Brevet FR3078767A1 — publié le 20190913

Dispositif de rétro-éclairage et dispositif d'affichage associé DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des dispositifs d'affichage destinés par exemple à équiper un véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de rétro-éclairage et un dispositif d'affichage associé. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Pour faciliter l'expérience de conduite dans un véhicule automobile, des systèmes d'affichage d'image équipent l'intérieur du véhicule notamment pour les commandes multimédia et de navigation. De tels systèmes d'affichage d'image comportent en général un écran à cristaux liquides et un dispositif de rétroéclairage placé à l'arrière de l'écran. Dans cette configuration, le dispositif de rétroéclairage est prévu pour illuminer continuellement l'arrière de l'écran tandis que l'écran est conçu pour bloquer le passage de la lumière dans certaines zones, afin de générer une image comportant les informations désirées. On connait notamment du document FR3053805 un dispositif de génération d'images comprenant une pluralité de sources de lumière formée de plusieurs éléments lumineux distincts. Chaque élément lumineux distinct est formé par des cloisons positionnées autour de chaque source de lumière de sorte à générer des faisceaux lumineux associés respectivement à chaque élément lumineux. Un tel dispositif présente toutefois une distribution irrégulière et inhomogène de la lumière en sortie du dispositif d'affichage. En effet, les faisceaux lumineux issus des sources de lumière présentent des discontinuités liées à la présence des cloisons qui sont responsables de la génération de rayonnements parasites. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose un dispositif de rétro-éclairage pour dispositif d'affichage comprenant une pluralité de sources de lumière, et un réseau de cellules comprenant une pluralité de cellules compartimentées au moyen de 2 cloisons positionnées autour de chaque source de lumière de sorte à générer des faisceaux lumineux associés respectivement à chaque cellule, dans lequel ledit dispositif comprend au moins une plaque diffusante disposée de manière à recevoir sur une face d'entrée au moins les faisceaux lumineux associés 5 respectivement au réseau de cellules, et dans lequel le réseau de cellules et la plaque diffusante sont séparés par un espacement suffisant pour que les faisceaux lumineux associés à deux cellules contigües se rejoignent au niveau de la face d'entrée. Ainsi la continuité des faisceaux lumineux issus de deux cellules 10 contigües est assurée ce qui permet d'obtenir un rétroéclairage de qualité. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du dispositif conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - un matériau transparent est disposé dans l'espacement séparant le 15 réseau de cellules et la plaque diffusante ; - un circuit imprimé porte les sources de lumière ; - le réseau de cellules est positionné entre le circuit imprimé et la plaque diffusante, - chaque source de lumière est centrée par rapport à une cellule, 20 - les cloisons d'une cellule possèdent une hauteur supérieure à celle de la source de lumière donnée, - les cloisons d'une cellule possèdent des parois réfléchissantes, - les parois réfléchissantes d'une cellule sont disposées de manière à réfléchir en partie au moins la lumière émise par les sources de lumière, 25 - les parois réfléchissantes d'au moins une cellule sont configurées pour assurer une homogénéité optimale des faisceaux lumineux sur la plaque diffusante, - les sources de lumière sont des diodes électroluminescentes. L'invention propose également un dispositif d'affichage comprenant ledit 30 dispositif de rétro-éclairage et un écran éclairé par ledit dispositif de rétro- éclairage. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et 3 comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'affichage comprenant un dispositif de rétroéclairage conforme à l'invention, 5 - la figure 2 est un schéma d'un circuit imprimé intégré dans un tel dispositif de rétroéclairage direct en vue du dessus, - la figure 3 est une vue en perspective d'un réseau de cellules comprenant une pluralité de cellules séparées par des cloisons, - la figure 4 est une vue schématique du comportement optique dans le 10 cas du dispositif de rétroéclairage de l'invention, et - la figure 5 est une vue schématique du comportement optique dans le cas d'un dispositif de rétroéclairage issu de l'art antérieur. Sur la figure 1, on a représenté une vue schématique en coupe d'un dispositif de rétroéclairage conforme à l'invention. 15 Le dispositif de rétroéclairage comprend un circuit imprimé 1 muni d'une pluralité de sources de lumière 2. Les sources de lumière 2 sont par exemple des diodes électroluminescentes. Un réseau 4 de cellules est disposé au-dessus du circuit imprimé 1 tel que représenté sur la figure 1. Le réseau 4 de cellules comprend une pluralité de 20 cellules 3 compartimentées au moyen de cloisons positionnées autour de chaque source de lumière 2 de sorte à générer des faisceaux lumineux associés respectivement à chaque cellule 3. On décrira plus en détails les cloisons ci-dessous en référence à la figure 3. Chaque source de lumière 2 est ici disposée au centre d'une cellule 3 en 25 tenant compte des tolérances de placements et de montage. La base des cloisons (i.e. les bords inférieurs des cloisons dans l'orientation de la figure 1) du réseau 4 de cellules se trouve en appui sur le circuit imprimé 1. Les bords supérieurs des cloisons (dans l'orientation de la figure 1), désignés dans la suite comme le sommet des cloisons, sont positionnés à l'opposé de la base. 30 Le dispositif comprend par ailleurs au moins une plaque diffusante 6 disposée de manière à recevoir sur une face d'entrée 61 au moins les faisceaux lumineux associés respectivement au réseau 4 de cellules. La face d'entrée 61 correspond à la face de la plaque diffusante 6 tournée en direction du circuit imprimé 1. Une face de sortie 62 est située à l'opposé de la face d'entrée 61 de la 4 plaque diffusante 6. La plaque diffusante 6 permet la diffusion de la lumière reçue sur la face d'entrée 61. Autrement dit, les faisceaux lumineux ont en sortie (au niveau de la face de sortie 62, après traversée de la plaque diffusante 6) une étendue angulaire supérieure à leur étendue angulaire en entrée de la plaque 5 diffusante 6 (i.e. au niveau de la face d'entrée 61). Le réseau 4 de cellules et la plaque diffusante 6 sont séparés par un espacement 5 permettant aux faisceaux lumineux associés à deux cellules 3 contigües de se rejoindre au niveau de la face d'entrée 61 de la plaque diffusante 6. Une plaque transparente permet ici de générer l'espacement 5. La plaque 10 transparente est interposée entre le sommet des cloisons du réseau 4 de cellules et la plaque diffusante 6, en étant ici en contact (au niveau d'une première face de la plaque transparente) avec le sommet des cloisons du réseau 4 de cellules et (au niveau d'une seconde face de la plaque transparente) avec la face d'entrée de la plaque diffusante 6. 15 Il est possible d'ajouter successivement au moins un empilement composé par un une plaque transparente et une plaque diffusante 6. L'empilement successif d'une plaque transparente et d'une plaque diffusante 6 permet d'améliorer l'homogénéité de la lumière en sortie du dispositif d'affichage. Dans le mode de réalisation représenté figure 1, on a ajouté une deuxième plaque 20 transparente 7 au-dessus la première plaque diffusante 6 ainsi qu'une deuxième plaque diffusante 8 au-dessus de la deuxième plaque transparente 7. Un écran 9, par exemple à cristaux liquides (ou « LCD » pour « Liquid Crystal Display » selon l'acronyme couramment utilisé) est placé au-dessus du dispositif de rétroéclairage comme sur la représentation de la figure 1. L'ensemble 25 du dispositif de rétroéclairage et l'écran 9 forment ainsi un dispositif d'affichage. La plaque transparente est par exemple un matériau en PMMA Poly(MethylMethAcrylate) ou PC PolyCarbonate. Les plaques diffusantes peuvent être réalisées dans un ou plusieurs matériaux diffusants et peuvent être réalisées sous forme de plaque ou de film. 30 Le circuit imprimé 1 est décrit ci-dessous en référence de la figure 2. Comme le montre la figure 2, le circuit imprimé 1, ici en forme de rectangle, doit être conçu de sorte à supporter l'ensemble des sources de lumière 2 suivant des dimensions spécifiques. Les sources de lumière 2 sont généralement disposées en quadrillage ou en maillage sur le circuit imprimé 1. Les sources de lumière 2 5 sont ici disposés en lignes et en colonnes sur le circuit imprimé 1 comme visible sur la figure 2. On propose ici d'utiliser au moins 100 sources de lumière 2. Par exemple ici, on dénombre 8 lignes et 22 colonnes de sources de lumière 2, ce qui correspond à 176 sources de lumière 2. 5 Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, les zones d'éclairage de chaque source de lumière 2 ont une forme carrée. Ainsi le pas entre chaque source de lumière 2 centre à centre est le même en longueur et en largeur. Ici, le pas est défini à 11.5 mm pour un circuit imprimé 1 de longueur L égale à 250 mm et de largeur I égale à 96 mm. La longueur L du circuit imprimé 1 10 est généralement comprise entre 150 mm et 350 mm. La largeur I du circuit imprimé 1 est généralement comprise entre 50 mm et 150 mm. Il est nécessaire de laisser sur les bords du circuit imprimé 1 une marge comprise entre 1 mm et 10 mm pour faciliter l'intégration du circuit imprimé 1 dans un boîtier externe. Ici, une marge de 4,25 mm s'étendant à partir du bord associé à la largeur du circuit 15 imprimé 1 et une marge de 7,75 mm s'étendant à partir du bord associé à la longueur du circuit imprimé 1 sont représentées. Sur la figure 3, on a représenté schématiquement le réseau 4 de cellules. Le réseau 4 de cellules comprend une pluralité de cellules 3 compartimentée au moyen de cloisons. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, le 20 réseau 4 de cellules est en matière plastique. La surface interne de chaque cellule 3, i.e. la paroi des cloisons de cellules 3, comporte un revêtement réfléchissant déposé par exemple par un procédé de dépôt physique en phase vapeur (ou PVD pour "Physical Vapour Deposition"). Le revêtement réfléchissant permet de générer une réflexion spéculaire sur les parois des cloisons des cellules 3. En 25 variante, on pourrait toutefois utiliser une réflexion diffuse sur les parois des cloisons des cellules 3. Les cellules 3 du réseau 4 de cellules forment ainsi des réflecteurs disposés à réfléchir en partie au moins la lumière émise par les sources de lumière 2. La figure 4 représente schématiquement une vue en coupe d'un exemple 30 de deux cellules 3 contigües dont l'espacement 5 (tel que mentionné ci-dessus) est une plaque transparente disposé entre une plaque diffusante 6 et lesdites deux cellules 3 contigües. La géométrie des cloisons des cellules 3 est optimisée par logiciel de sorte à générer une homogénéité maximale au sein de la zone d'éclairement 10 6 des cellules 3. La zone d'éclairement 10 correspond ici à la superposition du rayonnement direct des sources de lumière 2 et du rayonnement réfléchi généré par les parois réfléchissantes des cellules 3. 5 Comme visible sur la figure 4, la hauteur de chaque cellule 3 est supérieure à la hauteur des sources de lumière 2. En outre, on propose ici que l'espacement 5 (réalisé au moyen de la plaque transparente) entre le sommet des cloisons du réseau 4 de cellules et la plaque diffusante 6, possède une épaisseur suffisante pour assurer la continuité 10 des faisceaux lumineux 11 issus de deux cellules 3 contigües. En effet, comme l'illustre la figure 5, si la plaque diffusante 6 était directement en contact avec le sommet des cloisons du réseau 4 de cellules, il apparaîtrait sur la plaque diffusante 6 une zone 12 qui ne reçoit pas la lumière issue de la zone d'éclairement 10. Par conséquent cette zone 12 diffuse moins de lumière et est 15 responsable d'une inhomogénéité de luminance en sortie de la plaque diffusante 6. Cette variation prend la forme du quadrillage (ou maillage) du réseau 4 de cellule et est perçu comme une « ombre » projetée sur l'écran 9. L'épaisseur de l'espacement 5 disposé entre le sommet des cloisons du réseau 4 de cellules et la plaque diffusante 6 est déterminée de sorte que les 20 faisceaux lumineux 11 issus de deux cellules 3 contigües s'étendent et se rejoignent jusqu'à éclairer la totalité de la face d'entrée 61 de la plaque diffusante 6. On peut utiliser en pratique des parois réfléchissantes dont la forme assure une bonne homogénéité des faisceaux lumineux 11 sur la plaque 25 diffusante 6. En variante, l'homogénéité obtenue sur la plaque diffusante 6 peut être améliorée en jouant sur l'épaisseur de l'espacement REVENDICATIONS1. Dispositif de rétro-éclairage pour dispositif d'affichage comprenant : - une pluralité de sources de lumière (2), - un réseau de cellules (4) comprenant une pluralité de cellules (3) compartimentées au moyen de cloisons positionnées autour de chaque source de lumière (2) de sorte à générer des faisceaux lumineux associés respectivement à chaque cellule (3), caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins une plaque diffusante (6) disposée de manière à recevoir sur une face d'entrée (61) au moins les faisceaux lumineux associés respectivement au réseau de cellules (4), et en ce que le réseau de cellules (4) et la plaque diffusante (6) sont séparés par un espacement (5) suffisant pour que les faisceaux lumineux associés à deux cellules (3) contigües se rejoignent au niveau de la face d'entrée (61). 2. Dispositif de rétro-éclairage selon la revendication 1, dans lequel un matériau transparent est disposé dans l'espacement (5) séparant le réseau de cellules (4) et la plaque diffusante (6). 3. Dispositif de rétro-éclairage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel un circuit imprimé (1) porte les sources de lumière (2). 4. Dispositif de rétro-éclairage selon la revendication 3, dans lequel le réseau de cellules (4) est positionné entre le circuit imprimé (1) et la plaque diffusante (6). 5. Dispositif de rétro-éclairage selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel chaque source de lumière (2) est centrée par rapport à une cellule (3). 6. Dispositif de rétro-éclairage selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les cloisons d'une cellule (3) possèdent une hauteur supérieure à celle de la source de lumière (2) donnée. 7. Dispositif de rétro-éclairage selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les cloisons d'une cellule possèdent des parois réfléchissantes. 8. Dispositif de rétro-éclairage selon la revendication 7, dans lequel les parois réfléchissantes d'une cellule (3) sont disposées de manière à réfléchir en partie au moins la lumière émise par les sources de lumière (2). 9. Dispositif de rétro-éclairage selon l'une des revendications 1 à 8, dans 8 lequel les sources de lumière (2) sont des diodes électroluminescentes. 10. Dispositif d'affichage comprenant un dispositif de rétro-éclairage selon les revendications 1 à 9 et un écran éclairé par ledit dispositif de rétro-éclairage. 5