Brevet FR3065780A1 — publié le 20181102

Titre de l'invention Dispositif lumineux pour vÃ©hicule automobile comportant une OLED flexible dÃ©formable localement Domaine de l'invention La prÃ©sente invention concerne d'une maniÃ¨re gÃ©nÃ©rale le domaine des dispositifs lumineux de signalisation pour vÃ©hicules automobiles. ArriÃ¨re-plan de l'invention Les feux de signalisation (feux de position, feux de stop, indicateurs de direction, feux de recul, feux de brouillard arriÃ¨re et feux de circulation diurnes) sont prÃ©vus pour Ã©mettre de la lumiÃ¨re en respectant des grilles photomÃ©triques rÃ©glementaires qui imposent le respect de plages d'intensitÃ© lumineuse spÃ©cifiques pour chacun des points de ces grilles. En particulier, ces feux de signalisation doivent respecter des angles de visibilitÃ© gÃ©omÃ©trique qui dÃ©terminent la zone de l'angle solide minimal dans laquelle la surface apparente du feu doit Ãªtre visible (RÃ¨glement ECE 48 2.13). Cette zone est dÃ©terminÃ©e par les segments d'une sphÃ¨re dont le centre coÃ¯ncide avec le centre de rÃ©fÃ©rence du feu et dont l'Ã©quateur est parallÃ¨le au sol. Ces segments sont dÃ©terminÃ©s Ã partir de l'axe optique du feu : les angles horizontaux correspondent Ã la longitude et les angles verticaux Ã la latitude. A l'intÃ©rieur de ces angles de visibilitÃ© gÃ©omÃ©trique, il ne doit pas y avoir d'obstacle Ã la propagation de la lumiÃ¨re Ã partir d'un point quelconque de la surface apparente du feu observÃ©e depuis l'infini. Ce rÃ¨glement est particuliÃ¨rement exigeant concernant les angles horizontaux que doivent respecter les feux de position et les indicateurs de direction, Ã savoir 45Â° cÃ´tÃ© interne et 80Â° cÃ´tÃ© externe. Pour des questions de baisse de consommation d'Ã©nergie Ã©lectrique, d'augmentation de la durÃ©e de vie et de libertÃ© de style, il est dÃ©sormais courant d'utiliser, comme alternative aux ampoules 3065780 2 classiques Ã incandescence, des diodes lumineuses de type laser ou Ã©lectroluminescentes (ces derniÃ¨res Ã©tant plus communÃ©ment dÃ©signÃ©es sous l'acronyme anglais Â« LEDs Â»). Il est ainsi connu, notamment de la demande de brevet franÃ§aise 5 FR 3 014 787, d'associer une pluralitÃ© de telles diodes Ã un guide de lumiÃ¨re de type plat (plus communÃ©ment dÃ©signÃ© sous l'appellation anglaise Â« flat guide Â») logÃ© Ã l'intÃ©rieur du boÃ®tier et apte Ã transfÃ©rer les rayons lumineux qui alimentent sa surface d'entrÃ©e vers une face avant de sortie situÃ©e en regard de ladite glace de couverture. 10 Afin de satisfaire la grille photomÃ©trique rÃ©glementaire, un tel guide de lumiÃ¨re doit ainsi Ãªtre pourvu sur sa face avant d'Ã©lÃ©ments optiques aptes Ã Ã©taler horizontalement et verticalement les flux lumineux relativement directifs Ã©mis par ces diodes. MalgrÃ© tout, le respect des angles minimaux de visibilitÃ© 15 gÃ©omÃ©trique pour ce type de feux de signalisation demeure particuliÃ¨rement dÃ©licat Ã obtenir avec des sources ponctuelles telles que des LEDs, en particulier dans le plan horizontal. Depuis peu, il est Ã©galement connu d'utiliser des sources lumineuses dites surfaciques, c'est-Ã -dire des sources dont la surface 20 effective d'Ã©mission de lumiÃ¨re prÃ©sente des dimensions largement supÃ©rieures Ã l'Ã©paisseur de ces sources. En particulier, ces derniÃ¨res annÃ©es ont vu l'Ã©mergence des diodes Ã©lectroluminescentes organiques (OLED) qui permettent de rÃ©aliser certaines fonctions de signalisation, comme par exemple la 25 fonction feu de position (ou lanternes), en satisfaisant aux angles de vision rÃ©glementaires tout en offrant une grande libertÃ© de style aux constructeurs automobiles. La demande de brevet amÃ©ricaine US 2014/0056020 Al divulgue ainsi un dispositif lumineux pour vÃ©hicule automobile, comprenant 30 plusieurs sources lumineuses surfaciques indÃ©pendantes de type OLED disposÃ©es de maniÃ¨re circulaire. Un tel dispositif lumineux permet d'assurer ainsi certaines fonctions de signalisation comme par exemple la fonction de feu de position en gÃ©nÃ©rant une distribution lumineuse homogÃ¨ne moins 3065780 3 Ã©blouissante que celle produite par des dispositifs Ã base de LEDs, mais qui demeure figÃ©e quelles que soient les circonstances. Objet et rÃ©sumÃ© de l'invention 5 La prÃ©sente invention vise Ã proposer un dispositif lumineux Ã base de sources surfaciques prÃ©sentant une distribution lumineuse Ã©volutive. Elle propose Ã cet effet un dispositif lumineux pour vÃ©hicule automobile comportant au moins une source de lumiÃ¨re surfacique 10 constituÃ©e par une diode Ã©lectroluminescente organique ; caractÃ©risÃ© en ce que ladite diode Ã©lectroluminescente organique est de type flexible (FOLED), ledit dispositif comportant en outre un support rigide sur lequel ladite FOLED est montÃ©e par l'intermÃ©diaire d'une pluralitÃ© d'actionneurs intercalÃ©s entre ledit support et ladite 15 FOLED, chacun des dits actionneurs Ã©tant apte Ã entrainer une dÃ©formation locale de la surface de ladite FOLED. Le dispositif lumineux selon l'invention permet ainsi, en modulant le schÃ©ma d'activation de ces actionneurs, de gÃ©nÃ©rer une multitude d'animations lumineuses stylistiques (par exemple, des effets de vagues, 20 des changements d'aspect) lui donnant une signature visuelle originale et Ã©volutive. Selon des caractÃ©ristiques prÃ©fÃ©rÃ©es du dispositif lumineux selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - lesdits actionneurs sont rÃ©guliÃ¨rement distribuÃ©s sur la 25 surface de ladite FOLED ; - lesdits actionneurs sont chacun composÃ©s d'une bobine Ã©lectromagnÃ©tique fixÃ©e sur ledit support rigide, ainsi qu'un un aimant fixÃ© sur une face de ladite FOLED ; - lesdits actionneurs sont chacun composÃ©s d'un empilement 30 de plaques ou de disques aptes Ã Ãªtre dilatÃ©s ou comprimÃ©s par effet piÃ©zoÃ©lectrique ou Ã©lectrostrictif ; - lesdits actionneurs sont chacun composÃ©s d'un piston montÃ© mobile Ã coulissement dans une chemise fixÃ©e audit support rigide, l'extrÃ©mitÃ© libre de ce piston Ã©tant fixÃ©e sur une face de ladite FOLED ; 3065780 4 - lesdits actionneurs sont couplÃ©s Ã un module de pilotage configurÃ© pour les activer au moins partiellement lors d'un changement du contexte de conduite et/ou de la survenance de certains Ã©vÃ©nements prÃ©dÃ©terminÃ©s ; 5 - que ladite FOLED prÃ©sente en l'absence de sollicitation par lesdits actionneurs une configuration de repos plane ; - ladite FOLED prÃ©sente en l'absence de sollicitation par lesdits actionneurs une configuration de repos incurvÃ©e ; et/ou - ledit dispositif comporte en outre au moins une source 10 lumineuse additionnelle ponctuelle telle qu'une diode Ã©lectroluminescente ou laser. L'invention vise Ã©galement sous un deuxiÃ¨me aspect, un bloc optique de signalisation comportant au moins un tel dispositif lumineux. 15 BrÃ¨ve description des dessins L'exposÃ© de l'invention sera maintenant poursuivi par la description dÃ©taillÃ©e de plusieurs exemples de rÃ©alisation, donnÃ©e ci-aprÃ¨s Ã titre illustratif mais non limitatif, en rÃ©fÃ©rence aux dessins annexÃ©s, sur lesquels : 20 - la figure 1 est une vue schÃ©matique en section selon un plan horizontal d'un bloc optique de signalisation comportant un dispositif lumineux selon un premier mode de rÃ©alisation de l'invention et sur laquelle la FOLED non sollicitÃ©e par les actionneurs occupe sa configuration plane de repos ; 25 - la figure 2 reprÃ©sente une vue similaire Ã la figure 1 mais sur laquelle la FOLED est dÃ©formÃ©e localement par les actionneurs ; - la figure 3 est une vue schÃ©matique frontale du bloc optique de signalisation des figures 1 et 2 ; - la figure 4 reprÃ©sente une vue schÃ©matique en section selon 30 un plan longitudinal vertical d'un bloc optique de signalisation comportant un dispositif lumineux selon un deuxiÃ¨me mode de rÃ©alisation de l'invention et sur laquelle la FOLED non sollicitÃ©e par les actionneurs occupe sa configuration incurvÃ©e de repos ; 3065780 5 - la figure 5 reprÃ©sente une vue similaire Ã la figure 4 mais sur laquelle la FOLED est dÃ©formÃ©e localement par les actionneurs ; et - la figure 6 est une vue schÃ©matique frontale du bloc optique de signalisation des figures 4 et 5 ; 5 Description dÃ©taillÃ©e de plusieurs modes prÃ©fÃ©rÃ©s de rÃ©alisation Les figures 1 Ã 3 reprÃ©sentent un bloc optique de signalisation 1 pour vÃ©hicule automobile. Dans la description qui va suivre et par convention, les termes 10 Â« infÃ©rieur Â», Â« supÃ©rieur Â», Â« longitudinal Â» Â« latÃ©ral Â» et Â« transversal Â» seront dÃ©finis par rapport Ã la position de montage d'un tel bloc optique sur un vÃ©hicule. Le bloc optique de signalisation 1 comporte un boÃ®tier 2 prÃ©sentant une ouverture de sortie pour les rayons lumineux qui est 15 refermÃ©e de maniÃ¨re Ã©tanche par une glace de couverture transparente 3. Le bloc optique 1 comporte Ã©galement un dispositif lumineux 10 logÃ© dans la cavitÃ© dÃ©limitÃ©e par le boÃ®tier 2 et la glace de couverture 3. Ce dispositif lumineux 10 comprend une source lumineuse 20 surfacique de forme rectangulaire 11 constituÃ©e par une diode Ã©lectroluminescente organique (OLED pour Â« Organic Light Emitting Diode Â» en anglais). La structure de base d'une telle diode Ã©lectroluminescente organique (OLED) consiste Ã superposer plusieurs couches de matÃ©riaux 25 organiques entre deux couches formant Ã©lectrodes dont l'une (gÃ©nÃ©ralement l'anode) est apposÃ©e sur un substrat. Les couches minces organiques comportent typiquement une couche conductrice Ã trous (HTL pour Â« Hole Transport Layer Â» en anglais) dÃ©posÃ©e sur l'anode composÃ©e d'oxyde indium-Ã©tain (ITO), une 30 couche Ã©mettrice (EL pour Â« Emission Layer Â» en anglais) contenant un colorant et une couche conductrice d'Ã©lectrons (ETL pour Â« Electron Transport Layer Â» en anglais). 3065780 6 Le fonctionnement des OLED est basÃ© sur le principe de l'Ã©lectroluminescence. En appliquant une tension Ã©lectrique appropriÃ©e, les Ã©lectrons et les trous sont injectÃ©s dans la couche EL Ã partir de la cathode et de 5 l'anode. Les Ã©lectrons et les trous dÃ©rivent les uns vers les autres et se combinent dans cette couche EL pour former des excitons dont la dÃ©sagrÃ©gation fournit l'Ã©nergie d'excitation de la molÃ©cule de colorant provoquant son Ã©lectroluminescence. La couleur de la lumiÃ¨re Ã©mise dÃ©pend de l'Ã©cart d'Ã©nergie entre l'Ã©tat excitÃ© et l'Ã©tat de base et peut 10 donc Ãªtre modifiÃ©e en utilisant d'autres molÃ©cules de colorant. Les matÃ©riaux de transfert de charges, la couche d'Ã©mission et le choix des Ã©lectrodes sont des paramÃ¨tres fondamentaux qui dÃ©terminent les performances et l'efficacitÃ© de l'OLED. La diode Ã©lectroluminescente organique 11 est plus prÃ©cisÃ©ment 15 de type flexible (FOLED pour Â« Flexible Organic Light Emitting Diode Â» en anglais) : ses couches organiques reposant sur un substrat flexible en plastique tel que le polyethylene terephthalate (PET), voire en mÃ©tal ou en verre. Elle comprend Ã©galement, au moins au niveau de l'un de ses 20 bords, une interface de connexion Ã©lectrique non reprÃ©sentÃ©e et coopÃ©rant avec des moyens complÃ©mentaires mÃ©nagÃ©s sur le boÃ®tier 2 afin d'assurer son alimentation Ã©lectrique. La FOLED 11 qui prÃ©sente une configuration plane au repos, est avantageusement agencÃ©e verticalement Ã l'intÃ©rieur du boitier 2 de 25 sorte que son axe optique X soit orientÃ© selon une direction sensiblement longitudinale. Le dispositif lumineux 10 comporte Ã©galement un support plan rigide 12 fixÃ© au boÃ®tier 2 et sur lequel la FOLED 11 est montÃ©e par l'intermÃ©diaire d'une pluralitÃ© d'actionneurs 13 intercalÃ©s entre ce 30 support 12 et sa face interne 11A tournÃ©e Ã l'opposÃ©e Ã la glace de couverture 3. Afin de maximiser la luminance perÃ§ue depuis l'extÃ©rieur du bloc optique 1, l'Ã©lectrode situÃ©e du cÃ´tÃ© interne de cette FOLED 11 (i.e. : Ã l'opposÃ© de la glace de couverture 3) est rÃ©flÃ©chissante de sorte que les 3065780 7 rayons lumineux Ã©mis en direction du support rigide 12 soient rÃ©flÃ©chis en direction de la glace de couverture 3. Comme illustrÃ© par la figure 3, les actionneurs 13 sont rÃ©guliÃ¨rement distribuÃ©s sur la surface de la FOLED 11 selon une grille 5 matricielle. Les actionneurs 13 sont avantageusement chacun composÃ©s d'une bobine Ã©lectromagnÃ©tique fixÃ©e sur le support rigide 12 ainsi qu'un un aimant fixÃ© (par exemple par collage) sur la face interne 11A de la FOLED 11. 10 En l'absence de sollicitation par les actionneurs 13, la FOLED 11 occupe sa configuration plane de repos dans laquelle elle s'Ã©tend parallÃ¨lement au support 12 (figure 1). L'application d'un courant Ã©lectrique dans la bobine d'un actionneur 13 gÃ©nÃ¨re un champ magnÃ©tique qui attire ou repousse 15 l'aimant correspondant et entraine une dÃ©formation locale de la surface de la FOLED 11 provoquant une modification de sa distribution lumineuse (figure 2). Le dÃ©placement des actionneurs 13 (et donc la dÃ©formation de la FOLED 11) est gÃ©rÃ© par un module de pilotage non reprÃ©sentÃ© logÃ© dans 20 le bloc optique 1 ou Ã l'extÃ©rieur de ce dernier (ce module pouvant par exemple Ãªtre intÃ©grÃ© Ã l'ordinateur de bord du vÃ©hicule et se prÃ©senter sous une forme purement logicielle ou sous une forme combinant une partie matÃ©rielle dotÃ©e de circuits intÃ©grÃ©s avec une partie logicielle). Ce module de pilotage est configurÃ© pour dÃ©clencher 25 automatiquement le dÃ©placement d'un ou de plusieurs actionneurs 13 lors d'un changement du contexte de conduite (par exemple, une modification des conditions de luminositÃ© ou de circulation) et/ou de la survenance de certains Ã©vÃ©nements prÃ©dÃ©terminÃ©s (par exemple, un freinage d'urgence, la dÃ©tection d'un danger, ou bien encore 30 l'activation/dÃ©sactivation du verrouillage centralisÃ© des portes). Ces actionneurs 113 peuvent Ã©galement se mouvoir en continu de sorte Ã gÃ©nÃ©rer des animations lumineuses stylistiques donnant une signature visuelle originale au dispositif lumineux. 3065780 8 Les figures 4 Ã 6 reprÃ©sentent un bloc optique arriÃ¨re de signalisation 100 hÃ©bergeant un dispositif lumineux 110 conforme Ã un deuxiÃ¨me mode de rÃ©alisation de l'invention. Ce dispositif lumineux 110 est semblable au dispositif 10 si ce 5 n'est que la FOLED 111 prÃ©sente au repos une configuration incurvÃ©e sensiblement parabolique dont la concavitÃ© est tournÃ©e vers la glace de couverture 103. Cette FOLED 111 est en outre montÃ©e, par l'intermÃ©diaire d'actionneurs 113 semblables aux actionneurs 13, sur un support 10 incurvÃ© rigide 112 fixÃ© au boÃ®tier 102 et prÃ©sentant une courbure similaire. Comme illustrÃ© par la figure 6, les actionneurs 113 intercalÃ©s entre ce support 112 et la face interne 111A de la FOLED 111 tournÃ©e Ã l'opposÃ©e Ã la glace de couverture 103 sont Ã©galement rÃ©guliÃ¨rement 15 distribuÃ©s sur la surface de la FOLED 111 selon une grille matricielle. En l'absence de sollicitation par les actionneurs 113, la FOLED 111 occupe sa configuration incurvÃ©e de repos dans laquelle elle s'Ã©tend parallÃ¨lement au support 112 (figure 4). L'application d'un courant Ã©lectrique dans la bobine d'un 20 actionneur 113 gÃ©nÃ¨re un champ magnÃ©tique qui attire ou repousse l'aimant correspondant et entraine une dÃ©formation locale de la surface de FOLED 111 provoquant une modification de sa distribution lumineuse (figure 5). De nombreux autres modes de realisation peuvent bien entendu 25 Ãªtre envisagÃ©s dans le cadre de l'invention. Le nombre de FOLED peut ainsi varier et chacune d'elles peut Ãªtre associÃ©e Ã un nombre diffÃ©rent d'actionneurs de types diffÃ©rents. Ces derniers peuvent par exemple Ãªtre constituÃ©s d'un empilement de plaques ou de disques aptes Ã Ãªtre dilatÃ©s ou comprimÃ©s par effet 30 piÃ©zoÃ©lectrique ou Ã©lectrostrictif en fonction des matÃ©riaux utilisÃ©s. Ils peuvent Ã©galement comprendre un piston montÃ© mobile Ã coulissement selon une direction transversale Ã la FOLED dans une chemise fixÃ©e au support rigide, l'extrÃ©mitÃ© libre de ce piston Ã©tant fixÃ©e (par exemple par collage) sur la face interne de la FOLED. 3065780 9 Les valeurs de luminance associÃ©es actuellement aux FOLED (de l'ordre de 2000 cd/m2) rendent le dispositif lumineux selon l'invention particuliÃ¨rement adaptÃ© Ã la rÃ©alisation de la fonction feu de position (ou lanterne). 5 Il est Ã©galement envisageable d'intÃ©grer au dispositif lumineux selon l'invention des sources lumineuses additionnelles ponctuelles (par exemple des diodes Ã©lectroluminescentes ou laser) afin d'assurer en combinaison avec la ou les FOLED d'autres fonctions de signalisation comme par exemple la fonction de feu de STOP. 10 Dans le cas d'une FOLED prÃ©sentant au repos une configuration incurvÃ©e sensiblement parabolique, une telle diode peut par exemple Ãªtre avantageusement Ãªtre implantÃ©e au niveau de son foyer, de sorte que les rayons lumineux qu'elle Ã©met soient rÃ©flÃ©chis par la FOLED (plus prÃ©cisÃ©ment par son Ã©lectrode interne rÃ©flÃ©chissante) et en ressortent 15 vers la glace de couverture selon des directions longitudinales parallÃ¨les. Le bloc optique logeant le dispositif selon l'invention peut Ã©galement contenir d'autres dispositifs aptes Ã rÃ©aliser d'autres fonctions d'Ã©clairage et/ou de signalisation telles que par exemple la 20 fonction de feu indicateur de changement de direction, la fonction de feu antibrouillard ou encore la fonction de feu de jour (DRL pour Daytime running Light Â» en anglais). REVENDICATIONS1. Dispositif lumineux pour vÃ©hicule automobile comportant au moins une source de lumiÃ¨re surfacique constituÃ©e par une diode Ã©lectroluminescente organique (11 ; 111); caractÃ©risÃ© en ce que ladite diode Ã©lectroluminescente organique (11 ; 111) est de type flexible (FOLED), ledit dispositif comportant en outre un support rigide (12 ; 112) sur lequel ladite FOLED (11 ; 111) est montÃ©e par l'intermÃ©diaire d'une pluralitÃ© d'actionneurs (13 ; 113) intercalÃ©s entre ledit support (12 ; 112) et ladite FOLED (11 ; 111), chacun des dits actionneurs (13 ; 113) Ã©tant apte Ã entrainer une dÃ©formation locale de la surface de ladite FOLED (11 ; 111). 2. Dispositif lumineux selon la revendication 1, caractÃ©risÃ© en ce que lesdits actionneurs (13 ; 113) sont rÃ©guliÃ¨rement distribuÃ©s sur la surface de ladite FOLED (11 ; 111). 3. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 ou 2, caractÃ©risÃ© en ce que lesdits actionneurs (13 ; 113) sont chacun composÃ©s d'une bobine Ã©lectromagnÃ©tique fixÃ©e sur ledit support rigide (12 ; 112), ainsi qu'un un aimant fixÃ© sur une face de ladite FOLED (11 ; 111). 4. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 ou 2, caractÃ©risÃ© en ce que lesdits actionneurs sont chacun composÃ©s d'un empilement de plaques ou de disques aptes Ã Ãªtre dilatÃ©s ou comprimÃ©s par effet piÃ©zoÃ©lectrique ou Ã©lectrostrictif. 5. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 ou 2, caractÃ©risÃ© en ce que lesdits actionneurs sont chacun composÃ©s d'un piston montÃ© mobile Ã coulissement dans une chemise fixÃ©e audit support rigide, l'extrÃ©mitÃ© libre de ce piston Ã©tant fixÃ©e sur une face de ladite FOLED (111). 6. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 Ã 5, caractÃ©risÃ© en ce que lesdits actionneurs (13 ; 113) sont couplÃ©s Ã un 3065780 11 module de pilotage configurÃ© pour les activer au moins partiellement lors d'un changement du contexte de conduite et/ou de la survenance de certains Ã©vÃ©nements prÃ©dÃ©terminÃ©s. 7. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 Ã 6, 5 caractÃ©risÃ© en ce que ladite FOLED (11 ; 111) prÃ©sente en l'absence de sollicitation par lesdits actionneurs (13 ; 113) une configuration de repos plane. 8. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 Ã 6, caractÃ©risÃ© en ce que ladite FOLED (11 ; 111) prÃ©sente en l'absence de 10 sollicitation par lesdits actionneurs (13 ; 113) une configuration de repos incurvÃ©e. 9. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 Ã 8, caractÃ©risÃ© en ce qu'il comporte en outre au moins une source lumineuse additionnelle ponctuelle telle qu'une diode 15 Ã©lectroluminescente ou laser. 10. Bloc optique de signalisation pour vÃ©hicule automobile, caractÃ©risÃ© en ce qu'il comporte au moins un dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 Ã 9. 20