FR3066836A1 - IMAGE GENERATING DEVICE FOR MOTOR VEHICLE AND ASSOCIATED HIGH HEAD DISPLAY - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de génération d'images pour véhicule automobile comprenant un écran (32), un module de contrôle connecté à l'écran (32), et une source de lumière pour éclairer l'écran (32). De façon avantageuse, l'invention propose l'utilisation d'un cadre (34) agencé entre l'écran (32) et la source de lumière afin de limiter l'échauffement de l'écran (32) par la source de lumière.The invention relates to an image generation device for a motor vehicle comprising a screen (32), a control module connected to the screen (32), and a light source for illuminating the screen (32). Advantageously, the invention proposes the use of a frame (34) arranged between the screen (32) and the light source in order to limit the heating of the screen (32) by the light source.
Description
DISPOSITIF DE GÉNÉRATION D’IMAGES POUR VÉHICULE AUTOMOBILE ET AFFICHEUR TÊTE HAUTE ASSOCIÉIMAGE GENERATION DEVICE FOR MOTOR VEHICLE AND ASSOCIATED HEAD DISPLAY
Domaine technique auquel se rapporte l'inventionTechnical field to which the invention relates
La présente invention concerne les systèmes d’affichage. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de génération d’images pour véhicule automobile.The present invention relates to display systems. It relates more particularly to an image generation device for a motor vehicle.
Arriere-plan technologiqueTechnological background
Le principe des afficheurs tête haute pour véhicule est de projeter des images, notamment utiles à la conduite, directement dans le champ de vision d’un conducteur.The principle of head-up displays for vehicles is to project images, particularly useful for driving, directly into the driver's field of vision.
Pour cela, les afficheurs tête haute comprennent en général un dispositif de génération d’images adapté à générer des images et un dispositif de projection des images générées adapté à transmettre ces images vers une lame partiellement transparente placée dans le champ de vision du conducteur.For this, the head-up displays generally include an image generation device suitable for generating images and a device for projecting the generated images suitable for transmitting these images to a partially transparent blade placed in the driver's field of vision.
La plupart des dispositifs de génération d’images utilisés aujourd’hui comprennent une source de lumière rétroéclairant un écran adapté à générer les images. Cet écran absorbe une partie de la lumière qui le rétroéclairé, ce qui provoque son échauffement thermique, en particulier lorsque la luminosité ambiante rend nécessaire la projection d’une image particulièrement lumineuse.Most of the image generation devices used today include a light source backlit by a screen suitable for generating the images. This screen absorbs part of the light which backlit it, which causes it to heat up, especially when the ambient light makes it necessary to project a particularly bright image.
Or, la température de l’écran est critique pour son bon fonctionnement, ce dernier risquant d’être endommagé, voire d’être rendu défectueux, par une température trop élevée. L’échauffement de l’écran peut par conséquent réduire sa durée de vie et conduire à son remplacement.However, the temperature of the screen is critical for its proper functioning, as it may be damaged or even made defective by too high a temperature. Warming up the screen can therefore shorten its life and lead to its replacement.
Il est donc nécessaire de trouver des solutions visant à refroidir un tel écran, dans ce contexte.It is therefore necessary to find solutions aimed at cooling such a screen, in this context.
Objet de l’inventionObject of the invention
Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose un dispositif de génération d’images comprenant : - un écran comportant une matrice d’éléments actifs, agencée entre une première face et une seconde face frontale, chaque élément actif étant configuré pour modifier localement la transmittance de l’écran ; et - un module de contrôle connecté à l’écran, configuré pour modifier la transmittance d’au moins un élément actif, de manière à former une image pixélisée dans une zone d’information de l’écran correspondant à une partie de la matrice d’éléments actifs ; et - une source de lumière configurée pour éclairer au moins une partie de la matrice d’éléments actifs comprenant la zone d’information ; et - un cadre agencé entre la première face frontale de l’écran et la source de lumière, comportant une paroi périphérique délimitant une ouverture. L’invention se caractérise en ce que l’ouverture du cadre est configurée pour laisser passer un flux lumineux émis par la source de lumière, de manière à éclairer uniquement la zone d’information affichée par l’écran.In order to remedy the aforementioned drawbacks of the prior art, the present invention provides an image generation device comprising: - a screen comprising a matrix of active elements, arranged between a first face and a second front face, each active element being configured to locally modify the transmittance of the screen; and - a control module connected to the screen, configured to modify the transmittance of at least one active element, so as to form a pixelated image in an information area of the screen corresponding to a part of the matrix d 'active elements; and - a light source configured to illuminate at least part of the matrix of active elements comprising the information area; and - a frame arranged between the first front face of the screen and the light source, comprising a peripheral wall delimiting an opening. The invention is characterized in that the opening of the frame is configured to allow a luminous flux emitted by the light source to pass, so as to illuminate only the information area displayed by the screen.
Ainsi, la paroi périphérique du cadre cache la source de lumière des éléments actifs qui ne sont pas compris dans la zone d’information. De ce fait, l’invention évite que ces éléments actifs hors de la zone d’information soient éclairés inutilement par la source de lumière. Or, réchauffement de l’écran est proportionnel à sa surface éclairée, en limitant cette surface uniquement à la zone d’information, l’invention permet avantageusement de réduire réchauffement dudit écran.Thus, the peripheral wall of the frame hides the light source from the active elements which are not included in the information area. Therefore, the invention prevents these active elements outside the information area from being unnecessarily lit by the light source. However, heating of the screen is proportional to its illuminated surface, by limiting this surface only to the information area, the invention advantageously makes it possible to reduce heating of said screen.
Une variante de l’invention propose de mettre en contact thermique ce cadre avec l’écran échauffé ce qui permet d’en évacuer la chaleur par des moyens adaptés.A variant of the invention proposes to place this frame in thermal contact with the heated screen, which allows the heat to be removed by suitable means.
Le dispositif de génération d’images peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison.The image generation device may have one or more of the following characteristics taken alone or in combination.
On peut prévoir ainsi que le cadre cache au moins un élément actif de la matrice, du flux lumineux émis par la source de lumière. Le cadre peut ainsi cacher plus de 20 % et de préférence plus de 40 % des éléments actifs de la matrice.It can thus be provided that the frame hides at least one active element of the matrix, from the light flux emitted by the light source. The frame can thus hide more than 20% and preferably more than 40% of the active elements of the matrix.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de génération d’images peut comprendre un module de substitution, configuré pour substituer un cadre par un autre cadre devant la première face frontale de l’écran, lorsque le module de contrôle modifie les contours de la zone d’information sur la matrice d’éléments actifs, afin que l’ouverture de chaque cadre soit adaptée pour permettre à la source de lumière d’éclairer uniquement la zone d’information affichée par la matrice d’éléments actifs. Bien entendu, le module de substitution peut être configuré pour placer, successivement, plus de deux cadres devant la première face frontale, chaque cadre comportant une ouverture de forme différente.According to one embodiment of the invention, the image generation device can comprise a substitution module, configured to replace a frame by another frame in front of the first front face of the screen, when the control module modifies the contours of the information zone on the matrix of active elements, so that the opening of each frame is adapted to allow the light source to illuminate only the information zone displayed by the matrix of active elements. Of course, the substitution module can be configured to successively place more than two frames in front of the first front face, each frame having an opening of different shape.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le module de contrôle peut être configuré pour modifier la transmittance d’éléments actifs dans une zone d’information prédéfinie de l’écran et constante au cours du temps. Bien entendu, cette zone d’information peut comprendre plusieurs éléments actifs dont la transmittance reste constante au cours du temps, afin de permettre un meilleur contraste des images pixélisées. Ainsi, de façon avantageuse, un seul cadre métallique peut être agencé devant la première face frontale de l’écran.According to another embodiment of the invention, the control module can be configured to modify the transmittance of active elements in a predefined information area of the screen and constant over time. Of course, this information area can include several active elements whose transmittance remains constant over time, in order to allow better contrast of the pixelated images. Thus, advantageously, a single metal frame can be arranged in front of the first front face of the screen.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la distance entre la paroi périphérique du cadre et la première face frontale de l’écran peut être inférieure ou égale à 5 mm.According to another embodiment of the invention, the distance between the peripheral wall of the frame and the first front face of the screen can be less than or equal to 5 mm.
Selon un autre aspect de l’invention, la paroi périphérique du cadre peut être fixée sur la première face frontale de l’écran, par l’intermédiaire d’un matériau possédant une conductivité thermique supérieure à 1,5 Wm'1K'1. De préférence, il est réalisé un contact thermique sur tout le pourtour de la première face frontale de l’écran. À titre d’exemple, une couche de colle ou un autocollant thermique ayant une épaisseur comprise entre 10 pm et 300 pm peut être employée pour cela. À cet effet, la colle ou l’autocollant thermique peut comporter des particules thermiquement conductrices, notamment des particules métalliques ou des particules d’alumine. Dans ce cas, la distance entre la plaque et la surface de l’écran est égale ou légèrement supérieure au diamètre des particules.According to another aspect of the invention, the peripheral wall of the frame can be fixed to the first front face of the screen, by means of a material having a thermal conductivity greater than 1.5 Wm'1K'1. Preferably, a thermal contact is made around the entire periphery of the first front face of the screen. For example, a layer of glue or a thermal sticker with a thickness between 10 µm and 300 µm can be used for this. For this purpose, the glue or the thermal sticker may include thermally conductive particles, in particular metallic particles or alumina particles. In this case, the distance between the plate and the screen surface is equal to or slightly greater than the particle diameter.
Selon un mode de réalisation alternatif, le cadre peut être maintenu en vis-à-vis de la première face frontale de l’écran par l’intermédiaire d’un contre-cadre, par exemple en matière plastique idéalement thermiquement conducteur. Le contre-cadre en matière plastique peut être inséré dans le cadre métallique et comporter notamment une paroi de maintien parallèle aux première et seconde faces frontales et permettre de maintenir l’écran dans certains cas, par exemple en sandwich, par coopération avec la paroi périphérique du cadre métallique.According to an alternative embodiment, the frame can be held vis-à-vis the first front face of the screen by means of a counter-frame, for example of ideally thermally conductive plastic. The plastic counter-frame can be inserted into the metal frame and in particular comprise a holding wall parallel to the first and second front faces and make it possible to hold the screen in certain cases, for example in sandwich, by cooperation with the peripheral wall. of the metal frame.
Selon un autre aspect de l’invention, la paroi de maintien du contre-cadre en matière plastique peut être en contact direct contre la seconde face frontale de l’écran. Un élément élastique, notamment un joint en mousse, peut également être interposé entre la paroi de maintien du contre-cadre en matière plastique et la seconde face frontale.According to another aspect of the invention, the retaining wall of the plastic sub-frame can be in direct contact against the second front face of the screen. An elastic element, in particular a foam seal, can also be interposed between the retaining wall of the plastic counter-frame and the second front face.
Selon un mode de réalisation préféré, la paroi périphérique du cadre est en contact avec la première face frontale de l’écran, afin de favoriser une meilleure évacuation de la chaleur et donc un refroidissement plus efficace de l’écran. On peut ainsi maintenir la température de celui-ci à un niveau acceptable, même si l’écran est exposé à un flux lumineux très important, par exemple de l’ordre de 1 000 000 Cd/m2.According to a preferred embodiment, the peripheral wall of the frame is in contact with the first end face of the screen, in order to promote better heat dissipation and therefore more efficient cooling of the screen. It is thus possible to maintain the temperature thereof at an acceptable level, even if the screen is exposed to a very high luminous flux, for example of the order of 1,000,000 Cd / m2.
Selon un autre avantage, le cadre peut être de forme différente par rapport à l’écran, afin de favoriser une évacuation plus efficace de la chaleur. À titre d’exemple, l’écran peut comporter des ailettes de dissipation de chaleur reliées au cadre. Selon un mode de réalisation préféré, les ailettes sont réalisées d’une pièce avec le cadre.According to another advantage, the frame can be of different shape with respect to the screen, in order to promote a more efficient evacuation of heat. For example, the screen may have heat dissipation fins attached to the frame. According to a preferred embodiment, the fins are made in one piece with the frame.
Selon un autre aspect de l’invention, le module de contrôle peut être configuré pour former simultanément plusieurs images pixélisées sur la matrice d’éléments actifs, chaque image pixélisée étant formée dans une zone d’information distincte et le cadre peut comporter plusieurs ouvertures configurées chacune pour permettre à la source de lumière d’éclairer uniquement une zone d’information correspondante.According to another aspect of the invention, the control module can be configured to simultaneously form several pixelated images on the matrix of active elements, each pixelated image being formed in a separate information area and the frame can have several configured openings. each to allow the light source to illuminate only a corresponding information area.
Selon un autre aspect de l’invention, le cadre comprend au moins une ouverture de forme carrée ou rectangulaire.According to another aspect of the invention, the frame comprises at least one opening of square or rectangular shape.
Selon un autre avantage, le cadre peut être réalisé dans un matériau différent de l’écran, afin de favoriser une évacuation plus efficace de la chaleur. À titre d’exemple, le cadre peut être formé à partir d’un matériau possédant une conductivité thermique supérieure à 10 Wm'1K'1. Selon un mode de réalisation préféré, le cadre peut être un cadre métallique formé à partir d’aluminium et/ou de cuivre par exemple.According to another advantage, the frame can be made of a material different from the screen, in order to promote a more efficient evacuation of heat. For example, the frame can be formed from a material having a thermal conductivity greater than 10 Wm'1K'1. According to a preferred embodiment, the frame can be a metal frame formed from aluminum and / or copper for example.
Selon un autre aspect de l’invention, la source de lumière émet un faisceau de lumière suffisamment directif pour éclairer uniquement l’écran de sorte qu’il n’est pas nécessaire de positionner un réflecteur autour de la source de lumière pour homogénéiser sa lumière au niveau dudit écran.According to another aspect of the invention, the light source emits a beam of light sufficiently directive to illuminate only the screen so that it is not necessary to position a reflector around the light source to homogenize its light at said screen.
Selon un autre aspect de l’invention, la paroi périphérique du cadre réfléchit la lumière émise par la source de lumière afin de limiter réchauffement dudit cadre. L’invention propose par ailleurs un afficheur tête haute comprenant un tel dispositif de génération d’images et un dispositif de projection d’images adapté à transmettre en direction d’une lame partiellement transparente les images générées par le dispositif de génération d’images.According to another aspect of the invention, the peripheral wall of the frame reflects the light emitted by the light source in order to limit heating of said frame. The invention also provides a head-up display comprising such an image generation device and an image projection device adapted to transmit towards a partially transparent blade the images generated by the image generation device.
Description detaillee d’un exemple de réalisationDetailed description of an exemplary embodiment
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.The description which follows with reference to the accompanying drawings, given by way of nonlimiting examples, will make it clear what the invention consists of and how it can be carried out.
Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d’un afficheur tête haute destiné à équiper un véhicule ; - la figure 2 présente une coupe longitudinale d’un exemple de réalisation d’une partie d’un dispositif de génération d’images selon l’invention, apte à équiper un afficheur tête haute tel que représenté à la figure 1 ; - la figure 3 présente une vue de face de la partie du dispositif de génération d’images telle que représentée à la figure 2 ; - la figure 4 présente une vue de face d’une variante de réalisation de la partie du dispositif de génération d’images telle que représentée à la figure 2 ; - la figure 5 présente une vue de face d’une autre variante de réalisation de la partie du dispositif de génération d’images tel que représenté à la figure 2 ; - la figure 6 présente une coupe longitudinale d’un autre exemple de réalisation d’une partie de dispositif de génération d’images selon l’invention, apte à équiper un afficheur tête haute tel que représenté à la figure 1 ; - la figure 7 présente une coupe longitudinale d’un autre exemple de réalisation d’une partie de dispositif de génération d’images selon l’invention, apte à équiper un afficheur tête haute tel que représenté à la figure 1 ; - la figure 8 présente une coupe longitudinale d’un autre exemple de réalisation d’une partie de dispositif de génération d’images selon l’invention, apte à équiper un afficheur tête haute tel que représenté à la figure 1.In the accompanying drawings: - Figure 1 shows schematically the main elements of a head-up display intended to equip a vehicle; - Figure 2 shows a longitudinal section of an exemplary embodiment of a part of an image generation device according to the invention, able to equip a head-up display as shown in Figure 1; - Figure 3 shows a front view of the part of the image generation device as shown in Figure 2; - Figure 4 shows a front view of an alternative embodiment of the part of the image generation device as shown in Figure 2; - Figure 5 shows a front view of another alternative embodiment of the part of the image generation device as shown in Figure 2; - Figure 6 shows a longitudinal section of another embodiment of a part of image generation device according to the invention, capable of fitting a head-up display as shown in Figure 1; - Figure 7 shows a longitudinal section of another embodiment of a part of the image generation device according to the invention, capable of fitting a head-up display as shown in Figure 1; - Figure 8 shows a longitudinal section of another embodiment of a part of the image generation device according to the invention, capable of fitting a head-up display as shown in Figure 1.
Sur les figures, les proportions ne sont pas respectées afin de faire mieux ressortir la constitution des écrans présentés ci-dessous à titre d’exemples. Les éléments communs aux différentes figures sont indexés par les mêmes références.In the figures, the proportions are not respected in order to better highlight the constitution of the screens presented below by way of examples. The elements common to the different figures are indexed by the same references.
Sur la figure 1, on a schématiquement représenté les éléments principaux d’un afficheur 1 tête haute destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile.In Figure 1, there is schematically shown the main elements of a display 1 head up intended to equip a vehicle, for example a motor vehicle.
Un tel afficheur 1 est adapté pour créer une image virtuelle I dans le champ de vision d’un conducteur du véhicule, de sorte que le conducteur puisse voir cette image virtuelle I et les informations éventuelles qu’elle contient sans avoir à détourner le regard. À cet effet, l’afficheur 1 comprend une lame partiellement transparente 2 placé dans le champ de vision du conducteur, un dispositif de génération d’images 3 adapté à générer des images et un dispositif de projection 4 d’images adapté à renvoyer, en direction de la lame partiellement transparente 2, les images générées par l’unité de génération d’images 3.Such a display 1 is adapted to create a virtual image I in the field of vision of a driver of the vehicle, so that the driver can see this virtual image I and the possible information that it contains without having to look away. To this end, the display 1 comprises a partially transparent blade 2 placed in the driver's field of vision, an image generation device 3 adapted to generate images and a projection device 4 of images adapted to return, in direction of the partially transparent plate 2, the images generated by the image generation unit 3.
Plus précisément, la lame partiellement transparente 2 est ici formée par un combineur dédié à l’afficheur tête haute 1. Le combineur 2 est placé entre le pare-brise 9 du véhicule et les yeux du conducteur. En variante, la lame partiellement transparente 2 pourrait être confondue avec le pare-brise 9 du véhicule. Autrement dit, dans cette variante, c’est le pare-brise du véhicule qui a la fonction de lame partiellement transparente pour l’afficheur tête haute.More specifically, the partially transparent blade 2 is here formed by a combiner dedicated to the head-up display 1. The combiner 2 is placed between the windshield 9 of the vehicle and the driver's eyes. Alternatively, the partially transparent blade 2 could be confused with the windshield 9 of the vehicle. In other words, in this variant, it is the vehicle windshield that has the partially transparent blade function for the head-up display.
Par ailleurs, ici, le dispositif de projection d’images 4 comprend un miroir de repliement agencé de manière à réfléchir les images générées par le dispositif de génération 3 d’images en direction de la lame partiellement transparente 2. Ici, ledit miroir de repliement est un miroir plan. En variante, le dispositif de projection d’images 4 pourrait comprendre une pluralité de miroirs et/ou d’autres éléments optiques tels qu’une lentille par exemple.Furthermore, here, the image projection device 4 comprises a folding mirror arranged so as to reflect the images generated by the image generation device 3 in the direction of the partially transparent blade 2. Here, said folding mirror is a plane mirror. Alternatively, the image projection device 4 could include a plurality of mirrors and / or other optical elements such as a lens for example.
Le dispositif de génération d’images 3 comprend quant à lui au moins une source de lumière 31 positionnée en vis-à-vis d’un écran 32 de manière à le rétroéclairer. L’écran 32 est connecté à un module de contrôle 33 afin que le module de contrôle puisse modifier la transmittance de chacun des pixels de l’écran 32. Le dispositif de génération d’images 3 comprend également un cadre 34 positionné entre la source de lumière 31 et l’écran 32. Il est à noter que le cadre 34 n’est pas visible sur la figure 1.The image generation device 3 comprises at least one light source 31 positioned facing a screen 32 so as to backlight it. The screen 32 is connected to a control module 33 so that the control module can modify the transmittance of each of the pixels of the screen 32. The image generation device 3 also includes a frame 34 positioned between the source of light 31 and screen 32. It should be noted that frame 34 is not visible in FIG. 1.
Selon le présent exemple, le dispositif de génération d’images 3 comporte également un réflecteur 35 agencé autour de la source de lumière 31. Le réflecteur 35 vise à favoriser un éclairage optimal de l’écran 32 par la source de lumière 31. Cependant, il est possible de se passer du réflecteur 35 lorsque la source de lumière 31 émet un faisceau de lumière suffisamment directif pour éclairer uniquement l’écran 32. Sur les figures 1 et 2, on a schématiquement représenté par une flèche « L » la direction et le sens de propagation du faisceau lumineux émis par la source de lumière 31 vers l’écran 32.According to the present example, the image generation device 3 also includes a reflector 35 arranged around the light source 31. The reflector 35 aims to promote optimal lighting of the screen 32 by the light source 31. However, it is possible to dispense with the reflector 35 when the light source 31 emits a beam of light sufficiently directive to illuminate only the screen 32. In FIGS. 1 and 2, the direction and the direction of propagation of the light beam emitted by the light source 31 towards the screen 32.
Afin de limiter l’encombrement du dispositif de génération d’images 3, la source de lumière 31 est de préférence compacte, puissante et émet un faisceau de lumière suffisamment directif pour éclairer tout l’écran 32. Selon le présent exemple, la source de lumière 31 comprend une ou plusieurs diodes électroluminescentes (ou LED pour "Light Emitting Diode").In order to limit the size of the image generation device 3, the light source 31 is preferably compact, powerful and emits a beam of light sufficiently directive to illuminate the entire screen 32. According to the present example, the light source light 31 includes one or more light emitting diodes (or LEDs for "Light Emitting Diode").
Comme mentionné ci-dessus, l’écran 32 vise à permettre l’affichage d’informations destinées au conducteur du véhicule sous la forme d’une image virtuelle I. Pour cela, l’écran 32 comprend une matrice d’éléments actifs dont la transmittance peut être modifiée localement et à volonté par le module de contrôle 33, afin de former des images pixélisées au niveau de la matrice. La source de lumière 31 permet alors de projeter ces images pixélisées jusqu’au combineur 2, par l’intermédiaire du dispositif de projection 4. Selon le présent exemple, l’écran 32 est ici un écran à cristaux liquides (ou LCD pour “Liquid Crystal Display”) par exemple à transistors en couche mince (ou TFT pour “Thin-Film Transistor”), comprenant une matrice de cristaux liquides. Chaque cellule à cristaux liquides 32A forme donc un élément actif de la matrice, tel que mentionné ci-dessus.As mentioned above, the screen 32 aims to allow the display of information intended for the driver of the vehicle in the form of a virtual image I. For this, the screen 32 comprises a matrix of active elements, the transmittance can be modified locally and at will by the control module 33, in order to form pixelated images at the level of the matrix. The light source 31 then makes it possible to project these pixelated images up to the combiner 2, by means of the projection device 4. According to the present example, the screen 32 is here a liquid crystal screen (or LCD for “Liquid Crystal Display ”) for example with thin film transistors (or TFT for“ Thin-Film Transistor ”), comprising a matrix of liquid crystals. Each liquid crystal cell 32A therefore forms an active element of the matrix, as mentioned above.
Plus précisément, l’écran 32 tel que représenté à la figure 2 comprend les éléments suivants en forme de plaque, présentés selon le sens de propagation du faisceau de lumière L à travers l’écran 32 : - un polariseur d’entrée 321 ; - une première vitre 322 comportant l’électronique de pilotage des sous- pixels ; - une matrice de cristaux liquides 323 ; - une seconde vitre 324 ; - une matrice d’éléments colorés 325 ; - un polariseur de sortie 326.More specifically, the screen 32 as shown in FIG. 2 comprises the following plate-shaped elements, presented according to the direction of propagation of the light beam L through the screen 32: - an input polarizer 321; a first window 322 comprising the electronics for controlling the sub-pixels; - a matrix of liquid crystals 323; - a second window 324; - a matrix of colored elements 325; - an output polarizer 326.
Chaque élément mentionné ci-dessus est en contact avec le ou les éléments voisin(s). Le polariseur d’entrée 321 et le polariseur de sortie 326 forment respectivement une première face frontale « avant » et une seconde face frontale « arrière » de l’écran 32. Le polariseur d’entrée 321 et le polariseur de sortie 326 ont respectivement un premier axe et un second axe perpendiculaires entre eux (dans le cadre de la technologie dite « normalement éteint », ou NB pour « normally black »).Each element mentioned above is in contact with the neighboring element (s). The input polarizer 321 and the output polarizer 326 respectively form a first "front" front face and a second "rear" front face of the screen 32. The input polarizer 321 and the output polarizer 326 respectively have a first axis and a second axis perpendicular to each other (within the framework of the technology known as “normally extinct”, or NB for “normally black”).
Ainsi, si aucune cellule à cristaux liquides 32A n’est activée par le module de contrôle 33, le faisceau lumineux entre le polariseur d’entrée 321 et le polariseur de sortie 326 sera polarisé selon le premier axe du polariseur d’entrée 321 et aucune lumière ne sera donc émise en sortie du polariseur de sortie 326. Autrement dit, aucune information ne sera visible par le conducteur au niveau du combineur 2. À l’inverse, lorsque le module de contrôle active au moins une cellule à cristaux liquides 32A de la matrice d’éléments actifs, la polarisation des faisceaux lumineux traversant lesdits cristaux est modifiée de manière à pouvoir traverser le polariseur de sortie 326. Ainsi, le module de contrôle 33 peut modifier localement la transmittance de l’écran 32 pour afficher de l’information sous la forme d’images pixélisées. L’écran 32 constitués des éléments en forme de plaque précités 321, 322, 323, 324, 325, 326 sont montés dans un premier capot 328 (parfois dénommé "bezel"), réalisé ici en matière plastique. Le premier capot 328 comprend une partie longitudinale 328A qui s’étend pour l’essentiel autour des tranches des éléments en forme de plaque précités, de manière à retenir latéralement l’écran. Le premier capot 328 comprend également une partie transversale 328B qui s’étend au dessus de la face frontale « arrière » sans entrer en contact direct avec celle-ci. Une fenêtre 328C est formée dans cette partie transversale 328A du premier capot 328, afin que le polarisateur de sortie soit visible depuis la seconde face frontale de l’écran 32.Thus, if no liquid crystal cell 32A is activated by the control module 33, the light beam between the input polarizer 321 and the output polarizer 326 will be polarized along the first axis of the input polarizer 321 and none light will therefore not be emitted at the output of the output polarizer 326. In other words, no information will be visible to the conductor at the level of the combiner 2. Conversely, when the control module activates at least one liquid crystal cell 32A of the matrix of active elements, the polarization of the light beams passing through said crystals is modified so as to be able to pass through the output polarizer 326. Thus, the control module 33 can locally modify the transmittance of the screen 32 to display information in the form of pixelated images. The screen 32 consisting of the aforementioned plate-shaped elements 321, 322, 323, 324, 325, 326 are mounted in a first cover 328 (sometimes called "bezel"), made here of plastic. The first cover 328 comprises a longitudinal part 328A which extends essentially around the edges of the abovementioned plate-shaped elements, so as to retain the screen laterally. The first cover 328 also includes a transverse part 328B which extends above the "rear" front face without coming into direct contact with the latter. A window 328C is formed in this transverse part 328A of the first cover 328, so that the output polarizer is visible from the second front face of the screen 32.
Le premier capot 328 est lui-même reçu dans un second capot 329 (également couvert par l’appellation "bezel" susmentionnée). Le second capot 329 s’étend autour du premier capot 328 et comprend une partie longitudinale 329A qui s’étend sur la partie longitudinale 328A du premier capot. Le second capot 329 comprend également une partie transversale 329B qui s’étend au droit (et au contact) de l’extrémité circonférentielle du premier capot 328 et d’une partie de la face d’entrée du polariseur d’entrée 321 de manière à retenir latéralement l’écran. Comme illustré à la figure 3, une fenêtre 329C est toutefois formée dans la partie transversale 329B du second capot, afin que les rayons lumineux traversent l’écran 32. De préférence, les fenêtres 328C et 329C sont alignées, de forme et de dimensions similaires afin que la totalité de la lumière éclairant le polariseur d’entrée 321 puisse traverser l’écran 32 lorsque tous les cristaux liquides 32A sont activés par le module de contrôle 33.The first cover 328 is itself received in a second cover 329 (also covered by the abovementioned "bezel" designation). The second cover 329 extends around the first cover 328 and comprises a longitudinal part 329A which extends over the longitudinal part 328A of the first cover. The second cover 329 also comprises a transverse part 329B which extends to the right (and in contact) of the circumferential end of the first cover 328 and of a part of the entry face of the entry polarizer 321 so as to laterally hold the screen. As illustrated in FIG. 3, a window 329C is however formed in the transverse part 329B of the second cover, so that the light rays pass through the screen 32. Preferably, the windows 328C and 329C are aligned, of similar shape and dimensions. so that all of the light illuminating the input polarizer 321 can pass through the screen 32 when all the liquid crystals 32A are activated by the control module 33.
Selon le présent exemple, les polariseurs d’entrée et de sortie sont ici des filtres polariseurs par absorption, générant donc un échauffement important lorsqu’ils sont éclairés par la source de lumière 31. Afin de limiter cet échauffement, on peut privilégier l’utilisation d’un second capot 329 en métal, pour permettre une évacuation plus rapide de la chaleur par un phénomène de diffusion thermique de la chaleur du polariseur d’entrée 321 au second capot 329. Toutefois, cette solution ne permet pas d’évacuer la chaleur qui s’accumule au niveau des autres éléments 322, 323, 324, 325, 326 lors d’un éclairement prolongé de l’écran 32.According to the present example, the input and output polarizers are here polarization filters by absorption, thus generating a significant heating when they are lit by the light source 31. In order to limit this heating, one can favor the use of a second metal cover 329, to allow a faster evacuation of the heat by a phenomenon of thermal diffusion of the heat from the input polarizer 321 to the second cover 329. However, this solution does not allow the heat to be removed which accumulates at the level of the other elements 322, 323, 324, 325, 326 during a prolonged illumination of the screen 32.
De plus, il est à noter que pour des raisons d’économie, l’écran 32 est fabriqué selon des dimensions standards qui ne sont pas toujours adaptées aux dimensions des images pixélisées que le module de contrôle 33 souhaite afficher. On est alors amené à utiliser des écrans 32 dont la surface est plus importante que la surface des images pixélisées affichées par le module de contrôle 33. Ainsi, une partie seulement des cellules à cristaux liquides 32A, formant la matrice d’éléments actifs, sont utilisés pour afficher une image pixélisée. Les cellules à cristaux liquides (ou éléments actifs) susceptibles d’être activés pour afficher une image pixélisée définissent alors une zone d’information 32B, dont la surface est (strictement) inférieure à la surface de la matrice de cristaux liquides 323. Autrement dit, cette zone d’information 32B correspond à une surface, sur chaque élément 321, 322, 323, 324, 325, 326 composant l’écran 32, devant être éclairée pour permettre au dispositif de génération d’image 3 d’informer le conducteur du véhicule. Ainsi, le ou les parties de l’écran 32 n’incluant pas la zone d’information sont configurées pour absorber la lumière émise par la source de lumière 31 ce qui favoriserait (sans utiliser le cadre proposé par l’invention comme décrit ci-dessous) un échauffement rapide et important dudit écran, notamment lorsque la source de lumière peut émettre un flux lumineux important, par exemple supérieur à 10 kCd, notamment autour de 15 kCd. Il n’est donc pas nécessaire d’éclairer toute la surface de la matrice de cristaux liquides 323 pour permettre le bon fonctionnement du dispositif de génération d’images 3. L’invention vise donc à limiter ce phénomène d’échauffement en proposant l’utilisation d’un cadre 34 positionné entre la source de lumière 31 et l’écran 32, afin d’empêcher que les parties de l’écran ne formant pas la zone d’information soient éclairées. Plus précisément, comme représenté aux figures 2 et 3, le cadre 34 comprend une paroi périphérique 341 délimitant une ouverture 342 configurée pour entourer la zone d’information 32B, de préférence se superposant aux contours de la zone d’information. Le cadre 34 est enchâssé dans la fenêtre 329C du second capot 329 de sorte que la zone d’information définie ci-dessus soit principalement (de préférence seulement) éclairée par le faisceau de lumière émis par la source de lumière 31. Ainsi, de façon avantageuse, la paroi périphérique 341 du cadre cache les parties du polariseur d’entrée 321 qui ne participent pas à la définition de la zone d’information. De ce fait, l’invention évite que ces zones soient éclairées inutilement par la source de lumière 31 ce qui limite réchauffement intitule des autres parties des éléments 321,322, 323, 324, 325, 326 composant l’écran 32. Ainsi, le cadre 34 permet une durée de vie plus importante de la matrice d’éléments à cristaux liquides en limitant son échauffement lors de son utilisation.In addition, it should be noted that for reasons of economy, the screen 32 is manufactured according to standard dimensions which are not always adapted to the dimensions of the pixelated images that the control module 33 wishes to display. It is then necessary to use screens 32 whose surface is larger than the surface of the pixelated images displayed by the control module 33. Thus, only part of the liquid crystal cells 32A, forming the matrix of active elements, are used to display a pixelated image. The liquid crystal cells (or active elements) capable of being activated to display a pixelated image then define an information zone 32B, the surface of which is (strictly) smaller than the surface of the liquid crystal matrix 323. In other words , this information area 32B corresponds to a surface, on each element 321, 322, 323, 324, 325, 326 making up the screen 32, which must be lit to allow the image generation device 3 to inform the driver of the vehicle. Thus, the part or parts of the screen 32 not including the information zone are configured to absorb the light emitted by the light source 31 which would favor (without using the framework proposed by the invention as described below) below) rapid and significant heating of said screen, in particular when the light source can emit a large luminous flux, for example greater than 10 kCd, in particular around 15 kCd. It is therefore not necessary to illuminate the entire surface of the liquid crystal matrix 323 to allow the proper functioning of the image generation device 3. The invention therefore aims to limit this phenomenon of heating by proposing the use of a frame 34 positioned between the light source 31 and the screen 32, in order to prevent the parts of the screen not forming the information area from being lit. More specifically, as shown in Figures 2 and 3, the frame 34 comprises a peripheral wall 341 defining an opening 342 configured to surround the information area 32B, preferably superimposed on the contours of the information area. The frame 34 is embedded in the window 329C of the second cover 329 so that the information area defined above is mainly (preferably only) illuminated by the beam of light emitted by the light source 31. Thus, so advantageous, the peripheral wall 341 of the frame hides the parts of the input polarizer 321 which do not participate in the definition of the information area. Therefore, the invention avoids these areas being unnecessarily lit by the light source 31 which limits heating entitled other parts of the elements 321,322, 323, 324, 325, 326 composing the screen 32. Thus, the frame 34 allows a longer lifetime of the matrix of liquid crystal elements by limiting its heating during use.
De manière avantageuse, la paroi périphérique 341 exposée au flux lumineux est réfléchissante afin de limiter réchauffement du cadre 34.Advantageously, the peripheral wall 341 exposed to the light flux is reflective in order to limit heating of the frame 34.
Comme représenté à la figure 3, le module de contrôle 33 est configuré pour modifier la transmittance de plusieurs cellules à cristaux liquides 32A dans une zone délimitée et de surface plus petite que la matrice de cristaux liquides 323 afin de former par exemple une lettre « T ». Selon le présent exemple, le module de contrôle 33 est configuré pour que cette zone d’information 32B ne se déplace pas à la surface de la matrice de cristaux liquides 323 au cours du temps. L’ouverture 342 du cadre est dimensionnée pour cacher une partie du faisceau de lumière et laisser passer une autre partie pour éclairer uniquement la zone d’information dans laquelle la lettre « T » est affichée. Selon le présent exemple, les dimensions de l’ouverture 342 sont supérieures aux dimensions de la lettre « T » afin de permettre d’éclairer des images pixélisées de plus grandes dimensions. Plus précisément, les dimensions de l’ouverture 342 sont choisies pour permettre l’éclairement de toutes les images affichées au cours du temps par le module de contrôle 33 dans la zone d’information 32B.As shown in FIG. 3, the control module 33 is configured to modify the transmittance of several liquid crystal cells 32A in a delimited area with a smaller surface than the liquid crystal matrix 323 in order to form for example a letter "T " According to the present example, the control module 33 is configured so that this information area 32B does not move over the surface of the liquid crystal matrix 323 over time. The opening 342 of the frame is sized to hide part of the light beam and let another part pass to illuminate only the information area in which the letter "T" is displayed. According to the present example, the dimensions of the opening 342 are greater than the dimensions of the letter "T" in order to make it possible to illuminate pixelated images of larger dimensions. More specifically, the dimensions of the opening 342 are chosen to allow the lighting of all the images displayed over time by the control module 33 in the information area 32B.
Bien entendu, lorsque le module de contrôle 33 est configuré pour afficher une seule image pixélisée, par exemple la lettre « T », l’ouverture est de préférence configurée pour permettre uniquement l’éclairement de ladite lettre, comme cela est représenté en figure 4.Of course, when the control module 33 is configured to display a single pixelated image, for example the letter "T", the opening is preferably configured to allow only the illumination of said letter, as shown in FIG. 4 .
Selon un autre exemple de réalisation illustré à la figure 5, lorsque le module de contrôle 33 est configuré pour afficher des images pixélisées dans plusieurs zones d’information distinctes, le cadre 34 comprend plusieurs ouvertures 342A et 342B encadrant chacune une zone d’information 32B spécifique. Les ouvertures du cadre peuvent être de dimensions et de formes différentes en fonction des caractéristiques des images pixélisées dans chaque zone d’information. À présent différentes variantes de réalisation des exemples précédents sont présentées, pouvant être combinées ou non afin de former d’autres exemples de réalisation de l’invention.According to another exemplary embodiment illustrated in FIG. 5, when the control module 33 is configured to display pixelated images in several separate information zones, the frame 34 includes several openings 342A and 342B each framing an information zone 32B specific. The openings of the frame can be of different dimensions and shapes depending on the characteristics of the pixelated images in each information area. Now different embodiments of the preceding examples are presented, which may or may not be combined in order to form other embodiments of the invention.
Selon une variante illustrée à la figure 6, le cadre peut être agencé de manière à prendre appui sur la partie transversale 329B du second capot 329.According to a variant illustrated in FIG. 6, the frame can be arranged so as to bear on the transverse part 329B of the second cover 329.
Selon une autre variante de réalisation, le cadre 34 peut être en matière plastique chargée en particules thermiquement conductrices, notamment des particules métalliques ou des particules d’alumine, afin de favoriser une dissipation plus rapide de la chaleur dans l’environnement.According to another alternative embodiment, the frame 34 may be made of plastic material loaded with thermally conductive particles, in particular metallic particles or alumina particles, in order to promote faster dissipation of heat in the environment.
Selon une autre variante de réalisation de l’invention illustrée à la figure 7, le cadre 34 peut être maintenu en vis-à-vis de la première face frontale de l’écran 32 par l’intermédiaire d’un contre-cadre 344 en matière plastique comprenant ou non des particules thermiquement conductrices.According to another alternative embodiment of the invention illustrated in FIG. 7, the frame 34 can be held facing the first front face of the screen 32 by means of a counter-frame 344 in plastic material comprising or not thermally conductive particles.
Selon une autre variante de réalisation de l’invention illustrée à la figure 8, le cadre peut comporter des ailettes 343 de dissipation de chaleur.According to another alternative embodiment of the invention illustrated in FIG. 8, the frame can include fins 343 for heat dissipation.
Selon une autre variante réalisation, le cadre 34 peut être fixé sur l’écran 32 par vissage ou soudure par ultrasons. De préférence, on peut prévoir l’utilisation d’une colle pour maintenir le cadre contre l’écran 32, favorisant le transfert de la chaleur de l’écran vers le cadre. De préférence, la colle se caractérise par une conductivité thermique supérieure à 0.5 Wm'1K'1. Elle peut par exemple être du type silicone thermique.According to another alternative embodiment, the frame 34 can be fixed to the screen 32 by screwing or ultrasonic welding. Preferably, provision may be made for the use of an adhesive to hold the frame against the screen 32, promoting the transfer of heat from the screen to the frame. Preferably, the adhesive is characterized by a thermal conductivity greater than 0.5 Wm'1K'1. It can for example be of the thermal silicone type.
Selon une autre variante de réalisation, on peut prévoir en outre un radiateur monté au contact du cadre 34.According to another alternative embodiment, provision may also be made for a radiator mounted in contact with the frame 34.
Selon une autre variante non représentée, le cadre peut être agencé entre la source de lumière et l’écran 32 sans nécessairement prendre appui sur ledit écran.According to another variant not shown, the frame can be arranged between the light source and the screen 32 without necessarily being supported on said screen.
Selon une autre variante non représentée, la fenêtre 342 est réalisée directement dans la partie transversale 329B du second capot 329According to another variant not shown, the window 342 is produced directly in the transverse part 329B of the second cover 329
Selon une autre variante le cadre 34 est réalisé par dépôt d’un revêtement conducteur thermique et opaque sur l’écran 32 et le second capot 329, par exemple, selon une technologie de pochoir ou de buse sélective. L’épaisseur de ce revêtement est constante mais adaptée à la quantité de chaleur à transmettre et à sa capacité d’absorption de lumière, c'est-à-dire entre 20 pm et 1 mm.According to another variant, the frame 34 is produced by depositing a conductive and opaque coating on the screen 32 and the second cover 329, for example, according to a stencil or selective nozzle technology. The thickness of this coating is constant but adapted to the amount of heat to be transmitted and to its light absorption capacity, that is to say between 20 μm and 1 mm.
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