Brevet FR3091595A1 — publié le 20200710

Description Titre de l'invention : Film pour support de projection d'un système d'affichage tête haute Domaine de l'invention [0001] La présente invention se rapporte au domaine des systèmes d'affichage utilisant des supports de projection transparents, notamment les pare-brises de véhicules, les visières de masque ou de casque, les verres de lunettes ou les vitrages pour bâtiments, en particulier les vitrines. Plus particulièrement, la présente invention concerne un film destiné à être appliqué sur un tel support de projection. [0002] L'invention trouve une application particulièrement intéressante, bien que non li- mitative, aux systèmes d'affichage dits tête haute (« Head up display » ou HUD dans la littérature anglo-saxonne). Etat de la technique [0003] Dans un système d'affichage tête haute, le support de projection transparent est en général constitué d'une structure en sandwich comprenant deux feuilles rigides, par exemple en verre, séparées par un feuillet intercalaire thermoplastique comportant par exemple du polyvinyle de butyral (PVB). C'est le cas notamment d'un pare-brise d'un véhicule automobile. [0004] Lorsqu'un générateur d'image d'un système d'affichage tête haute projette une image sur un pare-brise, il apparaît non seulement une image principale réfléchie par la surface interne du pare-brise (c'est-à-dire la surface du pare-brise orientée vers l'intérieur de l'habitacle du véhicule), mais aussi une image double réfléchie par la surface externe du pare-brise (c'est-à-dire la surface du pare-brise orientée vers l'extérieur de l'habitacle). L'image principale et l'image double sont légèrement décalées l'une par rapport à l'autre. Cela perturbe la vision de l'information car l'image finale virtuelle obtenue correspondant à la superposition avec décalage de l'image principale et de l'image double génère un trouble visuel. [0005] Pour pallier ce problème, il est connu de modifier la structure du pare-brise afin que la surface externe et la surface interne du pare-brise ne soient pas parallèles. Le feuillet intercalaire en PVB prend alors une forme de coin (on parle de « wedge-shaped interlayer » dans la littérature anglo-saxonne). Ceci a pour effet que l'image réfléchie par la surface interne du pare-brise et l'image réfléchie par la surface externe du pare-brise sont superposées sans décalage pour former une seule et même image. Cette solution est présentée par le brevet US 5013134. Pour supprimer l'image double, on réalise un vitrage avec un feuillet intercalaire en forme de coin dont l'épaisseur décroît du bord supérieur du vitrage au bord inférieur du vitrage. Il est cependant nécessaire que le 2 profil du feuillet intercalaire soit très régulier. [0006] Cette réalisation particulière de parc-brises reste techniquement difficile et particu- lièrement coûteuse. [0007] Une autre solution connue pour atténuer l'image double est de positionner un film semi-réfléchissant polarisé sur la surface interne du parc-brise. Le générateur d'images doit être positionné de façon à ce que sa direction de polarisation coïncide avec la polarisation préférentiellement réfléchie par le film semi-réfléchissant polarisé. L'image double réfléchie par la surface extérieure du parc-brise sera alors significativement atténuée car l'image générée par le générateur d'image n'est que minoritairement transmise à travers le film semi-réfléchissant polarisé. [0008] De manière similaire, l'image générée peut être projetée sur une lame rigide transparente semi-réfléchissante placée entre le pare-brise et un observateur (on parle de « combiner » dans la littérature anglo-saxonne). Cette lame est très souvent traitée "anti-reflet" et/ou teintée pour atténuer davantage la double image. [0009] L'utilisation additionnelle d'un film polarisé ou d'une lame transparente semi- réfléchissante entraîne cependant des coûts supplémentaires très significatifs. [0010] En outre, les difficultés techniques et/ou les coûts de fabrication sont tels que géné- ralement seule une petite portion d'un pare-brise est réalisée avec une couche intercalaire PVB en forme de coin. Similairement, la taille d'un film sen-d-réfléchissant polarisé est généralement limitée. Ceci a pour conséquence de limiter le champ de vision dans lequel il n'y aura pas de double image. Exposé de l'invention [0011] La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant. [0012] A cet effet, il est proposé par la présente invention un film destiné à être appliqué sur un support de projection d'un système d'affichage tête haute caractérisé en ce que le film est un film semi-réfléchissant non polarisé. [0013] L'application du film semi-réfléchissant non polarisé sur le support de projection peut être réalisée, par exemple et de manière non limitative, par toutes les techniques de collage, par adhésion électrostatique, par adhésion capillaire, etc. [0014] Un film semi-réfléchissant non polarisé est communément dénommé film sans tain. [0015] Alors que les solutions actuelles proposées dans l'état de la technique sont focalisées sur l'utilisation de films semi-réfléchissants polarisés afin de réfléchir préférentiellement la même polarisation qu'un générateur d'image du système d'affichage tête haute, l'invention adopte une démarche totalement inverse. [0016] Actuellement, la grande majorité des générateurs d'image utilisés dans les systèmes d'affichage tête haute génère des images polarisées. Il est évident, pour un homme du 3 métier spécialiste des systèmes d'affichage tête haute, en l'occurrence un opticien, d'avoir recours à un film semi-réfléchissant polarisé réfléchissant préférentiellement la même polarisation que l'image générée par le générateur d'image, afin qu'il ne réfléchisse que cette polarisation puisque les autres polarisations sont inutiles, voire parasites. Il n'est donc pas intuitif, voire il n'est pas naturel, de recourir à un film semiréfléchissant non polarisé pour réfléchir une image provenant d'un générateur d'image polarisé. [0017] L'invention accepte, quant à elle, la réflexion de toutes les polarisations de la lumière amhiante parasite par un film semi-réfléchissant non polarisé. [0018] Pour rappel, un film semi-réfléchissant polarisé polarise la lumière amhiante parasite non polarisée en ne réfléchissant majoritairement qu'une seule des directions de polarisation s et p (la lumière ambiante sera alors moins réfléchie), tandis que le film semiréfléchissant non polarisé réfléchit toute la lumière ambiante parasite. [0019] Or, le recours à un film semi-transparent polarisé ou non polarisé est imperceptible pour l'oeil d'un observateur. Sa vision n'est donc nullement altérée par le film semitransparent non polarisé, que ce soit en utilisation diurne ou nocturne. [0020] Un tel film semi-réfléchissant non polarisé, par la suite film sans tain, présente de nombreux avantages. [0021] Un tel film sans tain peut être utilisé avec tout type de générateurs d'image, polarisé ou non polarisé. Bien qu'actuellement, tous les générateurs d'image pour les systèmes d'affichage tête haute sont polarisés, il n'est pas exclu qu'à l'avenir, les générateurs d'image pour les systèmes d'affichage tête haute soient non polarisés. [0022] Un film sans tain étant non polarisé, il n'est avantageusement plus nécessaire de po- sitionner le générateur d'image avec une direction de polarisation précise. [0023] Un film sans tain présente également un coût de fabrication significativement moins élevé qu'un film serai-réfléchissant polarisé. Un tel film sans tain présente alors une application très avantageuse dans le domaine automobile. [0024] De plus, un film sans tain présentant une épaisseur plus fine que celle d'un film semi- réfléchissant polarisé, ledit film sans tain est en conséquence plus souple et plus facile à déposer sur le support de projection. Il est d'autant plus facile à appliquer, lorsque le support de projection est de grande dimension ou courbe, comme par exemple un pare-brise, une visière de casque, une visière de masque (à gaz, de plongée...), des verres de lunettes.... [0025] Un film sans tain étant peu coûteux et de faible épaisseur, il peut désormais s'appliquer aisément sur tout type de support de projection, et notamment sur des supports de projection de grandes dimensions. Il n'y a dès lors plus de limitations en termes de champ de vision. [0026] Selon des modes de mise en oeuvre particuliers, le procédé selon l'invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. [0027] Dans dcs modes de réalisation particuliers de l'invention, le film sans tain présente un facteur de réflexion inférieur à 30%. [0028] Un tel film sans tain est conforme à la législation de nombreux pays, notamment la France, concernant l'utilisation de films dans le domaine automobile, principalement les films destinés à être appliqué sur le pare-brise et sur les vitres latérales avant conducteur et passager. [0029] Cependant, la plupart des films sans tain disponibles sur le marché ne sont pas conçus pour être utilisés dans le domaine automobile et ne respectent donc pas cette législation. D'une part, la plupart des films sans tain disponibles sur le marché présentent un facteur de réflexion supérieur à 30%. D'autre part, les films sans tain disponibles sur le marché sont généralement teintés. La teinte vue par réflexion est fréquemment argentée ou cuivrée. Or le film destiné à être appliqué sur les pare-brise/vitres latérales avant ne doit pas changer la colorimétrie des objets. [0030] Dans la plupart des pays, on est ainsi dissuadé d'utiliser des films sans tain pour une application automobile. [0031] Un film sans tain, réalisé avec un taux de réflexion conforme à certaines législations nationales, permet ainsi son application dans le domaine automobile. [0032] La présente invention est également relative à un support de projection d'un système d'affichage comportant un film selon l'un quelconque de ses modes de réalisation. [0033] Dans des modes particuliers de réalisation, le support de projection est un pare-brise d'un véhicule, préférentiellement automobile. [0034] Dans des modes particuliers de réalisation, le support de projection est une visière d'un casque. [0035] La présente invention est également relative à un système d'affichage tête haute comportant un générateur d'image et un support de projection selon l'un quelconque de ses modes de réalisation. [0036] Dans des modes particuliers de réalisation, le support de projection est un pare-brise d'un véhicule. Le film sans tain est préférentiellement appliqué sur une face interne du pare-brise. [0037] Dans des exemples particuliers de réalisation, le film sans tain est appliqué sur la totalité du pare-brise. Le film sans tain n'étant plus limité en taille, le champ de vision dans lequel il n' y aura pas de double image est en conséquence élargi. Une telle configuration permet également d'offrir une latitude plus importante quant au positionnement du générateur d'image dans le véhicule. [0038] Dans des modes particuliers de réalisation, le support de projection est une visière d'un casque, une visière d'un masque (à gaz, de plongée,...), ou encore un verre de lunettes. Présentation des figures [0039] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après faite en référence à l'unique figure annexée : [0040] [fig.1] La figure 1 illustre une représentation d'un pare-brise vu de l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule automobile. [0041] Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention [0042] Un exemple de système (l'affichage tête haute est à présent décrit. [0043] Dans la suite (le la description, et à titre (l'exemple nullement limitatif, on se place dans le cadre d'un système d'affichage tête haute pour un véhicule automobile 100. La figure 1 illustre une représentation d'un pare-brise 10 vu de l'intérieur de l'habitacle du véhicule automobile 100. [0044] Lc système d'affichage tête haute comporte un générateur d'image 50 et un support de projection 10, transparent. [0045] Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le support de projection est le pare-brise 10 du véhicule automobile 100. [0046] Lc générateur d'image 50 est configure pour générer une image qui sera projetée sur le pare-brise. [0047] Dans un exemple de réalisation, le générateur d'image 50 comprend une source lumineuse et un écran (non représentés). La source lumineuse est adaptée pour illuminer l'écran. L'écran comporte une pluralité de cellules. Chaque cellule de l'écran peut être placée dans un état allumé, dans lequel ladite cellule émet de la lumière de la source lumineuse vers un observateur de l'écran, ou dans un état éteint, dans lequel ladite cellule n'émet pas de lumière de la source lumineuse vers un observateur de l'écran. L'ensemble des cellules allumées et éteintes de l'écran forment alors une image qui est projetée sur le pare-brise 10. Une image finale virtuelle apparaît derrière ledit pare-brise 10, en dehors de l'habitacle du véhicule automobile 100, dans un champ de vision d'un conducteur dudit véhicule automobile. [0048] Les cellules de l'écran sont par exemple des cellules d'affichage à cristaux liquides (« liquid crystal display » ou LCD en anglais). [0049] Selon encore un autre exemple, il est possible d'utiliser des diodes électrolumi- nescentes organiques (« organic light-emitting diode » ou OLED dans la littérature anglo-saxonne), en lieu et place des cellules. [0050] Il existe ainsi différentes technologies d'affichage : LCD, notamment dans sa dé- clinaison TFT (acronyme anglais de « thin film transistor »), DLP (acronyme anglais de « Data Light Processing »), OLED, LCOS (acronyme anglais de « liquid crystal on 6 sil icon »), etc. L'utilisation d'une technologie plutôt qu'une autre n'est qu'une variante de l'invention. L'image projetée sur le pare-brise 10, via ces technologies, est polarisée. [0051] De préférence, mais de manière non limitative, le générateur d'image 50 est intégré au sein d'une planche de bord 20 du véhicule automobile 100. [0052] Le pare-brise 10 comporte une surface interne 11 et une surface externe 12. La surface interne 11 est destinée à être orientée vers l'intérieur de l'habitacle du véhicule automobile 100. La surface externe 12 est destinée à être orientée vers l'extérieur du véhicule automobile 100. [0053] Dans un exemple non limitatif de réalisation, le pare-brise est réalisé, de manière conventionnelle, en superposant deux feuilles de verre séparées par un feuillet intercalaire en PVB. La surface interne 11 du pare-brise correspond alors à une surface interne de la feuille de verre qui est orientée vers l'intérieur de l'habitacle du véhicule. La surface externe 12 du pare-brise correspond à une surface externe de la feuille de verre qui est orientée vers l'extérieur du véhicule. [0054] L'image générée par le générateur d'image 50 du système d'affichage tête haute est réfléchie d'une part par la surface interne 11 du pare-brise 10, ce qui entrainc la formation d'une image principale virtuelle qui se situe à plusieurs dizaines de centimètres derrière le pare-brise 10, à l'extérieur du véhicule automobile. [0055] L'image générée est cependant aussi transmise à travers la surface interne 11 du pare-brise, puis réfléchie une deuxième fois par la surface externe 12 du pare-brise, ce qui entrain la formation d'une image double virtuelle décalée de l'image principale. [0056] Selon l'invention, pour atténuer l'image double, un film 60 est appliqué sur le pare- brise 10. [0057] Dans un exemple préféré de réalisation, mais non limitatif, le film 60 est collé sur le pare-brise 10. [0058] Préférentiellement, mais de manière non limitative, le film 60 est appliqué sur la surface interne 11 du pare-brise 10. Le film 60 peut également être appliqué sur la surface externe 12 du pare-brise, ou encore entre la surface externe 12 et la surface interne 11. [0059] Le film 60 est avantageusement un film semi-réfléchissant non polarisé, com- munément appelé film sans tain 60. [0060] Avec un tel film sans tain, l'image générée par le générateur d'image 50 est alors ma- joritairement réfléchie par ledit film sans tain et minoritairement transmise à travers le film sans tain. L'image double réfléchie par la surface externe 12 du pare-brise 10 est fortement atténuée. [0061] La perturbation visuelle due à cette image double est en conséquence fortement réduite. 7 [0062] Dans un mode de réalisation préféré, afin de respecter la législation de certains pays sur l'utilisation de films sur des vitrages de véhicules automobiles, le film sans tain 60 présente un facteur de réflexion inférieur à 30%. [0063] Le film sans tain 60 présente avantageusement une épaisseur inférieure à celle d'un film serra-réfléchissant polarisé de l'art antérieur. A titre uniquement indicatif et nullement limitatif, un film sans tain présente généralement une épaisseur 10 fois inférieure à celle d'un film serra-réfléchissant polarisé. Il est en conséquence plus malléable qu'un film scmi-réfléchissant polarisé et peut être plus facilement appliqué sur des surfaces courbes, comme le pare-brise. [0064] Le film sans tain présente avantageusement un coût de fabrication peu élevé comparé à un film serra-réfléchissant polarisé de l'art antérieur utilisé actuellement pour les systèmes d'affichage tête haute. A titre uniquement indicatif et nullement limitatif, un film sans tain présente un coût 10 fois inférieur à celui d'un film serra-réfléchissant polarisé. Un tel film sans tain peut avantageusement être appliqué sur une plus grande portion de la surface interne 11 du pare-brise 10 (figure 1), voire sur la totalité de la surface interne 11 du pare-brise 10. Le champ de vision dans lequel il n'y aura pas de double image est considérablement augmenté. [0065] De manière plus générale, il est à noter que les modes de mise en oeuvre et de réa- lisation considérés ci-dessus ont été décrits à titre d'exemples non limitatifs, et que d'autres variantes sont par conséquent envisageables. [0066] En particulier, l'invention a été décrite en considérant un générateur d'image 10 pour un système d'affichage tête haute pour un véhicule automobile. Rien n'exclut cependant, suivant d'autres exemples, d'appliquer l'enseignement de l'invention à des systèmes d'affichage tête haute pour d'autres engins comme par exemple des avions. [0067] Le support de projection 20 utilisé à titre d'exemple dans la description est un pare- brise 21. D'autres supports de projection peuvent également être envisagés, notamment la visière d'un casque ou d'un masque (de plongée, à gaz,...) ou encore des verres de lunettes. [0068] Rien n'exclut non plus que l'invention soit appliquée à d'autres systèmes que des systèmes d'affichage tête haute, notamment des systèmes d'affichage sur vitrine. [0069] La description ci-avant illustre clairement que, par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs fixés. [0070] En particulier, l'invention permet de réduire les effets négatifs de la double image dans un système d'affichage tête haute en proposant une solution facile à mettre en oeuvre et extrêmement peu coûteuse, via l'utilisation d'un film sans tain. Un tel film sans tain étant peu coûteux et de faible épaisseur, il peut s'appliquer facilement sur tout type de support de projection, et notamment sur de grandes surfaces de support de projection. Le champ de vision est en conséquence considérablement augmenté. 8