Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne les écrans d'affichage émissifs, et plus particulièrement les écrans d'affichage rétroéclairés dans des dispositifs électroniques fixes ou portables, présentant des cellules photovoltaïques intégrées dans l'écran.

Etat de la technique

Dans la présente invention, on appelle « dispositif d'affichage » un dispositif électronique muni d'un écran qui permet d'afficher une image ou un message lumineux par un guidage adéquat de la lumière générée par ledit dispositif. Des écrans d'affichage comportant des zones d'image rétroéclairées sont couramment utilisés dans des dispositifs électroniques portables. On entend par « zone d'image rétroéclairée » une zone d'image qui est située devant une source lumineuse qui l'éclairé par l'arrière. La « zone d'image » peut par exemple être un pixel, une pluralité de 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.

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 ont 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 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 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 et 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 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, 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. Les dispositifs d'affichage décrits dans ces documents permettent d'améliorer la luminosité d'une image placée entre un dispositif de rétro éclairage et une plaque photovoltaïque pourvue d'orifices, grâce à l'intégration entre l'image et la plaque photovoltaïque de lentilles transparentes agencées pour dévier la lumière en provenance de l'image rétro éclairée à travers les orifices et pour éviter les réflexions parasites au passage à travers les lentilles. Néanmoins, les réseaux lenticulaires utilisés dans les documents connus de l'art antérieur ne sont pas les systèmes optiques les plus performants pour concentrer efficacement la lumière émise par le dispositif, c'est-à-dire pour focaliser un faisceau lumineux incident vers une zone ponctuelle de l'espace. Par ailleurs, les tolérances de fabrication d'un tel réseau lenticulaire, notamment l'épaisseur résiduelle entre les lentilles et le module photovoltaïque semi-transparent, ainsi que l'alignement respectif des zones de transparence du module photovoltaïque par rapport aux microlentilles, sont très faibles. De plus, le matériau transparent constitutif du réseau lenticulaire a un indice de réfraction calibré qui engendre des coûts et des contraintes sur les procédés de fabrication. Enfin, les colles optiques utilisées comme adhésifs pour assembler le réseau lenticulaire dans l'écran possèdent des indices de réfraction différents de celui du réseau lenticulaire, et provoquent au passage des différents dioptres, des pertes en transmission de la lumière émise par le dispositif, ainsi que des réflexions parasites de la lumière ambiante sur l'écran.

La résolution simultanée des problèmes mentionnés précédemment permettrait donc d'accroître la qualité des images affichées, en diminuant les réflexions de la lumière ambiante à la surface du système optique et en améliorant la transmission de la lumière émise par le dispositif, tout en réduisant les coûts de fabrication liés à l'utilisation de plusieurs résines optiques et aux faibles tolérances dimensionnelles.

La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients, en proposant l'intégration dans le dispositif optique de concentrateurs opaques et réfléchissants, en lieu et place du réseau lenticulaire transparent connu. i Objets de l'invention

L'objet de l'invention concerne un dispositif d'affichage, ainsi que plusieurs procédés de réalisation d'une partie du dispositif, tels que définis dans les revendications.

Le dispositif d'affichage selon l'invention comporte au moins :

(a) une pluralité de zones actives photovoltaïques et une pluralité d'orifices, sachant que deux zones actives photovoltaïques voisines délimitent un orifice ;

(b) une ou plusieurs sources de lumière artificielle ;

(c) une pluralité de concentrateurs de lumière, disposés entre lesdites sources de lumière et lesdites zones actives photovoltaïques.

Ledit dispositif d'affichage est caractérisé en ce que lesdits concentrateurs de lumière sont opaques et réfléchissants, et sont agencés de manière que la lumière émise par les sources de lumière artificielle soit réfléchie à la surface des concentrateurs de lumière, puis dirigée à travers les orifices.

Les différentes zones actives photovoltaïques peuvent former une cellule photovoltaïque unique ou un ensemble de cellules connectées électriquement en série ou en parallèle pour former un module photovoltaïque. Il peut également s'agir de plusieurs cellules ou modules indépendants. De manière générique on appelle par la suite « module photovoltaïque » l'une quelconque de ces configurations. 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 actifs 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), de CZTS (cuivre - zinc - étain - 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.

On appelle concentrateur de lumière un concentrateur optique apte à collecter la lumière d'un faisceau lumineux ayant différents angles d'incidence dans une zone de l'espace dite « surface d'entrée » pour la guider vers une surface plus petite dite « surface de sortie », et correspondant généralement au sommet du concentrateur. Le taux de concentration du concentrateur de lumière est alors défini comme le rapport de la surface de sortie sur la surface d'entrée. Lesdits concentrateurs peuvent être constitués d'une ou plusieurs surfaces planes, concaves ou convexes, paraboliques, demi-cylindriques ou cylindro-paraboliques. Dans la présente invention, les concentrateurs de lumière permettent de guider la lumière générée par le dispositif d'affichage à travers les orifices d'un module photovoltaïque, de manière à augmenter, à fraction surfacique constante de zones actives photovoltaïques, la luminosité dudit dispositif. Ainsi, les sommets des concentrateurs doivent être positionnés en regard des orifices du module photovoltaïque de telle sorte que l'essentiel de la lumière focalisée par lesdits concentrateurs soit émise au travers des zones actives photovoltaïques par les orifices transparents.

Suivant différents modes de réalisation du dispositif, les surfaces desdits concentrateurs sont métalliques, par exemple en aluminium, en argent ou en molybdène, ou colorées, par exemple de couleur blanche, ou constituées de matériaux à base de carbone, par exemple en graphène ou graphite, et sont lisses ou polies. Il en résulte que ces concentrateurs privilégient une réflexion spéculaire de la lumière incidente plutôt qu'une réflexion diffuse ou une absorption, la nature de la réflexion dépendant étroitement de la qualité desdites surfaces. La réflexion est dite spéculaire lorsque le rayon incident donne naissance à un rayon réfléchi unique. Idéalement, l'énergie du rayon incident se retrouve totalement dans le rayon réfléchi. Dès lors que la taille des défauts de l'interface est inférieure ou de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde de la lumière reçue, ces surfaces tendent à devenir parfaitement réfléchissantes. Avantageusement, le taux de réflexion spéculaire à la surface des concentrateurs doit être supérieur à 90% de la lumière incidente.

Selon une variante de réalisation, le matériau qui constitue la surface des concentrateurs est un conducteur électrique qui sert également d'électrode aux zones actives photovoltaïques. Ainsi, cette mutualisation entre la surface réfléchissante du concentrateur et l'une des deux électrodes du module photovoltaïque permet de réduire le nombre de couches du dispositif, et de minimiser ainsi son épaisseur. Selon un certain mode de réalisation du dispositif selon l'invention, lesdites zones actives photovoltaïques sont positionnées au voisinage des sommets desdits concentrateurs de lumière. Cette configuration optimise la quantité de lumière transmise au travers des orifices du module photovoltaïque, en limitant la quantité de lumière émise par le dispositif qui pourrait être réfléchie ou absorbée sur les zones actives photovoltaïques.

Selon un autre mode de réalisation, lesdites zones actives photovoltaïques recouvrent et sont conformes à la surface des concentrateurs de lumière, c'est-à-dire qu'elles reprennent la forme de la surface des concentrateurs. L'avantage de cette configuration est de maximiser la surface apparente des zones actives photovoltaïques, et donc de maximiser potentiellement la production électrique générée par le module photovoltaïque.

Selon une variante supplémentaire de réalisation du dispositif, lesdites zones actives photovoltaïques et lesdits concentrateurs sont organisés en un réseau continu ou discontinu de motifs élémentaires, délimitant tous types de formes, en particulier des formes courbes, par exemple cylindriques, des formes planes, par exemple polygonales, prismatiques ou hexagonales.

Selon les modes de réalisation retenus, lesdites sources de lumière artificielle peuvent émettre une lumière blanche ou colorée. Ces sources de lumière peuvent être constituées d'une ou plusieurs diodes électroluminescentes (LED), généralement blanches, situées directement en regard du dispositif objet de l'invention, ou bien sur le côté d'un guide d'ondes transparent dans lequel la lumière est propagée. Il peut également s'agir de sources électroluminescentes organiques ou inorganiques qui émettent préférentiellement dans une partie du spectre du visible, et donc colorées.

Selon une variante supplémentaire de réalisation non représentée, les concentrateurs sont texturés au niveau des surfaces qui sont au voisinage des sommets desdits concentrateurs et qui correspondent aux orifices. La texturation des surfaces au sommet desdits concentrateurs permet de minjmiser les phénomènes de réflexion de la lumière aux interfaces entre deux milieux optiques d'indice de réfraction différents, et ainsi de maximiser la quantité de lumière émise au travers desdits concentrateurs.

Dans un mode de réalisation particulier non représenté, le dispositif d'affichage selon l'invention comporte en outre un dispositif de collimation apte à diriger la lumière émise par les sources de lumière dans une direction privilégiée. En effet, tous les concentrateurs ont un cône d'acceptance de la lumière incidente contraint, c'est-à-dire un angle d'incidence limite au-delà duquel la lumière incidente n'est plus focalisée mais renvoyée hors du système optique. Ce cône d'acceptance dépend de la forme des concentrateurs et est d'autant plus limité que le taux de concentration, c'est-à-dire le rapport de la surface du flux lumineux en entrée sur la surface du flux lumineux en sortie est important. Un dispositif de collimation de la lumière incidente permet de contrôler la direction donc l'angle d'incidence de la lumière émise par le dispositif de manière à ce qu'il corresponde avantageusement au cône d'acceptance, même faible, des concentrateurs. La combinaison d'un dispositif de collimation avec le dispositif objet de l'invention permet donc de maximiser le taux de concentration. A fraction surfacique constante de zones actives photovoltaïques, on augmente ainsi la quantité de lumière qui est transmise par les concentrateurs au travers des orifices du module photovoltaïque, et par conséquent la luminosité du dispositif d'affichage.

On appelle ici dispositif de collimation soit un système optique indépendant qui permet de rediriger le flux lumineux en provenance d'une source ponctuelle ou bien un guide optique de la lumière structuré en surface (dans ce cas, le dispositif de collimation est directement couplé au guide d'onde qui émet la lumière).

Dans un autre mode de réalisation particulier non représenté, le dispositif d'affichage selon l'invention comporte en outre un ou plusieurs filtres colorés. En fonction de la technologie d'affichage, ces filtres colorés ou pixels, peuvent être associés côté à côte ou empilés, typiquement par la répétition de trois filtres élémentaires rouge, vert et bleu, appelées respectivement technologies RGB additive ou CMJ soustractive, et connues de l'homme du métier. La technologie RGB additive est utilisée par exemple dans les dispositifs d'affichage de type « Liquid Crystal Display », alors que la technologie CMJ soustractive est mise en œuvre dans les dispositifs utilisant des technologies de type dit « electrowetting » en terminologie anglo-saxonne.

Dans un autre mode de réalisation particulier non représenté, le dispositif d'affichage selon l'invention comporte en outre un ou plusieurs polariseurs et/ou modulateurs électro- optiques. Il peut s'agir par exemple de polariseurs organiques ou de type dit « wire grid », ainsi que de modulateurs à cristaux liquides ou encore de type « electrowetting ».

Dans un autre mode encore de réalisation particulier non représenté, le dispositif d'affichage selon l'invention comporte en outre une couche pourvue d'une autre fonction, par exemple une couche anti-reflet, anti-UV ou de détection tactile.

L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de tout ou partie d'un dispositif d'affichage comportant une pluralité de zones actives photovoltaïques et une pluralité d'orifices situés entre des zones actives photovoltaïques voisines, une ou plusieurs sources de lumière artificielle, et une pluralité de concentrateurs de lumière disposés entre lesdites sources de lumière et lesdites zones actives photovoltaïques.

Selon un premier exemple de procédé de fabrication d'une partie du dispositif composée des concentrateurs et des zones actives photovoltaïques, on procède de la manière suivante :

(a) on approvisionne une plaque transparente ;

(b) on structure ladite plaque transparente par enlèvement ou dépôt de matière de manière à lui conférer une structure qui représente la forme des concentrateurs ;

(c) on dépose une couche d'un matériau réfléchissant sur la face structurée de ladite plaque transparente ;

(d) on grave la couche réfléchissante au niveau des sommets des concentrateurs de manière à y créer des orifices;

(e) on approvisionne de manière indépendante un module photovoltaïque semi- transparent composé d'une pluralité de zones actives photovoltaïques et d'une pluralité d'orifices, lesdites zones actives photovoltaïques étant constituées d'une pluralité de couches minces déposées sur un substrat transparent ;

(f) on fixe ledit module photovoltaïque semi-transparent avec le module constitué des concentrateurs gravés en alignant précisément les orifices du module photovoltaïque avec les orifices des sommets des concentrateurs.

Dans ce procédé de fabrication, la structuration de la plaque transparente peut être réalisée sous irradiation UV à l'aide de rouleaux ou de tampons texturés qui impriment un réseau de formes sur un polymère liquide ou semi-liquide photosensible, ou par emboutissage d'un matériau transparent solide. L'étape de fixation est réalisée par soudage ou par collage à l'aide d'une colle optique d'indice de réfraction avantageusement compris entre celui de la plaque transparente et celui du substrat transparent approvisionnés. Ces derniers sont constitués d'un matériau transparent solide, comme le verre ou encore un polymère de type PMMA, PET ou polycarbonate, et sont rigides ou flexibles.

Selon un deuxième exemple de procédé de fabrication d'une partie du dispositif composée des concentrateurs et des zones actives photovoltaïques, on procède de la manière suivante :

(a) on approvisionne une plaque transparente ;

(b) on structure ladite plaque transparente par enlèvement ou dépôt de matière de manière à lui conférer une structure qui représente la forme des concentrateurs ; (c) on dépose successivement sur la face structurée de ladite plaque transparente plusieurs couches minces conformes constitutives du module photovoltaïque, en commençant par une couche réfléchissante et électriquement conductrice ; (d) on grave successivement l'ensemble des couches minces au niveau des sommets des concentrateurs. Selon un troisième exemple de procédé de fabrication d'une partie du dispositif composée des concentrateurs et des zones actives photovoltaïques, on procède de la manière suivante :

(a) on approvisionne une plaque transparente ;

(b) on structure ladite plaque transparente par enlèvement ou dépôt de matière de manière à lui conférer une structure qui représente la forme des concentrateurs ;

(c) on dépose sur la face structurée de ladite plaque transparente une couche réfléchissante de planarisation qui remplit intégralement ladite face structurée ; (d) on dépose successivement sur ladite couche réfléchissante de planarisation au moins deux des couches minces constitutives du module photovoltaïque ;

(e) on grave successivement au moins deux des couches minces du module photovoltaïque ainsi que la couche réfléchissante de planarisation au niveau des sommets des concentrateurs, de manière à y réaliser des orifices.

Dans un mode de réalisation privilégié, la couche réfléchissante de planarisation peut être électriquement conductrice et servir d'électrode au module photovoltaïque. Il y a alors une mutualisation d'une électrode du module photovoltaïque et de la partie réfléchissante du concentrateur. Alternativement, on peut déposer en plus de la couche réfléchissante plusieurs couches minces dont une sert d'électrode arrière au module photovoltaïque.

Selon un quatrième exemple de procédé de fabrication d'une partie du dispositif composée des concentrateurs et des zones actives photovoltaïques, on procède de la manière suivante :

(a) on approvisionne un module photovoltaïque constitué d'une pluralité de couches minces déposées de manière continue sur un substrat transparent (8) ;

(b) on dépose un film constitué d'un matériau liquide ou solide, avantageusement photosensible ou thermosensible ;

(c) on structure ledit film, par exemple à l'aide d'un moule ou d'un laser, de manière à lui conférer une structure qui représente la forme des concentrateurs ;

(d) on grave uniformément ledit film de manière à ce que son épaisseur locale au voisinage des sommets des concentrateurs soit nulle ;

(e) on dépose une couche conforme d'un matériau réfléchissant sur ledit film ;

(f) on grave successivement la couche réfléchissante ainsi qu'au moins deux des couches minces du module photovoltaïque au niveau des sommets des concentrateurs. Selon un cinquième et dernier exemple de procédé de fabrication d'une partie du dispositif composée des concentrateurs et des zones actives photovoltaïques, on procède de la manière suivante :

(a) on approvisionne un module photovoltaïque constitué d'une pluralité de couches minces déposées de manière continue sur un substrat transparent (8) ;

(b) on dépose un film constitué d'un matériau liquide ou solide, avantageusement photosensible ou thermosensible ;

(c) on structure ledit film, par exemple à l'aide d'un moule ou d'un laser, de manière à lui conférer une structure qui représente la forme des concentrateurs ;

(d) on grave uniformément ledit film de manière à ce que son épaisseur locale au voisinage des sommets des concentrateurs soit nulle ;

(e) on grave successivement au moins deux des couches minces du module photovoltaïque au niveau des sommets des concentrateurs, de manière à y réaliser des orifices ;

(f) on dépose une couche conforme d'un matériau diélectrique transparent sur ledit film ainsi que dans les orifices du module photovoltaïque tout en laissant apparaître des ouvertures dans la couche diélectrique au niveau des orifices ;

(g) on dépose une couche conforme d'un matériau électriquement conducteur et réfléchissant sur ladite couche de sorte que seuls certains orifices ne soient recouverts, et que le matériau conducteur soit en contact électrique avec l'électrode transparente du module photovoltaïque au niveau des ouvertures correspondantes. L'invention a également pour objet un procédé de réalisation d'un dispositif d'affichage photovoltaïque, comportant des étapes consistant à :

(a) approvisionner un module photovoltaïque constitué d'une pluralité de couches minces déposées de manière continue sur un substrat transparent;

(b) déposer un film constitué d'un matériau liquide ou solide, avantageusement photosensible ou thermosensible ;

(c) structurer ledit film, de manière à lui conférer une structure avec des sommets, cette structure ayant la forme de concentrateurs de lumière;

(d) graver uniformément ledit film de manière à ce que son épaisseur locale au voisinage des sommets des concentrateurs soit nulle ;

(a) graver au moins deux des couches minces du module photovoltaïque au niveau des sommets des concentrateurs, de manière à obtenir au voisinage desdits sommets, des orifices aptes à laisser passer la lumière.

Selon une variante avantageuse de ce procédé, il comporte des étapes pplémentaires consistant à :

(a) déposer une couche conforme d'un matériau diélectrique transparent sur ledit film ainsi que dans les orifices du module photovoltaïque tout en laissant apparaître des ouvertures dans ladite couche de matériau diélectrique transparent au niveau desdits orifices ;

(b) déposer une couche conforme d'un matériau électriquement conducteur et réfléchissant sur ladite couche de matériau diélectrique transparent de sorte que seuls certains orifices ne soient pas recouverts, et que ledit matériau électriquement conducteur et réfléchissant soit en contact électrique avec l'électrode transparente du module photovoltaïque au niveau des ouvertures correspondantes.

Dans un mode particulier de l'invention non représenté, l'écran émissif disposé sur une face du dispositif d'affichage objet de l'invention, peut être combiné à un écran réflectif sur la face opposée dudit dispositif, dans lequel les surfaces réfléchissantes des concentrateurs sont utilisées comme miroir pour réfléchir la lumière ambiante et afficher des informations. Dans un tel dispositif, certains éléments servant à l'affichage de l'écran émissif et de l'écran réflectif, comme les modulateurs électro-optiques, les filtres colorés ou encore les polariseurs, peuvent être mutualisés.

L'invention trouve ses principales applications dans des appareils électroniques, fixes ou portables, rigides ou flexibles, qui comprennent un dispositif d'affichage selon l'invention. L'invention est particulièrement adaptée aux écrans d'affichage émissifs d'appareils électroniques comme les téléphones portables, les montres, les tablettes, les ordinateurs, les télévisions, les interfaces homme-machine, les panneaux signalétiques ou encore les panneaux publicitaires.

Figures

L'invention sera mieux comprise à l'aide de sa description détaillée, en relation avec les figures, dans lesquelles :

la figure 1 montre schématiquement en coupe transversale la structure d'un dispositif d'affichage selon l'invention ;

les figures 2a, 2b, 2c et 2d montrent schématiquement en coupe transversale des objets à différentes étapes d'un premier procédé de fabrication d'une partie du dispositif d'affichage selon l'invention ;

les figures 3a, 3b et 3c montrent schématiquement en coupe transversale des objets qui illustrent différentes étapes d'un deuxième procédé de fabrication d'une partie du dispositif d'affichage selon l'invention ;

les figures 4a, 4b, 4c et 4d représentent schématiquement en coupe transversale des objets qui illustrent différentes étapes d'un troisième procédé de fabrication d'une partie du dispositif d'affichage selon l'invention ;

la figure 5a, 5b, 5c, 5d et 5e représentent schématiquement en coupe transversale des objets qui illustrent différentes étapes d'un quatrième procédé de fabrication d'une partie du dispositif d'affichage selon l'invention ;

les figures 6a, 6b, 6c et 6d montrent schématiquement en coupe transversale puis en vue de dessus des objets qui illustrent différentes étapes d'un cinquième procédé de fabrication d'une partie du dispositif d'affichage 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

On se réfère à la figure 1 , qui correspond à une vue schématique en coupe du dispositif d'affichage selon l'invention comportant une pluralité de zones actives photovoltaïques 1 et une pluralité d'orifices 2, deux zones actives photovoltaïques voisines 1',1" étant espacées par un orifice 2 ; une source de lumière artificielle 3 ; et une pluralité de concentrateurs 4 de forme paraboliques, opaques et réfléchissants, disposés entre lesdites sources de lumière 3 et lesdites zones actives photovoltaïques 1. Lesdits concentrateurs paraboliques 4 sont agencés de manière que la lumière émise par les sources de lumière artificielle 3 soit dirigée par les concentrateurs de lumière 4 à travers les orifices 2.

Les figures 2a, 2b, 2c et 2d schématisent en coupe plusieurs objets qui illustrent différentes étapes d'un premier procédé de fabrication d'une partie du dispositif d'affichage selon l'invention. Les premières étapes consistent à approvisionner une plaque transparente 10 et à structurer ladite plaque transparente 10 par moulage d'une couche de matière déposée à sa surface de manière à lui conférer la forme de paraboles (figure 2a). L'étape suivante consiste à déposer une couche conforme d'un matériau réfléchissant 9 sur la face structurée de ladite plaque transparente 10 pour obtenir des concentrateurs paraboliques 4 (figure 2b). Par couche conforme, on entend une couche de matériau qui adopte la forme de son support, à savoir la forme des concentrateur paraboliques 4. On grave par la suite la couche réfléchissante 9 au niveau des sommets 11 des concentrateurs paraboliques 4 (figure 2c)., de manière à créer des orifices dans la couche réfléchissante 9 au voisinage des sommets 11. Parallèlement, on approvisionne de manière indépendante un module photovoltaïque semi-transparent composé d'une pluralité de zones actives photovoltaïques 1 et d'une pluralité d'orifices 2, deux zones actives photovoltaïques adjacentes 1 ,1' délimitant un orifice 2. Lesdites zones actives photovoltaïques 1 sont constituées d'une pluralité de couches minces 5,6,7 déposées sur un substrat transparent 8. La couche 7 est une électrode transparente qui peut être pleine plaque (c'est-à-dire présente au niveau des orifices 11 comme représenté sur la figure 2d) ou structurée de sorte que les orifices ne contiennent pas la couche 7 (non représenté ici), alors que la couche d'absorbeur 6 et l'électrode métallique 5 sont opaques. Enfin, on fixe par collage ledit module photovoltaïque semi-transparent avec le module constitué des concentrateurs paraboliques 4 gravés, en alignant précisément les orifices 2 du module photovoltaïque avec les orifices des sommets 11 des concentrateurs paraboliques 4 (figure 2d).

On décrit maintenant un deuxième procédé de fabrication permettant de produire une partie du dispositif d'affichage schématisé sur la figure 1. Les deux premières étapes de ce procédé (figure 3a) sont identiques à celles décrites en rapport avec la figure 2a. On dépose ensuite successivement sur la face structurée de ladite plaque transparente 10 plusieurs couches minces conformes 5,6,7 constitutives du module photovoltaïque, en commençant par une couche réfléchissante et électriquement conductrice 5 (figure 3b). De cette manière, les couches minces 5,6,7 du module photovoltaïque épousent la forme des structures paraboliques surmontant la plaque transparente 10. La dernière étape consiste à graver successivement l'ensemble des couches minces 5,6,7 au niveau des sommets 11 des concentrateurs paraboliques 4 (figure 3c), pour obtenir des orifices 2 dans lesdites couches minces.. L'utilisation d'un module photovoltaïque utilisant des couches minces 5,6,7 de même forme que leur support, à savoir la face structurée de la plaque transparente, permet d'en augmenter la surface par rapport à un module photovoltaïque plan, ce qui va dans le sens d'une plus grande production électrique.

Les différentes étapes d'une variante du procédé de fabrication précédemment décrit sont illustrées sur les figures 4a, 4b, 4ç et 4d. Les deux premières étapes de ce procédé (figure 4a) sont à nouveau identiques à celles décrites à la figure 2a. On dépose ensuite sur la face structurée de ladite plaque transparente 10 une première couche réfléchissante 9 de planarisation qui remplit intégralement les creux de ladite face structurée (figure 4b), puis on dépose successivement deux couches minces 6,7 qui constituent, avec la couche 9, un module photovoltaïque. Enfin, on grave successivement les couches minces 6,7 ainsi que la couche réfléchissante 9 au niveau des sommets 11 des concentrateurs paraboliques 4 pour obtenir des orifices 2.

On décrit maintenant un quatrième procédé de fabrication permettant de produire une partie du dispositif d'affichage selon l'invention, en relation avec la figure 5. La première étape consiste à approvisionner un module photovoltaïque constitué d'une pluralité de couches minces 5,6,7 déposées de manière continue sur un substrat transparent 8 (figure 5a)- Par la suite, on dépose un film 12 que l'on vient structurer, par exemple à l'aide d'un moule ou d'un laser, de manière à lui conférer des formes de paraboles en négatif (figure 5b). L'étape suivante consiste à graver uniformément ledit film 12 de manière à ce que son épaisseur locale au voisinage des sommets 11 des futurs concentrateurs paraboliques 4 soit nulle (figure 5c). Autrement dit, on crée des orifices dans le film 12 au voisinage de ses sommets 11. On dépose ensuite sur ledit film 12 une couche conforme d'un matériau réfléchissant 9 (figure 5d). Enfin on grave successivement la couche réfléchissante 9 ainsi qu'au moins deux des couches minces 5,6 du module photovoltaïque au niveau des sommets 11 des concentrateurs paraboliques 4 (figure 5e), de manière à créer localement des orifices dans les couches 9, 5, 6 permettant le passage de la lumière .

Les figures 6a, 6_b et 6_ç schématisent en coupe plusieurs objets qui illustrent les trois dernières étapes d'un cinquième procédé de fabrication d'une partie du dispositif d'affichage selon l'invention, sachant que les trois premières étapes dudit procédé sont identiques à celles représentées aux figures 5a, 5b et 5c. L'étape illustrée à la figure 6a consiste à graver successivement les deux couches minces 5,6 du module photovoltaïque au niveau des sommets 11 des concentrateurs paraboliques 4. On dépose ensuite une fine couche conforme d'un matériau diélectrique transparent 13 sur le film 12 ainsi que sur le substrat 7 au niveau des orifices 2 du module photovoltaïque tout en laissant apparaître des ouvertures 14 dans la couche 13 au niveau desdits orifices 2 (figure 6b). La dernière étape est illustrée à la fois sur les figures 6d (vue de dessus) et 6ç (vue en coupe selon le plan matérialisé par les pointillés sur la figure 6d). Elle consiste à déposer une couche conforme d'un matériau électriquement conducteur et réfléchissant 9 sur ladite couche 13 de sorte que seuls certains orifices 2 ne soient recouverts, et que le matériau 9 soit en contact électrique avec l'électrode transparente 7 du module photovoltaïque au niveau des ouvertures 14 correspondantes. Cette couche 9 permet à la fois de former les concentrateurs paraboliques 4 et de transporter les charges électriques collectées par l'électrode transparente 7 dans les zones actives photovoltaïques 1 , tout en minimisant la visibilité de cette couche opaque 9 au niveau des orifices 2.

Avantages de l'invention

II résulte de ce qui précède que l'invention atteint les buts fixés. Elle décrit un dispositif d'affichage électronique à cellules photovoltaïques intégrées comportant des éléments optiques opaques et réfléchissants aptes à concentrer efficacement la lumière émise par les sources de lumière du dispositif à travers les zones de transparence du module photovoltaïque.

Par rapport à l'état de l'art, le dispositif objet de l'invention a l'avantage d'accroître la qualité des images affichées, en diminuant les réflexions de la lumière ambiante à la surface du système optique et en améliorant la transmission de la lumière émise par le dispositif à fraction surfacique de zones photovoltaïques constante. La luminosité du dispositif est donc accrue. Le dispositif objet de l'invention permet en outre de réduire les coûts de fabrication grâce à une mutualisation de certaines étapes du procédé de réalisation et à l'amélioration des tolérances dimensionnelles.

Liste des repères utilisés sur les figures

Zone active photovoltaïque 7 Electrode transparente

Orifice 8 Substrat transparent

Source de lumière g Couche réfléchissante

Concentrateur de lumière 10 Plaque transparente

Electrode métallique 11 Sommet du concentrateur

Absorbeur 12 Film

3 Matériau diélectrique transparent 14 Ouverture