專利名稱：纖維或絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維或絲，特別是適合包含在編織物或服裝中的纖維或絲，該編織物或服裝具有一個或多個被引入在其中的指示顯示器。
由能夠發(fā)生色彩變化的電光材料形成的各種類型的纖維和絲是已知的。例如，已經(jīng)知道，由諸如電發(fā)光材料或聚合物L(fēng)ED材料那樣的電光活性材料形成纖維或絲。也有可能使用液晶、電泳粒子、或電化色(electrochrome)材料作為形成纖維或絲的電光材料。
一般說來，所有的已知的這種類型的纖維和絲具有相同的基本結(jié)構(gòu)，并且包括1.導(dǎo)電芯或電極，它通常處在或趨向纖維或絲的中心并軸向地穿過纖維或絲而延伸；2.覆蓋芯電極的電光層；以及3.透明的導(dǎo)電的外部電極。
通過在芯電極與外部電極之間施加電壓，在纖維的整個長度上在電光層中生成電場。所產(chǎn)生的電場在沿纖維的方向上是均勻的，并引起電光層的光學(xué)狀態(tài)發(fā)生改變。光學(xué)狀態(tài)的改變?nèi)Q于形成電光層的材料和在電極上施加的電場。
本發(fā)明的目的是提供一種纖維或絲，其中該纖維或絲的光學(xué)活性部分的長度可以通過調(diào)節(jié)施加到電光活性層的電壓差而被控制。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了纖維或絲，包括電光活性層；第一電極；第二電極；該電光活性層至少部分地位于第一和第二電極之間；該纖維或絲還包括控制裝置，用于控制纖維或絲的預(yù)定區(qū)域的光學(xué)狀態(tài)，以使得該預(yù)定區(qū)域的長度是可以控制的。
藉助于本發(fā)明，有可能控制纖維或絲的預(yù)定區(qū)域的光學(xué)狀態(tài)，以使預(yù)定區(qū)域的長度可被控制。
在纖維或絲內(nèi)的一個位置處的光學(xué)狀態(tài)的特征在于，光被電光活性層發(fā)射、反射或吸收。應(yīng)當(dāng)看到，如要求保護(hù)的本發(fā)明涉及到具有反射或吸收來自內(nèi)部或外部光源的光的電光活性層的纖維或絲。
在使用時，預(yù)定區(qū)域的光學(xué)狀態(tài)可以使得當(dāng)纖維的其它部分不發(fā)射光時，該預(yù)定區(qū)域發(fā)射光。
這與已知的色彩變化纖維或絲形成了強(qiáng)烈對比，在那些纖維中只可能在電極的整個長度上單一地改變電光活性層的光學(xué)狀態(tài)。實(shí)際上，這意味著，在已知的色彩變化纖維中的光學(xué)狀態(tài)沿纖維的整個長度上相同的。
這意味著，例如當(dāng)電光活性層由具有閾值電壓的材料形成時(在閾值電壓以上它處在接通狀態(tài)，以及在閾值電壓以下它處在關(guān)斷狀態(tài))，在已知的色彩改變纖維中，整個纖維或者處在關(guān)斷狀態(tài)不發(fā)射光，或者處在接通狀態(tài)發(fā)射光。
藉助于本發(fā)明，有可能沿纖維或絲的長度改變電光活性材料的光學(xué)狀態(tài)，這樣，纖維或絲的一個可變長度可以處在接通狀態(tài)，從而在任何規(guī)定的時間發(fā)射光。
纖維或絲的預(yù)定的區(qū)域可只包括纖維或絲的一部分，也可包括整個纖維或絲。
本發(fā)明特別適用于用作為指示器或用作為被引入服裝中的指示器。
有利地，纖維或絲包括用于在電光活性層上加上電壓差的電壓裝置。
優(yōu)選地，控制裝置可控制地改變沿纖維長度而施加在電光活性層上的電壓差。
電壓差可以是直流電壓差或交流電壓差。
優(yōu)選地，纖維或絲基本上是圓柱形。
有利地，第一電極位于或接近于纖維或絲的中心位置，以及第二電極位于或接近于纖維或絲的外表面。
有利地，第一電極基本上沿纖維或絲的軸延伸。
方便地，第二電極包括第一導(dǎo)電涂覆層，它在優(yōu)選實(shí)施例中是透明的。
優(yōu)選地，電光活性層包括電發(fā)光材料，然而也可以使用其它類型的電光活性材料。
替換地，電光活性材料可包括發(fā)光聚合物(聚合LED)、液晶材料、電泳粒子懸浮或電化色材料。
電發(fā)光材料的光學(xué)狀態(tài)可以通過改變施加到電發(fā)光材料上的電場而變化。該材料具有典型地約為200伏的閾值電壓。當(dāng)?shù)陀陂撝惦妷旱碾妶鍪┘拥讲牧蠒r，材料保持在關(guān)斷狀態(tài)，不發(fā)射光。當(dāng)高于閾值電壓的電場施加到材料時，材料切換到接通狀態(tài)，使它發(fā)射光。
優(yōu)選地，控制裝置包括在第一和第二電極之間延伸的導(dǎo)體。
該導(dǎo)體可以取任何方便的形式，例如它可以是圓盤的形式，從第一電極延伸經(jīng)過電光活性材料到第二電極。
該導(dǎo)體因此可用來造成在第一電極與第二電極之間的短路。這又意味著，如果在第一和第二電極間加上電壓差，則在電光活性層上產(chǎn)生的電場強(qiáng)度將朝向?qū)w而減小。
這又意味著，由于電光活性材料的光學(xué)狀態(tài)受材料上存在的電場強(qiáng)度所控制，電光活性材料的光學(xué)狀態(tài)隨沿第一和第二電極的長度所施加的電壓差而變化。
第一和第二電極之一可以由具有高電阻的材料形成。
電阻性電極可以由鈦(ρ＝5.6·10-7Ωm)或鎳鉻合金，諸如因康鎳合金(ρ＝9.8·10-7Ωm)或Nichrome(鎳鉻合金)(ρ＝11·10-7Ωm)制成。
替換地，纖維可被制作成使得它具有適當(dāng)?shù)某叨葋硖峁┳銐蚋叩碾娮?。例如，由銅(ρ＝0·17·10-7Ωm)制成的具有20μm的直徑的非常細(xì)的線(相應(yīng)于美國線規(guī)標(biāo)準(zhǔn)52號)具有的電阻比起更常用的200μm的直徑的銅線(相應(yīng)于美國線規(guī)標(biāo)準(zhǔn)32號)大100倍。20μm細(xì)銅線的電阻與由Nichrome(鎳鉻合金)制成的200μm細(xì)的線相當(dāng)。
在本發(fā)明的這樣的實(shí)施例中，在第一和第二電極上從而在電光活性層上的電場將沿纖維或絲的長度而逐漸減小。
有利地，第一或第二電極被劃分成多個長度分段，包括至少一個第一長度分段和最后的長度分段，該第一和最后的長度分段位于或趨于第一電極的相反的末端。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，控制裝置可包括位于一對相鄰長度分段之間的第一電阻。優(yōu)選地，控制裝置包括多個第一電阻，每個第一電阻位于相應(yīng)各對的相鄰長度分段之間。有利地，控制裝置還包括與最后的長度分段相關(guān)聯(lián)的第二電阻。
在這樣的實(shí)施例中，導(dǎo)體優(yōu)選地位于或接近于最后的長度分段。
電光層的每個長度分段可以通過在第一和第二電極之間經(jīng)由電光層的電阻(Rfibre)和電容(Cfibre)的并行連接而被建模。第一或第二電極的每個長度分段連同每個電阻一起形成具有電阻Rwire的電阻單元。當(dāng)把該電阻單元的電阻值(Rwire)選成使得它低于Rfibre時，則施加到第一電極的直流電壓將在第一電極的長度上線性地分壓。
在另一個實(shí)施例中，使用AC電壓來驅(qū)動電光活性層。當(dāng)使用AC電壓時，電阻單元(長度分段與電阻)的阻抗應(yīng)當(dāng)?shù)陀陔姽饣钚詫拥目偟淖杩埂Q句話說，每個電阻單元的阻抗Rwire應(yīng)當(dāng)?shù)陀赗fibre和1/(2πfCfibre)。
由于存在電阻單元，當(dāng)給第一和第二電極加上電壓差時，功率分布在整個纖維上是不均勻的。第一分段比起第二分段接收更多的功率，第二分段比起第三分段接收更多的功率，依此類推，直到最后的分段。這意味著，直到某個電壓差之前，只有第一分段處在接通狀態(tài)。當(dāng)電壓差增加時，第二分段也將發(fā)光，依此類推，直到最后的分段，假設(shè)有足夠的功率加到纖維上的話。
第二電阻可以用來調(diào)節(jié)沿纖維長度的功率分配。第二電阻的阻值越高，則使得各相繼的長度分段切換到接通狀態(tài)所需要的功率越小。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，控制裝置包括在一對相鄰的分段之間的第一電容器。
優(yōu)選地，控制裝置包括多個第一電容器，每個第一電容器位于相應(yīng)的各對的相鄰長度分段之間。
有利地，纖維或絲還包括與最后長度分段相關(guān)聯(lián)的第二電容器。
使用電容器相比使用電阻的優(yōu)點(diǎn)在于，電容器本身不消耗功率。所以含有電容器的纖維或絲比起含有電阻的纖維或絲具有更低的功率需求。
當(dāng)AC電壓被加到第一和第二電極上時，電容器把電壓分壓，但電容器不消耗任何功率。每個電容的阻抗(1/(2πfCwire))應(yīng)當(dāng)?shù)陀陔姽饣钚詫拥牡葍r阻抗(并低于Rfibre和(1/(2πfCfibre)))。
替換地，第一或第二電極包括多個間隔開的絕緣體。
多個絕緣體形成與長度分段的電容性連接。
在這樣的纖維或絲中，不一定必須使用分立電容器，因?yàn)楸挥脕硇纬傻谝浑姌O的材料之中包含“電容性”材料。形成第一電極的材料可以包括光敏導(dǎo)電材料，后者包括例如填充了金粒子的多孔基質(zhì)材料。
光敏感導(dǎo)電材料然后可以暴露在激光中，使得金蒸發(fā)和建立非導(dǎo)電襯墊，起到在相鄰各長度分段之間的電容性連接的作用。
有利地，纖維或絲包括以間隔開的間距沿第一電極放置的多個第一導(dǎo)體；并且包括與每個導(dǎo)體有一個關(guān)聯(lián)的二極管。
優(yōu)選地，控制裝置包括與一個或多個長度分段的每個長度分段有關(guān)聯(lián)的至少一個二極管。
有利地，纖維或絲還包括第三電極，控制裝置還包括與一個或多個長度分段的每個長度分段有關(guān)聯(lián)的、并被連接到第三電極的至少一個第三電容器。
第三電極在某些實(shí)施例中可以接地。
當(dāng)小于二極管的擊穿電壓的低的驅(qū)動電壓被加到第一和第三電極上時，在第一長度分段中的二極管的作用好像是一個高電阻連接。這意味著，所有的電流將流過第一纖維分段，然后流到地。這是因?yàn)榈谌娙萜鞯降氐淖杩贡贿x擇為低于電光活性層的總的阻抗。這又意味著，在低驅(qū)動電壓下，所有的功率將被引導(dǎo)向第一長度分段。
當(dāng)驅(qū)動電壓的幅度增加到超過閾值擊穿電壓時，則與第一長度分段相關(guān)聯(lián)的至少一個二極管將擊穿，并開始以低阻抗導(dǎo)通。超過閾值擊穿電壓的多余的電壓將被第三電容器吸收。這提升了第三電容器上的電壓。同時，在第二長度分段上的電壓將開始增加。這個順序?qū)⒀仉姌O的整個長度重復(fù)進(jìn)行。
在替換實(shí)施例中，纖維或絲包括被連接到第三電極的第三電阻，而不是第三電容器。在其它實(shí)施例中，纖維或絲可包括一個或多個電容器和電阻的組合。
優(yōu)選地，控制裝置包括以間隔開的間距沿第一電極放置的多個導(dǎo)體；以及與每個導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)的二極管。
有利地，每個導(dǎo)體包括絕緣體。優(yōu)選地，纖維或絲還包括外部絕緣涂覆層。方便地，纖維或絲包括第二導(dǎo)電涂覆層。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了制造纖維或絲的方法，該纖維或絲包括電光活性層；第一電極；
第二電極；該電光活性層至少部分位于第一和第二電極之間；該纖維或絲還包括控制裝置，用于可控地改變纖維或絲的預(yù)定的區(qū)域的光學(xué)狀態(tài)，以便可以控制預(yù)定區(qū)域的長度；該方法包括(i)用電光層涂覆導(dǎo)電芯；以及(ii)用導(dǎo)電涂覆層涂覆電光層，以使得電光層與導(dǎo)電涂覆層以及導(dǎo)電芯接觸。
本發(fā)明的第二方面的優(yōu)選的和有利的特性在附屬權(quán)利要求25到38中闡述。
按照本發(fā)明的第三方面，提供了由多根纖維或絲形成的編織物或紡織品。
現(xiàn)在參照附圖，僅僅作為例子來描述本發(fā)明，其中

圖1a和1b是顯示傳統(tǒng)的色彩變化纖維的關(guān)斷和接通狀態(tài)的示意圖；圖2a和2b是顯示按照本發(fā)明的纖維或絲的預(yù)定部分的光學(xué)狀態(tài)如何按照本發(fā)明變化的的示意圖；圖3顯示按照本發(fā)明的第一方面的纖維或絲被引入加到圍巾中以用作為指示器，以便監(jiān)視例如個人音樂系統(tǒng)諸如MP3播放器的狀態(tài)；圖4是按照本發(fā)明的纖維或絲的第一實(shí)施例的示意圖；圖5是代表圖4的纖維的電路圖；圖6是顯示圖5的電路圖上各分段的不同驅(qū)動電壓的功率電平的圖；圖7是顯示在圖5的電路圖的分段中功率分布的圖，其增加的電阻與纖維的最后分段相關(guān)聯(lián)；圖8是代表按照本發(fā)明的第一方面的第二實(shí)施例的電路圖，其中控制裝置包括一個或多個電容器；圖9是顯示在由圖8的電路圖表示的纖維各分段中功率分布圖；圖10是包括多個絕緣襯墊的按照本發(fā)明第一方面的第三實(shí)施例的纖維的示意圖；圖11是表示按照本發(fā)明第一方面的第四實(shí)施例的纖維的電路圖12是按照本發(fā)明第一方面的第四實(shí)施例的纖維的示意圖；圖13是顯示在形成由圖11的電路圖所表示的纖維各部分分段中功率分布圖；圖14是由按照本發(fā)明的第一方面的纖維或絲形成的編織的編織物。
參照圖1a和1b，傳統(tǒng)的色彩變化纖維總體上用標(biāo)號2表示。已知的色彩變化纖維通常包括內(nèi)部芯電極和具有透明的涂覆的形式的外部電極。在內(nèi)部與外部電極之間是電光活性材料。在圖1a上電光活性材料被顯示為處在關(guān)斷狀態(tài)，以及在圖1b上電光活性材料被顯示為處在發(fā)射光的接通狀態(tài)。在傳統(tǒng)的彩色改變纖維中有可能僅僅是整個纖維處在接通狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)。換句話說，只可能是整個纖維發(fā)光或不發(fā)光。
參照圖2a，b，c，和d，按照本發(fā)明的纖維總體上用標(biāo)號4表示。按照本發(fā)明，正如下面更詳細(xì)地描述的，有可能改變纖維4的預(yù)定區(qū)域的光學(xué)狀態(tài)，以便可以控制預(yù)定區(qū)域6的長度。
在圖2a上整個纖維處在關(guān)斷狀態(tài)。在圖2b上預(yù)定的區(qū)域6處在接通狀態(tài)。在圖2c上預(yù)定的區(qū)域6在長度上長于圖2b的區(qū)域6，以及在圖2d上整個纖維處在接通狀態(tài)。
因此，藉助于本發(fā)明，有可能改變纖維4的發(fā)光部分的長度。
按照本發(fā)明的纖維可被用來形成服裝和其它可穿戴的電子裝置。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，圖上顯示用按照本發(fā)明的多根纖維制作的編織物形成的圍巾8。圍巾可以結(jié)合諸如MP3播放器那樣的個人音樂系統(tǒng)被用來表示音樂系統(tǒng)的各種參數(shù)，諸如正在播放的音樂的音軌、電池的功率容量、音量等等。
現(xiàn)在參照圖4，按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的纖維總體上用標(biāo)號10表示。纖維10包括具有導(dǎo)電芯12為形式的第一電極和具有透明的導(dǎo)電涂覆層為形式的第二電極。纖維還包括從任何適當(dāng)?shù)碾姽饣钚圆牧闲纬傻碾姽饣钚詫?6。在本實(shí)施例中，電光活性層由電發(fā)光材料形成。第一電極是從具有高電阻的材料形成，例如，鎳鉻合金，具有ρ＝11·10-7Ωm的電阻率。纖維10還包括使第一和第二電極12和14短路的導(dǎo)電盤18。在第一和第二電極12，14上建立電壓差。用于短路第一和第二電極12，14的導(dǎo)電盤18的存在意味著，在電光活性層16中建立的電場從纖維10的第一末端20到纖維10的第二末端22是減小的。
在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，導(dǎo)電芯12以具有較低電阻的材料形成，例如，銅，具有ρ＝0.17·10-7Ωm的電阻率。第一電極12被劃分成多個長度分段(未示出)，包括位于朝向第一末端20的至少第一長度分段，和與導(dǎo)電盤18相關(guān)聯(lián)并位于纖維10的第二末端22處的最后的長度分段。電阻位于第一電極12的各相鄰長度分段之間。每個長度分段連同相鄰的電阻一起形成電阻單元。
電光活性層16的每個長度分段可以通過在纖維電極之間經(jīng)由電光活性層16的電阻(Rfibre)和電容(Cfibre)的并行連接被建模。
電阻單元的電阻值(Rwire)被選擇為使得它低于Rfibre。這意味著，當(dāng)把直流電壓施加到第一電極時，電壓將在芯電極的長度上線性地分壓。
圖5示意地顯示實(shí)施例中等價于圖4所示的纖維的電路圖，其中第一電極12被劃分成多個長度分段500。
第一電阻24位于相鄰的長度分段500之間，第二電阻26與導(dǎo)電盤18相關(guān)聯(lián)。
加到第一電極12的電壓也可以是交流(AC)電壓。在AC電壓是加到第一電極12的本發(fā)明的實(shí)施例中，每個電阻單元的阻抗小于相應(yīng)的長度分段的電光活性層16的總的阻抗。換句話說，每個電阻單元的阻抗低于Rfibre和1/(2πfCfibre)。
第一電極12可由任何方便數(shù)目的長度分段500所形成。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，圖上顯示在具有5個長度分段的纖維10中的功率分布。
在本發(fā)明的這個實(shí)施例中，為了改變在任何長度分段中的光學(xué)狀態(tài)，必須超過0.2瓦的功率閾值，以使得電光活性層發(fā)射光。
圖6的曲線圖所示的結(jié)果是通過使用以下的各種參數(shù)值得到的Rfibre＝100kΩCfibre＝100pFRwire＝10kΩRend＝10kΩ頻率＝20kHz(正弦)五個分段的每個分段的功率分別由標(biāo)號為28，30，32，34和36的線表示?？梢钥吹?，在200伏的驅(qū)動電壓下，在由線28表示的第一分段中的功率達(dá)到功率閾值。在這時，第一長度分段將發(fā)射光，但其它分段將不發(fā)射光。
隨后，其它分段的光學(xué)狀態(tài)將改變，以使得在本例中在正好低于300伏的驅(qū)動電壓下，第二分段將發(fā)射光，如由線30表示的，以及在約450伏的驅(qū)動電壓下，第三分段將發(fā)射光，如由線32表示的。在約700伏的驅(qū)動電壓下，第四分段也將發(fā)射光，如由線34表示的。在所示的這個例子中，驅(qū)動電壓絕對不足以允許第五分段發(fā)射光。
換句話說，對于增加的驅(qū)動電壓，一開始第一分段將切換到發(fā)光狀態(tài)，接著是第二分段，以此類推。這里利用了形成電光活性層16的電發(fā)光材料的特性。這樣的材料具有200mW的閾值功率(每個分段)，在低于這個閾值時，沒有明顯的光發(fā)射。
如果末端電阻26的電阻值增加，則在分段上功率的分配可被調(diào)節(jié)。電阻26的電阻值越高(與電阻24相比較)，各纖維分段的接通電壓的間隔將變?yōu)樵浇咏鐖D7所示。換句話說，將在較低的驅(qū)動電壓下在每個纖維分段中達(dá)到功率閾值，如圖7所示，圖上顯示其末端電阻值是40kΩ的纖維10的功率分布。其它參數(shù)是與以上參照圖6給出的那些相同的。為了易于參照起見，在圖7的曲線圖上各線的標(biāo)號與圖6各線是相對應(yīng)的。
在圖7所示的例子中，全部五個長度分段在約300伏的驅(qū)動電壓下處在接通狀態(tài)。
現(xiàn)在參照圖8，以等價于按照本發(fā)明的纖維80或絲的電路圖顯示本發(fā)明的另外的實(shí)施例。按照實(shí)施例的纖維80具有與圖4和5所示的部件相同的部件。然而，使用電容器而不使用電阻來沿纖維的長度分配電壓。
纖維80再次被劃分成五個長度分段500，第一電容38位于相鄰的長度分段之間。纖維80還包括第二電容器40，位于趨向纖維的第二末端11，并且與導(dǎo)電盤18相關(guān)聯(lián)。
參照圖9，圖上顯示纖維80的五個分段500的每個分段的纖維功率的曲線圖。線42，44，46，48和50分別代表在五個長度分段的每個長度分段中的功率。在圖9所示的例子中，使用以下的參數(shù)Rfibre＝100kΩ
Cfibre＝100pFCwire＝1nFCend＝1nFF＝20kHz(正弦)使用電容器而不使用電阻的優(yōu)點(diǎn)在于，電容器不耗散任何功率，所以使用電容器而不使用電阻時纖維10的功率要求將更低。
參照圖10，圖上顯示本發(fā)明的另外的實(shí)施例。為了易于參照起見，與圖4所示的部件對應(yīng)的纖維部件有對應(yīng)的標(biāo)號。纖維52包括一個在其中含有電容器的第一電極12。第一電極12還包括多個絕緣襯墊54。絕緣襯墊54用來把第一電極12劃分成多個導(dǎo)電芯56。絕緣襯墊54在幾何上形成相鄰導(dǎo)電芯56之間的電容連接。
絕緣襯墊54例如可以按如下方式制成把光敏導(dǎo)電材料局部暴露在激光中，使得在照射的位置處曝光過的區(qū)域的導(dǎo)電性顯著減小。光敏材料例如可包括填充著金粒子的絕緣多孔基質(zhì)材料。由激光束曝光將使得金蒸發(fā)，因此建立非導(dǎo)電襯墊54。
參照圖11和12，圖上顯示按照另一個實(shí)施例的纖維58。
圖11是表示纖維58的電路圖，以及圖12是纖維58的示意圖。
纖維58包括類似于圖4所示的部件的部件，但附加地包括包圍第二電極14的絕緣的透明涂覆層76，和具有第二透明導(dǎo)電涂覆層的形式的第三電極64。
纖維58包括一對平行于長度分段的二極管60。二極管基本上是相同的，并具有約200伏的(組合)擊穿電壓。
該對二極管60具有確定的擊穿電壓，并以相反的正方向串聯(lián)連接。當(dāng)使用分立元件時，可以使用傳統(tǒng)的整流二極管(例如，Philips半導(dǎo)體BYV27系列)。
另外，與每個二極管60相關(guān)聯(lián)的是與第一和第二電極12，14的短路連接，以及被連接到第三電極64的第三電容器62。
第一電極12包括多個間隔開的導(dǎo)電盤80，每個導(dǎo)電盤在它的一個面上用絕緣環(huán)82絕緣。在導(dǎo)電盤朝向絕緣環(huán)82的另一面上，第一電極12包括一對二極管60。二極管例如可以通過使用用于導(dǎo)電芯的半導(dǎo)電的基本材料形成，除了在小的區(qū)域以外(在該小區(qū)域中相反的摻雜同時產(chǎn)生兩個配對的結(jié)二極管)，該材料是高摻雜的(P或N型摻雜)。
透明的導(dǎo)電涂覆層14接觸盤80的非絕緣面。被布置在第一和第二透明的導(dǎo)電涂覆層14，64之間的絕緣的透明涂覆層76形成電容耦合。
最初，把交流電壓差加到在第一電極12與第三電極64之間的第一長度分段。由于在第一和第二電極12，14之間的短路，交流電位被引導(dǎo)向第二電極14。然而，如果該電壓的幅度低于二極管60的擊穿電壓的話，二極管60阻擋交流電壓，而第三電容器62把第三電極64的零電位導(dǎo)通到第一電極12。這意味著，在第一電極12的第一長度分段中，在二極管60的右側(cè)，電位將是零。這進(jìn)而意味著，在第一電極12和第二電極14之間的光電材料將經(jīng)受加在第一電極12與第三電極64之間的基本上全部的交流電壓。然而，在所有的其它的長度分段中，在第一電極12和第二電極14上的電位都等于零電壓，所以在這些長度分段中的電光層沒有經(jīng)受到電壓。
當(dāng)交流電壓超過第一二極管60的擊穿電壓時，這種情形發(fā)生改變。在這時，二極管把AC電壓的超過它的擊穿電平的那個部分(過電壓)傳送到第一電極12的第一分段中二極管60的右面。這又意味著，在第一電光層上的電壓將變?yōu)榈扔诓⑾抻诙O管的擊穿電壓。該過電壓通過短路傳送到第二長度分段的第二電極14。然而，第二長度分段的二極管將阻擋該過電壓，只要該過電壓低于它的擊穿電平，即，當(dāng)施加到纖維的AC電壓低于二極管60擊穿電平的兩倍的電平時。
這意味著，在第二長度分段中，在二極管60的右面的第一電極12將保持在零電位。這又意味著，在第二長度分段中的電光層16將經(jīng)受該過電壓，所以，它的光學(xué)特性將改變。這個過程一直繼續(xù)到AC電壓大于二極管60擊穿電平的兩倍的電平為止，然后，形成纖維的第三長度的分段開始被驅(qū)動，并沿纖維的長度繼續(xù)下去。
雖然圖11顯示電容器62形成接地連接，但也可以使用電阻或電容與電阻的組合。使用電阻的好處在于，也有可能使用直流電壓，并且只需要一個二極管而不是一對二極管。然而，使用電阻的纖維具有較低的功率效率，正如前面說明的。
在圖11和12所示的實(shí)施例中，電光活性層不一定要由具有陡峭的閾值的材料制成。這是因?yàn)殚撝颠@時已合并到二極管的非線性導(dǎo)電性中，它本身呈現(xiàn)陡峭的閾值(擊穿)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖13，形成圖11和12的纖維58的五個纖維長度分段的每個長度分段的功率分別由線65，66，68，70和72以圖形方式表示。
正如從圖13可以看到的，在給定的纖維分段中的功率一直增加，直至達(dá)到閾值電平為止。在閾值電平時(本例中的200伏)，在該纖維分段中的功率開始飽和，附加的功率被傳送到下一個長度分段。這個序列沿每個長度分段重復(fù)進(jìn)行。
在圖13所示的例子中，應(yīng)用以下的參數(shù)Rfibre＝100kΩCfibre＝100pFVt(二極管)＝200伏Cgrounds＝100pFF＝20kHz(正弦)現(xiàn)在參照圖14，圖上示意地顯示用按照本發(fā)明的多根纖維形成的編織物88。
編織物88由按照本發(fā)明的第一方面的具有長度分段100的多個纖維形成。每個長度分段100包括第一電極102，其中包括電阻性材料。芯電極102在纖維的兩個末端處互相連接。每個長度分段的第一和第二電極在纖維的末端104處短路。通過在纖維的相反的末端106處給第一電極加上電壓V，每個長度分段的電光長度就可以同時被控制。
權(quán)利要求
1.一種纖維(4)或絲，包括電光活性層(16)；第一電極(12)；第二電極(14)；該電光活性層(16)至少部分位于第一(12)和第二(14)電極之間；該纖維(4)或絲還包括控制裝置，用于可控地改變纖維或絲的預(yù)定的區(qū)域的光學(xué)狀態(tài)，以使得該預(yù)定區(qū)域的長度是可以控制的。
2.按照權(quán)利要求1的纖維(4)或絲，包括電壓裝置，用于在電光活性層上施加上電壓差。
3.按照權(quán)利要求2的纖維(4)或絲，其中控制裝置沿纖維的長度可控制地改變施加在電光活性層上的電壓差。
4.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的纖維(4)或絲，其中纖維或絲基本上是圓柱形。
5.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的纖維(4)或絲，其中第一電極(12)位于或接近于纖維或絲的中心位置，以及第二電極(14)位于或接近于纖維或絲的外表面。
6.按照權(quán)利要求4的纖維(4)或絲，其中第一電極(12)基本上沿纖維或絲的軸延伸。
7.按照權(quán)利要求1到6的任一項(xiàng)的纖維(4)或絲，其中第二電極(14)包括第一導(dǎo)電涂覆層。
8.按照權(quán)利要求7的纖維(4)或絲，其中第一導(dǎo)電涂覆層是透明的。
9.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的纖維(4)或絲，其中電光活性層(16)包括電發(fā)光材料。
10.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的纖維(4)或絲，其中控制裝置包括在第一和第二電極之間延伸的導(dǎo)體(18)。
11.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的纖維(4)或絲，其中第一電極(12)被劃分成多個長度分段，包括位于或趨于第一電極的相對兩端的至少一個第一長度分段和最后的長度分段。
12.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的纖維(4)或絲，其中第二電極(14)被劃分成多個長度分段(500)，包括位于或趨于第二電極的相對兩端的至少一個第一長度分段和最后的長度分段。
13.按照權(quán)利要求11或12的纖維(4)或絲，其中控制裝置還包括被位于一對相鄰的長度分段之間的第一電阻(24)。
14.按照權(quán)利要求11或12的纖維(4)或絲，其中控制裝置還包括多個第一電阻(24)，每個第一電阻位于相應(yīng)各對相鄰的長度分段之間。
15.按照權(quán)利要求11到14的任一項(xiàng)的纖維(4)或絲，其中控制裝置還包括與最后的長度分段相聯(lián)的第二電阻。
16.按照權(quán)利要求11或權(quán)利要求12的纖維(4)或絲，其中控制裝置還包括在一對相鄰的分段之間的第一電容器(38)。
17.按照權(quán)利要求11或權(quán)利要求12的纖維(4)或絲，其中控制裝置還包括多個第一電容器(38)，每個第一電容器位于相應(yīng)各對相鄰的長度分段之間。
18.按照權(quán)利要求11，12，16或17的纖維(4)或絲，其中控制裝置還包括與最后的長度分段相聯(lián)的第二電容器(40)。
19.按照權(quán)利要求16到18的任一項(xiàng)的纖維(4)或絲，其中第一電極(12)還包括多個間隔開的絕緣體(54)。
20.按照權(quán)利要求16到18的任一項(xiàng)的纖維(4)或絲，其中第二電極(14)包括多個間隔開的絕緣體(54)。
21.按照權(quán)利要求11或權(quán)利要求12的纖維(4)或絲，其中控制裝置和包括與一個或多個長度分段的每個長度分段相聯(lián)的至少一個二極管(60)。
22.按照權(quán)利要求21的纖維(4)或絲，還包括第三電極(64)，控制裝置還包括與一個或多個長度分段的每個長度分段相聯(lián)的至少一個第三電容器(62)，第三電容器被連接到第三電極。
23.按照權(quán)利要求21的纖維(4)或絲，還包括第三電極(64)，控制裝置還包括與一個或多個長度分段的每個長度分段相聯(lián)的至少一個第三電阻，第三電阻被連接到第三電極。
24.一種制造纖維(4)或絲的方法，纖維或絲包括電光活性層(16)；第一電極(12)；第二電極(14)；該電光活性層(16)至少部分位于第一(12)和第二(14)電極之間；該纖維(4)或絲還包括控制裝置，用于控制改變纖維或絲的預(yù)定的區(qū)域的光學(xué)狀態(tài)，以使得該預(yù)定區(qū)域的長度是可以控制的；該方法包括(i)用電光層(16)涂覆導(dǎo)電芯(12)；以及(ii)用導(dǎo)電涂覆層(14)涂覆電光層，以使得電光層與導(dǎo)電涂覆層以及也與導(dǎo)電芯接觸。
25.按照權(quán)利要求24的方法，包括用高電阻材料形成導(dǎo)電芯(12)。
26.按照權(quán)利要求24或權(quán)利要求25的方法，包括把導(dǎo)體(18)設(shè)置成與導(dǎo)電芯(12)接觸。
27.按照權(quán)利要求24的方法，包括另一個步驟(iii)把導(dǎo)電芯(12)被劃分成多個長度分段，包括位于或趨于導(dǎo)電芯的相對兩端的至少一個第一長度分段和最后的長度分段。
28.按照權(quán)利要求27的方法，包括另一個步驟(iv)把第一電阻(24)插入在至少一對相鄰的長度分段之間。
29.按照權(quán)利要求27或權(quán)利要求28的方法，包括另一個步驟(v)把第二電阻(26)與最后的長度分段相聯(lián)系。
30.按照權(quán)利要求27的方法，包括另一個步驟(iv)把第一電容器(38)插入在至少一對相鄰的長度分段之間。
31.按照權(quán)利要求27或權(quán)利要求30的方法，包括另一個步驟(v)把第二電容器(40)與最后的長度分段相聯(lián)系。
32.按照權(quán)利要求24的方法，包括在步驟(i)之前的另一個步驟(a)沿導(dǎo)電芯形成具有分隔開的間距的多個絕緣體(54)。
33.按照權(quán)利要求27的方法，還包括以下步驟(iv)把至少一個二極管(60)與至少一個長度分段相聯(lián)系。
34.按照權(quán)利要求33的方法，還包括以下步驟(v)把第三電阻與至少一個長度分段相聯(lián)系；(vi)基本上或部分地圍繞纖維或絲而形成第三電極(64)；以及(vii)把第三電阻連接到第三電極與第一和第二電極之一或二者。
35.按照權(quán)利要求33的方法，還包括以下步驟(v)把第三電容器(62)與至少一個長度分段相聯(lián)系；(vi)基本上或局部地圍繞纖維或絲形成第三電極(64)；以及(vii)把第三電容器連接到第三電極與第一和第二電極之一或二者。
36.按照權(quán)利要求24的方法，在步驟(i)之前包括另外的步驟(a)把多個導(dǎo)體(80)設(shè)置成與導(dǎo)電芯(12)接觸，并沿導(dǎo)電芯以分隔開的間距放置，導(dǎo)體被連接到導(dǎo)電涂覆層；(b)把一個二極管(60)與每個導(dǎo)體相聯(lián)系。
37.按照權(quán)利要求36的方法，在步驟(ii)之后包括另外的步驟(iii)把絕緣涂覆層(76)加到纖維或絲。
38.按照權(quán)利要求36或權(quán)利要求37的方法，包括另外的步驟(iv)通過把第二導(dǎo)電涂覆層(64)加到纖維或絲而形成第三電極。
39.由按照權(quán)利要求1到23的任一項(xiàng)的多根纖維(4)或絲形成的編織物(88)或紡織品。
40.由按照權(quán)利要求1到23的任一項(xiàng)的多個纖維(4)或絲形成的服裝。
全文摘要
一種纖維或絲包括電光活性層；第一電極；第二電極；電光活性層至少部分位于第一和第二電極之間；纖維或絲還包括控制裝置，用于可控地改變纖維或絲的預(yù)定區(qū)域的光學(xué)狀態(tài)，使得預(yù)定區(qū)域的長度是可以控制的。
文檔編號H05B33/00GK101023207SQ200580031439
公開日2007年8月22日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者A·R·M·弗舒?zhèn)? J·M·克蘭斯, S·J·魯森達(dá)爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司