FR2524745A1 - Procede et dispositif pour la visualisation d'une image electro-optique - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF COMPORTE UN A PLUSIEURS CIRCUITS INTEGRES IDENTIQUES 1 CONNECTES A UN CIRCUIT IMPRIME DE COMMANDE 3, CHAQUE CIRCUIT INTEGRE COMPORTANT UNE PUCE SEMI-CONDUCTRICE 5 ET TRANSDUCTRICE 6 PROTEGEE PAR UNE FENETRE TRANSPARENTE 7; CHAQUE CIRCUIT INTEGRE 1 COOPERE AVEC UN EXPANSEUR D'IMAGE 2 CONSTITUE PAR UN FAISCEAU DE FIBRES OPTIQUES QUI, COTE OBJET, SONT QUASI-JOINTIVES ET APPLIQUEES EN BOUT CONTRE LA FENETRE DU CIRCUIT INTEGRE TANDIS QUE, COTE IMAGE, CES FIBRES SONT MAINTENUES REGULIEREMENT ECARTEES LES UNES DES AUTRES; LES EXPANSEURS D'IMAGE COOPERENT AVEC UN RECOMPOSEUR 4 EN MATIERE PLASTIQUE AGRANDISSANT EN PARTIE AU MOINS LES PIXELS-IMAGES ET LES AJUSTANT A LA FRONTIERE DES EXPANSEURS.

Description

Procédé et dispositif pour la visualisation d'une image électro-optique.

La présente invention concerne, d'une façon générale, un système de représentation synthétique devant satisfaire à des critères apparemment difficiles à concilier: faible coût, faible encombrement et faible poids par unité de surface de représentation; le système

recherché doit en outre offrir une possibilité de varia-

tion de la forme de représentation et de bonnes qualités

de robustesse.

Un premier système connu comporte un tube cathodique et se trouve appliqué universellement en

réception de télévision et en périphérique d'informatique.

Un deuxième système connu en cours de développement comporte un écran plat s'étendant sur une surface supérieure au décimètre carré et obtenu par la mise en oeuvre de technologies de pointe variées telles que celles: des transducteurs électro-optiques en

couches minces passifs ou actifs.

de la verrerie de hautes caractéristiques

géométriques et mécaniques.

de la connectiqiue é-lèctriquedense et complexe.

de la micro-électronique de coernde complexe

de haute tension ou de forts courants.

Ces deux systèmes connus ne donnent pas satisfaction pour atteindre tous les objectifs définis dans ce qui précède En effet, le système à tube cathodique ne répond pas aux critères dencombrement,

de poids, de variétés de forme et de robustesse Parallè-

lement, le système à écran plat ne répond pas, dans son état actuel de développement, aux critères de coat,de

variétés de forme et de robustesse.

La présente invention a donc pour but de satisfaire à tous les critères précités et se propose pour y parvenir de perfectionner la technologie des

écrans plats.

Il s'agit d'un système de visualisation d'une image électro-optique, ce système comprenant un substrat intégré de semi-conducteur, tel que du silicium, comportant un très grand nombre d'éléments intégrés et

recouvert par une couche mince de transducteur électro-

optique, le tout étant revêtu d'une plaque de verre.

Le transducteur électro-optique peut être actif ( à base de diodes électroluminescentes par exemple) ou plus généralement passif (à base de cristal liquide notamment) suivant qu'il émet ou non de la lumière Par ailleurs, le substrat intégré de semi-conducteur coopère avec un circuit imprimé qui assure la connexion électrique des différentes entrées, sorties de ce substrat intégré avec différents circuits de commande Ce système fait apparattre à travers la plaque-de verre un réseau de pixels (ou éléments d'images) extrêmement petits et quasi-jointifs en vue d'obtenir une apparence visuelle

continue.

Le système électro-optique considéré

a évidemment l'avantage de présenter un faible encom-

brement et un faible poids par unité de surface de visualisation Mais, il a deux inconvénients majeurs qui entravent sa diffusion commerciale; le premier réside dans le fait qu'en raison de sa très grande surface relative pour un circuit intégré, le substrat intégré se trouve pénalisé des rendements de fabrication, ce qui n'est évidemment pas le cas pour les puces beaucoup plus petites de circuits intégrés habituels; le deuxième réside dans le fait que la surface du substrat intégré est malgré tout trop petite pour un écran de visualisation En conséquence, le coût de ce

produit est beaucoup trop élevé et sa surface de visua-

lisation trop faible pour pouvoir s'implanter avec un succès de masse sur le marché; en outre, sa forme est en pratique déterminée sans possibilité économique de changement de sorte que son champ d'application est limité et ne peut pas être étendu à d'autres secteurs de l'industrie dans lesquels la forme de l'écran n'est jaifais régulière, comme c'est le cas par exemple pour

un écran de tableau de bord de véhicule automobile.

La présente invention a donc plus précisément pour but de remédier à ces inconvénients en perfectionnant ce système connu de visualisation d'une image électro-optique Elle parvient alors à

satisfaire à tous les critères précités.

Pour atteindre ce but, elle propose

un procédé de visualisation d'une image électro-optique.

Conformément à l'invention, le procédé consiste: à limiter l'étendue du circuit intégré à une puce, connu en soi, d'une part, pour pouvoir appliquer aux flux lumineux élémentaires qui en sont issus la suite du traitement optique et,

d'autre part, pour qu'une telle puce puisse être repro-

duite à l'identique en vue d'une utilisation modulaire

indifféremment à l'unité ou en groupements.

à conduire les flux lumineux élé-

mentaires précités en les déviant les uns par rapport aux autres pour les éclater et à les soumettre à un agrandissement pour que les pixels soient, sur la surface de visualisation, pratiquement jointifs bien

que leur pas mutuel soit accru du côté image relati-

vement au côté objet.

De tels perfectionnements sont appli-

cables quelles que soient l'étendue et la conformation de la surface de visualisation Si cette surface est relativement réduite, un seul module suffit; par contre, si ladite surface est relativement vaste, plusieurs

modules peuvent être regroupés en correspondance.

Dans le cadre d'un module qu'il soit isolé pour une utilisation unitaire ou qu'il soit mis

en attente d'un regroupement, selon un premier mode-

d'exécution du procédé, les flux lumineux issus de la puce sont simplement guidés de façon que les pixels secon- daires ainsi obtenus présentent la même surface unitaire

que, les pixels primaires sur la puce, ces pixels secon-

daires étant ensuite agrandis pour devenir les pixels

tertiaires de la surface de visualisation.

Selon un deuxième mode d'exécution, les flux lumineux issus de la puce sont guidés avec agrandissement progressif sur une partie au moins

de la longueur du guidage déviateur.

Lorsqu'il s'agit de regrouper, afin de constituer un écran afficheur, une pluralité de modules électro-optiques comprenant chacun une puce et au moins un moyen d'expansion des flux lumineux, le procédé consiste alors en plus à accompagner l'agrandissement final individuel, d'un assemblage unificateur des modules pour que les pixels tertiaires situés à la frontière de ceux-ci ne soient pas distinguables des

pixels tertiaires situés à l'intérieur de cette frontière.

Pour atteindre le but précité, l'inven-

tion propose également un dispositif de visualisation mettant en outre le procédé précité Ce dispositif comprend un circuit intégré à affichage direct comportant un substrat intégré de semi-conducteur recouvert d'un

transducteur électro-optique.

Conformément à l'invention et, d'une façon générale, que-l'application soit unitaire ou à regroupements modulaires, le circuit intégré est une puce disposée dans un bottier et recouverte par une fenêtre transparente; ce circuit intégré coopère avec un expanseur d'image constitué par un faisceau de fibres optiques qui divergent les unes des autres du côté objet vers le côté image, les extrémités objet de ces fibres étant réunies de façon pratiquement jointive pour être appliquées contre la fenêtre en coincidence rigoureuse avec les pixels primaires de la puce intégrée (semi-conductrice et transductrice), tandis que les extrémités image desdites fibres sont maintenues écartées à un pas supérieur à celui des extrémités objet; le circuit intégré considéré coopère avec un moyen d'agrandissement qui indifféremment peut, pour une partie au moins de son effet, être constitué par chaque fibre optique de l'expanseur d'image et/ou être disposé en prolongement de l'extrémité image de

la fibre considérée.

Suivant une forme de réalisation parti-

culièrement avantageuse, chaque fibre optique présente une section constante sur toute sa longueur pour former guide d'onde, cette section pouvant indifféremment être

circulaire, carrée, rectangulaire ou autre; les compo-

sants de chaque circuit intégré sont encapsulés dans un bottier qui délimite, en regard de la puce, une cheminée présentant au fond une fenêtre transparente et le faisceau de fibres optiques de l'expanseur d'image est noyé dans un bloc, de préférence en matière plastique, qui forme en regard de l'extrémité objet dudit faisceau un embout optiquement traité et destiné à s'emboîter dans ladite cheminée pour venir en contact optique

intime avec ladite fenêtre; la fenêtre est, non seule-

ment transparente pour la transmission optique des flux lumineux issus des pixels, mais également conformée ponctuellement, en regard de chaque pixel primaire de la puce et du pixel secondaire conjugué de la fibre optique correspondante, en élément concentrateur de flux lumineux tel qu'une micro-lentille pour éviter les pertes de transmission par divergence à travers la fenêtre; les extrémités image des fibres optiques de

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l'expanseur d'image font saillie du bloc plastique enrobeur de façon à permettre un centrage précis de ces extrémités dans le moyen agrandisseur subséquent; les extrémités objet des fibres optiques de l'expanseur d'image sont réunies pour être toutes en contact direct les unes avec les autres dans le plus petit volume, de sorte que le réseau des pixels à cet endroit est à base hexagonale. Plus précisément, lorsqu'il s'agit de constituer un écran afficheur modulaire, le dispositif comporte plusieurs modules (comprenant chacun notamment un bottier de circuit intégré encapsulant une puce, un bloc expanseur d'image enrobant un faisceau expanseur de fibres optiques et un moyen d'agrandissement) qui

sont juxtaposés les uns avec les autres en correspon-

dance avec la forme et les dimensions de l'écran a réaliser et qui sont réunis du côté image par un moyen d'assemblage superficiel assurant en même temps la continuité de l'image globale à la frontière des images modulaires produites par les modules et provenant chacune de la synthétisation des pixels images du module correspondant. De préférence, le moyen d'assemblage superficiel est un recomposeur en forme de feuille ou de plaque, tramé en correspondance avec le réseau des extrémités images des fibres optiques de l'expanseur d'image, ce recomposeur étant en matière plastique et chacun des composants élémentaires de sa trame étant un organe d'adaptation dimensionnelle pouvant être indifféremment transformateur d'ouverture de pixel ou agrandisseur suivant que lesdites fibres optiques sont elles-mêmes partiellement au moins agrandisseuses ou non, la distance du centre de l'extrémité image de chaque fibre périphérique au bord frontière du bloc expanseur d'image correspondant étant égal à la moitié

du pas des extrémités images des fibres dudit bloc.

Suivant une forme de réalisation parti-

culièrement avantageuse, chaque agrandisseur de pixel d'un module isolé ou du recomposeur est une micro,

pyramide divergeant de l'extrémité objet vers l'extré-

mité image et présentant à sa frontière géométrique, dans le ou les matières plastiques constituant la plaque de recomposeur, un saut ou gradient d'indice de réfraction

décroissant vers la périphérie pour obtenir une concen-

tration/expansion de l'intensité lumineuse selon le

principe du guide d'ondes.

Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la

description détaillée qui suit.

Une forme de réalisation de l'objet de l'invention et des variantes sont représentées, à titre

d'exemples non limitatifs, sur le dessin annexé.

Sur ce dessin: la figure 1 est une vue synoptique,

partie en élévation, partie en coupe, montrant schéma-

tiquement le dispositif de visualisation selon l'in-

vention et plus précisément dans la partie coupée, un

bottier de circuit intégré.

la figure 2 est une vue en plan de dessous de l'expanseur d'image correspondant, cette vue étant prise suivant la ligne Il-II de la figure 1, la figure 3 est une coupe schématique

prise suivant la ligne III-III de la figure 2.

les figures 4 et 5 sont des vues en plan prises à plus grande échelle, suivant les lignes

IV-IV et V-V respectivement de la figure 3, pour illus-

trer une répartition particulière des fibres optiques

côté objet et côté image.

la figure 6 est une vue analogue à la figure 4, faisant ressortir, à titre de variante, une autre répartition particulière des fibres optiques

côté objet.

la figure 7 est une coupe schématique, à très grande échelle, concernant l'interface entre la fenêtre d'un bottier de circuit intégré et l'extrémité objet des fibres optiques de l'expanseur d'image conjugué, cette coupe faisant apparaître une conformation telle de la fenêtre que les pertes de transmission lumineuses se trouvent évitéesà travers celleci entre chaque pixel

primaire de la puce et la fibre optique correspondante.

les figures 8 à 11 sont des éléva-

tions montrant, à titre de variantes, plusieurs confor-

mations possibles d'une fibre optique quelconque.

la figure 12 est une vue en plan de dessus partielle d'un recomposeur situé en regard du module constitué par un bottier de circuit intégré et l'expanseur d'image conjugué, cette vue étant prise, à la même échelle que la figure 5, suivant la ligne

XII-XII de la figure 1.

la figure 13 est une coupe prise, à plus grande échelle, suivant la ligne XIII-XIII de la figure 12, la figure 14 est une vue schématique de l'une des micro-pyramides du recomposeur des figures 12 et 13, illustrant le trajet de la lumière selon le principe du guide d'onde grâce auquel l'image du pixel

se trouve agrandie.

la figure 15 est un agrandissement

à très grande échelle de l'extrémité coupée de la micro-

pyramide selon la figure 14, cette vue montrant que la face apparente de cette micro-pyramide présente des

micro-empreintes d'angle spécifique.

les figures 16 et 17 sont des élévations frontales prises, à plus grande échelle, suivant la ligne XVI-XVI de la figure 14 et illustrant

plusieurs répartitions particulières des micro-empreintes.

la figuge 18 est une vue analogue

à la figure 13 et schématisant une variante de réali-

sation du recomposeur, lequel fait application de

micro-lentilles de grande ouverture.

les figures 19 à 23 sont des éléva- tions frontales et la figure 24 une perspective faisant ressortir plusieurs formes d'écrans susceptibles d'être obtenues par combinaison quasi-jointive des modules précités. Ainsi que cela ressort clairement des figures 19 à 24, le dispositif de visualisation est un

écran pouvant revêtir toutes formes planes ou en relief.

En effet, ce dispositif présente une structure modulaire dont les modules constitutifs sont juxtaposés les uns avec les autres en correspondance

avec la forme et les dimensions de l'écran à réaliser.

Avant de progresser davantage dans la

description analytique, il doit être bien clair que

chaque module électro-optique peut être utilisé indif-

féremment de façon unitaire (si sa surface de visuali-

sation est suffisante pour l'application visée) ou de façon groupée (si sa surface de visualisation n'est

qu'une faible partie de celle de l'écran à fabriquer).

Quel que soit le cas, chaque module électro-optique comporte un circuit intégré 1 coopérant avec un expanseur d'image conjugué 2 et avec un moyen d'agrandissement concomittant ou subséquent pour une

partie au moins de son effet.

S'il s'agit de l'un quelconque des écrans selon les figures 19 à 24, les bottiers de circuit intégré 1 sont connectés à un circuit imprimé

de commande commun 3 qui constitue la partie sous-

jacente de l'écran afficheur, tandis que les expanseurs

d'image 2 sont ponctuellement reliés pour la transmis-

sion optique à un recomposeur commun 4 en plaque ou en

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feuille, qui constitue la partie apparente dudit écran afficheur. Les modules êlectro-optiques 1, 2 sont, sous l'aspect constructif, identiques les uns aux autres et réunis pour constituer un écran; en fait, ces modules 1, 2 sont disposés côte à côte pratiquement de façon jointive et sont reliés entre eux par le circuit imprimé

de commande 3 et par le recomposeur 4 Cette juxtaposi-

tion modulaire est effectuée de telle façon queles fron-

tières entre les modules électro-optiques ne sont pas visiblesau niveau de l'image produite; des explications

constructives sont données à cet égard dans ce qui suit.

En tous cas, le circuit imprimé de commande 3 et le recomposeur 4 sont conformés en correspondance avec l'écran afficheur et peuvent par conséquent présenter toutes sortes de formes dont quelques unes sont illustrées

par le dessin.

Ainsi, l'écran afficheur peut être rectangulaire (figure 19), pour être applicable à une télévision plate ou à un terminal d'ordinateur; il peut aussi être conformé en U (figure 20), en peigne (figure 21), en croix (figure 22), en rectangle ajouré (figure 23) ou autre pour être applicable dans tous les cas o les données à afficher sont réparties de façon dispersée ou éclatée en des lieux peu éloignés les uns des autres, mais ne formant pas une surface régulière continue, ce qui est le cas par exemple pour un tableau de bord d'automobile; l'écran afficheur, au lieu d'être sensiblement plat comme dans les exemples précédents, peut aussi présenter un certain relief et comporter alors (figure 24) des parties plates et/ou des parties convexes et/ou des parties concaves, un tel écran en relief pouvant être utilisé pour obtenir des effets spéciaux dans tous les domaines o une image doit être présentée: supports publicitaires, sculptures,

mannequins, mobiles.

La description qui suit se réfère

maintenant plus particulièrement à l'un quelconque des modules électrooptiques,qu'ils soient utilisés de façon individuelle ou en regroupement. Comme cela ressort de la figure 1, chaque circuit intégré est semblable à celui évoqué dans ce qui précède comme étant connu Il comporte en effet une puce 5 en semi-conducteur intégré tel que du silicium; cette puce est de très petite dimension; par exemple, elle se présente sous la forme d'un rectangle ayant une

surface de l'ordre de 50 mm 2 Une telle puce semi-conduc-

trice intégrée porte principalement les circuits de décodage et les électrodes de pixels (un pixel étant un élément d'image) sont commandées chacune par un transistor

intégré de démultiplexage A ce niveau, les pixels consi-

dérés sont de nature électrique; il est important de noter qu'ils sont quasi-jointifs et au nombre de l'ordre de 4 000 pour la surface de 50 mm 2 précitée Dans ces conditions, la fabrication de telles puces peut être effectuée avec un rendement et une rentabilité très acceptables, ce qui n'était évidemment pas le cas lorsqu'il s'agissait de produire des substrats intégrés du type précité groupant environ 80 000 pixels et exemptes

de défauts.

Ainsi donc le circuit intégré 1 comporte une puce semi-conductrice intégrée 5 et celle-ci est recouverte par un transducteur électro-optique 6 Ce transducteur est déposé en couche mince à la surface de la puce et peut avoir une épaisseur de l'ordre de microns Ce transducteur peut être, ainsi que cela est bien connu, soit passif (du type cristal liquide) soit actif (électro-luminescent par exemple) L'important est de savoir que le transducteur transforme l'énergie électrique en modulation d'énergie lumineuse; par conséquent, il apparatt à la surface du transducteur un réseau de pixels qui ne sont plus de nature électrique, mais de nature optique; ce sont véritablement des éléments d'image Ces pixels du transducteur 6 sont dénommés pixels primaires,car il s'agit du premier niveau auquel l'image

à produire est reconstituée.

La puce semi-conductrice 5 et transductrice 6 est protégée par une fenêtre transparente 7 en matière plastique ou en verre par exemple Cette fenêtre dont l'épaisseur est au moins égale à 50 microns est recouverte du côté de la puce 5, 6 d'un oxyde conducteur transparent et est collée sur son pourtour sur ladite puce 5 La fenêtre 7 est adaptée optiquement au cheminement de la lumière à travers l'expanseur d'image 2 pour éviter les pertes de transmission par divergence Un exemple d'adaptation est donné

dans ce qui suit en se référant à la figure 7.

La structure 5 à 7 ainsi constituée est incluse dans un bottier 8 dont les broches 9, reliées par des conducteurs 10 aux plots de la puce de circuit intégré 5, sont destinées à être

enfichées sur le circuit imprimé de cammande 3 Ce bottier enfi-

chable long peut être remplacé par un autre de n'importe quel type tel que plat, porte-puce ou autre Un tel bottier 8 peut, en raison du fait que la surface de l'expanseur d'image 2 est

beaucoup plus grande du octé image que du coté objet, qui corres-

pond sensiblement à celle de la puce 5 à 7 du circuit intégré 1 conjugué, s'étendre sur une surface beaucoup plus grande que celle de ladite puce En fait l'étendue du bottier 8 est du même ordre de grandeur que et au plus égale à celle de l'expanseur d'image 2 côté image; il en résulte que la connectique électrique dans le moulage 11 du bottier 8 du circuit intégré 1 est tout à fait classique et beaucoup moins complexe que dans le cas du substrat intégré antérieur précité; le moulage 11 considéré est en matière plastique pour parvenir à la plus grande économie et à la meilleure fiabilité Il est important de remarquer que le moulage 11 ménage en regard de la fenêtre transparente 7 de la puce 5,6 une cheminée 12 destinée à établir la connexion optique du circuit intégré 1 avec l'expanseur d'image 2, plus précisément de la puce 5, 6 avec un embout 13 à fibres optiques de l'expanseur d'image 2, à travers la fenêtre 7 Cette connexion optique est décrite plus précisément dans ce

qui suit en se référant à la figure 7.

Chaque circuit intégré 1 coopère donc avec un expanseur d'image 2 qui est représenté, de façon schématique pour une meilleure compréhension de sa constitution, sur les figures 2 à 5 L'expanseur d'image 2 est essentiellement constitué par un faisceau de fibres optiques 14 De préférence, ces fibres optiques sont en matière plastique dont la souplesse et la résilience sont bien meilleures que celles des fibres

de verre.

Du côté objet, c'est-à-dire dans l'embout 13, les fibres 14 sont parfaitement jointives et réparties de façon la plus dense, c'est-à-dire suivant un réseau hexagonal Cette répartition des terminaisons-objets 14 a des fibres optiques apparait de façon très claire sur la figure 4 et correspond à la répartition des pixels primaires sur le transducteur 6 de la puce correspondante du circuit intégré 1 Il faut s'assurer cependant que la tolérance sur le diamètre de telles fibres plastiques soit très rigoureuse et meilleure que 0,5 % Avant que l'embout 13 en matière plastique soit constitué de la manière décrite ci-après,

les terminaisons objets des fibres optiques sont mainte-

nues jointives par tous moyens appropriés, tels que de

la colle, une frette ou autre.

Dans l'exemple représenté sur les figures 2 à 5 et 8, les fibres optiques ont une section circulaire, laquelle est rigoureusement constante entre les terminaisons-objets 14 a et les terminaisons-images 14 b De telles fibres (figure 8) sont donc cylindriques et se comportent comme des transmetteurs d'images sans

aucun agrandissement.

Pour pallier l'inconvénient des tolé- rances serrées de fabrication des fibres, la variante selon la figure 6 peut être mise en oeuvre Dans cette variante, les terminaisons-objets 14 a des fibres sont logées dans les mailles carrées d'un treillis 15 noyé

dans l'embout 13, ce treillis résultant de l'entre-

croisement de fils de trame 15 t et de fils de chaîne c Ces fils 15 t et 15 c convenablement tendus ont un diamètre sensiblement égal au 1/8 ème de celui des

fibres optiques La trame ainsi obtenue annihile l'in-

convénient de l'empilage des tolérances sur le diamètre des fibres optiques, au prix d'une faible augmentation de la surface de la puce pour le même nombre et le même

diamètre de pixels de cette puce.

Bien entendu, la section des fibres optiques, au lieu d'être circulaire, peut être quelconque,

carrée, rectangulaire ou autre du moment que les termi-

naisons objets 14 a peuvent être disposées de façon quasi-

jointive et en correspondance rigoureuse de situation

avec les pixels des puces.

Quel que soit le mode de répartition quasi-jointive des terminaisonsobjets 14 a des fibres optiques, il est important de remarquer que des pertes

de transmission optique par divergence des flux lumi-

neux issus des pixels de la puce 5 peuvent apparaître à travers la fenêtre transparente 7 avant de parvenir dans les terminaisons-objets conjugués des fibres optiques 14 En effet, l'épaisseur de ladite fenêtre est du même ordre de grandeur, bien que très mince, que le diamètre desdites fibres Il s'agit donc de concentrer le flux lumineux de chaque pixel à travers la fenêtre 7 pour que la totalité de son énergie pénètre

dans la fibre optique 14 correspondante.

La fenêtre 7 est donc conformée à cet effet; ainsi que cela ressort de la figure 7, elle peut présenter des microlentilles superficielles 16 optiquement centrées à la fois sur les pixels de la puce 5 et sur les terminaisons-objets 14 a des

fibres 14.

Du côté image de l'expanseur d'image 2 (figurés 3 et 5), les fibres optiques sont maintenues régulièrement écartées les unes des autres par des

moyens d'entretoisement tels que des barrettes clipsa-

bles 17 Ainsi que cela apparaît clairement sur la figure 5, les terminaisons-images 14 b des fibres optiques sont réparties suivant un réseau carré ou rectangulaire Pour obtenir un centrage et un maintien à écartement précis des terminaisons-images des fibres (figure 5), les barrettes 17 présentent, en creux dans l'un de leurs bords longitudinaux, des encoches 17 e et en saillie sur leur autre bord longitudinal, des bossages 17 b situés rigoureusement en regard desdites

encoches Pour assurer le montage des terminaisons-

images 14 b des fibres optiques, il suffit d'engager ces terminaisons dans les encoches d'une barrette 17 et de les maintenir en place en emboîtant, d'une façon clipsable, dans les encoches considérées les bossages 17 b d'une nouvelle barrette contig Ue, en réalisant ainsi, non seulement une solidarisation des barrettes entre elles, mais également un pressage de maintien suffisant desdites terminaisons-images Pour passer du réseau hexagonal jointif (figure 4) des terminaisons-objets 14 a des fibres, au réseau carré éclaté (figure 5) des terminaisons-images 14 b, il est bien évident que les fibres correspondantes doivent être incurvées suivant un profil sinueux presque plat au centre et très dévié

à la périphérie (figure 3).

Lorsque les terminaisons-images 14 b

sont maintenues écartées par les barrettes d'entretoi-

sement 17, le faisceau des fibres sinueuses 14 est noyé

dans un bloc en matière plastique 18 qui forme notam- ment l'embout 13 destiné à être emboîté dans la cheminée 12 du circuit

intégré conjugué 1; l'extrémité 19 de cet embout 13 est optiquement traitéepour que les fibres optiques soient en contact optique intime avec la fenêtre transparente 7 de la puce o apparaissent les pixels primaires La matière plastique constituant le bloc 18 ne pénètre pas entre les barrettes 15, car il faut que les extrémités 20 des terminaisons-images 14 b fassent faiblement saillie desdites barrettes pour

pouvoir être jumelées une à une avec chacun des agran-

disseurs de pixels décrits dans ce qui suit Lesdites

extrémités libres 20 des fibres sont également optique-

ment traitées pour que la connexion lumineuse entre lesdites fibres et des agrandisseurs subséquents puisse être effectuée dans les meilleures conditions Les extrémités 20 des fibres 14 du faisceau expanseur d'image 2 font apparattre des pixels secondaires selon un

réseau carré.

A cet égard, il est important de noter que le passage du réseau hexagonal des pixels primaires au réseau carré des pixels secondaires (phénomène d'anamorphose) ne conduit pas à un inconvénient majeur du fait que la représentation présente un caractère synthétique En effet, le circuit intégré de la puce 5 est programmé pour corriger à priori cette distorsion géométrique D'ailleurs, pour éviter cette correction, il peut être envisagé, soit d'adopter la réalisation de la figure 6, soit d'utiliser des fibres optiques de

section carrée ou rectangulaire, lorsque la fabrica-

tion de telles fibres deviendra accessible.

L'exposé qui précède montre clairement que le montage sur le circuit imprimé de commande 3, de

modules 1, 2 permet d'obtenir un réseau de pixels secon-

daires éclaté par rapport aux pixels primaires des puces intégrées Dans le réseau de pixels secondaires, ceux-ci sont régulièrement espacés les uns des autres aussi bien dans chaque module qu'à la frontière des modules entre eux; en effet et ainsi que cela ressort de la figure 5, les terminaisons-images 14 b des fibres sont écartées, dans la masse d'un module 2, au pas "p" les unes des autres et au pas moitié p/2 des bords de ce module, bords qui doivent être appliqués jointivement contre ceux des modules voisins; ainsi, les terminaisons frontières 14 b d'un module sont écartées au pas "p

des terminaisons frontières 14 b des modules voisins.

Par conséquent, sur toute la surface de l'écran affi-

cheur, les pixels secondaires apparaissent régulière-

ment écartés les uns des autres, mais en laissant

subsister entre eux des zones exemptes de représentation.

En d'autres termes, ce réseau éclaté de pixels secon-

daires ne reconstitue pas pleinement en lui-même l'image produite par l'ensemble des circuits intégrés 1 Il faut pour que cette reconstitution d'image soit parfaite pour l'oeil, que les pixels secondaires soient agrandis jusqu'à devenir jointifs pour l'oeil comme cela est représenté sur la figure 12 et c'est l'objet d'ailleurs du recomposeur 4; il faut (figure 12) que chaque pixel secondaire 14 b soit agrandi pour devenir un pixel tertiaire carré 14 c remplissant quasiment tout son espace Tous les pixels tertiaires 14 c sont pratiquement jointifs de telle façon que la trame du réseau obtenu

soit invisible pour l'observateur.

Il s'agit donc maintenant de réaliser un recomposeur 4 qui permette d'obtenir à partir d'un réseau de pixels secondaires 14 b, le réseau de pixels

tertiaires 14 c (figure 12).

Suivant la forme de réalisation illustrée

par les figures 12 à 17, laquelle suppose qu'un agran-

dissement total ou partiel complémentaire doit être exécuté au-delà de l'expanseur d'image 2 et que plusieurs modules 1, 2 doivent être regroupés en réalisant un assemblage modulaire superficiel tel qu'une continuité de l'image globale soit sensible pour l'oeil à la frontière des images modulaires, le recomposeur 4 est une feuille ou plaque, de préférence en matière plastique, définissant dans sa masse des agrandisseurs-de pixels répartis suivant une trame correspondant au réseau des

pixels secondaires 14 b issus des expanseurs d'images 2.

Dans cette forme de réalisation, chaque organe agrandisseur est une micropyramide 21 prolongeant un trou conique de centrage 22 pour l'extrémité saillante

20 de la fibre optique 14 correspondante La micro-pyra-

mide diverge du fond 23 de ce trou 22 contre lequel s'appuie le bout de l'extrémité de fibre 20, vers la face apparente 24 de la plaque La petite base 23 de la micro-pyramide est circulaire et sa grande base 24 est carrée; le rapport de section est compris entre 1/32 et 1/52 Chaque micropyramide est pleine et l'indice de réfraction nl de la matière plastique qui la compose est supérieur à celui N 2 de la matière plastique qui l'entoure pour constituer la plaque 4 Dès lors que la micro-pyramide considérée présente radialement dans son matériau un saut d'indice décroissant vers la périphérie, la concentration/expansion d'intensité lumineuse d'effectue selon le principe du guide d'ondes illustré par la figure 14 Bien entendu, la ou les matières

plastiques de la plaque 4 pourraient varier en constitu-

tion, composition ou traitement de telle façon qu'il n'apparaisse, non plus un saut, mais un gradient d'indice de réfraction qui décroisse vers la périphérie Cette variation de l'indice peut non seulement être radiale,

mais également axiale, afin d'améliorer l'angle d'accep-

tance de la micro-pyramide.

Un tel agrandisseur de pixel constitué par une micro-pyramide 21 est connu dans son principe

et certaine application unitaire particulière L'origi-

nalité de l'invention réside dans le fait que les matériaux utilisés sont de la matière plastique au lieu du verre, qu'un grand nombre de micropyramides sont regroupées en un réseau laissant subsister un trame qui n'est pas visible en observation normale et que leur mode de fabrication est collectif par moulage ou

pressage de la plaque 4.

Toujours pour améliorer l'angle d'accep-

tance des micro-pyramides, mais en même temps pour améliorer le contraste subjectif par diminution des reflets, la grande base 24 de chaque micropyramide 21 présente des micro-empreintes 25 d'angle spécifique, microempreintes qui sont obtenues lors du moulage ou du pressage de la plaque 4 Ces micro-empreintes peuvent être réparties de différentes façons dont deux exemples sont donnés par les figures 16 et 17, du moment que leur angle spécifique grâce auquel le trajet de la lumière

est analogue à celui représenté (figure 15), est respecté.

Selon un premier mode de réalisation (figure 16), les micro-empreintes 25 sont circulaires et ponctuelles et réparties suivant une relativement grande densité sur chaque face apparente 24 correspondant à un pixel tertiaire 14 c Selon un deuxième mode de réalisation (figure 17) les micro-empreintes 25 sont annulaires et réparties concentriquement les unes aux autres dans chaque face apparente 24 correspondant à un pixel

tertiaire 14 c.

Il est essentiel que la plaque 4 formant recomposeur soit monolithique et fabriquée en matière plastique, du moment qu'elle définit dans sa masse un réseau d'agrandisseurs de pixels répartis suivant le réseau des pixels tertiaires Suivant la forme de réalisation précédemment décrite en se référant aux figures 12 à 17, les agrandisseurs de pixels sont constitués par des micro-pyramides Mais il est bien évident que d'autres types d'organes agrandisseurs peuvent être envisagés. Par exemple, et ainsi que cela ressort de la figure 18, de tels agrandisseurs de pixels peuvent être constitués par des micro-lentilles 26 de grande ouverture Leur trame correspond au réseau de pixels secondaires 14 b pour qu'après agrandissement, on obtienne le réseau de pixels tertiaires 14 c illustré par la figure 6 Bien entendu, il faut positionner chaque extrémité 20 des fibres optiques convenablement par rapport à la micro-lentille 26 correspondante et à cet effet, la plaque 4 présente en creux, sur sa face cachée et en regard du foyer de chaque micro-lentille, un trou

de centrage 22 pour la fibre optique correspondante.

Quel que soit le type d'agrandisseur de pixel choisi, si le module électro-optique 1 est a transducteur actif, l'agrandisseur de pixel donne une image agrandie (de préférence dans un rapport compris entre 3 à 6) du point de lumière généré ou pixel primaire activé Si le module électrooptique 1 est à transducteur passif, l'agrandisseur de pixel capte la lumière ambiante avec un angle d'acceptance convenable et la concentre sur le pixel secondaire d'o elle est transmise par les

fibres optiques sur le pixel primaire passif dont l'éten-

due est beaucoup plus faible que le pixel tertiaire; par retour inverse de la lumière, l'agrandisseur agrandit

* de 3 à 6 par exemple l'image de ce pixel primaire passif.

L'exposé qui précède considère que les

fibres optiques 14 de l'expanseur d'image 2 sont cylin-

driques (figure 8) et par conséquent, que celui-ci n'exécute aucun agrandissement Il est donc nécessaire de prévoir un agrandissement total subséquent qui se

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trouve assuré, selon les formes de réalisation précé-

demment décrites, par les micro-pyramides 21 (figure 13) ou les microlentilles 26 du recomposeur 4, que ce dernier soit limité à l'étendue d'un module 1, 2 ou qu'il soit élargi à celle d'un regroupement de modules formant écran et assure en même temps la recomposition aux frontières

de l'image.

Mais il est bien évident que l'agrandis-

sement peut être effectué, pour partie au moins, en même temps que la déviation des flux lumineux dans l'expanseur d'image 2 Ainsi, selon la variante d'exécution illustrée par la figure 9, chaque fibre optique 14 1 est conique

sur toute sa longueur et diverge depuis son extrémité-

objet 14 a jusqu'à son extrémité-image 14 b.

Selon une autre variante d'exécution ressortant de la figure 10, chaque fibre optique 14 2 est cylindrique sur une partie de sa longueur et conique sur la partie restante; la divergence est toujours orientée vers l'extrémité image La partie cylindrique

est de préférence du côté objet.

Dans ces deux variantes, la divergence est progressive Mais il est également possible, selon encore une autre variante schématisée sur la figure 11, que l'agrandissement soit localisé côté image et obtenu par filage final, moulage ou pressage après filage Dans ce cas, la fibre 14 3 est cylindrique sur la presque totalité de sa longueur et seule sa terminaison

image 14 b est évasée en agrandisseur.

Dans ces trois exemples, l'agrandissement peut être total ou partiel; dans ce dernier cas, il

appartient donc au recomposeur de poursuivre cet agrandis-

sement jusqu'à disparition apparente des frontières.

L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation et ses variantes, représentées et décrites en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées. R E V t N D I C A T I O N S 1. Procédé pour la visualisation d'une image électro-optique, consistant à faire apparaître un réseau de pixels pratiquement jointifs sur un circuit intégré à affichage direct comportant un substrat intégré de semi-conducteur recouvert d'un transducteur électro-optique, caractérisé en ce qu'il consiste: à limiter l'étendue du circuit intégré à une puce, connue en soi, d'une part, pour pouvoir appliquer aux flux lumineux élémentaires qui en sont issus-la suite du traitement optique et, d'autre part, pour qu'une telle puce puisse être reproduite à l'identique en vue d'une utilisation

modulaire indifféremment à l'unité ou en groupements.

à conduire les flux lumineux élémen-

taires précités en les déviant les uns par rapport aux autres pour les éclater et à les soumettre à un agrandissement pour que les pixels soient, sur la surface de visualisation, pratiquement jointifs bien

que leur pas mutuel soit accru du côté image relati-

vement au côté objet.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les flux lumineux issus de la puce sont simplement guidés de façon que les pixels secondaires ( 14 b) ainsi obtenus présentent la même surface unitaire que les pixels primaires ( 14 a) sur la puce, ces pixels secondaires étant ensuite agrandis pour devenir les pixels tertiaires ( 14 c) de la surface

de visualisation.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les flux lumineux issus de la puce sont guidés avec agrandissement progressif sur une partie

au moins de la longueur du guidage déviateur.

4. Procédé selon la revendication 1, applicable de préférence à des modules électro-optiques regroupés pour constituer un écran afficheur de forme et de dimensions quelconques, chaque module comprenant une puce et au moins un moyen d'expansion des flux

lumineux,-

caractérisé en ce qu'il consiste à accompagner l'agrandissement final individuel, d'un assemblage unificateur des modules pour que les pixels tertiaires ( 14 c) situés à la frontière de ceux-ci ne soient pas distinguables des pixels tertiaires ( 14 c)

situés à l'intérieur de cette frontière.

5. Dispositif de visualisation mettant

en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 4, comprenant un circuit intégré à affichage direct comportant un substrat intégré de semi-conducteur recouvert d'un transducteur électro-optique, caractérisé: en ce que le circuit intégré ( 1) est

une puce ( 5, 6) disposée dans un bottier ( 8) et recou-

verte par une fenêtre transparente ( 7) en ce que ce circuit intégré ( 1) coopère avec un expanseur d'image ( 2) constitué par un faisceau de fibres optiques ( 14; 14 1; 14 2; 14 3) qui divergent les unes des autres du côté objet vers le côté image, les extrémités-objets ( 14 a) de ces fibres étant réunies de façon pratiquement jointive pour être appliquées contre la fenêtre ( 7) en coincidence rigoureuse avec les pixels primaires ( 14 a) de la puce intégrée ( 5,6) (semi-conductrice et transductrice), tandis que les extrémités-images( 14 b) desdites fibres sont maintenues écartées à un pas (p) supérieur à celui

des extrémités-objets.

et en ce que le circuit intégré ( 1) considéré coopère avec un moyen d'agrandissement ( 14 1; 14 2; 14 3; 21; 26) qui indifféremment peut, pour une partie au moins de son effet, être constitué par chaque fibre optique ( 14) de l'expanseur d'image ( 2) et/ou être disposé en prolongement ( 4) de l'extrémité-image

de la fibre considérée.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque fibre optique ( 14) présente une section constante sur toute sa longueur

pour former guide d'onde, cette section pouvant indif-

féremment être circulaire, carrée, rectangulaire ou autre. 7 Dispositif selon la revendication , caractérisé en ce que chaque fibre optique ( 14 1 à

14.3) présente une section croissant de son extrémité-

objet ( 14 a) vers son extrémité-image ( 14 b) pour former guide d'onde et agrandisseur, cette section pouvant indifféremment être circulaire, carrée, rectangulaire

ou autre.

8. Dispositif selon la revendication , caractérisé en ce que les composants de chaque circuit intégré ( 1) sont encapsulés dans un bottier ( 8) qui délimite, en regard de la puce ( 5), une cheminée ( 12) présentant au fond une fenêtre transparente ( 7) et le faisceau de fibres optiques ( 14) de l'expanseur d'image ( 2) est noyé dans un bloc ( 18), de préférence en matière plastique, qui forme en regard de l'extrémité objet dudit faisceau un embout ( 13) optiquement traité et destiné à s'emboîter dans ladite cheminée pour venir

en contact optique intime avec ladite fenêtre.

9. Dispositif selon la revendication ou 8, caractérisé en ce que la fenêtre est, non seulement transparente pour la transmission optique des flux lumineux issus des pixels, mais également conformée ponctuellement, en regard de chaque pixel primaire de la puce et du pixel secondaire conjugué de la fibre optique correspondante, en élément concentrateur de flux lumineux-tel qu'une micro-lentille ( 16)-pour éviter les pertes de transmission par divergence à travers

la fenêtre.

10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les extrémités-images ( 20) des fibres optiques ( 14) de l'expanseur d'image ( 2) sont saillie du bloc plastique enrobeur ( 18), de façon à permettre un centrage précis de ces extrémités dans le

moyen agrandisseur subséquent ( 4).

11. Dispositif selon la revendication ou 8, caractérisé en ce que les extrémités-objets ( 14 a, figure 4) des fibres optiques ( 14) de l'expanseur d'image ( 2) sont réunies pour être toutes en contact direct les unes avec les autres dans le plus petit volume'; de sorte que le réseau des pixels à cet

endroit est à base hexagonale.

12 Dispositif selon la revendication ou 8, caractérisé en ce que les extrémités-objets ( 14 a, figure 6) des fibres optiques ( 14) de l'expanseur d'image ( 2) sont logées dans les mailles carrées d'un treillis ( 15) avec fils de trame ( 15 t) et fils de chaîne ( 15 c), de sorte que le réseau des pixels à cet endroit

est de préférence à base carrée.

13. Dispositif selon l'une quelconque

des revendications 5 à 12, applicable à la réalisation

d'écrans afficheurs de formes et de dimensions quelcon-

ques, plats ou en relief, pour jouets, télévision, tableau de bord de véhicule, tableau synoptique de commande, terminal, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs modules ( 1, 2) (comprenant chacun notamment un boîtier ( 8) de circuit intégré ( 1) encapsulant une puce ( 5), un bloc ( 18), expanseur d'image enrobant un faisceau expanseur ( 2) de fibres optiques ( 14) et un moyen d'agrandissement) qui sont juxtaposés les uns avec les autres en correspondance avec la forme et les dimensions de l'écran à réaliser

et qui sont réunis du côté image par un moyen d'assem-

blage superficiel ( 4) assurant en même temps la continuité de l'image globale à la frontière des images modulaires produites par les modules et provenant chacune de la synthétisation des pixels

images du module correspondant.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le moyen d'assemblage superficiel ( 4) est un recomposeur en forme de feuille ou de plaque, tramé en correspondance avec le réseau des extrémités-images des fibres optiques ( 14) de l'expanseur d'image ( 2), ce recomposeur ( 4) étant en matière plastique et chacun des composants élémentaires de sa trame étant un organe d'adaptation dimensionnelle pouvant être indifféremment transformateur d'ouverture de pixel ou agrandisseur suivant que lesdites fibres optiques sont elles-mêmes partiellement au moins agrandisseuses ou non, la distance (p/2) du centre de l'extrémité image de chaque fibre périphérique au bord frontière du bloc expanseur d'image correspondant étant égal à la moitié du pas (p) des extrémités images des

fibres dudit bloc.

15 Dispositif selon la revendication ou 14, caractérisé en ce que chaque agrandisseur de pixel d'un module isolé ( 1, 2) ou du recomposeur ( 4)

est une micro-lentille ( 26) de grande ouverture.

16. Dispositif selon la revendication 5 ou 14, caractérisé en ce chaque agrandisseur de pixel d'un module isolé ( 1, 2) ou du recomposeur ( 4) est une micro-pyramide ( 21) divergeant de l'extrémité-objet vers

l'extrémité-image et présentant à sa frontière géométri-

que, dans le ou les matières plastiques constituant la plaque superficielle, un saut ou gradient d'indice de réfraction décroissant vers la périphérie pour obtenir une concentration/expansion de l'intensité lumineuse

selon le principe du guide d'ondes.

17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'indice de réfraction varie également axialement dans chaque micro-pyramide ( 21)

pour améliorer l'angle d'acceptance.

18 Dispositif selon la revendication ou 16, caractérisé en ce que chaque agrandisseur de pixel d'un module isolé ( 1, 2) ou du recomposeur ( 4) est un évasement ( 14 b) obtenu par moulage ou par pressage, sur l'extrémité libre image de chaque fibre

optique ( 14) d 9 l'expanseur d'image ( 2).

19. Dispositif selon l'une quelconque

des revendications 15, 16 et 18 caractérisé en ce

que la face apparente ( 24) de la plaque superficielle ( 4) présente des micro-empreintes ( 25) d'angle spécifique pour améliorer l'angle d'acceptance des micro-pyramides, d'une part, et améliorer le contraste

subjectif, d'autre part, par diminution des reflets.