WO1992011559A1 - Dispositif optique a transmittance variable notamment pour retroviseur - Google Patents

Dispositif optique a transmittance variable notamment pour retroviseur Download PDF

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Joachim Grupp
Norbert Kopsits
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Definitions

  • the invention relates to an optical device comprising a cell having a substance, at least one optical characteristic of which is capable of being modified when it is subjected to determined physical phenomena, and more particularly an optical device comprising a liquid crystal cell with trans - variable mittance having a reflecting face and at least one curved surface.
  • such optical devices can comprise a liquid crystal cell or a cell comprising an electrochromic substance whose optical properties can be modified by varying certain physical parameters to which these cells are subjected.
  • their trans ittance or their reflectance can be modified by subjecting the liquid crystal cell respectively to a variable electric field or the electrochromic cell to an injection of electric charges.
  • optical device also means devices comprising thermochro ic or photochromic cells whose transmittance or reflectance varies respectively as a function of the temperature or as a function of the light received.
  • a device according to the invention can advantageously be used as a rear-view mirror in a motor vehicle to prevent the driver from being dazzled by the headlights of the vehicles which follow the driver's vehicle while providing the latter with a wider field of vision.
  • mirrors for motor vehicles have already been known for many years which have curved reflecting surfaces and more generally spherical surfaces.
  • Such rear view mirrors which can be installed either indoors or outside of a motor vehicle, make it possible to widen the driver's rear field of vision and thereby reduce the field of vision rear zero, says "blind spot”.
  • This type of rear-view mirror considerably increases the safety of the driver and passengers, and the association of such a curved reflecting surface with an optical device constituted for example by a liquid crystal cell with variable transmittance as described in particular in US Pat. No. 4,660,937 , would provide a mirror with improved comfort and safety qualities.
  • these cells pose the problem of controlling the spacing tolerances between the blades during the curvature of the cell and the problem of limiting the radius of curvature that can be obtained given the small distance between the internal faces. cell slides.
  • the choice of components involved in the production of the cell with such technology, is limited to components which resist high temperatures since the cell must be heated. , before filling, at temperatures in the region of 650 ° C to give it the desired shape.
  • the main object of the invention is therefore to remedy the drawbacks of the aforementioned prior art by providing an optical device with curved blades which can be installed in a housing such as a rearview housing without posing particular problems.
  • Another object of the invention is to be able to produce such a device at a cost price compatible with the criteria of mass production.
  • the subject of the invention is an optical device comprising a cell having a substance of which at least one characteristic is capable of being modified when it is subjected to determined physical phenomena, this substance being held between two transparent blades planar, each provided on their opposite faces with at least one electrode and further having a curved blade fixed on one of the planar blades.
  • the optical device comprises a reflective coating formed on one of the faces of the other flat plate of the cell.
  • the optical device according to the invention can be easily fixed by its flat face in the bottom of a housing without having to use an intermediate adapter piece.
  • the structure according to the invention could appear to a person skilled in the art as optically inactive because the beam which reaches the reflecting surface crosses the curved plate twice and the effect produced by this curved plate could a priori ⁇ cancel; however, surprisingly, the image provided by this structure produces the desired effect of shrinking the reflected image.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an optical device according to the invention applied to a mirror with variable reflectance for a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a schematic section along line II-II of the mirror of FIG. 1.
  • the liquid crystal optical device comprises a liquid crystal cell 2 of generally rectangular shape.
  • Cell 2 is a variable transmittance cell associated with a mirror described in more detail below.
  • the cell 2 is mounted in a frame 4, the latter being fixed by gluing in the housing 6 of the mirror 1.
  • the cell 2 comprises, in a known manner, a transparent front blade 8, and a rear blade 10 joined together by a sealing frame 12 defining a sealed volume in which a mixture 14 composed of nematic liquid crystals and a dichroic dye.
  • the blades 8 and 10 are flat, and the front blade 8 carries on its internal face a transparent electrode 16 extending over the whole of the blade, for example a mixture of indium oxide / tin, as well as an alignment layer (not shown).
  • the rear blade 10 also carries over its entire internal face an electrode 18 called a counter electrode, a reflective layer which can constitute the counter electrode and an alignment layer (not shown).
  • the reflective layer can also be produced on the external face of the rear strip if desired.
  • the reflective layer is advantageously made of a material chosen from silver, aluminum, platinum and gold and this layer is generally deposited by vacuum evaporation or any other process known to those skilled in the art.
  • the mirror includes an electrical control unit 20 powered for example by a battery.
  • the housing comprises an input connected to a photosensitive sensor 29 which delivers an electrical control signal representative of the intensity of the light received, this housing also taking two outputs connected respectively to the electrode 16 and to the counter-electrode 18 in order to control the degree of absorption of cell 2.
  • the signal produced by the control unit 20 is applied to the electrodes of the cell 2 to vary the electric field applied to the liquid crystals it contains.
  • This variation has the effect of modifying the transmittance of the cell, which ultimately amounts to a variation of its degree of absorption of light. This therefore results in a variation of the reflectance of the mirror in the specific case studied here.
  • the distance between the two electrodes can be 5 to 9 y.
  • the cell 2 has a homogeneous optical medium with a refractive index substantially equal to that of glass.
  • a curved blade 22 is attached to the external face of the front blade 8 by means of an adhesive 24.
  • the adhesive 24 is transparent and extends throughout the volume defined between the facing faces of the front blade 8 and the curved blade 22.
  • the adhesive 24 preferably has a refractive index substantially identical to that of glass.
  • a UV adhesive such as that sold by the company UCBSA DR0GENB0S, Belgium under the trade names UVE 0L A, UVEK0L S20 and UVEK0L S15, can be used.
  • the curved blade 22 has the configuration of a spherical cap and forms with the glue and the cell 2 a concave plano-spherical lens with variable reflectance in which the cell, the glue and the blade curve substantially form an optically homogeneous medium. This results in a reduction in the image of the object which is a direct function of the radius of curvature of the blade 22 and this reduction increases when the radius of curvature of the blade decreases.
  • the radius of curvature of the blade 22 can vary within a range extending from 1 to 4 m.
  • a blade 22 will be chosen having a radius of curvature of 1 order of four meters, while for an exterior mirror on the passenger side, the blade 22 chosen will preferably have a radius of lower curvature, of the order of one meter, to further widen the driver's field of vision.
  • a curved blade 22 which has a radius of curvature varying continuously from one side to the other of the mirror.

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Abstract

Le dispositif optique comprend une cellule (2) ayant une substance dont au moins une caractéristique optique est susceptible d'être modifiée quand elle est soumise à des phénomènes physiques déterminés, cette substance étant maintenue entre deux lames transparentes planes (8, 10), munies chacune sur leurs faces en regard d'au moins une électrode et ayant en outre une lame courbe (22) fixée sur l'une des lames planes (8, 10). Selon l'invention, ce dispositif comprend en outre un revêtement réfléchissant (18) appliqué sur une des faces de l'autre lame plane de la cellule (2).

Description

DISPOSITIF OPTIQUE A TRANSMITTANCE VARIABLE NOTAMMENT POUR RETROVISEUR
L'invention concerne un dispositif optique comprenant une cellule ayant une substance dont au moins une caractéristique optique est susceptible d'être modifiée quand elle est soumise à des phénomènes physiques déterminés et plus particulièrement un dispo- sitif optique comprenant une cellule â cristaux liquides à trans- mittance variable présentant une face réfléchissante et au moins une surface courbe.
A titre d'exemple, de tels dispositifs optiques peuvent compren¬ dre une cellule à cristaux liquides ou une cellule comportant une substance électrochromique dont les propriétés optiques peuvent être modifiées grâce à la variation de certains paramètres physiques auxquels ces cellules sont soumises. Ainsi, par exemple, leur trans ittance ou leur réflectance peut être modifiée en soumettant respectivement la cellule à cristaux liquides à un champ électrique variable ou encore la cellule électrochromique à une injection de charges électriques.
On entend également par dispositif optique des dispositifs comprenant des cellules thermochro iques ou photochromiques dont la transmittance ou la réflectance varie respectivement en fonction de la température ou en fonction de la lumière reçue.
Un dispositif selon l'invention peut avantageusement être utilisé comme rétroviseur dans un véhicule automobile pour empêcher 1 'éblouissement du conducteur causé par les projecteurs des véhi¬ cules qui suivent le véhicule du conducteur tout en fournissant à ce dernier un champ de vision élargi.
Dans le cadre de cette application particulière de l'invention, on connaît déjà depuis de nombreuses années des rétroviseurs pour véhicules automobiles qui présentent des surfaces réfléchissantes courbes et plus généralement des surfaces sphériques. De tels rétroviseurs, qui peuvent être installés indifféremment à l'inté¬ rieur ou à l'extérieur d'un véhicule automobile, permettent d'élar¬ gir le champ de vision arrière du conducteur et par là-même de diminuer le champ de vision arrière nul, dit "l'angle mort". Ce type de rétroviseurs augmente considérablement la sécurité du conducteur et des passagers, et l'association d'une telle surface réfléchissante courbe à un dispositif optique constitué par exemple par une cellule à cristaux liquides à transmittance variable telle que décrite notamment dans le brevet US 4660937, fournirait un rétroviseur présentant des qualités de confort d'utilisation et de sécurité améliorées.
Toutefois, il se pose de nombreux problèmes quant à la réalisa¬ tion de telles cellules présentant des lames courbes selon des technologies simples, peu coûteuses et fiables.
En effet, la technologie de fabrication de ces cellules, décrite par exemple dans la demande de brevet JP 63-123 015, nécessite la mise en oeuvre d'outillages coûteux et spécifiques telle qu'une presse à chaud, comprenant autant de matrices ou contreformes que de rayons de courbure désirés.
Par ailleurs, ces cellules posent le problème de la maîtrise des tolérances d'espacement entre les lames lors de la courbure de la cellule et le problème de la limitation du rayon de courbure que Ton peut obtenir compte tenu de la faible distance entre les faces internes des lames de la cellule. En outre, le choix des composants intervenant dans la réalisation de la cellule avec une telle techno¬ logie, (excepté pour le mélange de cristaux liquides ou la substance électrochromique) est limité à des composants qui résistent aux températures élevées puisque la cellule doit être chauffée, avant son remplissage, à des températures voisines de 650°C pour lui conférer la forme souhaitée.
On connaît également des documents JP-59-086398 et JP-60-152450 des dispositifs optiques à transmittance variable pour former des rétroviseurs qui tentent de remédier à ces inconvénients. Selon ces deux documents, le dispositif est formé d'une cellule à cristaux liquides plane au dos de laquelle est collée une lame courbe dont la concavité est dirigée vers l'extérieur. La face convexe de celle-ci est munie d'une couche réfléchissante. Cette structure présente l'inconvénient, quand elle est utilisée dans un rétroviseur pour véhicules automobiles, de ne pas pouvoir se monter facilement dans le fond d'un boîtier de façon simple en raison de la présence de la surface courbe qui, puisqu'elle porte la couche réfléchissante, doit être à l'arrière de la cellule de sorte qu'un tel montage nécessite une pièce d'adaptation intermédiaire qui rend l'ensemble du montage plus délicat et plus coûteux. On remarquera que, dans ce système, le trajet du faisceau lumineux qui atteint la surface réfléchissante n'est pas modifiée par la cellule à cristaux liquides qui forme ici un simple filtre atténuateur de lumière.
L'invention a donc pour but principal de remédier aux inconvé¬ nients de l'art antérieur susmentionné en fournissant un dispositif optique à lames courbes qui peut être installé dans un boîtier tel qu'un boîtier de rëtrovisuer sans poser de problèmes particuliers. Un autre but de l'invention est de pouvoir réaliser un tel dispositif à un prix de revient compatible avec les critères de production de masse.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif optique comprenant une cellule ayant une substance dont au moins une carac¬ téristique est susceptible d'être modifiée quand elle est soumise à des phénomènes physiques déterminés, cette substance étant maintenue entre deux lames transparentes planes, munies chacune sur leurs faces en regard d'au moins une électrode et ayant en outre une lame courbe fixée sur l'une des lames planes.
Conformément à l'invention, le dispositif optique comprend un revêtement réfléchissant ménagé sur une des faces de l'autre lame plane de la cellule.
Grâce à ces caractéristiques, le dispositif optique selon l'invention peut être aisément fixé par sa face plane dans le fond d'un boîtier sans avoir à utiliser une pièce d'adaptation inter¬ médiaire.
On notera que la structure selon l'invention pourrait apparaître à l'homme du métier comme optiquement inactive car le faisceau qui atteint la surface réfléchissante traverse deux fois la lame courbe et que l'effet produit par cette lame courbe pourrait à priori s'an¬ nuler; or, de façon surprenante, l'image fournie par cette structure produit l'effet de rétrécissement de l'image réfléchie désiré.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaî- tront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisa¬ tion de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, en liaison avec les dessins ci-joints parmi lesquels : la figure 1 montre une vue en perspective d'un dispositif optique selon l'invention appliqué à un rétroviseur à réflectance variable pour un véhicule automobile, et la figure 2 montre une coupe schématique selon la ligne II-II du rétroviseur de la figure 1.
La description détaillée du dispositif optique selon l'invention qui va suivre va être faîte dans le cadre d'une application à un rétroviseur pour véhicule automobile comprenant une cellule à cristaux liquides. En se référant aux figures, on voit un rétroviseur pour véhicule automobile désigné par la référence générale 1 comprenant un dispo¬ sitif optique à cristaux liquides selon l'invention.
Le dispositif optique à cristaux liquides comprend une cellule 2 à cristaux liquides de forme générale rectangulaire. La cellule 2 est une cellule à transmittance variable associée à un miroir décrit plus en détail ci-après.
La cellule 2 est montée dans un cadre 4, ce dernier étant fixé par collage dans le boîtier 6 du rétroviseur 1.
Comme il ressort particulièrement de la figure 2, la cellule 2 comprend de manière connue, une lame avant 8 transparente, et une lame arrière 10 réunies entre elles par un cadre de scellement 12 définissant un volume étanche dans lequel est emprisonné un mélange 14 composé de cristaux liquides nématiques et d'un colorant dî- chroïque. Les lames 8 et 10 sont planes, et la lame avant 8 porte sur sa face interne une électrode 16 transparente s'étendant sur la tota¬ lité de la lame, par exemple un mélange d'oxyde d'indium/étain, ainsi qu'une couche d'alignement (non représentée).
La lame arrière 10 porte elle aussi sur la totalité de sa face interne une électrode 18 dite contre-électrode, une couche réflé¬ chissante pouvant constituer la contre-électrode et une couche d'alignement (non représentée).
Il est bien entendu que la couche réfléchissante peut être aussi réalisée sur la face externe de la lame arrière si on le désire. La couche réfléchissante est avantageusement réalisée en un matériau choisi parmi l'argent, l'aluminium, le platine et l'or et cette couche est généralement déposée par ëvaporation sous vide ou tout autre procédé connu de l'homme du métier.
On peut voir également sur la figure 2 que le rétroviseur comprend un boîtier de commande électrique 20 alimenté par exemple par une pile. Le boîtier comprend une entrée reliée à un capteur photosensible 29 qui délivre un signal de commande électrique représentatif de l'intensité de la lumière reçue, ce boîtier com¬ prenant en outre deux sorties reliées respectivement â l'électrode 16 et à la contre-électrode 18 afin de commander le degré d'absorp- tion de la cellule 2.
En d'autres termes, le signal élaboré par le boîtier de commande 20 est appliqué aux électrodes de la cellule 2 pour faire varier le champ électrique appliqué aux cristaux liquides qu'elle contient. Cette variation a pour effet une modification de la transmittance de la cellule ce qui revient en définitive à une variation de son degré d'absorption de la lumière. Il en résulte donc une variation de la réflectance du rétroviseur dans le cas précis étudié ici.
Il est à noter que le dessin ne représente pas l'épaisseur exacte de l'ensemble ainsi formé, cette épaisseur étant fortement exagérée pour plus de clarté. Pour fixer les idées la distance entre les deux électrodes peut être de 5 à 9 y .
Pour des raisons de simplification et compte tenu de la faible épaisseur du film de cristaux liquides, des électrodes et des couches d'alignement, on considérera dans la suite de la description que la cellule 2 présente un milieu optique homogène d'indice de réfraction sensiblement égal à celui du verre.
Une lame courbe 22 est rapportée sur la face externe de la lame avant 8 au moyen d'une colle 24.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, la colle 24 est transparente et s'étend dans la totalité du volume défini entre les faces en regard de la lame avant 8 et de la lame courbe 22. La colle 24 présente de préférence un indice de réfrac¬ tion sensiblement identique à celui du verre. A titre d'exemple, une colle U.V. telle que celle vendue par la société U.C.B. S.A. DR0GENB0S, Belgique sous les dénominations commerciales UVE 0L A, UVEK0L S20 et UVEK0L S15, peut être utilisée. Dans l'exemple représenté, la lame courbe 22 présente la confi¬ guration d'une calotte sphérîque et forme avec la colle et la cellule 2 une lentille plano-sphérique concave à réflectance varia¬ ble dans laquelle la cellule, la colle et la lame courbe forment sensiblement un milieu optiquement homogène. Il en résulte une réduction de l'image de l'objet qui est directement fonction du rayon de courbure de la lame 22 et cette réduction augmente lorsque le rayon de courbure de la lame diminue.
Dans l'application considérée, le rayon de courbure de la lame 22 peut varier dans une gamme s'étendant de 1 à 4 m. A titre d'exem¬ ple, pour un rétroviseur extérieur côté conducteur, on choisira une lame 22 présentant un rayon de courbure de 1 Ordre de quatre mètres tandis que pour un rétroviseur extérieur côté passager, la lame 22 choisie aura de préférence un rayon de courbure inférieur, de Tordre d'un mètre, pour élargir davantage le champ de vision du conducteur.
Selon une variante particulièrement adaptée à l'application du dispositif optique à un rétroviseur, on peut également choisir une lame courbe 22 qui présente un rayon de courbure variant de façon continue d'un côté à l'autre du rétroviseur.
L'invention a été décrite dans le cadre d'une application à une cellule à cristaux liquides comprenant deux lames emprisonnant un mélange de cristaux liquides. Cependant, il est clair que l'inven¬ tion trouve également une application avantageuse avec des cellules électrochromiques.
Par exemple, on peut, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, remplacer les cellules à cristaux liquides par une cellule électrochromique telle que celle décrite dans le document FR 1438334.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif optique comprenant une cellule (2) ayant une substance dont au moins une caractéristique optique est susceptible d'être modifiée quand elle est soumise à des phénomènes physiques déterminés, cette substance étant maintenue entre deux lames trans- parentes planes (8, 10), munies chacune sur leurs faces en regard d'au moins une électrode et ayant en outre une lame courbe (22) fixée sur Tune des lames planes (8, 10), caractérisé en ce qu'il comprend un revêtement réfléchissant (18) appliqué sur une des faces de l'autre lame plane de la cellule (2).
2. Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement (18) est formé par une électrode de la cellule (2).
3. Rétroviseur antiéblouissant pour véhicule automobile, carac¬ térisé en ce qu'il comprend un dispositif optique selon Tune des revendications 1 et 2, le dispositif optique comprenant au moins un élément (21) susceptible de délivrer un signal représentatif de l'intensité de la lumière l'atteignant pour commander la trans¬ parence de la cellule (2).
PCT/CH1991/000274 1990-12-21 1991-12-20 Dispositif optique a transmittance variable notamment pour retroviseur WO1992011559A1 (fr)

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CH408290 1990-12-21
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FR9100948A FR2672135A1 (fr) 1991-01-25 1991-01-25 Dispositif optique a transmittance variable notamment pour retroviseur.

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