Brevet FR2990907A1 — publié le 20131129

La présente invention est relative aux dispositifs d'affichage avec suppression de double image, en particulier un dispositif d'affichage pour véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'affichage 1 pour véhicule automobile, tel qu'illustré sur la figure 1, comprenant une surface de fond d'afficheur 8 et 5 un élément émetteur 6 pour afficher au moins un motif. Cet élément émetteur 6, par exemple un segment LCD (abréviation anglaise pour « Liquid Crystal Display », c'est-à-dire un écran à cristaux liquides), une matrice de pixels, un écran TFT (abréviation anglaise pour « Thin Film Transistor », c'est-à-dire un écran utilisant des transistors à effet de champ de type « couches minces »), des témoins, etc., est disposé sur ladite surface 10 de fond d'afficheur 8. Une paroi avant transparente 2 plane est interposée entre l'élément émetteur 6 et un utilisateur 11 observant l'élément émetteur grâce à un trajet direct 3 de lumière entre l'élément émetteur 6 et l'oail de l'utilisateur 11. Selon l'art antérieur, illustré à la figure 1, la paroi avant transparente 2 présente une surface intérieure 9 en vis-à-vis de l'élément émetteur 6, cette surface 15 intérieure de la vitre pouvant être inclinée par rapport à la surface de fond d'afficheur 8. Il s'ensuit qu'un trajet indirect 4, 5 de lumière peut se former entre l'élément émetteur 6 et l'oail de l'utilisateur 11. Ledit trajet indirect comporte une première réflexion sur la surface intérieure 9 de la paroi avant transparente 2 et une seconde réflexion sur une portion de surface de fond d'afficheur 8, dite « zone de double image » 7 dans laquelle se forme une 20 réplique optique 6b de l'élément émetteur 6, ainsi que représenté sur la figure 1. Pour certaines applications, la paroi avant transparente 2 doit être revêtue d'une couche semi-réfléchissante. Dans ce cas de figure, la visibilité de ladite réplique optique devient gênante pour l'utilisateur, en raison de l'intensité plus importante de la première réflexion. 25 Pour pallier cet inconvénient, la demanderesse propose ici un dispositif d'affichage dans lequel ladite réplique présente une luminance L_dblimg, et dans lequel ladite zone de double image présente une luminance L_fond, le dispositif d'affichage étant remarquable en ce que la valeur de L_fond est telle que le contraste CR de la zone de double image, exprimé par CR = (L_fond + L_dblimg)/L_fond, est inférieur à une valeur 30 prédéterminée. Grâce à ces dispositions, il est possible de rendre invisible la réplique optique dans un tel dispositif d'affichage alors même que la paroi avant transparente comporte une couche semi réfléchissante. Dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir 35 recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - le contraste CR peut être avantageusement inférieur à 2, de préférence le contraste CR est inférieur à 1,5 ; moyennant quoi la suppression de la double image est améliorée ; - l'élément émetteur est un écran LCD pixelise ; ce qui est une solution très souple pour l'affichage et pour l'ajustement de la valeur de L_fond localement ; - la paroi avant transparente peut comporter une couche semi-réfléchissante ; de sorte qu'un effet miroir peut être obtenu ou qu'un affichage en superposition peut être obtenu ; - le coefficient de réflexion de la couche semi-réfléchissante peut être supérieur à 30 % dans le spectre visible ; - le dispositif peut comporter en outre un dispositif d'émission auxiliaire agencé en avant de la paroi avant transparente, adapté pour générer une image optique auxiliaire qui se réfléchit sur la paroi avant transparente et qui se superpose au trajet direct issu de l'élément émetteur ; moyennant quoi un affichage combiné avec effet de profondeur est obtenu ; - la paroi avant transparente peut être une vitre en verre ou être en matériau plastique transparent, ce qui est une solution très économique ; - la paroi avant transparente peut comprendre une surface extérieure dotée d'un traitement antireflet, ce qui permet d'éliminer des réflexions indésirables et multiples entre les faces intérieure et extérieure de la paroi avant transparente ; - la zone de double image peut être configurée pour émettre de la lumière telle que la valeur de L_fond est supérieure à un seuil prédéterminée ; moyennant quoi il n'est pas nécessaire de faire appel à une source de lumière spécifique ; - le dispositif peut comporter en outre un éclairage ambiant agencé entre la paroi avant transparente et la surface de fond d'afficheur, et configure pour projeter de la lumière sur la surface de fond d'afficheur, de sorte que l'on peut supprimer tous les phénomènes de double image globalement, pour tous les éléments émetteurs. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de 30 la description suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. L'invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un dispositif selon l'art antérieur. d'affichage optique 35 - la figure 2 représente schématiquement un dispositif d'affichage optique selon l'invention, et - la figure 2A représente en détail la zone de réflexion. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. La figure 1 représente une vue de profil schématique d'un dispositif d'affichage, notamment pour véhicule automobile selon l'art antérieur, comme il a été 5 commenté plus haut. La figure 2 représente une vue de profil schématique d'un dispositif d'affichage 1 selon l'invention, notamment pour véhicule automobile. Un ensemble 10 d'indicateurs comprend une pluralité d'éléments indicateurs, émetteurs de lumières actifs ou passifs, en vue d'informer le conducteur et/ou les occupants du véhicule. Dans 10 l'exemple illustré, un élément émetteur 6, comprenant au moins un motif d'information à afficher, est configuré pour émettre, lorsqu'il est activé, des rayons lumineux, en particulier des rayons représentant un trajet direct 3 de lumière entre l'élément émetteur 6 et l'oail d'un utilisateur 11 ou d'un observateur. Dans l'exemple illustré, l'élément émetteur 6 est disposé sur une surface de 15 fond d'afficheur 8, ou à proximité de celle-ci. La surface de fond d'afficheur 8 est tournée vers l'utilisateur 11 alors que le panneau arrière 12 du dispositif d'affichage est tourné vers la direction opposée. Dans l'exemple illustré, l'élément émetteur 6 affiche la vitesse courante du véhicule (« 67 Km/h »), information qui évolue constamment, ce qui favorise la perception 20 de la double image par l'utilisateur du fait de l'aspect dynamique de l'information affichée. De plus, le dispositif d'affichage 1 comprend une paroi avant transparente 2 ayant au moins une portion sensiblement plane interposée entre l'élément émetteur 6 et l'utilisateur. Le trajet direct 3 passe au travers de la paroi avant transparente 2 dans la zone de la portion sensiblement plane. 25 La paroi avant transparente 2, aussi appelé 'rehaut', peut être une vitre en verre ou une lame en plastique ou en toute autre matière. Cette paroi avant transparente 2 comprend une surface intérieure 9 et une surface extérieure 19. De préférence les surfaces intérieure 9 et extérieure 19 sont parallèles entre elles et planes. Il est par ailleurs possible d'avoir localement une disposition géométrique particulière pour 30 avoir un angle non nul entre les surfaces intérieure 9 et extérieure 19, de manière à créer un effet prismatique favorable pour éliminer dans cette zone des réflexions parasites de type double image entre les faces 9 et 19. Avantageusement, la paroi avant transparente 2 peut comporter une couche semi-réfléchissante 9a, disposée sur la surface intérieure 9 ou extérieure 19. La propriété 35 semi-réfléchissante de la paroi avant transparente peut être dictée par le besoin d'un effet miroir sur cette paroi avant transparente 2 lorsque les éléments émetteurs 6 sont tous éteints (dispositif d'affichage éteint). Une autre raison requérant une propriété semi-réfléchissante de la paroi avant transparente 2 est l'adjonction d'un dispositif d'émission auxiliaire 15, adapté pour générer une image optique auxiliaire 15i qui, en se réfléchissant sur la paroi avant transparente 2, pour parvenir à l'oail de l'utilisateur 11, selon un trajet 25a, 25b se superpose au trajet direct 3 issu de l'élément émetteur 6. Ce dispositif d'émission auxiliaire 15 est agencé sous une casquette 20 disposée au dessus et en avant par rapport au dispositif d'affichage 1 proprement dit, c'est-à-dire du coté et à distance de la surface extérieure 19 de la paroi avant transparente 2. Le dispositif d'émission auxiliaire 15 (dispositif qui peut être intégré dans une casquette 20 équipée et aussi appelé « afficheur basse définition ») génère un ou plusieurs motifs lumineux auxiliaires qui se reflètent sur cette couche semiréfléchissante 9a (réflexion notée K3 sur la Figure 2A). En se superposant à l'image de l'élément émetteur 6, mais avec un trajet optique plus long, les images multiples conjuguées créent un effet tridimensionnel d'affichage en profondeur pour l'utilisateur. Pour que cette réflexion soit suffisante, le coefficient de réflexion de la couche semi-réfléchissante 9a sera choisi typiquement supérieur à 30 % dans le spectre visible, de préférence supérieur à 50 %. Cette couche semi-réfléchissante peut être obtenue par exemple par un dépôt d'aluminium ou de composé à base d'aluminium. Dans l'exemple illustré, la couche semi-réfléchissante 9a est disposée sur la 20 surface intérieure 9, mais elle pourrait aussi être disposée sur la surface extérieure 19. Plus particulièrement, la paroi avant transparente 2 est inclinée par rapport à la surface de fond d'afficheur 8, d'un angle compris entre 10 et 30 degrés, par exemple proche de 20 degrés. Comme expliqué plus haut au sujet du phénomène de la double image, un 25 trajet indirect 4, 5 de lumière peut se former entre l'élément émetteur 6 et l'oail de l'utilisateur 11. Ledit trajet indirect 4, 5 comporte, après une première portion 5a, une première réflexion de coefficient K1 sur la surface intérieure 9 de la paroi avant transparente 2 et, après une seconde portion 5b, une seconde réflexion de coefficient K2 sur une portion de surface de fond d'afficheur 8. Dans cette zone appelée « zone de 30 double image » 7, se forme une réplique optique 6b de l'élément émetteur 6. Cette réplique optique 6b peut être perçue par l'oail de l'utilisateur 11 au moyen de la troisième portion 4 de ce trajet indirect. Une partie de cette troisième portion 4 de ce trajet indirect se réfléchit elle aussi sur la couche semi-réfléchissante 9a. Plus précisément, la réplique optique 6b présente une luminance L_dblimg, 35 qui résulte des deux réflexions susmentionnées : L_dblimg = K1 x K2 x L_emiss, L_emiss étant la luminance de l'élément émetteur 6 (par exemple 400 cd/m2 ou plus). Comme indiqué plus haut, la couche semi-réfléchissante 9a présente un coefficient supérieur à 30 %, par exemple de l'ordre de 50 %. Il en va donc de même pour la première réflexion K1 qui présente un coefficient de l'ordre de 50 %, très supérieur à ce qui était usuel dans l'art antérieur. Le coefficient K2 est équivalent à ce qui était connu dans l'art antérieur, entre 1 % et 10 %, typiquement 4 %. On obtient ainsi une réplique optique de luminance : L dblimg = K1 x K2 x L_emiss, à savoir 2 % de L_emiss dans l'exemple illustré. Pour faire en sorte que la double image 6b ne soit pas perçue par l'utilisateur 11, en particulier de nuit, on adapte la luminance du fond dans la zone où la double image 6b est sensée se créer. Selon l'invention, la zone de double image 7 est configurée pour présenter 15 une luminance de valeur L_fond telle que le contraste CR de la zone de double image 7, exprimé par CR = (L_fond + L_dblimg)/L_fond, soit inférieur à une valeur prédéterminée. Selon une première alternative, la zone de double image 7 est configurée pour émettre une petite quantité de lumière 17, telle que L_fond est supérieure à un seuil prédéterminé. Ceci peut être obtenu en pilotant, au moyen de l'écran LCD, une couleur de 20 pixel grise, sur une zone correspondant à la zone de double image. Les bordures 7a de la zone de double image 7 peuvent être pilotées de manière à ne pas créer de bord et à se « raccorder » continument sans gradient important aux zones de fond noires autour de la zone de double image 7. Avantageusement, le contraste CR est inférieur à 2, de préférence le 25 contraste CR est inférieur à 1,5. Moyennant quoi, l'utilisateur ne perçoit pas la double image, même dans les conditions de nuit qui représente la configuration la plus pénalisante. Selon une deuxième alternative, il est prévu un éclairage ambiant 16 agencé entre la paroi avant transparente 2 et la surface de fond d'afficheur 8. Cet éclairage 30 ambiant 16 est configuré pour projeter de la lumière sur la surface de fond d'afficheur 8 dans la zone de double image 7 de telle manière que la luminance L_fond est supérieure au seuil prédéterminé indiqué plus haut. La source d'éclairage ambiant 16 est de préférence cachée de la vue de l'utilisateur, derrière la paroi avant transparente 2, en partie basse ou en partie haute. 35 II est à noter que la surface de fond d'afficheur 8 peut être légèrement grainée. Il est à noter que la surface extérieure 19 peut comporter un traitement antireflet pour éliminer certaines réflexions indésirables en provenance d'objets lumineux extérieurs au dispositif d'affichage 1. Il est à noter que les éléments émetteurs 6 peuvent faire partie d'un seul 5 écran digital 10 à matrice active TFT ou autre. REVENDICATIONS1. Dispositif d'affichage (1) pour véhicule automobile comprenant : - une surface de fond d'afficheur (8), - un élément émetteur (6) d'au moins un motif lumineux à afficher, disposé sur la surface de fond d'afficheur (8), - une paroi avant transparente (2) ayant au moins une portion sensiblement plane interposée entre l'élément émetteur (6) et un utilisateur (11) observant l'élément émetteur (6) grâce à un trajet direct (3) de lumière entre l'élément émetteur(6) et l'oail de l'utilisateur (11), la paroi avant transparente (2) ayant une surface intérieure (9) en vis-à-vis de l'élément émetteur (6), la surface intérieure (9) de la paroi avant transparente (2) étant inclinée par rapport à la surface de fond d'afficheur (8), de sorte qu'un trajet indirect (4, 5) de lumière peut se former entre l'élément émetteur (6) et l'oail de l'utilisateur (11), ledit trajet indirect (4, 5) comportant une première réflexion (K1) sur la surface intérieure (9) de la paroi avant transparente (2) et une seconde réflexion (K2) sur une portion de surface de fond d'afficheur, dite zone de double image (7) dans laquelle se forme une réplique optique de l'élément émetteur (6), ladite réplique optique ayant une luminance de valeur L_dblimg, caractérisé en ce que ladite zone de double image (7) présente une valeur de luminance L_fond telle le contraste CR de la zone de double image(7), exprimé 20 par CR = (L_fond + L_dblimg) / L_fond, est inférieur à une valeur prédéterminée. 2. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, dans lequel le contraste CR est inférieur à 2, de préférence le contraste CR étant inférieur à 1,5. 3. Dispositif d'affichage selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'élément émetteur (6) est un écran LCD pixélisé. 25 4. Dispositif d'affichage selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la paroi avant transparente (2) comporte une couche semi-réfléchissante. 5. Dispositif d'affichage selon la revendication 4, dans lequel le coefficient de réflexion (K1, K3) de la couche semi-réfléchissante est supérieur à 30 % dans le spectre visible. 30 6. Dispositif d'affichage selon l'une des revendications 4 à 5, comportant en outre un dispositif d'émission auxiliaire (15) agencé en avant de la paroi avant transparente (2), adapté pour générer une image optique auxiliaire (15i) qui se réfléchitsur la paroi avant transparente (2) et qui se superpose au trajet direct (3) issu de l'élément émetteur (6). 7. Dispositif d'affichage selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la paroi avant transparente (2) est une vitre en verre ou en matériau plastique transparent. 8. Dispositif d'affichage selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la paroi avant transparente (2) comprend une surface extérieure (19) dotée d'un traitement antireflet. 9. Dispositif d'affichage selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la zone de double image (7) est configurée pour émettre de la lumière telle que L_fond est 10 supérieure à un seuil prédéterminé. 10. Dispositif d'affichage selon l'une des revendications 1 à 8, comportant en outre un éclairage ambiant (16) agencé entre la paroi avant transparente (2) et la surface de fond d'afficheur (8), et configuré pour projeter de la lumière sur la surface de fond d'afficheur (8).