D’AFFICHAGE TETE HAUTE

Domaine de l’invention

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.

L’invention trouve une application particulièrement intéressante, bien que non limitative, aux systèmes d’affichage dits tête haute (« Head up display » ou HUD dans la littérature anglo-saxonne).

Etat de la technique

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.

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.

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 profil du feuillet intercalaire soit très régulier.

Cette réalisation particulière de pare-brises reste techniquement difficile et particulièrement coûteuse.

Une autre solution connue pour atténuer l’image double est de positionner un film semi-réfléchissant polarisé sur la surface interne du pare-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 pare-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.

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.

L’utilisation additionnelle d’un film polarisé ou d’une lame transparente semi- réfléchissante entraîne cependant des coûts supplémentaires très significatifs.

En outre, les difficultés techniques et/ou les coûts de fabrication sont tels que généralement 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 semi- 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

La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant. A cet effet, il est proposé par la présente invention un film destiné à être appliqué sur un support de projection courbe d’un système d’affichage tête haute caractérisé en ce que le film est un film semi-réfléchissant non polarisé.

Un film selon l’invention est par définition souple. Un film peut être plié et replié sans détérioration, ni altération de ses propriétés optiques.

Le terme « appliqué » signifie « positionné », ou encore « apposé », « disposé », et non « pulvérisé » ou « évaporé ».

Le film est un film physique qui se différencie d'une couche mince optique en ce sens qu'il n'a pas besoin de surface pour exister.

Par courbe, on entend que le support de projection n’est pas plan, qu’il présente au moins une courbure formant une zone non plane.

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.

Un film semi-réfléchissant non polarisé est communément dénommé film sans tain.

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.

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 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 semi-réfléchissant non polarisé pour réfléchir une image provenant d’un générateur d’image polarisé.

L’invention accepte, quant à elle, la réflexion de toutes les polarisations de la lumière ambiante parasite par un film semi-réfléchissant non polarisé.

Pour rappel, un film semi-réfléchissant polarisé polarise la lumière ambiante 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 semi-réfléchissant non polarisé réfléchit toute la lumière ambiante parasite.

Or, le recours à un film semi-transparent polarisé ou non polarisé est imperceptible pour l’œil d’un observateur. Sa vision n’est donc nullement altérée par le film semi-transparent non polarisé, que ce soit en utilisation diurne ou nocturne.

Un tel film semi-réfléchissant non polarisé, par la suite film sans tain, présente de nombreux avantages.

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.

Un film sans tain étant non polarisé, il n’est avantageusement plus nécessaire de positionner le générateur d’image avec une direction de polarisation précise.

Un film sans tain présente également un coût de fabrication significativement moins élevé qu’un film semi-réfléchissant polarisé. Un tel film sans tain présente alors une application très avantageuse dans le domaine automobile.

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. Le film sans tain se manipule aisément. 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....

Le film sans tain peut être apposé sur tous les types de supports de projection courbes, quelles que soient leurs courbures. Le film sans tain s’adapte avantageusement à toutes les géométries de support de projection courbe. De part sa souplesse, le film sans tain est facile à poser sur le support de projection.

Le film sans tain se positionne avantageusement sur tous types de support de projection courbe et/ou de grande dimension, sans aucune modification structurelle. Lorsque le film sans tain est de dimension inférieure à celle du support de projection courbe et/ou de grande dimension, ledit film sans tain peut avantageusement se positionner indifféremment sur différentes portions dudit support de projection. Le film sans tain s’adapte parfaitement au support de projection, même lorsque ledit support de projection présente localement des courbes différentes. Le film sans tain peut indifféremment s’apposer sur différentes portions du support de projection qui présentent des courbures différentes.

De même, il peut s’apposer sur la totalité du support de projection en s’adaptant à toutes les courbures du support de projection. En d’autres termes, le film sans tain, quelle que soit sa dimension, s’adapte à tout type de support de projection.

Lorsque le film sans tain est positionné sur le support de projection courbe de manière irréversible, il peut en être retiré aisément. Il peut être repositionné aisément sur une autre portion du même support de projection courbe. Il peut également être réutilisé sur un autre support de projection courbe, qui présente une même courbure ou une courbure différente. En d’autres termes, le film sans tain est réutilisable à l’infini.

Le film, de part sa flexibilité, peut se positionner sur le support de projection courbe tout en se conformant naturellement à la courbure du support de projection. Il n’y a ainsi aucun risque de créer une lame d’air, un coin d’air ou une interface optique supplémentaire entre le film et le support de projection, donc aucun risque de génération d’aberrations optiques, ni d’apparition de condensation possible.

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.

Selon des modes de mise en oeuvre particuliers, le film selon l’invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.

Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, le film sans tain présente un facteur de réflexion inférieur à 30%.

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.

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.

Dans la plupart des pays, on est ainsi dissuadé d’utiliser des films sans tain pour une application automobile.

Un film sans tain, réalisé avec un taux de réflexion conforme à certaines législations nationales, permet ainsi son application dans le domaine automobile.

La présente invention est également relative à un support de projection courbe d’un système d’affichage comportant un film selon l’un quelconque de ses modes de réalisation. Le film est apposé sur une surface du support de projection.

Dans des modes particuliers de réalisation, le support de projection courbe est un pare-brise d’un véhicule, préférentiellement automobile.

Dans des modes particuliers de réalisation, le support de projection courbe est une visière d’un casque.

La présente invention est également relative à un système d’affichage tête haute comportant un générateur d’image et un support de projection courbe selon l’un quelconque de ses modes de réalisation.

Dans des modes particuliers de réalisation, le support de projection courbe est un pare-brise d’un véhicule. Le film sans tain est préférentiellement appliqué sur une face interne du pare-brise.

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. Dans des modes particuliers de réalisation, le support de projection courbe est une visière d’un casque, une visière d’un masque (à gaz, de plongée,...), ou encore un verre de lunettes.

Présentation des figures

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après faite en référence à l’unique figure annexée :

[Fig. 1 ] La figure 1 illustre une représentation d’un pare-brise vu de l’intérieur de l’habitacle d’un véhicule automobile.

Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention

Un exemple de système d’affichage tête haute est à présent décrit.

Dans la suite de la description, et à titre d’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.

Le système d’affichage tête haute comporte un générateur d’image 50 et un support de projection 10, transparent.

De préférence, le support de projection est un support de projection de grande dimension et/ou courbe. Un support de projection courbe est un support de projection non plan.

Dans l’exemple illustré sur la figure 1 , le support de projection est le pare- brise 10 du véhicule automobile 100.

Le générateur d’image 50 est configuré pour générer une image qui sera projetée sur le pare-brise. 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.

Les cellules de l’écran sont par exemple des cellules d’affichage à cristaux liquides (« liquid crystal display » ou LCD en anglais).

Selon encore un autre exemple, il est possible d’utiliser des diodes électroluminescentes organiques (« organic light-emitting diode » ou OLED dans la littérature anglo-saxonne), en lieu et place des cellules.

Il existe ainsi différentes technologies d’affichage : LCD, notamment dans sa déclinaison TFT (acronyme anglais de « thin film transistor »), DLP (acronyme anglais de « Data Light Processing »), OLED, LCOS (acronyme anglais de « liquid crystal on Silicon »), 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.

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.

Le pare-brise 10 comporte une surface interne 1 1 et une surface externe 12. La surface interne 1 1 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.

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.

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 entraîne 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. L’image générée est cependant aussi transmise à travers la surface interne 1 1 du pare-brise, puis réfléchie une deuxième fois par la surface externe 12 du pare- brise, ce qui entraîne la formation d’une image double virtuelle décalée de l’image principale.

Selon l’invention, pour atténuer l’image double, un film 60 est appliqué sur le pare-brise 10. Le film 60 est un film souple. Le film 60 se manipule aisément pour venir s’apposer sur la surface interne 1 1 du pare-brise 10.

Dans un exemple préféré de réalisation, mais non limitatif, le film 60 est collé sur le pare-brise 10.

Préférentiellement, mais de manière non limitative, le film 60 est appliqué sur la surface interne 1 1 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 1 1. La surface du pare-brise 10 sur laquelle est appliquée le film, que ce soit la surface interne 11 , la surface externe 12 ou encore une surface entre la surface externe et la surface interne, est courbe.

Le film 60 est avantageusement un film semi-réfléchissant non polarisé, communément appelé film sans tain 60.

Avec un tel film sans tain, l’image générée par le générateur d’image 50 est alors majoritairement 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.

La perturbation visuelle due à cette image double est en conséquence fortement réduite.

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%.

Dans un autre mode de réalisation préféré, le film sans tain peut présenter différents facteurs de réflexion sur sa surface. Il peut ainsi présenter une quasi-totale transparence à certains endroits et/ou une quasi-totale réflexion à d’autres. Il est ainsi possible d’ajuster le facteur de réflexion du film sans tain.

Dans un exemple de réalisation, lorsque le film sans tain est positionné sur la totalité d’un pare-brise, le film sans tain est conçu de telle sorte qu’au niveau d’une portion du pare-brise qui est destinée à recevoir l’image générée par le générateur d’image, le film sans tain présente un facteur de réflexion défini et que sur le reste du film sans tain, le film sans tain présente une quasi-totale transparence.

Le film sans tain 60 présente avantageusement une épaisseur inférieure à celle d’un film semi-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 semi-réfléchissant polarisé. Il est en conséquence plus malléable qu’un film semi-réfléchissant polarisé et peut être plus facilement appliqué sur des surfaces courbes, comme le pare-brise.

Le film sans tain s’adapte aux différentes courbures du pare-brise. Il peut être apposé sur différentes portions du pare-brise, sans nécessité de modifications structurelles.

Il peut également être avantageusement retiré du pare-brise d’un modèle de véhicule et être positionné sur un pare-brise d’un autre modèle de véhicule, toujours sans nécessité de modifications structurelles.

Le film sans tain présente avantageusement un coût de fabrication peu élevé comparé à un film semi-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 semi-réfléchissant polarisé. Un tel film sans tain peut avantageusement être appliqué sur une plus grande portion de la surface interne 1 1 du pare-brise 10 (figure 1 ), voire sur la totalité de la surface interne 1 1 du pare-brise 10. Le champ de vision dans lequel il n’y aura pas de double image est considérablement augmenté.

De manière plus générale, il est à noter que les modes de mise en oeuvre et de réalisation considérés ci-dessus ont été décrits à titre d’exemples non limitatifs, et que d’autres variantes sont par conséquent envisageables.

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.

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.

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.

La description ci-avant illustre clairement que, par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs fixés.

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.