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Title:
VARIABLE-TRANSMITTANCE OPTICAL DEVICE, PARTICULARLY FOR DRIVING MIRRORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1992/011559
Kind Code:
A1
Abstract:
An optical device including a cell (2) having a substance of which at least one optical property can be altered by certain physical phenomena, said substance being held between two plane transparent sheets (8, 10) having at least one electrode each on their sides which face one another, with a curved sheet (22) being attached to one of said plane sheets (8, 10). Said device further comprises a reflective coating (18) on one side of the other plane sheet of the cell (2).

Inventors:
GRUPP JOACHIM (CH)
KOPSITS NORBERT (CH)
Application Number:
PCT/CH1991/000274
Publication Date:
July 09, 1992
Filing Date:
December 20, 1991
Export Citation:
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Assignee:
ASULAB SA (CH)
International Classes:
B60R1/08; G02F1/1335; (IPC1-7): B60R1/08; G02B5/08; G02F1/1335
Foreign References:
FR2399680A11979-03-02
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 10, no. 330 (P-514)11 Novembre 1986 & JP,A,61 134 732 ( SEIKO EPSON ) 21 Juin 1986
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 10, no. 154 (P-463)4 Juin 1986 & JP,A,61 007 803 ( NIPPON DENSO ) 14 Janvier 1986
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 11, no. 189 (P-587)18 Juin 1987 & JP,A,62 014 623 ( KOITO MFG CO ) 23 Janvier 1987
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 10, no. 97 (P-446)15 Avril 1986 & JP,A,60 230 122 ( TOUKAI RIKA DENKI SEISAKUSHO ) 15 Novembre 1985
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Dispositif optique comprenant une cellule (2) ayant une substance dont au moins une caractéristique optique est susceptible d'être modifiée quand elle est soumise à des phénomènes physiques déterminés, cette substance étant maintenue entre deux lames trans parentes planes (8, 10), munies chacune sur leurs faces en regard d'au moins une électrode et ayant en outre une lame courbe (22) fixée sur Tune des lames planes (8, 10), caractérisé en ce qu'il comprend un revêtement réfléchissant (18) appliqué sur une des faces de l'autre lame plane de la cellule (2).
2. Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement (18) est formé par une électrode de la cellule (2).
3. Rétroviseur antiéblouissant pour véhicule automobile, carac¬ térisé en ce qu'il comprend un dispositif optique selon Tune des revendications 1 et 2, le dispositif optique comprenant au moins un élément (21) susceptible de délivrer un signal représentatif de l'intensité de la lumière l'atteignant pour commander la trans¬ parence de la cellule (2).
Description:
DISPOSITIF OPTIQUE A TRANSMITTANCE VARIABLE NOTAMMENT POUR RETROVISEUR

L'invention concerne un dispositif optique comprenant une cellule ayant une substance dont au moins une caractéristique optique est susceptible d'être modifiée quand elle est soumise à des phénomènes physiques déterminés et plus particulièrement un dispo- sitif optique comprenant une cellule â cristaux liquides à trans- mittance variable présentant une face réfléchissante et au moins une surface courbe.

A titre d'exemple, de tels dispositifs optiques peuvent compren¬ dre une cellule à cristaux liquides ou une cellule comportant une substance électrochromique dont les propriétés optiques peuvent être modifiées grâce à la variation de certains paramètres physiques auxquels ces cellules sont soumises. Ainsi, par exemple, leur trans ittance ou leur réflectance peut être modifiée en soumettant respectivement la cellule à cristaux liquides à un champ électrique variable ou encore la cellule électrochromique à une injection de charges électriques.

On entend également par dispositif optique des dispositifs comprenant des cellules thermochro iques ou photochromiques dont la transmittance ou la réflectance varie respectivement en fonction de la température ou en fonction de la lumière reçue.

Un dispositif selon l'invention peut avantageusement être utilisé comme rétroviseur dans un véhicule automobile pour empêcher 1 'éblouissement du conducteur causé par les projecteurs des véhi¬ cules qui suivent le véhicule du conducteur tout en fournissant à ce dernier un champ de vision élargi.

Dans le cadre de cette application particulière de l'invention, on connaît déjà depuis de nombreuses années des rétroviseurs pour véhicules automobiles qui présentent des surfaces réfléchissantes courbes et plus généralement des surfaces sphériques. De tels rétroviseurs, qui peuvent être installés indifféremment à l'inté¬ rieur ou à l'extérieur d'un véhicule automobile, permettent d'élar¬ gir le champ de vision arrière du conducteur et par là-même de diminuer le champ de vision arrière nul, dit "l'angle mort".

Ce type de rétroviseurs augmente considérablement la sécurité du conducteur et des passagers, et l'association d'une telle surface réfléchissante courbe à un dispositif optique constitué par exemple par une cellule à cristaux liquides à transmittance variable telle que décrite notamment dans le brevet US 4660937, fournirait un rétroviseur présentant des qualités de confort d'utilisation et de sécurité améliorées.

Toutefois, il se pose de nombreux problèmes quant à la réalisa¬ tion de telles cellules présentant des lames courbes selon des technologies simples, peu coûteuses et fiables.

En effet, la technologie de fabrication de ces cellules, décrite par exemple dans la demande de brevet JP 63-123 015, nécessite la mise en oeuvre d'outillages coûteux et spécifiques telle qu'une presse à chaud, comprenant autant de matrices ou contreformes que de rayons de courbure désirés.

Par ailleurs, ces cellules posent le problème de la maîtrise des tolérances d'espacement entre les lames lors de la courbure de la cellule et le problème de la limitation du rayon de courbure que Ton peut obtenir compte tenu de la faible distance entre les faces internes des lames de la cellule. En outre, le choix des composants intervenant dans la réalisation de la cellule avec une telle techno¬ logie, (excepté pour le mélange de cristaux liquides ou la substance électrochromique) est limité à des composants qui résistent aux températures élevées puisque la cellule doit être chauffée, avant son remplissage, à des températures voisines de 650°C pour lui conférer la forme souhaitée.

On connaît également des documents JP-59-086398 et JP-60-152450 des dispositifs optiques à transmittance variable pour former des rétroviseurs qui tentent de remédier à ces inconvénients. Selon ces deux documents, le dispositif est formé d'une cellule à cristaux liquides plane au dos de laquelle est collée une lame courbe dont la concavité est dirigée vers l'extérieur. La face convexe de celle-ci est munie d'une couche réfléchissante. Cette structure présente l'inconvénient, quand elle est utilisée dans un rétroviseur pour véhicules automobiles, de ne pas pouvoir se monter facilement dans le fond d'un boîtier de façon simple en raison de la présence de la surface courbe qui, puisqu'elle porte la couche réfléchissante, doit

être à l'arrière de la cellule de sorte qu'un tel montage nécessite une pièce d'adaptation intermédiaire qui rend l'ensemble du montage plus délicat et plus coûteux. On remarquera que, dans ce système, le trajet du faisceau lumineux qui atteint la surface réfléchissante n'est pas modifiée par la cellule à cristaux liquides qui forme ici un simple filtre atténuateur de lumière.

L'invention a donc pour but principal de remédier aux inconvé¬ nients de l'art antérieur susmentionné en fournissant un dispositif optique à lames courbes qui peut être installé dans un boîtier tel qu'un boîtier de rëtrovisuer sans poser de problèmes particuliers. Un autre but de l'invention est de pouvoir réaliser un tel dispositif à un prix de revient compatible avec les critères de production de masse.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif optique comprenant une cellule ayant une substance dont au moins une carac¬ téristique est susceptible d'être modifiée quand elle est soumise à des phénomènes physiques déterminés, cette substance étant maintenue entre deux lames transparentes planes, munies chacune sur leurs faces en regard d'au moins une électrode et ayant en outre une lame courbe fixée sur l'une des lames planes.

Conformément à l'invention, le dispositif optique comprend un revêtement réfléchissant ménagé sur une des faces de l'autre lame plane de la cellule.

Grâce à ces caractéristiques, le dispositif optique selon l'invention peut être aisément fixé par sa face plane dans le fond d'un boîtier sans avoir à utiliser une pièce d'adaptation inter¬ médiaire.

On notera que la structure selon l'invention pourrait apparaître à l'homme du métier comme optiquement inactive car le faisceau qui atteint la surface réfléchissante traverse deux fois la lame courbe et que l'effet produit par cette lame courbe pourrait à priori s'an¬ nuler; or, de façon surprenante, l'image fournie par cette structure produit l'effet de rétrécissement de l'image réfléchie désiré.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaî- tront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisa¬ tion de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, en liaison avec les dessins ci-joints parmi lesquels :

la figure 1 montre une vue en perspective d'un dispositif optique selon l'invention appliqué à un rétroviseur à réflectance variable pour un véhicule automobile, et la figure 2 montre une coupe schématique selon la ligne II-II du rétroviseur de la figure 1.

La description détaillée du dispositif optique selon l'invention qui va suivre va être faîte dans le cadre d'une application à un rétroviseur pour véhicule automobile comprenant une cellule à cristaux liquides. En se référant aux figures, on voit un rétroviseur pour véhicule automobile désigné par la référence générale 1 comprenant un dispo¬ sitif optique à cristaux liquides selon l'invention.

Le dispositif optique à cristaux liquides comprend une cellule 2 à cristaux liquides de forme générale rectangulaire. La cellule 2 est une cellule à transmittance variable associée à un miroir décrit plus en détail ci-après.

La cellule 2 est montée dans un cadre 4, ce dernier étant fixé par collage dans le boîtier 6 du rétroviseur 1.

Comme il ressort particulièrement de la figure 2, la cellule 2 comprend de manière connue, une lame avant 8 transparente, et une lame arrière 10 réunies entre elles par un cadre de scellement 12 définissant un volume étanche dans lequel est emprisonné un mélange 14 composé de cristaux liquides nématiques et d'un colorant dî- chroïque. Les lames 8 et 10 sont planes, et la lame avant 8 porte sur sa face interne une électrode 16 transparente s'étendant sur la tota¬ lité de la lame, par exemple un mélange d'oxyde d'indium/étain, ainsi qu'une couche d'alignement (non représentée).

La lame arrière 10 porte elle aussi sur la totalité de sa face interne une électrode 18 dite contre-électrode, une couche réflé¬ chissante pouvant constituer la contre-électrode et une couche d'alignement (non représentée).

Il est bien entendu que la couche réfléchissante peut être aussi réalisée sur la face externe de la lame arrière si on le désire. La couche réfléchissante est avantageusement réalisée en un matériau choisi parmi l'argent, l'aluminium, le platine et l'or et

cette couche est généralement déposée par ëvaporation sous vide ou tout autre procédé connu de l'homme du métier.

On peut voir également sur la figure 2 que le rétroviseur comprend un boîtier de commande électrique 20 alimenté par exemple par une pile. Le boîtier comprend une entrée reliée à un capteur photosensible 29 qui délivre un signal de commande électrique représentatif de l'intensité de la lumière reçue, ce boîtier com¬ prenant en outre deux sorties reliées respectivement â l'électrode 16 et à la contre-électrode 18 afin de commander le degré d'absorp- tion de la cellule 2.

En d'autres termes, le signal élaboré par le boîtier de commande 20 est appliqué aux électrodes de la cellule 2 pour faire varier le champ électrique appliqué aux cristaux liquides qu'elle contient. Cette variation a pour effet une modification de la transmittance de la cellule ce qui revient en définitive à une variation de son degré d'absorption de la lumière. Il en résulte donc une variation de la réflectance du rétroviseur dans le cas précis étudié ici.

Il est à noter que le dessin ne représente pas l'épaisseur exacte de l'ensemble ainsi formé, cette épaisseur étant fortement exagérée pour plus de clarté. Pour fixer les idées la distance entre les deux électrodes peut être de 5 à 9 y .

Pour des raisons de simplification et compte tenu de la faible épaisseur du film de cristaux liquides, des électrodes et des couches d'alignement, on considérera dans la suite de la description que la cellule 2 présente un milieu optique homogène d'indice de réfraction sensiblement égal à celui du verre.

Une lame courbe 22 est rapportée sur la face externe de la lame avant 8 au moyen d'une colle 24.

Dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, la colle 24 est transparente et s'étend dans la totalité du volume défini entre les faces en regard de la lame avant 8 et de la lame courbe 22. La colle 24 présente de préférence un indice de réfrac¬ tion sensiblement identique à celui du verre. A titre d'exemple, une colle U.V. telle que celle vendue par la société U.C.B. S.A. DR0GENB0S, Belgique sous les dénominations commerciales UVE 0L A, UVEK0L S20 et UVEK0L S15, peut être utilisée.

Dans l'exemple représenté, la lame courbe 22 présente la confi¬ guration d'une calotte sphérîque et forme avec la colle et la cellule 2 une lentille plano-sphérique concave à réflectance varia¬ ble dans laquelle la cellule, la colle et la lame courbe forment sensiblement un milieu optiquement homogène. Il en résulte une réduction de l'image de l'objet qui est directement fonction du rayon de courbure de la lame 22 et cette réduction augmente lorsque le rayon de courbure de la lame diminue.

Dans l'application considérée, le rayon de courbure de la lame 22 peut varier dans une gamme s'étendant de 1 à 4 m. A titre d'exem¬ ple, pour un rétroviseur extérieur côté conducteur, on choisira une lame 22 présentant un rayon de courbure de 1 Ordre de quatre mètres tandis que pour un rétroviseur extérieur côté passager, la lame 22 choisie aura de préférence un rayon de courbure inférieur, de Tordre d'un mètre, pour élargir davantage le champ de vision du conducteur.

Selon une variante particulièrement adaptée à l'application du dispositif optique à un rétroviseur, on peut également choisir une lame courbe 22 qui présente un rayon de courbure variant de façon continue d'un côté à l'autre du rétroviseur.

L'invention a été décrite dans le cadre d'une application à une cellule à cristaux liquides comprenant deux lames emprisonnant un mélange de cristaux liquides. Cependant, il est clair que l'inven¬ tion trouve également une application avantageuse avec des cellules électrochromiques.

Par exemple, on peut, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, remplacer les cellules à cristaux liquides par une cellule électrochromique telle que celle décrite dans le document FR 1438334.