JP2017515168A - 改善された明るさおよび反射率を伴う、一体型光起電力セルを有するディスプレイデバイス - Google Patents

改善された明るさおよび反射率を伴う、一体型光起電力セルを有するディスプレイデバイス Download PDF

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Abstract

【課題】公知の透明レンズアレイに代わって、不透明かつ反射型集光装置の、光学デバイス内での一体化を提案することにより、先行技術の不都合を改善する。【解決手段】少なくとも、（ａ）複数の光起電力活性ゾーンおよび複数のオリフィス（２）であって、隣接する二つの光起電力活性ゾーン（１’、１”）が、一つのオリフィス（２）を形成するものである複数の光起電力活性ゾーンおよび複数のオリフィス（２）、（ｂ）単数または複数の人工光源（３）、（ｃ）前記光源（３）と前記光起電力活性ゾーンとの間に配置される複数の集光装置、を有するディスプレイデバイス。このデバイスは、前記集光装置（４）が不透明かつ反射型であること、また人工光源（３）により発出される光がオリフィス（２）を通じて集光装置（４）によって方向づけされるように該集光装置が案配されることによって特徴付けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、発光型ディスプレイスクリーン、またより詳細には、スクリーン内での一体型光起電力セルを有する、固定式または携帯型電子機器内の背面照明されるディスプレイスクリーンに関するものである。
本発明において、「ディスプレイデバイス」と呼ばれるのは、前記デバイスにより発生する光の適切な誘導によって光画像または光メッセージを表示することを可能にするスクリーンを備えた電子機器のことである。背面照明される画像ゾーンを有するディスプレイスクリーンは、携帯型電子機器において一般に利用されている。「背面照明される画像ゾーン」とは、背後から照明する光源の前に位置する画像ゾーンを意味する。「画像ゾーン」とは、例えば一つのピクセル、複数のピクセル、または一つのピクセル（例えば液晶ピクセル）の一部分、あるいはまた一つの画像が印刷されたフィルムバンドであり得る。背面照明されるスクリーンにおいて、拡散（ｄｉｆｆｕｓｅ）光源は、ピクセルの面の上流に配置されることにより、画像のコントラストを改善するものであり、用語「上流」は、デバイスにより発出される光の光路に従うものである。
携帯型機器には一般にバッテリ電源が搭載され、その自律稼働時間は、利用快適性の重要な要因である。この自律稼働時間を延長する目的で、これらの携帯型機器のうちの一部の中に光電池が一体化された。該光電池は、前記機器の作動に必要な電流の一部分を生成する。前記携帯型機器の外側表面に光電池を配置するために利用可能な空間が大幅に制限されていることを考慮すれば、ディスプレイスクリーンそれ自体に光電池を一体化することが望ましい。
従来技術において、このような一体化のための実施例がいくつか示されている。欧州特許第１１７４７５６号明細書、米国特許第７２０６０４４号明細書、国際公開第２００９／０５２３２６号、米国特許出願公開第２０１０／２８４０５５号明細書、国際公開第２００９／０６５０６９号、米国特許出願公開第２０１０／２４５７３１号明細書内に記述されている、第一のアプローチは、半透明の光起電力セルを被着させることにある。米国特許出願公開第２００２／０１１９５９２号明細書、米国特許第４７９５５００号明細書および国際公開第２００９／０９８４５９号内に記述されている、別のアプローチは、ピクセルに由来する光が間を通過する、バンドの形をした複数の光起電力層を被着させることにある。これらのアプローチは全て、弱い明るさのスクリーンをもたらすか、あるいは光起電力セルの小さい表面積のスクリーンをもたらし、該表面積は、所定のセルのタイプについて、変換したエネルギーに正比例するものである。
近年、ディスプレイ面に一体型光起電力バンドを備える背面照明されるスクリーンのこれらの方式により、国際公開第２０１２／１０４５０３号および国際公開第２０１３／０５４０１０号の中に記述されるように、背面照明されるスクリーンのピクセルに由来する光を光起電力バンド間に集束させることができるレンズアレイの利用による明白な改善を出発点として、このように一定の面積比による光起電力バンドでのスクリーンの明るさが増大される。これらの文書内に記述されるディスプレイデバイスは、オリフィスを通じて背面照明される画像に由来する光を偏向するためにまたレンズを通じて通過時の寄生反射を回避するために案配される透明レンズの、画像と光起電力プレートとの間での一体化によって、背面照明デバイスとオリフィスを備えた光起電力プレートとの間に配置される画像の明るさを改善することを可能にする。
しかしながら、先行技術で公知の文書内で利用されるレンズアレイは、デバイスにより発出される光を効果的に集中するために、すなわち入射光束を空間の点領域に向かって集束させるために、最も高性能な光学系ではない。また、とりわけレンズと半透明光起電力モジュールとの間の残存厚さ、ならびにマイクロレンズとの関係における光起電力モジュールの透明ゾーンのそれぞれの整列のような、そのようなレンズアレイの製作公差は非常に狭い。さらに、レンズアレイ透明構成材料は、製造プロセスで費用と制約を発生させる修正屈折率を有する。最後に、スクリーン内にレンズアレイを組み立てるための接着剤として利用される光学接着剤は、レンズアレイの屈折率と異なる屈折率を有するため、さまざまな屈折系（ｄｉｏｐｔｒｅ）を通過して、デバイスにより発出される光の透過損失、ならびにスクリーン上での周囲光の寄生反射を引き起こす。
欧州特許第１１７４７５６号明細書 米国特許第７２０６０４４号明細書 国際公開第２００９／０５２３２６号 米国特許出願公開第２０１０／２８４０５５号明細書 国際公開第２００９／０６５０６９号 米国特許出願公開第２０１０／２４５７３１号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１１９５９２号明細書 米国特許第４７９５５００号明細書 国際公開第２００９／０９８４５９号 国際公開第２０１２／１０４５０３号 国際公開第２０１３／０５４０１０号
先に言及された諸問題の同時解決案は、したがって、光学系の表面での周囲光の反射を減少させることにより、またデバイスにより発出される光の透過を改善することにより、複数の光学樹脂の利用および狭い寸法公差に関連した製造費用を削減しつつ、表示される画像の質を高めることを可能にし得る。
本発明は、したがって、公知の透明レンズアレイに代わって、不透明かつ反射型の集光装置の、光学デバイス内での一体化を提案することにより、これらの不都合を改善することを目指すものである。
本発明の目的は、請求項において定義されるような、ディスプレイデバイス、ならびにデバイスの一部の複数の製作方法に関している。
本発明によるディスプレイデバイスは、少なくとも以下を有する：
（ａ）複数の光起電力活性ゾーンおよび複数のオリフィスであって、隣接する二つの光起電力活性ゾーンが、一つのオリフィスの境界を画定することが分かっているものである複数の光起電力活性ゾーンおよび複数のオリフィス、
（ｂ）単数または複数の人工光源、
（ｃ）前記光源と前記光起電力活性ゾーンとの間に配置される、複数の集光装置。
前記ディスプレイデバイスは、前記光の集光装置が不透明かつ反射型であること、また人工光源により発出される光が、光の集光装置の表面に反射し次いでオリフィスを通じて方向づけされるように該光の集光装置が案配されることを特徴とする。
さまざまな光起電力活性ゾーンは、ただ一つの光起電力セルを、または光起電力モジュールを形成するために直列または並列に電気的に接続されるセルの集合を形成することができる。それはまた、別個の複数のセルまたはモジュールであることもできる。包括的に、以下で「光起電力モジュール」と呼ばれるのは、これらの形状のうちの任意の一つである。前記光起電力活性ゾーンは、単数または複数の面で活性であることができ、また無機または有機、結晶質または非晶質、不透明または半透明であることができる単数または複数の活性物質から成る。これらの活性物質は、有利には非晶質または微結晶シリコンベース、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）ベース、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）ベース、ＣＩＧＳ（銅−インジウム−ガリウム−セレン）ベース、ＣＺＴＳ（銅−亜鉛−スズ−セレン）ベースまたはポリマーベースの薄層である。これは、ｐ−ｉ−ｎまたはｐ−ｎ型接合、またはさらにタンデムセル、すなわち光スペクトルの異なる部分を優先的に吸収する二つの積層セルを有するものであることができる。該二つの積層セルは、可視光および／または紫外光および／または赤外光を電気に変換するように構想されることができる。
光の集光装置と呼ばれるのは、「入射表面」と呼ばれる空間の領域内にさまざまな入射角をもつ光束の光を収集して、該光を、「射出表面」と呼ばれるより小さく、また通常集光装置の頂部に相当する表面の方へ導くことに適した光学集光装置のことである。光の集光装置の集光率は、そのとき、射出表面対入射表面の割合と定義される。前記集光装置は、平ら、凹面または凸面、放物線状、半円筒形または放物線状円筒形（ｃｙｌｉｎｄｒｏ−ｐａｒａｂｏｌｉｑｕｅ）である単数または複数の表面から成ることができる。本発明において、光の集光装置は、一定の面積比による光起電力活性ゾーンでの前記デバイスの明るさを増大させるように、光起電力モジュールのオリフィスを通じて、ディスプレイデバイスによって発生する光を導くことを可能にする。このように、集光装置の頂部は、前記集光装置によって集束される光の大部分が、透明オリフィスを通って光起電力活性ゾーンを介して発出されるように、光起電力モジュールのオリフィスの正面に位置づけされなければならない。
デバイスのさまざまな実施形態に応じて、前記集光装置の表面は、例えばアルミニウム製、銀製またはモリブデン製のような金属であるか、または例えば白色塗料で着色されるか、または例えばグラフェンまたはグラファイト製のような炭素ベースの材料から成り、かつ該表面は、平滑または鏡面仕上げである。その結果、これらの集光装置は、拡散反射や吸収よりもむしろ入射光の鏡面反射に有利に働くが、反射の性質は、厳密には前記表面の質に依存する。反射は、入射光線がただ一つの反射光線を生み出すときに鏡面反射と呼ばれる。理想的には、入射光線のエネルギーは、反射光線の中に完全に見出される。界面の欠陥サイズが、受け取る光の波長より小さいかまたはそのおおよその大きさであるからには、これらの表面は、完全に反射するようになることを目ざすものである。有利には、集光装置の表面の鏡面反射率は、入射光の９０％を超えなければならない。
一実施変形例によると、集光装置の表面を構成する材料は、光起電力活性ゾーンでの電極の役目もまた果たす電気伝導体である。このように、集光装置の反射表面と光起電力モジュールの二つの電極のうちの一つとの間でのこの共有化は、デバイスの層の数を減少させること、またこうしてその厚みを最小にすることを可能にする。
本発明によるデバイスのある実施形態によると、前記光起電力活性ゾーンは、前記光の集光装置の頂部の近くに位置づけされる。この配置により、光起電力活性ゾーンで反射または吸収され得るであろう、デバイスにより発出される光の量を制限しつつ、光起電力モジュールのオリフィスを通って伝達される光の量は最大限利用される。
別の一実施形態によると、前記光起電力活性ゾーンは、光の集光装置の表面を覆いかつ該表面に一致し、すなわち、集光装置の表面の形を採用している。この形状の利点は、光起電力活性ゾーンの目に見える表面を最大にすること、したがって光起電力モジュールによって生成される電気の生産量を潜在的に最大にすることである。
デバイスの一追加実施変形例によると、前記光起電力活性ゾーンおよび前記集光装置は、基本パターンの連続または不連続のアレイで編成され、あらゆるタイプの形状、とりわけ、例えば円筒形である湾曲形状、例えば多角形、プリズム型または六角形である平らな形状を画定する。
考慮される実施形態によると、前記人工光源は、白色光または着色光を発出することができる。これらの光源は、単数または複数のエレクトロルミネセンスダイオード（ＬＥＤ）から成ることができるが、該発光ダイオードは、通常白色で、本発明の対象であるデバイスの正面にじかに、あるいはまた光が中で伝播する透明の導波路の側面に位置づけされる。それはまた、可視スペクトルの一部分において優先的に発出する、つまり着色される、有機または無機のエレクトロルミネセンス源であることもできる。
非表示の一追加実施変形例によると、集光装置は、前記集光装置の頂部の近くにありまたオリフィスに相当する表面のところでテクスチャード加工される。前記集光装置の頂部の表面のテクスチャード加工は、異なる屈折率の二つの光学媒質間の界面での光の反射現象を最小にすること、またこうして前記集光装置を通って発出される光の量を最大にすることを可能にする。
非表示の一特定実施形態において、本発明によるディスプレイデバイスは、光源により発出される光を特定の方向に導くのに適した視準（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）デバイスをさらに有する。すなわち、全ての集光装置は、入射光の強制的な受け入れコーン、すなわち限界臨界角を有し、該限界臨界角を超えると、入射光はもはや集束されずに光学系外に差し向けられる。この受け入れコーンは、集光装置の形に依存し、また集光率、すなわち光束の入口面積対光束の出口面積の割合が高いだけいっそう限定される。入射光の視準デバイスは、たとえ小さくても、デバイスにより発出される光の方向つまり入射角を、それが集光装置の受け入れコーンに有利に相当するように、制御することを可能にする。本発明の対象であるデバイスと視準デバイスとの組合せは、したがって、集光率を最大にすることを可能にする。一定の面積比による光起電力活性ゾーンで、このように、集光装置によって光起電力モジュールのオリフィスを通って伝達される光の量またひいてはディスプレイデバイスの明るさは、増大する。
ここで視準デバイスと呼ばれるのは、点光源に由来する光束の方向を変えることを可能にする別個の光学系か、あるいはまた表面に成形される光の光学ガイドである（この場合、視準デバイスは、光を発出する導波路と直接つなげられる）。
別の非表示の一特定実施形態において、本発明によるディスプレイデバイスは、単数または複数のカラーフィルタをさらに有する。ディスプレイ技術に応じて、これらのカラーフィルタまたはピクセルは、それぞれに加法混色ＲＧＢ技術または減法混色ＣＭＪ技術と呼ばれまた当業者に既知である、典型的には赤、緑および青の三つの基本フィルタの繰返しによって、並んでまたは積み重なって結びつくことができる。加法混色ＲＧＢ技術は、例えば「液晶ディスプレイ」タイプのディスプレイデバイス内で利用され、一方減法混色ＣＭＪ技術は、英語の専門用語で「エレクトロウェッティング（ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ）」と呼ばれるタイプの技術を利用するデバイス内で利用される。
別の非表示の一特定実施形態において、本発明によるディスプレイデバイスは、単数または複数の偏光子および／または電気光学変調器をさらに有する。それは例えば、有機または「ワイヤーグリッド」と呼ばれるタイプの偏光子であり得、ならびに液晶タイプあるいはまた「エレクトロウェッティング」タイプの変調器であり得る。
さらに別の非表示の一特定実施形態において、本発明によるディスプレイデバイスは、別の機能を備えた層、例えば反射防止層、抗ＵＶ層またはタッチ式検出層をさらに有する。
本発明はまた、複数の光起電力活性ゾーン、および隣接する光起電力活性ゾーンの間に位置する複数のオリフィス、単数または複数の人工光源、および前記光源と前記光起電力活性ゾーンとの間に配置される複数の集光装置を有するディスプレイデバイスの全部もしくは一部の製造方法も目的とする。
集光装置と光起電力活性ゾーンとから成る、デバイスの一部の製造方法の第一例によると、以下のように行われる：
（ａ）透明プレートを準備する、
（ｂ）集光装置の形を成す構造を透明プレートに与えるように、前記透明プレートを、材料の除去または被着によって成形する、
（ｃ）前記透明プレートの成形された面の上に、反射材の層を被着させる、
（ｄ）オリフィスを作り出すように、集光装置の頂部のところで反射層をエッチングする、
（ｅ）複数の光起電力活性ゾーンと複数のオリフィスとから成る半透明の光起電力モジュールを別個に準備するが、前記光起電力活性ゾーンは、透明な基板に被着された複数の薄層から成る、
（ｆ）光起電力モジュールのオリフィスを集光装置の頂部のオリフィスと精確に整列させながら、前記半透明の光起電力モジュールを、エッチングされた集光装置から成るモジュールに据え付ける。
この製造方法において、透明プレートの成形は、ＵＶ照射下で、液状または半液状の感光性ポリマー上に形のアレイを印刷するテクスチャード加工されたローラーやパッドを使って、または透明固体材料のエンボシングによって実現されることができる。据付工程は、はんだ付けによって、または準備される透明プレートの屈折率と透明基板の屈折率との間に有利には含まれる屈折率の光学接着剤を使っての接着によって実現される。透明プレートおよび透明基板は、ガラスあるいはまたＰＭＭＡ、ＰＥＴまたはポリカーボネートタイプのポリマーのような透明固体材料から成り、また硬質またはフレキシブルである。
集光装置と光起電力活性ゾーンとから成る、デバイスの一部の製造方法の第二例によると、以下のように行われる：
（ａ）透明プレートを準備する、
（ｂ）集光装置の形を成す構造を透明プレートに与えるように、前記透明プレートを、材料の除去または被着によって成形する、
（ｃ）前記透明プレートの成形された面の上に、光起電力モジュールを構成する複数の共形薄層（ｃｏｕｃｈｅ ｍｉｎｃｅ ｃｏｎｆｏｒｍｅ）を、反射性かつ電気伝導性である層から始めて相次いで被着させる、
（ｄ）集光装置の頂部のところで、薄層の全体を相次いでエッチングする。
集光装置と光起電力活性ゾーンとから成る、デバイスの一部の製造方法の第三例によると、以下のように行われる：
（ａ）透明プレートを準備する、
（ｂ）集光装置の形を成す構造を透明プレートに与えるように、前記透明プレートを、材料の除去または被着によって成形する、
（ｃ）前記透明プレートの成形された面の上に、前記成形された面を完全に埋める平坦化用の反射層を被着させる、
（ｄ）前記平坦化用の反射層の上に、光起電力モジュールを構成する薄層のうちの少なくと二層を相次いで被着させる、
（ｅ）オリフィスを製作するように、集光装置の頂部のところで、光起電力モジュールの薄層のうちの少なくとも二層ならびに平坦化用の反射層を相次いでエッチングする。
優遇される一実施形態において、平坦化用の反射層は、電気伝導性であることができ、また光起電力モジュールでの電極の役目を果たすことができる。そのとき、光起電力モジュールの電極と集光装置の反射部分の共有化が生まれる。別法として、一層が光起電力モジュールの後方で電極の役目を果たす複数の薄層を、反射層に加えて被着させることができる。
集光装置と光起電力活性ゾーンとから成る、デバイスの一部の製造方法の第四例によると、以下のように行われる：
（ａ）透明基板（８）の上に連続した仕方で被着された複数の薄層から成る光起電力モジュールを準備する、
（ｂ）有利には感光性または感熱性の、液体材料または固体材料から成るフィルムを被着させる、
（ｃ）集光装置の形を成す構造をフィルムに与えるように、例えば鋳型やレーザーを使って、前記フィルムを成形する、
（ｄ）集光装置の頂部の近くのフィルムの局所的な厚さがゼロになるように、前記フィルムを一様にエッチングする、
（ｅ）前記フィルムの上に、反射材の共形層を被着させる、
（ｆ）集光装置の頂部のところで、反射層、ならびに光起電力モジュールの薄層のうちの少なくとも二層を相次いでエッチングする。
集光装置と光起電力活性ゾーンとから成る、デバイスの一部の製造方法の第五のかつ最後の例によると、以下のように行われる：
（ａ）透明基板（８）の上に連続した仕方で被着された複数の薄層から成る光起電力モジュールを準備する、
（ｂ）有利には感光性または感熱性の、液体材料または固体材料から成るフィルムを被着させる、
（ｃ）集光装置の形を成す構造をフィルムに与えるように、例えば鋳型やレーザーを使って、前記フィルムを成形する、
（ｄ）集光装置の頂部の近くのフィルムの局所的な厚さがゼロになるように、前記フィルムを一様にエッチングする、
（ｅ）オリフィスを製作するように、集光装置の頂部のところで、光起電力モジュールの薄層のうちの少なくとも二層を相次いでエッチングする、
（ｆ）透明誘電材料の共形層を、前記フィルムの上にならびに光起電力モジュールのオリフィス内に被着させるが、ただし、オリフィスのところでの誘電層内に穴を設けるようにする、
（ｇ）前記層の上に、電気伝導性かつ反射性である材料の共形層を、特定のオリフィスしか覆われないように、また伝導性材料が、対応する穴のところで光起電力モジュールの透明電極と電気接触するように被着させる。
本発明はまた、以下をすることにある工程を有する、光起電力ディスプレイデバイスの製作方法も目的としている：
（ａ）透明基板の上に連続した仕方で被着された複数の薄層から成る光起電力モジュールを準備する、
（ｂ）有利には感光性または感熱性の、液体材料または固体材料から成るフィルムを被着させる、
（ｃ）頂部を伴う構造をフィルムに与えるように、前記フィルムを成形するが、この構造は、光の集光装置の形を成すものである、
（ｄ）集光装置の頂部の近くのフィルムの局所的な厚さがゼロになるように、前記フィルムを一様にエッチングする、
（ａ）光を通過させるのに適したオリフィスを前記頂部の近くに得るように、集光装置の頂部のところで、光起電力モジュールの薄層のうちの少なくとも二層をエッチングする。
この方法の有利な変形例によると、該方法は、以下をすることにある追加の工程を有する：
（ａ）透明誘電材料の共形層を、前記フィルムの上にならびに光起電力モジュールのオリフィス内に被着させるが、ただし、前記オリフィスのところでの前記透明誘電材料層内に穴を設けるようにする、
（ｂ）前記透明誘電材料層の上に、電気伝導性かつ反射性である材料の共形層を、特定のオリフィスしか覆われないように、また前記電気伝導性かつ反射性である材料が、対応する穴のところで光起電力モジュールの透明電極と電気接触するように被着させる。
本発明の非表示の一特定形態において、本発明の対象であるディスプレイデバイスの一面上に配置される発光型スクリーンは、前記デバイスの反対側の面上の反射型スクリーンと組み合わされることができるが、そこにおいて集光装置の反射表面は、鏡として利用されて、周囲光を反射しまた情報を表示する。このようなデバイスにおいて、電気光学変調器、カラーフィルタあるいはまた偏光子のような、発光型スクリーンおよび反射型スクリーンのディスプレイに役立つ特定の構成要素は、共有化されることができる。
本発明は、その主要な応用例を、本発明によるディスプレイデバイスを含む、固定式または携帯型、硬質またはフレキシブルな電子機器内に見出す。本発明は、携帯電話、腕時計、タブレット、コンピュータ、テレビ、マンマシンインターフェース、交通標識あるいはまた広告パネル等の電子機器の発光型ディスプレイスクリーンにとりわけ適合している。
本発明は、図面と関連したその詳細な説明を用いて、よりよく理解されるであろう。
本発明のディスプレイデバイスの構造を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第一の製造方法の工程での対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第一の製造方法の工程での対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第一の製造方法の工程での対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第一の製造方法の工程での対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第二の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第二の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第二の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第三の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第三の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第三の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第三の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第四の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第四の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第四の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第四の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第四の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第五の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第五の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第五の製造方法の工程を示す対象物を、横断面で概略的に示している。 本発明のディスプレイデバイスの一部の第五の製造方法の工程を示す対象物を、上面から見た図で概略的に示している。
図面は、縮尺に合致しておらず、デバイスの構成部品の相対的な厚みは、その構造をより良く表すために意図的に誇張されている。
本発明によるディスプレイデバイスの概略断面図に相当する図１を参照するが、該図は、隣接する二つの光起電力活性ゾーン１’、１”が一つのオリフィス２によって間隔を空けられる、複数の光起電力活性ゾーン１および複数のオリフィス２、人工光源３、および前記光源３と前記光起電力活性ゾーン１との間に配置され、不透明かつ反射型の、複数の放物線形状の集光装置４を有する。前記放物線状の集光装置４は、人工光源３により発出される光がオリフィス２を通じて光の集光装置４によって方向づけされるように案配される。
図２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄは、本発明によるディスプレイデバイスの一部の第一の製造方法のさまざまな工程を示す複数の対象物を断面図で示している。第一の工程は、透明プレート１０を準備すること、また透明プレートに放物線の形を与えるように、その表面に被着された材料層の鋳造によって前記透明プレート１０を成形することにある（図２ａ）。次の工程は、放物線状の集光装置４を得るために、前記透明プレート１０の成形された面の上に反射材の共形層９を被着させることにある（図２ｂ）。共形層とは、その台の形すなわち放物線状の集光装置４の形を採用する材料層を意味する。その後、頂部１１の近くの反射層９内にオリフィスを作り出すように、放物線状の集光装置４の頂部１１のところで反射層９をエッチングする（図２ｃ）。平行して、複数の光起電力活性ゾーン１および複数のオリフィス２から成る半透明光起電力モジュールを別個に準備し、隣接する二つの光起電力活性ゾーン１、１’は、一つのオリフィス２の境界を画定する。前記光起電力活性ゾーン１は、透明基板８に被着された複数の薄層５、６、７から成る。層７は透明電極で、開口部のないプレートであってもよいし（すなわち図２ｄに示されるようにオリフィス１１のところで存在する）、またはオリフィスが層７を含まないように成形されてもよく（非表示）、一方、吸収材層６および金属電極５は不透明である。最後に、光起電力モジュールのオリフィス２を放物線状の集光装置４の頂部１１のオリフィスと精確に整列させながら、前記半透明光起電力モジュールを、エッチングされた放物線状の集光装置４から成るモジュールに接着により据え付ける（図２ｄ）。
今度は、図１で示されるディスプレイデバイスの一部を製造することを可能にする第二の製造方法を記述する。この方法の最初の二工程（図３ａ）は、図２ａと関連して記述される工程と同一である。次に、前記透明プレート１０の成形された面の上に、光起電力モジュールを構成する複数の共形薄層５、６、７を、反射性かつ電気伝導性である層５から始めて相次いで被着させる（図３ｂ）。このように、光起電力モジュールの薄層５、６、７は、透明プレート１０上の放物線状構造の形に合致する。最後の工程は、前記薄層内にオリフィス２を得るために、放物線状の集光装置４の頂部１１のところで薄層５、６、７の全体を相次いでエッチングすることにある（図３ｃ）。それらの台すなわち透明プレートの成形された面と同じ形の薄層５、６、７を利用する光起電力モジュールの利用は、平らな光起電力モジュールと比べて面積を増大させることができ、このことにより、より多くの電気生産量がもたらされることになる。
先に記述された製造方法の一変形例のさまざまな工程が、図４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄに示される。この方法の最初の二工程（図４ａ）は、図２ａに記述される工程と再び同一である。次に、前記透明プレート１０の成形された面の上に、前記成形された面の窪みを完全に埋める平坦化用の反射性の第一の層９を被着させ（図４ｂ）、次いで層９と共に光起電力モジュールを構成する二つの薄層６、７を相次いで被着させる。最後に、オリフィス２を得るために、放物線状の集光装置４の頂部１１のところで薄層６、７ならびに反射層９を相次いでエッチングする。
今度は、本発明によるディスプレイデバイスの一部を製造することを可能にする第四の製造方法を、図５と関連させて記述する。第一の工程は、透明基板８に連続した仕方で被着された複数の薄層５、６、７から成る光起電力モジュールを準備することにある（図５ａ）。その後、ネガ状の放物線の形を与えるように例えば鋳型やレーザーを使って成形されることになるフィルム１２を、被着させる（図５ｂ）。次の工程は、後の放物線状の集光装置４の頂部１１の近くのフィルムの局所的な厚さがゼロになるように、前記フィルム１２を一様にエッチングすることにある（図５ｃ）。つまり、その頂部１１の近くのフィルム１２内にオリフィスを作り出す。次に、反射材の共形層９を、前記フィルム１２上に被着させる（図５ｄ）。最後に、光の通過を可能にするオリフィスを層９、５、６内に局所的に作り出すように、放物線状の集光装置４の頂部１１のところで、反射層９を、ならびに光起電力モジュールの薄層のうちの少なくとも二層５、６を相次いでエッチングする（図５ｅ）。
図６ａ、６ｂおよび６ｃは、本発明によるディスプレイデバイスの一部の第五の製造方法の最後の三工程を示す複数の対象物を断面図で示しているが、前記方法の最初の三工程は、図５ａ、５ｂおよび５ｃで示される工程と同一であることが分かっている。図６ａに示される工程は、放物線状の集光装置４の頂部１１のところで光起電力モジュールの二つの薄層５、６を相次いでエッチングすることにある。次に、フィルム１２の上ならびに基板７上の光起電力モジュールのオリフィス２のところに、透明誘電材料の共形薄層１３を被着させるが、ただし、前記オリフィス２のところでの層１３内に穴１４を設けるようにする（図６ｂ）。最後の工程は、図６ｄ（上面から見た図）と図６ｃ（図６ｄでの点線により具体化される平面に沿った断面図）で同時に示される。該工程は、特定のオリフィス２しか覆われないように、また材料９が、対応する穴１４のところで光起電力モジュールの透明電極７と電気接触するように、前記層１３の上に、電気伝導性かつ反射性である材料の共形層９を被着させることにある。この層９は、オリフィス２のところでのこの不透明層９の可視性をできる限り下げつつ、放物線状の集光装置４を形成することと、光起電力活性ゾーン１内の透明電極７によって収集される電荷を運ぶこととを同時に可能にする。
（発明の利点）
上記の結果として、本発明は、定められた目的を達成する。本発明は、光起電力モジュールの透明ゾーンを通じてデバイスの光源により発出される光を効果的に集中させることに適した不透明かつ反射性の光学素子を有する、一体型光起電力セルを有する電子ディスプレイデバイスを記述している。
従来技術と比べて、本発明の対象であるデバイスは、光学系の表面での周囲光の反射を減少させることにより、また一定の面積比による光起電力ゾーンを有するデバイスにより発出される光の伝達を改善することにより、表示される画像の質を高める利点を有する。デバイスの明るさはしたがって増大する。本発明の対象であるデバイスはさらに、製作方法の特定の工程の共有化により、また寸法公差の改善により、製造費用を削減することを可能にする。
１ 光起電力活性ゾーン
２ オリフィス
３ 光源
４ 光の集光装置
５ 金属電極
６ 吸収材
７ 透明電極
８ 透明基板
９ 反射層
１０ 透明プレート
１１ 集光装置の頂部
１２ フィルム
１３ 透明誘電材料
１４ 穴

Claims (20)

  1. 少なくとも：
    （ａ）複数の光起電力活性ゾーン（１）および複数のオリフィス（２）であって、隣接する二つの光起電力活性ゾーン（１’、１”）が、一つのオリフィス（２）の境界を画定するものである複数の光起電力活性ゾーン（１）および複数のオリフィス（２）
    （ｂ）単数または複数の人工光源（３）、
    （ｃ）前記光源（３）と前記光起電力活性ゾーン（１）との間に配置される複数の集光装置（４）、
    を有するディスプレイデバイスであって、
    前記デバイスが、前記集光装置（４）が不透明かつ反射型であること、また人工光源（３）により発出される光が前記集光装置（４）の表面に反射し次いで前記オリフィス（２）を通じて方向づけされるように該集光装置が案配されることを特徴とする、ディスプレイデバイス。
  2. 前記集光装置（４）が、平ら、凹面または凸面、放物線状、半円筒形または放物線状円筒形である単数または複数の表面から成ることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
  3. 前記集光装置（４）の表面が、例えばアルミニウム製、銀製またはモリブデン製のような金属であるか、または例えば白色塗料で着色されるか、または例えばグラフェンまたはグラファイト製のような炭素ベースの材料から成ること、かつ該表面が、平滑または鏡面仕上げであることを特徴とする、請求項１または２に記載のディスプレイデバイス。
  4. 集光装置（４）の表面を構成する材料が、光起電力活性ゾーン（１）での電極の役目もまた果たす電気伝導体であることを特徴とする、請求項１または２に記載のディスプレイデバイス。
  5. 前記光起電力活性ゾーン（１）が、前記集光装置（４）の頂部（１１）の近くに位置づけされることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一つに記載のディスプレイデバイス。
  6. 前記光起電力活性ゾーン（１）が、集光装置の表面を覆いかつ該表面と同じ形であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一つに記載のディスプレイデバイス。
  7. 前記光起電力活性ゾーン（１）および前記集光装置（４）が、基本パターンの連続または不連続のアレイで編成され、あらゆるタイプの形状、とりわけ、例えば円筒形である湾曲形状、例えば多角形、プリズム型または六角形である平らな形状を画定することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一つに記載のディスプレイデバイス。
  8. 前記人工光源（３）が、白色光または着色光を発出することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一つに記載のディスプレイデバイス。
  9. 前記集光装置（４）が、前記集光装置（４）の頂部（１１）の近くにありまたオリフィス（２）に相当する表面のところでテクスチャード加工されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一つに記載のディスプレイデバイス。
  10. 光源（３）により発出される光を特定の方向に方向づけるのに適した視準デバイスをさらに有することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一つに記載のディスプレイデバイス。
  11. 単数または複数のカラーフィルタをさらに有することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一つに記載のディスプレイデバイス。
  12. 単数または複数の偏光子および／または電気光学変調器をさらに有することを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一つに記載のディスプレイデバイス。
  13. 反射防止層、抗ＵＶ層またはタッチ式検出層をさらに有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一つに記載のディスプレイデバイス。
  14. 集光装置（４）と光起電力活性ゾーン（１）とから成る、請求項１から８のいずれか一つに記載のディスプレイデバイスの一部の製造方法であって、
    （ａ）透明プレート（１０）を準備すること、
    （ｂ）集光装置（４）の形を成す構造を透明プレートに与えるように、前記透明プレート（１０）を、材料の除去または被着によって成形すること、
    （ｇ）前記透明プレート（１０）の成形された面の上に、反射材（９）の共形層を被着させること、
    （ｈ）光を通過させるのに適したオリフィス（２）を得るために、集光装置（４）の頂部（１１）のところで反射層（９）をエッチングすること、
    （ｃ）複数の光起電力活性ゾーン（１）と複数のオリフィス（２）とから成る半透明の光起電力モジュールを別個に準備することであって、前記光起電力活性ゾーン（１）が、透明な基板（８）上に被着された複数の薄層（５、６、７）から成ることである複数の光起電力活性ゾーン（１）と複数のオリフィス（２）とから成る半透明の光起電力モジュールを別個に準備すること、
    （ｄ）光起電力モジュールのオリフィス（２）を集光装置（４）の頂部（１１）と精確に整列させながら、前記半透明の光起電力モジュールを、エッチングされた集光装置（４）から成るモジュールに据え付けること、
    にある工程を相次いで有することを特徴とする製造方法。
  15. 集光装置（４）と光起電力活性ゾーン（１）とから成る、請求項１から８のいずれか一つに記載のディスプレイデバイスの一部の製造方法であって、
    （ａ）透明プレート（１０）を準備すること、
    （ｂ）集光装置（４）の形を成す構造を透明プレートに与えるように、前記透明プレート（１０）を、材料の除去または被着によって成形すること、
    （ｃ）前記透明プレート（１０）の成形された面の上に、光起電力モジュールを構成する複数の共形薄層（５、６、７）を、反射性かつ電気伝導性である層（５）から始めて相次いで被着させること、
    （ｄ）光を通過させるのに適したオリフィス（２）を得るために、集光装置（４）の頂部（１１）のところで、薄層（５、６、７）の全体を相次いでエッチングすること、
    にある工程を相次いで有することを特徴とする製造方法。
  16. 集光装置（４）と光起電力活性ゾーン（１）とから成る、請求項１から８のいずれか一つに記載のディスプレイデバイスの一部の製造方法であって、
    （ａ）透明プレート（１０）を準備すること、
    （ｂ）集光装置（４）の形を成す構造を透明プレートに与えるように、前記透明プレート（１０）を、材料の除去または被着によって成形すること、
    （ｃ）前記透明プレート（１０）の成形された面の上に、前記成形された面の窪みを完全に埋める平坦化用の反射層（９）を被着させること、
    （ｄ）エッチングされていない前記平坦化用の反射層（９）の上に、光起電力モジュールを構成する少なくとも二つの薄層（６、７）を相次いで被着させること、
    （ｅ）光を通過させるのに適したオリフィス（２）を得るように、集光装置（４）の頂部（１１）のところで、光起電力モジュールの薄層のうちの少なくとも二層（６、７）ならびに平坦化用の反射層（９）を、相次いでエッチングすること、
    にある工程を相次いで有することを特徴とする製造方法。
  17. 集光装置（４）と光起電力活性ゾーン（１）とから成る、請求項１から８のいずれか一つに記載のディスプレイデバイスの一部の製造方法であって、
    （ａ）透明基板（８）の上に連続した仕方で被着された複数の薄層（５、６、７）から成る光起電力モジュールを準備すること、
    （ｂ）有利には感光性または感熱性の、液体材料または固体材料から成るフィルム（１２）を被着させること、
    （ｃ）集光装置（４）の形を成す構造をフィルムに与えるように、例えば鋳型やレーザーを使って、前記フィルム（１２）を成形すること、
    （ｄ）集光装置（４）の頂部（１１）の近くのフィルムの局所的な厚さがゼロになるように、前記フィルム（１２）を一様にエッチングすること、
    （ｅ）前記フィルム（１２）の上に、反射材の共形層（９）を被着させること、
    （ｆ）光を通過させるのに適したオリフィス（２）を得るように、集光装置（４）の頂部（１１）のところで、反射層（９）ならびに光起電力モジュールの薄層のうちの少なくとも二層（５、６）を相次いでエッチングすること、
    にある工程を相次いで有することを特徴とする製造方法。
  18. ディスプレイデバイスの製造方法であって、
    （ｅ）透明基板（８）の上に連続した仕方で被着された複数の薄層（５、６、７）から成る光起電力モジュールを準備すること、
    （ｆ）有利には感光性または感熱性の、液体材料または固体材料から成るフィルム（１２）を被着させること、
    （ｇ）頂部（１１）を伴う構造をフィルムに与えるように、前記フィルム（１２）を成形することであって、この構造が、集光装置（４）の形を有するように前記フィルム（１２）を成形すること、
    （ｈ）集光装置（４）の頂部（１１）の近くのフィルムの局所的な厚さがゼロになるように、前記フィルム（１２）を一様にエッチングすること、
    （ｇ）光を通過させるのに適したオリフィス（２）を、前記頂部の近くに得るように、集光装置（４）の頂部（１１）のところで、光起電力モジュールの薄層のうちの少なくとも二層（５、６）をエッチングすること、
    にある工程を有することを特徴とする製造方法。
  19. さらに：
    （ｃ）透明誘電材料の共形層（１３）を、前記フィルム（１２）の上にならびに光起電力モジュールのオリフィス（２）内に被着させることであって、前記オリフィス（２）のところでの前記透明誘電材料層内に穴（１４）を設けるようにするものである透明誘電材料の共形層（１３）を、前記フィルム（１２）の上にならびに光起電力モジュールのオリフィス（２）内に被着させること、
    （ｄ）前記透明誘電材料層（１３）の上に、電気伝導性かつ反射性である材料の共形層（９）を、特定のオリフィス（２）しか覆われないように、また前記電気伝導性かつ反射性である材料（４）（９）が、対応する穴（１４）のところで光起電力モジュールの透明電極（７）と電気接触するように被着させること、
    にある工程を有することを特徴とする、請求項１８に記載の製造方法。
  20. 請求項１から１３のいずれか一つに記載のディスプレイデバイスを含むことを特徴とする、固定式または携帯型、硬質またはフレキシブルな電子機器。
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