, 15, 16 et 17, par exemple - 5 - sur ladite figure 3, les tubes de rangs pair 14 et 16 rayonnant dans un spectre limité grâce à un filtre 4 qui entoure chacun de des tubes et les tubes de rangs impair 13, 15, 17 rayonnant dans un spectre large et notamment dans le spectre visible. La figure 4 montre le principe d'une seconde réalisation de l'invention où le rétro-éclairage est réalisé à l'aide de diodes électroluminescentes de la façon suivante : l'écran à cristaux liquides 1 est placé contre une plaque d'éclairement 18, réalisée en matériau transparent et dont les dimensions, largeur et hauteur, sont sensiblement les mêmes que celles de l'écran. Cette plaque d'éclairement 18 est plus épaisse que l'écran et est recouverte sur sa face arrière 19 par un revêtement mince 20, de préférence blanc. Elle est elle-même éclairée sur au moins un et de préférence deux de ses côtés parallèles 21 et 22 par des diodes électroluminescentes classiques 23 et 24, du type enrobé de forme cylindrosphérique par exemple, ayant un axe de rayonnement 25. Ces diodes électroluminescentes sont placées en regard desdits côtés de sorte que l'axe de rayonnement 25 desdites diodes soit sensiblement parallèle au plan de ladite plaque d'éclairement 18 et de préférence sensiblement perpendiculaire aux dits côtés 21 et 22. Les diodes électroluminescentes 24 rayonnent dans un spectre lumineux limité de façon à supprimer pratiquement tous les rayonnements dont les longueurs d'onde se trouvent dans le gabarit de sensibilité des tubes à intensification de lumière. Les diodes électroluminescentes 23 rayonnent dans un spectre large, le spectre visible de préférence. Le nombre et la répartition des deux types de diodes électroluminescentes le long des côtés de la plaque d'éclairement dépend des caractéristiques de rayonnement desdites diodes. Elles seront néanmoins de préférences alternées le long des côtés de ladite plaque en étant soudées sur des plaques de circuits imprimés 26 ainsi que le montre la figure 4. La figure 5 présente une variante de l'écran de la figure 4 où les diodes enrobées cylindro-sphériques 23 et 24 sont - 6 - remplacées par des diodes plates 27 et 28 d'encombrement beaucoup plus réduits, préférentiellement du type pour montage en surface sur un circuit imprimé. Ces diodes 27 et 28 sont également soudées sur des barrettes de circuit imprimé 26, De la même façon, dans cette réalisation, les diodes électroluminescentes 28 rayonnent dans un spectre lumineux limité. Elles sont également de préférence alternées avec les diodes électroluminescentes 27 qui rayonnent dans un spectre plus large, le spectre visible de préférence. En pratique, il est préférable d'utiliser des diodes du même type pour remplir les deux fonctions jour et nuit. A cette fin, et comme le montre la figure 6, où l'écran utilise des diodes enrobées classiques 29 rayonnant de préférence dans tout le spectre visible, un filtre 30 est introduit entre lesdites diodes électroluminescentes 29 et la plaque d'éclairement 18. Ce filtre 30 est préférentiellement réalisé sous la forme d'une barrette 31, figure 7, d'une longueur et d'une largeur sensiblement égales à celles du côté de ladite plaque d'éclairement 18. Pour permettre le fonctionnement de jour, ce filtre 30, représenté par ailleurs en coupe sur la figure 6, est percé de trous 32 placés en regard des diodes électroluminescentes 27 dont le rayonnement ne doit pas être filtré et qui serviront à l'éclairage de jour, préférentiellement une diode sur deux en alternance. Dans le cas de la figure 6 où des diodes électroluminescentes 29 sont placées le long de deux côtés se faisant face, 21 et 22, de la plaque d'éclairement 18, deux filtres 30 du même type sont utilisés. Les filtres 30 sont réalisés par exemple dans un matériau filtrant ayant un gabarit de filtrage typique de préférence conforme à celui de la figure 8. Comme le montre ce gabarit, les filtres laissent passer les rayonnements lumineux pour toutes les longueurs d'onde au moins comprises entre 420 et 630 nanomètres avec un coefficient de transmission K supérieur 2916286 - 7 - à 0.2. La zone hachurée 48 montre ces limites. De la même façon les filtres ne transmettent les rayonnements lumineux pour toutes les longueurs d'onde au moins comprises entre 665 et 730 nanomètres qu'avec un coefficient inférieur à 0.01 et 5 les rayonnements de longueur d'onde au moins comprises entre 730 et 880 nm qu'avec un coefficient inférieur à 0.001. Ces dernières conditions sont représentées par la zone hachurée 49. 10 Le même dispositif de filtrage est utilisé dans une réalisation préférée de l'invention, figure 9, dérivée de la variante de la figure 5. Dans cette réalisation, une barrette de filtrage 31, percée de trous 32, analogue à celle de la figure 7, est placée entre des diodes plates 33, toutes 15 identiques, soudées sur des barrettes de circuit imprimé 26 et le côté de la plaque d'éclairement 18 qui lui fait face, 21 ou 22. La figure 10 montre plus en détail les moyens d'alimentation 20 des écrans rétro-éclairés par des diodes électroluminescentes des figures 6, 9 et 10 et qui utilisent des filtres 30. Ces moyens d'alimentation comprennent par exemple : - un premier régulateur de courant 34 qui fournit, à partir 25 d'une source d'alimentation 35 provenant du véhicule sur lequel l'écran est installé, le courant nécessaire aux diodes à spectre limité 36, - un second régulateur 37 qui fournit de la même façon le courant nécessaire aux diodes à spectre large 38, 30 - une commande de courant 39 constituée par exemple par un potentiomètre 40 et qui agit simultanément sur les deux régulateurs de courant 34 et 37 pour commander leurs courants de sortie par conséquent l'éclairement de l'écran, - un atténuateur 41 qui agit sur le régulateur 37 pour diviser 35 le courant commandé par un rapport sensiblement égal à 1/K ou K est le coefficient de transmission des filtres 30, - un inverseur bipolaire 42 qui commande le passage du mode jour, position 43, au mode nuit, position 44 - 8 - Le potentiomètre 40 qui commande l'éclairement est de préférence du type logarithmique pour permettre un réglage fin des faibles éclairements de l'écran, éclairements qui sont utilisés en mode nuit. Ce potentiomètre peut être remplacé par des boutons poussoirs agissant en plus ou en moins sur la valeur de l'éclairement commandé, de préférence de façon logarithmique. 10 L'atténuateur 41 permet de compenser l'effet du filtre sur les diodes à spectre limité 36 en diminuant le courant d'alimentation des diodes à spectre large 38 et ainsi de conserver sensiblement le même éclairement de l'écran en passant du mode jour au mode nuit. 15 Il faut noter que l'inverseur bi-polaire 42 peut être à commande manuelle ou à commande automatique, déclenchée par exemple par l'allumage de jumelles à vision nocturne ou par une cellule photoélectrique mesurant l'éclairement ambiant 20 extérieur ou encore par tout autre moyen. Il faut également noter que le potentiomètre de réglage de l'éclairement peut être à commande manuelle ou être un potentiomètre électronique commandé automatiquement par 25 l'éclairage ambiant par exemple. La figure 11 présente une variante de l'écran où la plaque d'éclairement 18 est éclairée par ses quatre côtés. Deux des côtés, les côtés haut et bas 21 et 22 par exemple, sont 30 équipés de diodes électroluminescentes 45 sans barrette de filtrage et les deux autres côtés, gauche 46 et droit 47, sont chacun équipés de diodes électroluminescentes 45 et d'une barrette de filtrage 48, analogue à la barrette de filtrage 31 mais cette fois sans aucun perçage. 35 REVENDICATIONS 1. Ecran rétro-éclairé du type comportant : - un écran à cristaux liquides, - des moyens d'éclairement placés derrière l'écran, - des moyens d'alimentation, caractérisé en ce que les moyens d'éclairement comprennent au moins deux sources d'éclairement, une rayonnant principalement dans le spectre visible et l'autre rayonnant dans un spectre ayant un gabarit de rayonnement qui exclue le gabarit de sensibilité des tubes à intensification de lumière. 2. Ecran rétro-éclairé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation comprennent un inverseur 5 permettant de n'allumer qu'une seule des sources de lumière (2 ou 3) à la fois. 3. Ecran rétro-éclairé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'éclairement placés derrière l'écran (1) sont constitués par au moins deux lampes à incandescence (2 et 3) dont l'une au moins (2) est entourée d'un filtre (4) qui supprime pratiquement tous les rayonnements dont les longueurs d'onde se trouvent dans le gabarit de sensibilité des tubes à intensification de lumière qui équipent des jumelles de vision nocturne (10), ledit filtre (4) pouvant également faire partie de la paroi extérieure de ladite lampe (2). 4. Ecran rétro-éclairé selon les revendications 1 ou 3 30 précédentes, caractérisé en ce que les sources de lumières sont constituées par des tubes électroluminescents (12), de préférence en nombre impair, dont l'un au moins (14,16) est entouré d'un filtre (4) qui supprime pratiquement tous les rayonnements 35 dont les longueurs d'onde se trouvent dans le gabarit de sensibilité des tubes à intensification de lumière, ledit filtre (4) pouvant également faire partie de la paroi extérieure dudit tube fluorescent (14,16).- 10 - 5. Ecran rétro-éclairé selon les revendications 1 ou 3 précédentes, du type comprenant : - un écran à cristaux liquides (1), - une plaque d'éclairement (18), placée derrière l'écran (1) 5 et ayant des côtés (21 et 22) placés par exemple en haut et en bas de ladite plaque, - des moyens d'éclairement placés le long de ces côtés (21 et 22), caractérisé en ce que lesdits moyens d'éclairement sont 10 constitués par deux types de diodes électroluminescentes du type enrobé dans un moulage de préférence cylindro-sphérique, placées de préférence en alternance, des diodes électroluminescentes (23) qui éclairent dans un spectre visible large et des diodes (24) qui rayonnent dans un spectre 15 limité de façon à supprimer pratiquement tous les rayonnements dont les longueurs d'onde se trouvent dans le gabarit de sensibilité des tubes à intensification de lumière. 6. Ecran rétro-éclairé selon les revendications 1 ou 3 20 précédentes, du type comprenant : - un écran à cristaux liquides (1), - une plaque d'éclairement (18), placée derrière l'écran (1) et ayant des côtés (21 et 22) placés par exemple en haut et en bas de ladite plaque, 25 - des moyens d'éclairement placés le long de ces côtés (21 et 22), caractérisé en ce que moyens d'éclairement placés le long des côtés {21 et 22) de la plaque d'éclairement (18), sont constitués par deux types de diodes électroluminescentes du 30 type plat, de préférence pour montage sur circuit imprimé, placées de préférence en alternance, la face de rayonnement placée en regard des côtés (21 et 22) de la plaque d'éclairement (18), des diodes électroluminescentes (23) qui éclairent dans un spectre visible large et des diodes (24) qui 35 rayonnent dans un spectre limité de façon à supprimer pratiquement tous les rayonnements dont les longueurs d'onde se trouvent dans le gabarit de sensibilité des tubes à intensification de lumière.- 11 - 7. Ecran rétro-éclairé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes à rayonnement limité sont remplacées par des diodes électroluminescentes à spectre large (29) et en ce que la limitation du spectre est obtenue par des filtres (30) réalisés par exemple dans des barrettes (31) de matériau filtrant, placées chacune entre lesdites diodes électroluminescentes (29) et un des côtés (21, 22) de la plaque d'éclairement (18), ladite barrette (31) étant percée de trous placés en face de chacune des diodes dont le rayonnement ne doit pas être filtré, c'est à dire de préférence en face d'une diode (29) sur deux. 8. Ecran rétro-éclairé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes à rayonnement limité sont remplacées par des diodes électroluminescentes plates à spectre large, de préférence pour montage sur des circuits imprimés (33) et en ce que la limitation du spectre est obtenue par des filtres (30) réalisés par exemple dans des barrettes (31) de matériau filtrant, placées chacune entre lesdites diodes électroluminescentes (33) et un des côtés (21, 22) de la plaque d'éclairement (18), ladite barrette (31) étant percée de trous placés en face de chacune des diodes dont le rayonnement ne doit pas être filtré, c'est à dire de préférence en face d'une diode (33) sur deux. 9. Ecran rétro-éclairé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'éclairement à spectre large, des diodes électroluminescentes (33) de type plat pour montage en surface des circuits imprimés, sont placés par exemple sur deux des côtés (21, 22) de la plaque d'éclairement (18) se faisant face et en ce que les moyens d'éclairement rayonnant dans un spectre limité, également de préférence des diodes électroluminescentes (33) de type plat pour montage en surface des circuits imprimés, sont placés sur les deux autres côtés (46, 47) de la plaque d'éclairement (18), deux filtres 30 étant placés entre lesdits côtés (46, 47) et les diodes 2916286 - 12 - électroluminescentes qui leur font face, lesdits filtres 30 étant dépourvus de trous. 10. Ecran rétro-éclairé selon l'une des revendications 2, et 4 5 à 9 précédentes, caractérisé en ce que les filtres (4, 30), qui limitent le rayonnement lumineux des sources à rayonnement limité, ont un gabarit de transmission tels qu'ils laissent passer un maximum de lumière avec un coefficient K supérieur à 0.2 pour les 10 longueurs d'onde au moins inférieures à 630 nanomètres et en ce qu'ils laissent passer le minimum de lumière avec un coefficient K inférieur à 0.001 pour les longueurs d'onde au moins comprises entre 730 et 880 nanomètres 15 11. Ecran rétro-éclairé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que seules les sources lumineuses à spectre limité sont allumées dans un mode de fonctionnement de nuit et en ce que les sources lumineuses à spectre large sont allumée 20 dans un mode de fonctionnement de jour et en ce que le passage du mode jour au mode nuit peut être commandé automatiquement.