CN104067163B - 包括多功能和通信表面的显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种显示设备（1），其包括形成图像的多个像素（7），以及被布置在图像的相对处并且包括透明区（11）的光学板（4），所述透明区（11）被配置用于让发自像素（7）的光至少部分地通过。该显示设备（1）的特征在于：所述光学板（4）此外包括至少一个对应于电子和/或机械功能的功能元件（10）的网；并且所述功能元件（10）被插在透明区（11）之间并且被布置以使得由像素（7）发射的光被指引以便穿过透明区（11）而不截住功能元件（10）的网，以便使得所述功能元件（10）网对于显示设备（1）的观察者而言不可见或几乎不可见。本发明适用于其中除显示本身之外的功能应当以视觉上不引人注目的方式被集成的任何形式的显示设备。

Description

包括多功能和通信表面的显示设备
技术领域
本发明涉及显示设备，并且更具体地涉及交互式图像以及涉及显示屏幕，诸如移动电话、计算机、GPS定位设备、通信板、电子报、城市广告的屏幕，其中该列表不是限制性的。
背景技术
在例如装有显示屏幕的设备和使用者之间的通信传统地可以通过手动键盘、电子鼠标、游戏操纵杆、触摸媒介、麦克风、物理或化学传感器类型的接口来进行，其中包括通过无线电波或通过红外的通信。
但是越来越经常的，从由使用者所进行的使用的角度来看，其涉及通过将部件的尺寸和视觉影响缩减到最小同时确保除显示功能之外的其它功能来优化设备屏幕的尺寸，尤其在于涉及移动电话的屏幕。
近年来在移动电话领域中该演进尤其已可觉察，大量高档移动电话（英语术语称为“智能电话”）的按键键盘已经完全且简单地由触摸屏取代，所述触摸屏在屏幕自身内集成了传统键盘的功能。
键盘功能在移动电话或类似物的屏幕中的该集成在其根据最多用于实现触摸屏的技术而被实现时提出了第一系列问题。
事实上，触摸传感器于图像表面且更特别地于显示屏幕表面的集成在现有技术下需要所述传感器是透明的，以使得图像的质量不太或不被损坏。这样的透明触摸传感器于是经常集成于计算机、电话、装有GPS（“全球定位系统”）功能的设备或电视机的显示屏幕表面。
这些透明触摸传感器利用不同技术是可实现的，但是触摸平板的活性层现今最通常通过TCO（透明导体氧化物）来实现。
然而，TCO类型的材料，尽管其是透明的并且因此不与屏幕上所显示的图像相互干扰，但是其不是非常良好的电导体，这妨碍对屏幕上的接触的检测质量。
此外，随着在接下来的几年里市场上缺乏TCO的风险，透明TCO材料的成本保持很高并且其在将来以合理成本的可用性似乎不受保证。因此在实现触摸屏的框架中寻找到针对TCO材料的替换解决方案将是有利的。
然而，如果TCO材料的线路网可以由非常导电的金属线路取代，看起来触摸功能在屏幕中的集成的成本可以减低，并且触摸功能的效率提高，因为众所周知地导体金属线不呈现任何可用性的问题。但是，于是遇上先验地可造成严重阻碍的技术问题，因为导体金属线路不是透明的。结果，触摸屏的线路网于是将在所显示的图像中可见，众所周知地这将是不可接受的。
因此，容易地看到，一种可能利用非透明导体材料所制的触摸网的经济解决方案将非常有吸引力，尤其是对于要集成在屏幕中的触摸平板的制造商而言，这只要寻找到一种用于相对于显示屏幕的观察者在视觉上掩蔽这样的非透明触摸网的创新手段。
这样的掩蔽方法将可以解决实现装有不引人注目地集成在屏幕中的金属线触摸网的触摸屏的该第一问题。
众所周知，这样的方法将不仅对于移动电话是有意义的，并且还对于实现装有触摸屏的移动或非移动的所有其它电子设备是有意义的。
另一个补充的问题出自屏幕在大部分现代便携式电子设备中的重要相对尺寸。
事实上，由于触摸屏被集成在屏幕中，所以有关装置的前面大部分时间是完全由屏幕覆盖的。在妨碍或制约附加功能在装置中所有新的材料集成这点上，该形状因数越来越重要。
然而，正好存在朝向将越来越多的功能性集成在装有屏幕的某些便携式装置中的趋势。例如对于除了屏幕之外还集成了结合于新的软件应用的越来越多其它创新材料技术的移动电话和交互式平板，尤其如此。这些技术中的某些需要大量集成空间，这因而与属于屏幕的空间成冲突。
作为示例而引用称为RFID（通过射频的标识设备）的技术的情况，其由连接到电子芯片的天线所具体化。天线由导体金属螺旋圈构成，一般数目为2至5个螺旋圈，其按照屏幕的外廓而占据矩形或正方形的边缘。然而，移动通信装置此外已经包括一个或多个天线，并且结果RFID通信功能性的集成必然提起可用于附加天线的地方的问题。
在除了触摸功能或RFID通信功能之外的附加功能同样应当集成在屏幕或显示设备中时将是与此相同的，其中屏幕或更一般地显示设备将占据表面的主要部分。
因此对于在正如显示屏幕和此外的其它功能之间的表面分配而言将存在越来越多的冲突，除非找到一种新颖的新技术解决方案并且能促进这些附加功能在显示表面本身中的视觉上不引人注目的集成。
基于将触摸屏或RFID通信功能集成到显示屏幕中的问题，因此看到，我们越来越多地遇到一个新的并且潜在地一般得多的问题，其是在显示设备中集成一个或多个功能的问题，所述功能的材料组成不是透明的并且应当以视觉上不引人注目的方式被集成以用于不妨碍图像本身在显示设备上的可见性。
该问题不由现今已知的技术所解决。由此导致，需要利用屏幕表面以用于集成在可见光谱处非透明的材料的任何应用或功能性将只在以下条件下是可能的：即提出一种重大创新，其使得能够使得对实施如此集成的应用或功能性所必要的材料对于观察者而言不太或不可见。
发明内容
发明目的
考虑到前述内容，本发明的一般目的在于提出一种显示设备，其能通过避免与背景技术相关的缺点而解决所提出的问题。
因此，本发明的主要目的在于向图像显示设备（诸如尤其是电子显示屏幕）的表面集成非透明功能元件，但是其应当保持对于使用者不可见或至少不太可见，并且其因而不太或不使屏幕上显示的图像的质量降级。
本发明的另一目的是提出一种显示设备，其中非透明元件的该集成以低成本和显著可靠性是可能的。
本发明的另一目的是提出一种显示设备，其中一个或多个附加功能将可以被集成在属于图像的区中，这些功能是独立的或彼此组合。这样集成的非透明元件可以是例如电线的触摸网、电磁波的发射和/或接收天线、温度传感器、声波传感器、电离辐射传感器、金属物体传感器、磁场传感器、生物测定传感器或其它。
发明概述
本发明的原理在于在由多个像素构成的图像本身上布置创新的光学板（plaqueoptique），其集成了对于实现要集成到屏幕的功能所必需的部件，例如触摸网的导线或天线的螺旋圈。
为了使得通常非透明的这些部件对于观看图像的观察者而言不太或不可见，该光学板基本上一方面通过光学部件（尤其是透镜）的网（réseau）以及透明区与非透明区交替的网的堆叠而构成，在所述非透明区中布置了与要集成在显示设备中的功能相对应的功能元件。
更确切地，本发明的目的因此在于一种显示设备，其包括形成图像的多个像素，以及与图像相对地布置并且包括透明区的光学板，所述透明区被配置用于至少部分地让发自像素的光通过，所述设备的特征在于：
-所述光学板此外包括至少一个功能元件的网，所述功能元件在可见光处是非透明的并且对应于电子和/或机械功能；
-并且所述功能元件被插在透明区之间并且被布置以使得由像素发射的光被指引以使得穿过透明区而不截住（intercepter）功能元件的网，以便使得所述功能元件网对于显示设备的观察者而言不可见或几乎不可见，尽管这些功能元件作为这样的是非透明的。
在光学几何被遵守的范围中，本发明不意味着特别地受限于所实施的功能元件的性质。于是，其可以涉及被配置用于履行一种或多种功能的传感器和/或换能器的元件。
有利地，所实施的功能可以取自下述各项：
-电磁波的发射和/或接收天线的功能；
-检测手指或探针在光学板表面上的接触和定位的触摸功能；
-温度传感器的功能；
-麦克风的功能；
-存储电能的电池的功能；
-检测金属物体的功能；
-检测电离辐射的功能；
-检测生物测定类型的信息的功能；
-检测磁场的功能；
-适合于将光重定向至光伏元件以用于生成光伏起源的电流的光学传感器的功能。
根据本发明的有利变型，功能元件的网被配置以使得由像素发射的光通过基于透镜或棱镜的光学部件而被指引和聚焦。事实上，以这种方式，发自像素的光基本上在光学板的透明区中通过，而不照亮功能元件，所述功能元件因此实际上保持由观察者不可见。
根据本发明，功能元件的每个网对应于一种电子和/或机械功能，其具有以下优点：使多个电子和/或机械功能以几乎不可见的方式共存于相同显示设备中，以及对于显示本身所必需的部件。
众所周知，功能元件网的厚度取决于主机显示设备的几何和厚度。完全有可能获得低厚度的功能元件的集成，当所述元件是以电子和/或机械薄层的形式实现的时。
在集成导电元件用于实现例如移动电话的屏幕的方面，具有几百微米的厚度的功能元件网是完全可设想的。
根据有利实施例，对像素的光进行聚焦的透镜是以透镜网的形式实现的，更具体地是以集成到光学板的透镜状膜的形式实现的。
根据所选的实施例，透镜状膜可以由包含棱镜形式的膜取代，但是如果必要可以组合这两者。
在第一实施变型中，透镜状或棱镜状膜被置于像素平面和所使用的电子和/或机械薄层之间。
在另一实施变型中，透镜状或棱镜状膜位于直接面向观察者处并且因此在透明区的网以及功能元件的网之上。包含功能元件的功能膜因此在这种情况下被置于像素以及透镜状或棱镜状膜之间。
当要集成在显示设备中的功能需要时，功能元件是非透明的，如例如在将由导线网所构成的触摸网集成在屏幕中的情况下。
透明区被布置在透镜对面，所述透镜被置于透明区与像素之间，以便将发自一个或多个像素的光聚焦向透明区并且在功能元件之间引导它朝向显示设备的观察者。
可替换地，非透明功能元件由布置在透镜对面的透明区间隔开，所述透镜被置于所述功能元件之上以便引导发自一个或多个像素的光穿过透明区和透镜并且将它引导向显示设备的观察者。
在与将检测接触的触摸功能集成到屏幕中的问题相对应的本发明实施例中，功能元件是接触传感器，其尤其是由对光不透明并且导电的材料的线所构成。
在这种情况下，导电线彼此隔离并且被布置成网，所述网的相交构成电容性或电阻性节点，其能够形成触摸网，以使得在手指或探针接近网的节点时，其位置被标记在显示东显示设备上。
在与将电磁通信功能（尤其是RFID）集成到屏幕中的问题相对应的本发明实施例中，功能元件被配置成发射和/或接收电磁波的天线的形式，并且所述天线于是以无线电标识RFID设备的频率来运行。
作为变型，功能元件被配置用于使由移动电话发射的电磁波对人脑健康的影响最小化和/或用于感应弛豫的特定状态。为此，功能元件被实现成发射和/或接收电磁波的天线的形式，其以在人脑的机能频率上所调谐的电磁频率来运行。这使得能够尤其是在移动电话的屏幕中集成的框架中，使电磁波对脑健康的影响最小化。
如此实现的发射和/或接收天线要么由电池或光伏电池供电，要么由其接收的电磁波的能量来自动供电。
在与将温度传感器功能集成在显示设备中的问题相对应的本发明实施例中，功能元件被配置成温度传感器的形式，并且功能膜于是包括由至少两种不同化学式的电导体所构成的热电偶，所述电导体在它们之间形成至少两个结。
在与将麦克风功能集成在显示设备中的问题相对应的本发明实施例中，功能元件被配置成麦克风形式，并且功能膜于是包含由压电膜所构成的功能元件，所述压电膜在这种情况下例如由锆钛酸铅（PZT）组成。
在与将存储电能的电池功能集成在显示设备中的问题相对应的本发明实施例中，功能膜包括至少三个薄层，其彼此堆叠并且分别具有阳极、阴极和固体电解质的功能，该固体电解质优选地包含锂。
在与将检测金属物体的功能集成在显示设备中的问题相对应的本发明实施例中，功能膜包括感应于付科（Foucault）电流的传感器，其由通过正弦电压的线路构成。
在与将检测电离辐射的功能集成在显示设备中的问题相对应的本发明实施例中，功能膜的功能元件是呈薄层的半导体，其中所述一个或多个结由于施加到端子的电场而被反向极化。这些半导体优选的是具有锂添加物的硅或者碲化镉（CdTe和CdZnTe），或者被插入在两个掺杂了p-i-n的半导体接触之间的非掺杂区，或者金属-半导体-金属结。
在与将检测或测量生物测定信息的功能集成在显示设备中的问题相对应的本发明实施例中，功能膜集成了薄层，所述薄层将由适合于检测表示要检测或要测量的生物测定信息的物理或化学量的任何材料构成。
可替换地，可以实施光学功能，其中功能元件将由能够在手指放在装备有该功能的装置（如，例如移动电话的屏幕、汽车的仪表板、计算机）上时采集数字压印图像的微光纤的网构成，这使得能够利用根据本发明的设备用于识别使用者及其对设备或对信息的物理或逻辑访问。
在与将源自光伏而产生电流的功能集成在显示设备中的问题相对应的本发明实施例中，预备的是功能膜由光伏材料构成。
本发明不由图像像素的性质所限制，所述像素要么由后方照明设备后向照亮，要么电致发光，要么能够反射入射光。
本发明也不由透镜的形状或配置所限制，当实施透镜的时候。所述透镜可以是会聚的或发散的、对称的或非对称的、球状或非球状的、由无机玻璃或有机玻璃制成的。所述透镜可以由棱镜所取代。
在本发明的有利实施例中，预备在显示设备中同时集成多个电子和/或机械功能。与不同功能相对应的功能膜的薄层于是要么并排布置，要么部分地相覆盖或相重叠，然而不覆盖透明区。
本发明还预备所述显示设备可以包括一种装置用于显示可用功能列表以及针对由使用者选择所述列表中单个功能或同时选择所述列表中多个功能的命令。在这种情况下，合理的是，对功能进行选择的命令使用屏幕的触摸功能。
无论由显示设备所实施的实施变型是什么，由功能元件所采集或传输的信息要么通过显示在屏幕上的消息和/或通过发射音频或电磁信息而被传输给显示设备的使用者，要么还被存储在电子存储器中。
本发明的目的还在于装有遵照上述变型中任一个的显示设备的任何电子装置或设备。
附图说明
现在借助于编入索引的图1至6的描述，更详细地描述本发明，其中：
-图1是实施本发明的光学原理的显示设备的剖面图；
-图2通过透视图来图示根据本发明的设备的不同组成层；
-图3是根据本发明的显示设备的光学变型的剖面图；
-图4图示具有触摸功能的电子薄层的特定形式；
-图5图示具有发射/接收天线功能的电子薄层的特定形式；
-图6图示交错（imbriqué）的多个电子和/或机械薄层的组合的特定形式。
具体实施方式
根据本发明的显示设备（1）一方面由显示屏（3）组成，所述显示屏（3）的像素（7）要么由环境光照亮，要么由后方照明设备（2）后向照亮，要么发光。
图1、2和3图示由后方照明设备（2）后向照亮的图像的情况。在这种情况下，图像要么通过纸、要么通过透明聚合物、要么通过液晶（LCD）。在液晶（LCD）的情况下，像素（7）在其之间隔开对于通过电命令所必要的间隔（6）。图像像素被封装在两个透明保护板或膜（5和8）之间。根据本发明的显示设备（1）另一方面由布置或贴合在屏幕（3）表面的光学板（4）组成。该板理想地通过堆叠至少两个膜（9和12）来形成。
第一膜例如由透镜网组成，所述透镜是会聚或发散的、对称或非对称的、球状或非球状的、由无机玻璃或有机玻璃制成。这些透镜具有与像素（7）的尺寸接近的尺寸并且被布置成与每个像素（7）相对或者与每组像素相对，以便由所述一个或多个像素（7）所发射的光束（13）穿过透镜并且变成会聚的。
要注意的是，所述透镜或透镜状膜（9）可以由棱镜和棱镜状膜所取代，而不脱离本发明的范围。为了简化陈述，在下文的描述中将引用透镜状膜，而这不意味着对本发明的范围的限制。
组成光学板（4）的第二膜（12）由（由无机玻璃或有机玻璃制成的）透明材料组成，在其上放置了、或贴合了、或刻印了呈现功能元件区（10）和透明区（11）的薄层，以使得该薄层不掩盖膜（12）的全部，而是留出位于与每个透镜相对处的透明区（11）。
此处将术语“薄层”定义为可以由电流通过并且其厚度小于其其它尺寸的任何材料。薄层的功能将取决于所利用的材料并且根据情况将可以是电子功能、甚至机械功能，如前述所引用的示例中解释的那样。透明区（11）和功能元件（10）可以是任何形式的但是优选地形成几何图形的网。
为了保护功能元件（10）不受空气影响，其被置于第二膜（12）的面上，所述第二膜（12）是转向透镜状膜（9）的透明保护膜。
通过由功能元件（10）和透明区的交替而形成的层和保护膜（12）所形成的整体出于便利将在其基本上包含功能元件（10）的范围内被称作“功能膜”，并且由标号（14）所标记。
透镜状膜（9）与功能膜（14）优选地利用透明的胶而贴合在一起。其根据显示设备（1）的使用需要而被选成刚性或柔性的。
由贴合的两个膜（9和14）所组成的光学板（4）可以在第一布置（图1）中使其透镜状膜（9）安置在显示屏（3）和功能膜（14）之间，或者在第二布置（图3）中使其功能膜（14）安置在显示屏（3）和透镜状膜（9）之间。
在第一布置（图1）的情况下，设备（1）的三个主要部件：屏幕（3）、透镜状膜（9）和功能膜（14），是这样的以致于由图像的每个像素（7）所发射的光通过透镜状膜（9）的透镜被偏离，然后会聚向表面处的功能膜（14）的透明区（11）。
于是由像素所发射的光的主要部分从显示设备（1）出去，虽然其表面的很大一部分由包含非透明功能元件（10）的功能膜（14）所覆盖，但是这些功能元件（10）却在图像的发光度很重要时保持对于观察者不可见，这是因为在穿过透明区（11）的光与集成了功能元件的区的低发光度之间的对比度。
在第二布置（图3）的情况下，设备（1）的三个主要部件：屏幕（3）、透镜状膜（9）和功能膜（14）是这样的以致于由图像的每个像素（7）所发射的光首先通过功能膜（14）的透明区（11），然后通过透镜状膜（9）的透镜被偏离。于是观察者只有在其视线截住其出射角（z）仅仅包括在相对于光学板（4）的垂线的0°和Z°之间的出射光线（13）时看见图像。对于观察者的其它位置，对于所述位置，视线处于超过包括在0°和Z°之间的角范围处，观察者将看到功能膜（14）的非透明功能元件（10）。
图2是按照前述第一布置（图1）的显示设备的分解视图。屏幕（3）主要由像素（7）与像素间间隔（6）组成。后向照明设备（2）将光束投射穿过像素（7）中的每一个。光学板（4）覆盖屏幕（3）并且由两层膜组成：透镜状膜（9）和功能膜（14）。功能膜（14）包含非光学并且因而非透明的功能元件（10），以及透明区（11）。这些透明区（11）位于与透镜状膜（9）的透镜相对处。
在第一布置（图1）的情况下，如同在第二布置（图3）的情况下，功能膜（14）的功能可以是多重的。将更详细地描述两个突出示例，即当功能元件（10）构成触摸传感器网时，以及当其构成电磁波发射/接收天线时，而这并不消除本发明概念的任何普遍性。
图4相对于其中功能膜（14）具有触摸传感器功能的实现示例。
功能元件（10）由两个电导体的网组成。所述网中的每一个由平行带状的导体构成并且两个网的导体彼此垂直。所述导体是由铝或铜或其它导电金属制成的，其将允许使得屏幕敏感于触摸并且允许检测手指在屏幕上的位置，这根据本身已知的技术。这两个网形成网格，其限定置于透镜状膜（9）的透镜前方的透明区。因而组成功能元件（10）的这些导电带由其在第一网上的位置X(A1,B1,C1,D1,E1)以及其在第二网上的位置Y(A2,B2,C2,D2,E2)所标记。由于这两个网是电隔离的，所以线的每个相交形成由控制器（CC）所测量的电容性节点。当手指靠近或者触摸一个或多个导体的相交处时，电容的改变允许计算手指的位置。
在另一个特定实施例（图5）中，功能元件（10）具有接收和/或发射电磁波的天线的功能。其被配置成扁平电导体的形式，例如由铝、铜、银、金或其它导电材料制成。天线的形状在该示例中是非限制性的，呈螺旋形以使得其反应于无线电标识RFID的频率。功能元件（10）留出置于透镜状膜（9）的透镜前方的透明空间（11）。以其本身已知的方式，天线（10）被连至电子芯片（未示出），其功能在于管理由天线接收或发射的信息。天线和电子芯片由电池或由光伏电池（未示出）供电，或者通过所接收的无线电波的能量而被自动供电。
在另一特定实施例中，功能元件（10）具有纯机械的功能，即在显示器前面的光学板4被损坏时保护不受裂开。功能元件（10）为此可以由金属或非金属的线或带所构成，但是其抵抗裂开并且其具有在屏幕损坏时将屏幕碎片维持在原处的属性，这避免使用者在事故的情况下严重受伤。
在另一特定实施例中，功能膜（14）集成了多样化的功能元件（10），并且膜（14）于是拥有多个功能。图6图示了非限制性示例，其中功能膜（14）拥有四种类型的功能元件，其被实现成薄层形式并且在图6上由标注C1、C2、C3、C4的区所标记，并且其功能是不同的。在区C1中，功能元件具有识出触摸的功能，并且其由覆盖显示设备的整个表面的电容性导体网组成。
电容性导体网C1由平直并且彼此平行的导体（A1、B1、C1、D1、E1）的第一网以及平直并且彼此平行的导体（A2、B2、C2、D2、E2）的第二网组成。这两个网彼此垂直并且形成标记格网X、Y，其允许当手指触摸设备表面时对手指进行定位。对由这两个导体网所生成的电子信号的处理由电子控制器（CC）来管理。
区C2的功能元件具有RFID天线功能并且由呈螺旋形状的扁平线组成，所述扁平线部分地位于导体格网C1的旁边并且部分地在其上重叠。
区C3的功能元件被实现为呈形状U的温度传感器的形式，其中每个分支平行于属于功能元件C1或C2的至少一个导体。
区C4的功能元件被实现为音频振动传感器的形式，其由呈端对端放置的分段形式的扁平压电部件组成。这些部件部分地与导电格网C1的导体重叠，但是不与区C2和C3的导体重叠。
在所有这些几何配置中，区C1、C2、C3、C4的导体不覆盖透明区（11），所述透明区（11）由从像素和透镜（9）发出的光束穿过。对所选的单个功能或者所选的且同时的多个功能的运行可以由操作者命令，其将在显示在屏幕（例如移动电话的屏幕）上的可能性列表中做出选择。该选择可以例如通过触摸屏功能来进行。由功能中的每一个所采集的信息将要么通过录入在屏幕上的消息和/或通过发射电磁或音频信息而被传输到操作者，要么适当地将存储在电子存储器中以用于以后的查询。
不更多地描述显示设备与集成了根据本发明的显示设备的电子装置的其它电子或机械部件（基座、电子母卡等）的接口，这些其它部件取决于所设想的装置并且其本身是已知的。
在结合附图所描述的实现示例上，根据本发明的显示设备可以被集成在许多装置或载体中，其中只给出若干非限制性示例：
-显示设备在汽车（机动车辆、飞机、火车…）仪表板中的集成，尤其是用于实施附加功能，如触摸、语音识别、检测存在、远程（高速公路）支付、检测位置和速度（GPS）的功能。
-显示设备在（消防员、宇航员、警察、军人…）具有面甲的头盔中的集成：将使用与对于仪表板的相同功能，其中此外集成了检测辐射的功能。
-显示设备在（消防员、警察、医生、技术员…）技术服装中的集成：如以上所述，其中此外集成了测量温度的功能。
-根据本发明的显示设备在都市显示面板（地铁、城市平面图、道路地图、商店橱窗…）中的集成，其中基本上集成了触摸功能。
-显示设备在书籍（用于儿童、用于游客、技术书籍…）中的集成：将可以有用地集成触摸功能、电致发光功能、用于与书籍进行视听交互的麦克风，以及用于书籍的供电的光伏功能。
-显示设备在内部家具或装饰中的集成：于是将实施以下功能：检测存在（侵入）、电磁保护（法拉第笼）、接收天线（TV、因特网…）、发射调整在为了弛豫的脑频率上的无线电波。
-显示设备在生物测定标识装置中的集成。
图中的数字标记的命名：
1．显示设备
2．后向照明设备
3．屏幕
4．光学板
5．保护层
6．像素间间隔
7．像素
8．保护层
9．透镜/透镜状膜
10．功能元件
11．透明区
12．保护层
13．由一个或多个像素所发射的光束
14．集成了功能元件10的功能膜。
发明的优点
最后，本发明回应于所确定的目的。其尤其适合于在能够显示图像的设备表面上（其中包括在电子显示屏表面上）集成电子或机械部件，所述部件实现成薄层并且对于观察者保持不太可见或不可见，从而不显著使所显示图像的质量降级。
这些薄层于是适合于形成各种不同功能元件，如信息或物理量的传感器或换能器，如例如触摸电线的网、发射和/或接收电磁波的天线、温度或光或声波的传感器，以及对电离辐射、金属物体或磁场的存在的传感器，或者音频或其它换能器。
根据本发明的将电子和/或机械部件集成在显示设备中因而使得与这些显示设备或与集成所述显示设备的实体（如，例如移动电话、广告显示器、或甚至壁或窗玻璃载体）的新通信手段成为可能。

Claims (37)

1.一种显示设备（1），其包括形成图像的多个像素（7），以及被布置在图像的相对处并且包括透明区与非透明区交替的网的光学板（4），所述透明区被配置用于让发自像素（7）的光至少部分地通过，所述设备特征在于：
-在所述非透明区中布置了在可见光处非透明并且对应于要被集成在显示设备中的电子和/或机械功能的功能元件（10）；
-并且所述功能元件（10）被插在透明区（11）之间，并且被布置以使得由像素（7）发射的光被指引以便穿过透明区（11）而不截住功能元件（10），以便使得所述功能元件（10）对于显示设备（1）的观察者而言不可见或几乎不可见，虽然其是非透明的。
2.根据权利要求1所述的显示设备（1），其特征在于，功能元件（10）被实现成电子和/或机械功能膜（14）的形式，其功能由使用者自主地实施，或者由于接收到发自周围环境的物理量或由于朝向周围环境发射了物理量而自动地实施。
3.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备（1），其特征在于，所述功能元件（10）由传感器和/或换能器所构成，所述传感器和/或换能器被配置用于履行取自以下各项中的一个或多个功能：
-发射和/或接收电磁波的天线功能；
-检测手指或探针在光学板表面上的接触和定位的触摸功能；
-温度传感器功能；
-能够将光重定向到光伏元件或生物测定识别装置的光学传感器功能；
-麦克风功能；
-存储电能的电池功能；
-检测金属物体的功能；
-检测电离辐射的功能；
-检测磁场的功能。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的显示设备（1），其特征在于，为了将像素（7）的光指引穿过透明区（11）而不截住功能元件（10），光学板包括透镜（9）的网，所述透镜被布置在像素（7）的相对处以便将由像素（7）发射的光聚焦穿过所述透明区（11）。
5.根据权利要求3所述的显示设备（1），其特征在于，为了将像素（7）的光指引穿过透明区（11）而不截住功能元件（10），光学板包括透镜（9）的网，所述透镜被布置在像素（7）的相对处以便将由像素（7）发射的光聚焦穿过所述透明区（11）。
6.根据权利要求4所述的显示设备（1），其特征在于，所述光学板（4）的透镜（9）的网被实现成置于像素（7）平面与功能膜（14）之间的透镜状膜的形式。
7.根据权利要求4所述的显示设备（1），其特征在于，所述光学板（4）的透镜（9）的网被实现成透镜状膜的形式，并且在于装有功能元件（10）的功能膜（14）被置于像素（7）和所述透镜状膜之间。
8.根据权利要求4所述的显示设备（1），其特征在于，所述功能元件（10）是非透明的并且由布置在透镜（9）对面的透明区（11）所间隔，所述透镜被置于透明区（11）和像素（7）之间以使得将发自一个或多个像素（7）的光聚焦向透明区（11）并且在功能元件（10）之间将其引导向显示设备的观察者。
9.根据权利要求4所述的显示设备（1），其特征在于，所述功能元件（10）是非透明的并且由布置在透镜（9）对面的透明区（11）所间隔，所述透镜被置于所述功能元件（10）的上方以使得引导发自一个或多个像素（7）的光穿过透明区（11）和透镜（9）并且将其指引向显示设备的观察者。
10.根据权利要求3所述的显示设备（1），其特征在于，为了实现检测接触的触摸功能，功能元件（10）是由对光不透明且导电的材料的线所构成的触摸传感器。
11.根据权利要求10所述的显示设备（1），其特征在于，所述导电线彼此隔离并且被布置成网状，所述网的相交处构成能形成触摸网的电容性或电阻性节点，以使得在手指或探针靠近网的节点时，其位置被标记在显示设备上。
12.根据权利要求3所述的显示设备（1），其特征在于，所述功能元件（10）被配置成发射和/或接收电磁波的天线的形式，并且所述天线以无线电标识RFID设备的频率来运行。
13.根据权利要求3所述的显示设备（1），其特征在于，所述功能元件（10）被配置成发射和/或接收电磁波的天线的形式，所述天线以调谐在人脑的机能频率上的电磁频率来运行。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的显示设备（1），其特征在于，所述发射和/或接收天线要么由电池或光伏电池供电，要么通过其接收的电磁波的能量来自动供电。
15.根据权利要求3所述的显示设备（1），其中所述功能元件（10）被配置成温度传感器的形式，其特征在于，功能膜（14）包括热电偶，所述热电偶由在其之间形成至少两个结的至少两个不同化学式的电导体所组成。
16.根据权利要求3所述的显示设备（1），其中所述功能元件（10）被配置成麦克风的形式，其特征在于，功能膜（14）是由锆钛酸铅（PZT）构成的压电膜。
17.根据权利要求3所述的显示设备（1），其中所述功能元件（10）被配置成存储电能的电池的形式，其特征在于，功能膜（14）由至少三个薄层组成，所述薄层彼此堆叠并且分别具有阳极、阴极和固体电解质的功能，该固体电解质包含锂。
18.根据权利要求3所述的显示设备（1），其中所述功能元件（10）被配置用于检测金属物体，其特征在于，功能膜（14）包括感应于付科电流的传感器，其由通过正弦电压的线路组成。
19.根据权利要求3所述的显示设备（1），其中所述功能元件（10）被配置用于检测电离辐射，其特征在于，功能膜（14）包括半导体，所述半导体的一个或多个结由于施加于端子的电场而被反向极化，所述半导体具有锂添加物的硅或者碲化镉（CdTe和CdZnTe），或者被插入在p-i-n掺杂的两个半导体接触之间的非掺杂区，或者金属-半导体-金属结。
20.根据权利要求1、2、5至13或15至19中任一项所述的显示设备（1），其特征在于，所述像素（7）由后方照明设备（2）后向照亮，或者电致发光，或者能反射入射光。
21.根据权利要求3所述的显示设备（1），其特征在于，所述像素（7）由后方照明设备（2）后向照亮，或者电致发光，或者能反射入射光。
22.根据权利要求4所述的显示设备（1），其特征在于，所述像素（7）由后方照明设备（2）后向照亮，或者电致发光，或者能反射入射光。
23.根据权利要求14所述的显示设备（1），其特征在于，所述像素（7）由后方照明设备（2）后向照亮，或者电致发光，或者能反射入射光。
24.根据权利要求4所述的显示设备（1），其特征在于，所述透镜（9）是会聚或发散的，对称或非对称的，球状或非球状的，由无机玻璃或有机玻璃制成的。
25.根据权利要求5或6中任一项所述的显示设备（1），其特征在于，所述透镜（9）是会聚或发散的，对称或非对称的，球状或非球状的，由无机玻璃或有机玻璃制成的。
26.根据权利要求4所述的显示设备（1），其特征在于，所述透镜（9）由棱镜取代。
27.根据权利要求5或6中任一项所述的显示设备（1），其特征在于，所述透镜（9）由棱镜取代。
28.根据权利要求2所述的显示设备（1），其特征在于，功能膜（14）包括对应于多个功能的多个区（C1、C2、C3、C4），其要么并排布置，要么部分地相覆盖或相重叠，但不覆盖透明区（11）。
29.根据权利要求3所述的显示设备（1），其特征在于，功能膜（14）包括对应于多个功能的多个区（C1、C2、C3、C4），其要么并排布置，要么部分地相覆盖或相重叠，但不覆盖透明区（11）。
30.根据权利要求3所述的显示设备（1），其特征在于能够在屏幕（3）上显示可用功能列表，并且在于其包括针对由使用者选择所述列表中单个功能或者同时选择所述列表中多个功能的命令。
31.根据权利要求4所述的显示设备（1），其特征在于能够在屏幕（3）上显示可用功能列表，并且在于其包括针对由使用者选择所述列表中单个功能或者同时选择所述列表中多个功能的命令。
32.根据权利要求5至13、15至19、21至24、26或28至31中任一项所述的显示设备（1），其特征在于能够在屏幕（3）上显示可用功能列表，并且在于其包括针对由使用者选择所述列表中单个功能或者同时选择所述列表中多个功能的命令。
33.根据权利要求14所述的显示设备（1），其特征在于能够在屏幕（3）上显示可用功能列表，并且在于其包括针对由使用者选择所述列表中单个功能或者同时选择所述列表中多个功能的命令。
34.根据权利要求20所述的显示设备（1），其特征在于能够在屏幕（3）上显示可用功能列表，并且在于其包括针对由使用者选择所述列表中单个功能或者同时选择所述列表中多个功能的命令。
35.根据权利要求30所述的显示设备（1），其特征在于，所述选择功能的命令使用屏幕的触摸功能。
36.根据权利要求1或2所述的显示设备（1），其特征在于，由功能元件（10）所采集或传输的信息要么通过屏幕上的消息而传输给操作者和/或通过发射音频或电磁信息而传输给操作者，要么存储在电子存储器中。
37.一种装置，其特征在于包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的显示设备（1）。
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