Brevet FR3158806A1 — publié le 20250801

L’invention concerne un dispositif d’affichage (100) comprenant : - une source de lumière (101) apte à émettre des rayons lumineux ; - un élément surfacique semi-réfléchissant (110) agencé de manière à recevoir les rayons lumineux (20) émis par la source de lumière, et à réfléchir une partie des rayons lumineux reçus ; dans lequel l’élément surfacique semi-réfléchissant comprend : - un revêtement semi-réfléchissant; et - un revêtement anti-condensation. FIG. 1 Dispositif d’affichage à élément surfacique semi-réfléchissant La présente invention appartient au domaine des dispositifs d’affichage, notamment de dispositif d’affichage avec un élément semi-réfléchissant apte à renvoyer les rayons lumineux d’une source de lumière. Elle trouve des applications, en particulier, mais non exclusivement, dans un habitacle de véhicule automobile, pour l’affichage d’informations à destination du conducteur et/ou des passagers. On entend par « véhicule » tout type de véhicule tel qu’un véhicule automobile de type particulier, utilitaire ou poids lourd. Il est désormais commun d’équiper l’habitacle d’un véhicule d’un ou de plusieurs dispositifs d’affichage afin de communiquer des informations au conducteur du véhicule et/ou au passager. Il est notamment connu d’utiliser des écrans cachés qui projettent de la lumière sur un élément surfacique, appelé lame, qui est visible du conducteur et/ou du passager du véhicule. Une telle lame visible peut être réalisée avec un miroir, apte à renvoyer l’ensemble des rayons lumineux reçus depuis l’écran caché du dispositif d’éclairage. Une variante consiste à utiliser un élément surfacique semi-réfléchissant, qui permet de rendre visible un panneau opaque du dispositif d’éclairage, situé derrière la lame semi-réfléchissante. Le panneau opaque peut notamment avoir une fonction de décoration, visible lorsque l’écran caché du dispositif d’éclairage est désactivé notamment. Toutefois, l’utilisation d’une telle lame semi-réfléchissante dans un dispositif d’éclairage avec un écran caché pose plusieurs inconvénients. Tout d’abord, lorsque la lame semi-réfléchissante comprend un revêtement semi-réfléchissant appliqué sur une surface d’un substrat, la surface opposée du substrat est également visible, ce qui peut provoquer l’affichage d’une image dédoublée, à partir des rayons lumineux projetés par l’écran. Une telle image dédoublée vient détériorer la fonction d’affichage du dispositif d’affichage. Ensuite, la condensation d’eau ou de matière organique sur les surfaces de la lame semi-réfléchissante, détériore d’une part la performance optique de la lame semi-réfléchissante et réduit sa durée de vie. Enfin, il est préférable de faciliter le nettoyage d’une ou des surfaces de la lame semi-réfléchissante, d’autant que de telles surfaces ont des proportions de plus en plus grandes, ainsi que d’empêcher le dépôt de poussière sur la ou les surfaces de la lame semi-réfléchissante. Il existe ainsi un besoin de surmonter au moins certains des inconvénients décrits ci-dessus. La présente invention vient améliorer la situation. A cet effet, un premier aspect de l’invention concerne un dispositif d’affichage comprenant : - une source de lumière apte à émettre des rayons lumineux ; - un élément surfacique semi-réfléchissant agencé de manière à recevoir les rayons lumineux émis par la source de lumière, et à réfléchir une partie des rayons lumineux reçus. L’élément surfacique semi-réfléchissant comprend : - un revêtement semi-réfléchissant ; et - un revêtement anti-condensation. Ainsi, l’invention permet l’intégration d’une fonction d’anti-condensation en plus de la fonction optique réalisée par l’élément surfacique semi-réfléchissant. Le revêtement anti-condensation permet d’une part d’améliorer la performance optique de l’élément surfacique réfléchissant, et d’autre part allonge sa durée de vie. Selon des modes de réalisation, le revêtement semi-réfléchissant peut être agencé sur une première surface d’un substrat de l’élément surfacique semi-réfléchissant et l’élément surfacique semi-réfléchissant peut comprendre en outre un revêtement anti-réfléchissant agencé sur une deuxième surface du substrat, opposée à la première surface. Il est ainsi empêché la formation d’une image dédoublée par le dispositif d’affichage. Selon un premier mode de réalisation de l’invention, l’élément surfacique semi-réfléchissant est agencé de manière à ce que la première surface soit orientée vers la source de lumière. Un tel mode de réalisation rend possible de fusionner la fonction anti-réfléchissante et la fonction anti-condensation. En variante, selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, l’élément surfacique semi-réfléchissant est agencé de manière à ce que la deuxième surface soit orientée vers la source de lumière. Selon des modes de réalisation, le revêtement anti-condensation peut comprendre un film comprenant des protubérances nanométriques. Un tel film permet de tirer parti d’un phénomène physique selon lequel l’énergie libre de barrière de Gibbs, notée ΔGc, qui doit être dépassée pour une nucléation hétérogène de condensation de vapeur, augmente sensiblement lorsque le diamètre des nanostructures formant une surface solide sur laquelle se forme la condensation, diminue. Il permet donc la réalisation d’une fonction d’anti-condensation efficace. En complément, le film peut être un film organique de type « moth eye » ou « œil de mouche ». Un tel film permet de retarder ou d’empêcher efficacement la formation de condensation sur l’élément surfacique semi-réfléchissant. En complément, le revêtement anti-réfléchissant est réalisé par le revêtement anti-condensation. Ainsi, la fonction anti-réfléchissante et la fonction anti-condensation sont réalisées par un même revêtement, ce qui permet de limiter le nombre de revêtements, donc d’ajouter des fonctions à l’élément surfacique semi-réfléchissante sans dégrader sa fonction optique. Encore en complément, la couche anti-condensation peut comprendre le film et un adhésif transparent optique. Un adhésif transparent optique, aussi appelé OCA pour « Optical Clear Adhesive », présente l’avantage d’être compatible avec des matériaux en céramique ainsi qu’avec des matériaux organiques. Selon des modes de réalisation, l’élément surfacique semi-réfléchissant peut comprendre en outre une surface opaque agencée en regard d’une surface intérieure de l’élément surfacique semi-réfléchissant, opposée à une surface extérieure en regard de la source de lumière. Une telle surface opaque est ainsi visible à travers l’élément surfacique semi-réfléchissant lorsque la source de lumière est désactivée. La surface opaque peut notamment remplir une fonction esthétique. Selon des modes de réalisation, l’élément surfacique semi-réfléchissant peut comprendre en outre un revêtement lipophobe et/ou hydrophobe formant une surface extérieure de l’élément surfacique semi-réfléchissant en regard de la source de lumière. Un tel revêtement permet de faciliter le nettoyage et/ou l’essuyage de la surface extérieure de l’élément surfacique semi-réfléchissant, en empêchant le dépôt d’eau, de graisse ou de poussière notamment. En complément, le revêtement lipophobe et/ou hydrophobe peut comprendre une couche de fluorine et/ou de silane. Il est ainsi rendu possible d’obtenir une surface extérieure omniphobe. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 illustre une vue en coupe et de côté d’un dispositif d’affichage selon des modes de réalisation de l’invention; FIG. 2 illustre une vue en coupe et de côté d’un élément surfacique semi-réfléchissant d’un dispositif d’affichage selon un premier mode de réalisation de l’invention ; FIG. 2 illustre une vue en coupe et de côté d’un élément surfacique semi-réfléchissant d’un dispositif d’affichage selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ; FIG. 3 illustre un empilement d’un substrat et d’une couche semi-réfléchissante ; FIG. 3 illustre une partie d’un élément surfacique semi-réfléchissant avec un revêtement anti-réfléchissant, d’un dispositif d’affichage selon le premier mode de réalisation de l’invention. La FIG. 1 illustre une vue en coupe et de côté d’un dispositif d’affichage 100 selon des modes de réalisation de l’invention. Le dispositif d’affichage 100 comprend une source de lumière 101 apte à émettre des rayons lumineux et agencée de manière à émettre les rayons lumineux vers une surface extérieure 111 d’un élément surfacique semi-réfléchissant 110. Aucune restriction n’est attachée à la source de lumière, qui peut notamment être une source de lumière pixelisée comprenant une pluralité d’éléments lumineux activables individuellement. Dans ce cas, la source de lumière 101 peut former un écran, apte à émettre des rayons lumineux 20 selon un motif contrôlable par un élément de contrôle du dispositif d’affichage 100, non représenté sur la FIG. 1 . Dans ce qui suit, il est considéré à titre illustratif uniquement, que la source de lumière 101 est un écran. Les éléments lumineux peuvent être des éléments électroluminescents tels que des diodes électroluminescentes. Toutefois, aucune restriction n’est attachée à la technologie associée à l’écran 101, selon l’invention. On appelle « élément surfacique » un élément s’étendant principalement dans deux directions, c’est-à-dire qu’une troisième dimension appelée épaisseur, est au moins trois fois, voire au moins dix fois ou cent fois, inférieure aux deux autres dimensions. Un élément surfacique planaire est représenté sur les figures : toutefois, l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 peut être incurvé selon l’invention. L’élément surfacique semi-réfléchissant 110 est apte à réfléchir une partie des rayons lumineux 20 émis par l’écran 101, en un faisceau réfléchi 21. Le dispositif d’affichage 100 comprend un cadre 102 permettant de définir l’agencement de l’écran 101 relativement à l’élément surfacique semi-réfléchissant 110. Le cadre 102 est notamment conformé de manière à ce que l’élément semi-réfléchissant 110 soit visible par un observateur 10 situé à l’extérieur du dispositif d’affichage 100, tandis que l’écran 101 est caché, et n’est donc pas directement visible par l’observateur 10. L’ élément surfacique semi-réfléchissant 110 étant semi-réfléchissant, il ne réfléchit pas l’intégralité des rayons lumineux 20 incidents : il est donc à distinguer d’un miroir. Ainsi, une partie des rayons lumineux 20 forme le faisceau réfléchi 21, mais une autre partie des rayons lumineux, non représentée sur la FIG. 1 , traverse l’élément surfacique semi-réfléchissant 110. Le cadre 102 peut comprendre une surface opaque 103 agencée en regard d’une surface intérieure 112 de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110, opposée à la surface extérieure 111 décrite précédemment. La surface opaque 103 peut avoir une fonction esthétique, c’est-à-dire peut avoir une couleur donnée et/ou présenter un motif donné et/ou être en une matière donnée, telle que du textile, du bois, du cuir ou toute autre matière, de manière à ce que la couleur donnée et/ou le motif donné et/ou la matière donnée soit visible au travers l’élément surfacique semi-réfléchissant 110, notamment lorsque la source de lumière 101 est éteinte. La FIG. 2 présente une vue en coupe d’une structure de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 selon un premier mode de réalisation de l’invention. La vue en coupe est présentée dans un plan X-Z, l’axe Z représentant la plus petite dimension, soit l’épaisseur de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110. L’élément surfacique semi-réfléchissant 110 s’étend ainsi surfaciquement dans les directions X et Y. Le rapport entre l’épaisseur selon l’axe Z et la dimension selon l’axe X, est exagéré, à la hausse, sur la FIG. 1 , afin de pouvoir distinguer les différents composants de la structure de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110. En pratique toutefois, et comme décrit précédemment, l’épaisseur selon l’axe Z peut être au moins dix fois inférieure, voire au moins cent fois inférieure à la dimension selon l’axe X et à la dimension selon l’axe Y de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110. L’élément surfacique semi-réfléchissant 110 comprend un substrat transparent 210, par exemple en verre ou en plastique. Le substrat transparent 210 peut notamment comprendre un corps 211 en plastique, avec un ou deux revêtements rigidifiants de part et d’autre du corps 211 en plastique, notamment : - un premier revêtement rigidifiant 212.1 formant une première surface du substrat 210 ; et/ou - un deuxième revêtement rigidifiant 212.2 formant une deuxième surface du substrat 210. Aucune restriction n’est attachée au matériau des revêtements rigidifiants, qui comprend n’importe quel matériau rigide et transparent. Lorsque le corps 211 est en verre, le substrat 210 ne comprend aucun revêtement rigidifiant. L’élément surfacique semi-réfléchissant 110 comprend en outre, selon l’invention un revêtement semi-réfléchissant 201, agencé sur la première surface du substrat 210. Dans le premier mode de réalisation, l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 est agencé de manière à ce que la première surface du substrat 210 soit orientée vers la surface extérieure 111 de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110, c’est-à-dire vers l’écran 101, la partie 20 des rayons lumineux étant réfléchie par le revêtement semi-réfléchissant 201 avant de traverser le substrat 210. Aucune restriction n’est attachée au type de matériau ni à l’épaisseur du revêtement semi-réfléchissant 201, qui peut être une structure multi-couches comprenant plusieurs couches de céramiques, agencées et conformées de manière à réaliser des interférences constructives permettant de réfléchir une partie des rayons lumineux 20 incidents pour former le faisceau réfléchi 21. Selon l’invention, l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 peut comprendre en outre un revêtement anti-condensation 203. Dans le premier mode de réalisation, le revêtement anti-condensation 203 forme la surface intérieure 112 de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 c’est-à-dire qu’il est agencé en regard de la deuxième surface du substrat 210, face à la surface opaque 103. Le revêtement anti-condensation 203 a ainsi pour but d’éviter la formation de condensation sur la surface intérieure 112 de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110. La formation de condensation conduit en effet à détériorer la visibilité au travers de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110, en particulier dans la zone entre la surface intérieure 112 et la surface opaque 103, zone qui est peu ou pas accessible pour un nettoyage ou essuyage. La condensation peut en outre conduire à la dégradation de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110, diminuant ainsi sa durée de vie. Selon le principe physique de la nucléation hétérogène, l’énergie libre de barrière de Gibbs, notée ΔGc, qui doit être dépassée pour une nucléation hétérogène de condensation de vapeur, augmente sensiblement lorsque le diamètre des nanostructures formant une surface solide sur laquelle se forme la condensation, diminue. En outre, des forces de Laplace apparaissent dans de telles conditions, c’est-à-dire lorsque le diamètre des nanostructures est faible, par exemple inférieur à un seuil donné. Ainsi, selon des modes de réalisation de l’invention, le revêtement anti-condensation 203 peut comprendre un film comprenant des protubérances de dimensions nanométriques, c’est-à-dire de diamètre inférieur à 100 nanomètres, voire inférieur à 10 nanomètres, les protubérances nanométriques étant semblables à des aiguilles allongées dans la direction Z perpendiculaire à la surface. Des telles protubérances nanométriques sont orientées vers la surface opaque 103, et permettent ainsi de physiquement retarder et réduire la formation de condensation sur la surface intérieure 112. Un tel film peut être un film organique anti-réfléchissant en œil de mouche ou œil de mite, aussi appelé « moth eye » en anglais. Un tel film organique présente l’avantage d’un faible impact optique sur l’élément surfacique semi-réfléchissant 110. Le film peut être intégré à l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 par adhésion en utilisant un adhésif transparent optique, ou OCA en anglais pour « Optical Clear Adhesive », qui présente l’avantage d’être compatible avec des matériaux en céramique ainsi qu’avec des matériaux organiques. La nanostructure du revêtement anti-condensation 203 peut être déterminée, par ses dimensions, la densité de nanostructure et son matériau, de manière à réaliser un revêtement anti-réfléchissant. L’intérêt de former un revêtement anti-réfléchissant sur la deuxième surface du substrat 210, opposée à la première surface sur laquelle est agencé le revêtement semi-réfléchissant 201, sera mieux compris à la lecture de la description des figures 3a et 3b. En variante, lorsque le revêtement anti-condensation 203 ne forme pas un revêtement anti-réfléchissant, l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 peut comprendre en outre un revêtement anti-réfléchissant 202, en céramique par exemple, qui, dans le premier mode de réalisation, est agencé entre le substrat 210 et le revêtement anti-condensation 203, le revêtement anti-condensation étant alors collé sur le revêtement anti-condensation par l’adhésif OCA décrit précédemment. Le revêtement anti-réfléchissant 202 permet d’éviter une réflexion sur la deuxième surface du substrat 210, responsable de la formation d’une image dédoublée pour l’observateur 10. De manière avantageuse, l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 peut comprendre en outre un revêtement anti-empreinte digitale 204 formant la surface extérieure 111 de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 qui est orientée vers la source de lumière 101. Ainsi, dans le premier mode de réalisation, le revêtement anti-empreinte digitale 204 peut recouvrir le revêtement semi-réfléchissant 201 décrit précédemment. Le revêtement anti-empreinte digitale 204 permet de rendre la surface extérieure 111 facile à nettoyer. De manière préférentielle, le revêtement anti-empreinte digitale 204 est omniphobe, et peut notamment comprendre une couche nanométrique de fluorine et/ou de silane. Par exemple, le revêtement anti-empreinte digitale 204 peut comprendre un film de dimension nanométrique comprenant de la fluorine et du silane : un tel film est compatible avec un revêtement en céramique, tel que le revêtement semi-réfléchissant 201 précédemment décrit, ou le revêtement anti-réfléchissant 202 dans le deuxième mode de réalisation décrit dans ce qui suit. La fluorine est lipophobe tandis que le silane est hydrophobe, ce qui permet la réalisation d’un revêtement omniphobe. En outre, un film de dimension nanométrique est neutre optiquement et n’a par conséquent pas d’impact d’un point de vue optique sur l’élément surfacique semi-réfléchissant 110. La FIG. 2 présente une structure de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Dans le deuxième mode de réalisation, l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 est agencé de manière à ce que la première surface du substrat 210 soit orientée vers la surface intérieure 112 de l’élément surfacique semi-réfléchissant 110, c’est-à-dire vers la surface opaque 103, la partie 20 des rayons lumineux étant ainsi réfléchie par le revêtement semi-réfléchissant 201 après avoir traversé le substrat 210. Dans le deuxième mode de réalisation, le revêtement anti-condensation 203 est ainsi collé sur le revêtement semi-réfléchissant 201. En outre, le revêtement anti-empreinte digitale 204 recouvre le revêtement anti-réfléchissant 202. Ainsi, l’invention permet l’intégration de nombreuses fonctions autour d’un même substrat 210. En outre, le premier mode de réalisation présente l’avantage de permettre de combiner la fonction anti-réfléchissante et anti-condensation au sein d’un même revêtement 203. L’invention est en outre compatible à la fois avec des substrats en plastique et des substrats en verre, un ou plusieurs revêtement rigidifiant 212.1-212.2 étant prévu si le substrat est en plastique. En outre, lorsque le revêtement anti-condensation 203 comprend un adhésif OCA et que le substrat 210 est en verre, le revêtement anti-condensation 203 peut réaliser une fonction anti-éclatement. Enfin, lorsque l’élément surfacique semi-réfléchissant 110 comprend un revêtement anti-réfléchissant 202 en plus du revêtement semi-réfléchissant 201, un dédoublement de l’image affichée par le dispositif d’affichage 100 est évité. Les figures 3a et 3b illustrent l’intérêt d’ajouter une couche anti-réfléchissante sur la deuxième surface du substrat 210, opposée à la première surface sur laquelle est agencée la couche semi-réfléchissante. La FIG. 3 illustre un empilement d’un substrat 210 et d’une couche semi-réfléchissante 201 sans revêtement anti-réfléchissant. Lorsqu’un faisceau incident 300 arrive sur l’empilement, la couche semi-réfléchissante 201 renvoie une partie du faisceau incident 300 sous la forme d’un premier faisceau réfléchi 301, et une autre partie du faisceau incident 300 est transmis dans le substrat 210 sous la forme d’un faisceau transmis 302. Une partie du faisceau transmis est réfléchi par une deuxième surface du substrat opposée à une première surface sur laquelle est agencée le revêtement semi-réfléchissant 201, sous la forme d’un deuxième faisceau réfléchi 303. Une partie du deuxième faisceau réfléchi 303 est transmise vers l’extérieur de l’empilement, sous la forme d’un deuxième faisceau transmis 304. Ainsi, le premier faisceau réfléchi 301 et le deuxième faisceau transmis 304 sont issus du même faisceau incident, ce qui provoque la formation d’une image dédoublée réfléchie par l’empilement. La FIG. 3 illustre une partie d’un élément surfacique semi-réfléchissant avec un revêtement anti-réfléchissant 202, d’un dispositif d’affichage selon le premier mode de réalisation de l’invention. La FIG. 3 est ainsi l’empilement de la FIG. 3 avec en outre un revêtement anti-réfléchissant 202 sur la deuxième surface du substrat 210 opposée à la première surface du substrat 210 sur laquelle est agencé le revêtement semi-réfléchissant 201. L’ajout d’un revêtement anti-réfléchissant 202 permet de transmettre l’intégralité du premier faisceau transmis 302, ou plus de 90 % voire plus de 95 % du premier faisceau transmis 302, sous la forme d’un troisième faisceau transmis 310, évitant ainsi la formation du deuxième faisceau réfléchi 302 et donc du deuxième faisceau transmis 304 à l’origine du dédoublement d’image. A noter que la FIG. 3 correspond au premier mode de réalisation, dans lequel la première surface du substrat 210 est orientée vers l’écran 101. Toutefois, un résultat similaire est obtenu dans le deuxième mode de réalisation. La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d’exemples ; elle s’étend à d’autres variantes. Dispositif d’affichage (100) comprenant : - une source de lumière (101) apte à émettre des rayons lumineux ; - un élément surfacique semi-réfléchissant (110) agencé de manière à recevoir les rayons lumineux (20) émis par la source de lumière, et à réfléchir une partie des rayons lumineux reçus ; dans lequel l’élément surfacique semi-réfléchissant comprend : - un revêtement semi-réfléchissant (201) ; et - un revêtement anti-condensation (203). Dispositif d’affichage selon la revendication 1, dans lequel le revêtement semi-réfléchissant (201) est agencé sur une première surface d’un substrat (210) de l’élément surfacique semi-réfléchissant (110) et dans lequel l’élément surfacique semi-réfléchissant comprend en outre un revêtement anti-réfléchissant (202) agencé sur une deuxième surface du substrat, opposée à la première surface. Dispositif d’affichage selon la revendication 2, dans lequel l’élément surfacique semi-réfléchissant (110) est agencé de manière à ce que la première surface soit orientée vers la source de lumière (101). Dispositif d’affichage selon la revendication 2, dans lequel l’élément surfacique semi-réfléchissant (110) est agencé de manière à ce que la deuxième surface soit orientée vers la source de lumière (101). Dispositif d’affichage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le revêtement anti-condensation (203) comprend un film comprenant des protubérances nanométriques. Dispositif d’affichage selon la revendication 5, dans lequel le film est un film organique de type « moth eye » ou « œil de mouche ». Dispositif d’affichage selon la revendication 2 et la revendication 6, dans lequel le revêtement anti-réfléchissant est réalisé par le revêtement anti-condensation (203). Dispositif d’affichage selon l’une des revendications 5 à 7, dans lequel le revêtement anti-condensation (203) comprend le film et un adhésif transparent optique. Dispositif d’affichage selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre une surface opaque (103) agencée en regard d’une surface intérieure de l’élément surfacique semi-réfléchissant (110), opposée à une surface extérieure en regard de la source de lumière (101). Dispositif d’affichage selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre un revêtement (204) lipophobe et/ou hydrophobe formant une surface extérieure de l’élément surfacique semi-réfléchissant (110) en regard de la source de lumière (101).