FR3016475A1

FR3016475A1 - Dispositif d'affichage avec cellules photovoltaiques integrees et dont la luminosite dans l'axe est amelioree

Info

Publication number: FR3016475A1
Application number: FR1303088A
Authority: FR
Inventors: Olivier Gagliano; Badre Kerzabi
Original assignee: Sunpartner Technologies SAS
Current assignee: Sunpartner Technologies SAS
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-17
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: FR3016475B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'affichage à cellules photovoltaïques intégrées comportant au moins : (a) un réseau (2) de zones d'image (3) émettant de la lumière ou rétroéclairées par une source de lumière (4) placée en amont dudit réseau (2) de zones d'image (3), la lumière émise (12) présentant une luminance dans la direction normale au dispositif dite « luminance normale en entrée » ; (b) un réseau (5) dit « réseau photovoltaïque » formé par une pluralité de zones actives photovoltaïques (6) et une pluralité d'orifices (7), dans lequel réseau au moins deux zones actives photovoltaïques voisines (6',6") forment un orifice (7) ; (c) un premier réseau (8) d'éléments optiques (9) dit « réseau optique principal » positionné entre ledit réseau (2) de zones d'image (3) et ledit réseau photovoltaïque (5) de manière à faire converger la lumière provenant dudit réseau (2) de zones d'image (3) dans lesdits orifices (7) ; ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième réseau (10) d'éléments optiques (11) dit « réseau optique secondaire » capable d'augmenter la luminance normale en sortie du réseau optique principal (8) pour qu'elle tende vers la luminance normale en entrée, ledit réseau optique secondaire (11) étant disposé en aval dudit réseau optique principal (8) par rapport au chemin optique de la lumière (12) émise par ledit dispositif.

Description

Dispositif d'affichage avec cellules photovoltaïques intégrées et dont la luminosité dans l'axe est améliorée Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine des écrans d'affichage émissifs, et plus particulièrement les écrans d'affichage rétroéclairés pour dispositifs électroniques portables, tels que des téléphones portables, présentant des cellules photovoltaïques intégrées dans l'écran. 1Q Etat de la technique Des écrans d'affichage comportant des zones d'image rétroéclairées sont couramment utilisés dans des dispositifs électroniques portables. On entend ici par une zone d'image « rétroéclairée » une zone d'image qui est située devant une source lumineuse qui l'éclaire par l'arrière. La « zone d'image » peut par exemple être un pixel, une pluralité de 15 pixels ou une partie d'un pixel (par exemple un pixel à cristaux liquides), ou encore une bande de film sur laquelle a été imprimée une image. Dans un écran rétroéclairé, une source de lumière diffuse est placée en amont du plan des pixels, afin d'améliorer le contraste de l'image, le terme « en amont » se référant au chemin optique de la lumière émise par le dispositif. 20 Les dispositifs portables disposent en général d'une alimentation électrique par batteries, dont la durée d'autonomie est un facteur de confort d'utilisation important. Pour augmenter cette durée d'autonomie, des photopiles on été intégrées dans certains de ces dispositifs portables. Elles produisent une partie du courant nécessaire au fonctionnement dudit dispositif. Dans la mesure où l'espace disponible pour disposer des photopiles sur la 25 surface externe desdits dispositifs portables est très réduit, il est souhaitable d'intégrer les photopiles dans l'écran d'affichage lui-même. L'état de la technique montre un certain nombre d'exemples pour une telle intégration. Une première approche, décrite dans les documents EP 1 174 756, US 30 7,206,044, WO 2009/052326, US 2010/284055, WO 2009/065069, US 2010/245731 consiste à déposer des cellules photovoltaïques semi-transparentes. Une autre approche, décrite dans les documents US 2002/0119592, US 4,795,500, WO 2009/098459, consiste à déposer des couches photovoltaïques sous la forme de bandes entre lesquelles passe la lumière provenant des pixels. Toutes ces approches conduisent à des écrans qui sont soit 35 peu lumineux, soit dont la superficie des cellules photovoltaïques, qui est, pour un type de cellule donné, proportionnelle à l'énergie convertie, est faible.

Récemment, ces systèmes d'écrans rétroéclairés munis de bandes photovoltaïques intégrées sur la face d'affichage ont été le point de départ d'une amélioration significative par l'utilisation de réseaux lenticulaires, tel que décrit dans les documents WO 2012/104503 et WO 2013/054010 (WYSIPS), capables de focaliser la lumière provenant des pixels de l'écran rétroéclairé entre les bandes photovoltaïques et augmentant ainsi, à fraction surfacique constante des bandes photovoltaïques, la luminosité de l'écran. Toutefois, les lois de l'optique imposent, lorsque l'on concentre un faisceau lumineux à travers une lentille réfractive et que sa section diminue, que ledit faisceau diverge. Cette divergence entraîne alors une modification de la répartition angulaire de la luminance de l'écran, autrement dit un changement du diagramme d'émission de l'écran. On appelle « luminance » l'intensité lumineuse d'une source étendue dans une direction donnée rapportée à l'aire apparente de la source dans cette même direction. En particulier, la luminance dans la direction normale au dispositif (i.e. avec un angle nul par rapport à la normale au dispositif) diminue en sortie de la lentille réfractive par rapport à la luminance en entrée. La luminosité de l'écran est donc dégradée significativement pour un observateur placé dans cette direction. Etant donné que la direction normale au dispositif est une des directions d'observation privilégiée pour la plupart des dispositifs d'affichages électroniques, on souhaiterait donc améliorer la luminosité de l'écran dans cette direction, tout en maintenant la luminosité totale de l'écran, intégrée sur tous les angles d'observation, comparable. Cette dernière est appelée par la suite « la luminance totale intégrée ». La présente invention propose un nouveau système optique adapté aux écrans d'affichages émissifs à cellules photovoltaïques intégrées afin de remédier au problème de dégradation de la luminosité dans la direction normale à ces dispositifs, Objets de l'invention L'objet de l'invention est constitué par un dispositif d'affichage à cellules photovoltaïques intégrées tel que défini dans les revendications, qui sont intégrées ici par référence. Le dispositif d'affichage à cellules photovoltaïques intégrées selon l'invention comporte au moins : (a) un réseau de zones d'image émettant de la lumière ou rétroéclairées par une source de lumière placée en amont dudit réseau de zones d'image, la lumière émise présentant une luminance dans la direction normale au dispositif dite « luminance normale en entrée » ; (b) un réseau dit « réseau photovoltaïque » formé par une pluralité de zones actives photovoltaïques et une pluralité d'orifices, dans lequel réseau au moins deux zones actives photovoltaïques voisines forment un orifice ; (c) un premier réseau d'éléments optiques dit « réseau optique principal » positionné entre ledit réseau de zones d'image et ledit réseau photovoltaïque de manière à faire converger la lumière provenant dudit réseau de zones d'image dans lesdits orifices ; ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième réseau d'éléments optiques dit « réseau optique secondaire » étant configuré pour être apte à augmenter la luminance normale en sortie du réseau optique principal pour qu'elle tende vers la luminance normale en entrée, ledit réseau optique secondaire étant disposé en aval dudit réseau optique principal par rapport au chemin optique de la lumière émise par ledit dispositif. Le dispositif d'affichage selon l'invention comporte un réseau de zones d'image qui peuvent être fixes ou animées et qui sont constituées d'une multitude de pixels opaques ou semi-transparents, générés par des composants électroniques. Le terme « pixel » englobe ici soit un pixel individuel de couleur unique, soit une pluralité de pixels (typiquement trois, à savoir de couleur bleue, rouge et verte) qui coopèrent afin de créer une tâche lumineuse d'une couleur déterminée en fonction de l'intensité lumineuse émise par chaque pixel. Ces pixels forment un réseau ordonné. Les techniques d'affichage par pixels sont connues de l'homme du métier. L'écran selon l'invention peut être rétroéclairé au moyen d'une source de lumière placée en amont du réseau de zones d'image (par exemple dans le cas d'un écran de type LCD (Liquid Crystal Display) ou dans le cas d'un panneau publicitaire comprenant des zones d'image imprimées, de préférence translucides), et/ou les pixels peuvent émettre activement de la lumière (par exemple des pixels électroluminescents). Le dispositif d'affichage selon l'invention comprend par ailleurs une pluralité de zones actives photovoltaïques qui alternent avec une pluralité d'orifices (i.e. des zones 30 transparentes ne comportant pas de zones actives photovoltaïques) par lesquelles la lumière provenant des zones d'image peut passer. Lesdites zones actives photovoltaïques et lesdits orifices ont une dimension, longueur, largeur ou diamètre quelconque ; elles peuvent couvrir toute la longueur ou largeur du dispositif d'affichage selon l'invention, ou une partie seulement ; ledit dispositif d'affichage 35 peut alors comprendre plusieurs ensembles de zones actives photovoltaïques. Lesdites zones actives photovoltaïques peuvent être déposées sur un substrat transparent rigide ou souple. Lesdites zones actives photovoltaïques et lesdits orifices peuvent être équidistants, ou former un réseau ordonné autrement. Dans un mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention, lesdites zones actives photovoltaïques sont des bandes photovoltaïques parallèles et lesdits orifices sont des bandes libres, deux bandes photovoltaïques voisines délimitant une bande libre. Dans un autre mode de réalisation, lesdites zones actives photovoltaïques délimitent un réseau d'orifices circulaires ou polygonaux, en particulier hexagonaux. Suivant les modes de réalisation, les zones actives photovoltaïques peuvent comporter une ou plusieurs cellules photovoltaïques, et dans le deuxième cas ces cellules photovoltaïques peuvent être de nature (matériaux et/ou structure), forme et dimension identiques ou différentes, et elles peuvent être mises électriquement en série et/ou en parallèle. Lesdites zones actives photovoltaïques peuvent être actives sur une ou plusieurs faces et sont constituées d'un ou plusieurs matériaux actifs qui peuvent être inorganiques ou organiques, cristallins ou amorphes, opaques ou semi-transparents. Ces matériaux sont avantageusement des couches minces à base de silicium amorphe ou microcristallin, de GaAs (arséniure de gallium), de CdTe (tellurure de cadmium), de CIGS (cuivre - indium gallium - sélénium) ou à base de polymères. Il peut s'agir de jonctions de type p-i-n ou p-n, ou encore de cellules tandem, i.e. comportant deux cellules superposées qui absorbent préférentiellement une partie différente du spectre lumineux. Elles peuvent être conçues pour convertir la lumière visible et/ou la lumière ultra-violette et/ou la lumière infrarouge en électricité. Le dispositif d'affichage selon l'invention comprend en outre deux réseaux optiques principal et secondaire constitués d'une pluralité d'éléments optiques identiques ou différents qui peuvent avoir toute forme et caractéristique appropriées. Il peut s'agir de prismes ou de lentilles, convexes ou concaves, symétriques ou asymétriques, sphériques ou asphériques ou encore à variation d'indice. Lesdits éléments optiques sont constitués d'un matériau transparent solide, liquide ou gazeux, comme le verre minéral, le verre organique, ou encore un polymère de type PMMA, PET ou polycarbonate. Dans le mode de réalisation où le réseau photovoltaïque est formé de bandes photovoltaïques et de bandes libres, lesdits réseaux optiques principal et secondaire sont constitués d'une juxtaposition d'éléments optiques identiques dont l'axe longitudinal est parallèle à l'axe longitudinal des bandes photovoltaïques. Il peut s'agir par exemple de lentilles cylindriques rectilignes. Dans le cas d'un réseau d'orifices circulaires ou polygonaux, lesdits éléments optiques peuvent être par exemple des lentilles sphériques.

Selon une variante supplémentaire de réalisation, lesdites zones actives photovoltaïques sont incluses dans l'un ou l'autre des réseaux optiques principal ou secondaire.

On appelle « direction normale au dispositif » la droite orthogonale aux plans qui contiennent les différents réseaux du dispositif. L'ensemble de ces réseaux sont contenus dans des plans avantageusement parallèles entre eux, mais qui peuvent subir une déformation telle que ces surfaces planes deviennent des surfaces courbes (tout en restant équidistantes), notamment dans le cas d'un dispositif souple. Lorsque les surfaces sont courbes, on définit la direction normale à cette surface en un point comme la droite orthogonale au plan tangent à cette surface en ce même point. Quel que soit le type d'écran émissif, la lumière émise par le dispositif en sortie des zones d'image, avant d'être concentrée par les éléments optiques du réseau optique principal, est appelée lumière en entrée. Cette lumière est caractérisée par une luminance dans la direction normale au dispositif dite « luminance normale en entrée ». Selon l'invention, la forme des éléments optiques du réseau optique principal, leur nature et leur positionnement par rapport au réseau photovoltaïque sont tels qu'un faisceau lumineux provenant d'une zone d'image et traversant le réseau optique principal ait, en sortie de l'élément optique, typiquement par l'effet d'une déviation et/ou concentration optique, une direction lui permettant de traverser, de préférence en totalité, l'orifice situés entre deux zones actives photovoltaïques adjacentes. Lesdits éléments optiques du réseau optique principal sont donc convergents. Avantageusement, le réseau photovoltaïque est contenu dans un plan proche du plan de concentration maximal de la lumière des éléments optiques du réseau optique principal. Dans ce plan, la section du faisceau lumineux ayant traversé un élément optique du réseau optique principal est la plus faible, ce qui permet de réduire au maximum la taille des orifices et donc d'améliorer la fraction surfacique des zones actives photovoltaïques. Cela permet d'augmenter la production d'énergie de l'écran tout en conservant une bonne luminosité. De la même façon, les éléments optiques du réseau optique secondaire sont avantageusement choisis et positionnés par rapport au réseau optique principal de manière à ce que la lumière qui a été déviée et/ou concentrée par le réseau optique principal soit de nouveau déviée par ledit réseau optique secondaire de façon à collimater le faisceau lumineux qui diverge lorsqu'il traverse les éléments optiques convergents du réseau optique principal. Ainsi, la luminance normale en sortie du dispositif, après que la lumière a traversé le réseau optique secondaire, est supérieure à la luminance normale en sortie du réseau optique principal. La luminosité de l'écran, pour un observateur placé dans la direction normale au dispositif, est donc significativement améliorée par rapport au dispositif connu selon l'état de l'art antérieur, qui ne possède pas de réseau optique secondaire. Selon les modes de réalisation retenus du dispositif selon l'invention, les éléments optiques du réseau optique secondaire peuvent être soit convergents, soit divergents et positionnés en amont ou en aval du réseau photovoltaïque, les termes amont et aval se référant au chemin optique de la lumière émise par le dispositif. Le positionnement dudit réseau optique secondaire en amont du réseau photovoltaïque a l'avantage de ne pas modifier optiquement le trajet de la lumière ambiante, provenant du soleil ou d'une source lumineuse artificielle, qui atteint directement les zones actives photovoltaïques. Ainsi, la production énergétique de l'écran est proportionnelle à la fraction surfacique des zones actives photovoltaïques. Avantageusement, les éléments optiques du réseau optique secondaire sont tels que leur plan de concentration maximal de la lumière est très proche ou confondu avec celui des éléments optiques du réseau optique principal. Cette configuration permet de maximiser la luminance normale en sortie du dispositif. Le cas idéal consisterait en une transparence de 100% dans la direction normale au dispositif, avec une luminance normale en sortie du dispositif égale à la luminance normale en entrée. Dans le cas où lesdits éléments optiques des deux réseaux optiques principal et secondaire sont des lentilles dont le plan focal est confondu, le système optique est afocal. Dans un mode de réalisation particulier, les éléments optiques dudit réseau optique secondaire se superposent, dans la direction normale au dispositif, aux éléments optiques du réseau optique principal et à la pluralité d'orifices du réseau photovoltaïque. Ainsi, à chaque élément optique correspond un orifice de forme et taille adéquates afin de maximiser à la fois la luminance totale intégrée de l'écran et la luminance normale en sortie du dispositif. Par ailleurs, en jouant sur la taille des orifices qui est liée à la fraction surfacique des zones actives photovoltaïques, il est possible de modifier la luminance de l'écran hors de la direction normale au dispositif. Un cas limite est atteint lorsque la luminance totale intégrée de l'écran correspond à la luminance normale en sortie du dispositif. Lorsque l'on tend vers ce cas limite, un observateur placé face à l'écran, dans une direction normale au dispositif perçoit l'image affichée, alors que dans une autre direction il n'observe plus rien. Le système optique peut dans ce cas jouer le rôle de filtre de confidentialité pour l'écran. Selon une variante supplémentaire de réalisation non représentée, le dispositif comprend en outre un dispositif de collimation apte à rediriger vers les éléments optiques du réseau optique principal et dans la direction normale au dispositif la lumière provenant dudit réseau de zones d'image. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour que la luminance normale en sortie du réseau optique secondaire soit quasiment identique à la luminance normale en entrée.

La liaison entre ledit réseau optique principal et ledit réseau de zones d'image peut être assurée par une colle optiquement transparente à plus fort indice de réfraction que celui du matériau constitutif dudit réseau optique principal de manière à minimiser les phénomènes de réflexions aux interfaces et donc les pertes d'intensité lumineuse de la lumière émise par le dispositif.

Dans un mode de réalisation particulier non représenté, le dispositif peut comprendre en outre un dispositif de pointage par capteur tactile qui permet à un utilisateur d'entrer des données dans le dispositif. Il peut également comprendre une autre surface fonctionnelle, par exemple anti-reflet, anti-encrassement ou anti-UV.

Figures L'invention sera mieux comprise à l'aide de sa description détaillée, en relation avec les figures, dans lesquelles : les figures 1 a, 1 b et I c montrent schématiquement en coupe transversale la structure d'un dispositif selon l'état de la technique, ainsi que le diagramme d'émission dudit dispositif ; les figures 2a, 2b, 2c, 2d et 2e montrent schématiquement en coupe transversale les structures de deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention, ainsi que le diagramme d'émission dudit dispositif ; les figures 3a, 3b et 3c montrent schématiquement en coupe transversale la structure de deux variantes de réalisation des dispositifs selon l'invention. Les figures ne sont pas à l'échelle, les épaisseurs relatives des composants du dispositif étant volontairement exagérées pour mieux faire apparaître sa structure.

Description détaillée La figure I a montre schématiquement en coupe transversale la structure d'un dispositif d'affichage à cellules photovoltaïques intégrées de type connu, comportant un réseau 2 de zones d'image 3 rétroéclairées par une source de lumière 4, et un réseau optique 8 formé d'éléments optiques 9 aptes à focaliser ladite lumière dans les orifices 7 situés entre deux zones actives photovoltaïques 6',6" voisines. Ces dernières sont déposées sur un substrat transparent 2, typiquement en verre, et agencées de manière à former un réseau photovoltaïque 5. L'espace 15 entre le réseau 2 de zones d'image 9 et la surface des éléments optiques 9 du réseau optique 8 peut être un espace d'air, ou encore rempli d'une colle optiquement transparente.

La figure l b montre schématiquement en coupe transversale une partie de la structure de ce dispositif. Les éléments optiques 9 convergents, qui peuvent être des lentilles cylindriques ou sphériques de type plan-convexes, permettent de focaliser la lumière incidente en entrée 12 en provenance du rétroéclairage dans les orifices 7 situés entre deux zones actives photovoltaïques 6',6" voisines. Ainsi, la vision de l'observateur de l'image affichée sur l'écran n'est pas perturbée par la présence des zones actives photovoltaïques 6',6", le faisceau vu par l'observateur n'ayant subi que les inévitables pertes par absorption dans les milieux optiques traversés successivement. Toutefois, les lois de l'optique imposent, lorsque l'on concentre le faisceau lumineux en entrée 12 à travers la lentille réfractive 9, que le faisceau lumineux en sortie du réseau optique 13 diverge.

Cette divergence entraîne alors une modification de la répartition angulaire de la luminance de l'écran, autrement dit un changement du diagramme d'émission de l'écran. La figure I c compare les répartitions angulaires de la luminance du faisceau lumineux en entrée 12 ainsi que du faisceau lumineux en sortie du réseau optique 13. La luminance des deux faisceaux lumineux 12,13 varie peu pour des angles de vue compris entre 30 et 90° en valeur absolue, alors que la luminance du faisceau en sortie du réseau optique 13 diminue par rapport à la luminance du faisceau en entrée pour des angles de vue compris entre 0 et 30° en valeur absolue. Cette diminution de la luminance est d'autant plus forte que l'axe d'observation est proche de 0°, c'est-à-dire de la normale au dispositif. Ainsi, la luminance normale en sortie du réseau optique est réduite d'environ 70% par rapport à la luminance normale en entrée. La luminosité de l'écran est donc dégradée significativement pour un observateur placé dans une direction proche de la normale au dispositif. On se réfère maintenant aux figures 2a et 2b, qui montrent schématiquement en coupe transversale la structure de dispositifs d'affichage à cellules photovoltaïques intégrées selon l'invention, comportant un réseau 2 de zones d'image 3 rétroéclairées par une source de lumière 4, un réseau optique principal 8 formé d'éléments optiques 9 aptes à focaliser ladite lumière entre deux zones actives photovoltaïques 6',6" voisines, et un réseau optique secondaire 10 formé d'éléments optiques 11 disposés en aval dudit réseau optique principal 8. De préférence, les éléments optiques 11 du réseau optique secondaire 10 sont disposés de manière à ce que leur plan focal objet coïncide avec le plan focal image des éléments optiques 9 du réseau optique principal 8. Selon les modes de réalisation du dispositif selon l'invention, lesdits éléments optiques 11 peuvent être placés entre les zones actives photovoltaïques 6 (figure 2a), en amont du réseau photovoltaïque 5 (non représenté), ou en aval du réseau photovoltaïque 5 (figure 2b). Les éléments optiques 11, qui peuvent être des lentilles cylindriques ou sphériques de type plan-convexes, divergentes (figure 2c) ou convergentes (figure 2d), permettent de collimater la lumière 13 focalisée par ledit réseau optique principal 8 et qui diverge en sortie dudit réseau optique principal 8. Ainsi, le réseau optique secondaire 10 permet de modifier la répartition angulaire de la luminance du faisceau lumineux en sortie du réseau optique principal 13, de manière à ce que celle du faisceau lumineux en sortie du réseau optique secondaire 14 s'approche de celle du faisceau lumineux en entrée 12 (figures 2e). En comparant le diagramme d'émission en sortie du réseau optique principal 8 à celui en sortie du réseau optique secondaire 10, il apparaît que la luminance des deux faisceaux lumineux 13,14 varie peu pour des angles de vue compris entre 30 et 90° en valeur absolue, alors que la luminance du faisceau en sortie du réseau optique secondaire 14 augmente par rapport à la luminance du faisceau en sortie du réseau optique principal 13 pour des angles de vue compris entre 0 et 30° en valeur absolue. Cette augmentation de la luminance est d'autant plus forte que l'axe d'observation est proche de la normale au dispositif. Ainsi, la luminance normale en sortie du réseau optique secondaire est améliorée d'environ 26% par rapport à la luminance normale en sortie du réseau optique principal, et l'écart par rapport à la luminance normale en entrée est d'environ 13%. Le réseau optique secondaire 10 permet donc d'améliorer significativement la luminosité de l'écran pour un observateur placé dans une direction proche de la normale au dispositif, qui est généralement la direction d'observation privilégiée du dispositif.

Les figures 3a, 3b, 3c et 3d présentent deux modes de réalisation particuliers du dispositif selon l'invention, l'un dans lequel le réseau optique secondaire 10 comportant des éléments optiques 11 est situé au niveau du réseau photovoltaïque 5 (figures 3a et 3b) et l'autre dans lequel ledit réseau optique secondaire 10 et ses éléments optiques 11 sont situés en aval du réseau photovoltaïque 5 (figures 3c et 3d). Ces deux variantes consistent à augmenter la fraction surfacique des zones actives photovoltaïques 6 de manière à bloquer au moins partiellement, si ce n'est totalement, la lumière en entrée 12' ayant un angle non nul avec la normale au dispositif (figures 3b et 3d). Dans le cas idéal d'une extinction totale, seule la partie du faisceau en entrée ayant une direction normale au dispositif 12" atteint le réseau optique secondaire 10 et ses éléments optiques 11 pour y être collimatée (figures 3a et 3c). L'observateur ne voit alors l'image rétroéclairée que s'il est positionné face à l'écran, dans une direction normale au dispositif. Pour tout autre positionnement de l'observateur, la luminosité est nulle. Les dispositifs décrits aux figures 3a et 3c peuvent donc intégrer une fonction de filtre de confidentialité. Avantages de l'invention Il résulte de ce qui précède que l'invention atteint les buts fixés. Elle décrit un dispositif d'affichage électronique à cellules photovoltaïques intégrées ayant des caractéristiques optiques pour améliorer significativement la luminance de l'écran dans la direction normale audit dispositif, et qui ne possède donc pas les inconvénients des dispositifs connus à ce jour. Grâce à un double réseau optique, le dispositif objet de l'invention peut en outre, dans certains modes de réalisation et en contrôlant la fraction surfacique des zones actives photovoltaïques, jouer le rôle de filtre de confidentialité. L'invention est particulièrement adaptée aux écrans d'affichage émissifs d'appareils électroniques fixes ou portables, rigides ou flexibles, comme les téléphones portables, les montres, les tablettes, les ordinateurs, les télévisions ou encore les panneaux publicitaires.

Liste des repères utilisés sur les figures : 1 Substrat transparent 9 Eléments optiques du réseau optique principal 2 Réseau de zones d'image 10 Réseau optique secondaire 3 Zones d'image 11 Eléments optiques du réseau optique secondaire 4 Source de lumière 12 Lumière en entrée 5 Réseau photovoltaïque 13 Lumière en sortie du réseau optique principal 6 Zones actives photovoltaïques 14 Lumière en sortie du réseau optique secondaire 7 Orifices 15 Espace 8 Réseau optique principal 20

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif d'affichage à cellules photovoltaïques intégrées comportant au moins : (a) un réseau (2) de zones d'image (3) émettant de la lumière ou rétroéclairées par une source de lumière (4) placée en amont dudit réseau (2) de zones d'image (3), la lumière (12) émise présentant une luminance dans la direction normale au dispositif dite « luminance normale en entrée » ; (b) un réseau (5) dit « réseau photovoltaïque » formé par une pluralité de zones actives photovoltaïques (6) et une pluralité d'orifices (7), dans lequel réseau au moins deux zones actives photovoltaïques voisines (6',6") forment un orifice (7) ; (c) un premier réseau (8) d'éléments optiques (9) dit « réseau optique principal » positionné entre ledit réseau (2) de zones d'image (3) et ledit réseau photovoltaïque (5) de manière à faire converger la lumière provenant dudit réseau (2) de zones d'image (3) dans lesdits orifices (7) ; ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième réseau (10) d'éléments optiques (11) dit « réseau optique secondaire » étant configuré pour être apte à augmenter la luminance normale en sortie du réseau optique principal (8) pour qu'elle tende vers la luminance normale en entrée, ledit réseau optique secondaire (10) étant disposé en aval dudit réseau optique principal (8) par rapport au chemin optique de la lumière (12) émise par ledit dispositif.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments optiques (9) du réseau optique principal (8) et lesdits éléments optiques (11) du réseau optique secondaire (10) ont la forme de prismes ou de lentilles, convexes ou concaves, symétriques ou asymétriques, sphériques ou asphériques ou encore à variation d'indice.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments optiques (11) dudit réseau optique secondaire (10) se superposent, dans l'axe de la normale au dispositif, aux éléments optiques (9) du réseau optique principal (8) et à la pluralité d'orifices (7) du réseau photovoltaïque (5).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments optiques (11) du réseau optique secondaire (10) sont tels que leur plan de concentration maximal de la lumière est très proche ou confondu avec celui des éléments optiques (9) du réseau optique principal (8).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réseau (5), formé par ladite pluralité de zones actives photovoltaïques (6) et ladite pluralité d'orifices (7), est contenu dans un plan proche du plan de concentration maximal de la lumière des éléments optiques (9) du réseau optique principal (8).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : - lesdites zones actives photovoltaïques (6) sont des bandes photovoltaïques parallèles ; - lesdits orifices (7) sont des bandes libres, deux bandes photovoltaïques voisines (6',6") délimitant une bande libre ; - lesdits réseaux optiques principal (8) et secondaire (10) sont constitués d'une juxtaposition d'éléments optiques (9,11) identiques dont l'axe longitudinal est parallèle à l'axe longitudinal des bandes de cellules photovoltaïques ;
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdites zones actives photovoltaïques (6) délimitent un réseau d'orifices circulaires ou polygonaux, en particulier hexagonaux.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réseau de zones d'image (2), le réseau photovoltaïque (5), le réseau optique principal (8) et le réseau optique secondaire (10) sont contenus dans des plans avantageusement parallèles entre eux, mais peuvent subir une déformation telle que ces surfaces planes deviennent des surfaces courbes, notamment dans le cas d'un dispositif souple.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments optiques (9) du réseau optique principal (8) et les éléments optiques (11) du réseau optique secondaire (10) sont constitués d'un matériau transparent solide, liquide ou gazeux, comme le verre minéral, le verre organique, ou encore un polymère de type PMMA, PET ou polycarbonate.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites zones actives photovoltaïques (6) peuvent être actives sur plusieurs faces et sont constituées d'un ou plusieurs matériaux actifs qui peuvent être inorganiques ouorganiques, cristallins ou amorphes, opaques ou semi-transparents.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites zones actives photovoltaïques (6) sont incluses dans l'un ou l'autre des réseaux optiques principal (8) ou secondaire (10).
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites zones d'image (3) sont fixes ou animées et sont constituées d'une multitude de pixels opaques ou semi-transparents, générés par des composants électroniques.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de pointage par capteur tactile et/ou une autre surface fonctionnelle, par exemple anti-reflet, anti-encrassement ou anti-UV.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de collimation apte à rediriger vers les éléments optiques (9) du réseau optique principal (8) et dans la direction normale au dispositif la lumière provenant dudit réseau (2) de zones d'image (3).
15. Appareil électronique fixe ou portable, tel que notamment un téléphone portable, une montre, une tablette, un ordinateur, une télévision, un panneau publicitaire, caractérisé en ce qu'il intègre au sein de son écran un dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications précédentes.