Brevet FR2779683A1 — publié le 19991217

l La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'affichage. Elle s'applique en particulier à la réalisation de tableaux de bord pour véhicules automobiles. La présente invention a pour but de proposer des moyens présentant des performances supérieures à celles des dispositifs connus. La présente invention a en particulier pour but de proposer des moyens présentant un encombrement limité. Ces buts sont atteints dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif d'affichage comprenant une plaque support en matériau électriquement isolant, comportant un réseau de pistes en matériau électriquement conducteur et des moyens de commande électroniques reliés à ce réseau de pistes et comportant sur la face destinée à être dirigée vers l'utilisateur, d'une part des moyens d'éclairage électrooptiques et d'autre part des moyens d'habillage ou décoration. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les moyens d'habillage ou décoration forment un cadran indicateur. De préférence le réseau de pistes et les moyens de commande électroniques sont prévus sur la face de la plaque support opposée aux moyens d'éclairage et d'habillage formant cadran. Cependant, en variante, on peut prévoir tous ces moyens sur une même face de la plaque support. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une vue en coupe transversale d'un dispositif d'affichage conforme à la présente invention, - la figure 2 représente une vue similaire d'une variante de l'invention, - les figures 3, 4, 5 et 6 illustrent des vues en coupe de quatre variantes de réalisation de tableau de bord conforme à la présente invention, - la figure 7 représente une vue schématique en coupe d'un détail de réalisation d'une variante de dispositif d'affichage conforme à la présente invention, - la figure 8 représente une vue en coupe d'un exemple de réalisation de couches déposées sur une plaque support conforme à la présente invention, et - la figure 9 représente une vue en plan de la configuration de plages de matériau électroluminescent déposées sur une plaque support selon un exemple non limitatif de réalisation de la présente invention. On aperçoit sur la figure 1 annexée un dispositif d'affichage qui comprend une plaque support 10 en matériau électriquement isolant, par exemple en époxy, type circuit imprimé. Cette plaque 10 est munie sur sa face arrière d'un réseau de pistes en matériau électriquement conducteur, par exemple en cuivre, et de moyens 30 de commande, tels que par exemple des composants 32 CMS (Composant Monté en Surface) et ou un organe moteur 34, tel qu'un logomètre ou un moteur pas à pas. L'arbre de sortie 35 de cet organe moteur 34 traverse la plaque 10 et supporte à rotation une aiguille indicatrice 36 disposée sur l'avant de la plaque support 10, c'est-à-dire côté utilisateur par rapport à celle-ci. Sur sa seconde face, dirigée vers l'utilisateur, la plaque support 10 est munie d'une couche 40 formant moyens d'éclairage électrooptique, puis d'une couche externe 50 de décoration, de préférence réalisée par impression, par exemple à base d'encres, formant par exemple un cadran. La couche 40 formant moyens d'éclairage peut être réalisée par exemple à base de phosphore ou de polymère électroluminescent. Ces moyens sont bien connus de l'homme de l'art et ne seront donc pas décrits plus en détail par la suite. Le cas échéant comme on le voit sur la figure 1, il peut être prévu une vitre de protection référencée 1 en avant des moyens précités. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le moyeu de l'aiguille 36 est éclairé par la couche électroluminescente 40 sousjacente. La lumière ainsi injectée dans le moyeu de l'aiguille est ensuite guidée sur toute la longueur de l'index par tout moyen connu approprié. Sur la figure 2, on retrouve la plaque support 10 munie sur sa face arrière d'un réseau de pistes 20 et de moyens de commande 30 et munie sur sa face avant d'une couche 40 formant moyens d'éclairage et d'une couche externe 50 formant cadran, par exemple réalisée par sérigraphie d'encres de décoration. Cependant, sur la figure 2 on distingue en outre, intercalé entre la plaque support 10 et la couche 40 formant moyens d'éclairage, une couche formant un réseau de pistes en matériau électriquement conducteur, par exemple en cuivre, adjacente à la plaque support 10, conçue pour assurer l'alimentation de la couche 40, puis deux couches 62, 64, en matériau électriquement isolant. Sur la figure 2 on distingue également une couche 66 de matériau optiquement translucide et électriquement conductrice, par exemple d'lTO ou par exemple tout matériau polymère équivalent, intercalée entre la couche formant cadran 50 et la couche 40 formant moyens d'éclairage, pour assurer l'alimentation de cette couche 40. La présente invention offre notamment les avantages suivants. Elle permet la réalisation d'un tableau de bord compact et peu épais. Ainsi, la présente invention permet par exemple d'intégrer le tableau de bord, directement dans ou sur la planche de bord d'un véhicule automobile, sans exiger un boîtier rapporté, comme cela est classique pour les tableaux de bord disponibles de nos jours. Si selon les modes de réalisation décrits précédemment en regard des figures 1 et 2, les moyens électroniques de commande 30 sont prévus sur la face de la plaque support 10 opposée aux moyens d'éclairage 40 et aux moyens 50 formant cadran, en variante, comme on l'a indiqué initialement, tous les moyens 30, 40, 50 peuvent être prévus sur une face commune de la plaque support 10. Dans ce cas, on peut par exemple réaliser les moyens de commande 30 sous forme de composants constitués par une suite de couches en matériau semi-conducteur déposées sur la plaque support 10. On a illustré sur la figure 3 annexée, un exemple de réalisation d'un tableau de bord conforme à la présente invention, placé dans un boîtier 100. On aperçoit sur cette figure 3, une vitre 1 supportée sur le boîtier , par un tronçon 102 de celui-ci situé en avant de la plaque support 10 et dénommé généralement "réhaut", puisqu'il rehausse la vitre 1 par rapport à cette plaque 10. Comme indiqué précédemment, la plaque support 10 porte au moins une couche électroluminescente 40 d'éclairage et une couche de décoration externe 50 sur sa face avant, et des moyens de commande 30 sur sa face arrière. Plus précisément encore sur cette figure 3, on aperçoit: - sur la gauche de la figure, une cellule d'affichage LCD positif 70 placée sur la face avant de la plaque support 10 pour être éclairée par la couche 40, laquelle cellule 70 est alimentée et contrôlée par un composant de commande CMS 37 supporté par la face arrière de la plaque support 10, la liaison électrique entre la cellule 70 et composant 37 étant établie par un ruban à multipistes électriquement conductrices 72, - un composant convertisseur 38 fixé sur la face arrière de la plaque support ; un tel composant 38 peut être adapté par exemple pour générer une haute tension nécessaire à l'alimentation de la couche électroluminescente 40, (un tel convertisseur 38 n'est pas nécessaire pour des moyens lumineux qui n'exigent pas une haute tension, par exemple lorsque ces moyens lumineux sont formés de LEP, "Light emitting Polymer" ou "Polymère électroluminescent"). - un moyen moteur 34 rotatif (par exemple un logomètre ou un moteur pas à pas, de préférence soudable par l'avant) dont l'arbre de sortie 35 traverse la plaque support 10 et supporte une aiguille indicatrice 36 disposée en regard de la face avant de la plaque 10; on notera que selon le mode de réalisation illustré sur la figure 3, le moyeu 360 de l'aiguille 36 traverse lui même la plaque 10 et son extrémité arrière est munie de structures à effet de prisme 361 situées en regard d'au moins une source d'éclairage 370, par exemple une diode LED, fixée sur la face arrière de la plaque 10; ainsi la lumière issue de la source 370 est dérivée par les structures 361 vers I'index de l'aiguille, - un connecteur 39 supporté face arrière de la plaque 10, et - sur la droite de la figure, au moins un témoin lumineux formé par une source lumineuse 80, par exemple une diode LED, fixée sur la face avant de la plaque support 10 et associée respectivement à un carter ou logement opaque 82, solidaire par exemple du réhaut pour entourer la source 80, lequel carter ou logement 82 possède cependant une fenêtre avant translucide 84, par exemple rapportée, munie de préférence d'un motif symbolisant la nature de la fonction associée à ce témoin, par exemple une alerte de température ou de niveau, ou une mise en service d'un moyen d'éclairage. Ainsi le témoin précité fait saillie sur la face avant de la plaque support 10. En variante la cellule d'affichage LCD 70 pourrait être reliée au circuit de commande 37 par l'intermédiaire d'un élément formé d'un empilement de segments en matériau élastomère alternativement électriquement isolant et électriquement conducteur. De tels éléments bien connus en soi de l'homme de l'art sont généralement dénommés "zebra". La structure à effet de prisme 361 prévue à la base du moyeu de l'aiguille 36 est formée typiquement, mais non limitativement, d'un cône à concavité dirigée vers le moyeu moteur 34, dont la génératrice est orientée sensiblement à 45 de l'axe du moyeu. On notera qu'ici la lumière émise par la source 370 parvient directement sur le moyeu 360, sans guide optique intercalé, contrairement aux dispositions connues de l'état de la technique qui comprennent généralement de tels guides optiques intermédiaires. Il peut être prévu plusieurs sources 370 réparties autour du moyeu 360, par exemple 3 sources 370 équiréparties à 120 ou encore 3 sources à I'une de l'autre, selon la plage utile de déplacement de l'aiguille. Selon une autre variante de réalisation, la couche de décoration externe 50, qui peut former cadran indicateur, est constituée d'un cadran rapporté sur la couche supérieure de la plaque support 10, et non pas d'une couche d'encre sérigraphiée. On a illustré sur la figure 4, une variante de réalisation de tableau de bord conforme à la présente invention qui se distingue de la figure 3 essentiellement par le fait que selon la figure 4, les témoins lumineux ne sont pas formés en saillie sur la face avant de la plaque support 10 et à l'aide d'une source lumineuse discrète 80, mais sont formés à partir de zones spécifiques et dédiées de la couche électroluminescente 40 (l'aiguille 36 restant éclairée par des diodes LED discrètes 370). On notera que généralement les matériaux électroluminescents connus émettent dans le domaine des longueurs d'onde correspondant aux couleurs bleu et vert. Par conséquent si l'on souhaite disposer, par exemple au niveau des témoins lumineux, de couleurs différentes rouge ou jaune par exemple, on pourra intercaler entre la couche électroluminescente 40 et l'utilisateur, une couche intermédiaire photosensible, par exemple fluorescente ou phosphorescente, apte à transformer le rayonnement incident (bleu ou vert par exemple) dans la couleur finale souhaitée (rouge ou jaune par exemple). On a illustré sur la figure 5, une autre variante de réalisation conforme à la présente invention selon laquelle, conformément à la figure 4, le cadran principal et les voyants ou témoins peu utilisés sont éclairés par la couche électroluminescente 40. Par contre, selon la figure 5, les témoins les plus utilisés (par exemple les voyants servant de témoin de mise en service des phares, lanternes, feux de brouillard et lunette arrière) sont éclairées par des LED 86 formées de composants discrets. Plus précisément encore, ces diodes 86 sont formées de préférence de composants CMS fixés sur la face arrière de la plaque support 10, orientées pour un éclairage latéral parallèlement à la plaque support 10, en direction d'un réflecteur 87 adapté pour dévier le flux lumineux reçu de la source 86, à travers un passage 12 formé dans la plaque support 10, en direction d'une plage 52 formant témoin, ménagée dans la couche externe 50 d'habillage constituant le cadran. On notera qu'en l'espèce selon la figure 5, le cadran 50 est formé d'un élément rapporté sur la plaque support 10. En variante, cependant ce cadran 50 pourrait être déposé par sérigraphie sur la plaque support 10. On notera par ailleurs que selon la figure 5, I'aiguille 36 est éclairée par une ou des diode(s) discrète(s) 370. Le réflecteur 87 peut être intégré au boîtier 100. On a illustré sur la figure 6 une variante de réalisation qui se distingue de la figure 5 par le fait que selon la figure 6, I'aiguille 36 est éclairée par la couche électroluminescente 40. On notera que dans ce cas le moyeu moteur 34 peut être directement accolé à la face arrière de la plaque support 10. Cette disposition permet ainsi de réduire le volume, plus précisément l'épaisseur, du tableau de bord obtenu. La Demanderesse a par ailleurs constaté que le flux lumineux émis par de telles couches de matériau électroluminescent 40 pouvait être mieux exploité si, comme cela est schématisé sur la figure 7, il est intercalé entre l'observateur et la couche 40 (par exemple disposé sur la couche de décoration 50 ou directement accolé à la couche 40 électroluminescente) une plaque ou feuille 90 comportant une face lisse 92 dirigée vers la couche , et une seconde face 93 dirigée vers l'observateur qui comporte des structures de prismes réflecteurs 94. Il s'agit de préférence de prismes à moulées dont les facettes sont orientées à 45 du plan moyen de la plaque 90. Plus précisément encore les structures de prisme 94 peuvent être formées de barrettes rectilignes parallèles entre elles, de barrettes à sommets circulaires, concentriques entre elles, ou encore de plots en forme de pyramides à facettes planes ou de plots de type conique. Une telle plaquette 90 peut être par exemple formée d'un dispositif en polycarbonate ou acrylique, tel que commercialisé par la Société 3M sous la dénomination SOLF. La Demanderesse a constaté qu'une telle plaque 90 permet de récupérer une partie importante du flux généré par la couche électroluminescente 40 et de diriger ce flux lumineux vers l'observateur. En d'autres termes, l'utilisation d'une telle plaque 90 permet d'augmenter l'efficacité de l'éclairage dû à la couche électroluminescente 40. A titre d'exemple non limitatif, la luminosité de la couche électroluminescente 40 est typiquement de l'ordre de 20 à 25 Cd/m2 pour le fond général du cadran et de l'ordre de 200 Cd/m2 pour les témoins lumineux. La Demanderesse a par ailleurs remarqué que la luminosité d'une plaque électroluminescente 40, qui dépend de l'amplitude et de la fréquence d'alimentation, tend à baisser avec le temps d'utilisation. Pour pallier à cet inconvénient les moyens d'alimentation peuvent être adaptés pour faire évoluer automatiquement amplitude et/ou fréquence en fonction du temps d'utilisation pour maintenir une luminosité constante. Selon une autre variante, il peut être prévu une cellule photosensible apte à mesurer la luminosité d'émission de la couche électroluminescente 40 et un circuit d'asservissement piloté par cette cellule et adapté pour contrôler l'alimentation de la couche électroluminescente 40 afin d'obtenir une luminosité au moins sensiblement constante. On a schématisé sur la figure 8 un exemple de technologie mis en oeuvre pour la réalisation des couches 60, 62, 64, 40 et 66 précédemment décrites en regard de la figure 2. On notera notamment que le dépôt de deux couches électriquement isolantes 62, 64, sur les points anguleux des pistes conductrices 60 permet de limiter les risques de claquage du dispositif. Bien entendu si les moyens technologiques disponibles permettent de déposer en une seule couche l'épaisseur requise de matériau électriquement isolant, on peut se contenter d'une seule couche. A titre d'exemple non limitatif les épaisseurs de ces couches sont typiquement les suivantes: - couche 60 de cuivre: 35pm, - couches 62, 64 de diélectrique: 17pm chacune, - couche 40 de phosphore électroluminescent: 50pm. Bien entendu les couches 50 et 66 déposées sur la couche électroluminescente 40 doivent être au moins partiellement transparente ou translucide. On a schématisé sur la figure 9 un exemple de configurations de plages, de matériau électroluminescent 40 déposées sur la plaque support 10. Ces plages ont une géométrie adaptée aux zones à éclairer (essentiellement des zones de cadran indicateur et des contours de témoins lumineux). La face opposée de la plaque support 10 est munie de pistes électriquement conductrices adaptées pour assurer l'alimentation des moyens de commande. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le moyen moteur 34 utilisé possède un axe de sortie 35 creux et non dépassant de la plaque support 10 afin de permettre une impression sans difficulté sur la face de la plaque support 10 dirigée vers l'observateur après soudure des composants CMS 37. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'affichage, notamment pour tableau de bord de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comprend une plaque support (10) en matériau électriquement isolant, comportant un réseau de pistes (20) en matériau électriquement conducteur et des moyens (30) de commande électroniques reliés à ce réseau de pistes (20) et comportant sur sa face destinée à être dirigée vers l'utilisateur, d'une part des moyens d'éclairage électrooptiques (40) et d'autre part des moyens (50) d'habillage ou décoration. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens (50) d'habillage ou décoration forment un cadran indicateur. 3. Dispositif selon l'une des revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le réseau de pistes (20) et les moyens de commande (30) sont prévus sur la face de la plaque support (10) opposée aux moyens d'éclairage (40) et d'habillage (50). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est intégré dans une planche de bord de véhicule automobile. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens de commande (30) sont choisis parmi les composants CMS et les organes moteurs tels que logomètre ou moteur pas à pas. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les moyens (40) d'éclairage électrooptiques sont formés d'une couche à base de phosphore ou de polymère électroluminescent. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les moyens (50) d'habillage ou décoration sont formés par impression. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les moyens (50) d'habillage ou décoration sont formés par impression d'encres. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'un réseau de pistes en matériau électriquement conducteur (60) et Il au moins une couche en matériau électriquement isolant (62, 64) sont intercalés entre la plaque support (10) et les moyens d'éclairage (40). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'une couche de matériau électriquement conducteur et optiquement transparent ou translucide, par exemple d'lTO (66), est intercalée entre les moyens d'éclairage (40) et les moyens (50) d'habillage ou décoration. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un indicateur à aiguille et par le fait que l'aiguille (36) est éclairée par une couche électroluminescente (40) formant le moyen d'éclairage électro-optique. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un indicateur à aiguille et par le fait que l'aiguille (36) possède un moyeu (360) qui traverse la plaque support (10) et est munie à son extrémité arrière de structures à effet de prisme (361) situées en regard d'au moins une source d'éclairage (370), par exemple type diode LED. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la structure à effet de prisme (361) est formée d'un cône à concavité dirigée vers le moyen moteur (34). 14. Dispositif selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé par le fait qu'il est prévu plusieurs sources lumineuses (370) réparties autour du moyeu (360) de l'aiguille (36). 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une cellule d'affichage à cristal liquide (70) portée par la plaque support (10). 16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que la plaque support (10) porte au moins un composant convertisseur (38) adapté pour générer une haute tension requise pour l'alimentation de la couche électroluminescente (40). 17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un indicateur à aiguille comprenant un élément moteur rotatif (34) possédant un arbre (35) creux et non dépassant de la plaque support (10) une fois fixé sur celle-ci. 18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un témoin lumineux formé en saillie sur la face avant de la plaque support (10) et associé à au moins une source lumineuse spécifique (80), par exemple une diode LED. 19. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un témoin lumineux susceptible d'être éclairé sélectivement par une plage d'une couche électroluminescente (40). 20. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un témoin lumineux susceptible d'être éclairé sélectivement par une source lumineuse (86), telle qu'une diode LED du type composant CMS, fixé sur la face arrière de la paroi support (10). 21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé par le fait que la source de lumière (86) est associée à un réflecteur (87). 22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé par le fait que le réflecteur (87) est intégré au boîtier d'un tableau de bord. 23. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 22, caractérisé par le fait qu'une couche photosensible fluorescente ou phosphorescente est intercalée entre une couche électroluminescente (40) et l'observateur, ladite couche photosensible étant adaptée pour transformer le rayonnement incident émis par la couche électroluminescente (40) en une couleur finale souhaitée. 24. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé par le fait qu'il comprend une plaque ou feuille (90) comportante une face lisse (92) dirigée vers une couche électroluminescente (40) formant moyen d'éclairage électrooptique et une seconde face (93) dirigée vers l'observateur qui comporte des structures de prisme réflecteur (94). 25. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé par le fait que la plaque à prisme possède des prismes à 90 dont les facettes sont orientées à 45 du plan moyen de la plaque (90). 26. Dispositif selon l'une des revendications 24 ou 25, caractérisé par le fait que les structures de prisme (94) sont choisies dans le groupe comprenant des barrettes rectilignes parallèles entre elles, des barrettes à sommet circulaire concentrique entre elles, des plots en forme de pyramide à facettes planes ou des plots de type conique. 27. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 26, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'alimentation d'une couche électroluminescente (40) adaptés pour faire évoluer automatiquement l'amplitude et/ou la fréquence d'alimentation de la couche électroluminescente en fonction du temps d'utilisation de celle-ci pour maintenir une luminosité au moins sensiblement constante. 28. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 26, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une cellule photosensible apte à mesurer la luminosité des moyens d'éclairage électro-optiques (40) et un circuit d'asservissement piloté par cette cellule et adapté pour contrôler l'alimentation desdits moyens d'éclairage électro-optiques (40) pour obtenir une luminosité au moins sensiblement constante.