Brevet FR3065054A1 — publié le 20181012

Titre de l'invention Dispositif de signalisation à base d'OLED pour véhicule à effet tridimensionnel Domaine de l'invention La présente invention concerne d'une manière générale les dispositifs lumineux de signalisation pour véhicule automobile. Elle vise un dispositif de signalisation, notamment un feu de position situé à l'arrière ou à l'avant d'un véhicule, qui soit apte à générer un effet de profondeur tridimensionnel. Arrière-plan de l'invention On connaît notamment de la demande européenne EP 1 916 471 Al un tel dispositif comportant un boîtier comprenant un support sur lequel sont disposées en périphérie une série de diodes électroluminescentes de manière à former une forme générale de rectangle. Le dispositif comporte également un écran plan semiréfléchissant situé au dessus du support. Un réflecteur présentant une surface externe bombée 20 réfléchissante est disposé entre le support et l'écran, ce réflecteur comprenant une série d'orifices disposés au droit des diodes électroluminescentes selon leur axe principal d'éclairage. L'écran et le réflecteur forment une cavité délimitée essentiellement par la surface externe réfléchissante du réflecteur et 25 par la surface interne de l'écran. Les rayons lumineux émis par les diodes électroluminescentes qui traversent les orifices pénètrent dans la cavité et viennent rencontrer la surface interne de l'écran. Une partie des rayons frappant l'écran est transmise vers l'espace 30 à illuminer et forme une première image. L'autre partie de ces autres rayons lumineux est réfléchie par l'écran vers la surface externe bombée du réflecteur. Ces rayons sont alors réfléchis par le réflecteur en direction de l'écran. Ceux-ci vont alors être, pour partie transmis par l'écran vers l'espace à illuminer en formant une deuxième image et pour 3065054 2 partie réfléchis une nouvelle fois par l'écran vers la surface externe bombée du réflecteur, et ainsi de suite de sorte à former une multitude d'images dont l'intensité lumineuse diminue progressivement. De par la nature bombée du réflecteur, les rayons lumineux 5 réfléchis par le réflecteur se décalent progressivement vers le centre de la cavité, de sorte que les images générées produisent forment une série de rectangles lumineux concentriques donnant un effet optique répétitif de profondeur. Toutefois, la superposition du support portant les diodes 10 électroluminescentes, du réflecteur et de l'écran induit un encombrement relativement important du dispositif ce qui complexifie son intégration à une autre structure, telle qu'un bloc optique avant ou arrière de véhicule automobile. 15 Objet et résumé de l'invention La présente invention vise donc à compacter ce type de dispositif de signalisation à effet tridimensionnel. Elle propose à cet effet un dispositif lumineux de signalisation pour véhicule automobile apte à illuminer un espace, ledit dispositif comportant un premier élément optique doté d'une surface réfléchissante, un second élément optique doté d'une surface semiréfléchissante et agencé en regard et à distance dudit premier élément optique de sorte à définir entre eux une cavité, une source lumineuse agencée de sorte à émettre des rayons lumineux pénétrant dans ladite cavité, une partie de ces rayons lumineux étant successivement réfléchis par l'un et par l'autre desdits éléments optiques de manière à générer un effet optique répétitif de profondeur ; caractérisé en ce que l'un desdits éléments optiques et ladite source lumineuse sont constitués par une diode électroluminescente organique (OLED) comprenant, interposée entre deux électrodes dont l'une constitue ladite surface réfléchissante ou ladite surface semiréfléchissante, une couche organique structurée en une zone principale centrale transparente non électroluminescente et en une zone périphérique électroluminescente. 3065054 3 L'utilisation d'une OLED en remplacement à la fois de la source lumineuse (avec son support) et de l'un des deux éléments optiques (l'écran semi-réfléchissant ou le réflecteur) permet d'améliorer très nettement la compacité du dispositif de signalisation selon l'invention 5 par rapport aux dispositifs existants et donc de faciliter son implantation dans un véhicule automobile En outre, les nombreuses possibilités offertes par l'OLED, notamment en terme de forme, de flexibilité et de sélection des zones lumineuses, permettent d'obtenir des effets lumineux nettement plus 10 avancés et en particulier de type dynamique. Selon des caractéristiques préférées du dispositif, prises seules ou en combinaison : - ledit premier élément optique et ladite source lumineuse sont constitués par ladite OLED, ledit second élément optique étant 15 constitué par un écran semi-réfléchissant interposé entre ladite OLED et ledit espace à illuminer ; - ledit écran est sensiblement plan tandis que ladite OLED est bombée vers l'extérieur de sorte que sa face externe tournée vers ledit écran et ledit espace à illuminer soit convexe ; 20 - ladite OLED est sensiblement plane tandis que ledit écran est bombé vers l'intérieur de sorte que sa face interne tournée vers ladite OLED et à l'opposé dudit espace à illuminer soit convexe ; - ledit écran présente, en regard de la zone périphérique électroluminescente de ladite OLED, une zone transparente non 25 réfléchissante de sorte qu'une portion des rayons lumineux émis par ladite OLED soit transmise directement vers ledit espace à illuminer sans rencontrer ladite surface semi-réfléchissante ; - ledit premier élément optique est constitué par un réflecteur, et en ce que ledit second élément optique et ladite source 30 lumineuse sont constitués par ladite OLED interposée entre ledit réflecteur et ledit espace à illuminer ; - ledit réflecteur est sensiblement plan tandis que ladite OLED est bombée vers l'intérieur de sorte que sa face interne tournée vers ledit réflecteur et à l'opposé dudit espace à illuminer soit convexe ; 3065054 4 - la dite OLED est de type flexible et en ce qu'il comporte en outre des moyens électromécaniques aptes à coopérer avec au moins une portion de ladite OLED pour moduler sa forme et générer des animations lumineuses ; et/ou 5 - un premier bord de ladite OLED est fixe tandis que lesdits moyens électromécaniques comportent un actionneur comprenant un piston monté mobile à coulissement dans une chemise et dont l'extrémité libre saillant de ladite chemise est couplée à un deuxième bord de ladite OLED, opposé audit premier bord fixe. 10 L'invention vise également sous un second aspect, un bloc optique de signalisation comportant un tel dispositif lumineux. Brève description des dessins L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la 15 description détaillée d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale verticale d'un dispositif lumineux selon un premier mode 20 de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente une vue en élévation du dispositif de la figure 1 lorsqu'il est sous tension, illustrant l'aspect éclairé de ce dispositif et l'effet optique tridimensionnel ; - la figure 3 est une représentation schématique en coupe 25 longitudinale verticale d'un dispositif lumineux selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 4 est une représentation schématique en coupe longitudinale verticale d'un dispositif lumineux selon un troisième mode de réalisation de l'invention. 30 3065054 5 Description détaillée d'un mode de réalisation La figure 1 représente un dispositif lumineux de signalisation 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention, monté dans un logement latéral prévu à l'avant ou à l'arrière d'un véhicule non illustré. 5 Le dispositif 1 est disposé de sorte à émettre un faisceau lumineux de signalisation vers un espace à illuminer situé au dessus de ce dispositif selon l'orientation de cette figure 1 et correspondant en pratique à une direction globalement horizontale vers l'avant ou vers l'arrière du véhicule en fonction de son implantation. 10 Ce dispositif lumineux 1 comporte une diode électroluminescente organique (OLED pour « Organic Light Emitting Diode » en anglais) 10 et un écran semi-réfléchissant 20 logés dans un boîtier 30 doté de moyens d'attache mécaniques et de moyens de connexion électriques non représentés permettant d'assurer son couplage à une autre 15 structure du véhicule telle qu'un bloc optique avant ou arrière de signalisation pour véhicule automobile. L'OLED 10, de type flexible (FOLED pour « Flexible Organic Light Emitting Diode » en anglais) est constituée par la superposition des différentes couches suivantes : 20 - un substrat transparent flexible 11 orienté en direction de l'écran 20 et la zone à illuminer, ce substrat étant réalisé avantageusement dans un plastique tel que le polyethylene terephthalate (PET) ou bien en verre et destiné à assurer la stabilité mécanique de l'OLED ; 25 - une première couche transparente d'électrode formant l'anode 12 et étant composée à partir d'oxyde indium-étain (ITO) ; - une couche organique structurée en l'espèce en une zone principale centrale transparente non active (i.e. non électroluminescente) 13A et en une zone périphérique active (i.e. 30 électroluminescente) 13B ; et - une seconde couche d'électrode formant la cathode 14 et dont la surface supérieure selon l'orientation de la figure 1 ou plus précisément celle tournée vers la couche organique est réfléchissante. 3065054 6 La zone périphérique active 13B de la couche organique qui présente ici une forme sensiblement rectangulaire, est constituée classiquement par la superposition de sous-couches minces organiques comprenant typiquement une sous-couche conductrice à trous (HTL pour 5 « Hole Transport Layer » en anglais), une sous-couche émettrice (EL pour « Emission Layer » en anglais) contenant un colorant et une sous-couche conductrice d'électrons (ETL pour « Electron Transport Layer » en anglais). En appliquant une tension électrique appropriée, les électrons et les trous sont injectés dans la couche EL à partir de la 10 cathode et de l'anode. Les électrons et les trous dérivent les uns vers les autres et se combinent dans cette couche EL pour former des excitons dont la désagrégation fournit l'énergie d'excitation de la molécule de colorant provoquant son électroluminescence. La couleur de la lumière émise dépend de l'écart d'énergie entre l'état excité et l'état 15 de base et peut donc être modifiée en utilisant d'autres molécules de colorant. La zone centrale inactive 13A est quant à elle constituée à partir de matériaux différents de type organiques ou inorganiques. Le substrat transparent 11 est en outre flexible de sorte à rendre 20 l'OLED 10 est ici de type flexible (FOLED pour « Flexible Organic Light Emitting Diode » en anglais), cette flexibilité étant obtenue grâce à celle du substrat en plastique tel que le polyethylene terephthalate (PET), voire en métal ou en verre. Comme illustré sur la figure 1, cette OLED 10 est en outre bombée 25 vers l'extérieur de sorte que sa surface externe tournée vers l'écran 20 et l'espace à illuminer soit convexe. Un premier bord latéral vertical 10A de cette OLED 10 est en outre fixée rigidement au boîtier 30 par l'intermédiaire d'un support 31. Le dispositif lumineux 1 comporte en outre un actionneur 30 électromécanique 32 logé à l'intérieur du boîtier 30 et relié ici à un moteur électrique continu ou pas à pas non représenté. Cet actionneur 32 comprend un piston 33 monté mobile à coulissement dans une chemise 34 fixée rigidement à ce boîtier 30 et 3065054 7 s'étendant selon une direction transversale aux bords latéraux verticaux 10A, 10B de l'OLED 10. L'extrémité libre de ce piston 33 saillant hors de la chemise 34 est couplée au bord latéral vertical 10B de cette OLED 10 situé à l'opposée 5 du bord fixe 10A. L'écran semi-réfléchissant 20, sensiblement plan, s'étend perpendiculairement à l'axe optique X de l'OLED 10 au dessus d'elle (selon l'orientation de la figure 1 ou plus précisément entre cette OLED 10 et l'espace à illuminer) et à une certaine distance de cette dernière. 10 L'écran 20 et l'OLED 10 forment une cavité 2 délimitée essentiellement par la surface externe convexe de l'OLED 10 et par la surface interne plane de cet écran 20. Du fait de du caractère réfléchissant de la cathode 14, les rayons lumineux émis par la zone périphérique active 13B de l'OLED 10 vers le 15 fond du boîtier 30 (i.e. à l'opposé de l'espace à illuminer) sont réfléchis en direction de sa surface externe, de sorte que l'ensemble des rayons lumineux émis par la zone périphérique active 13B de l'OLED 10 pénètrent dans la cavité 2 suivant une direction principale orientée vers l'espace à illuminer. 20 La quasi-totalité de ces rayons lumineux émis par l'OLED 10 viennent ainsi rencontrer la surface interne de l'écran semi-réfléchissant 20. Une partie R1 des rayons R frappant cet écran 20 est transmise vers l'espace à illuminer et forme une première image. L'autre partie R2 25 de ces rayons lumineux est réfléchie par l'écran 20 vers l'OLED 10. Une portion de ces rayons réfléchis R2 traverse la zone principale transparente non active 13A de la couche organique jusqu'à la cathode 14 où elle est réfléchie en direction de l'écran 20. Ces rayons lumineux frappant l'écran 20 vont alors être, pour partie transmis vers l'espace à 30 illuminer en formant une deuxième image et pour partie réfléchis une nouvelle fois par l'écran 20 vers l'OLED 10, et ainsi de suite de sorte à former une multitude d'images dont l'intensité lumineuse diminue progressivement. 3065054 8 De par la nature bombée vers l'extérieur de l'OLED 10, les rayons lumineux traversant la zone principale transparente non active 13A de la couche organique et réfléchis par la cathode 14 se décalent progressivement vers le centre de la cavité 2, de sorte que les images 5 virtuelles générées forment une série de rectangles lumineux concentriques I1, 12, 13 situés dans des plans de plus en plus éloignés de l'observateur, ce qui donne un effet optique tridimensionnel. En outre, l'entrainement à coulissement du piston 33 dans un sens ou dans l'autre permet de faire varier la contrainte exercée sur le bord 10 latéral vertical 10B afin de moduler sa forme et à générer des animations lumineuses stylistiques (par exemple, des effets de vagues) donnant une signature visuelle originale au dispositif lumineux 1. Le déplacement du piston 33 de l'actionneur 32 est géré par un module de pilotage non représenté logé dans le dispositif lumineux 1 ou 15 à l'extérieur de ce dernier (ce module pouvant par exemple être intégré à l'ordinateur de bord du véhicule et se présenter sous une forme purement logicielle ou sous une forme combinant une partie matérielle dotée de circuits intégrés avec une partie logicielle). La figure 3 représente un dispositif lumineux de signalisation 1' 20 conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans la suite et sur la figure 3, on a gardé les mêmes références pour les éléments identiques, tandis que les éléments similaires sont affublés d'un prime. Ce dispositif lumineux 1' est semblable au dispositif 1 décrit 25 précédemment si ce n'est que l'OLED 10' est sensiblement plane tandis que l'écran semi-réfléchissant 20' est bombé vers l'intérieur de sorte que sa surface interne tournée vers l'OLED 10' et à l'opposé de l'espace à illuminer soit convexe. L'OLED 10' qui présente une structure semblable à celle de 30 l'OLED 10, est donc toujours constituée par la superposition des différentes couches suivantes : - un substrat transparent flexible 11' orienté en direction de l'écran 20' et de la zone à illuminer ; 3065054 9 - une première couche transparente d'électrode formant l'anode 12' ; - une couche organique structurée en l'espèce en une zone principale centrale transparente non active 13A' et en une zone 5 périphérique active 13B' ; et - une seconde couche d'électrode formant la cathode 14' et dont la surface supérieure (selon l'orientation de la figure 2) ou plus précisément celle tournée vers la couche organique est réfléchissante. L'écran 20' et l'OLED 10' forment une cavité 2' délimitée 10 essentiellement par la surface externe sensiblement plane de l'OLED 10' et par la surface interne convexe de cet écran 20'. Ce deuxième mode de réalisation permet d'obtenir sensiblement le même type d'effet optique tridimensionnel que celui obtenu avec le premier mode de réalisation. 15 Selon des variantes de réalisation non représentées de ces deux premiers modes de réalisation, l'écran présente, en regard de la zone périphérique électroluminescente de l'OLED, une zone transparente non réfléchissante de sorte qu'une portion des rayons lumineux émis par ladite OLED soient transmis directement vers l'espace à illuminer sans 20 rencontrer la surface semi-réfléchissante de cet écran. Selon d'autres variantes de réalisation non représentées, l'OLED est de type rigide et le dispositif est dépourvu de moyens électromécaniques tels que l'actionneur 32. Selon encore d'autres variantes de réalisation non représentées, 25 ces moyens électromécaniques sont de type différent et comportent par exemple un actionneur doté d'un piston apte à être dilaté ou comprimé par effet piézoélectrique ou électrostrictif en fonction des matériaux utilisés. L'actionneur peut également être basé sur d'autres principes tels que l'électromagnétisme ou encore l'effet joule. 30 Selon encore d'autres variantes de réalisation non représentées, le dispositif lumineux comporte en outre un deuxième actionneur électromécanique couplé au bord inférieur ou supérieur de l'OLED tandis que le bord opposé est fixé rigidement au boîtier. 3065054 10 La figure 4 représente un dispositif lumineux de signalisation 1" conforme à un troisième mode de réalisation. Dans la suite et sur la figure 4, on a gardé les mêmes références que sur la figure 3 pour les éléments identiques au deuxième mode de 5 réalisation, tandis que les éléments similaires sont affublés d'un double prime. Dans ce mode de réalisation, l'OLED rigide 10" vient prendre la place de l'écran semi-réfléchissant 20', tandis qu'un réflecteur plan 40 remplace l'OLED 10'. 10 L'OLED 10" s'étend donc au dessus de ce réflecteur 40 selon l'orientation de la figure 4 ou plus précisément entre ce réflecteur 40 et l'espace à illuminer. Elle est en outre bombée vers l'intérieur de sorte que sa surface interne tournée vers le réflecteur 40 et à l'opposé de l'espace à illuminer soit convexe. 15 La surface supérieure du réflecteur 40 selon l'orientation de la figure 4 ou plus précisément celle tournée vers l'OLED 10" (et l'espace à illuminer) est réfléchissante. L'OLED 10" et le réflecteur 40 forment une cavité 2" délimitée essentiellement par la surface externe plane du réflecteur 40 et par la 20 surface interne convexe de cette OLED 10". L'OLED 10" présente une structure sensiblement différente de celle des OLED 10 et 10'. Elle est ainsi constituée par la superposition des différentes couches suivantes : 25 - un substrat transparent flexible 11" orienté en direction de la zone à illuminer ; - une première couche transparente d'électrode formant l'anode 12" et dont la surface inférieure (selon l'orientation de la figure 4) ou plus précisément celle tournée vers la couche organique est semi30 réfléchissante. - une couche organique structurée en l'espèce en une zone principale centrale transparente non active 13A" et en une zone périphérique active 13B" ; et 3065054 11 - une seconde couche transparente d'électrode formant la cathode 14" On remarquera notamment que l'anode 12" est désormais semiréfléchissante tandis que la cathode 14" devient transparente. 5 Du fait du caractère semi-réfléchissant de l'anode 12", les rayons lumineux émis par la zone périphérique active 13B" de l'OLED 10" vers l'espace à illuminer sont partiellement transmis vers cet espace sans être réfléchis en formant une première image tandis que le reste est réfléchi en direction de sa surface interne. 10 La majeure partie des rayons lumineux émis par la zone périphérique active 13B" de l'OLED 10" viennent ainsi rencontrer le réflecteur 40 et sont réfléchis vers l'OLED 10". Une portion de ces rayons réfléchis traverse la zone principale transparente non active 13A" de la couche organique jusqu'à l'anode 15 semi-réfléchissante 12" où elle est pour partie transmise vers l'espace à illuminer en formant une deuxième image et pour partie réfléchie vers le réflecteur 40, et ainsi de suite de sorte à former une multitude d'images virtuelles formant une série de rectangles lumineux concentriques situés dans des plans de plus en plus éloignés de l'observateur. 20 Le dispositif selon l'invention 1 pourra par exemple être utilisé pour assurer seul (ou en association avec d'autres dispositif lumineux complémentaires) la fonction feu de position (ou lanterne) dont le flux lumineux requis par la réglementation est faible. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes 25 de réalisation décrites et représentées, mais elle englobe toute autre variante d'exécution. REVENDICATIONS1. Dispositif lumineux de signalisation pour véhicule automobile apte à illuminer un espace, ledit dispositif comportant un premier élément optique (10 ; 10' ; 40) doté d'une surface réfléchissante, un second élément optique doté d'une surface semiréfléchissante (20 ; 20' ; 10") et agencé en regard et à distance dudit premier élément optique (10 ; 10' ; 40) de sorte à définir entre eux une cavité (2 ; 2' ; 2"), une source lumineuse (10 ; 10' ; 10") agencée de sorte à émettre des rayons lumineux pénétrant dans ladite cavité (2 ; 2' ; 2"), une partie de ces rayons lumineux étant successivement réfléchis par l'un et par l'autre desdits éléments optiques (10, 20 ; 10', 20' ; 10", 40) de manière à générer un effet optique répétitif de profondeur ; caractérisé en ce que l'un desdits éléments optiques et ladite source lumineuse sont constitués par une diode électroluminescente organique (OLED) (10 ; 10' ; 10") comprenant, interposée entre deux électrodes (12, 14 ; 12', 14' ; 12", 14") dont l'une (14 ; 14' ; 12") constitue ladite surface réfléchissante ou ladite surface semiréfléchissante, une couche organique (13A, 13B ; 13A', 13B' ; 13A", 13B") structurée en une zone principale centrale transparente non électroluminescente (13A, 13A', 13A") et en une zone périphérique électroluminescente (13B, 13B', 13B"). 2. Dispositif lumineux de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier élément optique et ladite source lumineuse sont constitués par ladite OLED (10 ; 10'), et en ce que ledit second élément optique est constitué par un écran semi-réfléchissant (20 ; 20') interposé entre ladite OLED (10 ; 10') et ledit espace à illuminer. 3. Dispositif lumineux de signalisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit écran (20) est sensiblement plan tandis que ladite OLED (10) est bombée vers l'extérieur de sorte que sa face 3065054 13 externe tournée vers ledit écran (20) et ledit espace à illuminer soit convexe. 4. Dispositif lumineux de signalisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite OLED (10') est sensiblement plane tandis 5 que ledit écran (20') est bombé vers l'intérieur de sorte que sa face interne tournée vers ladite OLED (10') et à l'opposé dudit espace à illuminer soit convexe. 5. Dispositif lumineux de signalisation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit écran (20 ; 20') 10 présente, en regard de la zone périphérique électroluminescente de ladite OLED (10 ; 10'), une zone transparente non réfléchissante de sorte qu'une portion des rayons lumineux émis par ladite OLED (10 ; 10') soit transmise directement vers ledit espace à illuminer sans rencontrer ladite surface semi-réfléchissante. 15 6. Dispositif lumineux de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier élément optique (40) est constitué par un réflecteur, et en ce que ledit second élément optique et ladite source lumineuse sont constitués par ladite OLED (10") interposée entre ledit réflecteur (40) et ledit espace à illuminer. 20 7. Dispositif lumineux de signalisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit réflecteur (40) est sensiblement plan tandis que ladite OLED (10") est bombée vers l'intérieur de sorte que sa face interne tournée vers ledit réflecteur (40) et à l'opposé dudit espace à illuminer soit convexe. 25 8. Dispositif lumineux de signalisation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la dite OLED (10 ; 10') est de type flexible et en ce qu'il comporte en outre des moyens électromécaniques (32) aptes à coopérer avec au moins une portion (1013) de ladite OLED (10 ; 10') pour moduler sa forme et générer des 30 animations lumineuses. 9. Dispositif lumineux de signalisation selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un premier bord (10A) de ladite OLED (10 ; 10') est fixe, et en ce que lesdits moyens électromécaniques comportent un actionneur (32) comprenant un piston (33) monté mobile à coulissement 3065054 14 dans une chemise (34) et dont l'extrémité libre saillant de ladite chemise (34) est couplée à un deuxième bord (10B) de ladite OLED (10 ; 10'), opposé audit premier bord fixe (10A). 10. Bloc optique de signalisation de véhicule automobile 5 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 à 9.