带有集成光伏元件的背后照明显示装置的制作方法

本发明涉及具有集成在显示面中的光伏元件的背后照明显示屏幕领域，并且更特别是用于便携电子装置如电话的背后照明显示屏幕。

背景技术：

包括背后照明图像区的显示屏幕通常用在便携电子装置中。

在此 “背后照明”图像区是指位于光源前的图像区，光源从后面对图像区进行照明。 “图像区”例如可以是一个像素、多个像素或一像素（例如液晶像素）的一部分，或者还是上面印有图像的薄膜带。在背后照明的屏幕中，扩散光源放置在像素平面后，以改善对比度。

便携装置一般布置成通过电池供电，电池的续航持续时间是重要的使用舒适性因素。为了增加该续航持续时间，将一些光电池集成到这些便携装置中，这些光电池产生所述装置运行所需电流的一部分。在所述便携装置外表面上对于布置光电池而言可用的空间被相当地削减的情况下，希望把光电池集成到显示屏幕中。

现有技术示出了针对这样的集成的一定数量的例子。第一种方法在于沉积半透明的光伏元件（参见EP 1 174 756（ETA）、US7,206,044 （Motorola）、WO2009/052326、US2010/284055、WO2009/065069（Qualcomm）、US2010/245731（Intel））。

另一方法在于沉积采用带的形式的光伏层，来自像素的光从带之间通过（参见US2002/0119592（BP）、US4,795,500（Sanyo）、WO2009/098459（M-Solv））。所有这些方法导致如下的屏幕：或者亮度不够，或者光伏元件的面积—其对于给定的元件类型而言与所转换的能量成比例—是微小。

文献US2007/0102035（X.Yang）提出布置在显示屏幕后的透镜系统，该系统把背后照明的光聚焦在未由光电池遮盖的区上，而光电池覆盖布置在屏幕表面上的收集环境散射光的区。

然而，一般而言，这些光电池既不应劣化图像的特征，也不应劣化它们集成于其中的屏幕的照度，并且这就为什么对于这些光电池而言可用的总表面事实上被相当地削减的原因。实际上，光电池的宽度不能显著地大于两个像素之间的空间—希望使其最小化以便改善屏幕的分辨率的空间。如果光电池更大，并且更不用说当它们部分地遮盖像素表面时（如在文献US 2007/0102035的如上所讨论的实施方式中的情况），屏幕生成的图像的照度和分辨率处于劣化。该同一文献包括另一实施方式，其中背后照明的光通过位于背后照明光源与像素网处于其上衬底之间的透镜聚焦在光电池之间的空间中。该实施方式具有需要使透镜极其准确地定位的缺点，同时这还涉及它的横向位置，尤其是相对于光电池的距离，这妨碍该实施方式的容易地的工业化。另外，不能把用于背后照明的光源直接集成到引导形成屏幕像素的液晶的场效应晶体管衬底中。

最近，这些配备有集成在显示面上的光电池带的背后照明屏幕系统已经成为通过使用透镜网来进行明显改进的出发点，如文献WO 2012/104503和WO 2013/054010（WYSIPS）中描述那样，透镜网可以把来自背后照明屏幕像素的光聚焦到带之间，并且因此以恒定的光伏带面积比率增加屏幕的照度。

通过在衬底上沉积材料或使材料形变以便赋予材料呈现表示透镜网的透镜的形状的带的结构，从而实现透镜网的制备。在沉积材料的情况下，采用的方法是将液态或半液态聚合物浇注在模具（典型地由聚二甲基硅氧烷制成）中，然后促使聚合物固化。在使材料形变的情况下，该方法是通过模具冲压固体聚合物。在上述二种方法中，在于脱模的最后步骤是精细的操作，因为考虑到透镜网的起伏的大的表面，聚合物不容易与模具脱离：存在透镜网和/或它的衬底破碎的风险。另外，在进行脱模和后续的操作时，透镜网的透镜表面可能劣化。最终，采用模具需要：或者用分离剂处理模具表面，或者使用尽可能不粘附于玻璃的聚合物，这些聚合物可能被给予特定的添加剂，然而这些添加剂不应使固化的聚合物的光透过劣化，也不应加速聚合物的老化。

因此，本发明希望解决的问题是提供避免至少某些上述缺点并产生性能好并耐久的产品的简化的制备方法。

技术实现要素：

发明的目的

根据本发明，通过新的光伏模块的新的制备方法并且通过将该新的光伏模块集成在表示本发明的目标的具有集成光伏元件的显示装置中来解决问题。光伏模块包括：

(a) 图像区的网，其发射光或被放置于图像区的网之后的光源进行背后照明；

(b) 由多个光伏元件区和多个孔眼形成的网，在该网中至少两个相邻的光伏元件区形成孔眼；

(c) 透镜网，允许把由所述图像区发射的光聚焦在所述孔眼中。

本发明的第一目标是制备（尤其用于背后照明显示屏幕的）这样的光伏模块的方法，所述光伏模块包括包括有多个光伏元件区和被称为“孔眼”的多个空出区的网，并且所述光伏模块包括适于把光聚焦在孔眼中的透镜网，在该制备方法中：

- 提供衬底，衬底包括具有多个光伏元件区和多个孔眼的网；

- 提供包括纹理化的表面的纹理化偏光器，纹理化的表面由表示光学组件的所述网的负形状的峰和谷的网构成，以使得光学组件的所述网的谷被按照纹理化偏光器表面的峰来表示在所述纹理化偏光器的所述纹理化的表面上，并且光学组件的所述网的峰被按照纹理化偏光器表面的谷来表示在所述纹理化偏光器的所述纹理化的表面上；

- 借助于透明液态或半液态聚合物将所述纹理化偏光器的纹理化的面固定在包括所述光伏元件的所述衬底的面上，所述纹理化偏光器和所述衬底的相应的定位为如下这样：所述纹理化偏光器的峰或谷被近似地对准在所述光伏元件区的中心上或对准在所述孔眼的中心上；

- 进行处理以使所述聚合物交联（reticulation），以获得所述纹理化偏光器与包括光伏元件区的所述衬底之间的连接。

在一实施方式中，所述光伏元件网至少部分地被彩色的图像区的网遮盖。

根据本发明的方法可以包括制备所述纹理化偏光器的步骤，即以下步骤：

○ 提供第一偏光器；

○ 在其表面之一上沉积液态的或半液态的聚合物；

○ 例如借助于纹理化的辊或筒对该聚合物印制希望的纹理，以获得所述纹理化的表面；

○ 进行处理以使所述聚合物交联；

已知的是所述聚合物在交联之后应该是光学上透明的。

所述聚合物可以是与所述第一偏光器的材料相同的材料。

替换地，根据本发明的方法可以包括在所述纹理化偏光器之后的制备步骤：

○提供第一偏光器；

○例如借助于纹理化的辊或筒对其表面之一印制希望的纹理，以获得所述纹理化的表面。

所述聚合物可以是与所述第一偏光器的材料相同的材料。无论涉及相同还是不同的材料，优选的是所述聚合物的光学折射率以至少±0.05（并且优选地以至少±0.03）来接近于与偏光器的折射率的相同。

所述纹理化偏光器可以由如下的方法制备，其中：

○提供偏光器；

○例如借助于纹理化的辊或筒对其表面之一印制希望的纹理，以获得所述纹理化的表面。

替换地，所述纹理化偏光器可以由如下的方法制备，其中：

○提供第一偏光器；

○在其表面之一上沉积液态或半液态聚合物；

○例如借助于纹理化的辊或筒对该聚合物印制希望的纹理，以获得所述纹理化的表面；

○进行处理以使所述聚合物交联；

已知的是所述聚合物在交联之后应该是光学上透明的。

该制备光伏模块的新方法避免了透镜网的脱模，即使透镜网始终是通过模制方法制备的：根据本发明，模具是装置本身的组成部分，即或者是第一偏光器，或者是与第一偏光器接触的光学层。

还根据本发明的另一目标是带有能够通过根据本发明的方法之一获得的透镜网的光伏模块，其特征在于，所述光伏元件是由（例如基于非晶或微晶的硅、基于CdTe的、或者基于铜-铟-镓-硒的、或者基于聚合物的）无机和/或有机材料的薄层制成的元件。

另外本发明的另一目标是带有集成的光伏元件和透镜网的显示装置，其特征在于该装置按顺序地并且沿所发射的光的方向包括：

- 光源，如发光板；

- 以可选的方式，可以包括多个单独的薄膜的准直装置；

- 偏光器（在此称作“第二偏光器”）；

- 电-光调制器，尤其是液晶电-光调制器；

- 偏光器（在此称作“第一偏光器”）；

- 纹理化的光学层，其有利地具有接近（优选地以至少±0.05来接近于并且还更优选地以至少±0.03来接近于）所述第一偏光器的光学折射率的、甚至与所述第一偏光器的光学折射率相同的光学折射率，已知的是如果所述第一偏光器本身的表面已经被恰当地纹理化有透镜网的起伏以能够作为用于制备所述透镜网的模具而起作用，则可以没有该纹理化的光学层；

- 透镜网；

- 彩色的图像区的网；

- 光伏元件区的网；

- 保护所述光伏元件区的网的衬底，并且在制备光伏元件区时，所述光伏元件区可以已经被沉积在该衬底上。

另外本发明的另一目标是带有集成的光伏元件和透镜网的显示装置，其特征在于，该装置按顺序地并且沿所发射的光的方向包括：

- 光源，如发光板；

- 可选地，可以包括多个单独的薄膜的准直装置；

- 称作“第二偏光器”的偏光器；

- 电-光调制器，尤其是液晶电-光调制器；

- 彩色的图像区的网；

- 称作“第一偏光器”的偏光器；

- 被纹理化有透镜网的起伏的光学层，其有利地具有接近（优选地以至少±0.05来接近于并且还更优选地以至少±0.03来接近于）所述第一偏光器的光学折射率、甚至与所述第一偏光器的光学折射率相同的光学折射率；已知的是如果所述第二偏光器本身的表面已经被恰当地纹理化有透镜网的起伏以能够作为用于制备所述透镜网的模具而起作用，则可以没有该纹理化的光学层；

- 透镜网；

- 光伏元件区的网；

- 适于保护所述光伏元件区的网的衬底，并且在制备光伏元件区时，所述光伏元件区可以已经被沉积在该衬底上。

在根据本发明的所述显示装置的特定实现方式中：

- 所述光伏元件区是平行的光伏带；

- 所述孔眼是空出带，两个相邻的光伏带限定空出带；

- 所述透镜网包括相同的直形透镜的并置，直形透镜的纵轴与光伏元件带平行。

所述透镜网可以由包括柱形透镜的多个透镜带构成或者由多个六边形球形透镜的透镜带构成。

根据本发明的装置可以在其外部面上包括朝向使用者的触摸屏幕。

根据本发明的显示装置包括图像区的网。它可以涉及像素。在此术语“像素”涵盖对应于独特颜色的色彩过滤器的单独像素，或者对应于多个色彩过滤器（典型地为三色彩，即蓝色、红色和绿色）的像素的多个部分，所述多个色彩过滤器进行协作，以便根据由每个区发射的强度来创建所确定的色彩的发光点（典型地被观察者感知为亮点）。这些图像区或像素形成排列网。利用像素的显示技术是本领域技术人员熟知的。根据本发明的屏幕可以借助放置在图像区的网或像素之后的光源而被背后照明（例如在LCD（液晶显示器）类型的屏幕的情况下，或在包括采用（优选地半透明的）平行印制带形式的图像区的公共板的情况下）。屏幕可以是柔性或刚性的。屏幕可以在其外部面上包括层或触摸膜，以便允许使用者凭借触摸方式输入数据。

在另一实施方式中，图像区、像素和/或像素部分被排列，以便不同组的图像区、像素和/或像素部分生成不同的图像。

根据本发明的光伏模块另外包括多个PV（缩写“PV”在此指代为“光伏”）元件区（或带），其与多个孔眼（即不包括光伏元件的区，例如空出带）交替，来自图像区或像素的光可以经所述多个孔眼通过。所述光伏元件区（例如所述光伏带）和所述孔眼（例如所述空出带）可以具有任意长度或宽度的尺寸；它们可以在根据本发明的显示装置的整个长度或宽度上或只在一部分上展开；所述显示装置可以于是包括多个组的光伏元件区。所述光伏元件区或带可以被沉积在适当的衬底上，例如板或薄膜；下面我们把沉积在它们的衬底上的光伏元件区或带称作“光伏板”，这绝不意味着其在机械上是刚性的。相反，所述衬底可以是柔性的、可弯曲的。所述光伏元件区可以具有任何形状，例如矩形。所述光伏元件区（例如所述光伏带）和所述孔眼（例如所述空出带）可以是等距的，或另外形成排列网。凭借着孔眼（例如空出带），光伏板是部分透明的；光伏板的所说的向外光学传输（Text）很大部分上由光伏元件占据的面积比率及其固有的光学传输确定。

在所有实施方式中，光伏元件区或带可以包括一个或多个光伏元件，并且在第二种情况下，这些光伏元件可以为相同或不同的性质（材料和/或结构）、形状和尺寸，并且它们可以在电上被实施为串联和/或并联。所述光伏元件区（例如所述光伏带）有利地是由基于非晶硅或微晶硅的薄层制成的光伏元件，因为此类元件特别适于转换弱强度的光（扩散光、部件内的光）；但是也可以由任何其它适配的技术来实现这些光伏元件，例如基于CdTe或CIGS（铜-铟-镓-硒）或者基于聚合物。可能涉及p-i-n型结或p-n型结，或者还有串列元件，即包括优选地吸收光谱的不同部分的两个重叠元件。它们可以被设想为把可见光和/或紫外光和/或红外光转换为电。它们可以至少部分地对于可见光是透明的。它们可以被保护层保护，保护层有利地被配备有抗反射层。

根据本发明的显示装置还包括多个透镜。这些透镜可以相同或不同。在一个实施方式中，主透镜网包括相同的直形透镜的并置，直形透镜的纵轴与光伏元件带平行。

有利地，光伏网、透镜网、和像素网的相应的表面或者为平面（并基本上平行），或者是弯曲的（同时保持等距），尤其是在其中屏幕是柔性屏幕的情况下。透镜网可以由适当的透明塑料材料（如PET）形成。

总体上，形成透镜网的透镜可以具有任何形状和适当的特性；可以尤其涉及可以是平面-凸面或双凸面透镜，或者还有球透镜和/或非球透镜，或者还有对称透镜或非对称透镜，或者还有折射率变化透镜。

更特别地，图像区的网有利地被相对于透镜网和光伏板定位，以便来自每个图像区或图像区的一部分并被透镜网的对应的透镜接收的光被该透镜偏转或会聚，以便完全地或至少大部分穿过光伏板中的孔眼而通过。

附图说明

- 图1a以横截面示意地示出带有根据现有技术的光伏带的显示屏幕的光学结构。图1b以横截面通过把注意力集中在带有光伏元件的衬底的几何形状和透镜网的几何形状上从而示意地示出该装置的片段。

- 图2a、2b、2c、2d、2e、2f和2g以横截面示意地示出图解根据本发明的方法的不同步骤的对象。

- 图3以横截面示意地示出可以通过实施图2所图解的方法的步骤而制备的根据本发明的产品。

- 图4a、4b、4c、4d、4e和4f以横截面示意地示出图解根据本发明的另一方法的不同步骤的对象。

- 图5以横截面示意地示出可以通过实施图4所图解的方法的步骤而制备的根据本发明的产品。

- 图6示出由柱形透镜（图6a）或六边形球透镜（图6b）构成的透镜网，以及以截面查看的这些透镜网的几何形状参数（图6c）。

- 图7定义在如下的情况下的光伏元件区的几何形状参数：光伏元件区形成平行带网，平行带网的两个相邻带限定空出带（图7a）；光伏元件具有带形状，每个带限定表示孔眼的两个或者（在接触点处）三个六边形区（图7b）；以及光伏元件与透镜网结合（图7c）。

- 图8以横截面示意地示出在图5描述的根据本发明的产品的变形。

具体实施方式

图1a示意地示出已知类型的显示屏幕，其包括能够把来自显示装置16的光聚焦在光伏带1’，1’’之间的空间7（“孔眼”）中的透镜网3。光伏带1’，1’’沉积在衬底2上。显示装置16和透镜网3的透镜表面19之间的空间21可以是空气空间，或者还填充有光学透明胶。

图1b以横断面示意地示出已知屏幕的光学结构的一部分。典型地采用平行带形状的光伏元件1被沉积在典型地由玻璃制成的衬底2上，并且以被夹持方式由透镜网3承载。透镜网包括平行的起伏23，起伏23包括被布置成与光伏带1平行的峰14和谷15，以使得峰14位于两个光伏带1之间的中央，并且谷15位于光伏带1的中央。所述起伏作为透镜起作用。

图2以示意方式示出根据本发明的第一方法，用于制备根据本发明的装置的实质部分，即带有透镜网的半透明光伏模块。

提供衬底2，在衬底2上沉积由多个光伏元件1的区和多个孔眼7（图2a）形成的网8，被称作“光伏元件1的网8”。在该光伏元件1的区的网8上沉积彩色的图像区的网4（图2b）。该彩色的图像区的网4典型地包括用于每个像素的三个不同色彩的过滤器4’、4’’、4’’’，即红色过滤器、蓝色过滤器和绿色过滤器。因此获得第一中间产品。

为了将光伏元件1的网8沉积在衬底2上，可以采用多种沉积方法和技术；特别是可以通过借助掩模掩蔽空出区7（孔眼）来沉积光伏元件1的区，并且/或者可以首先沉积一个或多个大的光伏元件区，并且然后通过蚀刻方法释放出孔眼7。

以独立方式提供第一偏光器10，在所述偏光器10上沉积聚合物，并且通过利用任何适当的技术（例如纹理化的筒或辊）来对该聚合物印制以对于透镜网而言希望的纹理。该纹理形成透镜表面。所述聚合物可以采用液态层、固体层或半固体层的形式被沉积，并且可以在纹理化之后通过对于所利用的聚合物适当的任何技术（例如通过热效应或光化学效应）来使聚合物硬化。

以举例的方式，可以在所述第一偏光器10上沉积部分熔化的塑料薄膜，对其印制希望的纹理，然后通过冷却使其硬化。替换地，可以借助纹理化的辊在第一偏光器10上沉积液态或半液态的聚合物，并使该液态或半液态薄膜硬化。因此获得带有纹理化的层9的第一偏光器10，纹理化的层9的透镜表面具有所希望的透镜网的形状的负形（图2c）。该呈负形的形状特征在于表示透镜网的谷15的峰32和表示透镜网的峰14的谷33，单独透镜19的表面的形状在峰与谷之间延伸。

因此获得我们称作“纹理化偏光器”的第二中间产品20。

形成所述纹理化的层9的所述聚合物有利地是与所述第一偏光器10的材料相同的材料，或者是具有相当接近甚至相同的光学折射率的材料。因此避免由于内部反射的光学损失。

在如下的步骤中，在所述纹理化的层9上沉积具有高折射率的光学透明的聚合物（胶）层17（图2d）；该胶层可以是液态的或半液态的。将所述第一中间产品放在所述胶层17上，并且在必要的情况下调整两个组成部分的相应的定位。实际上光伏元件1区的网8相对于透镜网3的谷15和峰14的定位是重要的（图2e）：为了使透镜网3的透镜能够把光聚焦在两个透镜1’，1’’之间的孔眼7中，所述透镜网3的谷15应在光伏元件1区上居中，并且峰14应在孔眼7上居中。由于这个原因，纹理化偏光器20相对于衬底2的对准应为如下这样：纹理化偏光器20的峰32在光伏元件1区上居中，并且谷33在孔眼7上居中。在正确地定位并且对准两个组成部分后，进行处理以使胶17交联，其因此形成透镜网3；纹理化的层9作为用于透镜网3的模具起作用。根据胶17的选择，可以利用热方式或者优选地，通过选择光交联的胶17从而利用光化学方式来进行所述交联（如图2f中那样）。因此获得具有透镜网3的第三中间产品（图2g）。我们把该第三中间产品称作“具有透镜网和彩色的图像区的网的PV模块”30。

在该方法的（图中未图解的）变形中，为了制备纹理化偏光器，不将纹理化的层沉积在第一偏光器上，而是通过去除材料或者通过从液态状态、半液态状态或固态状态进行形变从而直接纹理化第一偏光器的材料；于是所述第一偏光器的纹理化的表面作为用于从所述光学透明聚合物沉积透镜网的模具起作用。

如图3所示，所述“带有透镜网和彩色的图像区的网的PV模块”30（即通过根据本发明的第一方法获得的中间产品）可以被放在将在下面解释的“没有集成的色彩过滤器的显示模块”18上，以获得根据本发明的第一产品（显示屏幕）40。该没有集成的色彩过滤器的显示模块18不包括已经集成在根据本发明的PV模块30中的彩色图像区。

图3以横截面示意地示出根据本发明的所述第一产品40。产品40包括例如液晶电-光调制器5，其可以由放置在所述电-光调制器5后的光源6进行背后照明。该光源可以是板或薄膜，其可以由一个或多个电致发光二极管12（如图3所示）照明或者是其它。

根据本发明的装置40另外包括由多个光伏元件1区和多个孔眼7形成的网8，在该网中，至少两个相邻的光伏元件1’、1’’区形成孔眼7。光伏元件区的网8被沉积在衬底2上。装置40另外包括由能够通过折射把所述图像区发射的光聚焦在所述孔眼7中的多个透镜形成的透镜网3。图像区4处于透镜网3与光伏元件1区的网8之间。在此称作“第一偏光器”的采用薄膜或板的形式的偏光器10处于透镜网3与电-光调制器5之间。在此称作“第二偏光器”的同样采用薄膜或板的形式的另一偏光器11处于光源6与电-光调制器5之间。

在有利的实施方式中，由光源6发射的光在对图像区4的网进行照明之前被准直。可以借助可以基于光学层的准直装置13来完成该准直。

因此，根据本发明的第一装置40的光学结构按顺序地并且沿所发射的光的方向包括：

- 光源6，例如板，它的光可以例如来自可以在所述板的侧边对所述板进行照明的一个或多个电致发光二极管12；

- 可选地，可以包括多个单独的薄膜的准直装置13；

- 称作“第二偏光器”11的偏光器；

- 电-光调制器5，尤其是液晶电-光调制器；

（已知的是由所述光源6、所述第二偏光器11和所述电-光调制器5形成的整体（如所指示的那样，所述准直装置13可以可选地添加到所述整体中）在此被称作“没有集成的色彩过滤器的显示模块”18），

- 称作“第一偏光器”10的偏光器；

- 纹理化的光学层9，其有利地具有（优选地以至少±0.05来接近于并且还更优选地以至少±0.03来接近）甚至等于第一偏光器10的光学折射率的光学折射率—其中纹理化的光学层9与所述第一偏光器10接触；该纹理化的光学层9不需要在所述装置40中施加另外的功能，它的作用是在进行制备时作为用于从液态或半液态的聚合物（“胶”）17制备透镜网3的模具起作用，如上面描述那样；如果所述第一偏光器10本身的表面已经被恰当地纹理化有透镜网3的起伏以能够作为用于制备透镜网3的模具而起作用，则可以没有该纹理化的光学层9，如上面描述的那样；

- 透镜网3；

- 彩色的图像区4’、4’’、4’’’的网4；

- 光伏元件1区的网；

- 保护所述光伏元件1区的网的衬底2，并且在制备光伏元件区时，所述光伏元件1区可以已经被沉积在衬底2上。

图4示出用于制备根据本发明的装置的实质部分的第二方法。该方法利用图2c纹理化偏光器20（其被同样地示出在图4b上）作为中间产品。如在第一方法的情况下那样，并且以该方法的变形的方式（图中未图解），也可以替代沉积用于制备纹理化偏光器20的纹理化的光学层9而利用其材料已经被纹理化的第一偏光器10；可以或者通过去除材料者或者通过从液态状态、半液态状态或固态状态进行形变来获得第一偏光器10的该纹理；于是所述第一偏光器10的纹理化的表面作为用于从所述光学透明聚合物17沉积透镜网3的模具而起作用。

在该第二方法中，提供衬底2，在衬底2上沉积了光伏元件1区的网（图4a）。以独立方式提供所述纹理化偏光器20。在所述纹理化偏光器20的纹理化的表面上沉积高折射的光学透明聚合物（胶）层17（图4c），该纹理化的表面或者是偏光器的纹理化的面，或者是所述纹理化的层9的纹理化的面。

将带有光伏元件1区的网的所述衬底2放在所述胶层17上，并且在必要的情况下调整两个组成部分的相应的定位。实际上光伏元件区1相对于透镜网的谷14和峰14的定位是重要的（图4d）：为了使透镜网3的透镜能够将光聚焦在两个透镜1’、1’’之间的孔眼7中，所述透镜网3的谷15应在光伏元件1区上居中，并且峰14应在孔眼7上居中。由于该原因，纹理化偏光器20相对于衬底2的对准应为如下这样：纹理化偏光器20的峰32在光伏元件1区上居中，并且谷33在孔眼7上居中。在正确地定位并且对准两个组成部分后，进行处理以使胶17交联，其因此形成透镜网3；纹理化的层9作为用于透镜网3的模具起作用。根据胶17的选择，可以利用热方式或者优选地，通过选择光交联的胶17从而利用光化学方式来进行所述交联（如图4e中那样）。因此获得具有透镜网3的第四中间产品（图4f）。我们把该第四中间产品称作“具有透镜网而没有彩色的图像区的网的PV模块”31。

如图5所示，通过根据本发明的第二方法获得的没有色彩过滤器的所述透镜偏光器31可以被放在将在下面解释的“带有集成的色彩过滤器的显示模块”22上，以获得根据本发明的第二产品，以使得第一偏光器10处于所述显示装置的下游（方向术语“上游”和“下游”参照从光源朝向位于光源下游的装置41的使用者行进的光的方向）。如果所述带有集成的色彩过滤器的显示模块22包括色彩过滤器网4，则色彩过滤器网4处于电-光调制器5与第一偏光器10之间。该彩色图像区的网4典型地针对每个像素包括三个区4’、4’’、4’’’，即红色区、蓝色区和绿色区。

图5以横截面示意地示出根据本发明的第二显示装置41。它包括电光调制器5（尤其是液晶电-光调制制器），配备在由放置在所述电-光调制器5的上游的光源6背后照明的彩色图像区4’、4’’、4’’’的下游。该光源6可以是可以由一个或多个电致发光二极管12照明（如图5所示那样）的板或薄膜或者其它。

根据本发明的装置41另外包括由多个光伏元件1区和多个孔眼7形成的网8，在该网中，至少两个相邻的光伏元件1’、1’’区形成孔眼7。光伏元件区的该网8被沉积在衬底2上。装置41另外包括由多个透镜形成的透镜网3，所述多个透镜能够通过折射把所述图像区发射的光聚焦在所述孔眼7中。所述透镜网3与光伏元件1区的网8光学接触。在此称作 “第一偏光器”、采用薄膜或板的形式的偏光器10处于透镜网3与图像区4之间。在此称作“第二偏光器”、也采用薄膜或板的形式的另一偏光器11处于光源6与电-光调制器5之间，并且优选地与电-光调制器5光学接触。

至少部分透明的两个介质之间的“光学接触”这一术语在此意味着没有空气间隙的接触，以使得穿过两个介质之间的界面的光束只遇到一个界面。

在该第二实施方式的一个有利的实施方式中，光源6发射的光在照明图像区4前被准直。该准直可以借助于准直装置13来完成。

因此，根据本发明的装置41的光学结构按顺序地并且沿所发射的光的方向包括：

- 光源6，例如板，它的光可以例如来自可以在所述板的侧边对所述板进行照明的一个或多个电致发光二极管12；

- 可以包括多个单独的薄膜的准直装置13；

- 称作“第二偏光器”11的偏光器；

- 电-光调制器5，；

- 彩色图像区的网4；

（已知的是由所述光源6、所述第二偏光器11、所述电-光调制器5和所述彩色图像网4形成的整体（如所指示的那样，所述准直装置13可以可选地添加到所述整体中）在此被称作“具有集成的色彩过滤器的显示模块”22）。

- 称作“第一偏光器”10的偏光器；

- 图形化有所述透镜网3的起伏的纹理化的光学层9，所述层9有利地具有接近甚至等于第一偏光器10的光学折射率的光学折射率—所述层9与所述第一偏光器10接触；该纹理化的光学层9不需要在所述装置41中施加另外的功能，它的作用是在进行制备时作为用于从液态或半液态的聚合物（“胶”）17制备透镜网3的模具起作用，如上面描述那样；如果所述第一偏光器10本身的表面已经被恰当地纹理化有透镜网的起伏以能够作为用于制备透镜网3的模具而起作用，则可以没有该纹理化的光学层9，如上面描述的那样；

- 透镜网3；

- 光伏元件1区的网；

- 保护所述光伏元件1区的网的衬底2，并且在制备光伏元件区时，所述光伏元件1区可以已经被沉积在衬底2上。

对于根据本发明的两个产品30、31而言：

- 彩色图像区4’、4’’、4’’’发射或传输所希望的色彩的光；该色彩可以尤其通过发射、吸收或干涉而生成，已知的是在彩色显示装置中，像素典型地包括三个色彩区（蓝色、红色、绿色）。所述彩色图像区可以是色彩过滤器。它们也可以实施量子点（按英语的“quantum dot（量子点）”）技术或任何其它适当的技术。

- 光伏元件的衬底2可以由玻璃、塑料或任何其它透明材料制成；它们可以是平的或不平的，例如凸起的或弯曲的，它们可以具有任意的形状，尤其是具有圆角或没有圆角的矩形。

- 光伏元件区的网8可以包括光伏元件带。例如光伏元件带可以是平行的，并且在这种情况下，孔眼7也具有带的形状，被称作“空出带”，它们可以被另外地布置为不平行，例如形成六边形网。

- 透镜网3典型地由光学透明塑料（聚合物）材料制成。它可以由相同或不同的直形透镜或其它透镜的并置构成，这些透镜可以是平面-凸面类型，双凸面类型或其它类型；它们可以是对称类型或不对称类型、球形或非球形。有利地，所述透镜网3针对每个像素生成单独的透镜效应，将来自显示模块18、22的光聚焦到在相邻的两个光伏区或带1’、1’’之间的孔眼（空出带）7中。在变形中，像素的每个色彩单元（例如每个彩色图像区4’、4’’、4’’’）拥有它的适当的透镜。在其中光伏元件区是带1的情况下，有利的是透镜网3由透镜带构成，这些透镜带与它们应将来自显示装置5的光聚焦到其中的空出带平行。

- 第一和第二偏光器10、11可以实施任何适当的技术，例如其可能涉及定向聚合物薄膜，或者还涉及包括栅格的薄膜（这些栅格可以包括平行的金属线和/或通过微平版印刷方法或其它方法沉积的平行带）。

- 可选的准直装置13，可以包括适于把光引向特征在于狭窄出射角的空间的区段中的波导栅格。其可以涉及例如3M公司销售的CMOF（Collimating Multilayer Optical Film，准直的多层光学薄膜）类型薄膜。其也可能涉及如在专利申请WO2005/107363（Oy Modilis Ltd.）中描述的波导装置，或者如在文献WO2011/127187（Mobilis Holding LLC）中描述的那些的光学腔薄膜，其包括作为波导起作用的多个光学腔；这些腔可以尤其是棱镜腔。这样的准直装置可以是利用对聚合物薄膜印制呈现为腔的结构的被适当地纹理化的辊通过延压聚合物波薄膜而制备的。所述聚合物薄膜可以尤其是固态的、液态的或半液态的；它可以被保护薄膜遮盖。

在本发明的所有实施方式中，并如在图6上示出的那样，所述透镜网3可以由包括柱形直形透镜的多个透镜带80构成（图6a），或由多个六边形球透镜82的透镜带81构成（图6b）构成。沿着在图6a和图6b上所体现的两个截面平面所看到的透镜网3的几何形状参数被指示于图6c上。

图7定义根据两个特定的实施方式的透镜网的几何形状参数。图7a表示在其中光伏元件区形成宽度为CD的平行带1的网的实施方式中光伏元件网的表面，相邻的两个带1’、1’’限定空出带7。图7b示出带有六边形孔眼84的实施方式，光伏元件85具有形成六边形网的宽度为CD的带的形状： 光伏元件带的每个直的区段限定相邻的两个六边形区84’、84’’，或（在接触点86）限定相邻的三个六边形区84’、84’’、84’’’；因此光伏带85的网限定孔眼84的网。图7c示出沿着在图7a和图7b中体现的两个截面平面看到的与透镜网3相关联的光伏元件1的网。根据图7c所表示的装置，p有利地介于5μm与100μm之间，并且CD有利地介于0.1p与0.9p之间。在图7a的实施方式中，R有利地介于0.5p与p之间，并且在图7b的实施方式中介于0.57p与p之间。

以示例的方式，已实现了如在图7a中表示的根据本发明的装置，其中p=50μm，t=10μm，并且其中曲率半径R=26μm。还实现了其中p=30μm、t=6μm、并且R=16μm的装置，参数t被定义在图6c中。

还实现了如在图7b中表示的根据本发明的装置，其中a=25μm、d=50μm、t=10μm、h=43.3μm、并且R=26μm。另一示例具有以下参数：a=15μm、d=30μm、t=6μm、h=26μm、并且R=16μm，参数t被定义在图6c中。

图8以横截面示意地示出根据本发明的第三显示装置42。其包括电-光调制器5（尤其是液晶电-光调制器），配备在由放置在所述电-光调制器5的上游的光源6背后照明的彩色图像区4’、4’’、4’’’的下游。该光源6可以是可以由一个或多个电致发光二极管12照明（如图8所示那样）的板或薄膜或者其它。

根据本发明的该装置42另外包括由多个光伏元件1区和多个孔眼7形成的网8，在该网中，至少两个相邻的光伏元件1’、1’’区形成孔眼7。该光伏元件区的网8被沉积在衬底2上。装置42另外包括由能够通过反射将所述图像区4发射的光聚焦在所述孔眼7中的多个抛物线会聚器形成的光学会聚器3的网。该反射可以在折射率不同的两个光学介质3、9之间的界面处发生，或者在反射表面上发生，光学会聚器3于是被反射表面遮盖，或者由反射材料（例如金属）整体地构成。图8示出适合于实现本发明的抛物线形的会聚器，但存在允许通过反射来会聚由图像区4发射的光的很多其它形状。

有利地，单独的彩色图像区4’、4’’、4’’’或形成像素的一组三个图像区4’、4’’、4’’’与每个光学会聚器对应。所述光学会聚器3的网与光伏元件1区的网8接触。此称作“第一偏光器”的、采用薄膜或板的形式的偏光器10处于光学会聚器3的网与图像区4之间。在此称作“第二偏光器”的、同样采用薄膜或板的形式的另一偏光器11处于光源6与电-光调制器5之间，并且优选地与电-光调制器5光学接触。

根据本发明的数字显示屏幕40、41、42可以被合并到固定的或便携的电子设备中；该设备形成本发明的另一目标。其可能特别是涉及便携电话、电子书、便携电视屏幕、便携电脑屏幕。它还可能涉及尺寸更大的固定设备，例如固定电视或公共显示的屏幕。根据本发明的数字显示屏幕40、41、42可以包括触摸薄膜或覆层，即对于触摸灵敏，以便获得触摸屏幕。

在本发明的所有实施方式中，光伏元件1可以利用任何已知的和适当的薄层技术。对于目的在于在室内使用的装置的屏幕而言，优选的是利用对于微弱照度具有良好的转换效率的元件（例如基于非晶硅或微晶硅的元件），因为所述元件将主要捕获散射光。

在本发明的所有实施方式中，根据本发明的显示装置40、41、42可以包括改善其特性或使其适配于某些特定的使用情形的其它组成部分。以示例的方式，其还可以包括一个或多个如下的组件：色彩顾虑器、偏光过滤器、透镜组件、光的散射器、保护层、抗反射层。显示装置40、41、42也可以是柔性屏幕。

一般而言，本描述并未提及用于收取由PV元件产生的电能的电接触和电连接的定位和沉积。本领域技术人员将通过运用他们的一般性技术知识来容易地实现这些连接。

发明的优点

本发明具有很多优点。其减少了制备PV模块的方法所要求的时间，同时使其质量可靠。实际上，节省了作为具有显著报废率的步骤的透镜网脱模步骤。还节省了胶粘步骤和可能的模具表面处理的步骤。

另外，相对于根据现有技术的显示装置，本发明的显示装置40另外减少了由存在于装置中的玻璃片的厚度确定的装置的总厚度。实际上，在根据现有技术的显示装置中，彩色图像区一般被沉积在特定的衬底上（典型地为玻璃片）。在显示装置40中，通过将彩色图像区直接沉积在PV网的衬底上，从而摆脱了该附加衬底。除了厚度外，装置中的多层玻璃片增加了其成本，薄的片状玻璃是昂贵的产品。因此本发明允许减少显示装置40的制备成本。

图中使用的标记的列表：