具有带改善的亮度和反射率的集成光伏单元的显示设备制造技术

一种显示设备，其至少包括：（a）多个活性光伏区和多个孔口（2），其中两个相邻的活性光伏区（1’，1”）形成孔口（2）；（b）一个或多个人造光源（3）；（c）被布置在所述光源（3）和所述活性光伏区之间的多个光集中器。该设备的特征在于所述光集中器（4）是不透明且反射的并且被布置使得由人造光源（3）发射的光被光集中器（4）引导穿过孔口（2）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发射型显示屏，并且更具体地涉及在固定或便携式电子设备中的、呈现被集成在屏幕中的光伏单元的背光式显示屏。
技术介绍
在本专利技术中，“显示设备”意指配备有屏幕的电子设备，所述屏幕通过对所述设备所生成的光的适当引导而使得能够显示发光的图像或消息。包括背光式图像区的显示屏通常用于便携式电子设备中。“背光式图像区”意指位于从后方照亮的光源前方的图像区。“图像区”可以例如是像素、多个像素或像素的一部分（例如液晶像素），又或是在其上已经印刷了图像的膜带。在背光式屏幕中，漫射光源被安置在像素平面的上游，以便改善图像的对比度，术语“上游”参考所述设备发射的光的光学路径。便携式设备一般拥有通过电池的电源，所述电源的续航持续时间是重要的使用舒适度因素。为了增加该续航持续时间，已经将光电池集成在这些便携式设备中的某些中。所述光电池产生对于所述设备的运转而言必要的电流的一部分。在其中用于在所述便携式设备的外表面上布置光电池的可用空间非常缩减的情况下，合期望的是将光电池集成在显示屏自身中。现有技术示出了用于这样的集成的一定数目的示例。在文献EP1174756、US7,206,044、WO2009/052326、US2010/284055、WO2009/065069、US2010/245731中所述的第一种途径在于沉积半透明的光伏单元。在文献US2002/0119592、US4,795,500和WO2009/098459中所述的另一种途径在于以带的形式沉积光伏层，在所述带之间通过来自像素的光。所有这些途径导致要么不太亮、要么其中光伏单元的面积（其对于给定的单元类型而言与所转换的能量成比例）很小的屏幕。最近，配备有被集成在显示面上的光伏带的背光式屏幕的这些系统已经是通过使用透镜网的显著改善的出发点，诸如在文献WO2012/104503和WO2013/054010中所述的，所述透镜网能够聚焦来自光伏带之间的背光式屏幕的像素的光并且因此以光伏带的恒定的表面分数来增加屏幕的亮度。在这些文献中所述的显示设备使得能够改善被置于背光设备和配备有孔口（orifice）的光伏板之间的图像的亮度，这是由于在图像和光伏板之间集成了透明透镜，所述透明透镜被布置用于使来自背光式图像穿过孔口的光偏向并且用于避免在穿过透镜的通道处的寄生反射。然而，在从现有技术中已知的文献中所使用的透镜网并不是用于有效地集中设备所发射的光、即用于将入射光束聚焦向空间的点状区的性能最好的光学系统。另外，这样的透镜网的制造容差，尤其是在透镜和半透明光伏模块之间的残余厚度，以及光伏模块的透明区相对于微透镜的相应对准，是非常弱的。此外，构成透镜网的透明材料具有经校准的折射率，这产生成本以及在制造过程上的约束。最后，作为黏合剂用于将透镜网组装在屏幕中的光学胶具有与透镜网的折射率不同的折射率，并且在不同屈光面的通道处引起设备所发射的光的透射的损失，以及屏幕上环境光的寄生反射。与前述问题同时产生的解决方案因此使得能够提高所显示图像的品质，同时降低环境光在光学系统表面上的反射，并且改善所述设备所发射的光的透射，而同时降低与多种光学树脂的使用以及与小尺寸容差有关的制造成本。本专利技术的目的因此在于补救这些缺陷，这通过提议在光学设备中集成不透明且反射的集中器，以代替已知的透明透镜网。
技术实现思路
本专利技术的目的涉及一种显示设备，以及用于实现所述设备的一部分的多种方法，诸如在权利要求中所限定的那样。根据本专利技术的显示设备至少包括：(a)多个活性光伏区和多个孔口，已知两个相邻的活性光伏区限定孔口；(b)一个或多个人造光源；(c)多个光集中器，其被布置在所述光源与所述活性光伏区之间。所述显示设备的特征在于所述光集中器是不透明且反射的，并且被布置使得由人造光源所发射的光在光集中器的表面被反射，然后被引导穿过所述孔口。不同的活性光伏区可以形成唯一的光伏单元或者串联或并联地电气连接的单元的集合以用于形成光伏模块。还可以涉及多个独立的单元或模块。一般而言，在下文中“光伏模块”意指这些配置中的任一个。所述活性光伏区可以在一个或多个面上是活性的并且由一种或多种活性材料构成，所述活性材料可以是无机或有机的、晶体或非晶的、不透明或半透明的。这些活性材料有利地是基于非晶或微晶硅、GaAS（砷化镓）、CdTe（碲化镉）、CIGS（铜-铟-镓-硒）、CZTS（铜-锌-锡-硒）或基于聚合物的薄层。可以涉及p-i-n或p-n类型的结，又或串列式单元，即包括优选吸收光谱中不同部分的两个叠置单元。所述单元可以被设计用于将可见光和/或紫外光和/或红外光转换成电。光集中器是指一种光学集中器，其能够在称为“输入表面”的空间区中收集具有不同入射角的光束的光以用于将其引导向被称为“输出表面”并且一般对应于集中器顶端的更小表面。光集中器的集中率于是被定义为输出表面与输入表面的比。所述集中器可以由一个或多个表面所构成，所述表面是平面的、凹或凸的、抛物状的、半圆柱形或圆柱抛物状的。在本专利技术中，光集中器使得能够引导所述显示设备所生成的光穿过光伏模块的孔口，以使得以活性光伏区的恒定表面分数来增加所述设备的亮度。因此，集中器的顶端应当被定位成与光伏模块的孔口相对以使得通过所述集中器所聚焦的光的主要部分通过透明的孔口而传送通过活性光伏区。根据设备的不同实施例，所述集中器的表面是金属的（例如由铝制成、由银制成或由钼制成），或者是着色的（例如是白色的），或者由基于碳的材料构成（例如由石墨烯或石墨制成），并且是平滑或光滑的。结果，这些集中器优先考虑入射光的镜面反射而不是漫反射或吸收，反射的性质与所述表面的品质密切相关。当入射光线生成唯一的反射光线时，反射被称为镜面的。理想地，入射光线的能量全部重现于反射光线中。一旦界面的缺陷的尺寸小于或约为所接收的光的波长的量值，这些表面就倾向于变成完全反射的。有利地，集中器的表面上的镜面反射率应当大于入射光的90%。根据实现变型，构成集中器表面的材料是一种电导体，其还充当活性光伏区上的电极。因此，在集中器的反射表面与光伏模块的两个电极之一之间的这种相互作用使得能够减少设备的层数，并且因此使其厚度最小化。根据按照本专利技术的设备的某个实施例，所述活性光伏区被定位在所述光集中器的顶端的附近。这种配置优化穿过光伏模块的孔口所透射的光的量，同时限制由所述设备所发射的将可以在活性光伏区上被反射或吸收的光的量。根据另一实施例，所述活性光伏区覆盖光集中器的表面并且与所述表面共形，也就是说，所述活性光伏区也取集中器的表面的形状。这种配置的优点在于最大化活性光伏区的视在表面，并且因此潜在地最大化由光伏模块所生成的电产量。根据所述设备的附加实现变型，所述活性光伏区和所述集中器被组织成基本图案的连续或非连续的网，其限定任何类型的形状，特别是弯曲形状（例如圆柱体）、平面形状（例如多边形、棱柱形或六边形）。根据选定的实施例，所述人造光源可以发射白色或有色光。这些光源可以由一个或多个电致发光二极管（LED）（一般是白色的）构成，所述电致发光二极管直接位于与本专利技术的目标设备相对处，又或位于其中光传播的透明波导的侧边上。还可以涉及有机或无机电致发光源，其优选地在可见光谱的一部分中发射，并且因此是有色的。根据没有表示出的附加实现变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示设备，其至少包括：(a) 多个活性光伏区（1）和多个孔口（2），其中两个相邻的活性光伏区（1’，1”）限定了孔口（2）；(b) 一个或多个人造光源（3）；(c) 被布置在所述光源（3）和所述活性光伏区（1）之间的多个光集中器（4）；所述设备的特征在于所述光集中器（4）是不透明且反射的并且被布置使得由人造光源（3）发射的光在所述光集中器（4）的表面上被反射然后被引导穿过所述孔口（2）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.25 FR 14009841.一种显示设备，其至少包括：(a)多个活性光伏区（1）和多个孔口（2），其中两个相邻的活性光伏区（1’，1”）限定了孔口（2）；(b)一个或多个人造光源（3）；(c)被布置在所述光源（3）和所述活性光伏区（1）之间的多个光集中器（4）；所述设备的特征在于所述光集中器（4）是不透明且反射的并且被布置使得由人造光源（3）发射的光在所述光集中器（4）的表面上被反射然后被引导穿过所述孔口（2）。2.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于所述集中器（4）由一个或多个表面构成，所述表面是平面的、凹或凸的、抛物状的、半圆柱形或圆柱抛物状的。3.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其特征在于所述集中器（4）的表面是金属的，例如由铝制成、由银制成或由钼制成，或者是着色的，例如是白色的，或者由基于碳的材料构成，例如由石墨烯或石墨制成，并且特征在于所述表面是平滑或光滑的。4.根据权利要求1或2所述的显示设备，其特征在于构成集中器（4）的表面的材料是电导体，其还充当活性光伏区（1）上的电极。5.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其特征在于所述活性光伏区（1）被定位在所述光的集中器（4）的顶端（11）附近。6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示设备，其特征在于所述活性光伏区（1）覆盖光的集中器的表面并且具有与光的集中器的表面相同的形状。7.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其特征在于所述活性光伏区（1）和所述集中器（4）被组织成基本图案的连续或非连续的网，其限定任何类型的形状，特别是弯曲形状、例如圆柱形，平面形状、例如多边形、棱柱形或六边形。8.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其特征在于所述人造光源（3）发射白色或有色的光。9.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其特征在于所述集中器（4）在处于所述集中器（4）的顶端（11）附近并且对应于孔口（2）的表面处是纹理化的。10.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其特征在于还包括准直设备，所述准直设备能在优先考虑的方向上引导光源（3）发射的光。11.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其特征在于还包括一个或多个有色滤光器。12.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其特征在于还包括一个或多个偏振器和/或电光学调制器。13.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其特征在于还包括抗反射的、抗UV的或触觉检测的层。14.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的显示设备的一部分的方法，所述显示设备包括集中器（4）和活性光伏区（1），所述方法的特征在于其接连地包括在于以下各项的步骤：(a)供应透明板（10）；(b)通过移除或沉积材料来结构化所述透明板（10），以使得赋予所述透明板呈现集中器（4）形状的结构；（g）在所述透明板（10）的经结构化的面上沉积反射材料的共形层（9）；（h）在集中器（4）的顶端（11）处蚀刻所述反射层（9），以便获得能够让光通过的孔口（2）；(c)以独立的方式供应包括多个活性光伏区（1）和多个孔口（2）的半透明光伏模块，所述活性光伏区（1）由被沉积在透明基底（8）上的多个薄层（5,6,7）构成；(d)通过精确地对准光伏模块的孔口（2）与集中器（4）的顶端（11）而固定所述半透明光伏模块与由蚀刻的集中器（4）所构成的模块。15.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的显示设备的一部分的方法，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：B克扎比，C沙帕，A塞内，S德韦基，
申请(专利权)人：太阳伙伴科技公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR