TITRE : Elément optique pour module optique d’un véhicule automobile

Domaine Technique de l'invention

L’invention concerne un élément optique pour un module optique d’un véhicule automobile. Elle concerne aussi un module optique comprenant un tel élément optique. Elle concerne enfin un procédé de fabrication d’un tel élément optique pour un module optique d’un véhicule automobile.

Etat de la technique antérieure

Un module optique utilisé dans un dispositif d’éclairage d’un véhicule automobile comprend généralement une source de lumière et un élément optique qui transmet la lumière émise par la source de lumière selon des caractéristiques d’éclairage prédéfinies. Un élément optique connu comprend une plaque centrale en verre, recouverte de part et d’autre par deux couches de résine transparente, qui forment deux plaques latérales de l’élément optique. Une face de la plaque centrale comprend un masque optique formant un dessin correspondant à un éclairage souhaité. Chaque couche en résine est respectivement moulée et durcie sur chacune des deux faces de la plaque centrale, à l’aide d’un moule formé par un procédé de lithographie. Le moule est fabriqué dans une résine que l’on expose à un rayonnement lumineux après l’avoir recouverte d’un masque partiellement transparent présentant des niveaux de gris. Les niveaux de gris correspondent aux formes des motifs que l’on souhaite sur les plaques latérales. Plus le gris est clair, plus de rayonnement lumineux pénètre à l’intérieur de la résine du moule, plus il est foncé moins elle y pénètre. Ainsi, la résine est plus ou moins impactée par le rayonnement lumineux ce qui permet d’y créer des zones dures et des zones fragiles sur une profondeur variable, ces dernières étant ensuite retirées pour laisser apparaître les formes voulues. Ce procédé permet de former une répétition de motifs identiques de très petites dimensions sur la face extérieure des couches en résine, c’est-à-dire la face opposée au verre de la plaque centrale. Chaque motif présente une dimension inférieure ou égale à 0.1 mm. Chaque motif de la résine se comporte comme une cellule optique indépendante, capable de transmettre la lumière selon les propriétés recherchées, et sera aussi dénommé à cet effet motif optique. Cette transmission de lumière génère un effet esthétique d’éclairage particulier lié à la forme des motifs de la résine.

Un tel élément optique de l’état de la technique présente le premier inconvénient d’un coût élevé de fabrication, notamment du fait du procédé utilisé, notamment la lithographie, qui est en outre compliquée à mettre en oeuvre. Par ailleurs, les résines durcissables sont non réutilisables et non recyclables, ou du moins très complexes à recycler. D’autre part, un tel procédé est limité dans les formes réalisables, et par conséquent dans les esthétiques d’éclairage possibles. En effet, les dimensions des motifs optiques formés sur la surface extérieure de la résine sont nécessairement très petites, et les effets esthétiques d’éclairage résultants sont sensiblement toujours les mêmes. Autrement dit, il n’est pas possible de choisir des effets esthétiques d’éclairage éloignés de ceux déjà connus, ce qui représente un deuxième inconvénient de cette solution de l’état de la technique.

Présentation de l'invention

Un premier objet de l’invention est de proposer une solution pour un module optique pour véhicule automobile permettant de réduire le coût de l’état de la technique. Un deuxième objet de l’invention est de proposer une solution pour un module optique pour véhicule automobile permettant d’offrir des esthétiques d’éclairages variées et attractives.

Résumé de l'invention

A cet effet, l'invention se rapporte à un élément optique pour un module optique d’un véhicule automobile comprenant une plaque centrale disposée entre une première plaque latérale et une deuxième plaque latérale, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une couche de colle disposée entre la première plaque latérale et la plaque centrale.

L’élément optique peut comprendre une autre couche de colle disposée entre la deuxième plaque latérale et la plaque centrale.

La première plaque latérale et/ou la deuxième plaque latérale peut être en matériau plastique, comme du polyméthacrylate de méthyle (PMMA), du polycarbonate (PC), un copolymère cyclooléfine (COC), ou un polymère cyclooléfine (COP). Ces matériaux sont réutilisables et/ou facilement recyclables.

Au moins une de la première plaque latérale et de la deuxième plaque latérale peut être dans un matériau au moins partiellement transparent à un rayonnement de réticulation d’une couche de colle de l’élément optique, de sorte à permettre la réticulation de la colle par un rayonnement la traversant lors de la fabrication de l’élément optique.

La plaque centrale et au moins une de la première plaque latérale et de la deuxième plaque latérale peuvent être dans un matériau résistant à une température de traitement thermique d’une couche de colle de l’élément optique, de sorte à permettre le durcissement de la colle par un traitement thermique lors de la fabrication de l’élément optique.

La au moins une couche de colle peut présenter une épaisseur comprise entre 100 et 300 pm.

La au moins une couche de colle peut s’étendre sur toute la surface d’une surface de la plaque centrale, à l’interface entre la plaque centrale et la première plaque latérale ou la deuxième plaque latérale, ou s’étendre sur une partie seulement de cette surface.

La au moins une couche de colle peut être dans un matériau à base de résine époxy.

L’élément optique peut comprendre au moins une de la première plaque latérale et de la deuxième plaque latérale présentant des motifs optiques de dimension supérieure à 1 mm sur sa surface extérieure.

La plaque centrale peut être en matériau plastique ou en verre, notamment de type verre Flint. Elle peut comprendre un masque optique sur au moins une surface. Le matériau plastique, peut notamment être du polyméthacrylate de méthyle (PMMA), du polycarbonate (PC), un copolymère cyclooléfine (COC), ou un polymère cyclooléfine (COP). Avantageusement le matériau utilisé est le même que pour la première plaque latérale et/ou la deuxième plaque latérale. Ceci permet d’avoir une même dilatation thermique pour la plaque centrale et la ou les plaques latérales. Ainsi, la colle subit moins de contraintes, et l’élément optique présente une plus grande durabilité car le risque de décollement des plaques est réduit. Lorsque la plaque centrale est en verre, l’utilisation d’un verre Flint permet, en association avec la ou les plaques latérales en matériau plastique, notamment lorsque celui-ci est du PMMA, de réduire les aberrations chromatiques, en particulier la variation de la position des objets ou des images en fonction de la longueur d’onde.

L’invention porte aussi sur un module optique, comprenant une source de lumière, et caractérisé en ce qu’il comprend un élément optique selon l’invention destiné à être traversé par la lumière émise par ladite source de lumière.

L’invention porte aussi sur un procédé de fabrication d’un élément optique selon l’invention.

L’invention porte aussi sur un procédé de fabrication d’un élément optique pour un module optique d’un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend une étape consistant à fabriquer par moulage, notamment par injection, au moins une plaque latérale, et une étape consistant à assembler par collage ladite au moins une plaque latérale sur une plaque centrale de l’élément optique.

L’étape consistant à assembler par collage ladite au moins une plaque latérale sur la plaque centrale de l’élément optique peut comprendre une étape de réticulation d’au moins une couche de colle par un rayonnement de réticulation ou une étape de durcissement d’au moins une couche de colle par traitement thermique.

Présentation des figures

Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : Les figures 1 à 10 représentent les différentes étapes du procédé de fabrication d’un élément optique selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 11 représente schématiquement un module optique selon un mode de réalisation de l'invention.

Description détaillée

Selon l’invention, un élément optique comprend aussi trois plaques superposées, comme dans l’état de la technique. Toutefois, selon le concept de l’invention, au moins une plaque latérale est fabriquée de manière indépendante, notamment par moulage, avant d’être associée à une plaque centrale par un collage. Cette approche présente l’avantage de grandement simplifier le procédé de fabrication, puisque ladite plaque latérale est fabriquée de manière beaucoup plus simple, sans technique de lithographie. De plus, cette fabrication réduit les contraintes géométriques sur cette plaque latérale, qui peut présenter des formes très éloignées des plaques existantes, produisant ainsi toutes sortes d’esthétiques d’éclairage qui n’existaient pas. Par ce concept, l’invention répond ainsi aux deux objets mentionnés précédemment. En remarque, de manière avantageuse, les deux plaques latérales seront fabriquées de manière indépendante puis collées sur la plaque centrale.

L’invention va être décrite de manière détaillée par l’intermédiaire d’un procédé de fabrication d’un tel élément optique selon un mode de réalisation de l’invention.

La figure 1 illustre ainsi une première étape du procédé de fabrication, qui consiste à préparer une plaque centrale 10 de l’élément optique, par la formation E1 d’un masque optique 18 sur au moins une de ses deux faces 1 1 , 12. Un tel masque optique peut être formé par tout moyen connu, par exemple par le dépôt d’un revêtement non transparent à la lumière utilisée dans un module optique. Un tel revêtement peut par exemple être déposé par une technique de dépôt en phase vapeur, connue par l’acronyme anglais PVD, suivie optionnellement par une retouche laser. En variante, il peut être déposé par une technique de lithographie. Le masque peut comporter un matériau métallique, notamment de l’aluminium ou du chrome. Ce masque est destiné à ne laisser passer une lumière incidente que selon un dessin prédéfini, de manière connue. Pour cela, le masque optique peut être fait en un matériau opaque, comportant au moins une ouverture au moins partiellement transparente, dont les contours correspondent à la forme du motif lumineux que l’on souhaite projeter. La plaque centrale peut être en verre ou en matériau plastique, comme cela sera détaillé par la suite.

La figure 2 représente une deuxième étape du procédé de fabrication, qui consiste à préparer une première plaque latérale 20. Il s’agit d’une étape consistant à fabriquer par moulage E2 la première plaque latérale 20. De préférence, cette étape comprend l’injection d’un matériau plastique dans un moule. L’injection est un procédé rapide, peu coûteux, et facile à mettre en oeuvre. En variante, cette étape comprend un moulage par coulée, qui consiste à remplir un moule à la forme souhaitée d’un matériau liquide, qui se solidifie progressivement à l’intérieur du moule. Plus généralement, tout procédé de fabrication par moulage peut être utilisé. Le moule, non représenté, est tel qu’il forme une première face intérieure 21 plane de cette première plaque latérale 20, destinée à une fixation sur la première face 1 1 de la plaque centrale 10, et une deuxième face extérieure 22 opposée, qui comprend des motifs optiques, qui seront précisés par la suite. La figure 3 représente une troisième étape consistant à déposer E3 une couche de colle 41 sur la première surface 11 de la plaque centrale 10, à l’aide d’un applicateur 40. Cette colle peut être à base de résine époxy.

La figure 4 représente une quatrième étape consistant à assembler E4 la première plaque latérale 20 et la plaque centrale 10, au niveau de la première surface 1 1 encollée de la plaque centrale 10. La pression exercée entre les deux plaques 10, 20 lors de cet assemblage permet de répartir la colle sur sensiblement toute la première surface 1 1 de la plaque centrale 10, et donc aussi sur toute la surface intérieure 21 de la première plaque latérale 20.

La figure 5 illustre le résultat obtenu à l’issu de cette quatrième étape. Il en résulte une couche de colle 41 intermédiaire entre la plaque centrale 10 et la première plaque latérale 20. Cette étape de collage permet ainsi d’assembler les deux plaques 10, 20 en évitant toute présence d’air entre les deux plaques, qui seraient nuisible à la performance optique de l’élément optique.

En remarque, lorsqu’une plaque latérale est formée selon la technique décrite précédemment de l’état de la technique, elle est déposée sous forme liquide sur la surface de la plaque centrale, et possède des propriétés intrinsèques adhésives qui lui permettent d’adhérer automatiquement à la plaque centrale après durcissement, sans présence d’une colle distincte. Cette technique de l’état de la technique est plus coûteuse, mais présente l’avantage que le problème technique de la qualité de l’interface entre les deux plaques ne se pose pas, notamment vis-à-vis de la potentielle présence d’air. Avec le procédé de fabrication selon l’invention, la grande simplification permet de réduire fortement le coût global, mais il existe toutefois un nouveau problème technique lors de l’assemblage, pour obtenir une interface de qualité acceptable entre les deux plaques.

La figure 6 représente une cinquième étape du procédé de fabrication, qui consiste à durcir E5 la colle. Selon ce mode de réalisation, ce durcissement est obtenu par une réticulation à partir d’un rayonnement ultraviolet par un outil 45. Dans ce mode de réalisation, le rayonnement est appliqué au travers la plaque centrale 10. Cette dernière se présente alors dans un matériau au moins partiellement transparent au rayonnement de réticulation, cette transparence étant suffisante pour atteindre une réticulation de la colle et un collage résultant acceptable. En variante, ce rayonnement pourrait être effectué au travers la première plaque latérale 20, auquel cas elle se présenterait dans un matériau au moins partiellement transparent au rayonnement de réticulation. L’assemblage des deux plaques 10, 20 est donc finalisé à l’issue de cette cinquième étape. L’ensemble des étapes E3 à E5 représentées par les figures 3 à 6 forme donc une étape de collage de la première plaque latérale 20 sur la plaque centrale 10.

Les figures 7 à 10 décrivent des étapes E6 à E9 du procédé de fabrication pour obtenir le collage d’une deuxième plaque latérale 30 sur la deuxième surface 12 de la plaque centrale 10. Ces étapes E6 à E9 sont respectivement sensiblement identiques aux étapes E2 à E5 décrites précédemment. La dernière étape du collage consiste à durcir E9 la couche de colle 42 disposée entre la surface intérieure 32 de la deuxième plaque latérale 30 et la deuxième surface 12 de la plaque centrale 10. En remarque, pour cette étape de réticulation, au moins la deuxième plaque latérale 30 ou l’ensemble de la plaque centrale 10 et de la première plaque latérale 20 est au moins partiellement transparent au rayonnement de réticulation. Le rayonnement est alors appliqué soit à travers la deuxième plaque latérale 30 si celle-ci est au moins partiellement transparente au rayonnement de réticulation, soit à travers l’ensemble de la plaque centrale 10 et de la première plaque latérale 20 si celui-ci est au moins partiellement transparent au rayonnement de réticulation. Si ces trois éléments sont tous transparents audit rayonnement, alors celui-ci peut être indifféremment appliqué à travers un ou plusieurs de ces éléments.

La figure 10 représente l’élément optique 1 finalisé.

L’invention n’est naturellement pas limitée au mode de réalisation décrit du procédé de fabrication.

Par exemple, le durcissement de la colle pourrait être obtenu par un traitement thermique. Dans cette variante, les matériaux des plaques sont choisis de sorte à résister à la température de traitement thermique. Cette température peut être supérieure ou égale à 90° C.

D’autre part, l’assemblage a été décrit en deux phases successives pour respectivement coller séparément chaque plaque latérale 20, 30 sur la plaque centrale 10. En variante, ces deux plaques latérales 20, 30 pourraient être collées simultanément sur la plaque centrale 10.

L’invention porte aussi sur un élément optique 1 en tant que tel, notamment obtenu par le procédé de fabrication décrit ci-dessus.

L’élément optique 1 comprend donc une plaque centrale 10, positionnée entre deux plaques latérales 20, 30. Chaque assemblage de deux plaques est obtenu par une couche de colle 41 , 42 respective. Cette couche de colle 41 , 42 s’étend avantageusement sur l’ensemble de la surface à l’interface entre les deux plaques à coller. En variante, elle pourrait ne s’étendre que sur une partie. Notamment, elle peut se présenter sur une partie centrale seulement. Latéralement, toute configuration permettant de garantir l’étanchéité entre les plaques collées sera alors implémentée. Dans tous les cas, la couche de colle peut présenter une épaisseur comprise entre 100 et 300 pm.

En complément, un autre avantage important de l’invention, outre la simplification du procédé de fabrication, est de permettre de fabriquer une plaque latérale présentant des formes de motifs optiques, non réalisables par la technique de l’état de la technique. Notamment, des motifs de dimension beaucoup plus importante sont possibles, comme des motifs de dimension supérieure à 1 mm. De préférence, ces motifs seront de dimension inférieure à 10 mm, voire inférieure à 5 mm.

Ces motifs optiques peuvent être définis par un maillage régulier réalisé au niveau de la surface extérieure 22, 31 d’une ou des deux plaques latérales 20, 30 de l’élément optique 1. La dimension de motifs susmentionnée correspond alors dans un tel schéma au pas de ces motifs, ou au plus petit pas de ces motifs s’ils sont répartis régulièrement selon deux directions.

Ces motifs optiques peuvent aussi présenter une base identifiable, comme une base circulaire ou rectangulaire ou polygonale. Dans ce cas, la dimension susmentionnée correspond au plus petit côté de la base, ou au diamètre de cette base. Si les motifs présentent une forme plus complexe, la dimension susmentionnée peut correspondre au diamètre du cercle dans lequel leur base est inscrite. Toute géométrie plus complexe peut être envisagée, comme la présence de motifs irréguliers et/ou la présence de motifs optiques de taille et/ou de forme différente à la surface extérieure d’une plaque extérieure.

Comme cela a été évoqué précédemment, les motifs optiques formés à la surface d’une plaque latérale permettent d’induire un effet optique particulier. En effet, chaque motif se comporte comme une cellule optique indépendante. La combinaison des motifs optiques génère ainsi sa propre esthétique d’éclairage. Selon l’invention, il est possible de définir facilement, et à moindre coût, un grand nombre de possibilités de motifs optiques. L’invention présente ainsi l’avantage de permettre d’atteindre un grand nombre d’esthétiques d’éclairage.

En remarque complémentaire, outre la dimension des motifs mentionnée ci-dessus, l’invention permet aussi de définir des formes variées, tout relief à la surface d’une plaque latérale, notamment des formes convexes, par exemple sphériques.

La plaque centrale peut se présenter en verre, avantageusement en verre Flint.

Les plaques latérales sont de préférence dans un matériau plastique, autrement appelé résine. A titre d’exemple, le matériau plastique peut être du polyméthacrylate de méthyle (PMMA), du polycarbonate (PC), un copolymère cyclooléfine (COC), ou un polymère cyclooléfine (COP)

Comme cela ressort de la description précédente, les matériaux des trois plaques de l’élément optique 1 sont choisis pour leur propriété optique, vis- à-vis de la source lumineuse utilisée dans un module optique 5. En complément, ils présentent des propriétés optiques compatibles entre eux. De manière optionnelle, ils peuvent comprendre une propriété optique compatible avec une technique de réticulation d’une colle, comme cela a été détaillé précédemment. Ils peuvent aussi présenter des propriétés mécaniques particulières, et notamment de résistance à une certaine température élevée, notamment à la température mise en oeuvre lors d’un durcissement de la colle par traitement thermique. L’invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit. Par exemple, en variante, seule une première plaque latérale 20 pourrait être fabriquée de manière indépendante et collée sur la plaque centrale 10 selon l’invention. Dans cette variante, la deuxième plaque latérale 30 pourrait être formée différemment, par exemple selon le procédé de l’état de la technique.

L’invention porte aussi sur un module optique 5, représenté par la figure 1 1 , qui comprend une source de lumière 2 et un élément optique 1 tel que décrit précédemment. La source de lumière 2 transmet ainsi des rayons lumineux 7, qui traversent l’élément optique 1 pour en sortir selon le masque optique 18 présent sur la plaque centrale 10, et en fonction des motifs optiques et plus généralement des propriétés optiques de l’élément optique 1 . Pour rappel, chaque motif optique forme une entité optique en tant que telle, qui émet des rayons lumineux 8 vers l’extérieur.

Le module optique 5 est ainsi adapté à toute utilisation dans un dispositif d’éclairage pour un véhicule automobile.