FR3075404A1 - IMAGE GENERATING DEVICE AND ASSOCIATED HIGH HEAD DISPLAY - Google Patents
IMAGE GENERATING DEVICE AND ASSOCIATED HIGH HEAD DISPLAY Download PDFInfo
- Publication number
- FR3075404A1 FR3075404A1 FR1762680A FR1762680A FR3075404A1 FR 3075404 A1 FR3075404 A1 FR 3075404A1 FR 1762680 A FR1762680 A FR 1762680A FR 1762680 A FR1762680 A FR 1762680A FR 3075404 A1 FR3075404 A1 FR 3075404A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- polarized light
- screen
- nanometers
- color
- generation device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 41
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 37
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 10
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 8
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 claims description 5
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 17
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 229910019655 synthetic inorganic crystalline material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133617—Illumination with ultraviolet light; Luminescent elements or materials associated to the cell
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/0112—Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Instrument Panels (AREA)
Abstract
L'invention concerne un dispositif de génération d'images (100) comprenant un écran (150) rétroéclairé par un module de génération de lumière polarisée (110), le module de génération de lumière polarisée comportant une source lumineuse (111) émettant un faisceau lumineux polarisé de largeur spectrale inférieure à 100 nanomètres, et l'écran comportant, dans cet ordre : - des cristaux liquides (155) définissant une pluralité de pixels adaptés à modifier la direction de polarisation de la lumière polarisée reçue, - un polariseur (157) laissant passer la lumière polarisée présentant une direction de polarisation prédéterminée, - un matériau photoluminescent (159) adapté à émettre une lumière non polarisée ayant une largeur spectrale supérieure à 400 nanomètres, et, - un filtre de couleur (161) laissant passer la lumière non polarisée comprise dans une largeur spectrale prédéterminée pour générer une couleur dans ladite image. L'invention concerne aussi un afficheur tête haute associé. The invention relates to an image generation device (100) comprising a screen (150) backlit by a polarized light generation module (110), the polarized light generation module comprising a light source (111) emitting a polarized light beam with a spectral width less than 100 nanometers, and the screen comprising, in this order: - liquid crystals (155) defining a plurality of pixels adapted to modify the direction of polarization of the polarized light received, - a polarizer (157) allowing polarized light to pass through having a predetermined polarization direction, a photoluminescent material (159) adapted to emit non-polarized light having a spectral width greater than 400 nanometers, and, - a color filter (161) allowing non-polarized light included in a predetermined spectral width to generate a color in said image. The invention also relates to an associated head-up display.
Description
Dispositif de génération d’images et afficheur tête haute associéImage generation device and associated head-up display
Domaine technique auquel se rapporte l'inventionTechnical field to which the invention relates
La présente invention concerne de manière générale le domaine des dispositifs de génération d’images, notamment ceux utilisés dans les afficheurs tête haute pour véhicule.The present invention relates generally to the field of image generation devices, in particular those used in head-up displays for vehicles.
Elle concerne en outre un afficheur tête haute comprenant un tel dispositif de génération d’images.It further relates to a head-up display comprising such an image generation device.
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 au moins une image et un dispositif de projection d’images adapté à transmettre l’image générée vers une lame partiellement réfléchissante placée dans le champ de vision du conducteur. L’image générée doit être suffisamment lumineuse pour être vue par le conducteur.For this, head-up displays generally include an image generation device adapted to generate at least one image and an image projection device suitable for transmitting the generated image to a partially reflecting plate placed in the field. driver's vision. The image generated must be bright enough to be seen by the driver.
La plupart des dispositifs de génération d’image utilisés aujourd’hui comprennent un écran à cristaux liquides rétroéclairé par une source de lumière non polarisée, diffuse et puissante.Most image generation devices in use today include a liquid crystal display backlit by a non-polarized, diffuse and powerful light source.
Cependant, ce type de dispositif de génération d’images ne transmet, en sortie de l’écran, qu’environ 6% de la lumière générée par la source de lumière. L’écran s’échauffe en bloquant une bonne partie de la lumière émis par la source de lumière, ce qui conduit à sa détérioration.However, this type of image generation device only transmits about 6% of the light generated by the light source out of the screen. The screen heats up by blocking a good part of the light emitted by the light source, which leads to its deterioration.
De plus, en général, les afficheurs tête haute génèrent une lumière polarisée dont la direction de polarisation est horizontale, qui est malheureusement filtrée naturellement par les lunettes polarisées des conducteurs. Ce phénomène peut conduire à augmenter l’intensité lumineuse de la source de lumière rétroéclairant l’écran, augmentant ainsi la température de l’écran.In addition, in general, head-up displays generate polarized light whose direction of polarization is horizontal, which is unfortunately naturally filtered by the polarized glasses of the conductors. This phenomenon can lead to an increase in the light intensity of the light source backlit the screen, thereby increasing the temperature of the screen.
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 optimisé pour lutter contre réchauffement de l’écran et générant des images en lumière non polarisée.In order to remedy the aforementioned drawbacks of the state of the art, the present invention provides an image generation device optimized to combat heating of the screen and generating images in non-polarized light.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un dispositif de génération d’images comprenant un écran dont une face d’entrée est rétroéclairée par un module de génération de lumière polarisée pour générer en sortie au moins une image, dans lequel le module de génération de lumière polarisée comporte :More particularly, according to the invention, an image generation device is proposed comprising a screen, one input face of which is backlit by a polarized light generation module to generate at least one image, in which the generation module of polarized light includes:
- une source lumineuse émettant un faisceau lumineux polarisé ayant une largeur spectrale inférieure ou égale à 100 nanomètres, et dans lequel l’écran comporte au moins, depuis la face d’entrée vers une face de sortie dudit écran, opposée à ladite face d’entrée :a light source emitting a polarized light beam having a spectral width less than or equal to 100 nanometers, and in which the screen comprises at least, from the input face towards an output face of said screen, opposite to said face of Entrance :
- une couche de cristaux liquides définissant une pluralité de pixels, chaque pixel étant adapté à modifier individuellement la direction de polarisation de la lumière polarisée qu’il reçoit,- a layer of liquid crystals defining a plurality of pixels, each pixel being adapted to individually modify the direction of polarization of the polarized light it receives,
- un polariseur adapté à laisser passer uniquement la lumière polarisée présentant une direction de polarisation prédéterminée après qu’elle ait traversé la couche de cristaux liquides,- a polarizer adapted to allow only polarized light having a predetermined polarization direction to pass after it has passed through the layer of liquid crystals,
- une couche d’un matériau photoluminescent adapté à être excité par au moins une des longueurs d’ondes de la lumière polarisée ayant traversé le polariseur pour émettre, par photoluminescence, une lumière non polarisée ayant une largeur spectrale supérieure ou égale à 400 nanomètres, et,a layer of a photoluminescent material adapted to be excited by at least one of the wavelengths of the polarized light having passed through the polarizer to emit, by photoluminescence, a non-polarized light having a spectral width greater than or equal to 400 nanometers, and,
- un filtre de couleur adapté à laisser passer les longueurs d’onde de la lumière non polarisée comprises dans une largeur spectrale prédéterminée du spectre visible pour générer une couleur donnée dans ladite image.- a color filter adapted to let pass the wavelengths of non-polarized light included in a predetermined spectral width of the visible spectrum to generate a given color in said image.
Ainsi, la combinaison d’un rétroéclairage par une lumière polarisée de faible largeur de bande, et d’une couche de matériau photoluminescent suivi d’au moins un filtre de couleur diminue réchauffement de l’écran.Thus, the combination of a backlight with a polarized light of small bandwidth, and a layer of photoluminescent material followed by at least one color filter decreases warming of the screen.
En effet, le faisceau étant polarisé avant de pénétrer dans l’écran, l’écran n’a plus à polariser la lumière de sorte qu’il devient inutile pour l’écran de bloquer la partie de la lumière présentant une direction de polarisation inadéquate. En outre, la faible largeur de bande du faisceau lumineux excite plus efficacement le matériau photoluminescent qui génère alors, en se désexcitant, de la lumière non polarisée à large bande qu’il est alors possible de convertir facilement dans la couleur souhaitée grâce à un filtre de couleur.Indeed, the beam being polarized before entering the screen, the screen no longer has to polarize the light so that it becomes unnecessary for the screen to block the part of the light having an inadequate polarization direction . In addition, the narrow bandwidth of the light beam more efficiently excites the photoluminescent material which then generates, by de-energizing, non-polarized broadband light which can then be easily converted into the desired color using a filter. of color.
La lumière générée en sortie du matériau photoluminescent de l’écran étant non polarisée, les images générées sont en outre visibles par le conducteur, qu’il porte ou non des lunettes polarisées.Since the light generated at the output of the photoluminescent material from the screen is non-polarized, the images generated are also visible to the driver, whether or not he is wearing polarized glasses.
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du dispositif conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :Other non-limiting and advantageous characteristics of the device according to the invention, taken individually or in any technically possible combination, are the following:
- le module de génération de lumière polarisée comporte en outre un diffuseur conçu pour recevoir en entrée ledit faisceau lumineux polarisé et générer en sortie une lumière polarisée diffuse adaptée à illuminer uniformément la face d’entrée de l’écran, ladite lumière polarisée diffuse présentant une direction de polarisation identique à celle du faisceau lumineux polarisé ;the polarized light generation module also comprises a diffuser designed to receive said polarized light beam as input and generate a diffuse polarized light adapted to uniformly illuminate the input face of the screen, said diffused polarized light having a polarization direction identical to that of the polarized light beam;
- le module de génération de lumière polarisée comporte en outre un réflecteur adapté à réfléchir le faisceau lumineux polarisé émis par la source lumineuse en direction de la face d’entrée de l’écran, sans modifier la direction de polarisation dudit faisceau lumineux polarisé.- The polarized light generation module further comprises a reflector adapted to reflect the polarized light beam emitted by the light source towards the input face of the screen, without modifying the direction of polarization of said polarized light beam.
- la face d’entrée de l’écran reçoit au moins 80% de lumière polarisée directe de la part du module de génération de lumière polarisée ;- the input side of the screen receives at least 80% of direct polarized light from the polarized light generation module;
- la source lumineuse est une diode laser ;- the light source is a laser diode;
- la source lumineuse émet un faisceau polarisé de couleur bleue dont le spectre s’étend entre 420 nanomètres et 500 nanomètres et dans lequel le matériau photoluminescent de la couche de matériau photoluminescent de l’écran comprend des phosphores excités par ladite lumière bleue et émettant de la lumière blanche non polarisée dont le spectre s’étend entre 420 nanomètres et 800 nanomètres ;the light source emits a polarized blue beam whose spectrum extends between 420 nanometers and 500 nanometers and in which the photoluminescent material of the photoluminescent material layer of the screen comprises phosphors excited by said blue light and emitting unpolarized white light whose spectrum extends between 420 nanometers and 800 nanometers;
- le filtre de couleur de l’écran comprend un premier filtre de couleur bleue absorbant les longueurs d’onde inférieures à 420 nanomètres et supérieures à 500 nanomètres, un deuxième filtre de couleur verte absorbant les longueurs d’onde inférieures à 500 nanomètres et supérieures à 580 nanomètres et un troisième filtre de couleur rouge absorbant les longueurs d’onde inférieures à 580 nanomètres et supérieures à 800 nanomètres;the screen color filter comprises a first blue color filter absorbing wavelengths less than 420 nanometers and more than 500 nanometers, a second green color filter absorbing wavelengths less than 500 nanometers and greater at 580 nanometers and a third red filter absorbing wavelengths less than 580 nanometers and greater than 800 nanometers;
- il est prévu derrière chacun des pixels (P), ledit filtre de couleur bleue ou ledit filtre de couleur verte ou ledit filtre de couleur rouge, de sorte qu’une matrice comportant un pixel de chaque couleur juxtaposé soit vue comme présentant une couleur résultant d’un mélange desdites couleurs bleue, verte et rouge ;- there is provided behind each of the pixels (P), said blue color filter or said green color filter or said red color filter, so that a matrix comprising a pixel of each color juxtaposed is seen as having a resulting color a mixture of said blue, green and red colors;
- il est prévu, entre le module de génération de lumière polarisée et la face d’entrée de l’écran, un polariseur supplémentaire adapté à laisser passer uniquement la lumière polarisée présentant une direction de polarisation prédéterminée pour illuminer la couche de cristaux liquides dudit écran.- There is provided, between the polarized light generation module and the input face of the screen, an additional polarizer adapted to let through only polarized light having a predetermined polarization direction to illuminate the liquid crystal layer of said screen .
L’invention propose également un afficheur tête haute comprenant un dispositif de génération d’images selon l’invention et un dispositif de projection d’images adapté à transmettre en direction d’une lame partiellement réfléchissante les images générées par ledit dispositif de génération d’images.The invention also provides a head-up display comprising an image generation device according to the invention and an image projection device adapted to transmit towards a partially reflecting plate the images generated by said generation device. images.
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 appended 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 :In the accompanying drawings:
- la figure 1 est une représentation schématique de principe d’un afficheur tête haute selon l’invention en position dans un véhicule ; et- Figure 1 is a schematic representation of the principle of a head-up display according to the invention in position in a vehicle; and
- la figure 2 est une représentation schématique d’un dispositif de génération d’images selon l’invention.- Figure 2 is a schematic representation of an image generation device according to the invention.
Sur la figure 1, on a représenté les éléments principaux d’un afficheur tête haute 1 destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile.In Figure 1, there is shown the main elements of a head-up display 1 intended to equip a vehicle, for example a motor vehicle.
Un tel afficheur tête haute 1 est adapté à 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 de la route.Such a head-up 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 it contains without having to divert the road look.
A cet effet, l’afficheur tête haute 1 comprend un dispositif de génération d’images 100 adapté à générer au moins une image, et un dispositif de projection d’images 200 adapté à transmettre ladite image en direction d’une lame au moins partiellement réfléchissante 300 placée dans le champ de vision du conducteur (voir figure 1).To this end, the head-up display 1 comprises an image generation device 100 adapted to generate at least one image, and an image projection device 200 adapted to transmit said image towards a blade at least partially. reflective 300 placed in the driver's field of vision (see Figure 1).
Plus précisément, dans l’exemple de réalisation de l’afficheur tête haute 1, la lame partiellement réfléchissante 300 est une lame au moins partiellement réfléchissante et au moins partiellement transparente dédiée à l’afficheur tête haute 1, communément appelé combineur. Il peut par exemple s’agir d’une lame semi-réfléchissante et semi-transparente.More specifically, in the embodiment of the head-up display 1, the partially reflective strip 300 is an at least partially reflective and at least partially transparent strip dedicated to the head-up display 1, commonly known as a combiner. It can for example be a semi-reflecting and semi-transparent strip.
Une telle lame partiellement réfléchissante 300 est ici placée entre le parebrise 2 du véhicule et les yeux du conducteur.Such a partially reflecting strip 300 is here placed between the windshield 2 of the vehicle and the driver's eyes.
En variante, la lame partiellement réfléchissante pourrait être confondue avec le parebrise 2 du véhicule, le parebrise 2 du véhicule présentant alors la fonction de lame partiellement réfléchissante pour l’afficheur tête haute.Alternatively, the partially reflective blade could be confused with the windshield 2 of the vehicle, the windshield 2 of the vehicle then having the function of partially reflective blade for the head-up display.
Par ailleurs, ici, le dispositif de projection d’images 200 comprend un miroir de repliement agencé de manière à réfléchir les images générées par le dispositif de génération d’images 100 en direction de la lame partiellement réfléchissante 300. Ici, ledit miroir de repliement est un miroir plan.Furthermore, here, the image projection device 200 comprises a folding mirror arranged so as to reflect the images generated by the image generation device 100 in the direction of the partially reflecting plate 300. Here, said folding mirror is a plane mirror.
En variante, le dispositif de projection d’images pourrait comprendre une pluralité de miroirs et/ou d’autres éléments optiques tels qu’une lentille par exemple.Alternatively, the image projection device could include a plurality of mirrors and / or other optical elements such as a lens for example.
Sur la figure 2, on a représenté plus précisément le dispositif de génération d’images 100 selon l’invention.In FIG. 2, the image generation device 100 according to the invention is shown more precisely.
Le dispositif de génération d’images 100 comprend un écran 150 dont une face d’entrée 150A est rétroéclairée par un module de génération de lumière polarisée 110 pour générer en sortie au moins une image.The image generation device 100 comprises a screen 150 of which an input face 150A is backlit by a polarized light generation module 110 to generate at least one image as an output.
Plus précisément, le module de génération de lumière polarisée 110 comporte une source lumineuse 111 émettant un faisceau lumineux polarisé ayant une largeur spectrale inférieure ou égale à 100 nanomètres.More specifically, the polarized light generation module 110 comprises a light source 111 emitting a polarized light beam having a spectral width less than or equal to 100 nanometers.
De préférence, la largeur spectrale de la source de lumière est inférieure ou égale à 80 nanomètres.Preferably, the spectral width of the light source is less than or equal to 80 nanometers.
Ainsi la source lumineuse 111 émet un spectre de longueurs d’onde dans un intervalle prédéterminé fermé, de largeur inférieure ou égale à 100 nanomètres. Autrement dit, le faisceau lumineux émis par la source lumineuse 111 est constitué uniquement de longueurs d’onde appartenant à l’intervalle prédéterminé.Thus, the light source 111 emits a spectrum of wavelengths in a predetermined closed interval, of width less than or equal to 100 nanometers. In other words, the light beam emitted by the light source 111 consists only of wavelengths belonging to the predetermined interval.
Le spectre émis par la source lumineuse 111 peut être continu ou discontinu, c’est-à-dire qu’il peut comprendre un continuum de longueurs d’ondes ou certaines longueurs d’ondes seulement dans l’intervalle prédéterminé.The spectrum emitted by the light source 111 can be continuous or discontinuous, that is to say that it can comprise a continuum of wavelengths or certain wavelengths only in the predetermined interval.
Par « polarisée », on entend que la lumière générée par la source lumineuse 111 présente une direction de polarisation préférentielle.By “polarized”, it is meant that the light generated by the light source 111 has a preferential direction of polarization.
Dans l’exemple décrit ici, la source lumineuse 111 est une diode laser.In the example described here, the light source 111 is a laser diode.
Par exemple, il peut s’agir d’une diode laser émettant un faisceau lumineux polarisé de couleur bleue, dont le spectre s’étend entre 420 nanomètres (nm) et 500 nanomètres (nm). L’intervalle prédéterminé est dans ce cas [420nm ; 500nm], de largeur égale à 80 nanomètres. La polarisation de la lumière est de type rectiligne. Plus précisément, la polarisation est choisie de type P ou S, c’està-dire rectiligne contenue dans le plan d’incidence ou rectiligne perpendiculaire à ce dernier, ledit plan d’incidence comportant à la fois le rayon incident et la normale à la face d’entrée 150A de l’écran 150.For example, it can be a laser diode emitting a polarized light beam of blue color, the spectrum of which ranges between 420 nanometers (nm) and 500 nanometers (nm). In this case, the predetermined interval is [420nm; 500nm], of width equal to 80 nanometers. The polarization of the light is of the rectilinear type. More precisely, the polarization is chosen of the P or S type, that is to say rectilinear contained in the plane of incidence or rectilinear perpendicular thereto, said plane of incidence comprising both the incident ray and the normal to the input face 150A of screen 150.
En pratique, la polarisation de la lumière générée par la source lumineuse 111 est choisie soit de manière à être perpendiculaire à un polarisateur 157 de sortie de l’écran 150 (cas de l’écran « normally black »), c'est-à-dire de manière que l’écran soit non traversant lorsque ces pixels ne sont soumis à aucun champ électromagnétique (voir ci-après pour le fonctionnement de l’écran), ou de manière à être parallèle au polarisateur 157 de sortie de l’écran 150 (cas de l’écran « normally white >>), c’est-à-dire de manière que l’écran soit traversant dans la situation où ces pixels ne sont soumis à aucun champ électromagnétique (voir ci-après pour le fonctionnement de l’écran).In practice, the polarization of the light generated by the light source 111 is chosen either so as to be perpendicular to a polarizer 157 for outputting the screen 150 (case of the "normally black" screen), that is to say -to say so that the screen is non-traversing when these pixels are not subjected to any electromagnetic field (see below for the operation of the screen), or so as to be parallel to the screen output polarizer 157 150 (case of the “normally white” screen), that is to say so that the screen is traversing in the situation where these pixels are not subjected to any electromagnetic field (see below for the operation of the screen).
Avantageusement, la source lumineuse 111 émettant un faisceau de lumière de faible largeur spectrale, les optimisations et traitements optiques des différents éléments optiques constituant le dispositif de génération d’images sont réalisées spécifiquement pour cette largeur spectrale et non pour tout le spectre du visible, ce qui simplifie lesdits optimisations et traitements optiques.Advantageously, the light source 111 emitting a light beam of small spectral width, the optical optimizations and treatments of the different optical elements constituting the image generation device are carried out specifically for this spectral width and not for the entire visible spectrum, this which simplifies said optical optimizations and treatments.
Tel que représenté sur la figure 2, le module de génération de lumière polarisée 110 comporte en outre un diffuseur 113 de manière à générer une lumière polarisée diffuse.As shown in Figure 2, the polarized light generation module 110 further includes a diffuser 113 so as to generate diffuse polarized light.
Le diffuseur 113 est conçu pour recevoir sur une face d’entrée 113A ledit faisceau lumineux polarisé émit par la source lumineuse 111, et pour générer par une face de sortie 113B, opposée à ladite face d’entrée 113A du diffuseur 113, une lumière polarisée diffuse adaptée à illuminer uniformément la face d’entrée 150A de l’écran 150.The diffuser 113 is designed to receive on an input face 113A said polarized light beam emitted by the light source 111, and to generate by an output face 113B, opposite to said input face 113A of the diffuser 113, polarized light diffuse suitable for uniformly illuminating the input face 150A of the screen 150.
Le diffuseur 113 est tel que ladite lumière polarisée diffuse qu’il émet présente une direction de polarisation identique à celle du faisceau lumineux polarisé émit par la source lumineuse 111.The diffuser 113 is such that said polarized light diffuses that it emits has a polarization direction identical to that of the polarized light beam emitted by the light source 111.
Pour ce faire, le diffuseur 113 est réalisé en matériau translucide ne perturbant pas la polarisation de la lumière. Par exemple, le diffuseur 113 est réalisé par moulage, en une seule pièce, en matériau polycarbonate ou PolyMethylMethAcrylate (PMMA).To do this, the diffuser 113 is made of translucent material which does not disturb the polarization of the light. For example, the diffuser 113 is produced by molding, in one piece, from polycarbonate or PolyMethylMethAcrylate (PMMA) material.
En variante, le diffuseur pourrait comprendre plusieurs éléments diffusants au lieu d’être formé d’une seule pièce.Alternatively, the diffuser could include several diffusing elements instead of being formed in one piece.
Grâce au diffuseur 113, la qualité de l’image générée en sortie de l’écran 150 est améliorée car l’effet directionnel de la lumière rétroéclairant l’écran est gommé, de sorte que les zones de l’écran exagérément lumineuses du fait dudit effet directionnel de la lumière sont réduites (on dit que l’effet de « hot spot >> est réduit).Thanks to the diffuser 113, the quality of the image generated at the output of the screen 150 is improved because the directional effect of the light backlit the screen is erased, so that the areas of the screen that are excessively bright due to said directional effect of light are reduced (it is said that the "hot spot" effect is reduced).
Le module de génération de lumière polarisée 110 comporte aussi, dans l’exemple représenté, un réflecteur 115 adapté à réfléchir une partie du faisceau lumineux polarisé émis par la source lumineuse 111 en direction de la face d’entrée 150A de l’écran 150, sans modifier la direction de polarisation dudit faisceau lumineux polarisé.The polarized light generation module 110 also comprises, in the example shown, a reflector 115 adapted to reflect a part of the polarized light beam emitted by the light source 111 in the direction of the input face 150A of the screen 150, without changing the direction of polarization of said polarized light beam.
A cet effet, le réflecteur 115 présente une forme parabolique, dont une extrémité est fermée par la source lumineuse 111 et dont l’autre extrémité est fermée par le diffuseur 113.To this end, the reflector 115 has a parabolic shape, one end of which is closed by the light source 111 and the other end of which is closed by the diffuser 113.
Le réflecteur 115 est généralement recouvert d’une couche réflectrice. Ici la couche réflectrice consiste en un traitement spécifiquement adapté à réfléchir la lumière polarisée dans la largeur spectrale émise par la source lumineuse 111.The reflector 115 is generally covered with a reflective layer. Here the reflective layer consists of a treatment specifically adapted to reflect the light polarized in the spectral width emitted by the light source 111.
En outre, le réflecteur 115 est réalisé en un matériau adapté à réfléchir la lumière en direction de la face d’entrée 150A de l’écran 150 sans perturber la polarisation de la lumière. Par exemple, sans que cela soit limitatif, le réflecteur est réalisé en matériau plastique de type polycarbonate avec une couche réflective en aluminium.In addition, the reflector 115 is made of a material suitable for reflecting light towards the input face 150A of the screen 150 without disturbing the polarization of the light. For example, without being limiting, the reflector is made of plastic material of the polycarbonate type with a reflective layer of aluminum.
Le réflecteur 115 est optionnel dans la mesure où la face d’entrée 150A de l’écran 150 reçoit au moins 80% de lumière polarisée directe de la part du module de génération de lumière polarisée 110. Par lumière directe, on entend la lumière reçue par l’écran sans avoir été réfléchie préalablement, mais qui peut avoir été transmise (diffusée) à travers un élément optique, par exemple à travers le diffuseur 113.The reflector 115 is optional insofar as the input face 150A of the screen 150 receives at least 80% of direct polarized light from the polarized light generation module 110. By direct light is understood the light received by the screen without having been previously reflected, but which may have been transmitted (diffused) through an optical element, for example through the diffuser 113.
Ainsi, grâce au module de génération de lumière selon l’invention, la face d’entrée 150A de l’écran 150 reçoit un faisceau lumineux polarisé et présentant une faible largeur spectrale.Thus, thanks to the light generation module according to the invention, the input face 150A of the screen 150 receives a polarized light beam and having a narrow spectral width.
L’écran 150 comporte quant à lui, depuis sa face d’entrée 150A vers une face de sortie 150B opposée à ladite face d’entrée 150A, au moins :The screen 150 comprises, for its part, from its entry face 150A to an exit face 150B opposite said entry face 150A, at least:
- une couche de cristaux liquides 155 définissant une pluralité de pixels P, chaque pixel P étant adapté à modifier individuellement la direction de polarisation de la lumière polarisée qu’il reçoit,a liquid crystal layer 155 defining a plurality of pixels P, each pixel P being adapted to individually modify the direction of polarization of the polarized light which it receives,
- un polariseur 157 adapté à laisser passer uniquement la lumière polarisée présentant une direction de polarisation prédéterminée après qu’elle ait traversé la couche de cristaux liquides 155,a polarizer 157 adapted to allow only polarized light having a predetermined polarization direction to pass after it has passed through the layer of liquid crystals 155,
- une couche d’un matériau photoluminescent 159 adapté à être excité par la lumière polarisée ayant traversé le polariseur 157 pour émettre, par photoluminescence, une lumière non polarisée ayant une largeur spectrale supérieure ou égale à 400 nanomètres, et,a layer of photoluminescent material 159 adapted to be excited by polarized light having passed through polarizer 157 to emit, by photoluminescence, non-polarized light having a spectral width greater than or equal to 400 nanometers, and,
- un filtre de couleur 161 adapté à laisser passer la lumière non polarisée comprise dans une largeur spectrale prédéterminée du spectre visible pour générer une couleur donnée dans ladite image.- A color filter 161 adapted to let the non-polarized light included in a predetermined spectral width of the visible spectrum to generate a given color in said image.
Plus précisément, la couche de cristaux liquides 155 est prise en sandwich entre deux substrats 154, 156.More specifically, the liquid crystal layer 155 is sandwiched between two substrates 154, 156.
Les deux substrats 154, 156 sont ici réalisés en matériau transparent, par exemple en verre. Ils sont chacun adapté à laisser passer la lumière qu’ils reçoivent sans modifier ladite polarisation de la lumière.The two substrates 154, 156 are here made of transparent material, for example glass. They are each adapted to allow the light they receive to pass without modifying said polarization of light.
Ici, une des faces du substrat 154 situé en amont de la couche de cristaux liquides 155 constitue la face d’entrée 150A de l’écran 150.Here, one of the faces of the substrate 154 located upstream of the liquid crystal layer 155 constitutes the input face 150A of the screen 150.
Le ou les substrats 154, 156 supportent les cellules électriques de pilotage des cristaux liquides de la couche de cristaux liquides 155.The substrate (s) 154, 156 support the electric cells for controlling the liquid crystals of the liquid crystal layer 155.
Plus précisément, dans la variante représentée, chaque substrat 154, 156 comporte une pluralité d’électrodes selon un maillage prédéfini ; formant les cellules électriques de pilotage. Le maillage d’électrodes de l’un des substrats 154 est positionné en vis-à-vis du maillage d’électrodes de l’autre substrat 156 de manière qu’une partie de l’une des électrodes du substrat 154 soit en vis-à-vis d’au moins une partie de l’une des électrodes de l’autre substrat 156 et forment ensemble une cellule électrique de pilotage. En appliquant une différence de tension entre l’électrode du substrat 154 et l’électrode du substrat 156 au moins partiellement en vis-à-vis de cette dernière, il est possible d’imposer un champ électromagnétique aux cristaux liquides de la couche de cristaux liquides 155 spécifiquement pris en sandwich dans cette cellule électrique (entre lesdites parties d’électrodes), de sorte que les cristaux liquides de cette zone s’orientent et sont alors susceptibles de modifier la direction de polarisation de la lumière qu’ils reçoivent. En pratique, les cristaux liquides sont susceptibles de modifier la direction de polarisation de la lumière qui les traverse en fonction de l’intensité du champ électromagnétique généré par la cellule électrique correspondante.More specifically, in the variant shown, each substrate 154, 156 comprises a plurality of electrodes according to a predefined mesh; forming the electrical control cells. The electrode mesh of one of the substrates 154 is positioned facing the electrode mesh of the other substrate 156 so that part of one of the electrodes of the substrate 154 is facing with respect to at least part of one of the electrodes of the other substrate 156 and together form an electric control cell. By applying a voltage difference between the electrode of the substrate 154 and the electrode of the substrate 156 at least partially opposite the latter, it is possible to impose an electromagnetic field on the liquid crystals of the crystal layer. liquids 155 specifically sandwiched in this electric cell (between said parts of electrodes), so that the liquid crystals of this zone orient themselves and are then capable of modifying the direction of polarization of the light which they receive. In practice, liquid crystals are capable of modifying the direction of polarization of the light passing through them as a function of the intensity of the electromagnetic field generated by the corresponding electric cell.
La cellule électrique et les cristaux liquides pris en sandwich dans cette cellule électrique, c’est-à-dire la paire d’électrodes en vis-à-vis et les cristaux liquides pris en sandwich entre ces électrodes forment un pixel P de l’écran 150. Dans chaque pixel P de la couche de cristaux liquides, il est possible d’orienter les cristaux liquides indépendamment de l’orientation des cristaux liquides des pixels voisins. Autrement dit, chaque pixel P correspond à une zone de la couche de cristaux liquides 155 dans laquelle les cristaux liquides sont orientables de manière autonome par rapport aux autres cristaux liquides de ladite couche de cristaux liquides 155.The electric cell and the liquid crystals sandwiched in this electric cell, that is to say the pair of opposite electrodes and the liquid crystals sandwiched between these electrodes form a pixel P of the screen 150. In each pixel P of the liquid crystal layer, it is possible to orient the liquid crystals independently of the orientation of the liquid crystals of the neighboring pixels. In other words, each pixel P corresponds to an area of the liquid crystal layer 155 in which the liquid crystals are orientable autonomously with respect to the other liquid crystals of said liquid crystal layer 155.
Grâce à cette orientation des cristaux liquides indépendante pour chaque pixel P de l’écran, chaque pixel P est adapté à modifier individuellement la direction de polarisation de la lumière polarisée qu’il reçoit.Thanks to this orientation of the liquid crystals independent for each pixel P of the screen, each pixel P is adapted to individually modify the direction of polarization of the polarized light that it receives.
En pratique, les deux substrats 154, 156 présentent généralement chacun des électrodes sous forme de bandes parallèles, et ils sont positionnés l’un par rapport à l’autre de manière que les électrodes d’un des substrats soient perpendiculaires aux électrodes de l’autre substrat. Ici, les électrodes des substrats 154, 156 forment respectivement des bandes parallèles verticales et des bandes parallèles horizontales. Les pixels formés sont généralement de forme rectangulaire, de sorte que trois pixels voisins forment ensemble une matrice carrée, et l’ensemble des matrices carrées ainsi formées génèrent un quadrillage de l’écran. C’est le cas par exemple pour la technologie « TN » des écrans TFT (selon l’acronyme anglais de « Thin Film Technology »).In practice, the two substrates 154, 156 generally have each of the electrodes in the form of parallel strips, and they are positioned relative to each other so that the electrodes of one of the substrates are perpendicular to the electrodes of the other substrate. Here, the electrodes of the substrates 154, 156 respectively form vertical parallel strips and horizontal parallel strips. The pixels formed are generally rectangular in shape, so that three neighboring pixels together form a square matrix, and the set of square matrices thus formed generate a grid of the screen. This is the case for example for the "TN" technology of TFT screens (according to the acronym for "Thin Film Technology").
En variante, il serait possible de ne prévoir les électrodes que sur un des substrats, par exemple sur le substrat d’entrée de l’écran, pour imposer un champ électromagnétique aux cristaux liquides de la couche de cristaux liquides 155 afin de les orienter. Cette variante, dite IPS, ne sera pas décrite dans le détail dans la mesure où les principes d’orientation des cristaux liquides dans les écrans à cristaux liquides sont connus de l’homme de l’art.As a variant, it would be possible to provide the electrodes only on one of the substrates, for example on the input substrate of the screen, to impose an electromagnetic field on the liquid crystals of the liquid crystal layer 155 in order to orient them. This so-called IPS variant will not be described in detail since the principles of orientation of liquid crystals in liquid crystal displays are known to those skilled in the art.
Les cristaux liquides utilisés sont ceux classiquement utilisés dans le domaine des écrans à cristaux liquides. De préférence, on choisira des cristaux liquides adaptés à transmettre la lumière du spectre de la source lumineuse 111 avec le moins de perte possible.The liquid crystals used are those conventionally used in the field of liquid crystal screens. Preferably, liquid crystals will be chosen which are suitable for transmitting light from the spectrum of the light source 111 with the least possible loss.
Dans l’exemple décrit, on choisira des cristaux liquides adaptés à transmettre, lorsqu’ils sont orientés, la lumière bleue s’étendant entre 420 nanomètres et 500 nanomètres.In the example described, we will choose liquid crystals suitable for transmitting, when oriented, blue light ranging between 420 nanometers and 500 nanometers.
En pratique, comme il a été dit, lorsqu’ils sont orientés, c’est-à-dire soumis à un champ électromagnétique suffisant, les cristaux liquides d’un pixel sont susceptibles de modifier la direction de polarisation de la lumière polarisée traversant ce pixel.In practice, as has been said, when they are oriented, that is to say subject to a sufficient electromagnetic field, the liquid crystals of a pixel are capable of modifying the direction of polarization of the polarized light passing through it. pixel.
La lumière dont la direction de polarisation a éventuellement été modifiée, pixel par pixel, en traversant la couche de cristaux liquides 155 arrivent ensuite sur le polariseur 157.The light, the direction of polarization of which has possibly been modified, pixel by pixel, passing through the layer of liquid crystals 155 then arrives at the polarizer 157.
Le polariseur 157 est adapté à ne laisser passer que la lumière présentant une direction de polarisation prédéterminée. Ainsi, les composantes de la lumière présentant une autre direction de polarisation que la direction de polarisation prédéterminée est bloquée par le polariseur 157.The polarizer 157 is adapted to let through only light having a predetermined direction of polarization. Thus, the components of the light having a different direction of polarization than the predetermined direction of polarization is blocked by the polarizer 157.
Pour ce faire, le polariseur 157 peut par exemple être formé par un film de polymères étiré selon une direction préférentielle, direction qui correspond alors à la direction de polarisation que ledit polariseur 157 est susceptible de laisser passer.To do this, the polarizer 157 can for example be formed by a polymer film stretched in a preferred direction, a direction which then corresponds to the direction of polarization that said polarizer 157 is capable of letting through.
A la sortie du polariseur 157, la lumière est pixélisée, c’est-à-dire qu’elle comprend des portions plus ou moins sombres car les composantes de la lumière dont la direction de polarisation a été modifiée par les pixels de l’écran, alors devenue différente de celle du polarisateur 157, ont été arrêtées par le polariseur 157.At the output of polarizer 157, the light is pixelated, that is to say that it comprises more or less dark portions because the components of the light whose direction of polarization has been modified by the pixels of the screen , which then became different from that of polarizer 157, were stopped by polarizer 157.
La lumière pixélisée ayant traversée le polariseur 157 avec plus ou moins d’intensité après avoir vu sa direction de polarisation modifiée par les pixels de la couche de cristaux liquides 155 forme une image intermédiaire. Ici, l’image intermédiaire est de couleur bleue puisque la lumière présente des longueurs d’ondes uniquement dans l’intervalle prédéterminée de la source lumineuse 111. Autrement dit, l’image intermédiaire est en niveaux de bleu, c’est-à-dire qu’elle comprend des pixels plus ou moins sombres (ou plus ou moins lumineux), de couleur bleue.The pixelated light having passed through the polarizer 157 with more or less intensity after having seen its direction of polarization modified by the pixels of the liquid crystal layer 155 forms an intermediate image. Here, the intermediate image is blue in color since the light has wavelengths only in the predetermined interval of the light source 111. In other words, the intermediate image is in blue levels, that is to say say that it includes more or less dark pixels (or more or less bright), of blue color.
La lumière pixélisée en niveaux de bleu formant l’image intermédiaire en sortie du polariseur 157 arrive sur la couche de matériau photoluminescent 159.The light pixelated in blue levels forming the intermediate image at the output of the polarizer 157 arrives on the layer of photoluminescent material 159.
Le matériau photoluminescent 159 comprend ici des phosphores adaptés à être excités par les longueurs d’ondes du spectre de la source lumineuse 111, c’est-à-dire spécifiquement par les longueurs de l’intervalle prédéterminé. Les phosphores du matériau photoluminescent 159 sont adaptés à se désexciter par photoluminescence, c’est-à-dire en émettant de la lumière. La lumière émise par les phosphores est une lumière non polarisée et dont la largeur spectrale est supérieure ou égale à 400 nanomètres. Ainsi, au passage de la couche de matériau photoluminescent 159, la lumière polarisée de faible largueur spectrale, ayant traversée à la fois la couche de cristaux liquides 155 et le polariseur 157 pour former l’image intermédiaire, est transformée en lumière non polarisée, de largeur spectrale étendue. En pratique, la lumière émise par les phosphores à la sortie de la couche de matériau photoluminescent couvre l’intégralité de la bande visible du spectre lumineux s’étendant entre 400 nm et 800 nm.The photoluminescent material 159 here comprises phosphors adapted to be excited by the wavelengths of the spectrum of the light source 111, that is to say specifically by the lengths of the predetermined interval. The phosphors of the photoluminescent material 159 are adapted to de-excite by photoluminescence, that is to say by emitting light. The light emitted by the phosphors is non-polarized light and whose spectral width is greater than or equal to 400 nanometers. Thus, on passing the layer of photoluminescent material 159, the polarized light of small spectral width, having passed through both the liquid crystal layer 155 and the polarizer 157 to form the intermediate image, is transformed into non-polarized light, of extended spectral width. In practice, the light emitted by the phosphors at the exit of the layer of photoluminescent material covers the entire visible band of the light spectrum ranging between 400 nm and 800 nm.
Dans l’exemple décrit, les phosphores sont adaptés à être excités par la lumière bleue émise par la source lumineuse 111 et à émettre en réponse, à la sortie de la couche de matériau photoluminescent 159, de la lumière blanche dont le spectre s’étend entre 420 nanomètres et 800 nanomètres.In the example described, the phosphors are adapted to be excited by the blue light emitted by the light source 111 and to emit in response, at the output of the layer of photoluminescent material 159, white light whose spectrum extends between 420 nanometers and 800 nanometers.
Par exemple, les phosphores sont ici de type Yttrium aluminium garnet dopés au Cérium (Ce :YAG) mais cette couche pourrait aussi être constituée de nanoparticules de silicium moins chères que le phosphore.For example, the phosphors here are of the Yttrium aluminum garnet type doped with cerium (Ce: YAG), but this layer could also consist of cheaper silicon nanoparticles than phosphorus.
Selon l’invention, la lumière de faible largeur spectrale, c’est-à-dire la lumière colorée émise par la source lumineuse 111, est convertie en lumière de largeur spectrale étendue, c’est-à-dire en lumière blanche. Ainsi, à la sortie de la couche de matériau photoluminescent 159, l’image intermédiaire est en niveaux de gris, c'est-à-dire qu’elle est formée de pixels plus ou moins sombres (ou plus ou moins lumineux), de couleur blanche. On pourrait encore dire que l’image intermédiaire est en noir et blanc à la sortie de la couche de matériaux photoluminescent 159.According to the invention, the light of narrow spectral width, that is to say the colored light emitted by the light source 111, is converted into light of extended spectral width, that is to say into white light. Thus, at the exit from the layer of photoluminescent material 159, the intermediate image is in gray levels, that is to say that it is formed of more or less dark (or more or less bright) pixels, of White color. We could also say that the intermediate image is in black and white at the exit of the layer of photoluminescent material 159.
La conversion de la lumière de faible largeur spectrale en lumière de largeur spectrale étendue intervient le plus tard possible dans l’écran 150, ce qui évite les absorptions énergétiques importantes dans les différents éléments optiques du dispositif de génération d’images 100 et limite la surchauffe de l’écran 150.The conversion of the light of narrow spectral width into light of wide spectral width occurs as late as possible in the screen 150, which avoids significant energy absorption in the various optical elements of the image generation device 100 and limits overheating. of screen 150.
Après avoir traversé la couche de matériau photoluminescent 159, la lumière pixélisée, non polarisée, et de largeur spectrale étendue, traverse ensuite le filtre de couleur 161, de sorte que l’image intermédiaire est rendue colorée pour former l’image finale telle qu’elle est vue par le conducteur.After having passed through the layer of photoluminescent material 159, the pixelated light, non-polarized, and of broad spectral width, then passes through the color filter 161, so that the intermediate image is made colored to form the final image such that it is seen by the driver.
Plus précisément, le filtre de couleur 161 est adapté à ne laisser passer que la lumière non polarisée comprise dans une largeur spectrale prédéterminée du spectre visible pour générer une couleur donnée dans ladite image.More specifically, the color filter 161 is adapted to let through only the non-polarized light included in a predetermined spectral width of the visible spectrum to generate a given color in said image.
Autrement dit, le filtre de couleur 161 absorbe une partie seulement du spectre de lumière blanche formant l’image intermédiaire et en laisse passer une partie de manière à colorer les pixels de l’image.In other words, the color filter 161 absorbs only part of the white light spectrum forming the intermediate image and lets part pass through so as to color the pixels of the image.
En pratique, le filtre de couleur 161 de l’écran comprend trois filtres distincts 161A de manière à pouvoir former au moins trois couleurs distinctes dans l’image finale, préférentiellement une multitude de couleurs par superposition de tout ou partie de ces trois couleurs.In practice, the color filter 161 of the screen comprises three distinct filters 161A so as to be able to form at least three distinct colors in the final image, preferably a multitude of colors by superposition of all or part of these three colors.
Plus précisément, le filtre de couleur 161 comprend un premier filtre 161A de couleur bleue absorbant les longueurs d’onde inférieures à 420 nanomètres et supérieures à 500 nanomètres, un deuxième filtre 161A de couleur verte absorbant les longueurs d’onde inférieures à 500 nanomètres et supérieures à 580 nanomètres et un troisième filtre 161A de couleur rouge absorbant les longueurs d’onde inférieures à 580 nanomètres et supérieures à 800 nanomètres.More specifically, the color filter 161 comprises a first filter 161A of blue color absorbing wavelengths less than 420 nanometers and greater than 500 nanometers, a second filter 161A of green color absorbing wavelengths less than 500 nanometers and greater than 580 nanometers and a third red 161A filter absorbing wavelengths less than 580 nanometers and greater than 800 nanometers.
Dans l’exemple décrit ici, comme il a été dit, il est prévu que trois pixels P juxtaposés de l’écran 150 forment une matrice de pixels. Chaque matrice de pixels est vue par l’œil humain comme un unique pixel, ici de forme carrée, de dimension supérieure auxdits pixels P de l’écran 150, présentant une couleur résultant d’un mélange des couleurs bleue, verte et rouge. Pour ce faire, il est prévu derrière chaque pixel P de l’écran 150 un filtre 161A de couleur spécifique, par exemple ledit premier filtre 161A de couleur bleue, ou ledit deuxième filtre 161A de couleur verte ou encore ledit troisième filtre 161A de couleur rouge, de sorte que chaque pixel P soit adapté à générer la couleur bleue, la couleur verte ou encore la couleur rouge avec plus ou moins d’intensité. La matrice comporte alors trois pixels P juxtaposés, à savoir un pixel muni dudit premier filtre de couleur bleue, un pixel muni dudit deuxième filtre de couleur verte et un pixel muni dudit troisième filtre de couleur rouge. En pratique, les propriétés de l’œil humain ne permettent pas à l’œil humain de déceler séparément chaque pixel P, de dimensions trop petites, mais uniquement les matrices de pixels, de dimensions plus grandes. Chaque matrice est alors vue par l’œil humain comme un unique pixel ayant sa propre couleur, résultant du mélange des couleurs plus ou moins intenses des trois pixels P formant ladite matrice.In the example described here, as has been said, it is expected that three pixels P juxtaposed with the screen 150 form a matrix of pixels. Each pixel matrix is seen by the human eye as a single pixel, here square in shape, of dimension greater than said pixels P of screen 150, having a color resulting from a mixture of the colors blue, green and red. To do this, there is provided behind each pixel P of the screen 150 a filter 161A of specific color, for example said first filter 161A of blue color, or said second filter 161A of green color or even said third filter 161A of red color , so that each pixel P is adapted to generate the blue color, the green color or even the red color with more or less intensity. The matrix then comprises three pixels P juxtaposed, namely a pixel provided with said first filter in blue color, a pixel provided with said second filter in green color and a pixel provided with said third filter in red color. In practice, the properties of the human eye do not allow the human eye to detect each pixel P, of dimensions too small, but only the matrixes of pixels, of larger dimensions. Each matrix is then seen by the human eye as a single pixel having its own color, resulting from the mixing of the more or less intense colors of the three pixels P forming said matrix.
Ainsi, l’image finale formée par l’écran est une image pixélisée en couleur. L’intensité de la couleur de chaque matrice de pixels dans l’image est commandée par la couche de cristaux liquides 155 et par le polariseur 157 qui éteigne plus ou moins chaque pixel P de ladite matrice et donc chacune des couleurs bleue, verte ou rouge mélangées.Thus, the final image formed by the screen is a pixelated color image. The intensity of the color of each pixel matrix in the image is controlled by the liquid crystal layer 155 and by the polarizer 157 which more or less extinguishes each pixel P of said matrix and therefore each of the colors blue, green or red mixed.
L’image est formée par de la lumière non polarisée (puisqu’elle a traversé la couche de matériau photoluminescent 159), de sorte que les utilisateurs de l’afficheur tête haute 1 portant des lunettes de soleil à verres polarisés peuvent voir sans problème les images affichées par ledit afficheur tête haute 1.The image is formed by non-polarized light (since it has passed through the layer of photoluminescent material 159), so that users of the head-up display 1 wearing polarized sunglasses can easily see the images displayed by said head-up display 1.
L’invention n’est pas limitée à l’exemple décrit ici et l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.The invention is not limited to the example described here and a person skilled in the art will be able to make any variant which conforms to his spirit.
Notamment, selon une variante (représentée en pointillée sur la figure 2), on pourrait envisager que le dispositif de génération d’images 100 comprenne en outre, entre le module de génération de lumière 110 et la face d’entrée 150A de l’écran 150, un polariseur supplémentaire 170. Ce polariseur supplémentaire 170 est adapté à laisser passer uniquement la lumière polarisée issu de la source lumineuse 111 présentant une direction de polarisation prédéterminée pour illuminer la couche de cristaux liquides 155 dudit écran 150.In particular, according to a variant (shown in dotted lines in FIG. 2), it could be envisaged that the image generation device 100 further comprises, between the light generation module 110 and the input face 150A of the screen 150, an additional polarizer 170. This additional polarizer 170 is adapted to allow only polarized light coming from the light source 111 having a predetermined polarization direction to illuminate the liquid crystal layer 155 of said screen 150.
Le fait de prévoir ce polariseur supplémentaire 170 permet de garantir que les pixels sombres soient véritablement éteints, c’est-à-dire noirs. Autrement dit, le contraste de l’image finale est amélioré par le polariseur supplémentaire 170.The fact of providing this additional polarizer 170 makes it possible to guarantee that the dark pixels are truly extinct, that is to say black. In other words, the contrast of the final image is improved by the additional polarizer 170.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1762680A FR3075404B1 (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | IMAGE GENERATION DEVICE AND ASSOCIATED HIGH HEAD DISPLAY |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1762680 | 2017-12-20 | ||
FR1762680A FR3075404B1 (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | IMAGE GENERATION DEVICE AND ASSOCIATED HIGH HEAD DISPLAY |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3075404A1 true FR3075404A1 (en) | 2019-06-21 |
FR3075404B1 FR3075404B1 (en) | 2020-02-28 |
Family
ID=61913299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1762680A Active FR3075404B1 (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | IMAGE GENERATION DEVICE AND ASSOCIATED HIGH HEAD DISPLAY |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR3075404B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3102572A1 (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-30 | Valeo Comfort And Driving Assistance | Image generation device and associated head-up display device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080055515A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Samsung Electronics Co., Ltd | Photoluminescence liquid crystal display |
WO2012121372A1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | シャープ株式会社 | Display element and electronic device |
US20120320607A1 (en) * | 2010-03-03 | 2012-12-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Wavelength conversion member, light emitting device and image display device, and method for manufacturing wavelength conversion member |
WO2017017269A1 (en) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | Valeo Comfort And Driving Assistance | Device for forming an image and head-up display comprising a device of this kind |
-
2017
- 2017-12-20 FR FR1762680A patent/FR3075404B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080055515A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Samsung Electronics Co., Ltd | Photoluminescence liquid crystal display |
US20120320607A1 (en) * | 2010-03-03 | 2012-12-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Wavelength conversion member, light emitting device and image display device, and method for manufacturing wavelength conversion member |
WO2012121372A1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | シャープ株式会社 | Display element and electronic device |
WO2017017269A1 (en) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | Valeo Comfort And Driving Assistance | Device for forming an image and head-up display comprising a device of this kind |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3102572A1 (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-30 | Valeo Comfort And Driving Assistance | Image generation device and associated head-up display device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3075404B1 (en) | 2020-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0872759B1 (en) | Liquid crystal display device for a color display panel | |
JP2015118272A (en) | Liquid crystal display device for head-up display device, and head-up display device | |
WO2016079457A1 (en) | Projection system for display, in particular a heads-up display, and associated display | |
EP2875398A1 (en) | Device and method for emitting a light beam intended to form an image, projection system, and display using said device | |
EP3399519B1 (en) | Light module for a motor vehicle configured to project a light beam forming a pixelated image | |
FR3013462A1 (en) | SYSTEM FOR DISPLAYING AN IMAGE ON A WINDSHIELD | |
WO2007096358A1 (en) | Liquid-crystal display device displaying coloured segments and timepiece equipped with this device | |
EP3084521B1 (en) | System and method for projecting an image and display using said system | |
FR2737313A1 (en) | LIQUID CRYSTAL VISUALIZATION SCREEN | |
FR3075404A1 (en) | IMAGE GENERATING DEVICE AND ASSOCIATED HIGH HEAD DISPLAY | |
FR3054328B1 (en) | IMAGE GENERATING DEVICE AND HIGH HEAD DISPLAY | |
EP3479167B1 (en) | Liquid crystal display, image generating device including such a display and head-up display including such a device | |
FR3082011A1 (en) | IMAGE GENERATION DEVICE AND HEAD-UP DISPLAY COMPRISING SUCH A DEVICE | |
EP3132308A1 (en) | Image-generation system for head-up display and associated head-up display for a motor vehicle | |
FR3079599A1 (en) | LIGHT SIGNALING DEVICE WITH LCD DISPLAY | |
EP2990867A1 (en) | Screen and device for back-projection display | |
EP3273283A1 (en) | Image generation device, and head-up display comprising such an image generation device | |
CN221200107U (en) | HUD device and car | |
FR3077649A1 (en) | IMAGE GENERATING DEVICE AND HEAD DISPLAY COMPRISING SUCH A DEVICE | |
EP3807698B1 (en) | Projecting apparatus intended for a head-up display system for a motor-vehicle driver and corresponding system | |
FR3083330A1 (en) | HEAD-UP DISPLAY DEVICE | |
FR3053823A1 (en) | TRANSPARENT SCREEN AND PROJECTOR FOR IMPROVED CONTRAST DISPLAY | |
FR3021800A1 (en) | REFLECTIVE DISPLAY DEVICE HAVING HIGH BRIGHTNESS AND INTEGRATED PHOTOVOLTAIC SURFACE | |
FR2874099A1 (en) | LIGHTING SOURCE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY | |
EP4028824A1 (en) | Element for covering the projection aperture of a head-up display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20190621 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |