Brevet FR3065539A1 — publié le 20181026

DISPOSITIF DE RETROECLAIRAGE D'AFFICHEUR TETE-HAUTE - DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne le rétroéclairage des unités de génération d'images utilisées dans les afficheurs tête-haute. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de rétroéclairage pour écran d'afficheur tête-haute, comprenant : - au moins une source de lumière, - un réflecteur qui s'étend autour de ladite au moins une source de lumière pour réfléchir la lumière émise par chaque source de lumière, et - un diffuseur disposé de manière à recevoir au moins la lumière réfléchie par le réflecteur. L'invention s'applique particulièrement avantageusement dans le cas où l'on souhaite disposer l'unité de génération d'image (et donc le dispositif de rétroéclairage) dans un logement de taille réduite d'un véhicule automobile, tout en conservant une bonne homogénéité de l'éclairement nécessaire à l'affichage. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Pour faciliter et rendre plus sûre la conduite d'un véhicule automobile, on souhaite éviter que le conducteur ne soit forcé de détourner son regard de la route qu'il emprunte. Pour cela, il est connu d'utiliser un afficheur tête-haute, adapté à projeter des informations (vitesse du véhicule, direction à suivre, présence d'obstacle, ...) à la hauteur du regard du conducteur. Différentes technologies sont employées pour fabriquer ces afficheurs 25 tête-haute. L'une de ces technologies consiste à utiliser un écran à cristaux liquides pour générer une image, laquelle est alors projetée dans le champ de vision du conducteur au moyen d'une lame partiellement réfléchissante située à la hauteur du regard du conducteur. A l'arrière de l'écran, on utilise un dispositif de 30 rétroéclairage afin de projeter l'image formée sur l'écran en direction de la lame partiellement réfléchissante. Un tel dispositif de rétroéclairage comprend généralement une pluralité de sources de lumière, un diffuseur disposé à proximité de l'écran pour diffuser de manière homogène la lumière émise par les sources de lumière sur l'écran, et un 3065539 2 réflecteur qui s'étend entre les sources de lumière et le diffuseur. Un tel réflecteur est prévu pour réfléchir en partie au moins la lumière émise par les sources de lumière vers le diffuseur. Afin que ce réflecteur réfléchisse au mieux la lumière en direction du 5 diffuseur, il est connu de recouvrir sa face intérieure d'un dépôt d'aluminium. OBJET DE L'INVENTION La présente invention propose ici une solution permettant d'obtenir un réflecteur qui réfléchisse la lumière en direction du diffuseur de manière optimale. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un dispositif de 10 rétroéclairage tel que défini dans l'introduction, dans lequel le réflecteur comporte un film réflecteur spéculaire amélioré dont la face interne est disposée de manière à réfléchir en partie au moins la lumière émise par chaque source de lumière, lequel film réflecteur spéculaire amélioré présente un facteur de réflexion dans le domaine de la lumière visible qui est supérieur à 95% et qui est préférentiellement 15 compris entre 98% et 99%.. Un « film réflecteur spéculaire amélioré », plus connu sous le nom de film ESR (de l'anglais « Enhanced Specular Reflector »), est un film multicouches (généralement réalisé en polymères, c'est-à-dire non métallique) dont les propriétés permettent d'obtenir un excellent taux de réflexion de la lumière dans le 20 domaine du visible. L'utilisation d'un tel film ESR améliore ainsi sensiblement le rendement du réflecteur, ce qui permet de limiter les pertes électriques, de réduire la production de chaleur, et de concevoir des dispositifs de rétroéclairage d'encombrements réduits. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du dispositif de rétroéclairage conforme à l'invention sont les suivantes : - le réflecteur comporte un élément structurel qui porte ledit film réflecteur spéculaire amélioré ; - ledit élément structurel présente une structure en treillis ; - le film réflecteur spéculaire amélioré présente des parois planes, reliées entre elles par des lignes de pliures ; - le film réflecteur spéculaire amélioré présente, à l'état déplié, une forme de bande allongée et incurvée qui comporte, à ses extrémités, des moyens d'assemblage adaptés à coopérer ensemble ; 3065539 3 - le film réflecteur spéculaire amélioré présente, à l'état plié, une forme de pyramide tronquée dont la base est fermée par le diffuseur et dont le sommet est fermé par un support auquel sont fixées la ou les sources de lumière ; et - l'ensemble de la face interne du réflecteur est illuminé par chaque 5 source de lumière. L'invention propose également une unité de génération d'image comprenant un dispositif de rétroéclairage tel que précité et un écran éclairé par ledit dispositif de rétroéclairage. L'invention propose aussi un afficheur tête haute comprenant une unité 10 de génération d'images telle que précité et un ensemble optique de projection d'une image générée par l'unité de génération d'image en direction d'une lame partiellement réfléchissante. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à 15 titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente un afficheur tête-haute conforme à l'invention ; - la figure 2 représente un dispositif de rétroéclairage utilisé dans 20 l'afficheur tête-haute de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue développée (en plan) d'un film ESR utilisé dans le dispositif de rétroéclairage de la figure 2. La figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d'un afficheur tête-haute 10 destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule 25 automobile. Un tel afficheur tête-haute 10 comprend une unité de génération d'images 2 et un ensemble optique de projection 4 conçu pour projeter des images virtuelles I générées par l'unité de génération d'images 2 dans le champ de vision du conducteur du véhicule, grâce à une lame partiellement 30 réfléchissante 6 placée dans ce champ de vision. Cet afficheur tête-haute 10 permet ainsi afficher des informations dans le champ de vision du conducteur sans que celui-ci n'ait à détourner le regard de la route. À cet égard, comme cela apparaît sur la figure 1, la lame partiellement réfléchissante 6 peut être disposée entre le pare-brise 8 du véhicule et les yeux du 3065539 4 conducteur (on parle alors de « combineur »). On pourrait prévoir en variante que le pare-brise 8 ait une fonction de lame partiellement transparente (auquel cas le combineur serait omis) et qu'il permette de projeter dans le champ de vision du conducteur l'image générée par l'unité de génération d'images 2. 5 L'ensemble optique de projection 4 comprend ici un miroir de repliement 5 qui permet de dévier le faisceau lumineux issu de l'unité de génération d'images 2 en direction du combineur 6. Ce miroir de repliement 5 est notamment conçu pour permettre de réduire l'encombrement total de l'afficheur tête-haute 10. En variante, l'ensemble optique de projection 4 pourrait comprendre une pluralité de 10 miroirs et/ou d'autres éléments optiques. L'unité de génération d'image 2 comprend pour sa part un dispositif de rétroéclairage 20 et un écran 31, ici un écran à cristaux liquides (ou LCD pour "Liquid Crystal Display') à transistors en couche mince (ou TFT pour "Thin-Film Transistor). 15 Comme le montrent les figures 1 et 2, le dispositif de rétroéclairage 20 comprend trois éléments principaux, à savoir : - un ensemble d'éclairage 21 adapté à émettre de la lumière, - un diffuseur 30 adapté à homogénéiser la lumière émise par l'ensemble d'éclairage 21 avant qu'elle ne traverse l'écran 31, et 20 - un réflecteur 22 qui s'étend entre l'ensemble d'éclairage 21 et le diffuseur 30 et qui participe également à l'homogénéisation de la lumière émise par l'ensemble d'éclairage 21. Le diffuseur 30 se présente sous la forme d'une plaque plane et partiellement transparente, située parallèlement et à proximité de l'écran 31. 25 On observe sur la figure 2 que l'ensemble d'éclairage 21 comporte au moins une source de lumière 26, en pratique plusieurs sources de lumière 26 qui sont portées par un support 25 et qui sont tournées vers le diffuseur 30. Les sources de lumière 26 sont ici des diodes électroluminescentes (ou LEDs pour "Light Emitting Diodes") montées sur un circuit imprimé (jouant le rôle 30 du support 25 précité). Le support 25 des sources de lumière 26 est positionné préférentiellement parallèlement au diffuseur 30. En variante, notamment lorsqu'on utilise une technique de montage direct de la puce (ou "chip On Board'), on peut utiliser en tant que support le 3065539 5 dissipateur thermique usuellement associé aux sources de lumière. L'invention porte plus précisément sur le réflecteur 22. Ce réflecteur 22 présente une forme de conduite évasée, si bien qu'il délimite avec, d'un côté, le diffuseur 30, et, de l'autre, le support 25, une enceinte 5 fermée. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le réflecteur 22 comporte un film réflecteur spéculaire amélioré 24 (ou « film ESR ») dont la face interne est disposée de manière à réfléchir la lumière émise par les sources de lumière 26. 10 Ce film ESR 24 présente un facteur de réflexion dans le domaine de la lumière visible qui est ici de l'ordre de 98,5%. On peut à titre d'exemple utiliser le film ESR commercialisé par la société 3M® sous la référence « VikuitiTM ESR film ». Un tel film présente une épaisseur très réduite, de l'ordre de 165 15 microns. C'est la raison pour laquelle il est prévu un élément structurel 23 afin de le maintenir dans la forme et la position souhaitées. Cet élément structurel 23 pourrait se présenter sous la forme d'une pièce comportant une paroi de support du film ESR qui serait pleine. Toutefois, de manière préférentielle, pour réduire le poids de cet élément 20 structurel 23 et pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur vers l'extérieur de l'enceinte fermée, on pourra plutôt utiliser un élément structurel 23 présentant une structure en treillis. Ici, cet élément structurel 23 comporte une paroi latérale qui présente une forme de pyramide tronquée dans laquelle est prévue une pluralité 25 d'ouvertures. Cet élément structurel 23 peut à titre d'exemple être fabriqué par moulage d'une matière plastique. En variante, cet élément structurel 23 pourrait présenter une forme différente, par exemple une forme de pyramide tronquée comportant davantage de parois, ou une forme tronconique. 30 Le film ESR 24 est alors fixé contre la face interne de cet élément structurel 23, par exemple par collage. Ce film ESR 24 est obtenu par découpe et pliage d'une feuille de plus grande dimension. La découpe est réalisée selon la développée de la face interne de 3065539 6 l'élément structurel 23, de manière que le film une fois découpé et plié puisse épouser parfaitement la forme de cet élément structurel 23. Le pliage est ensuite réalisé selon des lignes de pliures qui correspondent aux arêtes internes de l'élément structurel 23. 5 Comme le montre bien la figure 3, à l'état déplié, le film ESR 24 présente une forme de bande allongée comportant quatre pans principaux 24A, 24B, 24C, 24D de formes trapézoïdales. Cette bande présente alors une forme globale incurvée. Pour faciliter la mise en place ajustée du film ESR 24 sur l'élément 10 structurel 23, il est prévu, aux extrémités de cette bande, des moyens d'assemblage 24E, 24F, 24G adaptés à coopérer ensemble. Il est plus précisément prévu, à une extrémité de la bande, un rabat 24F qui est lié au reste de la bande via une ligne de pliure dans laquelle est pratiquée une fente 24G. 15 Il est par ailleurs prévu, à l'autre extrémité de la bande, une découpe 24E en forme de flèche qui est adaptée à s'engager au travers de la fente 24G pour maintenir le film ESR 24 en forme repliée. Dans cette configuration repliée, le film ESR 24 présente une forme de pyramide tronquée creuse, de géométrie identique à celle de la face interne de 20 l'élément structurel 23. Il présente notamment quatre parois qui correspondent aux quatre pans principaux 24A, 24B, 24C, 24D précités. Une fois le dispositif de rétroéclairage 20 assemblé, cette pyramide tronquée présente une base fermée par le diffuseur 30 et un sommet fermé par le 25 support 25 des sources de lumière 26. Grâce à cette forme, le film ESR 24 est adapté à être illuminé sur l'ensemble de sa face interne par chacune des sources de lumière 26. On remarque que le réflecteur 22 ne comporte pas d'autre paroi que les quatre parois précitées. En particulier, on ne prévoit pas de surface de réflexion 30 entre deux sources de lumière 26. Ainsi, chaque source de lumière 26 illumine toutes les parois du réflecteur. En pratique, l'orientation (et donc la pente) de chaque paroi du film ESR 24 par rapport au plan du diffuseur 30 est déterminée par optimisation d'un critère d'homogénéité (tel que le rapport entre la luminance minimale et la luminance 3065539 7 maximale dans le plan du diffuseur 30, en sortie de celui-ci) à l'aide d'un outil de simulation. On peut prévoir en pratique que les parois du film ESR 24 se correspondent deux à deux, par symétrie par rapport à un plan orthogonal au plan 5 du diffuseur 30. REVENDICATIONS1. Dispositif de rétroéclairage (20) pour écran (31) d'afficheur tête-haute (10), comprenant : - au moins une source de lumière (26), - un réflecteur (22) qui s'étend autour de ladite au moins une source de lumière (26) pour réfléchir la lumière émise par chaque source de lumière (26), et - un diffuseur (30) disposé de manière à recevoir au moins la lumière réfléchie par le réflecteur (22), caractérisé en ce que le réflecteur (22) comporte un film réflecteur spéculaire amélioré (24) dont la face interne est disposée de manière à réfléchir la lumière émise par chaque source de lumière (26), lequel film réflecteur spéculaire amélioré (24) présente un facteur de réflexion dans le domaine de la lumière visible qui est supérieur à 95% et qui est préférentiellement compris entre 98% et 99%. 2. Dispositif de rétroéclairage selon la revendication précédente, dans lequel le réflecteur (22) comporte un élément structurel (23) qui porte ledit film réflecteur spéculaire amélioré (24). 3. Dispositif de rétroéclairage selon la revendication précédente, dans lequel ledit élément structurel (23) présente une structure en treillis. 4. Dispositif de rétroéclairage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le film réflecteur spéculaire amélioré (24) présente des parois (24A, 24B, 24C, 24D) planes, reliées entre elles par des lignes de pliures. 5. Dispositif de rétroéclairage selon la revendication précédente, dans lequel le film réflecteur spéculaire amélioré (24) présente, à l'état déplié, une forme de bande allongée et incurvée qui comporte, à ses extrémités, des moyens d'assemblage (24E, 24F, 24G) adaptés à coopérer ensemble. 6. Dispositif de rétroéclairage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le film réflecteur spéculaire amélioré (24) présente une forme de pyramide tronquée dont la base est fermée par le diffuseur (30) et dont le sommet est fermé par un support (25) qui porte chaque source de lumière (26). 7. Dispositif de rétroéclairage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble de la face interne du film réflecteur spéculaire amélioré (24) est illuminé par chaque source de lumière (26). 3065539 9 8. Unité de génération d'image (2) comprenant un dispositif de rétroéclairage (20) selon l'une des revendications précédentes et un écran (31) éclairé par ledit dispositif de rétroéclairage (20). 9. Afficheur tête haute (10) comprenant une unité de génération d'images 5 (2) selon la revendication précédente et un ensemble optique de projection (4) d'une image générée par l'unité de génération d'image (2) en direction d'une lame partiellement réfléchissante (6 ; 8).