CN109642708A - 具有柔性膜结构的led屏幕或照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种具有层叠的层结构或单层结构的基于柔性薄膜的屏幕或照明设备。透明聚合物优选地用在层(41a‑41d、51a‑51e、61a‑61d、81‑85、86a‑86c、87a‑87c)中，并且可由屏幕结构的太阳能板层(82)直接收集能量。通过使用具有LED的各种数量的层，可获得不同的分辨率。可使用框架(12)和连接装置(64、67a)，并且特殊连接原理使得单个模块(11、20)的所选层和/或相邻模块(11、20)的所选层能够电连接。本发明可按照任何平面或非平面形状使用，以及用作单面(80A、80C)或双面(80B、80D、80E)LED屏幕或照明装置，例如用作信息屏幕、交通信息装置、广告平台、用于建筑介质表面中、体育场馆中以及用于各种娱乐目的。无线和IoT连接装置可设置在设备中。

Description

具有柔性膜结构的LED屏幕或照明装置
技术领域
本发明涉及按照柔性薄膜结构来布置的LED显示器和照明装置。
背景技术
基于LED(发光二极管)的显示技术最近出现在许多不同的应用中。通常，LED用在平板显示器中，其中发光二极管按照阵列形成以便创建用于视频显示器的像素。LED显示器目前尤其用在户外标志和信息板中，另外例如作为信息标志用在公共运输车辆中。RGB LED可用于在视频图像中创建颜色。
有机LED(OLED)也已用在例如监视器和TV屏幕中。OLED技术基于电致发光层，其由能够响应于进入的电流而发射光的有机化合物制成。连接到有机层的电极可以是透明的。
公开WO 2011/046961(BML Productions Inc.)公开了一种密封OLED显示器，其可被定位于冰层表面下面。显示层被直接置于冰下面，并且显示层在激冷混凝土层的顶部，该激冷混凝土层继而可接管道以便冷却该层。激冷层通过绝缘层与较暖的基层分离。多个显示器可按照网格状结构(即，按照矩阵形式)配置在一起。
公开WO 2015/092140(Flexbright Oy)公开了一种由柔性可卷曲薄膜实现的照明结构。该照明结构包括聚合物层，聚合物层的另一侧包括导电且柔性的图案(电子电路)层。该结构包括用于LED倒装芯片的孔，LED倒装芯片继而通过接触区域连接到图案层。在LED和聚合物层的顶部，存在柔性屏蔽层。聚合物层的厚度小于100微米。利用卷对卷方法制造光源膜。
公开US 2013/0074538(Forsberg)公开了一种面板LED显示器，其可被设置在溜冰场的冰面下方。LED被置于面板的外壳中，并且存在冷却设备，该冷却设备使冷却剂循环通过外壳，以便移除由LED生成的热量。Forsberg的面板是坚硬且刚性的面板，并且由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物制成的丙烯酸板材是这种面板的优选材料。
现有技术有这样的问题：当前屏幕解决方案大多数是刚性平面面板，其仅可被附接在墙上或者置于表面上的支撑物上。这导致了这些装置的位置和应用区域受到限制的情况。当前解决方案的灵活性并不总是那么好或者甚至根本不可能。另外，关于LED的给定分辨率和透明度的可扩展性也是过去还未很好解决的问题。此外，当前制造方法的成本效益不高。在一些解决方案中热传导一直是个问题。
发明内容
本发明介绍了一种分层的且基于柔性薄膜的LED屏幕或照明模块结构。着重于形成设备的模块中的结构元件以及这种设备的制造方法，而非具有所有所需控制装置的完全投入使用的LED屏幕。
本发明构思包括屏幕或照明模块结构，还有模块之间的连接原理，以及这些屏幕或照明模块结构的对应制造方法，以及因此最终屏幕或照明设备的各种实施方式。此外，在将制造方法付诸实践时可使用计算机程序或若干计算机程序。
此外，本发明构思包括所述屏幕结构和照明模块在不同的安装平台和应用区域的背景下的各种用途。
总之，本发明公开了一种屏幕或照明设备，所述屏幕或照明设备包括：
-至少一个模块，其中各个模块包括至少一个层的层布置，其中至少一个层至少部分地由聚合物制成，
-所述层布置包括至少一个LED层的LED层布置，所述LED层包括多个LED，其中各个单个LED层包括导电图案，其中LED与导电图案电连接，并且在至少一个模块包括至少两个层的情况下：
-对于各个模块，所述层层叠在彼此顶部，以便为所述至少一个模块形成层布置，并且在形成至少两个模块的情况下，
-将所述至少两个模块连接在一起，以便形成所述设备。
在本发明的一个实施方式中，这样的层布置是至少部分柔性的。
在本发明的一个实施方式中，这样的层布置是至少部分透明的。
在本发明的一个实施方式中，在所述设备中，当设备按照平面形式设置时，第一部分LED指向第一观察方向并且第二部分LED指向与第一方向相反的第二观察方向，从而得到双面显示器或照明装置。
在本发明的一个实施方式中，所述设备还在至少一个层中包括多个孔，以便增强设备的透明度和/或用于为相邻层的LED提供空间。
在本发明的一个实施方式中，单个层的功能选自这样的组：LED层、太阳能板层、导电图案层、电池层、带孔膜层、物理支撑层、保护层、导热层、绝热层、漫射层、反射层、电致发光发射层或者包括至少一个专用传感器的传感器层。
在本发明的一个实施方式中，所述设备还包括利用对接接头并排相邻放置或者通过连接装置固定在一起的多个模块。
在本发明的一个实施方式中，保护层或装置还包括在设备的表面区域的至少一部分上的彼此相邻放置的保护聚合物膜条带或者膜层，或者在设备的两个相邻模块之间的接缝顶部设置的单个保护条带，或者在设备的表面区域的至少一部分上的喷涂材料，或者在设备的表面区域的至少一部分上注塑成型的聚合物材料。
在本发明的一个实施方式中，所述设备还包括框架结构，所述至少一个模块被固定到该框架结构，并且其中，该框架结构包括可通过连接装置与模块的所选位置连接的导电线。
在本发明的一个实施方式中，单个模块的所选层和/或相邻模块的所选层通过连接装置固定和/或电连接，其中该连接装置由导电材料制成。
在本发明的一个实施方式中，当连接装置就位时，所选层的导电图案通过连接固定装置电连接到连接装置，并且其中连接装置是导电的，并且其中连接固定装置是被压到连接装置上的导电线的附加部分和/或放置在连接装置周围的导电粘合剂。
在本发明的一个实施方式中，所述设备包括：
-一个或两个LED层布置，
-一个或两个太阳能板层，以及
-至少一个电池层，
-按顺序布置，其中一个或多个太阳能板层能够直接作为最外层或者通过屏幕或照明设备的至少部分透明的层收集光能，从而得到单面或双面屏幕或照明设备。
在本发明的一个实施方式中，LED层布置与另一LED层布置组合，其中后一LED层布置在组合之前被翻转了180度，以便获得双面LED屏幕或照明设备。
在本发明的一个实施方式中，所述设备还包括无线连接装置。
在本发明的一个实施方式中，所述设备还包括IoT连接装置。
根据本发明的第二发明方面，公开了一种用于屏幕或照明设备的制造方法。该制造方法包括以下步骤：
-制造至少一个LED层，各个LED层包括多个LED，其中至少一个LED层至少部分地由聚合物制成，
-其中各个单个LED层包括导电图案，其中LED与导电图案电连接，
-通过按照期望的顺序将所述至少一个LED层和可能的其它层层叠来为单个模块创建层布置，并且在期望多个模块的情况下重复创建步骤；并且在形成至少两个模块的情况下，
-将所述至少两个模块连接在一起，以便形成所述设备。
在该制造方法的一个实施方式中，利用卷对卷方法执行印刷导电图案和组件组装步骤。
在该制造方法的一个实施方式中，将层层叠在彼此顶部，其中LED层的各个LED将被容纳在下一层的对应孔中，或者反之亦然。
在该制造方法的一个实施方式中，在所述设备的表面区域的至少一部分上放置或喷涂或注塑成型保护层。
在该制造方法的一个实施方式中，层叠第一层布置，以便获得具有至少一个LED层的第一单视角设备，层叠第二层布置，以便获得具有至少一个LED层的第二单视角设备，将第二层布置翻转180度，并将第一层布置与已翻转的第二层布置附接，以便获得双视角设备。
在该制造方法的一个实施方式中，在各个LED层在LED层的表面上在LED之间沿X方向和Y方向二者具有第一距离的情况下，将四个LED层层叠在彼此顶部，以使得第一LED层和第二LED层沿X方向错位，并且第三LED层和第四LED层沿X方向错位，以及在沿Y方向具有错位的情况下层叠这两对LED层，从而得到LED层结构，该LED层结构在该LED层结构的表面上在LED之间沿X方向和Y方向二者的距离为第一距离的一半。
在该制造方法的一个实施方式中，层叠多个LED层，其中各个LED层(51a-51e)上的LED(52)具有相同的分布，并且当按照错位方式层叠LED层时，获得LED层结构，其中LED在该LED层结构的表面上沿X方向和Y方向具有均匀的分布。
在该制造方法的一个实施方式中，可能的其它层取自这样的组：太阳能板层、导电图案层、电池层、带孔膜层、物理支撑层、保护层、导热层、绝热层、漫射层、反射层、电致发光发射层或者包括至少一个专用传感器的传感器层。
附图说明
图1示出LED薄膜屏幕的模块化结构，
图2示出LED屏幕的模块的构造原理，
图3示出包括保护膜条带的结构，
图4a示出包括LED的膜的四层结构的创建，
图4b示出在图4a的四层结构中具有孔的两个相邻LED列的横截面图，
图4c示出三个层叠层的示例，其中各个单层容纳单色LED，以用于形成单个RGB像素，
图5a作为侧视图示出5层结构以便创建具有密集分辨率的LED屏幕，
图5b作为俯视图示出图5a的多层LED屏幕，其中LED点可见，
图6a示出具有导线的单个层中的用于销的销孔，
图6b示出4层结构的连接原理，
图6c示出销连接屏幕模块的横截面，其中在两个相邻屏幕模块的两个不同层之间具有层间导电性。
图6d示出利用多个销将具有4层结构的单个模块连接到框架的示例，
图6e示出利用多个销将具有4层结构的两个相邻模块连接到框架的示例，
图6f示出利用销、配对物和粘合胶将两个模块连接的示例，
图7示出分层结构上的印刷图案的实施方式，其中沿着导电图案示出销的位置，
图8a示出屏幕结构的三层示例，
图8b示出屏幕结构的六层示例，
图8c示出屏幕结构的另一三层示例，
图8d示出双面屏幕和照明结构的实施方式，该双面屏幕和照明结构具有孔以及从薄膜屏幕结构在两个相反方向的观察方向，以及
图8e示出双面屏幕和照明结构的实施方式，其中两个4层结构按照背对彼此的方式放置。
具体实施方式
本发明介绍了分层且基于柔性薄膜的LED屏幕和照明装置结构以显示全彩色或黑白静止图像或视频，以用于视觉上显示信息或用于照明目的。该装置包括至少一个模块，其中各个模块包括至少一个层，其中不同的层可具有不同的功能。在下文中，在仅讨论屏幕结构的情况下，意在包括显示装置和照明装置二者。屏幕结构可包括LED层，该LED层包括多个LED和期望的电路(意指具有用于组件的接触区域的导电图案)。在该结构包括若干LED层的情况下，对应结构被称为LED层布置。以类似方式。在本发明的一些实施方式中，该结构可包括电能收集装置(例如，太阳能板)和电能储存装置(例如，至少一个蓄电池单元或电池)。所有这些功能可利用每对应层单个主要功能来实现，例如电池可通过在分层结构中具有一个或更多个电池层来形成。在该结构包括若干电池层的情况下，对应结构被称为电池层布置。一个或多个电池可优选为可再充电的(例如可用于储存太阳能)。另选地，代替电池层(布置)，可使用外部电池装置。单个导电层可被构图以用于创建使得屏幕或照明装置能够进行操作的电路导体。在示例中，电路包括用于LED的电流，还有用于驱动LED的控制信号的输入供应，以便创建期望的图像。由于LED类型各种各样，所以意味着针对所选的LED选择电导体的适当布线。当然，不同的层也需要专用电路。在本发明中，可从市电电流向LED屏幕提供电力供应。在另一实施方式中，屏幕结构具有独立的电力供应创建装置(例如，通过沿着结构的太阳能板层)。部分或所有这些功能部件可被实现为分层元件，或者通过将元件或材料连接或添加到单层可被制造为薄、透明且柔性的层上来实现，并且单层的表面尺寸可根据所使用的应用自由地缩放和选择。
在本发明中，结构中的所使用的LED是非有机LED组件。此外，所使用的LED可以是封装的单色或多色SMD LED组件，或者另选地，可使用裸LED芯片。
屏幕结构包括由聚合物(类似塑料)或者由若干不同的聚合物制造而成的至少一个层。在下文中，在公开塑料作为示例的情况下，聚合物材料通常意在用作单层的基材。塑料层可例如由聚酰亚胺、PET、PEN、聚碳酸酯或液晶聚合物形成。电路可使用蚀刻、转印方法、蒸发和电解沉积的组合、通过机械机加工或激光烧蚀构图、或者通过利用至少一种可印刷导电油墨印刷，通过塑料层的顶部和/或底部上的电路图案来形成。除了诸如铜或银的传统导电材料之外，在导电图案中可使用诸如ITO(铟锡氧化物)或GraphExeter的其它导电材料。聚合物材料本身具有许多优点，因为其重量轻，其可被制造成薄元件，并且其能够弯曲甚至扭曲成不同的形状，并且被放置到特殊形状的物理结构上或特殊形状的物理结构中而不会断裂。此外，许多塑料材料在可见光方面也是透明的，以使得由LED发射的光可传播通过塑料层而不会太过衰减。因此，整个结构可被制成在一定程度上透明，这在许多实施方式中是有用的。
在一个实施方式中，塑料层可设置有小通孔，其中孔直径和每表面积的密度(孔的数量)可自由地选择。孔的使用将增强关于可见光的透明度，并且还为空气和水穿过塑料层提供可能性(如果这是屏幕结构的期望特征的话)。另外，作为有益的实施方式，塑料层内的孔的尺寸和形状被选择成与相邻定位层的LED匹配。这意味着下一层的LED将被装配到该层的孔中，从而得到平滑且平整的平面结构。在此实施方式中，表面内的孔的数量和密度因此至少是单层内的LED的数量和密度。当层彼此层叠时，所有其它层中可在单层中的LED的位置处存在孔，从而即使层数较大，也能获得LED通过分层结构的良好可见性。
在简单的一层结构用作LED的平台的情况下，由于缺少任何相邻层，所以未必需要包括任何孔。然而，如果在一层结构中使用孔，则将增强例如透明度。
在本发明的一个实施方式中，参照图1所示的模块化形成的LED屏幕结构。该例示举例说明了LED屏幕10，其中该LED屏幕包括固定在框架结构12上的多个屏幕模块。框架结构12优选为刚性元件，并且框架结构12可成形为平面或非平面形状。在一个示例中，可将电源和信号线缆安装在框架结构12内部或沿着框架结构12(放置在框架结构12的顶部)安装，其中，电源和信号线缆也更好地被保护，以免受例如物理扭曲移动或有害的湿气影响。整个结构的单个模块11可以是纵向条带，或者单个模块11可以是具有期望的尺寸的片状模块。在图1中，框架结构12包括在矩形框架内的水平杆。模块11被示出为垂直条带，并且其彼此相邻放置以使得所有条带形模块在视图中与框架12的水平杆正交地放置。在这种情况下，模块11可在这两个元件相交的位置中固定到框架12。
框架结构12可包括导电线，该导电线可连接到模块的期望的位置。另选地，一些部分或整个框架结构可被构建为没有导线，特别是，如果仅在设备中使用单个模块的话。
在另一实施方式中，可在与框架12的水平杆平行的方向上放置模块11(图1中未示出)。在这种情况下，各个模块11的边缘可沿着整个边缘，或者仅沿着边缘在指定的位置中固定到框架12。
在一个实施方式中，条带形模块11或片状模块可使用多个连接装置附接到框架12。连接装置可由导电或绝缘材料制成。连接装置可以是例如销，但是各种其它元件也可用于此任务。为了简单起见，在稍后的实施方式中讨论销。实际上，两个相邻模块均可利用销的线性组装来附接到框架12的杆。销可以是导电的，并且其可用于例如将框架结构中的布线所承载的电力供应馈送到屏幕结构中的特定指定点。然而，一些销可以是绝缘(即，非导电)材料，并且这些销可用于将模块附接到框架结构。因此，销可以是导体销或绝缘体销，并且这也适用于其它的所使用的连接装置。
关于销的替代选择，可使用诸如螺钉、螺柱、长钉、压接连接器的其它连接装置或者其它连接布置。
关于图1的示例，可例如在模块的边缘与框架部分重合的“拐角点”中选择销连接点。可沿着两个相邻模块之间的接缝，或者沿着框架部分(例如，以一致的间距)选择销与框架结构之间的附加连接点。
在另一实施方式中，销可被布置为例如按照线形布置将若干层固定在一起。可穿过例如一个或两个交叠的层放置销并将这些层固定到框架上。这对于层彼此之间略微有一点错位的层结构特别有益，以便将LED均匀地放置到整个结构。这些方面结合图4和图5a更详细地公开。
可通过在给定塑料层的一个或两个表面上放置附加导电图案来创建向屏幕结构供应附加电流的一个选择。这种塑料层可仅专门用于导电图案。另一选择是将这些导电图案添加到已经例如包括LED以及与控制LED屏幕输出有关的相关电路的其它功能层。通常，用于LED电源的导电图案可实现于任何层中，因为不同的层可电连接在模块之间(参见稍后的公开)。集成在框架结构中的电源布线将有助于横跨更大的屏幕结构以一致的方式提供电源。另外，可在框架结构中添加用于其它期望目的的布线。这些其它目的可用于控制信号或者用于承载通过专用传感器实现的一些测量信号。
在下文中，在不包含任何刚性框架作为分层屏幕的支撑结构的情况下讨论屏幕结构。相反，焦点在于基于膜的屏幕的分层结构，还有用于保护层免受外部物质影响并且还用于将条带更好地紧固在一起的保护装置。图2中示出这种类型的简化结构。整个屏幕的单个功能层可包括若干条带20或薄膜带。单个平面中的这样多个平行纵向条带20可利用沿着条带的侧边缘形成的对接接头放置在一起，即，条带20可在条带的边缘之间没有任何间隙或者膜的两个相邻条带之间没有任何交叠部分的情况下按照平行布置放置在单个平面上。图2示出通过将纵向条带放置在彼此旁边来安装条带20，以使得条带的长边将与对接接头相邻放置。条带20的长度可根据期望的应用(即，根据所需屏幕尺寸)来选择；换言之，条带可按照期望的长度切割。在一个实施方式中，形成为对接接头的接缝可通过放置在对接接头顶部的胶带或其它粘合带固定在一起。实际上，在分层结构下面添加这种胶带以覆盖接缝。
在通过用于LED屏幕结构的多个窄膜条带仅构造单个功能层的情况下，在将膜条带连接在一起的结构内需要一些适当的接合装置。这可通过在对接接头条带的顶部沿正交方向放置保护膜条带来实现。另选地，保护膜条带可被放置在LED屏幕的功能层下面。当然，在实施方式中，可在单个条带的两个表面上放置保护条带，这使得结构更受保护。有益的是，保护膜条带是透明的。保护条带可被添加到结构(添加到单个模块或整个屏幕或照明装置)。
图2所示的层不需要由纵向条带形成，相反地，该层可按照期望的大小和尺寸被制造成单个平面膜状元件。
图3中示出具有单侧保护和连接的简化实施方式。在期望数量的条带20被放置就位(例如，放置在用于辅助制造工作本身的工作面的顶部)之后，保护膜条带30可沿正交方向在条带20上方滚动，如图3所示。另一可能性是在条带20的顶部沿相同的方向放置保护膜条带30，但是错位，以使得条带20的对接接头将位于例如保护条带30的内侧部分的下面(即，不恰好在接缝下面)。保护条带30可按照相邻方式一个接一个放置在先前设定的保护条带旁边。所得结构是更好地使可能的湿气和污垢远离功能LED层(不管LED屏幕的应用区域或位置如何)的更稳健的结构且更牢固的层压结构。
关于保护条带或者保护层或胶带的材料，其可由塑料、环氧树脂、硅或者通常由一种或更多种合成聚合物材料制成。
这种保护层可通过喷涂诸如绝缘保护漆的液体材料来创建。另一种类型的保护层可通过在屏幕结构的顶部喷涂或注塑成型例如塑料来制造，从而得到塑料覆盖的屏幕结构。这种塑料层可随屏幕结构适当地成形，以便为基底对象(base object)创建例如期望的3D形状的形式，使得屏幕结构在基底对象的外表面上，并且保护层在屏幕结构的顶部。通常，保护层至少部分透明，并且其保护层压屏幕免受例如灰尘和水分影响。关于层压屏幕成形为不同形状的能力，其将根据层压结构的厚度增加而自然减小。对于多层结构，通过选择适当的塑料类型和单层的适当小的厚度，这方面可改进。
在另一实施方式中，代替对接接头，在有源层20的两个相邻条带之间可存在小间隙。由于保护条带30将在安装之后将分层结构固定在一起，所以这种间隙不会损害分层结构的稳健性。相反，它确保了在制造分层结构时交叠边缘将不会位于另一层的顶部。
关于保护膜条带30，其可利用彼此的长边缘之间的对接接头进行安装。在另选实施方式中，当考虑相邻定位的条带时，保护条带30可按照略微交叠的方式放置。如果这种结构放置在倾斜位置，则保护膜的交叠结构确保了例如在屏幕结构的顶部流动的水将沿着结构的表面流动并流出，而不会进入到结构中(即，层之间)。因此关于水在保护条带30顶部的流动，保护条带30在原理上类似于起脊屋顶的屋顶瓦片。
根据本发明的层叠层可在所有层的顶部设置有保护层(单面地，或者在双面屏幕的情况下则是双面地)。在层中使用孔的情况下，各个LED的顶部将仅有保护层，使得结构的透明度均匀地好，因为不同的LED将仅因保护层的衰弱而衰弱。
在整个屏幕结构的另一实施方式中，该结构可通过应用层叠在彼此顶部的若干LED膜层来制造。所得的是多层结构，或者换言之，层压结构。在一个示例中，各个膜层可以是附接有适当数量的LED(LED之间间隔所选距离)的一片塑料层。不同的层可相同，或者可能存在一些差异，例如关于沿着层表面的LED密度。该结构还可包括不包含任何LED的中间层。所述层可包括孔以使得相邻层的LED可被定位在后续层的孔中，以便能够获得均匀厚的分层结构。稍后讨论结构选择的细节。
层叠的一组层可包括漫射层。在层叠层组的顶部的保护层也可充当漫射层。而且，漫射层可以是层叠的一组层当中的单独的层。漫射层使发射的光平滑，以便增强屏幕或照明装置的视觉体验。
层叠的一组层可包括反射层，该反射层将LED中发射的光向期望的方向反射。此外，可使用电致发光发射层。
在一个实施方式中，除了导电图案的传统制造方法和组件的组装之外，导电图案可通过利用至少一种导电油墨进行印刷来形成，并且组件的组装可使用卷对卷方法来执行。这包括自动化方法，其中可形成导电图案并且可将LED组件组装到层结构，并且可按照受控方式使结构移入和移出制造区域。
此外，组合的层布置的制造可一次一个模块地执行，或者使用基于卷对卷的方法来执行。利用这种方法，可通过一次将一个层添加到先前创建的层层叠上来创建分层结构。下一层可从卷中释放并被引导至进行层的组合的制造区域。所有层也可最初以卷起或平面形式储存，并且从这样的初始位置开始，它们被同时释放到制造区域中。当分层结构完成并且例如经过加热处理(如果需要的话)时，完整的分层结构可被再次设置成卷形形式。这使得完整的分层屏幕结构易于储存和运输。
图4a示出多个层层叠以便制造屏幕结构的原理，其中在此示例中，各个层包括一组LED。在制造方法的此实施方式中，讨论所谓的二加二层结构。首先，使用两个相互类似的膜层41a、41b。这一对中的上层41a包括LED 43a(以实线圆圈标记)，LED 43a在X和Y方向上的相互距离是相同的，即，LED横跨塑料层表面均匀地分布。下层41b以虚线标记。LED组件作为下层41b中的元件43b(标记为虚线圆圈)示出。当这两个层41a、41b按照叠加方式层叠时，层41a、41b可被放置成使得两个连续层的LED 43a、43b将不会在彼此顶部重叠，而是层按照错位方式交叠。两个层之间的错位长度被选为两个相邻LED 43a的距离的一半。这示出于图4a的顶部例示中，其中有两个交叠LED层41a、41b层叠在彼此上，以使得当从俯视图看该结构时，第一层41a的LED 43a的位置将与第二层41b的LED 43b的位置交替。当从双层结构的顶部看时，所得中间层压膜结构将具有双倍密度的LED。图4a的中间例示示出另一双层结构，其具有实际与上述结构相同的结构。第二个双层结构由设置有LED 43c的第三层41c和设置有LED 43d的第四层41d形成。第三层和第四层与顶部例示类似地错位(即，沿X方向移动另一层)。
最后，这两个双层结构被层叠在一起，以使得双层中间结构之间存在沿Y方向的错位。结果，在图4a的最下面的例示中所示的最终四层结构42中实现更密集的LED结构。等粗线示出具有LED的顶层，虚线示出其下方具有LED的另外三层。
这导致了LED中的在屏幕和照明应用中非常期望的均匀结构和密度。优选地，除了最下层可为透明或不透明层之外，所有的层被选为透明的，以便于使LED所发射的光很好地传播通过分层结构。由于膜是高度透明的(优选地，由聚合物或若干聚合物制成)，所以下层41b-41d中的LED 43b-43d实际将具有与顶层41a的LED 43a相同的可见度。
在实施方式中，层设置有孔，使得下层的LED将被设置在上层的孔位置下面，从而使得LED从结构的顶部的可见度更高。在这方面，图8d-图8e更详细地说明了这些可选解决方案。
在类似层41a的单层中，关于X和Y方向二者，相邻LED 43a之间的间隙可设置有孔。当针对层完成层叠时，这些孔则将精确地位于其它层的LED点上。这进一步增强了透明度，并且即使在LED组件的物理厚度相当大的情况下也允许层平滑层叠。孔尺寸和形状在其外边缘方面可与LED尺寸和形状近似相同，因此使得LED很好地装配到由孔限定的空间中。
图4b示出根据图4a所示的层叠原理的两个相邻LED列。首先讨论上面的图像。对于首先选择的LED列，前两层41a和41b是在此列中没有LED的透明聚合物层。在这些层中，在LED可能在其它层中所位于的位置处设置有孔。此列中存在LED的层是层41c和41d。图4b的下面的图像示出与首先选择的LED列相邻的列。在图4b的下面的图像中，此列中存在LED的层是最上面两层41a、41b。两个其它层41c和41d的透明聚合物示出于具有LED的层的下面。当观察不同的LED列时，这些横截面将交替。结果，LED位于分层结构的略微不同的“高度”，但是当在平面结构的顶部从更远距离看该结构时，在实际观看期间不会注意到这种差异。
在一个实施方式中，通过重复根据图4a的处理，还可将LED密度(因此，LED屏幕的分辨率)增加四倍。这样，例如，可在任两个相邻LED之间的距离一致的情况下制造16层屏幕结构。
2层结构和4层结构二者在其侧面具有边缘部分，该边缘部分可用于将屏幕部分或条带连接在一起。这可通过在边缘部分的内表面中具有粘合材料来执行。内表面意指最顶层的顶表面或最下层的底表面以外的表面。对于这种布置，未必需要使用销将一组层彼此模块化连接。利用胶或其它接缝用粘合剂，维持屏幕结构的可调节性和柔性。当然，利用粘合剂连接模块或条带可与例如利用销连接到金属框架中(如图1所示)相组合。这意味着图1的模块11的单个屏幕膜条带可包括多层条带层叠(例如图4a(最下面的例示)的LED层结构42)。
关于层的接缝中的连接，使用粘合材料的另选解决方案是在完全层叠的层结构的接缝顶部使用胶粘带。胶粘带可以是利用粘合材料连接到最下或最顶层的保护塑料条带或层。
一般而言，接缝区域上的保护层或装置或者甚至胶带可充当模块之间的连接装置。
在本发明的实施方式中，各个使用的LED是封装的RGB LED或封装的RGBW-LED。另选地，所使用的封装的LED可仅仅是单色LED，例如R-(红)、G-(绿)、B-(蓝)或W-LED(白)。另选地，代替封装的单色LED芯片，可使用裸LED芯片。基于LED的所选类型来选择LED的所需布线和控制方法。
在本发明的一个实施方式中，层结构可包括四个LED层，其中红LED层充当第一层，绿LED层充当第二层，蓝LED层充当第三层，白LED层充当第四层。在包括三个单独的层(其中单个层容纳单色LED)的另一示例中，参考图4c。第一层设置有红LED，第二层设置有绿LED，第三层设置有蓝LED。当然，这些单色LED层的顺序可不同于上面提到的顺序。所有这些层设置有能够彼此之间电连接的相同导电图案。因此，当三个层层叠在彼此顶部时，矩阵型图案的垂直和水平导线将重合。结果，可使用不同组的单色LED由分层结构创建RGB屏幕或照明装置。
根据本发明的另一选择，在层叠之后，第一层的LED可与第二层的LED以外的方向成180度对齐。换言之，这两组LED之间的指向方向彼此完全相反。结合图8d和图8e讨论创建双面屏幕或照明结构的不同可能性。这导致基于薄膜的LED屏幕结构，该LED屏幕结构为双面的并且能够向两个完全相反的方向显示图像信息和/或照明。这种结构具有许多有趣的应用领域，例如将它们用在双面广告牌、交通标志或交通信号灯中。另外的选择包括公共场所、广告设置或各种交通枢纽(例如，火车站)中的一般信息或引导屏幕。本发明的屏幕结构可用在建筑介质表面中，例如放置在任何建筑物的窗玻璃内或顶部或者其它透明“墙壁”上，或者例如建筑物的入口的透明头顶遮阳结构内。其它可以想象到的应用领域包括应用基于照明的效果和视觉呈现的娱乐、文化和艺术应用。这些应用可各种各样，从游戏应用(例如，逃脱游戏中或激光枪战游戏区域中)到文化或教育场所(表演舞台、剧场、体育场馆、礼堂、教堂、讲堂)，以及到城市景观中的装饰或引导用途(商店入口内的标志)或者甚至游乐园或主题公园的设计景点中。
当然，这些不同的应用领域可使用单面屏幕或双面屏幕，这取决于应用并且还取决于嵌入屏幕结构的物体或表面的类型。
由于层结构为柔性的，所以双面屏幕结构不仅限于平面形式的屏幕，而且也可创建弯曲或其它形状的屏幕作为双面屏幕。在一个实施方式中，屏幕结构可以是圆柱形形式的一段，例如已按照弧形形式重新规划的平面TV屏幕。
在针对例如教育或商业相关用途(例如，在教室中或会议室中)实现屏幕结构的情况下，屏幕结构可通过无线通信装置连接到可被房间内的主讲人使用的便携式或固定装置。这种装置可以是主讲人或老师的智能电话、平板或膝上型计算机，主讲人或老师然后可利用这样的便携式装置来控制显示屏幕信息。当然，控制装置也可固定在会议室或教室中。这些布置将代替教室中的传统书写板和粉笔/记号笔以及相应地，各种会议室中传统使用的投影仪和电影屏幕。
通常，根据本发明的屏幕结构可以是IoT(“物联网”)装置。
在图5a和图5b所示的另一示例中，有五个LED层51a-51e层叠在彼此顶部。单个层充当用于按照以下实施方式中讨论的方式构造的屏幕结构的单个结构元件。在此示例中，五个相同的层与先前层相比各自略微错位，以使得错位长度为单个层的两个相邻LED之间的距离的1/5。所得层叠的层压结构51a-51e在图5b中作为俯视图示出，其中LED元件52可见。所得LED密度比单层中的LED密度大五倍。在一个实施方式中，这种层压结构可进一步通过保护条带或保护层从一个或两个端面覆盖。
在一个实施方式中，单层51a上的LED 52可按照平行直线对齐，并且LED线之间可具有所选距离。通过使其它层按照先前段落中所公开的方式错位，所得结构将具有LED线，这些LED线被组合成一组LED，其中所有LED在层结构的X和Y方向二者上均匀地分布。当从层结构的表面的正交方向看层压或层叠的层结构时，由于层至少部分透明，所以位于下层上的LED也将可见。LED的相互距离在X和Y方向上相同。在图5b的示例中，所有LED 52中的五分之一作为LED线位于层51a上，依此类推。
推广图5a和图5b的构思，通过选择具有相同LED布局的适当数量的层并在每两个相邻层之间略微相互错位的情况下将它们层叠在彼此顶部(如图5a所示)，可有效地选择屏幕结构的分辨率。一组层叠的层的透明度特性将限定可层叠在一起的合理的最大层数。此外，可在层中使用孔，并且还值得注意的是，层中的孔的密度也影响分层结构的透明度。
在长结构中(例如，对于如图2中的长膜条带)，通过沿着相邻层的接触点的图案在适当接触点中放置导电图案，可在结构中包括向LED供应附加电流的中间层。这允许电源被分割得更多进入到大的屏幕结构中，其中单条电源线的电流保持在指定的极限内。
另选地，中间层中的导电图案可包括例如提供给LED的控制信号线以及例如与传感器层有关的其它电路图案。
多个层叠的层的另外的优点在于，电源线需要承载的电流较小，这允许甚至更薄的导线宽度。这进一步增强了整个结构的透明度。另外，可更有效地处理LED和导电图案产生的热量，因为热量被分到多个层中，并且热量将以更加分开的方式从热源传递，这样便增加了装置的可靠性。
图6a至图6c示出关于利用多个销来连接层的另外的实施方式。塑料层中用于销的孔可具有不同的形状。图6a示出作为俯视图示出的销孔63的内部设计选择。销孔63的左侧包括可弯曲的子部件62a。当销64被插入销孔63中时，子部件62a将向下弯曲，从而利用子部件62a确保销64和对应层61a之间的电连接。导线60a被示出为水平粗线，销孔63也位于该水平粗线上。
图6b示出层叠的一组层61a-61d，其中各个层具有销孔63，并且销孔已经沿着同一条线对齐。顶层61a的销孔在销孔的左侧具有可弯曲子部件62a。相反，从上数第二层61b的销孔在销孔的右侧具有可弯曲子部件62b。在层61a和61b中分别存在导线60a、60b。当诸如销64的连接装置被插入到对齐的一组销孔63中时，在这种情况下，在两个最上层61a、61b的导线之间实现连接。通过这种连接布置，不同的层可电连接。
图6c中示出这种连接的示例，其中销64及其固定配对物65就位。作为图6c中的垂直横截面，销64和层叠的层61a-61d的邻近定位部分作为销的侧视图示出。在此结构实施方式中，相同模块和/或相邻模块的所选层的导电图案可彼此之间电连接。在图6c中，左屏幕模块的最上层61a具有朝着销64的左侧的子部件62a，并且该层包括导线60a。次最上层61b具有朝着销64的右侧壁弯曲的子部件62b，并且该层具有导线60b。这里的层61c和61d是非导电层。这样，两个最上层61a、61b电连接到销64，因此，两个最上层61a、61b彼此电连接，但是其它层61c、61d没有电连接到61a、61b中的任一个。
可在导电销64与具有导线60a、60b的任何层之间使用导电粘合材料(例如，导电胶)，以便增强这两个元件之间的电连接。
在相同模块的不同层利用上面所讨论的销连接方法联接在一起的情况下，例如图6c所示的销孔可位于模块的内表面的任何部分上(即，未必在平面层的边缘上)。在两个相邻模块及其层联接在一起的情况下，销孔优选地位于这两个模块的接缝区域上(即，在两个模块的边缘上)。利用这种连接方法，有显著的优点，因为不同模块之间的连接性使得系统的尺寸非常可扩展。另外，厚度(层数)很大程度上可扩展。这些方面导致这样的事实：屏幕的尺寸和分辨率可根据所使用的应用有很大的变化。
另外，诸如销的连接装置可由非导电材料制成，其中该连接装置将至少一个模块与框架结构物理连接。
作为示例，返回参照图4a所示的实施方式，连接装置可用于将层41a和41b连接在一起。另选地，当根据2层结构创建4层结构时，连接装置可用于将层对41a、41b和41c、41d连接在一起。另一选择是利用连接装置将完成的模块件组合在一起，而不管最终屏幕结构模块包括多少层。
图6d和图6e示出层连接到框架12的两个示例。在图6d中，具有四个层的单个模块通过多个销64固定到框架部分。首先，可通过将层放置在销64及其配对物65之间来将四个层固定在一起。然后，可将配对物65附接到框架12的部分。销64可伸到框架12中，以便通过导电销64允许框架12内的内部信号线与至少一个层之间的可能导电性(如结合图6c所讨论的)。当然，层数可自由地选择，并且单层也可通过这种方式固定到框架12上。
图6e的结构在两个模块的接缝区域中通过多个销64将两个相邻四层模块固定到框架12上。
图6f示出利用销和粘合胶将两个模块连接的示例。左侧图像示出两个模块66a-66b，一个模块66a在水平定向的销67a的上面，另一个模块66b在水平定向的销67a的下面。在两个模块66a-66b中形成销孔，并且销67a可通过该孔附接。配对物67b可用于固定与销67a的连接。诸如导电胶的粘合剂69可被置于模块66a-66b和销67a之间，并且该粘合剂充当连接位置的增强手段，并且还用于增强模块之间的电连接。在图6f的右侧图像中，模块66c-66d的接缝附近的末端部分68沿着销67a的侧面折叠。折叠的模块末端部分68与销67a之间的间隙可设置有导电胶69。销67a也可以是一些其它连接装置，例如螺钉、螺栓或压接连接器。框架结构内的线缆和导电线可被设置为通过导电销与模块的导电线或图案接触以及与辅助接触点的导电胶接触。此外，模块也可在其接缝区域以外的地方连接到框架结构。在不需要电连接的情况下，销可以是非导电销。
图7示出通过多层结构实现的印刷导电图案并且示出上述以销为媒介的连接位置的示例。销连接位置示出为沿着电路图案的71。其余图案形成在分层屏幕结构的所选用途中应用的期望电路。粗垂直线之间的大的方形区域是孔，其意在与相邻层的LED部件对齐，如早前例如结合图4a所讨论的。图7示出在此特定示例中使用的电路，并且所示销连接位置下面的白色区域表示为LED预留的空间。
接下来结合图8a至图8e讨论不同的应用领域和期望的层结构。在具有指定的功能层的分层结构的第一示例中，存在包括LED层81、太阳能板层82和电池层83的3层结构。电池层可优选为可再充电电池。这种结构80A示出为图8a的简化结构图。根据所选应用，LED层81充当屏幕装置或照明装置。LED层81由透明材料制成。在LED层下面有太阳能板层82，由于上面放置的LED层的透明度，太阳能板层82以几乎不间断的方式接收太阳能。在太阳能板层82下面，可有一个或若干电池层83。在图8a中，有单个电池层83。图8a的结构80A能够显示视觉信息和/或照明并收集和储存太阳能(可用作电源)。在这种情况下，如果在例如窗户中使用此结构，则LED层81指向向外方向。当然，此简化例示中缺少电路细节和电源线。
根据图8a的结构80A的应用领域包括屏幕被放置在固定墙壁上或其它非透明物体上的应用。各种标志、引导装置和信息提供装置(例如，具有静态或动态图像信息的广告屏幕)是可能的。一个可能选择是将该结构放置在平面或弯曲的物体表面上，其中该物体可能由硬质塑料形成，该硬质塑料被注塑成型为期望的形状并且可设置有嵌入式电路以及本发明所形成的屏幕部分。在这方面混合系统是有用的应用领域，稍后公开这些类型的系统的更多细节。
在根据图8a的结构以及以下所公开的结构中，可忽略电池层并且直接利用通过太阳能板获得的能量使用屏幕或照明。在另选实施方式中，外部电池可连接到该结构，该外部电池用于储存电能以及向装置提供电能。
一般而言，代替单个电池层，还可存在用在单个屏幕或照明结构中的若干单独的电池层。
太阳能板层可利用收集光能的构图(成形)有源区域来制造，并且有源区域可在聚合物膜上制造。
在图8b中，双面屏幕结构80B示出为简化结构图。此结构具有六个层。在此示例中，有与图8a的结构一致的两个单独的屏幕结构，这意味着两个结构具有层叠在彼此顶部的三个不同的功能层81、82、83。在图8b的第二示例中，这些结构中的另一个被翻转180度并层叠在另一结构的顶部，以使得电池层83将被置于彼此顶部。这样，创建双面屏幕结构80B，其中从顶部到底部的层是：81、82、83、83、82和81。LED层81形成结构的外表面，并且LED层81包围它们之间的其余层。这种结构能够从分层结构的两侧收集太阳能并同时向结构的两侧显示图像信息，从而得到双面显示器。
在屏幕结构的双面应用中，可控制两个显示器，以使得一次有任一个显示器工作，或者两个显示器同时工作。
双面显示器的应用领域各种各样。双面显示器可用在例如双面交通标志、信息标志或者甚至交通信号灯中。双面显示器可被置于透明表面(例如，窗玻璃)中或透明表面的顶部。在公共户外用途中，当将显示器应用于公共汽车站的透明墙壁时，实现具有双面太阳能板的益处。
图8c示出屏幕结构80C的另一实施方式，其中可从第一方向收集光能并且向第二方向显示视觉显示信息，其中这些方向彼此相反180度。这种类型的结构可像窗户中的卷帘一样使用。在这种结构中，第一层是LED层81，第二层是电池层83，沿着层叠的第三层是太阳能板层82。当此屏幕结构80C被置于例如建筑物的外窗上(其中太阳能板层82指向户外)时，实现有益的布置。因为太阳能板层向外指向周围环境，所以可直接收集太阳能。LED层81然后将在提供有窗户和附接屏幕的房间或空间中在内部提供视觉信息或照明。这种结构80C能够在无需任何来自外部电力供应的外部导线的情况下实现视觉屏幕装置。
此外，关于可以以卷帘的形式使用的应用领域，形成屏幕的层有若干不同的结构可能性。包括LED的实际屏幕结构层可被包含在窗户中或窗户表面上。在此实施方式中，具有能量收集和储存装置的屏幕结构可被分割成彼此连接的两个不同的元件。在白天，包括至少太阳能板和电池层的卷帘可在窗户上被拉下，以便使得太阳能被太阳能板层捕获。在夜间当没有日光时，可在窗户中开启屏幕或照明功能，以便显示期望的显示内容，或者另选地，接通在窗户中充当基于矩形LED的光源的照明元件。电池和太阳能板层在夜间可处于卷起状态，就像常规卷帘通常在白天卷起一样。这种夜间功能也不会让任何人从外面透过该窗户看到里面，从而确保了建筑物内的人的隐私(无论在私人还是办公室或其它公共用途中)。上面所讨论的窗户也可以是其它类型的透明墙壁，该透明墙壁也可位于非垂直方向上。这种照明布置是使用太阳能对内部空间(常规窗户)以及外部空间(户外透明墙壁)进行照明的一种成本有效的方式。作为照明目的的替代目的或附加目的，这种结构充当例如用于广告或引导目的的成本有效的屏幕。
作为另一选择，通过太阳能板层在屏幕结构的电池层中收集的能量可用于位于例如邻近环境中的其它装置、器具或照明装置。例如，屏幕结构可被安装到办公室的窗户中，同时向所有或一些其它办公室灯供应从窗户中的屏幕结构收集的太阳能。
作为另一选择，关于不同层的结构，可将太阳能板层作为最外层放置。当然，可设置附加保护层作为太阳能板层的涂层。LED层然后可位于太阳能板层下方。太阳能板层可被构图，以便实现建筑物的立面、家用设计对象或者例如放置在入口或窗户顶部的遮阳板上的显示器。所得可以是公共或私人场所中的表面或物体，其中具有屏幕(或灯)的太阳能板可不明显地成形或构图在结构的顶部。
根据本发明的任何实施方式的屏幕或照明装置结构可在印刷混合系统中实现。这通过对物体注塑成型来实现。这里使用的材料可各种各样，并且在这些应用中，诸如塑料的合成材料是有益的材料，因为该合成材料可用于为电子装置和电子装置中所需的电路创建可自由选择的支撑结构和形式。在一些应用中，诸如丙烯酸的透明塑料材料很有用。在混合结构中，印刷图案和子部件可与传统电子组件组合。印刷混合系统可应用无线和IoT(“物联网”)连接装置。可应用来自以上公开的所有的各种结构实施方式。另选地，可提供用于外部数据传送和/或电流供应的连接器作为无线通信以及可能的内部电源系统(例如，早前讨论的太阳能板和电池)的替代或附加装置。此外，特定传感器或者例如光学相机可被设置为与屏幕或照明装置连接。通常，分层结构可按照期望的3维形状成形和/或固定，这是很大的优点。另外，将电子产品集成到例如成形的塑料结构中得到稳健、保护良好的装置，如果需要，则该装置也可被制成紧凑尺寸。维护也更容易，因为整个装置被集成为单个物理实体。可能的应用极其多种多样，类似例如消费者电子产品、汽车技术、交通标志、交通信号灯、信息板和医疗诊断装置。另外，内部和外部装饰用途是可能的，并且艺术方面使用的各种设计照明产品以及照明布置也是可能的。
与混合系统有关的另外的应用领域包括与传统照明灯具和装置相比可具有非常特殊的形式的家用和办公室设计照明装置或者其它家用电子装置。例如，饰面结构可充当柔性分层屏幕模块的安装平台，其中饰面结构可具有孔或洞，LED被设计为位于该孔或洞中。作为一个可选设计，屏幕结构可沿着由木材制成的期望表面放置，其中LED从该表面指向外部。可将屏幕结构的尺寸选择成使得照明装置的输入供应电流可连接到屏幕结构的电源线。然后可利用保护层来覆盖屏幕结构，其中LED位置不受约束(设置有孔)或者LED位置上的保护层透明。这样，设计更稳健并且也更美观。
通常，根据本发明的柔性屏幕结构可利用基于木材的结构或物体来实现，而非类似丙烯酸或早前提出的其它塑料的合成材料。这样，可利用根据本发明的结构来实现艺术品以及为内部和外部、家用家具、电器等设计的照明装置。另外，各种文化或娱乐场所和应用中的照明和显示布置也是可能的，例如剧院的舞台灯光，或者逃脱游戏室中的显示布置(仅举一个例子)。
图8d中示出另一实施方式。此布置示出具有双面屏幕的双层结构。第一层84是顶层，第二层85位于第一层84下面。两个层均设置有彼此设置在一致距离内的孔。选择孔的直径和形状以使得LED组件可被至少部分地置于孔中。换言之，LED的尺寸略小于孔的尺寸，以使得LED可与对应孔相适应，就像拼板玩具中的一块一样。两个层设置有附接的LED组件，彼此的相互距离与上面定义的孔距离相同。当另一层绕水平轴翻转180度时，两个层可被放置在一起，其中LED组件在另一层的孔中调整。附接到第一层的LED是LED 84L，在图8d中指向下。相应地，附接到第二层的LED是LED 85L，在图8d中指向上。由于沿LED的发射方向不存在塑料层，所以所得结构关于LED光发射率的衰减非常小。另外，由于两个层的拼板玩具型的调整，该结构稳健。这也是实现双屏幕功能的简单结构。
在本发明的另一实施方式中，可将图8d的结构变换成第二层85绕水平轴翻转180度，并且具有指向下的LED的层可被置于第一层84的顶部，其中LED 85L被置于第一层84的孔中。这样，可制造具有双倍分辨率的单面屏幕或照明结构。在另一实施方式中，这种双层结构可加倍成使得另一2层结构与第一2层结构相比，其LED指向相反方向。这样，可创建高效的双面屏幕或照明结构。最后，层数也可大于二，以便为单个观察或照明方向创建多层结构(或者对于双面屏幕或照明元件，则是该量的两倍)。除了具有LED的有源层之外，还可使用说明书中先前描述的附加层。
先前双面实施方式被示出为图8e中的四加四层横截面示例。层86a和86b层叠在彼此顶部以使得第一层86a上的LED 86L被置于第二层86b的孔中。第二层86b的顶部有附加层86c，其中第二层86b上的LED 86L被置于附加层86c的孔中。透明保护层86d被置于层叠的层的顶部，以大体保护LED和结构，从而得到用于单个观察方向的4层结构。因此，所有的LED86L具有直接可见性，因为LED的光需要穿透的层仅有保护层86d。4层结构86a-86d被加倍成使得第二4层结构87a-87d绕水平轴翻转180度并附接到第一层86a的背侧。示出两个4层结构之间的附接区域的线被示出为虚线。因此，当布置为平面形式时，LED 87L指向LED 86L的相反方向。另外，另一层结构的顶部有保护层87d。任何中间层的数量和类型可自由地选择。另外，用于单个观察方向的LED层的数量可为一个或超过两个，如早前描述的实施方式中所公开的。
本发明的另一实施方式以及实际上所提出的屏幕或照明布置的应用领域是可被置于冰层下面的屏幕或照明装置。这意味着具有单个观察方向的屏幕结构可被置于固定平台上(例如，混凝土层上)。在冰应用中，屏幕结构的一个或多个聚合物层可为不透明的，因为结构位于混凝土或其它固体基底上。可能有用于LED的孔，甚至在结构的LED位置以外的其它部分中的一些附加孔，以便使得屏幕结构下方的诸如水或剩余空气的物质能够流过屏幕结构，以便使得水和/或空气能够在发生冻结之前离开该结构。这有助于使得结构平滑且为平面，而不会在结构内困住任何气泡，因此易于在屏幕结构顶部铺设优质冰层。LED层需要设置有保护层，以便防止任何水进入到结构中。屏幕结构充当下一层(可以是绝缘层)的平台。在绝缘层的顶部，可有用于冰的冷却层。作为另选方案，冷却层位于混凝土基底内的底部中，并且LED层被置于冷却层的顶部，而没有任何绝缘层。这样，冷却将穿过LED层对置于整个结构顶部的冰起作用。冰层将被设置在最终层结构的顶部。在一个实施方式中，屏幕结构可位于冰层内，以使得可将屏幕结构距冰的顶表面的距离选择成允许透过冰最佳地看到屏幕。屏幕结构中的孔也有助于冰层的冷却。所得的效果是透过冰可见的屏幕或照明布置。
在冰应用的一个实施方式中，可测量冰层的温度，并且在温度高于指示冰融化的可能性的给定阈值的情况下，屏幕结构的控制系统可控制并管理馈送到LED的输出功率。这通过在阈值以下很好地冷却冰层增强了冰的质量。作为示例，阈值可略低于0°度。
在一个实施方式中，屏幕或照明结构可包括传感器层，该传感器层使用例如用于测量温度的温度传感器或者用于冰质量的视觉检查的光学传感器。
在一个实施方式(该实施方式在易受温度影响的环境(例如，溜冰场屏幕)中特别有益)中，屏幕结构的LED位置由形成在保护层中的塑料气泡覆盖。塑料气泡充当LED的保护元件。塑料气泡也可有助于结构的热峰值横跨屏幕结构以更分布的方式漂移。
应用包括不同的冰覆盖的活动场所，例如冰球场。冰球比赛所需的所有线和标记可通过冰集成屏幕来创建。另外，可在综合性体育场馆中为其它运动创建各种其它线和场地限制，而不仅仅是例如冰球。这也适用于没有任何冰的任何室内或室外运动场。此外，屏幕可用于创建通过冰表面可见的固定或可修改的广告位。所创建的广告的修改能力是很大的优点，因为当需要改变冰下面的广告时将不需要移除冰。当然，本发明的原理非常适合于体育场馆中可用的所有其它位置，例如用于墙壁或窗户上的引导或广告装置或者运动场中的专用信息屏幕，或者作为场馆内或者例如溜冰墙上或冰球场周围的有机玻璃(plexiglass)内的主要或附加成绩公布板。这方面的选择很多。
关于在诸如冰的固体透明材料层下面的实施方式，固体冰层还充当光源的漫射元件。这意味着单个LED在远离屏幕结构处不那么容易看见。关于显示器中所创建的图像中的期望质量，这可能对屏幕结构内的LED分辨率或者屏幕结构顶部的透明固体材料的厚度有影响。
一般而言，该结构的层可选自这一组专用功能：LED层、太阳能板层、导电图案层、电池层、带孔膜层、物理支撑层、保护层、导热层、绝热层、漫射层、反射层、电致发光发射层或包括专用传感器的传感器层。例如，传感器可包括光学传感器、移动传感器和/或温度传感器。在一个实施方式中，光学传感器可按照相机的形式具体实现。
总结使用所提出的结构时的不同的可能选择，该设备用在印刷混合系统中、建筑介质表面中(例如，透明玻璃或聚合物墙壁中或者透明玻璃或聚合物墙壁上)、不透明墙壁、天花板、地板或其它平面或弯曲表面上、注塑成型的元件或装置中、木质或饰面结构中、溜冰场中的冰层下面、体育场或场馆中、交通标志和信号灯中、公共交通工具(例如，公共汽车和火车)中、引导标志、广告布置中、装饰目的中、家用或公共场所中使用的装饰元件中、照明装置中、IoT(物联网)中、作为窗户上的卷帘、艺术目的中、文化和体育场馆中、活动公园、主题乐园、儿童游乐场中、教育或商业演示目的中或者游戏或娱乐应用中。
当制造或设置就位以供使用时，屏幕或照明设备可按照非平面布置来设置。
本发明构思还包括屏幕或照明设备的对应制造方法。该制造方法包括以下步骤：
-制造至少一个LED层(41a-41d、51a-51e、61a-61d、81、84、85、86a-8b、87a-8b)，各个LED层包括多个LED(43a-43d、52、84L、85L、86L、87L)，其中至少一个LED层至少部分地由聚合物制成，
-其中各个单个LED层包括导电图案(60a-60b)，其中LED与导电图案电连接，
-通过按照期望的顺序层叠所述至少一个LED层和可能的其它层来创建单个模块(11、20)的层布置，并且在期望多个模块的情况下重复创建步骤；并且在形成至少两个模块(11、20)的情况下，
-将所述至少两个模块(11、20)连接在一起以便形成设备。
该制造方法可部分地或完全地由可在处理器或其它计算装置上执行的计算机程序实现。计算机程序包括代码并且该计算机程序可被存储在计算机可读介质中。
在一个实施方式中，可在LED层布置内放置至少一个其它层；即，可在两个LED层之间放置非LED层。因此，LED层布置可以是在整个层结构内分布的一组层。总之，可在层布置之间自由地选择LED和非LED层的顺序。
本发明的优点各种各样。该结构为模块化结构，其中模块尺寸可自由地扩展。模块内的层数和LED密度可基于所使用的应用自由地选择。作为与设备的移动性和尺寸有关的实际优点，为了易于运输和储存，分层屏幕和照明设备可卷成卷起形式。另外，易于根据卷起的屏幕元件将装置安装到期望的位置。此外，如果需要，卷对卷方法允许成本有效的制造处理。
此外，由于材料是柔性的，所以结构可被安装成各种非平面形状。对于不同的目的，显示器或照明装置的尺寸在高度上可扩展，从而允许用于公共用途的非常大的屏幕以及例如手表型装置中的非常小的屏幕。由于基材是聚合物，所以相比于传统屏幕结构，该屏幕和照明结构薄且重量轻。此外，聚合物可被选为透明的，并且通过向结构添加孔，可进一步增强透明度。
具有薄层的分层结构使得能够更容易地管理热量，以便将出现的热量引导出结构。
从属权利要求以及以上细节中所公开的不同的实施方式可彼此组合，以便实现本发明的新的实施方式。
本发明不限于上面提出的实施方式，而是可在权利要求的范围内变化。

Claims (23)

1.一种屏幕或照明设备，其特征在于，所述设备包括：
-至少一个模块(11、20)，其中，各个模块包括至少一个层(41a-41d、51a-51e、61a-61d、81-85、86a-86c、87a-87c)的层布置，其中，至少一个层至少部分地由聚合物制成，
-所述层布置包括至少一个LED层(41a-41b、51a-51e、81)的LED层布置，所述至少一个LED层包括多个LED(43a-43d、52、84L、85L、86L、87L)，其中，各个单个LED层包括导电图案(60a-60b)，其中，所述LED与所述导电图案电连接，并且在至少一个模块(11、20)包括至少两个层的情况下：
-对于各个模块(11、20)，所述层层叠在彼此顶部，以便形成所述至少一个模块(11、20)的所述层布置，并且在形成至少两个模块(11、20)的情况下，
-将所述至少两个模块(11、20)连接在一起，以便形成所述设备。
2.根据权利要求1所述的屏幕或照明设备，其特征在于，所述层布置因此至少部分地为柔性的。
3.根据权利要求1或2所述的屏幕或照明设备，其特征在于，这种层布置至少部分地为透明的。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的屏幕或照明设备，其特征在于，在所述设备中，当所述设备以平面形式设置时，
-第一部分LED(85L、86L)指向第一观察方向，并且第二部分LED(84L、87L)指向与所述第一方向相反的第二观察方向，从而得到双面显示器或照明装置。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的屏幕或照明设备，其特征在于，所述设备还包括至少一个层中的多个孔，以便增强所述设备的透明度和/或为相邻层的LED提供空间。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的屏幕或照明设备，其特征在于，单个层的功能选自如下的组：LED层、太阳能板层、导电图案层、电池层、带孔膜层、物理支撑层、保护层、导热层、绝热层、漫射层、反射层、电致发光发射层或者包括至少一个专用传感器的传感器层。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的屏幕或照明设备，其特征在于，所述设备还包括：
-利用对接接头并排相邻放置或通过所述连接装置(64、67a)固定在一起的多个模块(11、20)。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的屏幕或照明设备，其特征在于，所述保护层或装置(30、86d、87d)还包括：
-在所述设备的表面区域的至少一部分上的彼此相邻放置的保护聚合物膜条带或膜层，或者
-在所述设备的两个相邻模块之间的接缝的顶部设置的单个保护条带，或者
-在所述设备的表面区域的至少一部分上的喷涂材料，或者
-在所述设备的表面区域的至少一部分上注塑成型的聚合物材料。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的屏幕或照明设备，其特征在于，所述设备还包括：
-固定有所述至少一个模块(11、20)的框架结构(12)，并且其中，所述框架结构(12)包括能够通过连接装置(64、67a)与所述模块(11、20)的所选位置连接的导电线。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的屏幕或照明设备，其特征在于，单个模块的所选层和/或相邻模块的所选层通过连接装置(64、67a)固定和/或电连接，其中，所述连接装置由导电材料制成。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的屏幕或照明设备，其特征在于，当所述连接装置就位时，所选层的所述导电图案通过连接固定装置电连接到所述连接装置(64、67a)，并且其中，所述连接装置(64、67a)是导电的，并且其中，所述连接固定装置是压到所述连接装置(64、67a)上的导电线的附加部分(68)和/或放置在所述连接装置(64、67a)周围的导电粘合剂(69)。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的屏幕或照明设备，其特征在于，所述设备包括按顺序布置的：
-一个或两个LED层布置(81)，
-一个或两个太阳能板层(82)，以及
-至少一个电池层(83)，
其中，所述太阳能板层能够直接作为最外层或者通过所述屏幕或照明设备的至少部分透明的层收集光能，从而得到单面或双面屏幕或照明设备。
13.根据权利要求12所述的屏幕或照明设备，其特征在于，所述LED层布置(81)与另一LED层布置(81)组合，其中，所述另一LED层布置(81)在组合之前翻转180度，以便获得双面LED屏幕或照明设备。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的屏幕或照明设备，其特征在于，所述设备还包括无线连接装置。
15.根据权利要求14所述的屏幕或照明设备，其特征在于，所述设备还包括IoT连接装置。
16.一种屏幕或照明设备的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
-制造至少一个LED层(41a-41d、51a-51e、61a-61d、81、84、85、86a-86b、87a-87b)，各个LED层包括多个LED(43a-43d、52、84L、85L、86L、87L)，其中，至少一个LED层至少部分地由聚合物制成，
-其中，各个单个LED层包括导电图案(60a-60b)，其中，所述LED与所述导电图案电连接，
-通过按照期望的顺序层叠所述至少一个LED层和可能的其它层来创建单个模块(11、20)的层布置的创建步骤，并且在期望多个模块的情况下重复所述创建步骤；并且在形成至少两个模块(11、20)的情况下，
-将所述至少两个模块(11、20)连接在一起，以便形成所述设备。
17.根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，利用卷对卷方法来执行印刷所述导电图案的步骤和组件组装步骤。
18.根据权利要求16或17所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括以下步骤：
-将层层叠在彼此顶部，其中，LED层的各个LED将被容纳在下一层的对应孔中，或者反之亦然。
19.根据权利要求16至18中的任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括以下步骤：
-在所述设备的表面区域的至少一部分上放置或喷涂或注塑成型保护层(30、86d、87d)。
20.根据权利要求16至19中的任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括以下步骤：
-层叠第一层布置，以便获得具有至少一个LED层的第一单视角设备，
-层叠第二层布置，以便获得具有至少一个LED层的第二单视角设备，
-将所述第二层布置翻转180度，以及
-将所述第一层布置与已翻转的第二层布置附接，以便获得双视角设备。
21.根据权利要求16至20中的任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括以下步骤：
-在各个LED层在该各个LED层的表面上在LED之间沿X和Y方向二者具有第一距离的情况下，将四个LED层(41a-41d)层叠在彼此顶部，以使得第一(41a)LED层和第二(41b)LED层沿X方向具有错位，并且第三(41c)LED层和第四(41d)LED层沿X方向具有错位，以及在沿Y方向具有错位的情况下层叠这两对LED层，从而得到LED层结构(42)，所述LED层结构在所述LED层结构的表面上在LED之间沿X和Y方向二者的距离为所述第一距离的一半。
22.根据权利要求16至21中的任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括以下步骤：
-层叠多个LED层(51a-51e)，其中，各个所述LED层(51a-51e)上的LED(52)具有相同的分布，并且当按照错位方式层叠所述多个LED层(51a-51e)时，
-获得LED层结构，其中，所述LED(52)在所述LED层结构的表面上沿X和Y方向具有均匀分布。
23.根据权利要求16至22中的任一项所述的制造方法，其特征在于，所述可能的其它层取自如下的组：太阳能板层、导电图案层、电池层、带孔膜层、物理支撑层、保护层、导热层、绝热层、漫射层、反射层、电致发光发射层或者包括至少一个专用传感器的传感器层。
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