Brevet FR3010264A1 — publié le 20150306

Intégration d'une antenne invisible dans une surface polarisante serai transparente. La présente invention se rapporte aux antennes d'émission et de réception 5 d'ondes hertziennes et plus spécialement aux antennes qui doivent être intégrées dans des appareils contenant des écrans d'affichage. ETAT DE LA TECHNIQUE 10 L'antenne est un dispositif permettant d'envoyer ou de capter à distance les ondes électromagnétiques dans un appareil. L'antenne se définit par les caractères suivants : bande de fréquences, polarisation, directivité, gain avant, diagramme de rayonnement, dimensions et forme. La forme et les dimensions d'une antenne sont extrêmement variables : celle d'un téléphone portable se limite à une petite 15 excroissance sur le boîtier de l'appareil tandis que la parabole du radio-télescope d'Arecibo dépasse 100 m de diamètre. On peut dire que pour la même fréquence d'utilisation, les dimensions d'une antenne sera d'autant plus grand que son gain sera élevé. L'antenne demi-onde, comme son nom l'indique, a une longueur presque égale à la moitié de la longueur d'onde pour laquelle elle a été fabriquée. 20 La radio-identification, le plus souvent désignée par le sigle RFID (de l'anglais radio frequency identification), est une méthode pour mémoriser et récupérer des données à distance en utilisant des marqueurs appelés « radio-étiquettes » (« RFID tag» ou « RFID transponder» en anglais). Les radio-étiquettes sont de petits objets, tels que des étiquettes autoadhésives, qui peuvent être collés ou incorporés 25 dans des objets ou produits et même implantés dans des organismes vivants (animaux, corps humain). Les radio-étiquettes comprennent une antenne associée à une puce électronique qui leur permet de recevoir et de répondre aux requêtes radio émises depuis l'émetteur-récepteur. Ces puces électroniques contiennent un identifiant et éventuellement des données complémentaires. Cette technologie 30 d'identification peut être utilisée pour identifier: les objets, comme avec un code-barres (on parle alors d'étiquette électronique); les personnes, en étant intégrée dans les passeports, carte de transport, carte de paiement (on parle alors de carte sans contact); les carnivores domestiques (chats, chiens et furets) dont l'identification RFID est obligatoire dans de nombreux pays, en étant implantée sous la peau. C'est également le cas de manière non obligatoire pour d'autres animaux de compagnie ou d'élevage (on parle alors de puce sous-cutanée). Certaines antennes gagneraient à être invisibles notamment lorsque leur intégration doit se faire dans des appareils de très faible encombrement et comprenant par ailleurs un écran d'affichage. En effet l'intégration d'une antenne dans un écran d'affichage permettrait d'une part un gain de place et d'autre part une très bonne qualité de réception/émission du fait de l'absence d'obstacle pour la propagation des ondes vers l'extérieur de l'appareil. Mais la simple pose sur un écran d'affichage d'une antenne composée de fils conducteurs provoque une déformation de l'image notamment à cause d'un phénomène de diffraction, et cela même si les fils sont individuellement invisibles à l'oeil nu. BUT DE L'INVENTION L'invention a pour but principal d'intégrer une fonction d'antenne dans un polariseur optique de type « wire grid », dénommé ci-après « WGP », c'est-à-dire dans une surface polarisante composée de bandes conductrices parallèles de très faibles dimensions. L'intégration de l'antenne dans le WGP se fait sans modifier la structure dudit WGP. Les polariseurs « Wire Grid » sont des surfaces serai transparentes qui ne déforment pas la vision des images ou des objets lorsque lesdites images ou lesdits objets sont observés au travers desdits polariseurs, ce qui va permettre de positionner le WGP ayant une fonction d'antenne par dessus des images ou des écrans d'affichage avec une perte minime quant à la qualité visuelle des images et objets qui sont ainsi observés au travers du WGP. RESUME DE L'INVENTION30 Dans son principe de base l'invention a pour objet de créer des mises en contacts électriques entre certaines extrémités des bandes conductrices qui composent la surface polarisante d'un WGP. Les extrémités ou groupes d'extrémités des bandes conductrices du WGP qui sont mises en contact sont choisies de manière 5 à ce qu'un courant électrique qui parcourt les bandes conductrices du WGP suit un chemin dont la forme est celle de l'antenne que l'on souhaite créer. La surface polarisante qui est composée de bandes conductrices parallèles parcourues par un courant électrique est caractérisée en ce qu'une première pluralité d'extrémités desdites bandes conductrices est mise en contact électrique avec une deuxième 10 pluralité d'extrémités desdites bandes conductrices de manière à ce que ledit courant électrique circule suivant un chemin dont la forme est apte à donner à ladite surface polarisante la fonction d'antenne d'émission et de réception d'ondes électromagnétiques. Afin que les contacts électriques entre les extrémités des bandes 15 conductrices restent invisibles pour un observateur qui regarde au travers de la dite surface polarisante, lesdits contacts électriques sont positionnés en périphérie de la surface polarisante. Dans un mode de réalisation particulier les bandes parallèles du WGP sont composées d'un matériau parmi : le cuivre, l'aluminium, l'argent, l'or, le graphène, le 20 graphite, le silicium, un matériau photovoltaïque. Dans un autre mode de réalisation particulier la forme du chemin que parcourt le courant électrique, donc la forme de l'antenne, est au choix un polygone, un carré, un rectangle, une spirale. Dans un autre mode de réalisation la distance qui sépare lesdites bandes 25 conductrices ont des valeurs inférieures à 1,33 microns de sorte que ledit réseau polarisant provoque la polarisation rectiligne de la lumière infra-rouge qui le traverse. Dans un autre mode de réalisation la distance qui sépare lesdites bandes conductrices ont des valeurs inférieures à 233 nm de sorte que ledit réseau polarisant provoque la polarisation rectiligne de la lumière visible qui le traverse. 30 Dans un autre mode particulier de réalisation ladite antenne transforme l'énergie électromagnétique reçue en une énergie électrique apte à alimenter un composant électronique et/ou apte à alimenter ladite antenne en mode d'émission, sans autre énergie que les ondes électromagnétiques reçues par ladite antenne. Cette caractéristique nécessite des composants électroniques couplés à l'antenne qui sont connus de l'homme de métier et non décrits ici. Dans un autre mode de réalisation la dite antenne est apte à émettre des ondes électromagnétiques dont la fréquence est identique à celle du cerveau humain lorsqu'il est dans un état de repos, de relaxation ou de sommeil, comme par exemple une fréquence de 13 Hz. Dans un autre mode de réalisation la surface polarisante est intégrée dans la 10 partie optique d'une paire de lunettes de protection solaire et/ou de correction de la vue. Une application de cette intégration est de permettre à la dite paire de lunettes de recevoir par exemple des ondes radio à proximité des oreilles du porteur de lunettes. Dans un autre mode de réalisation la surface polarisante est positionnée 15 devant un écran d'affichage dont les images sont polarisées et dont le plan de polarisation est parallèle auxdites bandes conductrices. Dans un autre mode de réalisation la surface polarisante est intégrée dans un écran d'affichage LCD (Liquide Cristal Display) en prenant la fonction du deuxième polariseur dudit écran. 20 Dans un autre mode de réalisation c'est un appareil qui est composé d'au moins une surface polarisante ayant la fonction d'antenne selon l'invention, ledit appareil étant par exemple un téléphone portable, une tablette ou un livre électronique, un ordinateur, un GPS (Global Positioning System), une montre, un panneau publicitaire, une enseigne commerciale, un panneau de signalisation, une 25 télévision. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 30 L'invention est maintenant décrite plus en détails à l'aide de la description des figures 1 à 5 indexées. La figure 1 est un schéma de principe montrant la structure d'un WGP La figure 2 est un schéma de principe du WGP dont des extrémités de bandes conductrices ont été connectées. La figure 3 est un schéma de principe en coupe de la figure 2 précédente. La figure 4 illustre un exemple de forme pris par le parcours du courant électrique qui circule dans la figure 2 précédente. La figure 5 illustre trois exemples d'intégration du WGP ayant une fonction d'antenne dans des appareils comprenant des écrans d'affichage électroniques. La figure 1 montre d'une manière simplifiée qu'un WGP est composé 10 principalement d'un support transparent (2) comme par exemple une plaque de verre cristallin ou de verre organique et d'une multitude de bandes conductrices parallèles (1) dont la largeur, l'épaisseur et la distance qui les sépare sont très faibles, de préférence inférieures à 250 nanomètres pour obtenir la polarisation de la lumière visible. En général seulement 50% de la lumière traverse le WGP et 50% est 15 réfléchie. La figure 2 montre la caractéristique principale du WGP selon l'invention qui est que les extrémités des bandes conductrices (1) sont mises en contact (3) les unes avec les autres, de préférence par lots de bandes juxtaposées, de manière à ce qu'un courant électrique (illustré par les flèches noires) circule dans les bandes 20 conductrices (1) suivant un parcours dont la forme prend les caractéristiques géométriques de l'antenne que l'on souhaite matérialiser. La figure 4 illustre un exemple particulier dont la forme de l'antenne est une spirale, mais cet exemple n'est nullement limitatif puisque de nombreux exemples en forme de polygones sont aussi possibles. Les contacts électriques qui joignent les extrémités des bandes 25 conductrices parallèles sont de préférence positionnés en périphérie de la surface du WGP de manière à ne pas intercepter le passage de la lumière au travers dudit polariseur. La figure 3 est un schéma en coupe du WGP qui montre que les contacts électriques (3) ne mettent en relation que des lots d'une multitude de bandes (1) 30 séparées par de la matière non conductrice comme l'air ou le substrat (2) sur lequel sont positionnées ou imprimées les bandes du WPG. La figure 5 illustre trois exemples, non limitatifs, d'intégration du WGP ayant la fonction d'antenne dans des appareils comprenant des écrans d'affichage électronique, comme un téléphone portable, une liseuse électronique et un ordinateur. Le WGP selon l'invention peut alors soit se positionner sur les écrans, dans ce cas le plan de polarisation de la lumière sortante de l'écran doit être parallèle à l'axe de polarisation du WGP de manière à ne pas intercepter la lumière polarisée sortante; soit se positionner à la place d'un des polariseurs de l'écran LCD de ces appareils ce qui aurait l'avantage de l'économie d'un polariseur. EXEMPLE DE REALISATION Un exemple concret de réalisation est composé d'un écran de téléphone mobile de type LCD. Cet écran est rectangulaire de dimensions 5 cm par 6 cm et émet une lumière polarisée rectiligne. Il est recouvert par un film souple polarisant de type WGP dont l'axe de polarisation est parallèle au plan de polarisation de la lumière sortante de sorte que la lumière sortante ne soit pas interceptée par le dit film. Le film souple polarisant est composé de bandes parallèles d'argent espacées de 230 nm qui font 200 nm de largeur et d'épaisseur. Le film souple est légèrement plus grand que l'écran, soit 5,5 cm par 6,5 cm de côtés de sorte qu'une bande de 5 mm de large se positionne en dehors de l'affichage de l'écran. Sur deux côtés opposés dudit film et à l'intérieur de cette bande de 5 mm, on réalise par impression sur chacun de ces deux côtés sept liaisons électriques entre les extrémités des bandes d'argent (figure 2) de sorte que le parcours d'un courant électrique le long des dites bandes d'argent forme une spirale (figure 4) dont chaque branche rectiligne a une largeur d'environs 3 mm. Cette spirale forme une antenne électromagnétique alimentée par un circuit électronique contenu dans le téléphone mobile dont la fonction est de communiquer avec des appareils distants suivant un protocole de type RFID (Radio Frequency Identification) et/ou WLAN (Wireless LAN). Cette antenne est parfaitement invisible car intégrée dans la structure nanométrique du film polarisant et elle ne déforme pas les images émises par l'écran LCD du téléphone mobile. AVANTAGES DE L'INVENTION En définitive l'invention répond bien aux buts fixés en permettant d'intégrer 5 une antenne d'émission/réception d'ondes électromagnétiques dans une surface polarisante transparente tout en rendant cette antenne invisible et sans provoquer la déformation des images qui sont observées au travers de ladite surface polarisante. REVENDICATIONS1 - Surface polarisante composée de bandes conductrices parallèles 5 parcourues par un courant électrique caractérisée en ce qu'une première pluralité d'extrémités desdites bandes conductrices est mise en contact électriques avec une deuxième pluralité d'extrémités desdites bandes conductrices de manière à ce que ledit courant électrique circule suivant un chemin dont la forme est apte à donner à ladite surface polarisante la fonction d'antenne d'émission et de réception d'ondes 10 électromagnétiques. 2 - Surface polarisante suivant la revendication 1 caractérisée en ce que lesdits contacts électriques entre les extrémités des bandes conductrices sont positionnés en périphérie de la surface polarisante de sorte que les dits contacts électriques restent invisibles pour un observateur qui regarde au travers de la dite 15 surface polarisante. 3 - Surface polarisante suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les dites bandes conductrices parallèles sont composées d'un matériau parmi : le cuivre, l'aluminium, l'argent, l'or, le graphène, le graphite, le silicium, un matériau photovoltaïque. 20 4 - Surface polarisante suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la distance qui sépare lesdites bandes conductrices ont des valeurs inférieures à 1,33 microns de sorte que ledit réseau polarisant provoque la polarisation rectiligne de la lumière infra-rouge qui le traverse. - Surface polarisante suivant l'une quelconque des revendications 25 précédentes caractérisée en ce que en ce que la distance qui sépare lesdites bandes conductrices ont des valeurs inférieures à 233 nm de sorte que le dit réseau polarisant provoque la polarisation rectiligne de la lumière visible qui le traverse. 6 - Surface polarisante suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la forme du chemin que parcours le courant 30 électrique, est une figure parmi un polygone, un carré, un rectangle, une spirale.7 - Surface polarisante suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que ladite antenne transforme l'énergie électromagnétique reçue en une énergie électrique qui alimente un composant électronique et/ou qui alimente ladite antenne en mode d'émission, sans autre énergie que les ondes électromagnétiques reçues par ladite antenne. 8 - Surface polarisante suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que ladite antenne émet des ondes électromagnétiques dont la fréquence est identique à celle du cerveau humain lorsqu'il est dans un état de repos, de relaxation ou de sommeil, comme par exemple une fréquence de 13 Hz. 9 - Surface polarisante suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que ladite surface est intégrée dans la partie optique d'une paire de lunette de protection solaire et/ou de correction de la vue. 10 - Surface polarisante suivant l'une quelconque des revendications 15 précédentes caractérisée en ce que ladite surface polarisante est positionnée devant un écran d'affichage dont les images sont polarisées et dont le plan de polarisation est parallèle auxdites bandes conductrices. 11 - Surface polarisante suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que ladite surface polarisante est intégrée dans un 20 écran d'affichage LCD (Liquide Cristal Display) en prenant la fonction du deuxième polariseur dudit écran. 12 - Appareil composé d'au moins un dispositif d'affichage caractérisé en ce que ledit dispositif d'affichage comprend une surface polarisante selon l'une des revendications précédentes, ledit appareil étant par exemple un téléphone portable, 25 une tablette ou un livre électronique, un ordinateur, un GPS (Global Positioning System), une montre, un panneau publicitaire, une enseigne commerciale, un panneau de signalisation, une télévision. 30