BE1010327A7

BE1010327A7 - Dispositif de modulation de la lumiere electro-optique comprenant des bimorphes.

Info

Publication number: BE1010327A7
Application number: BE9600509A
Authority: BE
Original assignee: Remote Source Lighting Int Inc
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1998-06-02
Also published as: US5917986A; NO985688L; WO1997046994A1; NO985688D0

Abstract

Obturateur piézo-électrique agencé en peigne présentant une âme. Le peigne est pourvu d'au moins une dent constituant l'obturateur, l'âme étant agencée en surélévation permettant le déplacement de l'obturateur par effet piézo-électrique. Le dispositif est remarquable en ce qu'il comprend au moins un bimorphe agencé sur un support et pouvant se lever par rapport à celui-ci par effet piézo-électrique.

Description

DISPOSITIF DE MODULATION DE LA LUMIERE ELECTRO-OPTIQUE COMPRENANT DES BIMORPHES La présente invention se rapporte à un obturateur piézo- électrique agencé en peigne présentant une âme pourvu d'au moins une dent constituant l'obturateur, l'âme étant agencée en surélévation permettant le déplacement de l'obturateur par effet piézo-électrique.

Les moyens correspondants connus de l'état de la technique présentent de sérieux inconvénients. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.

Ainsi, il est proposé selon l'invention au moins un bimorphe agencé sur un support et pouvant se lever par rapport à celui-ci par effet piézo-électrique permettant d'agir comme obturateur.

Dans un mode de réalisation préféré, chaque bimorphe précité est collé sur ledit support de peigne.

Dans un mode de réalisation avantageux, la matière de collage est déposée par goutte de façon à permettre un effet de capillarité capable d'exercer une action de déplacement. Il en résulte que les bimorphes, qui sont ultra-légers, sont bien alignés de sorte qu'un positionnement parfait peut être obtenu rendant ainsi le système d'obturation parfaitement fiable.

Dans un mode de réalisation plus avantageux est sélectionnée une matière polymérisable comme matière de collage. Ainsi, lorsque a lieu la polymérisation de la

matière de collage après le collage lui-même, se produit un effet de rétrécissement.

Dans un mode de réalisation plus avantageux encore, la matière de collage est sensible aux rayonnements ultraviolets. Ainsi, lorsque ceux-ci sont dirigés sur la zone de collage, ils favorisent la fixation par collage de chaque bimorphe.

Dans un mode de réalisation spécifique de l'invention, chaque bimorphe est plié à l'une de leurs extrémités, sur un certain angle en direction du support précité. Cette construction permet d'assurer l'obturation directement par le bimorphe lui-même, l'effet piézo-électrique provoquant un levage simultané des bimorphes, de façon à assurer le passage de lumière ou au contraire un rabaissement en position de repos assurant l'obturation.

Dans un mode de réalisation plus spécifique de l'invention, chaque bimorphe est plié sensiblement à angle droit, assurant ainsi une obturation parfaitement commode.

Dans un mode de réalisation plus spécifique encore, un arrêt est agencé dans le dispositif permettant de limiter la course de levage du bimorphe pour empêcher des vibrations lesquelles sont inductrices d'erreurs.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'arrêt précité est agencé en surplomb et en retrait de l'extrémité repliée du bimorphe vers son extrémité opposée de façon à éviter que la portion d'angle précitée puisse heurter l'arrêt. Cela permet d'éviter que lors de l'ouverture et fermeture de l'obturateur, l'arête d'angle du bimorphe ne reste adhérer à l'arrêt provoquant ainsi

une perturbation dans le fonctionnement correct de l'obturateur.

La présente invention sera décrite ci-après dans un mode de réalisation exemplaire non limitatif illustré à l'aide des dessins annexés comprenant les figures 1 à 6, précisées ci-après.

La présente invention a notamment comme application des dispositifs d'affichage à fibres optiques de grande surface dans lequel sont mis en oeuvre des obturateurs piézo-électriques selon l'invention. La disponibilité de nouveaux matériaux piézo-électriques en polymères a permis le développement de nouveaux obturateurs de lumière. En cas d'utilisation pour la commutation de la lumière à la terminaison des fibres optiques, il est possible de concevoir des dispositifs d'affichage vidéo couleur à grande échelle.

L'apparition de sources lumineuses de halure de métal de xénon à brillance élevée conçue pour alimenter efficacement et uniformément de petits faisceaux de fibres permet actuellement le développement de dispositifs d'affichage à luminance très élevée. Un système de ce type est décrit ci-après.

Les matériaux piézo-électriques sont bien connus. La piézo-électricité provient de l'existence d'une polarisation permanente interne dans les diélectriques. La tension mécanique modifie les moments de dipôle et un champ électrique externe est engendré. Inversement, si un champ électrique extérieur est appliqué, les dipôles se réorienteront d'eux-mêmes et une déformation mécanique est induite.

Récemment, des polymères piézo-électriques ont été mis au point, ceux-ci sont disponibles en feuilles et rouleaux d'une épaisseur comprise entre 9 m et 1 mm et ils sont utilisés dans de nombreuses applications, notamment comme portes de lumières.

Comme une bande bimétallique, deux feuilles d'une couche piézo de polarités opposées et collées ensemble, forment un élément pliable ou ce que l'on appelle un bimorphe comme illustré sur la figure 1.

Lorsqu'une tension est appliquée, l'une des couches est amenée à s'allonger ou à se dilater, tandis que l'autre couche se contracte, ce qui provoque un pliage de l'ensemble. Lorsqu'une tension est appliquée en polarité inverse, le bimorphe est plié en direction opposée. La configuration de bimorphe transforme de faibles variations de longueur en des flexions de pointes de sensible dimension.

Si la pointe est repliée à angle droit et lorsque l'ensemble est positionné au-dessus d'une fibre optique comme illustré sur la figure 1, la pointe commutera la lumière sortant de la fibre en obturation et respectivement en passage de la lumière.

Des expériences ont été effectuées sur la déflection d'un bimorphe montrant l'effet de stratification de la colle du métal formant les couches superposées du bimorphe comme illustré sur la figure 2. Du modèle qui a été dégagé de celle-ci, a résulté un critère de choix de la longueur, de la colle et de l'épaisseur du métal.

Dans le dispositif mis en oeuvre, on part de ce- qu'un écran est constitué d'un grand nombre de modules de

taille relativement réduite, par exemple de 180x180 mm.

L'élément de base de chaque module est formé par un plateau. Chaque plateau contient quant à lui un certain nombre de fibres optiques, par exemple trente ainsi que trente obturateurs sous forme de bimorphe agencés en peigne, une plaquette de circuit imprimé PCB et les contacts nécessaires pour la commande des obturateurs.

Cet ensemble est représenté en vue éclatée sur la figure 4. Trente plateaux constituent un module comme illustré sur la figure 5 procurant ainsi un réseau de trente fibres sur trente avec périodicité de 6 mm. Les fibres sont réunies à l'arrière, en amont par rapport au sens de propagation de la lumière passante, du module en trois faisceaux séparés, chaque plateau étant branché en une plaquette de circuit imprimé de commande. En outre, des filtres dichroïques rouge, vert et bleu sont agencés devant chaque faisceau respectif.

L'éclairage est fourni par une lampe à décharge de halure de métal de 60 Watts. La lumière est couplée dans un mélangeur illustré sur la figure 5 qui assure un éclairage maximum et uniforme des faisceaux rouge, vert et bleu de chaque module. L'éclairage du module atteint un niveau de 20.000 candela par m2 au blanc de crête. Chaque surface de module est protégée par un réseau optique comme illustré sur la figure 5 de façon à procurer le contraste requis et les angles de vue. Le réseau optique est conçu pour assurer par ailleurs une isolation thermique au module par l'utilisation d'un assemblage en sandwich avec un intervalle d'air.

Lorsqu'il est assemblé, l'espacement de module à module conserve une périodicité de 6 mm entre les fibres et il n'y a pas d'espacement ou d'intervalle visibles.

Dans l'agencement des pixels et la génération d'échelle de gris, les pixels sont chacuns constitués de neuf fibres, à raison de trois par couleur comme illustré sur la figure 6. Les couleurs sont agencées selon un schéma diagonal étant donné que l'oeil est moins sensible à des structures diagonales. L'intervalle entre des pixels successifs est de 18 mm.

Du fait que le bimorphe est principalement un dispositif du type marche-arrêt, les niveaux de gris peuvent être engendrés par modulation de largeur d'impulsions. Etant donné la dynamique limitée du bimorhpe, le cycle d'image est transformé du système PAL ou NTSC en quarante images par secondes avec utilisation de filtrages numériques.

De façon générale, et dans les dispositifs connus, seuls trois niveaux de gris peuvent être engendrés. Un problème se pose par ailleurs à la lumière des limites de la largeur de bande mécanique du bimorphe par rapport à la cadence de renouvellement d'images.

Grâce aux dispositifs mettant en oeuvre l'utilisation de trois fibres de tailles différentes par couleur dans un pixel, le nombre de niveaux de gris peut être augmenté pour autant que la surface de section des fibres se retrouve dans un rapport correct pour éviter des redondances et avoir un espacement de niveau uniforme. Dans ce mode de réalisation, un rapport de surface de un à trois est utilisé. Ainsi, à concurrence de trois niveaux par fibre, vingt sept niveaux par couleur peuvent être engendrés. Cela se traduit approximativement par cinq bits par couleur.

Un autre mode de réalisation est obtenu par l'utilisation d'un algorithme de diffusion d'erreur à niveaux multiples en temps réel avec modulation de seuil.

La cadence d'image doit être suffisamment élevée pour éviter le scintillement. La fréquence de scintillement critique augmente avec la luminosité et la dimension de surface. En outre, l'oeil est moins sensible au scintillement de lignes lorsque les lignes sont diagonales. Cet effet a été mis en oeuvre comme illustré sur la figure 6 et produit des résultats remarquables.

Quant à l'architecture d'écran, les modules sont agencés en sous-écrans de quarante huit modules. Les sous-écrans sont réunis pour former un écran de dimensions et formes quelconques. La surface avant est uniforme et il n'y a pas de jonction visible entre les modules et le souschâssis respectif.

Il est entendu que dans le mode de réalisation décrit cidessus les données numériques n'ont été citées qu'à titre d'exemple non limitatif.

Claims

REVENDICATIONS 1.-Dispositif de modulation de la lumière électro optique comprenant un obturateur piézo-électrique agencé en peigne présentant une âme et pourvu d'au moins une dent, l'âme étant agencée en surélévation permettant le déplacement de l'obturateur par effet piézo-électrique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un bimorphe constituant l'obturateur précité et lequel est agencé sur un support et pouvant se lever par rapport à celui-ci par effet piézo-électrique.

2.-Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bimorphe précité est constitué de deux lamelles mutuellement rattachées de propriétés spécifiques différentes.

3.-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque bimorphe précité est collé sur ledit support de peigne.

4.-Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la matière de collage est déposée par goutte de façon à permettre un effet de capillarité capable d'exercer une action de déplacement.

5.-Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que comme matière de collage, une matière polymérisable est sélectionnée.

6.-Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la matière de collage est sensible aux rayonnements ultra-violets. <Desc/Clms Page number 9> 7.-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que à l'une de leurs extrémités, chaque bimorphe est plié sur un certain angle en direction du support précité.

8.-Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque bimorphe est plié sensiblement à angle droit.

9.-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un arrêt est agencé dans le dispositif permettant de limiter la course du bimorphe pour empêcher des vibrations.

10.-Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'arrêt précité est agencé en surplomb et en retrait de l'extrémité repliée du bimorphe vers son extrémité opposée de façon à éviter que la portion d'angle précitée puisse heurter l'arrêt.

11.-Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'arrêt précité est agencé du côté opposé et en décalage par rapport au bord d'extrémité du bimorphe, vers l'intérieur de celui-ci.

12.-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des picots sont prévus pour éviter que le bimorphe précité ne se déplace hors de son gabarit.

13.-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le peigne comprend une seule dent.

14.-Dispositif selon l'une quelconque des revendications <Desc/Clms Page number 10> précédentes, caractérisé en ce que l'arrêt précité est prévu à la limite d'une zone de heurt critique.

15.-Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est prévu une excroissance à contact minimum, de préférence en pointe, de façon à minimiser le phénomène d'adhérence précité.

16.-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support de bimorphe précité est transparent de façon à permettre le passage des rayons ultra-violets précités afin de pouvoir obtenir un collage instantané.

17.-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un coating supplémentaire par rapport au bimorphe en pièce rapportée.

18.-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un coating supplémentaire par rapport au bimorphe en revêtement.

19.-Dispositif selon l'une des revendications précédentes 17 ou 18, caractérisé en ce que le coating est hautement réfléchissant aux infra-rouges et aux lumières visibles.

20.-Obturateur à utiliser dans le dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes.