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WO2012104502A1 - Ecran d'affichage 3d stéréoscopique avec cellules photovoltaïques intégrées, et procédé pour sa fabrication - Google Patents

Ecran d'affichage 3d stéréoscopique avec cellules photovoltaïques intégrées, et procédé pour sa fabrication Download PDF

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Publication number
WO2012104502A1
WO2012104502A1 PCT/FR2012/000037 FR2012000037W WO2012104502A1 WO 2012104502 A1 WO2012104502 A1 WO 2012104502A1 FR 2012000037 W FR2012000037 W FR 2012000037W WO 2012104502 A1 WO2012104502 A1 WO 2012104502A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
display device
network
surface elements
screen
pixels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2012/000037
Other languages
English (en)
Inventor
Joël GILBERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wysips
Original Assignee
Wysips
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wysips filed Critical Wysips
Priority to JP2013550928A priority Critical patent/JP2014509404A/ja
Priority to CN201280007282.7A priority patent/CN103688210A/zh
Priority to KR1020137023089A priority patent/KR20140022803A/ko
Publication of WO2012104502A1 publication Critical patent/WO2012104502A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/30—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers

Definitions

  • the invention relates to the field of flat display devices, and more particularly the field of backlit display screens.
  • Such screens with a large number of backlit pixels have been known for a long time, and are used in television sets, computers and small portable devices, such as mobile phones, game consoles and calculators.
  • a “backlit” pixel is here understood to mean a pixel which is located in front of a light source which is illuminating it from behind (for example a liquid crystal pixel).
  • a light source which is illuminating it from behind
  • a diffuse light source is placed behind the pixel plane, in order to improve the contrast.
  • Portable devices generally have a battery power supply, whose autonomy time is a factor of high user comfort.
  • photocells have been incorporated into these portable devices, which produce part of the current necessary for the operation of said device.
  • US 2007/0102035 shows examples for such integration.
  • these photocells must not degrade either the imaging characteristics or the brightness of the screen into which they have been integrated, which is why the total area available for these photocells is in fact very small.
  • the width of the solar cells can not be significantly greater than the space between two pixels, a space that is to be minimized in order to improve the resolution of the screen.
  • 3D stereoscopic display screens also sometimes referred to as parallax barrier screens. These are screens representing two images simultaneously, the image actually perceived by the observer depending on the position of the observer relative to the surface of said screen. For example, the image perceived by the observer may change when the observer moves laterally in front of the screen, or when approaching or away from the screen. In certain types of stereoscopic 3D screens, this effect may allow a perception in relief or even in three dimensions of the images displayed by the screen.
  • Such a device is described in US Pat. No. 7,697,105 (Sharp). It allows, within a certain distance of observation, a three-dimensional vision of an image displayed by the screen. This effect is caused by a network of parallel opaque bands. However, these bands decrease the brightness of the screen. It is therefore not desirable to further degrade the imaging characteristics and / or the brightness of this screen by adding solar cells.
  • the present invention applies in particular to backlit screens, but also to screens comprising pixels that emit light directly (for example pixels constituted by one or more light-emitting diodes).
  • the invention also applies to display devices that are not screens, for example devices whose image pixels are simply illuminated by ambient light, such as, for example, the pixels of printed images. on a piece of paper.
  • a device (t) stereoscopic 3D display device comprising:
  • a network of surface elements which at least partially absorb visible light this network being parallel to the screen and placed between the pixel array and the observer, said screen being characterized in that said surface elements comprise photovoltaic cells on at least one of their faces, and in that they are configured so as to limit the exit angle ⁇ of said first and said second image, and arranged so that for a given viewing distance, the right eye of a user of said screen only sees said first image and his left eye sees only said second image, so as to favor a view in relief or in three dimensions of the images displayed by said pixel array.
  • the surface elements provided with their photovoltaic cells are positioned such that they limit the output angle of the image represented by the pixels to a value between a few degrees and 30 °, this value being even more preferably less than 15 °.
  • the screen can be backlit by an array of backlit pixels by means of a light source placed behind the array of pixels, and / or the pixels can actively emit light (for example in the case of pixels EL).
  • Said surface elements may have a slat shape with a substantially parallelepipedic, circular, oval and / or polygonal section with at least three sides. They are advantageously arranged so that their length x is parallel to the screen and their width y extends in a direction which intersects or crosses the screen, and preferably in a direction perpendicular to the screen. They can form a parallel network, the lengths x of said surface elements then being parallel.
  • Said photovoltaic cells may be arranged on the surfaces of said planar members which extend in the plane formed by their width x and length 2. It is advantageously photovoltaic thin film cells based on amorphous silicon or microcristaH 'm, because this type of cells is particularly suitable for converting light of low intensity (scattering light, light inside parts); but these photovoltaic cells can also be made of any other suitable technology, for example based on CdTe or CIGS (copper - indium - gallium - selenium) or based on polymers.
  • said surface elements are advantageously arranged in such a way that, for a given viewing distance which is in agreement with the intended use of the device, the right eye of a user (observer ) of said screen only sees a first group of pixels, and at this that his left eye only sees a second group of pixels, said first group and said second group being different, and each group of pixels can display a different image, so as to promote a vision (or more precisely a perception) in relief or in three dimensions of the image (or Images) displayed by said pixel array.
  • the pixels not seen by one or the other eye of the observer are hidden by the surface elements.
  • This viewing distance for which the stereoscopic 3D effect can be observed depends on the intended use of the device; for example, for a screen for a device carried by hand (mobile phone, miniaturized television screen), this distance is typically of the order of 20 to 60 cm, for a laptop screen typically of the order of 30 to 80 cm, for a large format television screen living room, of the order of 2 to 5 meters.
  • FIGS 1 to 4 schematically illustrate certain embodiments of the invention, but do not limit the invention, it is understood that all the embodiments and all the variants presented may be combined with each other and / or between them. . These figures do not show certain components generally essential to the operation of a display screen but well known to those skilled in the art, in particular the layer of field effect transistors which is necessary to generate an image in a liquid crystal display. .
  • Figure 1 schematically shows a first embodiment of the invention, referred to herein as the "flat sipes" embodiment.
  • Figure 1 shows a cross section through a display screen according to the invention.
  • the display screen 1 according to the invention comprises a network 3 of pixels 4 backlit by a flat light source 2 and a network 5 of surface elements 6 which at least partially absorb visible light, and which can be opaque.
  • Said network 5 of surface elements 6 is arranged parallel to the plane of the screen 1 and placed between the network 3 of pixels 4 and the observer 8.
  • Said surface elements 6 are positioned in such a way that they limit the angle of output oc of the image represented by the pixels 4, this angle a being defined relative to the perpendicular of the screen.
  • each surface element 6 (or at least a portion of the surface elements 6) comprises at least one photovoltaic cell 7 on at least one of its faces.
  • it is the side lit by the network 3 of backlit pixels 4.
  • the photovoltaic cell 7 is located on the opposite face of said surface element 6, namely on the front face directed towards the observer 8.
  • the flat light source 2 may be a diffusing plate.
  • the pixel array 3 is not backlit by a light source 2, but each pixel 4 itself constitutes a light source, for example by electroluminescence.
  • the surface elements 6 are slats positioned flat in the plane of the grating 5 which they form parallel to the plane of the screen 1. More precisely, the slats 6, defined in a manner general by a long direction (also called length) x, a width y and a thickness z, are arranged so that their width is parallel to the plane of the grating 5, In general, said surface elements 6, 16 may comprise the photovoltaic cell 7, or they may constitute the photovoltaic cell (this embodiment is not illustrated by figures).
  • FIG. 2 schematically shows a second embodiment of the invention (here called the "standing slats" embodiment) which differs from the first embodiment in that the surface elements 16 are slats arranged in so that their length x is parallel to the plane of the screen 1 and their width y extends in a direction which passes through the plane of the screen 1, and preferably in a direction perpendicular to the screen 1.
  • each surface element 16 comprises at least one photovoltaic cell 7 on at least one of its faces, and more precisely on at least one of its faces which extend in the plane formed by their width and length, and preferably on both sides thus defined at a time.
  • FIG. 3 schematically shows (in perspective view) another embodiment of the "standing slats” type in which the section of the surface elements 26 is trapezoidal.
  • the available area for the photocells is larger than in the "flat lamella” embodiment, and the stereoscopic 3D effect will normally be more pronounced, that is, the angle "will be smaller
  • the network 5 of surface elements 6, 16, 26 preferably lamellar, and even more preferably using the embodiment "standing slats", can have the same effect as privacy screen of known type (described for example in patent EP 0 563 241 B1 (Minnesota Mining and Manufacturing Company), in the patent application WO 2007/106285 (3M Innovative Properties Company) and in US patent application 2008/0088905 (NEC LCD Technologies, Ltd).
  • the angle ⁇ can be set at a value such that an observer 8 placed offset from the axis perpendicular to the screen will no longer see the pixels, the latter being completely hidden by the surface elements 6 , 16.26.
  • the angle ⁇ depends on the precise geometry of the device, in particular the distance between the network of surface elements 6, 16, 26 and the array 3 of pixels 4, of the shape and orientation of the surface elements. , 16,26, as well as the distance between two surface elements 6,16,26.
  • a particularly interesting use of the screen 1 according to the invention is a vision (or more precisely a perception) almost three-dimensional (or at least in relief) images produced by the network 3 of pixels 4. Indeed, it is possible to position said surface elements so that at a distance from the screen 1 given, the observer 8 placed in front of the screen 1 will see with his left eye 10 only a first portion P1 of pixels 4a, thus forming a first image , and with his right eye 9 i! will only see a second portion P2 of pixels 4b, at least partially different from the first portion P1 of pixels, corresponding to a second image.
  • Each part P1, P2 (or group) of pixels can therefore represent a different image, so as to favor a perception in relief by the observer 8.
  • the screen 1 according to the invention may be suitable for a large number of types of screens and a large number of device use situations. portable electronics.
  • the surface elements 6, 16, 26 can have very varied shapes.
  • they may be parallelepipedal (as in FIGS. 1 and 2), but their section may also be circular, oval and / or polygonal with at least 3 sides (as in FIG. 3), or take other forms.
  • FIG. 4 by choosing a pixel width 4, a distance k between the grating 3 of the pixels 4 and the grating 5 of the surface elements 6, and a width y of the surface elements 6 adapted, it is possible to vary the 'angle' as needed.
  • the photovoltaic cells 7 can use any known and appropriate thin-film technology.
  • cells that have good low-light conversion efficiency eg, amorphous or mlcrocrystalline silicon-based cells
  • they will capture mainly direct light.
  • the pixels 4 do not need to be all in the same plane, but they can be arranged in several substantially parallel planes.
  • the pixels 4 can be subdivided into cells, for a color display, according to the technologies known to those skilled in the art, for example each pixel can be subdivided into three cells of red, green and blue color.
  • the screen 1 may comprise other components which improve its characteristics or which adapt them to certain particular use situations.
  • it may comprise an antireflection plate or layer disposed between the network 5 of surface elements 6, 16, 26 and the observer 8. It may also comprise one or more of the following elements: a color filter, a polarization filter, a light diffuser, a protective layer.
  • the screen 1 can also be a flexible screen.
  • the network 5 of surface elements 6,16 comprising photovoltaic cells 7 on at least one of their faces may be protected by at least one protective layer (not shown), which may be rigid or flexible , continuous or discontinuous.
  • a protective layer may be rigid or flexible , continuous or discontinuous.
  • it may be a movie polymer, preferably provided with an antireflection surface on its outer surface, deposited on said network 5, and / or a thin layer deposited at least on the outer surface of the photovoltaic cells 7.
  • the network 5 of surface elements 6, 16, 26 forms an assembly that can be affixed to a digital display screen to form a digital display screen 1 to Stereoscopic 3D effect as previously described.
  • this assembly may consist of a transparent, preferably flexible or semi-rigid film, typically of polymer material, on which said network 5 of surface elements 6, 16 having photovoltaic cells 7 on at least one of their faces, optionally protected, as indicated above, by a protective layer, for example a surface deposit (thin layer) or a flexible film.
  • This set which we call here "stereoscopic 3D effect photovoltaic film"
  • This outer surface is preferably smooth; it can be flat or curved, rigid or flexible.
  • This stereoscopic 3D-effect photovoltaic film also comprises the electrodes (not shown in the figures), typically in thin layers, necessary to connect the photovoltaic cells together and to collect the current.
  • the method of manufacturing a digital stereoscopic 3D display screen 1 using the photovoltaic film according to the invention comprises the following steps: a digital display screen is provided with a smooth external surface, a photovoltaic film is supplied to stereoscopic 3D effect according to the invention, and it affixes and fixed, preferably by gluing, said photovoltaic film on said digital display screen to form a digital display screen 1 to stereoscopic 3D effect. After the film is affixed to the outer surface of the screen, an electrical connection is established between the electrodes of the 3D photovoltaic film and a power supply element of the screen, so that the electrical energy generated by the photovoltaic cells 7 can contribute to supplying electricity to the portable or fixed electronic device in which said screen is integrated. This power supply can be done directly or indirectly (by charging an electrical energy storage means, such as a battery rechargeable or a capacitor).
  • an electrical energy storage means such as a battery rechargeable or a capacitor
  • the stereoscopic 3D digital display display 1 according to the invention can be incorporated into a fixed or portable electronic device; this apparatus forms another object of the invention.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'affichage (1) à effet tridimensionnel stéréoscopique, notamment un écran digital, comportant : (a) un réseau (3) de pixels (4a,4b) répartis entre un premier groupe formant une première image et un second groupe formant une seconde image, et (b) un réseau (5) d'éléments surfaciques (6,16,26) qui absorbent au moins partiellement la lumière visible, ce réseau (5) étant parallèle à l'écran (1) et placé entre le réseau (3) de pixels (4a,4b) et l'observateur (8), caractérisé en ce que lesdits éléments surfaciques (6,16,26) comportent des cellules photovoltaïques (7) sur au moins une de leurs faces, et en ce qu'ils sont configurés en relief de manière à limiter l'angle de sortie (α) de la première et de la seconde image, et disposés de manière à ce que pour une distance d'observation donnée, l'œil droit (9) d'un utilisateur (8) dudit dispositif d'affichage (1) ne voit que ladite première image et son œil gauche (10) ne voit que ladite seconde image. De cette manière, on obtient un écran digital d'affichage 3D capable de générer un courant électrique à partir des cellules photovoltaïques en relief disposées devant ledit réseau (3) de pixels (4a, 4b).

Description

Ecran d'affichage 3D stéréoscopique avec cellules photovoltaïques
intégrées, et procédé pour sa fabrication
L'invention concerne le domaine des dispositifs plats d'affichage, et plus particulièrement le domaine des écrans d'affichage rétro éclairés. De tels écrans comportant un grand nombre de pixels rétro-édairés sont connus depuis longtemps, et utilisés dans des postes de télévision, des ordinateurs et des dispositifs portables de petite taille, tels que des téléphones mobiles, des consoles de jeux et des calculatrices.
On entend ici par un pixel « rétro-éclairé » un pixel qui est situé devant une source lumineuse qui l'éclaircit par l'arrière (par exemple un pixel à cristaux liquides). Dans un écran rétro-éclairé, une source de lumière diffuse est placée derrière le plan des pixels, afin d'améliorer le contraste.
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. Dans le but d'augmenter cette durée d'autonomie, on a intégré des photopiles dans ces dispositifs portables, qui 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 serait souhaitable d'intégrer les photopiles dans récran d'affichage. Le document US 2007/0102035 (X. Yang) montre des exemples pour une telle intégration. Cependant, ces photopiles ne doivent dégrader ni les caractéristiques d'imagerie ni la luminosité de l'écran dans lequel elles ont été intégrées, et c'est pourquoi la surface totale disponible pour ces photopiles est en fait très réduite. En effet, la largeur des photopiles ne peut pas être significativement supérieure à l'espace entre deux pixels, un espace que l'on souhaite minimiser afin d'améliorer ta résolution de l'écran.
On connaît par ailleurs les écrans d'affichage 3D à effet stéréoscopique, encore appelés quelquefois écrans à barrière de parallaxe. ΓΙ s'agit d'écrans représentant simultanément deux images, l'image effectivement perçue par l'observateur dépendant de la position de l'observateur par rapport à la surface dudit écran. A titre d'exemple, l'image perçue par l'observateur peut changer lorsque l'observateur se déplace latéralement devant l'écran, ou lorsqu'il s'approche ou s'éloigne de l'écran. Dans certains types d'écrans 3D à effet stéréoscopique, cet effet peut permettre une perception en relief ou même en trois dimensions des images affichées par l'écran. Un tel dispositif est décrit dans le brevet US 7,697,105 (Sharp). Il permet, à l'intérieur d'une certaine distance d'observation, une vision tridimensionnelle d'une image affichée par l'écran. Cet effet est provoqué par un réseau de bandes opaques parallèles. Cependant, ces bandes diminuent la luminosité de l'écran. Il n'est alors pas souhaitable de dégrader encore les caractéristiques d'imagerie et/ou la luminosité de cet écran par l'ajout de photopiles.
Ce problème est résolu par la présente invention, qui s'applique notamment aux écrans rétroéclairés, mais aussi aux écrans comportant des pixels qui émettent directement de la lumière (par exemple des pixels constitués par une ou plusieurs diodes électroluminescentes). En outre, l'invention s'applique également à des dispositifs d'affichage qui ne sont pas des écrans, par exemple des dispositifs dont les pixels d'images sont simplement éclairés par la lumière ambiante, comme par exemple les pixels d'images imprimées sur une feuille de papier.
Cependant, une application importante de l'invention étant constituée par des écrans, on désignera dans la suite de l'exposé les différents types de supports d'images par la terminologie d'écran, à titre de simplification, sans que cette simplification ne doive limiter la portée de l'invention et son application à d'autres types de dispositifs d'affichage.
Selon l'invention, l'intégration de cellules photovoltaïques dans un écran digital d'affichage tridimensionnel (ou 3D) à effet stéréoscopique sans dégrader les caractéristiques d'imagerie et/ou la luminosité de l'écran est réalisée par un dispositif (t) d'affichage 3D à effet stéréoscopique, comportant :
(a) un réseau de pixels répartis entre un premier groupe de pixels formant une première image et un second groupe de pixels formant une seconde image, et
(b) un réseau d'éléments surfaciques qui absorbent au moins partiellement la lumière visible, ce réseau étant parallèle à l'écran et placé entre le réseau de pixels et l'observateur, cet écran étant caractérisé en ce que lesdits éléments surfaciques comportent des cellules photovoltaïques sur au moins une de leurs faces, et en ce qu'ils sont configurés de manière à limiter l'angle de sortie <* de ladite première et de ladite seconde image, et disposés de manière à ce que pour une distance d'observation donnée, l'œil droit d'un utilisateur dudit écran ne voie que ladite première image et son œil gauche ne voie que ladite seconde image, de manière à favoriser une vision en relief ou en trois dimensions des images affichée(s) par ledit réseau de pixels.
De préférence, les éléments surfaciques pourvus de leurs cellules photovoltaïques sont positionnés de telle sorte qu'ils limitent l'angle de sortie de l'image représentée par les pixels à une valeur comprise entre quelques degrés et 30° , cette valeur étant encore plus préférentiellement inférieure à 15°.
L'écran peut être rétro-éclairé par un réseau de pixels rétro-éclairés au moyen d'une source de lumière placée derrière le réseau de pixels, et/ou les pixels peuvent émettre activement de la lumière (par exemple dans le cas de pixels électroluminescents).
Lesdits éléments surfaciques, éventuellement opaques, peuvent avoir une forme de lamelles avec une section sensiblement paralléléplpédique, circulaire, ovale et/ou polygonale avec au moins trois côtés. Ils sont avantageusement disposés de manière à ce que leur longueur x soit parallèle à l'écran et leur largeur y s'étende dans une direction qui coupe ou traverse l'écran, et de préférence dans une direction perpendiculaire à l'écran. Ils peuvent former un réseau parallèle, les longueurs x desdits éléments surfaciques étant alors parallèles.
Lesdites cellules photovoltaïques peuvent être disposées sur les surfaces desdits éléments surfaciques qui s'étendent dans le plan formé par leur largeur x et leur longueur 2. Il s'agit avantageusement de cellules photovoltaïques en couche mince à base de silicium amorphe ou microcristaH'm, car ce type de cellules est particulièrement adapté pour convertir de la lumière de faible intensité (lumière diffusante, lumière à l'intérieur de pièces) ; mais on peut aussi réaliser ces cellules photovoltaïques en toute autre technologies adaptée, par exemple à base de CdTe ou CIGS (cuivre - indium - gallium - sélénium) ou à base de polymères.
Dans l'écran selon l'invention, lesdits éléments surfaciques sont avantageusement disposés de manière à ce que, pour une distance d'observation donnée qui est en accord avec l'utilisation prévue du dispositif, l'œil droit d'un utilisateur (observateur) dudit écran ne voie qu'un premier groupe des pixels, et à ce que son œil gauche ne voie qu'un second groupe des pixels, ledit premier groupe et ledit second groupe étant différents, et chaque groupe de pixels pouvant afficher une image différente, de manière à favoriser une vision (ou plus précisément une perception) en relief ou en trois dimensions de l'image (ou des Images) affichée par ledit réseau de pixels. Dans ce cas, les pixels non vus par l'un ou l'autre œil de l'observateur sont cachés par les éléments surfaciques. Cette distance d'observation pour laquelle l'effet 3D stéréoscopique peut être observé dépend de l'utilisation prévue du dispositif ; à titre d'exemple, pour un écran destiné à un dispositif porté à la main (téléphone portable, écran de télévision miniaturisé), cette distance est typiquement de l'ordre de 20 à 60 cm, pour un écran d'ordinateur portable typiquement de l'ordre de 30 à 80 cm, pour un écran de télévision grand format de salon, de l'ordre de 2 à 5 mètres.
Les figures 1 à 4 illustrent de manière schématique certains modes de réalisation de l'invention, mais ne limitent pas l'invention, il est entendu que tous les modes de réalisation et toutes les variantes présenté(e)s peuvent être combinés entre eux et/ou entre elles. . Ces figures ne montrent pas certains composants généralement indispensables au fonctionnement d'un écran d'affichage mais bien connus de l'homme du métier, notamment la couche de transistors à effet de champ qui est nécessaire pour générer une image dans un écran à cristaux liquides.
La figure 1 montre de manière schématique un premier mode de réalisation de l'invention, appelé ici le mode de réalisation à «lamelles à plat ». La figure 1 représente une coupe transversale à travers un écran d'affichage selon l'invention. L'écran d'affichage 1 selon l'invention comporte un réseau 3 de pixels 4 rétro-éclairés par une source de lumière 2 plate et un réseau 5 d'éléments surfaciques 6 qui absorbent au moins partiellement la lumière visible, et qui peuvent être opaques. Ledit réseau 5 d'éléments surfaciques 6 est disposé parallèle au plan de l'écran 1 et placé entre le réseau 3 de pixels 4 et l'observateur 8. Lesdits éléments surfaciques 6 sont positionnés de telle sorte qu'ils limitent l'angle de sortie oc de l'image représentée par les pixels 4, cet angle a étant défini par rapport à la perpendiculaire de l'écran. Comme montré dans l'insert de la figure 1 en haut à droite, chaque élément surfacique 6 (ou au moins une partie des éléments surfaciques 6) comporte au moins une cellule photovoltaïque 7 sur au moins une de ses faces. Dans l'exemple de la figure 1, il s'agit de la face éclairée par le réseau 3 de pixels 4 rétro- éclairés. Dans une première variante de ce mode de réalisation, la cellule photovoltaïque 7 se situe sur la face opposée dudit élément surfacique 6, à savoir sur la face avant dirigée vers l'observateur 8. Dans une seconde variante de ce mode de réalisation, il y a des cellules photovoltaïques 7 sur au moins deux faces dudit élément surfacique 6, par exemple sur la face arrière éclairée par le réseau 3 de pixels 4 et sur la face avant dirigée vers l'observateur 8, et/ou sur l'une ou les deux de ses faces latérales. La source de lumière 2 plate peut être une plaque diffusante. Dans une variante de ces modes de réalisation, le réseau 3 de pixels 4 n'est pas rétro-éclairé par une source de lumière 2, mais chaque pixel 4 constitue lui-même une source de lumière, par exemple par électroluminescence.
Dans l'exemple de la figure 1, les éléments surfaciques 6 sont des lamelles positionnées à plat dans le plan du réseau 5 qu'elles forment parallèlement au plan de l'écran 1. Plus précisément, les lamelles 6, définies d'une manière générale par un sens long (appelé aussi longueur) x, une largeur y et une épaisseur z, sont disposées de manière à ce que leur largeur y soit parallèle au plan du réseau 5, D'une manière générale, lesdits éléments surfaciques 6,16 peuvent comprendre la cellule photovoltaïque 7, ou ils peuvent constituer la cellule photovoltaïque (ce mode de réalisation n'est pas illustré par des figures).
La figure 2 montre de manière schématique un second mode de réalisation de l'invention (appelé ici le mode de réalisation à « lamelles debout ») qui se distingue du premier mode de réalisation par le fait que les éléments surfaciques 16 sont des lamelles disposées de manière à ce que leur longueur x soit parallèle au plan de l'écran 1 et que leur largeur y s'étende dans une direction qui traverse le plan de l'écran 1, et de préférence dans une direction perpendiculaire à l'écran 1. Comme montré dans l'insert de la figure 2 en haut à droite, chaque élément surfacique 16 comporte au moins une cellule photovoltaïque 7 sur au moins une de ses faces, et plus précisément sur au moins une de ses faces qui s'étendent dans le plan formé par leur largeur et leur longueur, et de préférence sur les deux faces ainsi définies à la fois.
La figure 3 montre de manière schématique (en vue en perspective) un autre mode de réalisation de type à «lamelles debout » dans lequel la section des éléments surfaciques 26 est trapézoïdale. D'une manière générale, dans le mode de réalisation de type à « lamelles debout », la surface disponible pour les photopiles est plus grande que dans le mode de réalisation de type « lamelles à plat », et l'effet 3D stéréoscopique sera normalement plus prononcé, c'est-à-dire que l'angle « sera plus petit
Dans l'écran 1 selon l'invention, le réseau 5 d'éléments surfaciques 6,16,26 de préférence lamellaires, et encore plus préférentiellement en utilisant le mode de réalisation à « lamelles debout », peut avoir le même effet qu'un filtre de confidentialité (« privacy screen » en anglais) de type connu (décrit par exemple dans le brevet EP 0 563 241 Bl (Minnesota Mining and Manufacturing Company), dans la demande de brevet WO 2007/106285 (3M Innovative Properties Company) et dans la demande de brevet US 2008/0088905 (NEC LCD Technologies, Ltd).
Cela veut dire que l'angle a peut être fixé à une valeur telle qu'un observateur 8 placé en décalage par rapport à l'axe perpendiculaire à l'écran ne verra plus les pixels, ces derniers étant complètement cachés par les éléments surfaciques 6,16,26. L'angle <* dépend de la géométrie précise du dispositif, notamment de la distance entre le réseau 5 d'éléments surfaciques 6,16,26 et le réseau 3 de pixels 4, de la forme et de l'orientation des éléments surfaciques 6,16,26, ainsi que de la distance entre deux éléments surfaciques 6,16,26.
Une utilisation particulièrement intéressante de l'écran 1 selon l'invention est une vision (ou plus précisément une perception) quasi tridimensionnelle (ou au moins en relief) des images produites par le réseau 3 de pixels 4. En effet, on peut positionner lesdits éléments surfaciques de manière à ce qu'à une distance de l'écran 1 donnée, l'observateur 8 placé devant l'écran 1 ne verra avec son œil gauche 10 qu'une première partie Pl de pixels 4a, formant donc une première image, et avec son œil droit 9 i! ne verra qu'une seconde partie P2 de pixels 4b, au moins partiellement différente de la première partie Pl de pixels, correspondant à une seconde image. Chaque partie Pl, P2 (ou groupe) de pixels peut donc représenter une image différente, de manière à favoriser une perception en relief par l'observateur 8.
Ainsi, l'écran 1 selon l'invention peut convenir pour un grand nombre de types d'écrans et à un grand nombre de situations d'utilisation de dispositifs électroniques portables.
D'une manière générale, les éléments surfaciques 6,16,26 peuvent avoir des formes très variées. A titre d'exemple ils peuvent être paraliélépipédiques (comme sur les figures 1 et 2), mais leur section peut aussi être circulaire, ovale et/ou polygonale avec au moins 3 côtés (comme sur la figure 3), ou prendre d'autres formes. Comme montré schématiquement sur la figure 4, en choisissant une largeur de pixel 4, une distance k entre le réseau 3 des pixels 4 et le réseau 5 des éléments surfaciques 6, et une largeur y des éléments surfaciques 6 adaptées, on peut faire varier l'angle∞ selon les besoins.
Les cellules photovoltaïques 7 peuvent utiliser toute technologie en couches minces connue et appropriée. En particulier, dans le mode de réalisation à « lamelles debout », il est préférable d'utiliser des cellules qui ont une bonne efficacité de conversion à faible luminosité (par exemple des cellules à base de silicium amorphe ou mlcrocristallin), car Iesdites cellules capteront principalement de la lumière diffusante, alors que dans le mode de réalisation à « lamelles couchées », elles capteront principalement de la lumière directe.
D'une manière générale, les pixels 4 n'ont pas besoin d'être tous dans le même plan, mais ils peuvent être disposés sur plusieurs plans sensiblement parallèles. Les pixels 4 peuvent être subdivisés en cellules, pour un affichage en couleur, selon les technologies connues de l'homme du métier, par exemple chaque pixel peut être subdivisé en trois cellules de couleur rouge, verte et bleue.
L'écran 1 selon l'invention peut comprendre d'autres composants qui améliorent ses caractéristiques ou qui les adaptent à certaines situations d'utilisation particulières. A titre d'exemple, il peut comprendre une plaque ou couche antireflet disposée entre le réseau 5 d'éléments surfaciques 6,16,26 et l'observateur 8. Il peut également comprendre un ou plusieurs des éléments suivants: un filtre de couleur, un filtre de polartsation,-un diffuseur de lumière, une couche protectrice. L'écran 1 peut aussi être un écran souple.
Dans tous les modes de réalisation, le réseau 5 d'éléments surfaciques 6,16 comportant des cellules photovoltaïques 7 sur au moins une de leurs faces peut être protégé par au moins une couche de protection (non représentée), qui peut être rigide ou souple, continue ou discontinue. Par exemple, il peut s'agir d'un film polymère, de préférence pourvu d'une surface antireflets sur sa surface externe, déposé sur ledit réseau 5, et/ou dune couche mince déposée au moins sur la surface externe des cellules photovoltaïques 7.
Dans un mode de réalisation particulier non représenté de l'invention, le réseau 5 d'éléments surfaciques 6,16,26, forme un ensemble qui peut être apposé sur un écran digital d'affichage pour former un écran digital d'affichage 1 à effet 3D stéreoscopique comme précédemment décrit. Plus particulièrement, cet ensemble peut être constitué d'un film transparent, de préférence souple ou semi-rigide, typiquement en matériau polymère, sur lequel a été déposé ledit réseau 5 d'éléments surfaciques 6,16 comportant des cellules photovoltaïques 7 sur au moins une de leurs faces, éventuellement protégé, comme indiqué ci-dessus, par une couche de protection, par exemple un dépôt de surface (couche mince) ou un film souple. Cet ensemble, que nous appelons ici « film photovoltaïque à effet 3D stéreoscopique », peut être apposé et fixé, par exemple par collage, sur la surface externe d'un écran digital d'affichage. Cette surface externe est de préférence lisse ; elle peut être plate ou galbée, rigide ou souple. Ce film photovoltaïque à effet 3D stéréoscopique comprend également les électrodes (non montrées sur les figures), typiquement en couche mince, nécessaires pour connecter les cellules photovoltaïques entre elles et pour collecter le courant.
Le procédé de fabrication d'un écran 1 digital d'affichage à effet 3D stéréoscopique utilisant le film photovoltaïque selon l'invention comprend les étapes suivantes: on approvisionne un écran digital d'affichage comportant une surface externe lisse, on approvisionne un film photovoltaïque à effet 3D stéréoscopique selon l'invention, et on appose et fixe, de préférence par collage, ledit film photovoltaïque sur ledit écran digital d'affichage pour former un écran digital d'affichage 1 à effet 3D stéréoscopique. Après l'apposition du film sur la surface externe de l'écran, on établit une connexion électrique entre les électrodes du film photovoltaïque 3D et un élément d'alimentation électrique de l'écran, afin que l'énergie électrique générée par les cellules photovoltaïques 7 puisse contribuer à alimenter en électricité l'appareil électronique portable ou fixe dans lequel ledit écran est intégré. Cette alimentation électrique peut se faire directement ou indirectement (en chargeant un moyen de stockage d'énergie électrique, tel qu'une pile rechargeable ou un condensateur).
L'écran digital d'affichage 1 à effet 3D stéréoscopique selon l'invention peut être incorporé dans un appareil électronique fixe ou portable; cet appareil forme un autre objet de l 'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'affichage (l) à effet 3D stéréoscopique, comportant :
(a) un réseau (3) de pixels (4a,4b) répartis entre un premier groupe (PI) formant une première image et un second groupe (P2) formant une seconde image, et
(b) un réseau (5) d'éléments surfaciques (6,16,26) qui absorbent au moins partiellement la lumière visible, ce réseau (5) étant parallèle au dispositif d'affichage (1) et placé entre le réseau (3) de pixels (4a,4b) et l'observateur (8), caractérisé en ce que lesdits éléments surfaciques (6,16,26) comportent des cellules photovoltaïques (7) sur au moins une de leurs faces, et en ce qu'ils sont configurés de manière à limiter l'angle de sortie (*) de ladite première et de ladite seconde image, et disposés de manière à ce que pour une distance d'observation donnée, l'oeil droit (9) d'un utilisateur (8) dudit dispositif d'affichage (1) ne voie que ladite première image et son œil gauche (10) ne voie que ladite seconde image, de manière à favoriser une vision en relief ou en trois dimensions des images affichée(s) par ledit réseau (3) de pixels (4a, 4b).
2. Dispositif d'affichage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments surfaciques (6,16,26) pourvus de leurs cellules photovoltaïques (7) sont configurés de manière à limiter l'angle de sortie (a) de la première et de la seconde image, à un angle sensiblement compris entre quelques degrés et 30°.
3. Dispositif d'affichage (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un écran (1) composé par un réseau (3) de pixels (4) qui sont rétro éclairés au moyen d'une source de lumière (2) placée derrière le réseau (3) de pixels (4).
4. Dispositif d'affichage (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un écran (1) composé par un réseau (3) de pixels (4) électroluminescents.
5. Dispositif d'affichage (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un support d'image (1) composé par un réseau (3) de pixels (4) qui sont éclairés par la lumière ambiante.
6. Dispositif d'affichage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments surfaciques (6,16,26) qui absorbent au moins partiellement la lumière visible sont opaques.
7. Dispositif d'affichage (1) selon l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que lesdits éléments surfaciques (6,16,26) ont une forme de lamelles avec une section sensiblement parallélépipédïque, circulaire, ovale et/ou polygonale avec au moins trois côtés.
8. Dispositif d'affichage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits éléments surfaciques (6,16,26) sont disposés de manière à ce que leur longueur x soit parallèle à l'écran (1) et leur largeur y s'étende dans une direction qui traverse l'écran (1), et de préférence dans une direction perpendiculaire à l'écran (1).
9. Dispositif d'affichage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits éléments surfaciques (6,16,26) sont disposés de manière à former un réseau parallèle, les longueurs x desdits éléments surfaciques (6,16,26) étant parallèles entre eux.
10. Dispositif d'affichage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites cellules photovoltaïques (7) sont disposées sur les surfaces desdits éléments surfaciques (6,16,26) qui s'étendent dans le plan formé par leur largeur x et leur longueur z.
11. Dispositif d'affichage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdites cellules photovoltaïques (7) sont des cellules en couche mince à base de silicium amorphe ou microcristallin, à base de CdTe ou à base de CIGS.
12. Dispositif d'affichage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à il, caractérisé en ce que le réseau (5) d'éléments surfaciques (6,16) comportant des cellules photovoltaïques (7) sur au moins une de leurs faces comporte au moins une couche de protection, rigide ou souple, continue ou discontinue.
13. Dispositif d'affichage (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite couche de protection est un film polymère, de préférence pourvu d'une surface antireflets sur sa surface externe, déposée sur ledit réseau (5), et/ou une couche mince déposée au moins sur la surface externe des cellules photovoltaïques (7).
14. Film photovoltaïque à effet 3D stéréoscopique pour la fabrication d'un dispositif d'affichage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant un film transparent, de préférence souple ou semi-rigide, et ledit film transparent comprenant un réseau (5) d'éléments surfaciques (6,16) comportant des cellules photovoltaïques (7) sur au moins une de leurs faces.
15. Film photovoltaïque selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdltes cellules photovoltaïques (7) sont protégées par au moins une couche de protection, continue ou discontinue.
16. Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage (1) selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel on approvisionne un dispositif d'affichage, notamment un écran digital, comportant une surface externe lisse, et dans lequel on approvisionne un film photovoltaïque à effet 3D stéréoscopique selon la revendication 12 ou la revendication 13, et dans lequel on fixe, de préférence par collage, ledit film photovoltaïque sur ledit dispositif d'affichage pour former un dispositif d'affichage (1) à effet tridimensionnel stéréoscopique.
17. Appareil électronique portable ou fixe incorporant un dispositif d'affichage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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