Brevet FR3092934A1 — publié le 20200821

Description Titre de l'invention : Ensemble d'affichage électronique comprenant un écran d'affichage d'images et une lentille optique [0001] La présente invention concerne le domaine des ensembles d'affichage électronique comprenant un écran d'affichage d'images et une lentille optique. [0002] Un ensemble d'affichage électronique peut par exemple être disposé dans un véhicule, en particulier un véhicule automobile. L'écran d'affichage d'images comprend par exemple une matrice de pixels, les pixels étant contrôlés individuellement par un contrôleur graphique pour l'affichage de différentes images. [0003] Dans un véhicule automobile, il est possible de disposer un écran d'affichage d'images derrière une lentille optique, par exemple pour des raisons esthétiques et d'intégration de l'écran d'affichage d'image dans un habillage intérieur du véhicule automobile, par exemple dans une planche de bord, une appui-tête, une console centrale ou autre. [0004] La lentille optique possède alors par exemple une surface avant tournée à l'opposé de l'écran d'affichage d'images, cette face avant présentant une forme non-plane, i.c. tridimensionnelle, conférant la forme souhaitée. [0005] Il est souhaitable que les images générées par l'écran d'affichage d'images soit visible à travers la lentille de manière appropriée. [0006] Un des buts de l'invention est de fournir un ensemble d'affichage électronique qui permette un affichage satisfaisant tout en étant facile et économique à fabriquer. [0007] A cet effet, l'invention propose un ensemble d'affichage électronique comprenant un écran d'affichage configure pour afficher des images sur une surface d'affichage plane, une lentille optique disposée devant la surface d'affichage de telle manière que la surface d'affichage est visible à travers la lentille optique, la lentille optique possédant une surface avant courbe tournée à l'opposé de la surface d'affichage et une surface arrière tournée vers la surface d'affichage, dans lequel la lentille optique est formée de plusieurs couches optiques superposées incluant une couche optique avant définissant la surface avant et une couche optique arrière définissant la surface arrière, les couches optiques étant surmoulées les unes sur les autres. [0008] Dans des modes de réalisation particuliers, l'ensemble d'affichage électronique comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : [0009] - la surface avant de la lentille optique est convexe et/ou concave ; [0010] - la couche optique avant possède une face arrière courbe ; [0011] - la face arrière de la couche optique avant est convexe et/ou concave ; 2 [0012] - la surface arrière de la lentille optique est plane est parallèle à la surface d'affichage de l'écran d'affichage ; [0013] - la lentille optique comprend exactement deux couches optiques, à savoir la couche optique avant et la couche optique arrière ; [0014] - au moins deux couches optiques sont réalisées dans le même matériau ; [0015] - au moins deux couches optiques sont réalisées dans des matériaux différents ; [0016] - la surface arrière de la lentille optique est espacée de la surface d'affichage ; [0017] - il comprend une couche de couplage optique interposée entre la surface d'affichage de l'écran d'affichage et la surface arrière de la lentille optique ; et [0018] - il comprend un film tactile interposé entre deux couches optiques moulées l'une sur l'autre. [0019] L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un ensemble d'affichage tel que défini ci-dessus, comprenant l'obtention de la lentille optique par moulage des couches optiques et la disposition de la lentille optique devant l'écran d'affichage, la surface arrière de la lentille optique étant parallèle à la surface d'affichage de l'écran d'affichage. [0020] Dans des modes de mise en oeuvre particuliers, le procédé de fabrication comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : [0021] - il comprend le couplage optique de l'écran d'affichage et de la lentille optique à l'aide d'une couche de couplage optique interposée entre la surface arrière de la lentille optique et la surface d'affichage de l'écran d'affichage ; [0022] - la couche de couplage optique est moulée entre la surface d'affichage de l'écran d'affichage et la surface arrière de la lentille optique ; [0023] - il comprend , au cours du moulage de la lentille optique, l'application d'un film tactile sur une couche optique moulée préalablement avant de surmouler une couche optique supplémentaire sur ladite couche optique moulée préalablement, de sorte que le film tactile est interposé entre la couche optique moulée préalablement et la couche optique supplémentaire. [0024] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : [0025] [fig.1] la Figure 1 est une vue schématique en coupe d'un ensemble d'affichage élec- tronique ; [0026] [fig.2] 3 la Figure 2 est une vue schématique en coupe d'un ensemble d'affichage électronique ; [0027] [fig.3] la Figure 3 est un diagramme illustrant un procédé de fabrication de l'ensemble d'affichage électronique. [0028] L'ensemble d'affichage électronique 10 de la Figure 1 est par exemple prévu pour être installé dans un véhicule, en particulier un véhicule automobile. L'ensemble d'affichage électronique 10 est ici fixé sur un support 12 d'un habillage 14, qui est par exemple un habillage intérieur de véhicule. [0029] L'habillage 14 est par exemple une planche de bord de véhicule automobile. En variante, l'habillage intérieur est une console centrale, un dossier de siège, un appui-tête, une cloison de séparation, une table, un pupitre... [0030] L'ensemble d'affichage électronique 10 comprend un écran d'affichage 16 configuré pour l'affichage d'images. [0031] L'écran d'affichage 16 est configuré pour générer les images et les afficher sur une surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16. [0032] L'écran d'affichage 16 est par exemple formé d'une matrice de pixels. Chaque pixel de l'écran d'affichage 16 est propre à générer de la lumière. Chaque pixel est de préférence commandé individuellement par un contrôleur graphique, de manière que l'écran d'affichage 16 puisse afficher différentes images, et en particulier des images animées, une image animée étant une séquence rapide d'images statiques donnant l'illusion d'un mouvement. [0033] L'écran d'affichage 16 est par exemple un écran électroluminescent, en particulier un écran à diodes électroluminescentes (ou LED pour « light emitting diode » en anglais), notamment un écran à diodes électroluminescentes organiques (ou OLED pour « organic light emitting diode » en anglais). En variante, l'écran d'affichage est un écran à cristaux liquides (ou LCD pour « liquid crystal display » en anglais). [0034] L'écran d'affichage 16 est avantageusement un écran à matrice active. Un tel écran d'affichage possède une matrice active comprenant un ou plusieurs transistors dédiés à chaque pixel de l'écran d'affichage et permettant de commander chaque pixel individuellement. La matrice active est par exemple du type TFT (pour « thin film transistor »). L'écran 6 à matrice active peut être un écran AMOLED (pour « active matrix organic light-emitting diode ») ou un écran AMLCD (pour « active matrix liquid crystal display »). [0035] L'écran d'affichage 16A est ici fixé sur le support 12 de l'habillage intérieur de véhicule 14. [0036] La surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16 est de préférence plane. [0037] L'ensemble d'affichage électronique 10 comprend une lentille optique 18 disposée devant l'écran d'affichage 16, de telle manière que la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16 est visible par l'utilisateur à travers la lentille optique 18. [0038] La lentille optique 18 possède une surface avant 18A tournée à l'opposé de la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16, et une surface arrière 18A tournée vers la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16. La surface avant 18A de la lentille optique 18 est la surface visible observée par l'utilisateur regardant l'écran d'affichage 16 à travers la lentille optique 18. [0039] La surface avant 18A de la lentille optique 18 est courbe. La surface avant 18A de la lentille optique 18 est ainsi tridimensionnelle, i.c. non plane. La surface avant 18A de la lentille optique 18 est ici convexe. En variante, la surface avant 18 de la lentille optique 18 est concave. Encore en variante, la surface avant 18 de la lentille optique 18 est concave et convexe, i.c. qu'elle présente au moins une région concave et au moins une région convexe. [0040] La surface avant 18A courbe de la lentille optique 18 permet de conférer à l'ensemble d'affichage électronique la forme souhaitée, par exemple pour des raisons esthétique et/ou d'intégration dans l'habillage 14. [0041] La surface arrière 18B de la lentille optique 18 est plane. La surface arrière 18B de la lentille optique 18 est parallèle à la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16. [0042] La lentille optique 18 est réalisée en plusieurs couches optiques 20, 22. La lentille optique 18 possède plusieurs couches optiques 20, 22 superposées entre la surface avant 18A et la surface arrière 18B. La lentille optique 18 comprend une couche optique 20 avant définissant la surface avant 18A de la lentille optique 18, et une couche optique 22 arrière définissant la surface arrière 18B de la lentille optique 18. [0043] Chaque couche optique 20, 22 de la lentille optique 18 comprend une face avant tournée vers la surface avant 18A de la lentille optique 18 et une face arrière tournée vers la surface arrière 18B de la lentille optique. [0044] Les couches optiques 20, 22 de la lentille optique 18 sont obtenues par moulage, les couches optiques 20, 22 étant surmoulées les unes sur les autres pour obtenir la lentille optique 18. Chaque paire de couches optiques 20, 22 adjacentes de la lentille optique 18 comprend une couche optique surmoulée sur l'autre. [0045] Comme illustré sur la Figure 1, la lentille optique 18 comprend par exemple exactement deux couches optiques 20, 22 superposées, à savoir la couche optique 20 avant et la couche optique 22 arrière. [0046] L'une de la couche optique 20 avant et de la couche optique 22 arrière est surmoulée sur l'autre. [0047] Dans un exemple de réalisation, la couche optique 22 arrière est surmoulée sur la face arrière de la couche optique 20 avant moulée préalablement. En variante, la couche optique 20 avant est surmoulée sur la face avant de la couche optique 22 arrière moulée préalablement. [0048] L'interface entre au moins deux couches optiques 20, 22 adjacentes de la lentille optique 18 est tridimensionnelle, i.c. non plane, et en particulier courbe. [0049] Dans un exemple de réalisation, la face arrière de la couche optique 20 située devant est par exemple concave, la face avant de la couche optique 22 adjacente située derrière étant alors convexe. En variante, la face arrière de la couche optique 20 avant est convexe, la face avant de la couche optique 22 adjacente située derrière étant alors convexe. Encore en variante, la face arrière de la couche optique 20 avant est convexe et concave, i.c. elle comprend au moins une région concave et au moins une région convexe, la face avant de la couche optique 22 adjacente située derrière étant alors convexe et concave de manière correspondante. [0050] Lorsque la lentille optique comprend exactement deux couches optiques moulées l'une sur l'autre comme dans l'exemple illustré de la Figure 1, la face arrière de la couche optique 20 avant et la face avant de la couche optique 22 arrière sont complémentaires. [0051] Dans l'exemple de réalisation illustré sur la Figure 1, l'interface entre la couche optique 20 avant et la couche optique 22 arrière est tridimensionnelle, et en particulier courbe. [0052] La face arrière de la couche optique 20 avant et la face avant de la couche optique arrière 22 sont courbes. La face arrière de la couche optique 20 avant est convexe, la face avant de la couche optique 22 arrière étant concave. [0053] Avantageusement, la lentille optique 18 comprend au moins deux couches optiques 20, 22 adjacentes moulées l'une sur l'autre qui sont réalisées dans un même matériau. [0054] Ceci permet une cohésion efficace des deux couches optiques 20, 22 l'une avec l'autre et un bon couplage optique des deux couches optiques. [0055] En variante ou en option, la lentille optique 18 comprend au moins deux couches optiques moulées l'une sur l'autre qui sont réalisées dans deux matériaux différents. [0056] Dans l'exemple de réalisation de la Figure 1, de préférence, la lentille optique comprend exactement deux couches optiques 20, 22 moulées l'une sur l'autre et qui sont réalisées dans le même matériau. En variante, elles sont réalisées dans deux matériaux différents. [0057] Chaque couche optique 20, 22 est par exemple réalisée en polycarbonate, connu sous l'abréviation «PC », ou en poly(méthacrylate de méthyle), connu sous l'abréviation PMMA ». [0058] La lentille optique 18 est espacée de la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16. Plus spécifiquement, la surface arrière 18B de la lentille optique 18 est espacée de la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16. 6 [0059] La surface arrière 18A de la lentille optique 18 n'est pas directement en contact avec la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16. [0060] L'ensemble d'affichage électronique 10 comprend de préférence une couche de couplage optique 24 interposée entre la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16 et la surface arrière 18A de la lentille optique 18. [0061] La couche de couplage optique 24 est réalisée dans un matériau optiquement transparent. [0062] La couche de couplage optique 24 est formée pour remplir l'espace délimité entre la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16 et la surface arrière 18B de la lentille optique 18 sans laisser de vide. [0063] La couche de couplage optique 24 est en contact avec la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16 et avec la surface arrière 18B de la lentille optique 18. [0064] La couche de couplage optique 24 fonctionne comme un guide de lumière entre la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16 et la surface arrière 18B de la lentille optique 18. [0065] La couche de couplage optique 24 est de préférence configurée de manière à réaliser une continuité d'indice optique avec la lentille 18, et en particulier avec la couche optique 22 arrière. [0066] Ainsi, dans un mode de réalisation préféré, la couche de couplage optique 24 présente un indice optique sensiblement égal de la couche optique 22 arrière. [0067] Par « sensiblement égale », on entend que l'indice optique de la couche de couplage optique 24 est égal à 10% près, en particulier à 5% près, à celui de la couche optique 22 arrière. [0068] Dans un mode de réalisation préféré, les couches optiques 20, 22 possèdent sen- siblement le même indice optique. [0069] La couche de couplage optique 24 est par exemple un gel optique. [0070] La couche de couplage optique 24 est par exemple moulée entre la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16 et la surface arrière 18B de la lentille optique 18. [0071] En option, l'écran d'affichage 16 est en option un écran d'affichage tactile, des in- teractions tactiles de l'utilisateur avant la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16 permettant de saisir des commandes, par exemple en pointant un objet graphique actif (par ex. un bouton, un curseur...) d'une image affichée sur la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16. [0072] L'interaction avec l'écran d'affichage 16 tactile est effectuée par exemple à travers la lentille optique 18, et, le cas échéant, la couche de couplage optique 24 optionnelle. [0073] En option, comme illustré sur la Figure 2, l'ensemble d'affichage électronique 10 comprend un film tactile 26 optiquement transparent interposé entre deux couches 7 optiques 20, 22 de la lentille optique 18. [0074] Le film tactile 26 est configuré pour permettre des interactions tactiles de l'utilisateur avec l'ensemble d'affichage électronique 10, en touchant la face avant 18A de la lentille optique 18, par exemple pour pointer un objet graphique actif (par ex. un bouton ou un curseur...) sur une image affichée par l'écran d'affichage 16. [0075] De préférence, une des deux couches optiques 20, 22 entre lesquelles est interposé le film tactile 26 est surmoulée sur l'autre avec interposition du film tactile 26 entre les deux. [0076] Dans une variante non représentée, le film tactile 26 est disposé sur la face arrière 18B de la lentille optique 18. [0077] Le cas échéant, il est interposé entre la lentille optique 18 et la couche de couplage optique 24, qui, dans ce cas, n'est pas directement en contact avec la face arrière 18B de la lentille optique 18. [0078] Un procédé de fabrication d'un ensemble d'affichage électronique 10 va maintenant être décrit en référence à la Figure 3. [0079] Le procédé de fabrication comprend une étape El d'obtention d'une couche optique 20, 22 initiale, puis au moins une étape E2 de surmoulage d'une couche optique 20, 22 suivante, chaque couche optique 20, 22 suivante étant surmoulée sur une couche optique 20, 22 précédente moulée préalablement. De préférence, la couche optique 20, 22 initiales est moulée [0080] Dans un exemple de réalisation, la couche optique initiale est la couche optique 20 avant de la lentille optique 18, chaque couche optique 22 suivante étant surmoulée sur la face arrière de la couche optique précédente. [0081] Lorsque la lentille optique comprend exactement deux couches optiques 20, 22, le procédé de fabrication comprend ainsi le moulage de la couche optique 20 avant puis le surmoulage de la couche optique 22 arrière sur la couche optique 20 avant. [0082] Dans un autre exemple de réalisation, la couche optique initiale est la couche optique 20 avant de la lentille optique 18, chaque couche optique 22 suivante étant surmoulée sur la face avant de la couche optique précédente. [0083] Lorsque la lentille optique 18 comprend exactement deux couches optiques 20, 22, le procédé de fabrication comprend ainsi le moulage de la couche optique 22 arrière puis le surmoulage de la couche optique 20 avant sur la couche optique 22 arrière. [0084] Si la lentille optique 18 comprend un film tactile 26 interposé entre deux couches optiques 20, 22 adjacentes moulées l'une sur l'autre, la couche optique moulée en second est surmoulée sur la couche optique moulée en premier après application du film tactile 26 sur la couche optique moulée en premier. [0085] Le procédé comprend alors une étape El' d'application d'un film tactile sur une couche optique précédente avant de surmouler une couche optique suivante sur la 8 couche optique précédente de sorte que le film tactile 26 soit interposé entre la couche optique précédente et la couche optique suivante. [0086] Lorsque la lentille optique 18 comprend exactement deux couches optiques 20, 22, le procédé de fabrication comprend par exemple, le moulage de la couche optique 20 avant, l'application du film tactile 26 sur la face arrière de la ouche optique avant 20 puis le surmoulage de la couche optique 22 arrière sur la couche optique 20 avant, ou, alternativement, le moulage de la couche optique 22 arrière, l'application du film tactile 26 sur la face avant de la ouche optique 22 arrière puis le surmoulage de la couche optique 20 avant sur la couche optique 22 arrière. [0087] Le procédé de fabrication comprend une étape E3 de disposition de la lentille optique 18 devant l'écran d'affichage 16, la surface arrière 18B de la lentille optique 18 étant parallèle à et en regard de la surface d'affichage 16A de 1"écran d'affichage 16, en étant espacée de celle-ci. [0088] Le procédé de fabrication comprend en option une étape ES de fabrication d'une couche de couplage optique 24 entre la surface arrière 1 8B de la lentille optique 18 et la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16. La couche de couplage optique 24 est par exemple moulée entre la surface arrière de la lentille optique 18 et la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16. [0089] Le moulage de chaque couche optique 20, 22 est par exemple réalisé par moulage par injection, i.e. par injection de matière de moulage en fusion dans un moule d'injection fermé, ou par moulage par compression, i.e. par insertion de matière de moulage en fusion dans un moule de compression ouvert puis fermeture du moule de compression pour la mise en forme de la matière. [0090] L'obtention de la lentille optique 18 en plusieurs couches optiques 20, 22 su- perposées avec surmoulage des couches optiques les unes sur les autres permet d'obtenir une lentille optique présentant une certaine épaisseur tout en limitant les défauts optiques qui seraient liés au moulage d'une lentille optique 18 épaisse en une seule pièce de matière, par exemple les marques de moule. [0091] La lentille optique 18 réalisée en plusieurs couches optiques 20, 22 superposées peut être moulée plus rapidement qu'une lentille optique de même forme globale réalisée en une seule opération de moulage, car le temps de refroidissement dépend de l'épaisseur de la pièce moulée. [0092] La lentille optique 18 réalisée en plusieurs couches optiques 20, 22 superposées facilite en outre l'obtention d'une lentille optique 18 présentant une surface avant 18A et une surface arrière 18B de formes différentes, en particulier une surface avant 18A courbe et une surface arrière 18B plane. [0093] La prévision d'une surface arrière 18B plane facilite le couplage optique avec un écran d'affichage 16 ayant une surface d'affichage 16A plane. Cela permet notamment 9 de prévoir une couche de couplage optique 24 d'épaisseur constante et/ou de minimiser l'épaisseur maximale de la couche de couplage optique 24. [0094] La lentille optique 18 obtenue par surmoulage peut être obtenue à faible coût et avec une meilleure qualité et une meilleure répétabilité limitant le taux de rébus dans la fabrication de l'ensemble d'affichage électronique 10. [0095] En outre, il a été constaté qu'une épaisseur de couche de couplage optique 24 lo- calement trop importante, en particulier dans le cas d'un gel optique, peut favoriser la casse de la lentille optique 18 en cas de choc subit par la lentille optique 18, comme par exemple lors d'un test de simulation de choc d'une tête d'un passager sur la lentille optique 18, par exemple conformément à la norme ECE21 HEAD IMPACT 78/632/CEE. [0096] La prévision de plusieurs couches optiques 20, 22 permet de limiter cc risque, en par- ticulier lorsque la couche optique 22 arrière présente une surface arrière 18B plane parallèle à la surface d'affichage 16A de l'écran d'affichage 16, de sorte qu'une couche de couplage optique 24 interposée entre les deux présente une épaisseur sensiblement uniforme sur l'étendue de la surface arrière 18B de la lentille optique 18. 10