Brevet FR2228234A1 — publié le 19741129

La présente invention concerne un écran destiné à être utilisé, de préférence, par les conducteurs de véhicules pour éviter ltéblouisse- ment. I1 est bien connu que le conducteur d'un véhicule, pendant la marche de ce dernier, peut être gené par une lumière excessivement intense venant d'une direction donnée et qui peut aller jusqu'à provoquer un éblouissement plus ou moins fort, produisant une sensation désagréable, et, surtout, cause d'une diminution de la sensibilité visuelle, avec les risques que cela comporte. Un cas typique, bien connu de tous, qui se présente quand on voyage en automobile de nuit ou dans des lieux peu éclairés, et qu'il faut donc utiliser les phares, est le cas de l'éblouissement provoqué par les phares des véhicules qui arrivent en sens contraire. Dans ces conditions, le conducteur se trouve, en général, soumis à un éclairage qui passe de valeurs faibles à des valeurs très élevées. Pour remédier , au moins partiellement, à cet inconvénient, compte tenu, bien entendu, du respect des réglementations en vigueur, on connaît divers moyens, par exemple des écrans, des lunettes sombres ou objets analogues, qui, dans certains cas, peuvent être utiles. Mais pour supprimer, ou tout au moins réduire de façon efficace,l'inconvénient que l'on a signalé plus haut, il faut utiliser, entre le conducteur et la source de lumière, des éléments dont la transparence peut varier en fonction de l'intensité de l'éclairage provoqué par la lumière extérieure, et doit augmenter quand cet éclairage diminue et, inversement, diminuer quand cet éclairage augmente. A oe sujet, on connaît des verres phototropiques renfermant des substances dont la transparence a la propriété de varier en fonction de l'intensité de la lumière qui les frappe. Ces substances présentent toutefois cet inconvénient que leur transparence varie avec des temps de réponse très longs, pouvant atteindre plusieurs minutes, et elles ne permettent donc pas d'en effectuer le réglage. La présente invention a pour objet un écran monté sur un véhicule, écran qui, lorsque la lumière qui atteint les yeux du conduc teur est trop forte,est activé de façon telle que sa transparence diminue lorsque cette lumière augmente et réciproquement, et se trouve dans le champ dans lequel la lumière trop intense peut venir frapper les yeux du conducteur, tout en laissant au restant du champ de vision la transparence maxmale,et en permettant, par conséquent, la meilleure visibilité possible compatible avec la suppression des inconvénients oités plus haut. On obtient ces résultats conformément à l'invention à l'aide d'un écran pour véhicules automobiles caractérisé en ce qu'il est constitué par au moins deux plaques parallèles en matériau transparent, situées en regard l'une de l'au-tre avec un certain intervalle entre elles, ces plaques étant scellées hermétiquement le long de leur pourtour de façon à délimiter entre elles une chambre remplie d'un cristal liquide nématique, dont la transparence peut varier, de façon connue en soi, en fonction dé la différence de potentiel qui lui est appliquée, les surfaces des deux plaques tournées vers cette chambre étant, au moins en partie, recouvertes par des couches transparentes en un matériau conducteur de l'électricité, auxquelles est appliquée une différence de potentiel, continue ou alternative, dont la valeur est réglée par des éléments photoélectriques sensibles à la lumière qui frappe l'écran, cet écran étant disposé contre le pare-brise d'un véhicule automobile de nanière à recouvrir un secteur latéral de ce pare-brise situé du côté des véhicules circulant en sens contraire et à être, de la sorte, intercalé entre les phares de ces véhicules et les yeux du conducteur. D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif, mais nullement limitatif, des formes préférées de réalisation. Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue en élévation de face d'un écran selon l'invention, monté sur véhicule automobile; - la figure 2 est une coupe de cet écran, à échelle agrandie, selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est un schéma de branchement électrique drun écran selon l'invention; - la figure 4 est une coupe d'un détail de connexion électrique, suivant une forme préférée de mise en oeuvre de l'invention; - la figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4; - la figure 6 est une coupe d'un écran, selon une autre forme de réalisation; - la figure 7 est une vue suivant la ligne VII-VII de la figure 6; - la figure 8 est un schéma des branchements électriques, suivant une autre forme préférée de mise an oeuvre de l'invention; et - la figure 9 est une courbe donnant les variations de la différence de potentiel appliquée au cristal liquide, dans le cas de la variante de la figure 8. L'invention est basée sur les propriétés bien connues que présentent les phases nématiques des substances connues sous le nom de cristaux liquides ou substances mésomorphes. La structure de ces substances est intermédiaire entre celle des liquides et celle des cristaux, et leur degré de transparence à la lumière varie en fonction de la différence de potentiel à laquelle elles sont soumises, plus exactement, lorsque cette différence de potentiel dépasse un certain seuil qui, pour la plupart de ces substances, est de l'ordre de 2 000 à 3 000 V/cm; cette transparence diminue lorsque la différence de potentiel appliquee augmente, et inversement. Comme représenté sur la figure 1, la référence 1 désigne le pare-brise d'un véhicule automobile, fixé à l'aide de moyens connus dans la partie correspondante de la carrosserie 3 du véhicule. Sur cette carrosserie 3, sont fixés deux supports 5 et 7 qui soutiennent une tige 9 de section circulaire, sur laquelle est monté un panneau 12 qui peut pivoter autour de cette tige 9 de façon à pouvoir être appliqué, en position de travail, contre le pare-brise 1.Ce panneau 10 est constitué par deux plaques 12 et 14 en matériau transparent, tel le verre ou une matière plastique, ces plaques étant maintenues à une certaine distance l'une de l'autre par une bande 16 en matière isolante, qui occupe tout leur pourtour et dont l'épaisseur assure entre-ces plaques, un écartement de l'ordre de quelques centièmes à un dixième de millimètre, de préférence de 3/100 à 1/10 mm, de façon à constituer une chambre 18 délimitée par les plaques 12 et 14, par les cloisons internes 16a, 16b, 16c, et par la bande 16.Les surfaces 20 et 22 des plaques tournées vers cette chambre sont recouvertes chacune d'une couche très mince 24, 25, en matière électroconductrice, de façon à être transparentes, l'épaisseur étant comprise entre 10 et 500 ngströms et, -de préférence, 200 et 300 4ngstrom. Pour réaliser cette couche conductrice, qui peut être appliquée de toute manière connue, telle que par dépit sous vide, on peut utiliser diverses matières, comme les oxydes d'étain ou d'indium, mais le chrone s'est révélé particulièrement approprié, car il adhère ère bien au matériau qui constitue les plaques et possède une bonne résistance à l'usure, tout en étant très facile à déposer.La chambre 18 est remplie d'une couche de substance quí au moins aux températures ordinaires d'utilisation, se présente sous la forme d'un cristal liquide nématixlues comme par exemple le N-p Méthoxy-benziliden-p-n butylanilin, produit par la firme Kodak, ou le produit "Nematio, mixture dynamite soattering II" (Eastman 11 880), fabrinué par cette même firme. Ensuite, la panneau 10 est complété par un cadre 26 qui peut être de gen-e quelconque (de préférence en matière transparente), présentant, sur son bord supérieur, deux appendices 27 comportant, chacun, un trou 28 dans lequel est enfoncé à force la tige 9 et qui est prolongé vers le haut, dans chaque appendices par une entaille 29 qui leur confère des propriétés élastiques. ire pourtour du panneau 10 a une forme telle que, lorsqu'il est rabattu en position de travail, c' est-à-dire appliqué contre le pare-brIse, il présente un côté 31 qui est parallèle au côté gauche 32 du pare-brise et voisin de celui-ci, et un second côté 33 qui est paral lele et voisin du côté supérieur 34 du pare-brise, chacun ayant, dans l'exemple considéré, une longueur d'environ 45 cm. Un troisième c6té du pourtour 35 réunit l'extrémité inférieure du côté 31 à l'extrémité de droite du côté 33. La chambre 18 peut être considérée en raison de sa très faible épaIsseur, comme étant un élément bi-dimensionnel et peut être assimilée à une- surface de sorte que ses parois 16a, 16b et 16c sont, ellesmemes, assimilées à des lignes constituant le pourtour de cette surface.Les dimensions et la disposition des diverses pièces doivent être, de préférence, telles que la ligne de pourtour à laquelle on peut assimiler la paroi 16b qui délimite, lorsque le panneau 10 est appliqué contre le pare-brise, la chambre 18 vers la partie-centrale de ce parebrise, constitue, I' écran occupant cette position, le lieu géométriques des intersections avec le panneau des droites qui réunissent la ligne la plus voisine du trajet parcouru par les véhicules, circulant en sens inverse, avec l'oeil du conducteur loin de cette ligne, si l'on imagine que le véhicule circule le plus près possible des véhicules venant en sens inverse. Avec un tel choix de la limite de la chambre 18, pratiquement tous les ruons luninevx,provenant des phares des véhicules qui arrivent tout près en sens inverse, traversent le cristal liquide. La ligure 3 représente le schéma du circuit électrique nécessaire au fonctionnement de l'écran selon l'invention. Dans ce schéma, le panneau 10 est représenté par un condensateur. En effet, ce panneau constitue, iu point de vue électrique, un condensateur dont les armatures sont les couches 24 et 25 en matériau conducteur qui recouvrent les plaques transparentes 20 et 22,et dont le diélectrique est constitué par la couche de cristal liquide inQercaiee entre ces plaques. A chacnne des armatures 24 et 25 du condensateur 10 est branché un conducteur (respectivement 41 et 42) qui relie le panneau au restant du circuit électrique. Sur les figures 4 et 5 est représentée, de façon détaillée, la manière dont le conducteur 41 de liaison est branché sur la couche conductrice 24 déposée sur la plaque 12. A l'endroit où l'on veut effectuer le branchement, on ménage, sur le pourtour, un espace vide 44 en forme d'onglet dans la bande 1Ó d'une profondeur inférieure à celle de cette couche. Cet onglet se poursuit dans la plaque 14 de façon que l'on ait un espace vide d'une grandeur suffisante pour qu'on puisse y loger l'extrémité du conducteur 41. Cette extrémité pénètre dans cet espace vide en traversant le cadre 26 et on la soude à la couche conductrice 24 de la plaque 12. L'autre conducteur est relié, de façon analogue, à la plaque 14 au moyen dtun espace vide en onglet pratiqué dans la couche 16 et dans la plaque 12. Ces deux espaces vides des plaques 12 et 14 sont décalés, de façon à ne pas se recouvrir. Lesconducteurs, au lieu d'être soudés, peuvent être collés aux couches conductrices à l'aide d'une colle conductrice, par exemple le vernis "Silver Print" fabriqué par la Société G.C.Electronics, et recouverts de vernis isolant. On peut ensuite remplir l'espace vide 44 d'un matériau formant ciment. Comme représenté sur la figure 3, un phototransistor 45 est alimenté par un générateur 46 qui peut être celui du véhicule, par l'intermédiaire d'une résistance de charge 48 et d'un interrupteur 49. La sortie de ce phototransistor 45 est branchée, par l'intermédiaire d'un ampllficateur 50,à un ou plusieurs étages, et d'un potentiomètre 52, sur les armatures du panneau. Le phototransistor occupe une position à laquelle il est frappé par la lumière intense provenant de l'extérieurS par exemple en face des bords du pare-brise, de préférence sur le bord vertical de ce pare-brise, situé du côté où arrivent les véhicules circulant en sens inverse. Le générateur 46 fournit une force électromotrice à laquelle correspond une valeur de tension appliquée, par le phototransistor et par le circuit amplificateur correspondant, aux armatures du condensateur. quand la lumière qui frappe le phototransistor varies cette tension varie elle aussi et, de façon précise, à une augmentation de cet éclairage correspond une augmentation de la tension entre les armatures du condensateur, ce qui provoque une diminution de la transparence de la couche de cristal liquide intercalée entre les plaques 12 et 14. De la sorte, lorsque le panneau 10 est rabattu contre le pare-brise, comme représenté sur la figure 1, la lumière intense qui provient des véhicules circulant en sens inverse, arrive affaiblie aux yeux du conducteurs après avoir traversé le panneau. Le panneau 10 joue donc le rôle d'écran pour la lumière qui le frappe. Si l'illumination du phototransistor est faible, la tension appliquée au condensateur diminue, et, avec elle, augmente la transparence du cristal liquide et, par suite, de l'écran, de sorte que la lumière qui le traverse atteint les yeux du conducteur en étant moins affaiblie. On peut ainsi obtenir une régularisation de la lumière qui agit sur les yeux du conducteur, en fonction inverse de l'éclairage externe et réaliser, de la sorte, une égalisation de cette lumière. Le potentiomètre 52 sert à fixer le seuil de tension pour lequel se déclenche l'obscurcissement du cristal liquide, et à régler l'obscurcissement de l'écran pour une lumière constante. Par rabattement autour de la tige 9, on peut appliquer le panneau contre le plafond du véhicule, dans le cas où l'on ne doit pas ou on ne veut pas l'utiliser comme écran, de façon qu'il ne soit pas une gent. Pour avoir une vue plus nette de ce qui est à l'extérieur du véhicule, même pendant un croisement avec un autre véhicule, en évitant l'éblouissement, on peut encore avoir recours à une forme de réalisation suivant laquelle la lumière qui traverse l'écran n'est pas atténuée en totalité.Dans cette forme de réalisation, le panneau 10 est encore constitué, comme on le voit sur les figures 5 et 6 (sans cadre), par deux plaques 112 et 114 disposées en regard l'une de l'autre avec une bande périphérique 116 intercalée, en matériau isolant, tandis que la chambre intermédiaire 118 est remplie de cristal liquide. la plaque 112 est, elle aussi, du type décrit plus haut, c'est-i-dire recouverte d'une couche 124 en matériau conducteur de l'électricité, avec continuité électrique sur toute la surface intérieure 120, tandis que l'autre plaque est constituée comme représenté sur la figure 7. La couche conductrice 125 qui recouvre la surface intérieure 122 de la plaque 114, au lieu d'être continue, présente une série de surfaces 150 sur lesquelles est déposé un matériau conducteur. Suivant une forme préférée de réalisation, ces surfaces sont pratiquement circulaires et ont un diamètre de 0,8 à 1,2 mm et leurs centres, distants d'environ 1,5 à 2,5 mm l'un de l'autre, sont disposés en ligne droite, suivant deux directions perpendiculaires entre elles. La tension appliquée entre les deux plaques 112 et 114 produit l'obscurcissement uniquement en face des portions de la couche de cristal liquide intercalées entre les zones des plaques recouvertes toutes les deux de maté- riau conducteur.En regard des surfaces 150 il nly a aucun obscurcissement et la lumière les traverse sans transformation, de sorte que les organes transparents se comportent comme un réseau, augmentant ainsi la quantité d'informations qui parvient au conducteur tant que dure la lumière extérieure trop intense. L'inclinaison des directions suivant lesquelles sont orientées ces petites surfaces peut être quelconque. Les dimensions et la répartition des petites surfaces indiquées plus haut se sont révélées comme convenant le mieux à l'effet recherché. La figure 3 représente un circuit dans lequel la couche de cristal liquide est soumise à une tension électrique continue, du genre dont on dispose normalement dans les véhicules automobiles. On peut avoir recours, au lieu d'une tension continue, à une tension alternative, à condition que celle-ci n'ait pas une fréquence trop élevée, au maximum de l'ordre de 50 à 100 Hz, c'est-à-dire une fréquence dite industrielle habituelle des réseaux de distribution, ce qui présente l'avantage d'augmenter la durée de fonctionnement de la cellule constituée par le cristal liquide et par les couches conductrices 24 et 25, du fait qu'il n'y a pas de phénomènes d'électrolyse.Quand la fréquence dépasse ces valeurs, apparait l'inconvénient d'effet d'obscurcissement que produit, sur le cristal liquide, la différence de potentiel appliquée, devenant de plus en plus faiole, jusqu'à s'annuler pratiquement. Or, on sait que, sur les véhicules automobiles, l'installation électrique peut comporter un générateur de courant continu ou un alternateur dont la fréquence, qui varie avec le nombre de tours dumcteur, est donc, en général, au moins de l'ordre de quelques trentaines de Hz, de sorte que la tension produite par ces alternateurs ne peut pas être utilisée directement pour l'alimentation des cellules à cristal liquide, en raison de sa fréquence trop élevée. Pour appliquer à la cellule, même en l'absence d'un générateur de courant alternatif de caractéristiques convenables, une tension de forme alternative ou, d'une façon générale, à polarité alternée, de fréquence convenable, en vue d'éviter les phénomènes d'éleotrolyse et de donner ainsi à la cellule-une grande durée de fonctionnenent, on peut alimenter celle-ci avec une tension fournie par une source de courant continu, en intercalant un dispositif inverseur de polarité. La figure 8 indicue le schéma des branchements électriques avec lesquels on peut réaliser une alimentation de ce type. Dans ce montage, on utilise les mêmes éléments que sur la figure 3, mais la tension d'alimentation de la cellule (représentée par le condensateur 10) est appliquée à celle-ci par l'intermédiaire d'une première paire de conducteurs 41a et 42a provenant respectivement du curseur et d'une extrémité au potentiomètre 52 et pénétrant dans un dispositif inverseur périodique, de polarité 200, et d'une seconde paire de conducteurs 41b et 42b qui sortent de ce dispositif inverseur et aboutissent aux couches 24 et 25 du condensateur 10.Le dispositif inverseur de polarité 200 a pour rSle de relier l'un à l'autre, de façon périodique, le conducteur 41a au conducteur 41b et le conducteur 42a au conducteur 42b, ou encore le conducteur 41a au conducteur 42b et le conducteur 41b au conducteur 42a, de façon à faire varier périodiquement le sens de la polarité a'ali- mentation des couches 24 et 25, la période étant, par exemple, de l'ordre de quelques secondes et, en tout cas, telle qu'elle ne donne pas lieu à des phénomènes électrolytiques sensibles et qu'elle ne supprine pas lteffet d'obscurcissement. Le schéma de la figure 9 représente, en fonction du temps, t, les variations de la tension V appliquée entre les couches 24 et 25. Le dispositif inverseur de polarité peut être d'un genre quelconque, par exemple à relais magnétique ou thermique, comme un relais bilame ou électronique. On a décrit ci-dessus un écran à transparence variable convenant à la circulation à droite, avec volant à gauche, mais il est bien entendu que l'invention s'applique à des cas divers, par exemple au cas d'un véhicule roulant à gauche et ayant son volant à droite; dans ce dernier cas, l'écran à transparence variable doit être disposé symétriquement à ltemplacement précédent, par rapport au plan vertical, médian et longitudinal du véhicule. L'écran a été décrit suivant des fores de réalisation permettant de protéger le conducteur contre l'éblouissement provoque par les phares des véhicules qui le croisent. Mais cet écran peut avoir encore d'autres usages, par exemple, servir à protéger le conducteur contre une lumière excessive qui le frappe dans des circonstances quelconques, si la direction d'où provient cette lumière est telle que, au cours de son déplacement, elle puisse frapper l'écran et, à cette fin, l'écran peut être rabattu à une position intermédiaire entre les positions extrêmes. Pour donner à l'cran la possibilité de filtrer des lumières excessives provenant de plusieurs directions, il peut être utile de monter l'écran sur le véhicule de façon différente de celle décrite ci-dessus, par exemple à l'aide d'un bras de soutien à articulation sphérique. Suivant les rôles qu'il doit jouer, l'écran peut avoir des formes et dimensions différentes de celles qui ont été décrites. En outre, cet écran, au lieu d'être rabattable et, d'une façon générale, mobile par rapport au pare-brise, peut être fixé à la surface intérieure de celuici, à la position voulue, par exemple à l'aide de ventouses ou par collage. REVENDICAl'IO!TS 1 - Ecran à transparence variablé, notamment pour véhicules automobiles, caractérisé en ce quil est constitué par au moins deux plaques parallèles en matériau transparent, situées en regard 1 'une de l'autre avec un certain intervalle entre elles, ces plaques étant scellées hermétiquement le long de leur pourtour de façon à délimiter entre elles une chambre remplie d'un cristal liquide nématique, dont la transparence peut varier, de façon connue en soi, en fonction de la différence de potentiel qui lui est appliquée, les surfaces des deux plaques tournées vers cette chambre étant, au moins en partie, recouvertes par des couches transparentes en un matériau conducteur de l'électricité, auxquelles est appliquée une différence de potentiel continue ou alternative, dont la valeur est réglée par des éléments photoélectriques sensibles à la lumiere qui frappe l'écran, cet écran étant disposé contre le parebrise d'un véhicule automobile de manière à recouvrir un secteur latéral de ce pare-brise situé du cté des véhicules circulant en sens contraire, et à être, de la sorte, intercalé entre les phares de ces véhicules et les yeux du conducteur. 2 - Ecran selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'une des surfaces en regard des plaques transparentes présente une série de petites surfaces non recouvertes de matériau conducteur. 3 - Ecran selon la revendication 2, caractérisé en ce que les petites surfaces non recouvertes sont disposées en forme de réseau suivant des lignes perpendiculaires entre elles. 4 - Ecran selon la revendication 2, caractérisé en ce que les petites surfaces sont pratiquement circulaires et ont un diamètre de 0,8 à 1,2 mm, tandis que leurs centres ont un écartement de 1,5 à 225 mm. 5 - Ecran selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments photoélectriques servant à régler la transparence consistent en un phototransistor avec les organes de circuit d'alimentation correspondants, dont la sortie est branchée, à l'aide de conducteurs, sur les couches de revêtement en matériau conducteur des plaques transparentes. 6 - Ecran selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite sortie est branchée sur les couches de revêtement, à l'aide de conducteurs de liaison et d1un dispositif inverseur de polarité. 7 - Eoran selon la revendication 5, caractérisé en ce que las conducteurs de liaison sont branchés sur la couche en matériau conducteur appliquée sur les surfaces en regard de plaques transparentes, en agençant, dans la bande isolante intercalée entre les plaques, un espace vide en forme dlonelets qui va jusqu'à l'autre plaque et qui a une profondeur radiale inférieure à celle de la bande, et en introduisant dans cet espace vide l'extrémité de ce conducteur qui est fixée à la couche conductrice, par soudage ou collage. 8 - Ecran selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la matière constitutisedes couches conductrices est-le chrome. 9 - Ecran selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les couches en matériau conducteur ont une épaisseur de 200 à 300 Angströms. 10 - Véhicule muni d'un écran selon l'une des revendications 1 à 9.