WO2007060081A1 - Panneau a plasma dote d'un reseau de concentrateurs - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an image display panel comprising a front panel, a network of optical concentrators, and an array of plasma discharge cells able to emit light through said front panel and concentrators of said network, where each plasma discharge cell is optically coupled to at least one concentrator.
- the network of concentrators comprises on the one hand a lens array, on the other hand by a network of diaphragms.
- the diaphragms are formed by holes in an opaque layer that is also used for contrast enhancement.
- a disadvantage of this network of concentrators is that it requires an alignment of the holes of the opaque contrast enhancement layer on the optical axis of the lenses, which is a problem during the manufacture of the panel.
- Another disadvantage lies in the production of two plates (referenced 120 and 123) of different index having complementary curved faces so as to form the lens array; such an embodiment is complex and problematic. Finally, in the case where the maintenance electrodes are positioned between these plates as in FIGS.
- the subject of the invention is an image display panel comprising a front panel, an optical concentrator network, and an array of plasma discharge cells able to emit light through said front panel and concentrators of said network, wherein each plasma discharge cell is optically coupled to at least one concentrator, and wherein each concentrator proceeds by reflection.
- the light emission of the panel cells is adapted in a manner known per se to visualize the images.
- the concentrators of the panel proceed by reflection, unlike the concentrators described in EP1526561 which, being formed of lenses, proceed by refraction.
- each concentrator includes a light input section, a light output section, and reflective sidewalls that are delimited by the input section and the output section.
- the sidewalls of each concentrator are reflective for the light that is emitted by a cell and which enters said concentrator through the input section. The rays coming out of each concentrator passed through it either directly without reflection or, on the contrary, after one or more reflections on its side walls.
- the reflective side walls of the concentrators are formed by the interface between two transparent materials of different optical indices, and the shape of these walls and the difference between these optical indices are adapted so that the rays of light emitted which strike said walls from the interior of said concentrator and its input section are reflected by total internal reflection on said walls.
- the reflective sidewalls are metallized. Any ray of light emitted striking these walls from inside said concentrator is then reflected on these walls.
- Each plasma discharge cell of the panel is optically coupled to at least one concentrator via its input section. All the sidewalls of concentrators are not necessarily reflective; in the case of a panel comprising cells divided into rows and / or columns, each concentrator may be common to all the cells of the same row or column; this concentrator then comprises two opposite reflecting side walls, the other two side walls of this concentrator being offset at the ends of the line or column, and not necessarily reflective; the input section of the concentrator is then optically coupled to a plurality of cells; in this configuration, each cell of the line "sees" therefore only two portions of opposite reflective walls of this concentrator.
- each concentrator may also be common to several cells.
- the concentrators are integral with the same layer.
- the network of concentrators is preferably formed in a sheet of transparent plastic material, for example by thermoforming. Such a process is particularly economical. In order to obtain concentrators whose side walls are reflective, this plastic sheet is metallized, before or after forming.
- all input sections of the concentrators are coplanar and form the inner face of the concentrator layer, and all output sections of the concentrators are coplanar and form the outer face of the concentrator layer, facing the observer of the concentrator layers. images to display.
- the concentrator layer comprises electromagnetic shielding means.
- the concentrator layer itself that integrates the electromagnetic shielding means; an additional layer is advantageously avoided, especially for the shielding; then simplifies the manufacture of the panel.
- conductors are integrated between the concentrators.
- metallized plastic fibers can be used. If the network of concentrators is formed in a transparent plastic sheet, to obtain such shielding means, for example, it is applied in the gaps between the concentrators a conductive plastic resin, for example charged with conductive particles. To further obtain a black contrast enhancement network, the black pigment resin is also loaded.
- the concentrator layer is integrated with the slab before itself, for example analogously to the electromagnetic shielding plastic layer described for example in the document EP0917174: this layer is then bonded to a glass plate which forms walls to the cells of the panel.
- Another thin glass plate may be deposited on this layer of concentrators, in a manner similar to that described in document EP0908920: the layer of concentrators is then interposed between two glass plates which form part of the front slab; thanks to the integration of the concentrator layer to the front slab, either at the periphery or at the heart of this slab, the distance between these concentrators and the panel cells is reduced, which advantageously reduces any parallax defects between concentrators and panel cells.
- the front slab can be interposed between the cell network and the concentrator layer.
- the concentrator layer is applied to the side of the front slab which is opposite to the one where the cell array is located.
- the reflective sidewalls of the concentrators are metallized.
- the metallized layer is such that the reflective sidewalls of the concentrators of the network are electrically connected to each other.
- the metallization layer advantageously has a dual function of reflection and electromagnetic shielding.
- the panel further comprises an electromagnetic shielding layer which is conductive, which is arranged on said outer face of the concentrator layer, and which comprises holes corresponding to said output sections, for the passage of the light emitted by cells.
- an electromagnetic shielding layer which is conductive, which is arranged on said outer face of the concentrator layer, and which comprises holes corresponding to said output sections, for the passage of the light emitted by cells.
- a conductive layer may be obtained by depositing a metal such as aluminum by vacuum evaporation followed by chemical or electrochemical etching to drill holes in the deposit.
- Such a conductive layer may also serve as a contrast layer capable of absorb the ambient light. Anodizing treatment of the metal layer makes it possible, for example, to obtain such an absorbent layer.
- the panel comprises a contrast layer which is adapted to absorb ambient light, which is disposed on said outer face of the layer.
- concentrators and which includes holes corresponding to said output sections, for the passage of light emitted by the cells.
- This contrast layer thus provides means capable of absorbing ambient light striking the layer of concentrators between said concentrators. Thanks to the concentrators, the contrast layer can be applied over a large area without loss of luminance for the panel, which makes it possible to very substantially improve the contrast in ambient light when viewing images.
- the concentrator layer itself comprises means capable of absorbing the ambient light striking said layer between said concentrators.
- These light absorbing or light-masking means form what is generally referred to as a black contrast enhancement network in ambient light.
- the concentrators the surface available for applying this black network without loss of light is much greater than in the prior art, which makes it possible to very substantially improve the contrast in ambient light during the image display.
- the concentrator layer itself which integrates the means capable of absorbing the ambient light; an additional layer is advantageously avoided, especially for contrast; then simplifies the manufacture of the panel.
- an absorbent plastic resin for example filled with black pigment, is applied, for example, in the spaces between the concentrators.
- the light output section has a surface area smaller than that of the input section. This leads to a concentration effect.
- the reflective sidewalls of each concentrator are turned towards its inlet section: this means that the normal at any point of said reflective walls intersects this inlet section passing through the interior. concentrator, or, failing that, is parallel to this input section.
- the reflective sidewalls of each concentrator have a shape adapted so that any ray of light emitted which penetrates through its inlet section, which is reflected at least once by said sidewalls, and which emerges from said concentrator by its section output at an emission angle greater than the emission angle of this beam at the inlet of the concentrator. This advantageously widens the angular distribution of the emission intensity.
- the definition of the shape of the reflective sidewalls includes that of the depth of the concentrators, i.e. the distance between the inlet section and the outlet section of these concentrators; it also includes the shape and the surface of these sections whose edges delimit these walls.
- the reflective sidewalls of each concentrator are two to two symmetrical with respect to a plane oriented in a direction normal to the panel, or the reflective sidewalls have an axis of symmetry.
- this concentrator then comprises two opposite reflective side walls and symmetrical with respect to a plane parallel to said line or column.
- first pair of opposed sidewalls that are symmetrical with respect to a first plane
- second pair of opposed sidewalls that are symmetrical with respect to a first plane.
- second plane perpendicular to the first.
- each of the two lines of intersection of the side walls with any cutting plane of this wall which is oriented in a direction normal to the panel and which is perpendicular to said plane of symmetry or, in the case of the axis of symmetry, with any cutting plane passing through said axis of symmetry, forms a line or a parabola whose axis is in said normal direction.
- Such forms make it possible to optimize the concentration effect.
- these reflective side walls then form a cone or a paraboloid.
- each of the two lines of intersection of the side walls with any cutting plane of this wall which is oriented in a direction normal to the panel and which is perpendicular to said plane of symmetry or, in the case of the axis of symmetry, with any cutting plane passing through said axis of symmetry, is inscribed in the surface bounded by:
- CPC compound parabolic concentrator
- the extreme radius of such a concentrator is defined as follows: this extreme radius belongs to said cutting plane; it is defined as the radius which passes on the one hand by the common point at the edge of the inlet section of the concentrator and a first line of intersection of the reflective side walls of this concentrator with this sectional plane, and, secondly, by the point common to the exit section and a second line of intersection of the walls with this cutting plane, which is symmetrical to the first with respect to said plane of symmetry or to said axis of symmetry.
- each plasma discharge cell is optically coupled to a plurality of concentrators, preferably to at least four concentrators. These concentrators are then preferably joined so that their input sections cover the entire emitting surface of the panel. For the manufacture of the panel, it thus advantageously avoids the alignment constraints during the application of the concentrator layer on the front panel. It is thus possible to use layers of concentrators that are less thick. Finally, by increasing the density of concentrators, we achieve a tighter mesh of electromagnetic shielding conductors and therefore a more efficient shielding. Preferably, none of the dimensions of the inlet section of the concentrators is greater than 100 ⁇ m, which further improves the electromagnetic shielding.
- the panel according to the invention also comprises a rear slab, which is arranged relative to the front slab so as to arrange between the front and rear slabs a space comprising said plasma discharge cells.
- the panel preferably comprises a network of barriers delimiting, at least in part, said cells.
- the rear panel comprises an array of addressing electrodes distributed so that each cell is traversed by an addressing electrode.
- the front panel comprises two networks of maintenance electrodes which are distributed so that each cell is traversed by an electrode of each maintenance network.
- each cell is positioned at a crossing of an addressing electrode and an electrode of each maintenance network.
- the walls of the cells are covered with phosphors able to emit visible light under the excitation of the plasma discharges.
- phosphors able to emit visible light under the excitation of the plasma discharges.
- the phosphors that emit light in the direction of the input section of the at least one concentrator to which this cell is optically coupled.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a plasma panel according to one embodiment of the invention
- FIG. 2 is a top view of the panel of FIG. 1, in which the contrast enhancement network has been made slightly transparent only to reveal the network of the underlying cells;
- FIG. 3 is a simplified perspective view of the front slab and its network of concentrators of the panel of FIG. 1;
- FIG. 4 is a simplified perspective view of the front panel of the panel of FIG. 1, with a variant of the network of concentrators, in which each concentrator is common to a line of cells of the panel;
- FIGS. 5 to 8 illustrate variants of the shape of the intersections of a plane of normal cut with the side walls of a concentrator for a panel according to the invention: form “CPC” for FIGS. 5 and 6, truncated “CPC” form for FIG. 7, trapezoidal shape inscribed in a "CPC” shape for Figure 8;
- FIG. 9 illustrates the layout of a "CPC” type parabola between an input section and an output section of a concentrator according to the variant of FIGS. 5 and 6.
- the panel according to the invention comprises a rear slab 1, a front slab 5 and a network of barriers 3, 31 delimiting between the slabs of the plasma discharge cells 10.
- the rear panel 1 comprises an array of X address electrodes distributed so that each cell 10 is traversed by an addressing electrode. This array of addressing electrodes is covered with a dielectric layer 2.
- the front panel comprises two networks of maintenance electrodes Y AS , Y s which are distributed in such a way that each cell 10 is traversed by an electrode of each maintenance network.
- Each maintenance electrode Y AS , Y s comprises a transparent part (in dashed lines in the figure) and an opaque part for distributing the current (solid line in the figure).
- These networks of maintenance electrodes are covered with a dielectric layer 4 and a very thin layer of secondary electron protection and retro-emission, generally based on magnesia (not referenced in the figure).
- each cell 10 is positioned at a crossing of an address electrode X and an electrode of each maintenance network Y AS , Y s .
- the bottom corresponding to the rear slab and the sides of the barriers corresponding to the side walls are covered with a layer of phosphors, able to emit visible light, here red, green or blue, under the excitation UV radiation from plasma discharges.
- the plasma discharge cells have been distinguished according to their emission color: 10 R for red, 10 G for green, and 10 B for blue; in FIG. 1, the generic reference 10 has been indicated to designate a cell independently of its emission color.
- Each concentrator 7 comprises a square entry section 71 of light, a square exit section 73 of light, and reflective sidewalls 72 which are delimited by the entry section 71 and the exit section 73.
- the surface of the output section 73 is smaller than that of the input section 71.
- each cell 10 is optically coupled to a plurality of concentrators 7, via the input section 71 of these concentrators.
- the reflective sidewalls 72 of the concentrators are metallized. Any ray of light emitted striking these walls from inside a concentrator is then reflected on these walls. The rays coming out of each concentrator passed through it either directly without reflection or, on the contrary, after one or more reflections on its side walls.
- the reflective sidewalls 72 of the concentrators are flat and form trapezoids as shown in Figure 3; the reflective side walls of each concentrator are turned towards its inlet section 71: this means that the normal at all points of the reflecting walls 72 intersects this inlet section 71 through the interior of the concentrator.
- outlet sections 73 Since the area of the outlet sections 73 is smaller than that of the inlet sections 71, it is seen that the area available for a contrast layer between these outlet sections 73 is larger than in the prior art, allowing very substantially improve the contrast in ambient light when viewing images by the panel.
- each concentrator 7 of the layer 6 thus forms a truncated cone of square section, which therefore comprises two perpendicular planes of symmetry, which are oriented in a normal direction.
- the emitting surface of each cell which corresponds to the phosphor layer in this cell, is optically coupled with the input section of several concentrators 7 via the transparent front plate 5.
- the gaps between the concentrators are filled with absorbent and conductive resin, so as to form a network 9 serving both to improve the ambient light display contrast and electromagnetic shielding.
- the layer 6 of concentrators thus obtained is assembled to the front panel 5 of the plasma panel, with the aid of an adhesive adapted to obtain the optical coupling between the cells of the panel and the inlet sections 71 of the concentrators 7.
- Plasma panel according to the invention thus obtained provides a network of concentrators without constraint on the thickness of the dielectric layer which covers the maintenance electrodes. We can thus adapt the thickness of this layer according to other constraints, in particular to improve the light output of the discharges.
- Panel cells are typically distributed in vertical columns and horizontal lines. All the cells of the same column generally have the same emission color, that is to say the same phosphor.
- FIG. 4 represents an alternative embodiment of the panel according to the invention which has just been described: each concentrator 7 'of the layer 6' is common to all the cells of the same column and has a single plane of symmetry oriented in a direction perpendicular to the panel and parallel to this column. A display panel is obtained whose angle of view is, thanks to the shape of the concentrators, enlarged here only in a horizontal plane.
- all the cells of the same column are optically coupled to a single concentrator. As the horizontal dimension of the cells is generally much smaller than their vertical dimension, the network of vertical conductors arranged between the cells is sufficient to provide efficient electromagnetic shielding.
- the reflective sidewalls of the concentrators are of the "CPC" type. More precisely in this case, the intersection of the side walls 72 'of each concentrator 7 "" with a cutting plane perpendicular to any plane of symmetry of the concentrator forms a parabola of CPC type; in the case of concentrators having an axis of symmetry, this cutting plane then passes through this axis; the detail of the characteristics of the plot of a parabola of the CPC type is represented in FIG.
- dish shape "CPC" of this section of the concentrator is to provide an optimal concentration efficiency for the rays that are emitted by the cells with an emission angle less than or equal to the angle ⁇ max that an extreme radius EF 'or E'F does with the normal direction to the panel.
- the reflective lateral walls 72 "of the concentrators have an intermediate shape between the plane shape 72 '" represented in FIG. 8 and the shape "CPC" previously described and represented in FIGS.
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Abstract
Panneau comprenant une dalle avant (5), un réseau de concentrateurs optiques (7) qui procèdent par réflexion, et un réseau de cellules (10) de décharges à plasma aptes à émettre de la lumière au travers de la dalle avant (5) et des concentrateurs (7), où chaque cellule (10) de décharge à plasma est optiquement couplée à au moins un concentrateur (7). Selon l'invention, les concentrateurs sont solidaires d'une même couche (6) qui intègre des moyens de blindage électromagnétique. On simplifie ainsi la fabrication du panneau.
Description
L'invention concerne un panneau pour visualisation d'images comprenant une dalle avant, un réseau de concentrateurs optiques, et un réseau de cellules de décharges à plasma aptes à émettre de la lumière au travers de ladite dalle avant et des concentrateurs dudit réseau, où chaque cellule de décharge à plasma est optiquement couplée à au moins un concentrateur.
Les documents EP1526561 , JP11 -260269 et JP64-010544 décrivent un tel panneau, où la concentration de lumière est assurée, notamment, par des lentilles ; il s'agit donc de concentrateurs par réfraction. D'autres documents décrivent l'application de concentrateurs fonctionnant par réflexion à des panneaux de visualisation autres que les panneaux à plasma, par exemple US6504981 et US5598281 , ou à des panneaux à plasma, par exemple US2004/108980.
Dans le document EP1526561 , le réseau de concentrateurs comprend d'une part un réseau de lentilles, d'autre par un réseau de diaphragmes. Les diaphragmes sont formés par des trous pratiqués dans une couche opaque qui sert également pour l'amélioration du contraste. Un inconvénient de ce réseau de concentrateurs est qu'il nécessite un alignement des trous de la couche opaque d'amélioration du contraste sur l'axe optique des lentilles, ce qui pose problème lors de la fabrication du panneau. Un autre inconvénient réside dans la réalisation de deux plaques (référencées 120 et 123) d'indice différents présentant des faces incurvées complémentaires de manière à former le réseau de lentilles ; une telle réalisation est complexe et pose problème. Enfin, dans le cas où les électrodes d'entretien sont positionnées entre ces plaques comme sur les figures 3 et 4 de ce document, on constate que l'épaisseur de la couche diélectrique (couche référencée 123) au dessus des électrodes d'entretien croît à mesure que l'on s'éloigne du bord d'amorçage des décharges, ce qui entraîne une diminution de la capacité électrique à mesure que l'on s'éloigne de ce bord d'amorçage, ce qui est contraire à l'obtention d'un bon rendement lumineux des décharges, comme l'enseigne le document WO2004-001786.
Un but de l'invention est de résoudre un ou plusieurs des inconvénients précités.
A cet effet, l'invention a pour objet un panneau pour visualisation d'images comprenant une dalle avant, un réseau de concentrateurs optiques, et un réseau de cellules de décharges à plasma aptes à émettre de la lumière au travers de ladite dalle avant et des concentrateurs dudit réseau , où chaque cellule de décharge à plasma est optiquement couplée à au moins un concentrateur, et où chaque concentrateur procède par réflexion. L'émission de lumière des cellules du panneau est adaptée d'une manière connue en elle-même pour visualiser les images. Les concentrateurs du panneau procèdent par réflexion, à l'inverse des concentrateurs décrits dans le document EP1526561 qui, étant formés de lentilles, procèdent par réfraction. Grâce à l'utilisation de concentrateurs par réflexion on évite avantageusement les contraintes d'alignement entre les lentilles et les diaphragmes de ces lentilles, comme dans EP1526561. Généralement, chaque concentrateur comprend une section d'entrée de lumière, une section de sortie de lumière, et des parois latérales réfléchissantes qui sont délimitées par la section d'entrée et par la section de sortie. Les parois latérales de chaque concentrateur sont réfléchissantes pour la lumière qui est émise par une cellule et qui pénètre dans ledit concentrateur par la section d'entrée. Les rayons qui sortent de chaque concentrateur l'ont traversé soit directement sans réflexion, soit, au contraire, après une ou plusieurs réflexions sur ses parois latérales.
Selon une première variante, les parois latérales réfléchissantes des concentrateurs sont formées par l'interface entre deux matériaux transparents d'indices optiques différents, et la forme de ces parois et la différence entre ces indices optiques sont adaptées pour que les rayons de lumière émise qui frappent les dites parois en provenance de l'intérieur dudit concentrateur et de sa section d'entrée soient réfléchis par réflexion totale interne sur lesdites parois. Selon une deuxième variante préférentielle, les parois latérales réfléchissantes sont métallisées. Tout rayon de lumière émise qui frappe ces parois en provenance de l'intérieur dudit concentrateur est alors réfléchi sur ces parois.
Chaque cellule de décharge à plasma du panneau est optiquement couplée à au moins un concentrateur via sa section d'entrée.
Toutes les parois latérales des concentrateurs ne sont pas forcément réfléchissantes ; dans le cas d'un panneau comportant des cellules réparties en lignes et/ou en colonnes, chaque concentrateur peut être commun à toutes les cellules d'une même ligne ou d'une même colonne ; ce concentrateur comprend alors deux parois latérales réfléchissantes opposées, les deux autres parois latérales de ce concentrateur étant déportées aux extrémités de la ligne ou de la colonne, et n'étant pas forcément réfléchissantes ; la section d'entrée du concentrateur est alors optiquement couplée à un pluralité de cellules ; dans cette configuration, chaque cellule de la ligne ne « voit » donc que deux portions de parois réfléchissantes opposées de ce concentrateur.
Même dans le cas où chaque cellule de décharge à plasma est optiquement couplée à une pluralité de concentrateurs, chaque concentrateur peut également être commun à plusieurs cellules. Selon l'invention, les concentrateurs sont solidaires d'une même couche. Le réseau de concentrateurs est de préférence formé dans une feuille en matériau plastique transparent, par exemple par thermoformage. Un tel procédé est particulièrement économique. Afin d'obtenir des concentrateurs dont les parois latérales sont réfléchissantes, on procède à une métallisation de cette feuille plastique, avant ou après formage. Généralement, toutes les sections d'entrée des concentrateurs sont coplanaires et forment la face intérieure de la couche de concentrateurs, et toutes les sections de sortie des concentrateurs sont coplanaires et forment la face extérieure de la couche de concentrateurs, orientée vers l'observateur des images à afficher. Selon l'invention, la couche de concentrateurs comprend des moyens de blindage électromagnétiques. Dans ce cas, c'est la couche de concentrateurs elle-même qui intègre les moyens de blindage électromagnétiques ; on évite avantageusement une couche supplémentaire, spécialement pour le blindage ; on simplifie alors la fabrication du panneau. On intègre par exemple dans la couche de concentrateurs des conducteurs entre les concentrateurs. Comme conducteur, on peut utiliser des fibres plastiques métallisées. Si l'on forme le réseau de concentrateurs dans une feuille plastique transparente, pour obtenir de tels moyens de blindage, on applique par exemple dans les intervalles entre
les concentrateurs une résine plastique conductrice, par exemple chargée en particules conductrices. Pour obtenir en outre un réseau noir d'amélioration de contraste, on charge également la résine en pigment noir. De préférence, la couche de concentrateurs est intégrée à la dalle avant elle- même, par exemple de manière analogue à la couche plastique de blindage électromagnétique décrite par exemple dans le document EP0917174 : cette couche est alors collée sur une plaque de verre qui forme des parois aux cellules du panneau. Une autre plaque fine de verre peut être déposée sur cette couche de concentrateurs, de manière analogue à ce que décrit le document EP0908920 : la couche de concentrateurs est alors intercalée entre deux plaques de verre qui font partie de la dalle avant ; grâce à l'intégration de la couche de concentrateurs à la dalle avant, soit en périphérie, soit au cœur de cette dalle, on diminue la distance entre ces concentrateurs et les cellules du panneau, ce qui diminue avantageusement d'éventuels défauts de parallaxe entre les concentrateurs et les cellules du panneau.
A l'inverse, d'une manière plus classique, la dalle avant peut être intercalée entre le réseau de cellules et la couche de concentrateurs. Ainsi, la couche de concentrateurs est appliquée sur le côté de la dalle avant qui est opposé à celui où est situé le réseau de cellules. De préférence, les parois latérales réfléchissantes des concentrateurs sont métallisées. Généralement, la couche métallisée est telle que les parois latérales réfléchissantes des concentrateurs du réseau sont reliées électriquement entre elles. Ainsi, la couche de métallisation présente avantageusement une double fonction de réflexion et de blindage électromagnétique.
Selon une variante, le panneau comprend en outre une couche de blindage électromagnétique qui est conductrice, qui est disposée sur ladite face extérieure de la couche de concentrateurs, et qui comprend des trous correspondant auxdites sections de sortie, pour le passage de la lumière émise par les cellules. On peut obtenir une telle couche conductrice par dépôt d'un métal comme l'aluminium par évaporation sous vide suivie d'une gravure chimique ou électrochimique pour percer des trous dans le dépôt. Une telle couche conductrice peut également servir de couche de contraste apte à
absorber la lumière ambiante. Un traitement d'anodisation de la couche métallique permet par exemple d'obtenir une telle couche absorbante. Selon une variante, toutes les sections de sortie des concentrateurs étant coplanaires et formant la face extérieure de la couche de concentrateurs, le panneau comprend une couche de contraste qui est apte à absorber la lumière ambiante, qui est disposée sur ladite face extérieure de la couche de concentrateurs, et qui comprend des trous correspondant auxdites sections de sortie, pour le passage de la lumière émise par les cellules. Cette couche de contraste fournit ainsi des moyens aptes à absorber la lumière ambiante frappant la couche de concentrateurs entre lesdits concentrateurs. Grâce aux concentrateurs, on peut appliquer la couche de contraste sur une surface importante sans perte de luminance pour le panneau, ce qui permet d'améliorer très sensiblement le contraste en lumière ambiante lors de la visualisation d'images. De préférence, la couche de concentrateurs comprend elle-même des moyens aptes à absorber la lumière ambiante frappant ladite couche entre lesdits concentrateurs. Ces moyens d'absorption de lumière ou de masquage de lumière forment ce qu'on appelle généralement un réseau noir d'amélioration du contraste en lumière ambiante. Grâce aux concentrateurs, la surface disponible pour appliquer ce réseau noir sans perte de lumière est beaucoup plus importante que dans l'art antérieur, ce qui permet d'améliorer très sensiblement le contraste en lumière ambiante lors de la visualisation d'images. Dans ce cas, c'est la couche de concentrateurs elle-même qui intègre les moyens aptes à absorber la lumière ambiante ; on évite avantageusement une couche supplémentaire, spécialement pour le contraste ; on simplifie alors la fabrication du panneau. Si l'on forme le réseau de concentrateurs dans une feuille plastique transparente, pour obtenir de tels moyens d'absorption, on applique par exemple dans les intervalles entre les concentrateurs une résine plastique absorbante, par exemple chargée en pigment noir. De préférence, pour chaque concentrateur, la section de sortie de lumière présente une surface inférieure à celle de la section d'entrée. On aboutit ainsi à un effet de concentration.
De préférence, pour obtenir l'effet de concentration, les parois latérales réfléchissantes de chaque concentrateur sont tournées vers sa section d'entrée : ceci signifie que la normale en tout point desdites parois réfléchissantes coupe cette section d'entrée en passant par l'intérieur du concentrateur, ou, à défaut, est parallèle à cette section d'entrée.
De préférence, les parois latérales réfléchissantes de chaque concentrateur ont une forme adaptée pour que tout rayon de lumière émise qui pénètre par sa section d'entrée, qui est réfléchi au moins une fois par lesdites parois latérales, et qui ressort dudit concentrateur par sa section de sortie en ressort sous un angle d'émission supérieur à l'angle d'émission de ce rayon à l'entrée de ce concentrateur. On élargit ainsi avantageusement la distribution angulaire de l'intensité d'émission.
La définition de la forme des parois latérales réfléchissantes inclut celle de la profondeur des concentrateurs, c'est-à-dire de la distance entre la section d'entrée et la section de sortie de ces concentrateurs ; elle inclut également la forme et la surface de ces sections dont les bords délimitent ces parois. De préférence, les parois latérales réfléchissantes de chaque concentrateur sont deux à deux symétriques par rapport à un plan orienté dans une direction normale au panneau, ou les parois latérales réfléchissantes présentent un axe de symétrie.
Dans le cas d'un concentrateur précédemment cité qui est commun à toutes les cellules d'une même ligne ou d'une même colonne d'un panneau, ce concentrateur comprend alors deux parois latérales réfléchissantes opposées et symétriques par rapport à un plan parallèle à ladite ligne ou à ladite colonne. Dans le cas de sections d'entrée et de sortie rectangulaires ou carrées, on trouve généralement une première paire de parois latérales opposées qui sont symétriques par rapport à un premier plan, et une deuxième paire de parois latérales opposées qui sont symétriques par rapport à un deuxième plan, perpendiculaire au premier. Selon une première variante préférentielle, chacune des deux lignes d'intersection des parois latérales avec un plan de coupe quelconque de cette paroi qui est orienté dans une direction normale au panneau et qui est perpendiculaire audit plan de symétrie ou, dans le cas de l'axe de symétrie,
avec un plan de coupe quelconque passant par ledit axe de symétrie, forme une droite ou une parabole dont l'axe est dans ladite direction normale. De telles formes permettent d'optimiser l'effet de concentration. Dans le cas de parois ayant un axe de symétrie, ces parois latérales réfléchissantes forment alors un cône ou un paraboloïde.
Selon une deuxième variante préférentielle, chacune des deux lignes d'intersection des parois latérales avec un plan de coupe quelconque de cette paroi qui est orienté dans une direction normale au panneau et qui est perpendiculaire audit plan de symétrie ou, dans le cas de l'axe de symétrie, avec un plan de coupe quelconque passant par ledit axe de symétrie, est inscrite dans la surface limitée par :
- d'une part, une droite joignant le point commun à ladite ligne d'intersection et à ladite section d'entrée et le point commun à ladite ligne d'intersection et à ladite section de sortie ; - d'autre part, une parabole dont l'axe est approximativement parallèle à la droite joignant ce dernier point commun et le point commun à l'autre ligne d'intersection, symétrique de la précédente, et à ladite section d'entrée, et dont le foyer coïncide approximativement avec le point commun à cette autre ligne d'intersection et à ladite section de sortie. Les paraboles ainsi définies sont qualifiées de « paraboles CPC ». L'inscription dans cette surface inclut ici les contours de cette surface. De préférence, chacune des deux lignes d'intersection desdites parois latérales avec le plan de coupe coïncide approximativement avec cette parabole « CPC ». On remarque que la normale à chaque parabole de type « CPC » dans ledit plan de coupe, à l'endroit du point commun E, E' de cette parabole et du bord de la section d'entrée dudit concentrateur, est perpendiculaire audit plan de symétrie ou audit axe de symétrie.
Les parois latérales forment alors un « CPC » (« compound parabolic concentrator » en langue anglaise), ce qui permet d'optimiser le rendement de concentration.
Le rayon extrême d'un tel concentrateur se définit comme suit : ce rayon extrême appartient audit plan de coupe ; il se définit comme le rayon qui passe d'une part par le point commun au bord de la section d'entrée du concentrateur
et d'une première ligne d'intersection des parois latérales réfléchissantes de ce concentrateur avec ce plan de coupe, et, d'autre part, par le point commun à la section de sortie et d'une deuxième ligne d'intersection des parois avec ce plan de coupe, qui est symétrique de la première par rapport audit plan de symétrie ou audit axe de symétrie.
L'ouvrage intitulé « High Collection Nonimaging Optics », WT. Welford & R.Winston, Académie Press, Inc 1989, définit précisément la forme des parois latérales d'un concentrateur de type CPC, ainsi que sa profondeur et le rapport des surfaces des sections d'entrée et de sortie ; voir notamment le paragraphe 3 du chapitre 4 de cet ouvrage. Si 2a' est la distance entre deux bords opposés de la section de sortie d'un concentrateur de ce type CPC dans le plan de coupe précédemment défini, si 2a est la distance entre deux bords opposés de la section d'entrée toujours dans ce plan de coupe, si θmax est l'angle du rayon extrême par rapport à la direction normale au panneau, ces trois paramètres sont liés par la relation : a = a' / sin θmax . La profondeur L du concentrateur, c'est-à-dire la distance entre la section d'entrée et la section de sortie, s'exprime par l'équation : L = (a + a') cos θmax . En pratique, les rayons de la lumière émise présentent un angle limite d'émission θjjm, du fait, notamment, de l'indice nd de matériau de la dalle avant et du concentrateur ; on a sin θlim = 1/nd . De préférence, on adapte la géométrie des concentrateurs de manière à ce que θmax = θlim , ce qui permet de limiter les pertes de lumière émise.
De préférence, chaque cellule de décharge à plasma est optiquement couplée à une pluralités de concentrateurs, de préférence à au moins quatre concentrateurs. Ces concentrateurs sont alors de préférence accolés de manière à ce que leurs sections d'entrée couvrent l'ensemble de la surface émissive du panneau. Pour la fabrication du panneau, on évite ainsi avantageusement les contraintes d'alignement lors de l'application de la couche de concentrateurs sur la dalle avant. On peut ainsi utiliser des couches de concentrateurs moins épaisses. Enfin, en augmentant ainsi la densité de concentrateurs, on parvient à un maillage plus resserré des conducteurs du blindage électromagnétique et donc à un blindage plus performant. De préférence, aucune des dimensions de la section d'entrée des concentrateurs
n'est supérieure à 100 μm, ce qui permet d'améliorer encore le blindage électromagnétique.
Généralement, le panneau selon l'invention comprend également une dalle arrière, qui est disposée, par rapport à la dalle avant de manière à ménager entre les dalles avant et arrière un espace comprenant lesdites cellules de décharge à plasma. Le panneau comprend de préférence un réseau de barrières délimitant, au moins en partie, lesdites cellules. De préférence, la dalle arrière comprend un réseau d'électrodes d'adressage distribuées de manière à ce que chaque cellule soit traversée par une électrode d'adressage. De préférence, la dalle avant comprend deux réseaux d'électrodes d'entretien qui sont distribuées de manière à ce que chaque cellule soit traversée par une électrode de chaque réseau d'entretien. De préférence, chaque cellule est positionnée à un croisement d'une électrode d'adressage et d'une électrode de chaque réseau d'entretien. De préférence, les parois des cellules, notamment la dalle arrière et les barrières, sont couvertes de luminophores aptes à émettre une lumière visible sous l'excitation des décharges de plasma. Au sein de chaque cellule, ce sont donc les luminophores qui émettent de la lumière en direction de la section d'entrée de l'au moins un concentrateur auquel cette cellule est optiquement couplée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un panneau à plasma selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus du panneau de la figure 1 , où le réseau d'amélioration du contraste a été rendu légèrement transparent uniquement pour laisser apparaître le réseau des cellules sous-jacentes ;
- la figure 3 est une vue simplifiée en perspective de la dalle avant et de son réseau de concentrateurs du panneau de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue simplifiée en perspective de la dalle avant du panneau de la figure 1 , avec une variante du réseau de concentrateurs, où chaque concentrateur est commun à une ligne de cellules du panneau ;
- les figures 5 à 8 illustrent des variantes de la forme des intersections d'un plan
de coupe normal avec les parois latérales d'un concentrateur pour un panneau selon l'invention : forme « CPC » pour les figures 5 et 6, forme « CPC » tronquée pour la figure 7, forme trapézoïdale inscrite dans une forme « CPC » pour la figure 8 ; - la figure 9 illustre le tracé d'une parabole de type « CPC » entre une section d'entrée et une section de sortie d'un concentrateur selon la variante des figures 5 et 6.
En référence aux figures 1 et 2, le panneau selon l'invention comprend une dalle arrière 1 , une dalle avant 5 et un réseau de barrières 3, 31 délimitant entre les dalles des cellules 10 de décharges à plasma.
La dalle arrière 1 comprend un réseau d'électrodes d'adressage X distribuées de manière à ce que chaque cellule 10 soit traversée par une électrode d'adressage. Ce réseau d'électrodes d'adressage est recouvert d'une couche diélectrique 2. La dalle avant comprend deux réseaux d'électrodes d'entretien YAS, Ys qui sont distribuées de manière à ce que chaque cellule 10 soit traversée par une électrode de chaque réseau d'entretien. Chaque électrode d'entretien YAS, Ys comprend une partie transparente (en pointillés sur la figure) et une partie opaque pour distribuer le courant (trait plein sur la figure). Ces réseaux d'électrodes d'entretien sont recouvert d'une couche diélectrique 4 et d'une couche très fine de protection et de rétro-émission d'électrons secondaires, généralement à base de magnésie (non référencée sur la figure). Dans ce panneau, chaque cellule 10 est positionnée à un croisement d'une électrode d'adressage X et d'une électrode de chaque réseau d'entretien YAS, Ys. Enfin, dans chaque cellule, le fond correspondant à la dalle arrière et les versants des barrières correspondant aux parois latérales sont recouvert d'une couche de luminophores, aptes à émettre de la lumière visible, ici rouge, verte ou bleue, sous l'excitation du rayonnement UV des décharges plasma. Sur la figure 2, on a distingué les cellules de décharge à plasma selon leur couleur d'émission : 10R pour le rouge, 10G pour le vert, et 10B pour le bleu ; sur la figure 1 , on a indiqué la référence générique 10 pour désigner une cellule indépendamment de sa couleur d'émission.
L'une des faces de la dalle avant 5 supporte donc les réseaux d'électrodes d'entretien et la couche diélectrique 4 ; selon l'invention, l'autre face de cette dalle supporte une couche 6 de concentrateurs 7 fonctionnant par réflexion. Chaque concentrateur 7 comprend une section carrée d'entrée 71 de lumière, une section carrée de sortie 73 de lumière, et des parois latérales réfléchissantes 72 qui sont délimitées par la section d'entrée 71 et par la section de sortie 73. Afin d'obtenir l'effet de concentration recherché, la surface de la section de sortie 73 est inférieure à celle de la section d'entrée 71. Dans le mode de réalisation décrit, chaque cellule 10 est optiquement couplée à une pluralité de concentrateurs 7, via la section d'entrée 71 de ces concentrateurs. Un avantage à une telle disposition est de diminuer l'épaisseur de la couche 6 de concentrateurs et de limiter les contraintes d'alignement lors de l'application de la couche 6 de concentrateurs sur la dalle avant. Dans le mode de réalisation décrit, les parois latérales réfléchissantes 72 des concentrateurs sont métallisées. Tout rayon de lumière émise qui frappe ces parois en provenance de l'intérieur d'un concentrateur est alors réfléchi sur ces parois. Les rayons qui sortent de chaque concentrateur l'ont traversé soit directement sans réflexion, soit, au contraire, après une ou plusieurs réflexions sur ses parois latérales. Dans le mode de réalisation décrit, les parois latérales réfléchissantes 72 des concentrateurs sont planes et forment des trapèzes comme illustré à la figure 3 ; les parois latérales réfléchissantes de chaque concentrateur sont tournées vers sa section d'entrée 71 : ceci signifie que la normale en tout point des parois réfléchissantes 72 coupe cette section d'entrée 71 en passant par l'intérieur du concentrateur.
Comme la surface des sections de sortie 73 est inférieure à celle des sections d'entrée 71 , on voit que la surface disponible pour une couche de contraste entre ces sections de sortie 73 est plus importante que dans l'art antérieur, ce qui permet d'améliorer très sensiblement le contraste en lumière ambiante lors de la visualisation d'images par le panneau.
En référence à la figure 3, chaque concentrateur 7 de la couche 6 forme donc un tronc de cône de section carrée, qui comporte donc deux plans de symétrie perpendiculaires, qui sont orientés dans une direction normale. En référence à
la figure 1 , la surface émissive de chaque cellule, qui correspond à la couche de luminophores dans cette cellule, est optiquement couplée avec la section d'entrée de plusieurs concentrateurs 7 via la dalle avant transparente 5. Dans le mode de réalisation décrit aux figures 1 à 3, les intervalles entre les concentrateurs sont remplis de résine absorbante et conductrice, de manière à former un réseau 9 servant à la fois à l'amélioration du contraste de visualisation en lumière ambiante et au blindage électromagnétique. Pour fabriquer le panneau à plasma selon l'invention, on part d'un panneau à plasma connu de l'art antérieur. On prépare par ailleurs une couche 6 de concentrateurs. Par moulage par compression d'une feuille de matériau polymère thermoformable transparent, comme du PMMA (polyméthylmétacrylate), on forme dans cette feuille un réseau de troncs de cônes, tels que précédemment définis. On métallisé ensuite l'ensemble de la feuille, du côté des sections de sortie, en masquant ces sections de sortie : on obtient ainsi les parois réfléchissantes des concentrateurs. Dans les intervalles ménagés par moulage entre les concentrateurs, on applique une résine chargée en pigment noir et en particules conductrices, qui forme un réseau de conducteurs disposés entre les concentrateurs. On obtient ainsi un réseau 9 absorbant et conducteur qui sert à la fois pour l'amélioration du contraste et pour le blindage électromagnétique. Par rapport à l'art antérieur, on évite l'application d'une couche spécifique pour le contraste en lumière ambiante, dite « réseau noir ». On évite aussi les contraintes d'alignement des trous dans cette couche comme dans le document EP1526561. A noter que la métallisation participe elle-même avantageusement au blindage électromagnétique.
La couche 6 de concentrateurs ainsi obtenue est assemblée à la dalle avant 5 du panneau à plasma, à l'aide d'une colle adaptée pour obtenir le couplage optique entre les cellules du panneau et les sections d'entrée 71 des concentrateurs 7. Le panneau à plasma selon l'invention qu'on obtient offre ainsi un réseau de concentrateurs sans contrainte sur l'épaisseur de la couche diélectrique qui recouvre les électrodes d'entretien. On peut ainsi adapter l'épaisseur de cette
couche selon d'autres contraintes, notamment d'amélioration du rendement lumineux des décharges.
Les cellules du panneau sont généralement distribuées en colonnes verticales et en lignes horizontales. Toutes les cellules d'une même colonne présentent généralement la même couleur d'émission, c'est-à-dire le même luminophore. La figure 4 représente une variante de réalisation du panneau selon l'invention qui vient d'être décrit : chaque concentrateur 7' de la couche 6' est commun à toutes les cellules d'une même colonne et possède un seul plan de symétrie orienté dans une direction perpendiculaire au panneau et parallèle à cette colonne. On obtient un panneau d'affichage dont l'angle d'observation est, grâce à la forme des concentrateurs, élargi ici uniquement dans un plan horizontal. De préférence, toutes les cellules d'une même colonne sont optiquement couplées à un unique concentrateur. Comme la dimension horizontale des cellules est en général très inférieure à leur dimension verticale, le réseau de conducteurs verticaux disposés entre les cellules suffit à fournir un blindage électromagnétique performant.
Selon une variante préférentielle représentée aux figures 5 et 6, les parois latérales réfléchissantes des concentrateurs sont de type « CPC ». plus précisément dans ce cas, l'intersection des parois latérales 72' de chaque concentrateur 7"" avec un plan de coupe perpendiculaire à un plan de symétrie quelconque du concentrateur forme une parabole de type CPC ; dans le cas de concentrateurs présentant un axe de symétrie, ce plan de coupe passe alors par cet axe ; le détail des caractéristiques du tracé d'une parabole de type CPC est représenté à la figure 9, où les points E et E' représentent les bords de la section d'entrée du concentrateur, les points F et F' représentent les bords de la section de sortie, où la parabole qui suit le tracé de la ligne F'E' a comme foyer le point F et comme axe une droite parallèle à F'E passant par F, où la parabole qui suit le tracé de la ligne FE a comme foyer le point F' et comme axe une droite parallèle à FE' passant par F'. Une propriété de telles paraboles « CPC » est que, dans le plan de coupe, la tangente au point de chaque parabole qui est situé à son intersection avec la section d'entrée, ici au point E et E', est parallèle à la direction normale, donc ici perpendiculaire aux plans des sections d'entrée et de sortie.
L'avantage de la forme de parabole « CPC » de cette coupe du concentrateur est d'apporter une rendement optimal de concentration pour les rayons qui sont émis par les cellules avec un angle d'émission inférieur ou égal à l'angle θmax qu'un rayon extrême EF' ou E'F fait avec la direction normale au panneau. Selon d'autres variantes telle que celle représentée à la figure 7, les parois latérales réfléchissantes 72" des concentrateurs ont une forme intermédiaire entre la forme plane 72'" représentée à la figure 8 et la forme « CPC » précédemment décrite et représentée aux figures 5, 6 et 9 ; plus précisément dans ce cas, l'intersection des parois latérales 72" de chaque concentrateur 7" avec un plan de coupe perpendiculaire à un plan de symétrie quelconque de ce concentrateur (ou passant par son axe de symétrie) est inscrite dans la surface limitée par la droite EF et la parabole « CPC » passant par les points E et F, et dans la surface limitée par la droite E'F' et la parabole « CPC » passant par les points E' et F' ; ces limites, droites et paraboles, sont considérées comme inscrites dans ces surfaces. De telles formes dites « intermédiaires » sont avantageusement plus simples à fabriquer que des formes « CPC », tout en apportant des performances tout à fait acceptables.
La présente invention a été décrite en se référant à un panneau à plasma pour affichage d'images à électrodes d'entretien coplanaires ; il est évident pour l'homme de l'art qu'elle peut s'appliquer d'autres panneaux à plasma, sans sortir du cadre des revendications ci-après.
Claims
1. Panneau pour visualisation d'images comprenant une dalle avant (5), un réseau de concentrateurs optiques (7) procédant par réflexion, et un réseau de cellules (10) de décharges à plasma aptes à émettre de la lumière au travers de ladite dalle avant (5) et des concentrateurs (7) dudit réseau (6), où chaque cellule (10) de décharge à plasma est optiquement couplée à au moins un concentrateur (7), caractérisé en ce que lesdits concentrateurs sont solidaires d'une même couche (6) qui comprend des moyens de blindage électromagnétiques.
2. Panneau selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque concentrateur (7) comprend une section d'entrée (71 ) de lumière, une section de sortie (73) de lumière, et des parois latérales réfléchissantes (72) qui sont délimitées par ladite section d'entrée (71 ) et par ladite section de sortie (73).
3. Panneau selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdites parois latérales réfléchissantes des concentrateurs sont métallisées.
4. Panneau selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite section de sortie (73) de lumière présente une surface inférieure à celle de ladite section d'entrée.
5. Panneau selon la revendication 4 caractérisé en ce que les parois latérales réfléchissantes (72) de chaque concentrateur (7) ont une forme adaptée pour que tout rayon de lumière émise qui pénètre par sa section d'entrée (71 ), qui est réfléchi au moins une fois par lesdites parois latérales (72), et qui ressort dudit concentrateur (7) par sa section de sortie (73) en ressort sous un angle d'émission supérieur à l'angle d'émission de ce rayon à l'entrée de ce concentrateur.
6. Panneau selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdites parois latérales réfléchissantes (72) de chaque concentrateur sont deux à deux symétriques par rapport à un plan orienté dans une direction normale au panneau, ou en ce que lesdites parois latérales réfléchissantes (72) présentent un axe de symétrie.
7. Panneau selon la revendication 6 caractérisé en ce que, chacune des deux lignes d'intersection desdites parois latérales avec un plan de coupe quelconque de cette paroi qui est orienté dans une direction normale au panneau et qui est perpendiculaire audit plan de symétrie ou, dans le cas de l'axe de symétrie, avec un plan de coupe quelconque passant par ledit axe de symétrie, forme une droite ou une parabole dont l'axe est dans ladite direction normale.
8. Panneau selon la revendication 6 caractérisé en ce que chacune des deux lignes d'intersection desdites parois latérales avec un plan de coupe quelconque de cette paroi qui est orienté dans une direction normale au panneau et qui est perpendiculaire audit plan de symétrie ou, dans le cas de l'axe de symétrie, avec un plan de coupe quelconque passant par ledit axe de symétrie, est inscrite dans la surface limitée par :
- d'une part, une droite joignant le point commun (E ; E') à ladite ligne d'intersection et à ladite section d'entrée (71 ) et le point commun (F ; F') à ladite ligne d'intersection et à ladite section de sortie (73) ;
- d'autre part, une parabole dont l'axe est approximativement parallèle à la droite joignant ce dernier point commun (F ; F') et le point commun (E' ; E) à l'autre ligne d'intersection, symétrique de la précédente, et à ladite section d'entrée (71 ), et dont le foyer (F', F) coïncide approximativement avec le point commun à cette autre ligne d'intersection et à ladite section de sortie (73).
9. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite couche (6) de concentrateurs comprend des moyens aptes à absorber la lumière ambiante frappant ladite couche entre lesdits concentrateurs.
10. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite couche (6) de concentrateurs (7) est intégrée à la dalle avant elle-même (5).
11. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque cellule (10) de décharge à plasma est optiquement couplée à une pluralités de concentrateurs (7).
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