FR3145993A1 - Dispositif d’affichage - Google Patents
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Abstract
TITRE : DISPOSITIF D’AFFICHAGE Le dispositif d’affichage comporte une matrice de pixels (60), chaque pixel étant défini par un volume fixe s’étendant sur la surface du pixel entre une plaque (67) transparente dans au moins une partie du spectre visible et un support (66). Chaque pixel comporte au moins une membrane (62) souple inerte imperméable transparente dans au moins une partie du spectre visible, s’étendant sur cette surface du pixel et séparant une chambre (68) du côté de sa face orientée vers la plaque transparente et une chambre (63) du côté de sa face orientée vers le support, le volume du pixel étant ainsi constitué d’un nombre de chambres égal au nombre de membranes plus un. Chaque chambre est fluidiquement reliée à un réservoir de liquide, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de ce liquide depuis le réservoir vers la chambre ou depuis la chambre vers le réservoir. La figure de l’abrégé : Figure 3.
Description
La présente invention concerne un dispositif d’affichage. Elle s’applique, en particulier, à l’affichage de textes ou d’images fixes ou animées, en lumière naturelle, sans rétroéclairage.
Les murs d’images, afficheurs de grandes dimensions, utilisent actuellement des diodes électroluminescentes (ou DEL, plus connues sous le nom de LED, acronyme de « light emitting diode ») qui émettent de la lumière visible en chacun des points de l’image (ou « pixel »). De ce fait, leur consommation d’électricité est élevée, car même si une partie de leurs usages consiste à afficher des textes ou des images fixes, chaque pixel est rafraichi plusieurs milliers de fois par seconde.
Le secteur de l’affichage et de la communication visuelle fait massivement appel à ce type d’écrans dits émissifs, couvrant des surfaces de plus en plus grandes, qui émettent de la lumière et constituent donc une source de pollution lumineuse, consomment en permanence de l’énergie et qui, pour être visibles doivent générer d’autant plus de lumière (et donc consommer d’autant plus d’énergie) que l’environnement ambiant est lumineux.
A contrario, les écrans à cristaux liquides ferroélectriques présentent une très faible consommation électrique mais leurs dimensions sont limitées. Leur diagonale est inférieure à 75 centimètres.
L’invention s’inscrit dans une logique de réduction du gaspillage de l’énergie et de limitation de la pollution lumineuse en proposant une solution technique pour réaliser des dispositifs d’information réflectifs qui n’émettent pas de lumière mais utilisent et reflètent la lumière ambiante. Ils ne sont donc pas visibles la nuit à moins d’intégrer un éclairage externe additionnel.
Le dispositif d’affichage objet de l’invention est basé sur des techniques microfluidiques et la circulation de liquides de différentes couleurs dans des micro-canaux et chambres qui vont former la base de l’écran. L’invention repose sur un jeu de chambres, de membranes et d’actionneurs permettant de mettre en mouvement des liquides colorés et de les recycler. Ce système de circulation des liquides colorés permet de moduler la couleur de chaque pixel, et est dimensionné pour pouvoir rafraîchir la totalité de la surface de l’écran à une fréquence compatible avec les animations vidéo.
Si l’image à afficher est statique, il n’y a aucun mouvement de liquide, et l’information peut rester visible indéfiniment sans aucune consommation d’énergie puisqu’aucun actionneur n’est alimenté.
On donne ci-dessous des caractéristiques de certains modes de réalisation du dispositif d’affichage objet de l’invention :
- le dispositif est conçu de façon modulaire afin de pouvoir réaliser des surfaces d’affichage théoriquement infinies,
- chaque module est formé d’une matrice de pixels de forme et de taille variables en fonction de l’application visée,
- chaque pixel est formé d’une cavité de volume V fixe, divisée par au moins une membrane souple transparente en au moins deux chambres superposées,
- chaque chambre de chaque pixel est accessible depuis l’arrière du module afin de pouvoir injecter indépendamment dans chacune d’entre elle et pour chaque pixel un liquide coloré,
- les membranes définissant les chambres interdisent que les liquides de différentes couleurs ne se mélangent pour pouvoir les recycler, c’est-à-dire les retourner dans des réservoirs de liquides communs aux différents pixels,
- le nombre de chambres est directement lié au nombre de couleurs primaires nécessaires pour obtenir le rendu colorimétrique souhaité. Une chambre supplémentaire permet de vider complètement le pixel de liquide coloré, en remplissant cette chambre avec un liquide transparent (laissant alors apparaître la couleur de fond du support) ou bien un liquide correspondant à la couleur de fond. Ainsi, pour un afficheur monochrome, chaque pixel est divisé en deux chambres par une membrane. Pour un afficheur couleur utilisant la trichromie « CMY » (Cyan, Magenta, Jaune), chaque pixel est divisé en quatre chambres par trois membranes.
- la coloration des pixels se fait en injectant un volume plus ou moins important de
liquide coloré dans les chambres du pixel considéré, et la couleur finale s’obtient par la superposition par transparence des couleurs primaires des liquides injectés dans les différentes chambres du pixel concerné,
- chaque pixel fonctionne à volume total fixe correspondant au volume V de la cavité. Si le volume de chaque chambre est variable en fonction du volume de liquide qui y est injecté, la somme des volumes des chambres correspond en permanence au volume V de la cavité du pixel,
- la modification de la couleur du pixel se fait uniquement par injection de la quantité de liquide d’une couleur à intensifier, qui expulse une quantité identique de liquide de couleur à atténuer,
- l’injection de la couleur de fond se fait par un orifice situé au milieu de la zone du pixel, qui correspond au point le plus profond de la cavité, si le pixel prend une telle forme,
- l’injection des liquides colorés se fait par des orifices positionnés à l’extérieur de la surface visible du pixel afin de ne pas parasiter son rendu de couleur,
- les points d’injection pour la couleur de fond sont interconnectés par ligne,
- les points d’injection pour les autres couleurs sont reliés par colonnes,
- l’ensemble forme un réseau micro-fluidique en colonnes et en lignes,
- les points d’injection pour plusieurs pixels voisins peuvent être mutualisés afin de limiter leur nombre. La sélection du pixel concerné par l’injection se fait alors en validant laquelle des chambres voisines du point d’injection est autorisée à se vider pour laisser place au liquide à injecter,
- l’injection est réalisée via une pompe qui puise le liquide coloré dans un réservoir pour l’envoyer dans le réseau fluidique de l’afficheur,
- le vidage est réalisé par l’ouverture d’une vanne reliée au réseau fluidique de l’afficheur et qui permet le retour du liquide coloré au réservoir,
- pompe et vanne reliée à une chambre d’un pixel peuvent être combinées pour ne nécessiter qu’un seul actionneur afin de réduire le nombre d’actionneurs,
- cet actionneur utilise une technologie très basse consommation (type piézoélectrique, par exemple),
- les combinés pompe/vanne sont répartis par ligne, par colonne et par couleur pour limiter leur nombre,
- les combinés « ligne » gèrent l’injection et le vidage du liquide représentant la couleur de fond,
- plusieurs combinés « ligne » peuvent être utilisés pour faciliter la sélection du pixel à modifier ; par exemple, si deux pixels voisins sur la même ligne ont un point d’injection commun, un combiné ligne pour les pixels pairs et un combiné ligne pour les pixels impairs permet de les distinguer,
- les combinés « colonnes » gèrent les couleurs autres que la couleur de fond,
- une vanne « ligne » ouverte autorise tous les pixels connectés à cette ligne à être modifiés sous l’action des pompes « colonnes »,
- une vanne « colonne » ouverte autorise tous les pixels connectés à cette colonne à être modifiés sous l’action des pompes « lignes »,
- le rafraîchissement de l’écran consiste à mettre à jour la couleur de chaque pixel en fonction des besoins. Ce besoin est exprimé à partir du moment où l’image suivante à afficher (image N+1) est différente de l’image en cours d’affichage (image N),
- le rafraîchissement de l’afficheur se fait grâce à un algorithme de multiplexage des différents actionneurs, ligne après ligne, toutes les colonnes étant gérées simultanément,
- pour maîtriser la quantité de liquide injecté dans chaque pixel, cet algorithme prévoit qu’une seule vanne par pixel peut être ouverte simultanément,
- pour limiter la consommation des actionneurs, le rafraîchissement de l’écran ne prend en compte que les pixels ayant subi une modification entre l’image N et l’image N+1,
- si les images successives sont identiques, l’afficheur a une consommation d’énergie nulle ; pour maintenir l’affichage statique, aucun actionneur n’est sollicité et ils ne sont pas alimentés au repos par construction. C’est un atout de l’invention qui part du constat qu’une grande partie des systèmes de communication visuelle affichent un contenu fixe pendant un certain temps (variable de quelques secondes à plusieurs jours). Alors qu’un afficheur standard (type LED ou LCD) a, dans tous les cas, besoin de générer de la lumière en permanence (et donc consommer de l’énergie en permanence), l’afficheur objet de l’invention optimise la consommation d’énergie. Le besoin d’énergie se limite uniquement aux modifications du contenu à visualiser et, le cas échéant, à l’éclairage des pixels pour une utilisation dans une ambiance obscure.
- chaque module est formé d’une matrice de pixels de forme et de taille variables en fonction de l’application visée,
- chaque pixel est formé d’une cavité de volume V fixe, divisée par au moins une membrane souple transparente en au moins deux chambres superposées,
- chaque chambre de chaque pixel est accessible depuis l’arrière du module afin de pouvoir injecter indépendamment dans chacune d’entre elle et pour chaque pixel un liquide coloré,
- les membranes définissant les chambres interdisent que les liquides de différentes couleurs ne se mélangent pour pouvoir les recycler, c’est-à-dire les retourner dans des réservoirs de liquides communs aux différents pixels,
- le nombre de chambres est directement lié au nombre de couleurs primaires nécessaires pour obtenir le rendu colorimétrique souhaité. Une chambre supplémentaire permet de vider complètement le pixel de liquide coloré, en remplissant cette chambre avec un liquide transparent (laissant alors apparaître la couleur de fond du support) ou bien un liquide correspondant à la couleur de fond. Ainsi, pour un afficheur monochrome, chaque pixel est divisé en deux chambres par une membrane. Pour un afficheur couleur utilisant la trichromie « CMY » (Cyan, Magenta, Jaune), chaque pixel est divisé en quatre chambres par trois membranes.
- la coloration des pixels se fait en injectant un volume plus ou moins important de
liquide coloré dans les chambres du pixel considéré, et la couleur finale s’obtient par la superposition par transparence des couleurs primaires des liquides injectés dans les différentes chambres du pixel concerné,
- chaque pixel fonctionne à volume total fixe correspondant au volume V de la cavité. Si le volume de chaque chambre est variable en fonction du volume de liquide qui y est injecté, la somme des volumes des chambres correspond en permanence au volume V de la cavité du pixel,
- la modification de la couleur du pixel se fait uniquement par injection de la quantité de liquide d’une couleur à intensifier, qui expulse une quantité identique de liquide de couleur à atténuer,
- l’injection de la couleur de fond se fait par un orifice situé au milieu de la zone du pixel, qui correspond au point le plus profond de la cavité, si le pixel prend une telle forme,
- l’injection des liquides colorés se fait par des orifices positionnés à l’extérieur de la surface visible du pixel afin de ne pas parasiter son rendu de couleur,
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- les points d’injection pour les autres couleurs sont reliés par colonnes,
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- pompe et vanne reliée à une chambre d’un pixel peuvent être combinées pour ne nécessiter qu’un seul actionneur afin de réduire le nombre d’actionneurs,
- cet actionneur utilise une technologie très basse consommation (type piézoélectrique, par exemple),
- les combinés pompe/vanne sont répartis par ligne, par colonne et par couleur pour limiter leur nombre,
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- plusieurs combinés « ligne » peuvent être utilisés pour faciliter la sélection du pixel à modifier ; par exemple, si deux pixels voisins sur la même ligne ont un point d’injection commun, un combiné ligne pour les pixels pairs et un combiné ligne pour les pixels impairs permet de les distinguer,
- les combinés « colonnes » gèrent les couleurs autres que la couleur de fond,
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- le rafraîchissement de l’écran consiste à mettre à jour la couleur de chaque pixel en fonction des besoins. Ce besoin est exprimé à partir du moment où l’image suivante à afficher (image N+1) est différente de l’image en cours d’affichage (image N),
- le rafraîchissement de l’afficheur se fait grâce à un algorithme de multiplexage des différents actionneurs, ligne après ligne, toutes les colonnes étant gérées simultanément,
- pour maîtriser la quantité de liquide injecté dans chaque pixel, cet algorithme prévoit qu’une seule vanne par pixel peut être ouverte simultanément,
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- si les images successives sont identiques, l’afficheur a une consommation d’énergie nulle ; pour maintenir l’affichage statique, aucun actionneur n’est sollicité et ils ne sont pas alimentés au repos par construction. C’est un atout de l’invention qui part du constat qu’une grande partie des systèmes de communication visuelle affichent un contenu fixe pendant un certain temps (variable de quelques secondes à plusieurs jours). Alors qu’un afficheur standard (type LED ou LCD) a, dans tous les cas, besoin de générer de la lumière en permanence (et donc consommer de l’énergie en permanence), l’afficheur objet de l’invention optimise la consommation d’énergie. Le besoin d’énergie se limite uniquement aux modifications du contenu à visualiser et, le cas échéant, à l’éclairage des pixels pour une utilisation dans une ambiance obscure.
D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels :
Description de modes de réalisation particuliers de l’invention
Dans toute la description, on appelle « extérieur » ou « externe », ce qui est proche ou orienté vers la face du dispositif d’affichage qui affiche une image, c’est la face avant de l’écran, et « intérieur » ou « interne » ce qui est proche ou orienté vers la face du dispositif d’affichage opposée à la face extérieure, c’est la face arrière de l’écran, qui n’affiche pas d’image.
On appelle indifféremment « dispositif d’affichage » ou « afficheur » le dispositif objet de l’invention. Dans toute la description, la notion de teinte incorpore les teintes colorées (par exemple rouge, vert et bleu), les teintes neutres ou achromatiques (blanc, gris, noir) y compris les réflexions sur une surface réfléchissante non teintée.
On observe, en figures 1 et 2, la face extérieure d’un dispositif d’affichage 50. Comme illustré en , le dispositif d’affichage objet de l’invention est passif, c’est-à-dire que c’est la lumière ambiante, par exemple la lumière solaire, qui se réfléchit sur les pixels 53 de l’afficheur 50 et en rend visible leurs teintes pour un observateur schématisé par un œil en . Dans des modes de réalisation (non représentés), l’afficheur comporte une source de lumière si la luminosité ambiante n’est pas suffisante, par exemple un éclairage de la face extérieure ou un rétro-éclairage, à travers le support des pixels.
Comme illustré en , un afficheur 50 objet de l’invention peut être constitué de caissons 51 comportant des groupes 52 de pixels, par exemple des matrices de quatre lignes de quatre pixels chacune. Un caisson est préférentiellement muni d’un boîtier, ou carter, encadrant les groupes 52 de pixels. Dans la suite de la description, un dispositif d’affichage est indifféremment un groupe de pixels 52, un caisson 51 ou l’ensemble des caissons de l’afficheur 50.
Ainsi, l’invention vise notamment les afficheurs de grande dimension qui sont les plus gourmands en énergie du fait de la surface illuminée. Elle repose donc sur le principe de juxtaposition de modules ayant une résolution d’un certain nombre de lignes et d’un certain nombre de colonnes, ces modules étant intégrés dans des caissons qui maintiennent mécaniquement ces modules. Les caissons sont, à leur tour, empilés et juxtaposés afin de construire de façon modulaire une surface d’affichage théoriquement illimitée. Modules et caissons sont conçus de manière que les interfaces entre modules et entre caissons soient pratiquement invisibles.
Le cœur de l’invention se trouve au niveau des modules, dans les principes de fonctionnement d’un pixel, de construction du module et de pilotage des actionneurs qui, ensembles, forment un dispositif d’affichage qui n’a besoin d’énergie que pour modifier le contenu à afficher, la consommation étant nulle lorsque l’image visualisée est statique, en dehors d’un éventuel éclairage du dispositif.
On observe, en , un pixel 60, défini par un volume s’étendant sur la surface du pixel 60 entre une plaque 67 transparente dans au moins une partie du spectre visible, d’une part, et un support 66, d’autre part.
Le pixel 60 comporte une membrane 62 souple inerte imperméable transparente dans au moins une partie du spectre visible, s’étendant sur cette surface du pixel 60 et séparant une chambre extérieure 68 du côté de sa face orientée vers la plaque transparente 67 et une chambre intérieure 63 du côté de sa face orientée vers le support 66, le volume du pixel étant ainsi constitué d’un nombre de chambres égal au nombre de membranes plus un.
Chaque chambre 63 et 68 est fluidiquement reliée à un réservoir de liquide 166 et 167 (voir ), par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement 140 (voir figures 10 à 13) ou 164, 165 (voir ) configuré pour déplacer ce liquide depuis le réservoir 166 ou 167 vers la chambre 63 ou 68 ou pour autoriser le passage du liquide depuis la chambre 63 ou 68 vers le réservoir 166 ou 167. Au moins un liquide dans un réservoir relié au pixel est teinté. Par exemple, le liquide présent dans la chambre intérieure 63 est un liquide noir, par exemple un colorant noir.
Préférentiellement, un autre liquide, celui présent dans la chambre extérieure 68, est transparent dans le spectre visible. Par exemple, il est constitué d’eau. Préférentiellement aussi, la face extérieure du support 66 est de teinte claire, par exemple blanche.
Le dispositif comporte, par ailleurs, un moyen de commande 220 de chaque moyen de déplacement 140, 164, 165, 169 à 172 et 175 à 178, configuré pour faire varier la teinte du pixel 60 en commandant simultanément un premier moyen de déplacement pour qu’il injecte du liquide teinté dans la chambre 63 ou transparent dans la chambre 68, et un deuxième moyen de déplacement pour qu’il autorise l’évacuation d’un autre liquide depuis la chambre,68 ou 63 respectivement, vers un réservoir de liquide.
Ainsi, le volume total de liquides est constant dans le pixel 60, la teinte du pixel 60 est ainsi fonction de la quantité de liquide teinté dans sa chambre 63.
Comme illustré en , lorsqu’un moyen de déplacement injecte le liquide teinté depuis le réservoir de liquide teinté dans la chambre intérieure 63, par l’intermédiaire d’un canal 65, un moyen de déplacement autorise la sortie de liquide transparent depuis la chambre extérieure 68 vers un réservoir de liquide transparent à travers un canal 61. Le pixel 60 prend alors une teinte de plus en plus saturée.
Inversement, comme illustré en , lorsqu’un moyen de déplacement injecte le liquide transparent depuis le réservoir de liquide transparent dans la chambre extérieure 68, par l’intermédiaire du canal 61, un moyen de déplacement autorise la sortie de liquide teinté depuis la chambre intérieure 63 vers un réservoir de liquide teinté. Le pixel 60 prend alors progressivement la teinte de la surface extérieure du support 66, la couleur de fond, qui est préférentiellement claire.
Pour un pixel monochrome, la structure de l’écran repose préférentiellement sur la gravure ou le moulage de cavités sur un support présentant la couleur de fond des pixels et/ou sur la plaque transparente extérieure superposée à distance du support. Chaque cavité est convexe d’au moins un côté, côté plaque et/ou côté support. Elle peut donc être biconvexe ou plan convexe. Dans des modes de réalisation moins préférentiels, la cavité est plane du côté de la plaque et du côté du support. L’ensemble constitué du support et de la plaque transparente définit un volume fixe de la cavité correspondant au pixel. Une membrane souple transparente divise ce volume en deux. Cette membrane imperméable assure l’interface entre les liquides de différentes couleurs et évite qu’ils se mélangent. La variation de couleur du pixel se fait par injection d’un volume prédéfini de liquide de couleur, injection qui éjecte automatiquement un volume équivalent du liquide situé de l’autre côté de la membrane. La cavité du pixel est toujours pleine de liquides et il suffit de pousser du liquide teinté de teinte à renforcer pour chasser en même temps le liquide de teinte à atténuer.
Préférentiellement, chaque réservoir de liquide est positionné du côté du support opposé à la plaque transparente de manière à ce qu’il ne soit pas visible par un observateur placé devant le dispositif d’affichage et ne provoque pas d’encombrement latéral à côté des pixels.
On observe, en une matrice 70 de neuf pixels 76 d’un dispositif d’affichage en couleurs et une ligne de coupe A-A utilisée pour réaliser les coupes illustrées en figures 7 à 9. Chaque pixel est relié à cinq canaux fluidiques. Un canal fluidique central 75 relie la chambre inférieure 91, 111 ou 131 (voir figures 7 à 9) à un réservoir de liquide (non représenté). Dans ce mode de réalisation, le canal fluidique 75 est, par exemple, traversé par un liquide blanc, ou transparent si la surface supérieure du support est blanche. Quatre canaux fluidiques 71 à 74 se trouvent aux quatre sommets de chaque pixel 76. Ainsi, les canaux fluidiques 71 à 74 sont au sommet commun des surfaces polygonales de quatre pixels 76.
Par exemple, les canaux fluidiques 71 sont dédiés à un colorant magenta, les canaux fluidiques 72 à un colorant cyan, les canaux fluidiques 73 à un colorant noir et les canaux fluidiques 74 à un colorant jaune. Pour que les quatre chambres supérieures de chaque pixel 76 soient alimentées en liquide teinté par ces canaux fluidiques 71 à 74, préférentiellement, ceux-ci forment des motifs répétitifs : sur une ligne horizontale de sommets de pixels 76 se trouvent alternativement des canaux fluidiques 71 et 72 et sur la ligne horizontale suivante de sommets de pixels se trouvent alternativement des canaux fluidiques 73 et 74.
Dans le premier mode de réalisation particulier de pixels 80, illustré en , le volume du pixel, entre la plaque 87 et le support 86 est convexe du côté de la plaque 87 et plan du côté du support 86. La plaque 87 est ainsi creusée, par exemple par gravure ou moulage, de cavités correspondant à chacun des pixels 80. Une chambre 91, délimitée par le support 86 et par une membrane 92 est reliée, par un canal fluidique central 85 ou 185 (voir ), à un réservoir de liquide 195, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 190. Une chambre 93, délimitée par la membrane 92 et par une membrane 94 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 82 ou 182, à un réservoir de liquide 192, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 197. Une chambre 95, délimitée par la membrane 94 et par une membrane 96 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 81 ou 181, à un réservoir de liquide 191, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 196. Une chambre 97, délimitée par la membrane 96 et par une membrane 98 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 84 ou 184, à un réservoir de liquide 194, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 199. Une chambre 99, délimitée par la membrane 98 et par la plaque 87 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 83 ou 183, à un réservoir de liquide 193, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 198.
Dans le deuxième mode de réalisation particulier de pixels 100, illustré en , le volume du pixel, entre la plaque 107 et le support 106 est plan du côté de la plaque 107 et convexe du côté du support 106. Le support 106 est ainsi creusé, par exemple par gravure ou moulage, de cavités correspondant à chacun des pixels 100. Une chambre 111, délimitée par le support 106 et par une membrane 112 est reliée, par un canal fluidique central 105 ou 185 (voir ), à un réservoir de liquide 195, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 190. Une chambre 113, délimitée par la membrane 112 et par une membrane 114 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 102 ou 182, à un réservoir de liquide 192, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 197. Une chambre 115, délimitée par la membrane 114 et par une membrane 116 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 101 ou 181, à un réservoir de liquide 191, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 196. Une chambre 117, délimitée par la membrane 116 et par une membrane 118 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 104 ou 184, à un réservoir de liquide 194, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 199. Une chambre 119, délimitée par la membrane 118 et par la plaque 107 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 103 ou 183, à un réservoir de liquide 193, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 198.
Dans le troisième mode de réalisation particulier de pixels 120, illustré en , le volume du pixel, entre la plaque 127 et le support 126 est convexe du côté de la plaque 127 et convexe du côté du support 126. La plaque 127 et le support 126 sont ainsi creusés de cavités correspondant à chacun des pixels 120. Une chambre 131, délimitée par le support 126 et par une membrane 132 est reliée, par un canal fluidique central 125 ou 185 (voir ), à un réservoir de liquide 195, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 190. Une chambre 133, délimitée par la membrane 132 et par une membrane 134 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 122 ou 182, à un réservoir de liquide 192, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 197. Une chambre 135, délimitée par la membrane 134 et par une membrane 136 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 121 ou 181, à un réservoir de liquide 191, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 196. Une chambre 137, délimitée par la membrane 136 et par une membrane 138 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 124 ou 184, à un réservoir de liquide 194, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 199. Une chambre 139, délimitée par la membrane 138 et par la plaque 127 est reliée, par un canal fluidique de sommet de pixel 123 ou 183, à un réservoir de liquide 193, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de liquide 198.
Comme illustré en figures 7 à 9, la teinte du pixel 80, 100 ou 120, respectivement, est fonction du volume de chaque liquide dans les différentes chambres du pixel. Par exemple, les pixels représentés à droite dans les figures 7 et 9, sont plus sombres que les pixels au centre de ces figures car la quantité de liquide noir dans la chambre externe, respectivement 99 et 139, est plus élevée. De même, dans les figures 7 et 9, les pixels représentés à gauche sont plus jaunes que les pixels représentés à droite dans ces figures, car la quantité de liquide jaune est plus élevée.
Du fait que le volume de liquide dans le pixel est constant, la somme des volumes de chaque liquide dans les chambres de ce pixel est constante. Ainsi, un pixel ne change de teinte que si deux conditions sont remplies : d’une part, un moyen de déplacement d’un liquide est activé pour injecter un liquide dans la chambre destinée à recevoir ce liquide et, d’autre part, au moins un moyen de déplacement d’un autre liquide autorise l’évacuation du liquide présent dans une autre chambre. Du fait de ces deux conditions, un multiplexage des pixels du dispositif d’affichage peut être réalisé, une ligne de chambres identiques de pixels de ce dispositif étant reliées au même moyen de déplacement et une colonne de chambres identiques de pixels de ce dispositif étant reliées au même moyen de déplacement. Ainsi, lorsqu’un moyen de déplacement d’une ligne est activé pour injecter un liquide et qu’un moyen de déplacement d’une colonne est en configuration autorisant le passage d’un liquide vers un réservoir, seul le pixel qui est dans cette ligne et cette colonne change de teinte.
Bien entendu, les rôles d’injection ou d’autorisation de passage des moyens de déplacement des lignes et des colonnes exposés dans la phrase précédente peuvent être inversés et/ou les moyens de déplacement peuvent avoir la fonction d’injecter du liquide depuis le réservoir dans des chambres, ou de laisser passer du liquide entre les chambres et le réservoir. De même, les termes de lignes et de colonnes peuvent être remplacés par des lignes inclinées, par exemple parallèles à des diagonales de sous-ensembles carrés du dispositif ayant le même nombre de lignes de pixels que de colonnes de pixels.
Préférentiellement, chaque réservoir de liquide est positionné du côté du support opposé à la plaque transparente, de manière à ce qu’il ne soit pas visible par un observateur placé devant le dispositif d’affichage et ne provoque pas d’encombrement latéral à côté des pixels.
On décrit ci-dessous, en regard des figures 10 à 15, de tels moyens de multiplexage, en commençant par décrire, en regard des figures 10 à 13, un moyen de déplacement de liquide particulier, qui présente l’avantage de ne comporter qu’un seul actionneur pour assurer alternativement une fonction d’ouverture ou de fermeture d’une vanne autorisant la sortie de liquide d’une chambre de pixel et une fonction de pompage de liquide depuis un réservoir vers au moins une chambre de pixel (préférentiellement vers une pluralité de chambres de pixels lorsqu’un multiplexage est mis en œuvre).
La représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier d’un moyen de déplacement 140 de liquide, dans une configuration de vanne fermée. Ce moyen de déplacement 140 comporte un composant bilame 141, par exemple piézoélectrique, qui se déforme en fonction de la tension qui lui est appliqué par une source de tension 142. Une vanne de retour 143 est obturée par une membrane souple 147 dont le centre est solidaire de l’extrémité libre du composant bilame 141. Cette vanne de retour est reliée à une chambre d’au moins un pixel par l’intermédiaire d’un canal 146 et à un réservoir de liquide par l’intermédiaire d’un canal 148. Ainsi, selon la tension, ici négative ( ) ou nulle ( ), appliquée au composant bilame 141, la membrane souple 147 ouvre, , ou obture, , la vanne de retour 143 et autorise ou non le retour de liquide depuis chaque chambre de pixel auquel le canal 146 est relié fluidiquement vers le réservoir de liquide. Un boîtier rigide 153 et 154 renferme l’ensemble des composants et canaux du moyen de déplacement 140, hormis le composant bilame 141.
On note que, lorsque la vanne 143 est fermée, la tension aux bornes du composant bilame 141 est nulle. Si bien que le maintien en l’état de la teinte de chaque pixel relié au moyen de commande 220 ou 230 ne provoque aucune consommation d’électricité.
En plus de la fonction de vanne de retour commandée en tension, le moyen de déplacement 140 assure une fonction d’injecteur commandé en tension, comme illustré en figures 12 et 13. Pour cette fonction d’injecteur, le moyen de déplacement 140 comporte un compartiment 151 séparé de la vanne de retour 143 par une membrane souple 152 et munie d’un ressort 144 tendant à repousser la vanne de retour 143 vers le composant bilame 141. Le compartiment 151 est séparé du canal 146 par un clapet anti-retour 150 qui interdit le passage de liquide depuis le canal 146 vers le compartiment 151. Le compartiment 151 est séparé d’un canal 145 relié fluidiquement au réservoir de liquide, par un clapet anti-retour 149 qui interdit le passage de liquide depuis le compartiment 151 vers ce réservoir. Dans des variantes, les canaux 145 et 148 sont confondus en un seul canal.
Lorsque le composant bilame 141 est soumis à une tension de valeur absolue croissante, dans un intervalle de tensions prédéterminée, ici les tensions positives, il se déforme vers le compartiment 151 et provoque l’expulsion de liquide depuis ce compartiment 151 vers le canal 146 à travers le clapet 150, comme illustré en . L’expulsion de liquide du compartiment 151 provoque l’injection de ce liquide dans la chambre de chaque pixel auquel ce canal 146 est relié fluidiquement. On note que, pendant ce premier mouvement, la vanne 143 est fermée par la membrane 147.
Puis, lorsque le composant bilame 141 est soumis à une tension de valeur absolue décroissante dans cet intervalle de tensions prédéterminée, le ressort repousse la vanne 143 vers le composant bilame 141 et provoque l’aspiration de liquide depuis le réservoir de liquide vers le compartiment 151, par l’intermédiaire du clapet 149. On note que, pendant ce deuxième mouvement, la vanne 143 est toujours fermée par la membrane 147.
En d’autres termes, le moyen de déplacement 140 est la combinaison d’une pompe et d’une vanne mues par un seul actionneur, le composant bilame 141. La circulation du liquide dans le réseau fluidique résultant de l’assemblage de l’écran est assurée par un système de tels actionneurs à faible consommation présentant trois états :
- un état arrêt (« off ») représenté en , dans lequel l’actionneur 141 n’est pas alimenté, la vanne 143 est fermée et la pompe est à l’arrêt. Aucune circulation de liquide n’est possible entre le réservoir et les chambres des pixels auxquelles le moyen de déplacement 140 est relié. Cela correspond au maintien de la teinte pour chacune de ces chambres de pixels. Lorsque tous les moyens de déplacement 140 sont dans cet état, l’image affichée par le dispositif d’affichage est figée. Le maintien de l’affichage d’une image statique par le dispositif d’affichage ne consomme donc aucune énergie.
- un état d’ouverture de la vanne 143 représenté en , dans lequel l’actionneur 141 est soumis à une tension négative. Cet actionneur 141 se courbe alors pour libérer une ouverture de la vanne 143, autorisant ainsi le passage du liquide à travers la vanne 143 depuis la chambre d’au moins un pixel vers le réservoir. Cet état permet d’expulser du liquide depuis chaque chambre de pixel à laquelle le moyen de déplacement 140 est relié, sous réserve que cette chambre soit mise sous pression par l’injection de liquide dans une autre chambre de ce pixel. La quantité de liquide dans cette chambre peut ainsi réduire ainsi que l’intensité de la teinte concernée dans cette chambre. Il n’y a ainsi pas d’aspiration, le liquide ne retourne au réservoir que si une pompe liée à un réservoir de liquide d’une autre teinte injecte une quantité de liquide de cette autre teinte dans la chambre correspondante du même pixel.
- un état d’actionnement de pompe représenté en , dans lequel l’actionneur 141 est alimenté progressivement par une tension positive, se courbe vers le compartiment 151, provoquant une diminution du volume de ce compartiment 151, l’ouverture du clapet anti-retour de sortie 150 et le remplissage de chaque chambre de pixel reliée à cette pompe, sous réserve qu’un moyen de déplacement relié à une autre chambre de ce pixel autorise l’évacuation de liquide de cette autre chambre.
- un état d’ouverture de la vanne 143 représenté en
- un état d’actionnement de pompe représenté en
Le retour progressif à zéro de la tension d’alimentation de l’actionneur 141 représenté en ramène celui-ci en position d’arrêt, sous l’effet du ressort 144. L’augmentation du volume du compartiment 151 provoque la fermeture du clapet anti-retour de sortie 150, l’ouverture du clapet anti-retour d’entrée 149 et le remplissage du compartiment 151 par aspiration du liquide dans le réservoir correspondant.
On note que, dans des modes de réalisation non représentés la fonction de pompage peut être commune à plusieurs moyens de déplacement de liquide, ces moyens de déplacement de liquide se limitant alors à la fonction de vanne électriquement commandée.
On observe, en des moyens de déplacement de liquides dans un dispositif 160 d’affichage monochromatique comportant quatre lignes de quatre pixels 161 chacune. Ces moyens de déplacement permettent un multiplexage des changements de teinte des pixels, évitant ainsi que chaque chambre de chaque pixel doivent être munie d’un moyen de déplacement de liquide spécifique à cette chambre : aucune autre chambre de ce pixel et aucune chambre d’un autre pixel n’est associée à ce couple de moyens de déplacement.
Ce dispositif d’affichage 160 comporte, pour chaque pixel 161, un canal central 162 correspondant au canal 65 illustré dans les figures 3 à 5. Les pixels 161 sont répartis en quatre groupes de quatre pixels chacun présentant un sommet commun où se trouve un canal de sommet 173. Deux de ces canaux de sommet sont reliés, par l’intermédiaire d’un canal 174 et d’un moyen de déplacement 165 à un réservoir de liquide 166. Les deux autres de ces canaux de sommet 173 sont reliés au même réservoir 166 par l’intermédiaire d’un autre canal 174 et d’un autre moyen de déplacement 171.
Les canaux centraux 162 de chacun des huit pixels reliés au moyen de déplacement 165 sont reliés, par l’intermédiaire de canaux 179, à huit moyens de déplacement différents, 164, 169, 170, 172, 175, 176, 177 et 178 reliés à un réservoir de liquide 167, par l’intermédiaire de canaux 168. Il en est de même pour les huit pixels reliés au moyen de déplacement 171. Ainsi, chaque pixel 161 du dispositif d’affichage 160 est associé à un couple unique de moyens de déplacement. Comme expliqué ci-dessus, puisqu’il faut que deux moyens de déplacement soient dans un état différent de l’état d’arrêt interdisant le passage de liquide pour qu’une chambre d’un pixel 161 reçoive un liquide pendant qu’une autre chambre de ce pixel se vide de liquide, en actionnant les deux moyens de déplacement associés à un pixel 161, on fait varier la teinte de ce pixel 161 sans qu’aucun autre pixel 161 change de teinte.
En , chaque moyen de déplacement est représenté avec une fonction vanne vers laquelle convergent deux flèches, et une fonction pompe, représentée par un cercle muni d’une flèche en formant un rayon. Cette représentation rappelle que, dans des modes de réalisation (non représentés), ces deux fonctions d’autorisation de retour de liquide vers un réservoir et d’injection de liquide dans une chambre d’un pixel sont disjointes.
Un moyen de commande 220 des moyens de déplacement 164, 165, 169 à 172 et 175 à 178 est configuré pour déterminer, entre deux images différentes à afficher successivement, les pixels 163 dont la teinte est différente entre les deux images. Puis, ce moyen de commande 220 détermine les chambres de ces pixels 163 affectées par la variation de teinte à appliquer, c’est-à-dire celles de ces chambres dont le volume de liquide doit varier pour atteindre la nouvelle teinte à afficher et les volumes de liquide à injecter ou retirer de chacune de ces chambres. Puis, le moyen de commande 220 commande successivement les couples de moyens de déplacement 164, 165, 169 à 172 et 175 à 178 de liquide qui sont spécifiques aux seules chambres ainsi déterminées pour leurs appliquer les variations de volume ainsi déterminées. Par exemple, le moyen de commande 220 est un microcontrôleur associé à une mémoire d’un programme.
En ce qui concerne un dispositif d’affichage en couleur 180 illustré en , un principe similaire de multiplexage est préférentiellement mis en œuvre, en prévoyant un canal de sommet à chaque sommet commun à quatre pixels, comme illustré en . Ainsi, chaque pixel 186 est relié, par un canal de sommet 181 et un moyen de déplacement 196, à un réservoir de liquide 191. Chaque pixel 186 est aussi relié, par un canal de sommet 182 et un moyen de déplacement 197, à un réservoir de liquide 192. Chaque pixel 186 est aussi relié, par un canal de sommet 183 et un moyen de déplacement 198, à un réservoir de liquide 193. Chaque pixel 186 est aussi relié, par un canal de sommet 184 et un moyen de déplacement 199, à un réservoir de liquide 194. Chaque pixel 186 est aussi relié, par un canal central 185 et un moyen de déplacement 190, à un réservoir de liquide 195.
Ainsi, chaque chambre de chaque pixel est associée à un couple spécifique d’un moyen de déplacement 190 et d’un moyen de déplacement parmi les moyens de déplacement 196, 197, 198 et 199 : aucune autre chambre de ce pixel et aucune chambre d’un autre pixel n’est associée à ce couple. En commandant les états des deux moyens de déplacement d’un tel couple, on modifie la teinte du seul pixel qui lui est associé.
Le principe de pilotage de l’afficheur par multiplexage du remplissage des pixels est décrit ci-dessous. Le rafraîchissement de l’afficheur est basé sur l’analyse des différences entre les images successives. Seuls les pixels dont les teintes changent sont rafraîchis afin de minimiser l’énergie nécessaire pour la mise à jour du contenu affiché. Le rafraîchissement se fait ligne après ligne en deux étapes pour chaque ligne : pixels impairs puis pixels pairs.
Toutes les colonnes couleurs sont gérées en parallèle. Les canaux fluidiques couleurs débouchent aux sommets communs des pixels, dans les angles des pixels, de sorte qu’ils ne perturbent pas la couleur de la surface visible du pixel. Chaque canal fluidique de sommet donne accès à la chambre couleur des quatre pixels voisins ayant ce sommet commun. La sélection de la chambre, et donc du pixel, dont la teinte est à modifier se fait par l’ouverture de la vanne appropriée au centre de chaque pixel, ce qui explique la gestion des lignes en deux temps : pixels pairs puis pixels impairs.
Les pompes des moyens de déplacement de liquide 190 servent à injecter du liquide blanc ou transparent depuis le réservoir 195. Les vannes des moyens de déplacement 190 permettent le retour du liquide blanc ou transparent vers le réservoir 195 lors de l’injection d’un liquide d’une autre couleur (Cyan, Magenta, Jaune ou Noir).
Les pompes des moyens de déplacement 196 à 199 servent à injecter du liquide coloré depuis le réservoir 191 à 194, respectivement, dans les chambres correspondantes des pixels. Les vannes des moyens de déplacement 196 à 199 autorisent le retour du liquide coloré depuis les chambres correspondantes des pixels vers les réservoirs 191 à 194, respectivement.
Un moyen de commande 230 des moyens de déplacement 190, 196 à 199 est configuré pour déterminer, entre deux images différentes à afficher successivement, les pixels 186 dont la teinte est différente entre les deux images. Puis, ce moyen de commande 230 détermine les chambres de ces pixels 186 affectées par la variation de teinte à appliquer, c’est-à-dire celles de ces chambres dont le volume de liquide doit varier pour atteindre la nouvelle teinte à afficher et les volumes de liquide à injecter ou retirer de chacune de ces chambres. Puis, le moyen de commande 230 commande successivement les couples de moyens de déplacement 190, 196 à 199 de liquide qui sont spécifiques aux seules chambres ainsi déterminées pour leurs appliquer les variations de volume ainsi déterminées. Par exemple, le moyen de commande 230 est un microcontrôleur associé à une mémoire d’un programme.
Par défaut, tous les pixels sont remplis de liquide blanc ou transparent, seule la chambre inférieure étant remplie. Au repos, tous les actionneurs sont aussi au repos et non alimentés. Cette description se base sur des pixels carrés qui permettent d’utiliser jusqu’à quatre canaux fluidiques dans les angles de chaque pixel. Ce principe peut s’appliquer à des pixels de forme quelconque, en utilisant un nombre plus ou moins important de canaux fluidiques et donc de couleurs primaires.
On observe, en un mode de réalisation particulier d’un dispositif d’affichage couleurs 200 comportant 36 pixels triangulaires. Dans ce mode de réalisation, quatre pixels triangulaires 201, 206, 207 et 208 forment ensemble un carré. Les chambres de chaque pixel sont reliées à un canal central 202 relié à un premier réservoir de liquide, un canal de sommet 203 relié à un deuxième réservoir de liquide, un canal de sommet 204 relié à un troisième réservoir de liquide et un canal de sommer 205 relié à un quatrième réservoir de liquide.
Ce dispositif d’affichage est particulièrement adapté à l’affichage de formes comportant des parties courbes ou des contours inclinés, comme l’octogone 210 affiché en .
Dans d’autres modes de réalisation, les pixels présentent d’autres formes polygonales, par exemple hexagonales, ou arrondies, par exemple des cercles ou des formes ovales, en fonction des besoins.
La plaque externe transparente du dispositif d’affichage peut être traitée anti-reflet, pour augmenter le contraste de l’image perçue par l’observateur, et anti UV (pour ultra-violets) pour limiter la dégradation des liquides colorés dans le temps. De plus, un masque sombre, par exemple noir, peut être ajouté sur cette plaque externe transparente, pour cacher les interstices entre les pixels et les points d’injection afin d’augmenter le contraste de cette image et réduire les points de couleur parasites.
Dans le cas d’un dispositif d’affichage sans source de lumière intégrée, la superposition par transparence des différentes couches de colorants (cyan magenta et jaune, par exemple) dans une chambre de chaque pixel permet, par dosage précis de la quantité de colorant injectée, de produire la palette de couleur en synthèse soustractive si on considère que le support et/ou le liquide présent dans la chambre dont une cloison est formée par le support, est blanc.
Objet de l’invention
La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur. A cet effet, la présente invention vise un dispositif d’affichage, qui comporte une matrice de pixels, chaque pixel étant défini par un volume fixe étendant sur la surface du pixel entre une plaque transparente dans au moins une partie du spectre visible et un support, chaque pixel comportant :
- au moins une membrane souple inerte imperméable transparente dans au moins une partie du spectre visible, s’étendant sur cette surface du pixel et séparant une chambre du côté de sa face orientée vers la plaque transparente et une chambre du côté de sa face orientée vers le support, le volume du pixel étant ainsi constitué d’un nombre de chambres égal au nombre de membranes plus un, et
- chaque chambre étant fluidiquement reliée à un réservoir de liquide, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de ce liquide depuis le réservoir vers la chambre ou depuis la chambre vers le réservoir, au moins un liquide dans un réservoir relié au pixel étant teinté ;
le dispositif comportant, de plus, un moyen de commande de chaque moyen de déplacement configuré pour faire varier la teinte du pixel en commandant un premier moyen de déplacement pour qu’il injecte du liquide teinté dans une chambre et un deuxième moyen de déplacement pour qu’il autorise le retour d’un autre liquide vers un réservoir de liquide, de telle manière que le volume total de liquides est constant dans le pixel, la teinte du pixel étant ainsi fonction de la quantité de liquide teinté dans chacune de ses chambres.
- chaque chambre étant fluidiquement reliée à un réservoir de liquide, par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement de ce liquide depuis le réservoir vers la chambre ou depuis la chambre vers le réservoir, au moins un liquide dans un réservoir relié au pixel étant teinté ;
le dispositif comportant, de plus, un moyen de commande de chaque moyen de déplacement configuré pour faire varier la teinte du pixel en commandant un premier moyen de déplacement pour qu’il injecte du liquide teinté dans une chambre et un deuxième moyen de déplacement pour qu’il autorise le retour d’un autre liquide vers un réservoir de liquide, de telle manière que le volume total de liquides est constant dans le pixel, la teinte du pixel étant ainsi fonction de la quantité de liquide teinté dans chacune de ses chambres.
Grâce à ces dispositions, en déplaçant un premier liquide teinté depuis le réservoir qui le contient vers la chambre à laquelle est relié ce réservoir, la teinte du pixel s’enrichit de la teinte de ce premier liquide et chaque autre liquide dans une autre chambre de ce pixel est chassé vers le réservoir, si le moyen de déplacement de cet autre liquide est en configuration autorisant le passage de ce liquide vers ce réservoir. Ainsi, un pixel ne change de teinte que si deux conditions sont remplies : d’une part, un moyen de déplacement d’un liquide est activé pour injecter un liquide dans la chambre destinée à recevoir ce liquide et, d’autre part, au moins un moyen de déplacement d’un autre liquide autorise l’évacuation du liquide présent dans une autre chambre. Du fait de ces deux conditions, un multiplexage des pixels du dispositif d’affichage peut être réalisé, une ligne de chambres identiques de pixels de ce dispositif étant reliées au même moyen de déplacement et une colonne de chambres identiques de pixels de ce dispositif étant reliées au même moyen de déplacement. Ainsi, lorsqu’un moyen de déplacement d’une ligne est activé pour injecter un liquide et qu’un moyen de déplacement d’une colonne est en configuration autorisant le passage d’un liquide vers un réservoir, seul le pixel qui est dans cette ligne et cette colonne change de teinte. Bien entendu, les rôles d’injection ou d’autorisation de passage des moyens de déplacement des lignes et des colonnes exposés dans la phrase précédente peuvent être inversés et/ou les moyens de déplacement peuvent avoir la fonction d’injecter du liquide dans des chambres, ou de laisser passer du liquide entre les chambres et le réservoir. De même, les termes de lignes et de colonnes peuvent être remplacés par des lignes inclinées, par exemple parallèles à des diagonales de sous-ensembles carrés du dispositif ayant le même nombre de lignes de pixels que de colonnes de pixels.
Grâce à la mise en œuvre de la présente invention, l’énergie consommée par le dispositif d’affichage est limitée à celle du changement d’état des pixels. Ainsi, si les images successives sont identiques, l’afficheur a une consommation d’énergie nulle : pour maintenir l’affichage statique, aucun actionneur n’est sollicité et ils ne sont pas alimentés au repos. Or, en dehors des afficheurs vidéo, la majeure partie des systèmes de communication visuelle affichent un contenu fixe pendant une certaine durée (variable de quelques secondes à plusieurs jours). Alors qu’un afficheur standard à cristaux liquides ou à LED a besoin d’énergie en permanence pour maintenir une image affichée qu’elle soit statique ou animée, dans le dispositif d’affichage objet de l’invention, le maintien en l’état de l’image affichée ne consomme aucune énergie.
Dans des modes de réalisation optionnels, une ligne de chambres identiques de pixels de ce dispositif est reliée à un premier moyen de déplacement commun à ces pixels de la même ligne et une colonne de chambres identiques de pixels de ce dispositif sont reliées à un deuxième moyen de déplacement commun à ces pixels de la même colonne, chaque chambre d’un pixel étant ainsi reliée à un couple spécifique de moyen de déplacement de liquide.
Le multiplexage présenté ci-dessus peut ainsi être mis en œuvre par le moyen de commande.
Dans des modes de réalisation optionnels, le moyen de commande des moyens de déplacement est configuré pour :
- déterminer, entre deux images différentes à afficher successivement, les pixels dont la teinte est différente entre les deux images,
- déterminer les chambres de ces pixels affectées par la variation de teinte à appliquer,
- commander successivement les couples de moyens de déplacement de liquide spécifiques aux seules chambres ainsi déterminées.
- déterminer les chambres de ces pixels affectées par la variation de teinte à appliquer,
- commander successivement les couples de moyens de déplacement de liquide spécifiques aux seules chambres ainsi déterminées.
Grâce à ces dispositions, le passage de l’affichage d’une image à une autre image est plus rapide et consomme moins d’énergie, puisque seuls les moyens de déplacement reliés aux chambres dont le volume interne est modifié sont commandés successivement.
Dans des modes de réalisation optionnels, le support est opaque et présente, du côté de la plaque transparente, une surface de teinte uniforme définissant la teinte de fond.
Grâce à ces dispositions, lorsqu’il n’y a qu’un liquide transparent non teinté dans les chambres du pixel, ce pixel prend la teinte de fond de cette surface du support.
Dans des modes de réalisation optionnels, chaque réservoir de liquide est positionné du côté du support opposé à la plaque transparente.
Grâce à ces dispositions, chaque membrane souple inerte peut couvrir pratiquement toute la surface du pixel, ce qui améliore le contraste entre les teintes pouvant être prises par le pixel.
Dans des modes de réalisation optionnels, un canal reliant la chambre délimitée par le support et le réservoir de liquide remplissant cette chambre est positionné au centre de la surface du pixel.
Grâce à ces dispositions, la périphérie de la surface du pixel est laissée libre pour chaque autre canal reliant une autre chambre du pixel à un autre réservoir.
Dans des modes de réalisation optionnels, au moins un canal reliant une chambre et un réservoir de liquide remplissant cette chambre est positionné au sommet commun des surfaces polygonales de plus de deux pixels.
Grâce à ces dispositions, le même canal peut relier des chambres de plusieurs pixels au même réservoir d’un liquide, par l’intermédiaire du même moyen de déplacement de ce liquide. De plus, ce canal n’interfère ainsi pas avec les chambres auxquelles il n’est pas relié fluidiquement.
Dans des modes de réalisation optionnels, au moins un pixel du dispositif comporte au moins deux membranes souples inertes.
Grâce à ces dispositions, ce pixel peut prendre différentes couleurs, par exemple en utilisant des liquides teintés de couleurs primaires, par exemple cyan, magenta, jaune, et un liquide transparent dans le spectre visible (pour trois membranes et quatre chambres par pixel).
Dans des modes de réalisation optionnels, au moins un moyen de déplacement comporte un actionneur bilame.
Grâce à ces dispositions, l’activation d’un composant électromécanique simple permet de commander et/ou autoriser le déplacement d’un liquide entre un réservoir et une chambre de pixel ou inversement.
Dans des modes de réalisation optionnels, le moyen de déplacement est configuré pour qu’une déformation de l’actionneur bilame dans un intervalle de déformations actionne une pompe constituée d’un compartiment séparé du réservoir par un premier clapet anti-retour et séparé d’au moins une chambre d’un pixel par un deuxième clapet anti-retour et qu’une déformation en dehors de cet intervalle de déformation autorise le passage de ce liquide depuis chaque dite chambre et ledit réservoir de liquide.
Grâce à ces dispositions, le même actionneur bilame permet, alternativement, l’injection dans au moins une chambre de liquide d’un pixel, le retour de ce liquide dans le réservoir ou la fermeture de la communication fluidique entre la chambre et le réservoir.
Dans des modes de réalisation optionnels, le dispositif objet de l’invention comporte au moins un pixel dont la surface est triangulaire.
Grâce à ces dispositions, deux pixels jointifs sont séparés par une ligne inclinée, ce qui permet d’améliorer le rendu d’images comportant des formes courbes ou inclinées.
Claims (11)
- Dispositif d’affichage (50, 160, 180, 200) qui comporte une matrice (70, 200) de pixels (53, 161, 186, 201, 206, 207, 208), chaque pixel étant défini par un volume s’étendant sur la surface du pixel entre une plaque transparente (67, 87, 107, 127) dans au moins une partie du spectre visible et un support (66, 86, 106, 126), chaque pixel comportant :
- au moins une membrane (62, 92, 94, 96, 98, 112, 114, 116, 118, 132, 134, 136, 138) souple inerte imperméable transparente dans au moins une partie du spectre visible, s’étendant sur cette surface du pixel et séparant une chambre (68, 93, 95, 97, 99, 113, 115, 117, 119, 133, 135, 137, 139) du côté de sa face orientée vers la plaque transparente et une chambre (63, 91, 93, 95, 97, 111, 113, 115, 117, 131, 133, 135, 137) du côté de sa face orientée vers le support, le volume du pixel étant ainsi constitué d’un nombre de chambres égal au nombre de membranes plus un,
- chaque chambre étant fluidiquement reliée à un réservoir de liquide (166, 167, 191 à 195) par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement (140, 164, 165, 169 à 172, 175 à 178, 190, 196 à 199) de ce liquide depuis le réservoir vers la chambre ou depuis la chambre vers le réservoir, au moins un liquide dans un réservoir relié au pixel étant teinté ;
le dispositif comportant, de plus, un moyen de commande (220, 230) de chaque moyen de déplacement configuré pour faire varier la teinte du pixel en commandant un premier moyen de déplacement pour qu’il injecte du liquide teinté dans une chambre et un deuxième moyen de déplacement pour qu’il autorise le passage d’un autre liquide vers un réservoir de liquide,
de telle manière que le volume total de liquides est constant dans le pixel, la teinte du pixel étant ainsi fonction de la quantité de liquide teinté dans chacune de ses chambres. - Dispositif (50, 160, 180, 200) selon la revendication 1, dans lequel les pixels (53, 161, 186, 201, 206, 207, 208) de la matrice (70, 200) de pixels sont répartis en lignes et en colonne, chaque dit moyen de déplacement de liquide d’une chambre d’un dit pixel comportant
un moyen de déplacement (164, 169, 170, 172, 175 à 178, 190) de liquide commun à des chambres de pixels de la même ligne et
un moyen de déplacement (165, 171, 196 à 199) de liquide commun à des chambres de pixels de la même colonne,
chaque dite chambre d’un dit pixel étant ainsi reliée à un couple spécifique d’un dit moyen de déplacement de liquide commun à des chambres de pixels de la même ligne et d’un dit moyen de déplacement de liquide commun à des chambres de pixels de la même colonne, l’un des moyens de déplacement de ce couple constituant ledit premier moyen de déplacement et l’autre des moyens de déplacement de ce couple constituant ledit deuxième moyen de déplacement. - Dispositif (50, 160, 180, 200) selon la revendication 2, dans lequel le moyen de commande (220, 230) des moyens de déplacement est configuré pour :
- déterminer, entre deux images différentes à afficher successivement, les pixels (53, 161, 186, 201, 206, 207, 208) dont la teinte est différente entre les deux images,
- déterminer les chambres de ces pixels affectées par la variation de teinte à appliquer,
- commander successivement les couples de moyens de déplacement de liquide spécifiques aux seules chambres ainsi déterminées. - Dispositif (50, 160, 180, 200) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le support (66, 86, 106, 126) est opaque et présente, du côté de la plaque transparente (67, 87, 107, 127), une surface de teinte uniforme définissant la teinte de fond.
- Dispositif (50, 160, 180, 200) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel chaque réservoir de liquide (166, 167, 191 à 195) est positionné du côté du support (66, 86, 106, 126) opposé à la plaque transparente (67, 87, 107, 127).
- Dispositif (50, 160, 180, 200) selon l’une des revendications 1 à 5, qui comporte, entre la chambre (63, 91, 111, 131) délimitée par le support (66, 86, 106, 126) et le réservoir de liquide (167, 195) remplissant cette chambre, un canal (65, 85, 105, 125, 162, 185, 202) positionné au centre de la surface du pixel (53, 161, 186, 201, 206, 207, 208).
- Dispositif (50, 160, 180, 200) selon l’une des revendications 1 à 6, qui comporte au moins un canal (71 à 74, 81 à 84, 101 à 104, 121 à 124, 173, 181 à 184, 203, 204, 205) reliant une chambre (66, 86, 106, 126) et un réservoir de liquide remplissant cette chambre, ce canal étant positionné au sommet commun des surfaces polygonales de plus de deux pixels.
- Dispositif (50, 180, 200) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel au moins un pixel (80, 100, 120) du dispositif comporte au moins deux membranes (92, 94, 96, 98, 112, 114, 116, 118, 132, 134, 136, 138) souples inertes.
- Dispositif (50, 160, 180, 200) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel au moins un dit premier ou deuxième moyen de déplacement (140) comporte un actionneur bilame (141).
- Dispositif (50, 160, 180, 200) selon la revendication 9, dans lequel au moins un desdits premier ou deuxième moyens de déplacement (140) qui comporte un actionneur bilame (141) est configuré pour qu’une déformation de l’actionneur bilame (141) dans un intervalle de déformations actionne une pompe constituée d’un compartiment (151) séparé du réservoir par un premier clapet anti-retour (149) et séparé d’au moins une chambre d’un pixel par un deuxième clapet anti-retour (150) et qu’une déformation en dehors de cet intervalle de déformation autorise le passage de ce liquide depuis chaque dite chambre et ledit réservoir de liquide.
- Dispositif (50, 160, 180, 200) selon l’une des revendications 1 à 10, qui comporte au moins un pixel (201, 206, 207, 208) dont la surface est triangulaire.
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|---|---|---|---|
| FR2301483A FR3145993A1 (fr) | 2023-02-17 | 2023-02-17 | Dispositif d’affichage |
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| FR2301483A FR3145993A1 (fr) | 2023-02-17 | 2023-02-17 | Dispositif d’affichage |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3145993A1 true FR3145993A1 (fr) | 2024-08-23 |
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ID=87036133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2301483A Pending FR3145993A1 (fr) | 2023-02-17 | 2023-02-17 | Dispositif d’affichage |
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Citations (4)
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2023
- 2023-02-17 FR FR2301483A patent/FR3145993A1/fr active Pending
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2024
- 2024-02-19 WO PCT/EP2024/054179 patent/WO2024170796A1/fr unknown
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024170796A1 (fr) | 2024-08-22 |
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