Brevet FR2922165A1 — publié le 20090417

Le domaine de l'invention est celui des afficheurs à cristaux liquides (LCD). L'invention s'applique en particulier au domaine automobile, mais peut trouver application dans d'autres secteurs d'activités. L'invention concerne un afficheur à cristaux liquides. L'invention concerne également un tableau de bord de véhicule comportant un tel afficheur. Les afficheurs à cristaux liquides sont connus depuis longtemps, en particulier dans le domaine automobile. io En effet, pour répondre aux attentes des constructeurs automobiles et de leurs clients, il a été proposé de tels afficheurs pour tableaux de bords de véhicule pouvant être éclairés soit par la lumière du jour traversant le pare- brise du véhicule, soit, lorsque cette lumière est insuffisante ou lorsqu'il fait nuit, par des moyens d'éclairage 15 adaptés. Pour assurer l'éclairage de l'écran LCD lorsque la lumière du jour est insuffisante ou lorsqu'il fait nuit, on a proposé de mettre en oeuvre un guide de lumière, transparent, et à la base duquel sont disposés des moyens d'éclairage formés par une série de diodes 20 électroluminescentes (DEL). Un tel guide de lumière, disposé à l'arrière de l'écran LCD, permet ainsi de diffuser et de transporter la lumière émise par les diodes vers l'écran LCD. Le document WO 02/096695 (Dl) présente une telle solution. 25 On est cependant souvent confronté à un problème d'homogénéité de la luminance sur l'écran, du fait que la répartition de la lumière dans le guide de lumière est elle-même inhomogène : la partie du guide la plus éloignée des diodes est en effet moins éclairée. Cet inconvénient est d'autant plus gênant que la hauteur du guide 30 et donc de l'écran LCD est importante. Pour homogénéiser la répartition de la lumière émise par les diodes au sein du guide, il est possible de prévoir un guide de lumière dont l'une des faces est concave. On pourra une nouvelle fois se référer à Dl. Une telle solution n'est cependant pas adaptée à toutes les applications, par exemple pour des applications de type téléphonie, PDA, etc.... Par ailleurs, pour le secteur automobile, les constructeurs demandent des solutions de moins en moins encombrantes et de plus en plus esthétiques, à savoir des afficheurs constitués d'éléments plats, et non inclinés. io On connaît des solutions qui permettent de gérer la diffusion de la lumière dans de telles installations où le guide de lumière présente des faces planes. Ces solutions consistent à intégrer, au sein du guide de lumière, des obstacles diffusants dont la forme, la dimension et la répartition 15 sont judicieusement choisies en fonction de la distance séparant les diodes du lieu d'implantation de l'obstacle dans le guide. Ces solutions permettent ainsi de contrôler la propagation/diffusion de la lumière émise par les diodes sur toute la hauteur du guide, et donc d'homogénéiser la répartition de la lumière 20 au sein du guide, et par suite sur l'écran LCD. Toutefois, une telle solution est relativement compliquée à mettre en oeuvre puisqu'il faut introduire les obstacles dans le guide de lumière. Par ailleurs, on note que cette solution s'avère moins efficace lorsque l'écran présente une hauteur importante (pour une puissance 25 lumineuse émise par les diodes donnée) qu'on peut en particulier rencontrer pour des applications automobiles. Un objectif de l'invention est de proposer une solution alternative, adaptée en particulier, mais non exclusivement, pour des applications automobiles. 30 A cet effet, l'invention propose un afficheur comprenant au moins un écran à cristaux liquides positif transparent, un guide de lumière, et des moyens d'éclairage disposés à la base du guide de lumière, caractérisé en ce qu'il comprend une première couche de vernis sur la face avant du guide de lumière, la face avant du guide étant celle qui est orientée vers l'écran. A cet effet, il est également prévu un tableau de bord pour véhicule comportant un afficheur avec au moins l'une des caractéristiques précédentes. 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 io limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 représente un afficheur en vue de face avant avec ses différents modules ; - la figure 2 représente le module LCD de l'afficheur, en vue de perspective arrière ; 15 - la figure 3 représente schématiquement différents éléments du module LCD de l'afficheur selon une vue de perspective avant éclatée ; - la figure 4 représente les éléments de la figure 3 en vue de côté ; 20 - la figure 5 représente la rugosité mesurée d'une couche de vernis de composition spécifique étalée sur une plaque de polyméthacrylate de méthyle. L'afficheur 1 comprend un premier module LCD 100, un deuxième module 101 pour l'affichage de données diverses, et un troisième 25 module 102 pour les voyants (figure 1). Le module LCD 100 comprend au moins un écran à cristaux liquides (LCD) 2, de type transparent positif, et un guide de lumière 3 translucide, de préférence transparent, disposé derrière l'écran 2. Lorsqu'il fait jour, la lumière naturelle (flèche 60 sur la figure 4) 30 traverse l'arrière du guide de lumière 3 et vient frapper l'écran 2 par l'arrière pour l'éclairer. Lorsqu'il fait nuit ou que la lumière du jour devient insuffisante, des moyens d'éclairage 4 disposés à la base du guide de lumière 3 prennent le relais. Les moyens d'éclairage 4 sont constitués d'une série de diodes électroluminescentes (DEL), disposées les unes à côté des autres sur la largeur du guide de lumière 3, à la base de celui-ci. Les diodes 4 émettent une lumière envoyée vers le guide de lumière 3, ce dernier renvoyant la lumière vers l'arrière de l'écran 2 (figures 2 et 4). Le guide de lumière 3 est réalisé en une matière thermoplastique io transparente, telle que le polyméthacrylate de méthyle, plus connu sous l'abréviation anglo-saxonne PMMA pour � PolyMethyl MethAcrylate �. Le guide de lumière 3 présente une épaisseur au moins égale à 5mm, de sorte que le maximum de flux des moyens d'éclairage 4 puisse pénétrer dans le guide. En dessous de cette valeur, il y aurait une perte 15 du flux lumineux émis par les LED. L'afficheur 1 comprend une première couche 50 de vernis sur la face avant 31 du guide de lumière 3. L'afficheur 1 comprend une deuxième couche 51 de vernis sur la face arrière 32 du guide de lumière 3. 20 La face avant 31 du guide de lumière 3 est celle qui est orientée vers l'écran 2. A contrario, la face arrière 32 du guide de lumière 3 est celle qui est orientée à l'opposé de l'écran 2. La première couche 50 de vernis peut être un vernis à séchage UV comprenant un mélange de polymères réticulables, par exemple sous 25 ultraviolet, des photoinitiateurs, des charges minérales et des additifs. La mélange de polymères comprend un oligomère acrylate dans une proportion de 30 à 40 % sélectionné dans la famille des polyesters, uréthane ou époxy et des monomères acrylates dans une proportion de 20 à 50 %, de préférence de faible viscosité, incluant des 30 monoacrylates, diacrylates et triacrylates. Les photoinitiateurs absorbent l'énergie ultraviolette et initient la réaction de polymérisation radicalaire. Les photoinitiateurs sont de la famille des arylcétones et produisent des radicaux libres par photofragmentation. Ils sont présents dans une proportion de 1 à 5 %. Les charges minérales sont dans une proportion de 5 à 15%. Différents additifs complètent la formulation du vernis formant la première couche 50, dans une proportion comprise entre 0,5 et 2 %. Ils appartiennent à la famille des dispersants pigmentaire, ou antimousse, ou agent d'étalement. Le rapport des indices entre le guide de lumière 3 et la première couche de vernis 50 est choisi de sorte à obtenir une bonne propagation io de la lumière issue des moyens d'éclairage 4 dans le guide 3, ainsi que la sortie de la lumière, se propageant dans le guide de lumière 3, en direction de l'écran 2. La Demanderesse a effectué des mesures de rugosité sur une couche de vernis du type couche de vernis 50 mise sur plaque de PMMA. 15 Un exemple de mesure est fourni sur la figure 4, sur laquelle est représentée en abscisse une dimension sur l'étendue de la plaque (surface) et en ordonnée la rugosité de la couche de vernis disposée sur la plaque de PMMA. La rugosité est typiquement mesurée par un stylet qui fournit des 20 variations de distance à la surface de la couche de vernis. Des moyens de traitement et de calcul (non représentés) permettent ensuite de déduire de ces mesures différents types de rugosité, en fonction de l'information désirée. Sur l'essai représenté sur la figure 5, la rugosité Ra est de l'ordre 25 de 0,62 pm. La rugosité Ra est la moyenne arithmétique des déviations du profil par rapport à la ligne moyenne et est déterminé par la relation Ra = L J z(x)dx (1) où L est la longueur d'échantillonnage 0 Sur ce même essai, la rugosité RZ est de l'ordre de 4,9 pm. La rugosité RZ correspond à la différence de hauteur moyenne entre les cinq 30 pics les plus élevés et les cinq vallées les plus basses sur la longueur d'échantillonnage L. Plus généralement, la première couche 50 de vernis pourra présenter une rugosité Ra pouvant être comprise entre 0,lpm et 10 pm, de préférence entre 0,1 et 1 pm. La rugosité de la première couche 50 favorise la diffusion de la lumière, qui traverse le guide 3 et ladite première couche de vernis 50 pour se diriger vers l'écran 2. Contrairement à la première couche de vernis 50, la deuxième couche de vernis 51 disposée sur la face arrière 32 du guide de lumière 3 est de nature réfléchissante pour la lumière s'échappant du guide 3 io par la face arrière 32. On redirige ainsi la lumière s'échappant du guide 3 par la face arrière 32 vers le guide, et par suite vers l'écran 2, selon le même sens que la flèche 60 (figure 4). En l'absence de cette deuxième couche de vernis 51, il faudrait prévoir des moyens d'éclairage 4 plus puissants. 15 L'afficheur 1 comprend également un élément intercalaire 6, de préférence en polycarbonate, disposé entre le guide de lumière 3 et l'écran 2 (figures 3, 4). L'élément intercalaire 6 améliore la luminosité sur l'écran 2, par rapport à la luminosité obtenue par un ensemble qui serait uniquement 20 formé par le guide 3 et la première couche de vernis 50. L'écran LCD 2, l'élément intercalaire 6 et le guide de lumière 3 sont plats, de sorte que l'afficheur 1 prend peu de place et s'avère particulièrement esthétique, en particulier lorsqu'il est destiné à s'intégrer sur un tableau de bord de véhicule. 25 L'écran 2 peut présenter une hauteur importante sans que sa luminosité ne soit sensiblement affectée avec le dispositif proposé. En effet, une homogénéité dans la répartition du flux lumineux sur l'écran 2 d'au moins 70 % est aisément atteinte pour les applications envisagées. 30 Un avantage de la solution proposée est donc de permettre une répartition homogène de la lumière sur toute la hauteur de l'écran LCD. Un autre avantage de l'invention est de permettre cette répartition homogène également pour des écrans de taille importante (hauteur, distance par rapport à la source de lumière) sans devoir augmenter la puissance des moyens d'éclairage.5 REVENDICATIONS 1. Afficheur (1) comprenant au moins un écran (2) à cristaux liquides de type positif transparent, un guide de lumière (3), et des moyens d'éclairage (4) disposés à la base du guide de lumière (3), caractérisé en ce qu'il comprend une première couche (50) de vernis sur la face avant (31) du guide de lumière (3), la face avant (31) du guide étant celle qui est orientée vers l'écran (2). io 2. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide de lumière (3) est réalisé en une matière plastique transparente, telle que le PMMA. 3. Afficheur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 15 en ce qu'il comprend une deuxième couche (51) de vernis sur la face arrière (32) du guide de lumière. 4. Afficheur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide de lumière (3) présente une épaisseur au 20 moins égale à 5 mm. 5. Afficheur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vernis formant la première couche (50) comprend : - un mélange de polymères réticulables, par exemple sous 25 ultraviolet, comportant un oligomère acrylate dans une proportion de 30 à 40 % et des monomères acrylates dans une proportion de 20 à 50 % ; - des photoinitiateurs dans une proportion de 1 à 5 % ; - des charges minérales dans une proportion de 5 à 15 % ; et 30 - des additifs dans une proportion de 0,2 à 2 %. 5 20 6. Afficheur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'oligomère acrylate est sélectionné dans la famille des polyesters, uréthane ou époxy et en ce que les monomères acrylates comportent des monoacrylates, diacrylates et triacrylates. 7. Afficheur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première couche (31) de vernis présente une rugosité Ra comprise entre 0,1 pm et 10 pm, de préférence entre 0,1 pm et 1 pm. i0 8. Afficheur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport des indices de réfraction entre le guide de lumière (3) et la première couche de vernis (50) est choisi de sorte à obtenir une bonne propagation de la lumière issue des 15 moyens d'éclairage (4) dans le guide (3), ainsi que la sortie de la lumière en direction de l'écran (2). 9. Afficheur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide de lumière (3) est plat. 10.Afficheur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un élément intercalaire (6) en polycarbonate entre le guide de lumière (3) et l'écran (2). 25 11.Tableau de bord pour véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un afficheur (1) selon l'une des revendications précédentes.