FR2779537A1 - Dispositif d'affichage a panneau plat, a guide d'ondes optiques - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif inclut une pluralité de guides d'ondes optiques (23) dans lesquels une lumière est incidente, un substrat (24) de disposition des guides fait d'un matériau ayant un indice de réfraction faible, un contrôleur (22) de sortie de lumière positionné sur les guides et fait d'un matériau dont l'indice de réfraction change selon un champ électrique et une partie (21) de sortie de lumière positionnée sur le contrôleur pour réfracter la lumière l'ayant traversé.
Description
DISPOSITIF D'AFFICHAGE A PANNEAU PLAT, A GUIDE D'ONDES
OPTIQUE
DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif d'affichage à panneau plat, et plus particulièrement un dispositif d'affichage à panneau plat utilisant un guide d'ondes optique avec une haute résolution d'une image reproduite et un haut rendement lumineux. Actuellement, des tubes à rayons cathodiques (CRT) sont largement utilisés comme dispositifs d'affichage
pour des moniteurs ou des postes de télévision.
Cependant, du fait des inconvénients qui sont que le CRT est lourd et encombrant, des dispositifs d'affichage à panneau plat légers, tels que des dispositifs d'affichage à cristal liquide (LCD) ou des dispositifs d'affichage à plasma sont progressivement mis en usage pratique. Cependant, les LCD coûtent chers et il y a des limites quant à la taille de l'écran. Les dispositifs d'affichage à plasma coûtent également
chers et consomment beaucoup d'électricité.
Pour surmonter ces inconvénients, des dispositifs d'affichage utilisant des guides d'ondes optiques ont été développés. Le guide d'ondes optique convient à un dispositif d'affichage avec un écran de grande taille parce qu'il peut transmettre une lumière brillante à
une zone distante avec peu d'atténuation de la lumière.
La figure 1 montre un dispositif d'affichage à panneau plat classique utilisant un guide d'ondes optique. Le dispositif d'affichage à panneau plat classique montré sur la figure 1 inclut un coeur 15 dans lequel la lumière fournie par une source de lumière (non représentée) est incidente pour ensuite s'y propager, un confinement 14 positionné sur le coeur 15 et fait d'un matériau ayant un indice de réfraction faible de façon à réfléchir totalement la lumière propagée à travers le coeur 15, une couche d'absorption de lumière positionnée sur le confinement 14, pour absorber la lumière, une première électrode 13 positionnée sur la couche d'absorption de lumière 10 et à laquelle une tension prédéterminée est appliquée, une couche de matériau électro-optique 16 positionnée sous le coeur et dont l'indice de réfraction change en fonction d'un champ électrique, une couche de diffusion 17 pour diffuser la lumière, et une deuxième électrode 18 qui
est mise à la masse et faite d'un matériau transparent.
Dans le dispositif d'affichage à panneau plat classique construit comme décrit ci-dessus, si une tension prédéterminée 12 est appliquée à la première électrode 13, un champ électrique 11 est généré entre les première et deuxième électrodes 13 et 18. L'indice de réfraction de la couche de matériau électro-optique 16 augmente à cause du champ électrique 11 de sorte que la lumière propagée à travers le coeur 15 traverse la couche de matériau électro-optique 16 et entre en collision avec des particules de diffusion dans la couche de diffusion 17 pour être ensuite diffusée. La lumière diffusée dans la couche de diffusion 17 traverse la deuxième électrode 18 faite d'un matériau transparent de sorte que la lumière qui a traversé la deuxième électrode 18 peut être observée par un observateur. Cependant, dans le dispositif d'affichage à panneau plat classique mentionné ci-dessus, puisque la couche de diffusion 17 a de petites particules provoquant une diffusion dans tous les sens, la lumière incidente dans la couche de diffusion 17 est diffusée dans tous les sens et une quantité considérable de flux lumineux est réfléchie à l'interface entre la couche de matériau électro-optique 16 et la couche de diffusion 17. Par conséquent, seule une quantité extrêmement petite de lumière incidente est émise vers l'extérieur. Ainsi, le
rendement lumineux est très faible.
Aussi le dispositif d'affichage à panneau plat classique ne peut- il pas réduire la largeur d'un guide d'ondes pour fournir la lumière à une largeur inférieure à une largeur prédéterminée en raison de son faible rendement lumineux en sortie, ce qui aboutit à
une résolution limitée d'une image reproduite.
Pour résoudre les problèmes ci-dessus, un objectif de la présente invention est de prévoir un dispositif d'affichage à panneau plat avec une haute résolution d'une image reproduite, un haut rendement lumineux et
un large angle de vue.
Par conséquent, pour atteindre l'objectif ci-
dessus, on propose un dispositif d'affichage à panneau plat à guide d'ondes optique, incluant une source de lumière pour émettre de la lumière, une pluralité de guides d'ondes optiques dans lesquels la lumière émise par la source de lumière est incidente, un substrat de disposition de guides d'ondes optiques sur lequel la pluralité de guides d'ondes optiques est disposée et qui est fait d'un matériau ayant un indice de réfraction faible de façon à réfléchir totalement la lumière transmise à travers la pluralité de guides d'ondes optiques, un contrôleur de sortie de lumière positionné sur la pluralité de guides d'ondes optiques et fait d'un matériau dont l'indice de réfraction change selon un champ électrique, une partie de sortie de lumière positionnée sur le contrôleur de sortie de lumière, pour réfracter la lumière ayant traversé le contrôleur de sortie de lumière quand la lumière propagée à travers la pluralité de guides d'ondes optiques dû au champ électrique est transmise à travers le contrôleur de sortie de lumière et est sortie à partir de celui-ci, et pour sortir celle-ci vers l'extérieur, une première électrode positionnée sur la partie de sortie de lumière, faite d'un matériau conducteur transparent, et à laquelle une tension de commande prédéterminée est appliquée, une deuxième électrode positionnée sous le contrôleur de sortie de lumière, faite d'un matériau conducteur, et qui forme un champ électrique en conjonction avec la première électrode, et un circuit d'attaque pour appliquer la tension de commande prédéterminée aux première et
deuxième électrodes.
La première électrode est de préférence positionnée sous le substrat de disposition de guides d'ondes optiques. De plus, la pluralité de guides d'ondes optiques sont de préférence des fibres optiques de section rectangulaire sans confinement. Le contrôleur de sortie de lumière est de préférence une couche de cristal liquide. De plus, la partie de sortie de lumière peut être formée d'une pluralité de fibres
optiques cylindriques sans confinement.
Le dispositif d'affichage à panneau plat à guide d'ondes optique selon la présente invention peut en outre inclure une plaque de protection transparente sur laquelle est formée la première électrode, dans lequel la plaque de protection est collée sur la partie de
sortie de lumière par un adhésif optique.
De plus, la source de lumière est de préférence une source de lumière pour émettre la lumière de trois couleurs primaires pour afficher des couleurs, et chacun de la pluralité de guides d'ondes optiques peut en outre inclure trois guides d'ondes optiques pour propager la lumière de trois couleurs primaires émises
par la source de lumière.
En variante, la source de lumière peut être une source de lumière blanche pour afficher des couleurs, chacun de la pluralité de guides d'ondes optiques peut en outre inclure trois guides d'ondes optiques, et des filtres de couleur pour trois couleurs primaires peuvent être prévus devant les trois guides d'ondes optiques pour propager la lumière émise par la source de lumière blanche dans la lumière de trois couleurs primaires. De plus, un dispositif de commande d'échelle des gris pour commander la luminosité de la sortie de lumière de la source de lumière peut en outre être prévu entre la source de lumière et la pluralité de guides d'ondes optiques, et la luminosité de la sortie de lumière provenant du dispositif de commande d'échelle des gris est de préférence commandée conformément à un signal de commande de luminosité
fourni par le circuit d'attaque.
De préférence, le dispositif de commande d'échelle des gris inclue une pluralité d'unités de commande d'échelle des gris avec un nombre prédéterminé de contrôleurs d'échelle des gris formés en série, chaque contrôleur d'échelle des gris incluant un guide d'ondes optique dans lequel la lumière émise par la source de lumière est incidente, un substrat de disposition de guides d'ondes optiques sur lequel le guide d'ondes optique est disposé et fait d'un matériau ayant un indice de réfraction faible de façon à réfléchir totalement la lumière transmise à travers le guide d'ondes optique, un contrôleur de transmission de lumière positionné entre le guide d'ondes optique et le substrat de disposition de guides d'ondes optiques et fait d'un matériau dont l'indice de réfraction change selon un champ électrique, une couche d'absorption de lumière positionnée sous le contrôleur de transmission de lumière, pour absorber la lumière transmise au contrôleur de transmission de lumière quand la lumière propagée à, travers le guide d'ondes optique est transmise au contrôleur de transmission de lumière dû au champ électrique, des troisième et quatrième électrodes positionnées sur le guide d'ondes optique, faites d'un matériau conducteur et auxquelles le signal de commande de luminosité de lumière est appliqué par le circuit d'attaque, une cinquième électrode positionnée entre la couche d'absorption de lumière et le substrat de disposition de fibres optiques et faite d'un matériau transparent qui produit des champs électriques en conjonction avec les troisième et quatrième électrodes, respectivement, et une plaque de protection positionnée sur le guide d'ondes optique et les troisième et quatrième électrodes, pour réfléchir totalement la lumière propagée à travers le guide
d'ondes optique.
Ici, les zones des contrôleurs de transmission de lumière de la pluralité de contrôleurs d'échelle des gris sont de préférence réalisées pour être différentes les unes des autres de façon à commander finement la luminosité de la lumière fournie par le dispositif de
commande d'échelle des gris.
L'objectif et les avantages ci-dessus de la présente invention ressortiront mieux en décrivant en détail un mode de réalisation préféré de celle-ci en se référant aux dessins ci-joints, sur lesquels: la figure 1 est un schéma représentant un dispositif d'affichage à panneau plat classique utilisant un guide d'ondes optique; la figure 2 est un schéma représentant le panneau plat d'affichage d'un dispositif d'affichage à panneau plat, à guide d'ondes optique selon la présente invention; la figure 3 est une vue agrandie de la figure 2 représentant la réfraction du flux de lumière; la figure 4 est une vue de face d'un substrat de disposition de fibres optiques; la figure 5 est une vue agrandie de la partie "A" montrée sur la figure 4; la figure 6 est une vue en coupe de la figure 5; la figure 7 est une vue arrière du substrat de disposition de fibres optiques montré sur la figure 4; la figure 8 est une vue agrandie de la partie "B" montrée sur la figure 7; la figure 9 montre des vues avant et arrière d'une plaque de protection sur laquelle des fibres optiques cylindriques sans confinement sont fixées; la figure 10 montre des vues agrandies des parties "C" et "D" montrées sur la figure 9; la figure 11 est un schéma fonctionnel d'un dispositif d'affichage à panneau plat, à guide d'ondes optique selon la présente invention; la figure 12A représente des unités de commande d'échelle des gris, et les figures 12B et 12C sont des schémas détaillés des unités de commande d'échelle des gris; la figure 13 est une vue en coupe transversale partielle d'un substrat de disposition de fibres optiques dans un panneau d'affichage en couleur; la figure 14 est une.vue en coupe longitudinale partielle d'un substrat de disposition de fibres optiques dans un panneau d'affichage en couleur; et la figure 15 est une vue de face partielle d'un substrat de disposition de fibres optiques dans un
panneau d'affichage en couleur.
La figure 2 montre le panneau d'affichage d'un dispositif d'affichage à panneau plat, à guide d'ondes
optique selon la présente invention.
Le panneau d'affichage montré sur la figure 2 inclut une fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23, un substrat de disposition de fibres optiques 24, une couche de cristal liquide 22, une pluralité de fibres optiques cylindriques sans confinement 21, une première électrode 25 et une deuxième électrode 26. La lumière émise par une source de lumière (non représentée) est incidente dans la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23 pour servir ainsi de guide d'ondes optique. Le substrat de disposition de fibres optiques 24 est positionné sous la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23 et est fait d'un matériau avec un indice de réfraction faible de façon à réfléchir ainsi totalement la lumière propagée à travers la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23. La couche de cristal liquide 22 est positionnée sur la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23 et est faite d'un matériau dont l'indice de réfraction augmente selon un champ électrique afin de servir ainsi de contrôleur de sortie de lumière. La pluralité de fibres optiques cylindriques sans confinement 21 est positionnée sur la couche de cristal liquide 22, pour réfracter la lumière qui a traversé la couche de cristal liquide 22 quand la lumière propagée à travers la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23 est transmise à la couche de cristal liquide 22 par le champ électrique et est fournie à partir de celle-ci, et pour envoyer celle-ci vers l'extérieur. La première électrode 25 est positionnée sur les fibres optiques cylindriques sans confinement 21, est faite d'un matériau conducteur transparent, et une tension de commande (+V) prédéterminée y est appliquée. La deuxième électrode 26 est positionnée sous le substrat de disposition de fibres optiques 24 et est faite d'un matériau conducteur. La deuxième électrode 26 forme un champ électrique en conjonction avec la première électrode 25. Sur la figure 2, la deuxième électrode 26 est positionnée sous le substrat de disposition de fibres optiques 24. Cependant, la deuxième électrode 26 peut être positionnée sous la couche de cristal liquide 22 ou la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23, sans être limitée au cas montré sur la
figure 2.
De plus, une plaque de protection transparente 20 sur laquelle la première électrode 25 est formée est couplée aux fibres optiques cylindriques 21 en
utilisant un adhésif optique 27.
Le fonctionnement du dispositif d'affichage à panneau plat mentionné cidessus, à guide d'ondes optique selon la présente invention sera maintenant décrit sur la base du panneau d'affichage montré sur la figure 3, qui est une vue agrandie de la figure 2. Sur la figure 3, no représente l'indice de réfraction de l'atmosphère, ni représente l'indice de réfraction de la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23, n3 représente l'indice de réfraction du substrat de disposition de fibres optiques 24, n4 représente l'indice de réfraction de la couche de cristal liquide 22 dans le cas o aucun champ électrique ne lui est appliqué, n4' représente l'indice de réfraction de la couche de cristal liquide 22 dans le cas o un champ électrique lui est appliqué, n5 représente l'indice de réfraction de chacune des fibres optiques cylindriques sans confinement 21, et n6 représente les indices de réfraction de la plaque de
protection 20 et de l'adhésif optique 27.
En se référant à la figure 3, la lumière incidente à partir d'une source de lumière (non représentée) installée à l'extérieur du panneau d'affichage circule à travers la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23, tout en satisfaisant à la condition de réflexion totale d'un guide d'ondes. La réflexion est effectuée par le substrat de disposition de fibres optiques 24 et la couche de cristal liquide 22 ayant les indices de réfraction n3 et n4, respectivement, qui sont relativement inférieurs à l'indice de réfraction de la fibre optique de section
rectangulaire sans confinement 23.
Si des tensions prédéterminées +V et -V sont appliquées aux première et deuxième électrodes 25 et 26, respectivement, un champ électrique se forme entre les première et deuxième électrodes 25 et 26. Ceci augmente nettement l'indice de réfraction de la couche de cristal liquide 22 positionnée sur la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23 de sorte que n4' > 1,1 x ni, c'est-à-dire la condition de réflexion totale est enfreinte. Ensuite, le flux de lumière est presque entièrement transmis de la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23 à la couche de cristal liquide 22 avec un petit angle de réfraction pour être ensuite incidente sur les surfaces latérales des fibres optiques cylindriques sans confinement 21 ayant chacune un indice de réfraction n5
supérieur à n4 de la couche de cristal liquide 22.
Ici, l'indice de réfraction n5 de chacune des fibres optiques cylindriques sans confinement 21 est ajusté de façon appropriée de sorte que le flux de lumière converge autour du côté sortie des fibres optiques cylindriques sans confinement 21. Le flux de lumière condensé provenant des fibres optiques cylindriques sans confinement 21 est totalement sorti à l'extérieur de la plaque de protection 20 par l'intermédiaire de l'adhésif optique 27 et de la plaque
de protection 20 avec un grand angle de divergence.
Quand la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 23 ayant un indice de réfraction nl et servant de guide d'ondes optique est couverte par la couche de cristal liquide 22, la condition de la réflexion totale de la lumière circulant à l'intérieur du guide d'ondes optique est exprimée par la formule (1): > Oc Oc = sin'l (n4/nl) o 0 est l'angle critique. La lumière avec un angle d'incidence 0, qui est supérieur à l'angle critique Oc, est réfléchie à l'interface entre une couche de cristal liquide et un guide d'ondes. Par exemple, quand la couche de cristal liquide avec un indice de réfraction de 1,45 est formée sur un guide d'ondes avec un indice de réfraction de 1,65, la lumière piégée à l'intérieur du guide d'ondes ne peut pas s'échapper du guide d'ondes dans le domaine de l'angle d'incidence supérieur à l'angle critique. Cependant, si une tension externe est appliquée à la couche de cristal liquide, un champ électrique est appliqué à la couche de cristal liquide de sorte que l'indice de réfraction du cristal
liquide augmente d'environ 20% pour atteindre 1,74.
Ici, puisque l'indice de réfraction de la couche de cristal liquide devient plus grand que celui du guide d'ondes, la lumière piégée à l'intérieur du guide d'ondes est transmise à travers la couche de cristal
liquide pour ensuite sortie vers l'extérieur.
La figure 4 est une vue de face d'un substrat de disposition de fibres optiques d'un panneau d'affichage sur lequel des fibres optiques de section rectangulaire sans confinement sont disposées, la figure 5 est une vue agrandie de la partie "A" montrée sur la figure 4, et la figure 6 est une vue en coupe de la figure 5. En se référant aux figures 5 et 6, des fibres optiques de section rectangulaire sans confinement 23 sont disposées dans des rainures rectangulaires formées perpendiculairement à un substrat de disposition de fibres optiques 24, une couche de cristal liquide 22 est formée sur celui-ci, et une deuxième électrode 26 est formée sous le substrat de disposition de fibres
optiques 24.
La figure 7 est une vue arrière du substrat de disposition de fibres optiques 24, et la figure 8 est une vue agrandie de la partie "B" montrée sur la figure 7. En se référant aux figures 7 et 8, la deuxième électrode 26 est formée horizontalement sur le
substrat de disposition de fibres optiques 24.
La figure 9 représente des vues de face et latérale d'une plaque de protection sur laquelle est fixée une fibre optique cylindrique sans confinement, et la figure 10 représente des vues agrandies des parties "C" et "D" montrées sur la figure 9. En se référant aux figures 9 et 10, une fibre optique cylindrique sans confinement 21 est connectée à une plaque de protection faite d'un matériau transparent, sur laquelle une première électrode 25 est formée, par un adhésif
optique 27.
La figure 11 est un schéma fonctionnel d'un dispositif d'affichage à panneau plat, à guide d'ondes optique selon la présente invention. En se référant à la figure 11, le dispositif d'affichage à panneau plat, à guide d'ondes optique selon la présente invention inclut une source de lumière 36 pour émettre de la lumière, un dispositif de commande d'échelle des gris 34 pour commander la luminosité de la lumière fournie par la source de lumière 36, un panneau d'affichage 32 pour recevoir la lumière fournie par le dispositif de commande d'échelle des gris 34 et pour l'afficher, et un circuit d'attaque 30 pour appliquer les signaux de commande Cl et C2 au dispositif de commande d'échelle des gris 34 et au panneau d'affichage 32,
respectivement, selon un signal vidéo.
Dans le dispositif d'affichage à panneau plat à guide d'ondes optique selon la présente invention, construit comme décrit ci-dessus, la luminosité de la lumière sortie par la source de lumière 36 est commandée par le dispositif de commande d'échelle des gris 34 conformément au signal de commande C1 fourni par le circuit d'attaque 30, et la lumière ayant traversé le dispositif de commande d'échelle des gris 34 est affichée séquentiellement sur le panneau d'affichage 32 conformément à C2 fourni par le circuit d'attaque 30. Le fonctionnement du panneau d'affichage 32 est le même que celui décrit en se référant à la
figure 3 et ainsi l'explication de celui-ci sera omise.
Le dispositif de commande d'échelle des gris 34 inclut une pluralité d'unités de commande d'échelle des gris montrée sur la figure 12A. Chaque unité de commande d'échelle des gris a quatre contrôleurs d'échelle des gris 53, 54, 55 et 56. Chacun des contrôleurs d'échelle des gris 53, 54, 55 et 56 montrés sur la figure 12A inclut une fibre optique de section rectangulaire sans confinement 44, un substrat de disposition de fibres optiques 46, une couche de cristal liquide 48, une couche d'absorption de lumière , une troisième électrode 40, une quatrième électrode 41, une cinquième électrode 52, et une plaque de protection 42. La lumière émise par la source de lumière 36 est incidente sur la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 44. La fibre optique de section rectangulaire sans confinement 44 est disposée sur le substrat de disposition de fibres optiques 46 qui est fait d'un matériau ayant un indice de réfraction faible de façon à réfléchir totalement la lumière propagée à travers la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 44. La couche de cristal liquide 48 est positionnée entre la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 44 et le substrat de disposition de fibres optiques 46 et est faite d'un matériau dont l'indice de réfraction change conformément à un champ électrique de façon à servir de contrôleur de transmission de lumière. La couche d'absorption de lumière 50 est positionnée sous la couche de cristal liquide 48 et absorbe la lumière transmise à la couche de cristal liquide 48 quand la lumière propagée à travers la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 44 est transmise à la couche de cristal liquide 48 par l'application d'un champ électrique. Les troisième et quatrième électrodes et 41 sont positionnées sur la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 44, sont faites d'un matériau conducteur, et le signal de commande CI leur est appliqué par le circuit d'attaque 30. La cinquième électrode 52 est positionnée entre la couche d'absorption de lumière 50 et le substrat de disposition de fibres optiques 46 et est faite d'un matériau transparent qui produit des champs électriques en conjonction avec les troisième et quatrième électrodes 40 et 41, respectivement. La plaque de protection 42 est positionnée sur la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 44 et les troisième et quatrième électrodes 40 et 41 et réfléchit totalement la lumière propagée à travers la fibre
optique de section rectangulaire sans confinement 44.
De façon à commander finement la luminosité de la lumière fournie par le dispositif de commande d'échelle des gris 34, les zones des couches de cristal liquide 48 des quatre contrôleurs d'échelle des gris 53, 54, 55 et 56 sont réalisées de façon à être différentes les
unes des autres.
Le fonctionnement du dispositif de commande d'échelle des gris 34, construit comme décrit ci-dessus, sera décrit en se référant aux figures 12B
et 12C.
La figure 12B montre le cas o aucune tension n'est appliquée à la troisième électrode 40, une tension positive prédéterminée (+ V) est appliquée à la quatrième électrode 41 et une tension négative prédéterminée (-V) est appliquée à la cinquième électrode 52. L'orientation des molécules de cristal liquide dans la couche de cristal liquide 48 est parallèle à l'orientation de la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 44, c'est-à-dire l'indice de réfraction de la couche de cristal liquide 48 remplit la condition de réflexion totale. Ainsi, la lumière incidente de la source de lumière 36 subit une réflexion totale afin d'être ensuite propagée à travers la fibre optique de section rectangulaire sans
confinement 44.
La figure 12C montre le cas o aucune tension n'est appliquée à la quatrième électrode 41, une tension positive prédéterminée (+V) est appliquée à la troisième électrode 40 et une tension négative prédéterminée (-V) est appliquée à la cinquième électrode 52. L'orientation des molécules de cristal liquide dans la couche de cristal liquide 48 est modifiée de 90 de sorte que l'indice de réfraction de
la couche de cristal liquide 48 augmente nettement.
Ainsi, la lumière à réfléchir par la couche de cristal liquide 48 ne peut pas être réfléchie à partir de celle-ci mais est transmise à travers la couche de cristal liquide 48 pour être ensuite absorbée dans la couche d'absorption de lumière 50. De cette manière, la lumière propagée à travers la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 44 est partiellement transmise à travers la couche de cristal liquide 48 pour être ensuite absorbée dans la couche d'absorption de lumière 50, ce qui commande la luminosité de la lumière propagée, commandant ainsi l'échelle des gris de la lumière. Dès que l'échelle des gris de la lumière a été commandée, aucune tension n'est appliquée à la troisième électrode 40, une tension positive prédéterminée (+V) est appliquée à la quatrième électrode 41 et une tension négative prédéterminée (-V) est appliquée à la cinquième électrode 52, comme montré sur la figure 12B, permettant ainsi à la couche de cristal liquide 48 d'avoir un indice de réfraction
satisfaisant à la condition de réflexion totale.
De façon à commander finement l'échelle de gris de la lumière, les zones des couches de cristal liquide 48 pour les quatre contrôleurs d'échelle des gris 53, 54, et 56 montrés sur la figure 12A sont réalisées pour être différentes les unes des autres. De plus, l'échelle des gris de la lumière peut être commandée beaucoup plus finement en augmentant le nombre de
contrôleurs d'échelle des gris. La figure 13 est une vue en coupe transversale partielle d'un substrat de
disposition de fibres optiques dans un panneau d'affichage en couleur, dans lequel trois fibres optiques de section rectangulaire sans confinement 62, 64 et 66 sont empilées dans des rainures rectangulaires formées dans un substrat de disposition de fibres optiques 68, une couche de cristal liquide 60 est formée sur la fibre optique de section rectangulaire sans confinement 62 et une électrode 70 est formée sous le substrat de disposition de fibres optiques 68. Les structures d'une fibre optique cylindrique sans confinement et d'une plaque de protection positionnée sur la couche de cristal liquide sont les mêmes que celles montrées sur la figure 2 et seront omises ici. En variante, dans le panneau d'affichage en couleur pour afficher des couleurs, les couleurs peuvent être affichées en disposant les trois fibres optiques de section rectangulaire sans confinement dans trois rainures rectangulaires formées en parallèle au substrat de disposition de fibre optique, respectivement, plutôt qu'en empilant les trois fibres optiques de section rectangulaire sans
confinement dans un seul creux rectangulaire.
La figure 14 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un substrat de disposition de fibres optiques dans un panneau d'affichage en couleur pour afficher des couleurs, et la figure 15 est une vue de face partielle de celui-ci. Ici, le numéro de référence 72 désigne trois fibres optiques de section rectangulaire sans confinement connectées au dispositif de commande d'échelle des gris 34 et dans lesquelles la lumière fournie par le dispositif de commande d'échelle
des gris 34 est incidente.
Dans le panneau d'affichage en couleur selon la présente invention pour afficher des couleurs, les rayons de trois couleurs primaires fournis par une source de lumière (non représentée) pour émettre la lumière de trois couleurs primaires sont incidents dans les trois fibres optiques de section rectangulaire sans confinement 62, 64 et 66 empilées en séquence, respectivement. Les rayons de trois couleurs primaires incidents dans et propagés jusqu'aux trois fibres optiques de section rectangulaire sans confinement 62, 64 et 66 traversent une fibre optique cylindrique sans confinement et une plaque de protection pour être ensuite sortis vers l'extérieur puisque l'indice de réfraction de la couche de cristal liquide 60 augmente dû à l'application d'un champ électrique, comme décrit en se référant à la figure 3, affichant ainsi une image
souhaitée sur le panneau d'affichage comme une couleur.
En variante, une image souhaitée peut être affichée comme une couleur en utilisant une source de lumière blanche et en prévoyant des filtres de couleur correspondant aux couleurs respectives devant les trois fibres optiques de section rectangulaire sans confinement 62, 64 et 66 pour propager la lumière de trois couleurs primaires à travers les trois fibres optiques de section rectangulaire sans confinement 62,
64 et 66.
Comme décrit ci-dessus, le dispositif d'affichage à panneau plat, à guide d'ondes optique selon la présente invention peut considérablement améliorer la résolution d'une image reproduite et présente un très haut
rendement lumineux et un angle de visée large.
Claims (11)
1. Dispositif d'affichage à panneau plat, à guide d'ondes optique, caractérisé en ce qu'il comprend: une source de lumière (36) pour émettre de la lumière; une pluralité de guides d'ondes optiques (23) dans lesquels la lumière émise par la source de lumière (36) est incidente; un substrat (24) de disposition de guides d'ondes optiques sur lequel la pluralité de guides d'ondes optiques est disposée et qui est fait d'un matériau ayant un indice de réfraction faible de façon à réfléchir totalement la lumière transmise à travers la pluralité de guides d'ondes optiques; un contrôleur (22) de sortie de lumière positionné sur la pluralité de guides d'ondes optiques et fait d'un matériau dont l'indice de réfraction change selon un champ électrique; une partie (21) de sortie de lumière positionnée sur le contrôleur de sortie de lumière, pour réfracter la lumière ayant traversé le contrôleur de sortie de lumière quand la lumière propagée à travers la pluralité de guides d'ondes optiques dû au champ électrique est transmise à travers le contrôleur de sortie de lumière et est sortie à partir de celui-ci, et pour sortir celle-ci vers l'extérieur; une première électrode (25) positionnée sur la partie de sortie de lumière, faite d'un matériau conducteur transparent, et à laquelle une tension de commande prédéterminée est appliquée; une deuxième électrode (26) positionnée sous le contrôleur de sortie de lumière, faite d'un matériau conducteur, et qui forme un champ électrique en conjonction avec la première électrode (25); et un circuit d'attaque (30) pour appliquer la tension de commande prédéterminée aux première et deuxième électrodes (25; 26).
2. Dispositif d'affichage à panneau plat selon la revendication 1, dans lequel la première électrode (25) est positionnée sous le substrat (24) de disposition de
guides d'ondes optiques.
3. Dispositif d'affichage à panneau plat selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de guides d'ondes optiques sont des fibres optiques (23) de
section rectangulaire sans confinement (23).
4. Dispositif d'affichage à panneau plat selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur de sortie de
lumière est une couche de cristal liquide (22).
5. Dispositif d'affichage à panneau plat selon la revendication 1, dans lequel la partie de sortie de lumière est formée d'une pluralité de fibres optiques
cylindriques sans confinement (21).
6. Dispositif d'affichage à panneau plat selon la revendication 1, comprenant en outre une plaque de protection transparente (20, 42) sur laquelle est formée la première électrode (25; 26), dans lequel la plaque de protection (20, 42) est collée sur la partie
de sortie de lumière par un adhésif optique (27).
7. Dispositif d'affichage à panneau plat selon la revendication 1, dans lequel la source de lumière est une source de lumière (36) pour émettre la lumière de trois couleurs primaires pour afficher des couleurs et chacun de la pluralité de guides d'ondes optiques inclut en outre trois guides d'ondes optiques pour propager la lumière de trois couleurs primaires émises
par la source de lumière (36).
8. Dispositif d'affichage à panneau plat selon la revendication 1, dans lequel la source de lumière (36) est une source de lumière blanche pour afficher des couleurs, chacun de la pluralité de guides d'ondes optiques inclut en outre trois guides d'ondes optiques, et des filtres de couleur pour trois couleurs primaires sont prévus devant les trois guides d'ondes optiques pour propager la lumière émise par la source de lumière
blanche dans la lumière de trois couleurs primaires.
9. Dispositif d'affichage à panneau plat selon la revendication 1, dans lequel un dispositif de commande d'échelle des gris (34) pour commander la luminosité de la lumière sortie par la source de lumière (36) est en outre prévu entre la source de lumière et la pluralité de guides d'ondes optiques, et la luminosité de la lumière sortie par le dispositif de commande d'échelle des gris (34) est commandée conformément à un signal de commande de luminosité fourni par le circuit d'attaque (30).
10. Dispositif d'affichage à panneau plat selon la revendication 9, dans lequel le dispositif de commande d'échelle des gris (34) inclut une pluralité d'unités de commande d'échelle des gris (53, 54, 55, 56) avec un nombre prédéterminé de contrôleurs d'échelle des gris formés en série, chaque contrôleur d'échelle des gris comprenant: un guide d'ondes optique (44) dans lequel la lumière émise par la source de lumière (36) est incidente; un substrat (46) de disposition de guides d'ondes optiques sur lequel le guide d'ondes optique est disposé et qui est fait d'un matériau avec un indice de réfraction faible de façon à réfléchir totalement la lumière transmise à travers le guide d'ondes optique; un contrôleur (48) de transmission de lumière positionné entre le guide d'ondes optique et le substrat de disposition de guides d'ondes optiques et qui est fait d'un matériau dont l'indice de réfraction change selon un champ électrique; une couche (50) d'absorption de lumière positionnée sous le contrôleur de transmission de lumière, pour absorber la lumière transmise au contrôleur de transmission de lumière quand la lumière propagée à travers le guide d'ondes optique est transmise au contrôleur de transmission de lumière dû au champ électrique; des troisième et quatrième électrodes (40, 41) positionnées sur le guide d'ondes optique, faites d'un matériau conducteur et auxquelles le signal de commande de luminosité de lumière est appliqué par le circuit d'attaque (30); une cinquième électrode (52) positionnée entre la couche d'absorption de lumière et le substrat de disposition de fibres optiques et faite d'un matériau transparent qui produit des champs électriques en conjonction avec les troisième et quatrième électrodes (40, 41), respectivement; et une plaque de protection (42) positionnée sur le guide d'ondes optique et les troisième et quatrième électrodes (40, 41), pour réfléchir totalement la
lumière propagée à travers le guide d'ondes optique.
11. Dispositif d'affichage à panneau plat selon la revendication 10, dans lequel les zones des contrôleurs (48) de transmission de lumière de la pluralité de contrôleurs d'échelle des gris (53, 54, 55, 56) sont
réalisées pour être différentes les unes des autres de façon à commander finement la luminosité de la lumière fournie par le dispositif de commande d'échelle des5 gris (34).
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