CN101479779A - 像素化电致发光织物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种像素化电致发光织物，其包括：在第一方向上延伸的第一组间隔开的导线；在第二方向上延伸的第二组间隔开的导线，其中所述第二方向与所述第一方向不平行，所述各组导线形成矩阵结构；以及至少一个发光元件。所述至少一个发光元件包括被设置在一个平面内的两个交织的梳状电极以及被设置在所述梳状电极的梳指之间的空间内的发光装置，其中，所述发光元件被设置在形成于所述第一组中的两条相邻导线与所述第二组中的两条相邻导线之间的区域内，并且其中每一个所述梳状电极分别连接到所述第一组和第二组当中的至少一条纱线，从而当把驱动电压施加到所述第一组和第二组当中的所述至少一条纱线时，所述发光装置被激发发光。根据本发明，有可能沿着每一对梳指生成光。通过把具有多个彼此交织的梳指的梳状结构设置在4条导线之间的区域内，可以实现能够实质上在该整个区域内发光的发光元件。

Description

像素化电致发光织物
技术领域
本发明涉及一种发光织物，更具体来说，本发明涉及一种像素化(pixelated)电致发光织物。
背景技术
在具有扩展功能的织物方面已经有了最新的进展。例如，织物可以提供诸如织物控制面板之类的新功能，所述控制面板可以被集成到衣服本身当中，或者可以被集成在织物产品中。在其他新的功能当中包括发光织物。取决于所涉及到的织物产品的种类，在技术上有几种解决方案以用来产生发光织物。例如有可能把发光光纤编织在传统纤维内，或者使用导电丝线来集成LED。此外还可以通过使用沉积到导电纱线(yarn)的电光(E0)材料或者沉积到织品上的E0材料而从所述织物发光。
例如有可能通过使用两组正交传导纤维来对E0材料进行电寻址，其中的第一组包含阳极电极，第二组包含阴极电极。所述两组电极彼此不直接电接触。这样的结构可以被用作无源矩阵单元。所述电极结构可以包括涂覆有E0的传导纱线(其可以包括分开的传导透明外壳)，或者可以给所述纤维矩阵注入E0物质。所产生的所有电场都与所述织品正交。
在US 6 072 619中公开了这种光调制织物设备的一个例子。在一个实施例中，所述光调制设备包括第一组纤维和第二组纤维，其被设置成形成属于不同组的纤维之间的结点的二维阵列。每一条所述纤维包括纵向导电元件，并且至少其中一组中的纤维(至少在所述结点处)还包括电光活性物质的涂层，其能够在受到电场时可逆地改变其光学行为。因此，当把驱动电压施加到所述各组导电纤维时，所述电光活性物质被激发，从而在各组纤维之间的结点处发光。但是这种方法的问题在于，很难制作出其尺寸大大超出所述导电纤维/纱线的直径的像素。
发明内容
因此，需要一种改进的电致发光织物，其能够基本上克服现有技术的至少一些缺陷，更具体来说，其能够克服或者至少减轻电致发光织物中的像素尺寸有限的问题。
根据本发明的第一方面，该目的和其他目的是通过提供一种像素化电致发光织物而实现的，所述像素化电致发光织物包括：在第一方向上延伸的第一组间隔开的导线；在第二方向上延伸的第二组间隔开的导线，其中所述第二方向与所述第一方向不平行，所述各组导线形成矩阵结构；以及至少一个发光元件。所述至少一个发光元件包括被设置在一个平面内的两个交织梳状电极以及被设置在所述梳状电极的梳指(digit)之间的空间内的发光装置，其中所述发光元件被设置在形成于所述第一组中的两条相邻导线与所述第二组中的两条相邻导线之间的区域内，其中每一个所述梳状电极分别连接到所述第一组和第二组当中的至少一条纱线，从而当把驱动电压施加到所述第一组和第二组当中的所述至少一条纱线时，所述发光装置被激发发光。
因此，根据本发明，有可能沿着每一对梳指生成光，也就是说所述光生成将沿着一条线而不是在一点(纱线结点)处发生。通过把具有多个彼此交织的梳指的梳状结构设置在4条导线之间的区域内，可以实现能够实质上在该整个区域内发光的发光元件。
优选地，所述发光装置是电致发光材料，从而当施加驱动电压时，在沿着所述梳状电极的梳指的空间内产生电压差，所述电压差从而将激发所述空间内的电致发光材料。本发明的该实施例的有利之处在于，将有可能例如在所述梳状电极之间使用电致发光材料(其例如被注入在所述织品中)。可替换地，还将有可能使用发光二极管(LED)以作为所述发光装置，其中所述梳状结构将提供把多个LED集成在一个发光元件中的可能性。
所述梳状电极的梳指的分隔距离可以处在50-200微米的范围内。这种分隔距离将允许所述电压差小于100V并且仍然实现所述梳指之间的所需电场。为了使得所述织物适用于多种应用，适度的电压被认为是有利的。
为了使得所提到的分隔距离(L1)与所述直径(L2)之比大于1，所述梳状电极的梳指优选地具有小于50微米的直径。
可以利用无源矩阵寻址或者有源矩阵寻址来对所述发光元件进行寻址。在后一种情况下需要第三组和第四组间隔开的导线，并且所述发光元件包括开关IC，其分别连接到所述第三组和第四组中的各条线并且连接到其中一个所述梳状结构。于是所述第三组和第四组线可以向所述开关IC提供数据和选择信号，从而允许对所述发光元件进行有源矩阵控制。
根据一个优选实施例，所述发光元件包括至少两组不同的阴极梳状电极和一组阳极梳状电极，从而形成适于发出至少两种颜色的光的发光元件。
在阅读了所附权利要求书和下面的描述之后，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员将认识到，可以组合本发明的不同特征，以便产生除了下面描述的之外的其他实施例。
附图说明
下面将参照示出了本发明的当前优选的实施例的附图更加详细地描述本发明的上述和其他方面。
图1a示出了根据本发明的一个优选实施例的无源像素化电致发光织物的一部分的结构图/横截面。
图1b示出了如图1a中所示的无源像素化电致发光织物的一部分的详细视图。
图2a示出了根据本发明的另一个优选实施例的有源像素化电致发光织物的一部分的结构图/横截面。
图2b示出了用于如图2a中所示的有源像素化电致发光织物的开关IC的详细视图。
图3示出了发光元件的一个替换实施例。
具体实施方式
在图1a中示出了根据本发明的一个当前优选的实施例的像素化电致发光织物100的一部分的结构图/横截面。
所述像素化电致发光织物100包括在第一方向上延伸的多条间隔开的导线101a-c以及在第二方向上延伸的第二多条间隔开的导线102a-b。在各对导线101和102之间形成的区域内形成发光元件103a-d。所述发光元件103a-d包括第一梳状电极104和第二梳状电极105，其中每一个梳状电极具有在一个平面内彼此交织的梳指106和107。在沿着所述梳指106和107的空间内设置电致发光材料。作为所示出的一个例子，所述光元件103a的第一梳状电极104连接到线102b，其第二梳状电极105连接到线101b。
在图1a中仅仅示出了4个发光元件103a-d，但是本领域技术人员将认识到，所述像素化电致发光织物100可以包括大量发光元件103。
如图所示，所述光元件103被印刷到所述织物本身之上。但是也有可能把所述光元件103设置成单独的编织品(比如被状物)，并且将这些被状物缝到或者绣到所述编织基本结构上。
此外还有可能编织包括线和/或纱线的织品，其中所述线和/或纱线具有与上面关于图1a描述的发光元件103相同的功能。但是无法在单一步骤中编织各梳状电极阵列。为了获得不相连的梳状电极区域，要求梳状电极的纬纱与经纱在从一个电极区域到另一个电极区域时不相连。这例如可以通过激光蚀刻来实现。但是当所述像素化电致发光织物100具有A行B列并且每一个梳状电极区域包括C条纱线时，切口的数目N将是(A-1) x B x C+(B-1) x A。例如，如果A和B等于100并且C等于10，则N将变成大约105。因此，从生产的角度看，把所述传导梳状结构印刷到所述织物上的做法更具吸引力。另一方面，在所述第一和第二方向上延伸的所述导线不一定非由导电纱线制成，其也可以是通过印刷或蚀刻制作在织品上的导线。
在图1a中，所述第一梳状电极104被显示为包括多个梳指106并且仅仅具有一个到所述导线的连接点的集成结构，而所述第二梳状电极105则被显示为多个单独的梳指107。本领域技术人员将理解，所述梳状电极104和105可以具有类似的设计。例如，如图3中关于一个不同的实施例所示，全部两个梳状电极都可以包括集成结构，其中每一个集成结构仅仅具有一个连接点。
此外，在操作期间把驱动电压施加到所述线102和103，其中在沿着所述光元件103的梳状电极104和105的梳指106和107的空间内产生电压差，从而激发被设置在所述梳指107与107之间的电致发光材料。
在图1b中描绘了发光元件的一部分的详细视图。由于对所述电致发光材料的激发是由电场决定的处理，因此所述梳状电极之间的尺寸将决定所述驱动电压。所述梳状电极结构的尺寸优选地被适配成使得仅仅需要适度的电压来激发所述电致发光材料。所述距离L1通常在50-200微米的范围内，以便防止所述驱动电压例如超出100伏特。该距离L1例如可以通过在两个相邻电极之间织入适当数目的n条绝缘纱线而实现，其中的每一条绝缘纱线具有明确定义的直径d，从而令nxd得到对应于L1的所需值。所述驱动频率优选地处在数十到数千赫兹的范围内。为了优化所述发光元件103的亮度，L1/L2的比值应当尽可能大，优选地远远大于1。在给定上述条件的情况下，所述梳状电极的梳指的直径应当优选地小于50微米。
图1中的织物是无源矩阵织物。与LCD类似，像素化电致发光织物既可以具有无源矩阵配置也可以具有有源矩阵配置。在无源矩阵织物中，所述发光元件被连接在栅格中。利用外部驱动电路一次一行地点亮所述栅格的各行。与此相对，有源矩阵织物在所述矩阵织物中包括晶体管，从而能够连续照明所述发光元件。
虽然无源矩阵技术直接明了，但是其确实有一些缺陷。例如，其刷新时间相对较慢。此外，在行-列交点处的电压场往往会溢出到相邻像素中。
但是利用类似于IC的制造工艺的有源矩阵技术则是一种可观的改进。每一个像素可以具有用于在刷新循环之间保留电荷的电容器以及晶体管开关。在控制给定的发光元件时所吸取的电流被减少，从而可以在更快的速率下开关所述无源像素化电致发光织物的发光元件，从而得到比无源显示更快的刷新速率。
在图2a中示出了根据本发明的第二实施例的像素化电致发光织物200的一部分的结构图/横截面。
光元件203a-d的构造和功能通常与图1a中的光元件103a-d相同，但是由于所述像素化电致发光织物200是有源像素化电致发光织物，因此每一个所述光元件203a-d还包括开关IC 220。此外，所述像素化电致发光织物200还包括第三组和第四组间隔开的导线207a-b和208a-b，其被适配成分别为所述开关IC提供数据和选择信号。此外，与图1a中一样，所述像素化电致发光织物200包括第一205和第二206多条导线，其被适配成为所述像素化电致发光织物200提供驱动电压。
图2b示出了所述开关IC 220发光元件203d的详细视图。如图所示，所述开关IC 220由第一晶体管221和第二晶体管222构成。所述晶体管221、222充当对应于每一个光元件203a-d的控制和/或保持电路。所述第一晶体管221连接到第一导线205(其提供驱动电压)和选择线207b。所述第二晶体管222连接到第二导线206(其提供驱动电压)和数据线208b。
在操作期间，把驱动电压施加到所述线205和206。当把控制电压连接到所述选择线207b和所述数据线208b时，所述晶体管221、222打开，并且所述梳状电极被设置到所述线205和205的驱动电压，其中设置在所述梳状电极104和105的梳指106与107之间的电致发光材料被激发，从而发光。
图3示出了发光元件304的一个替换实施例，其中多个发光二极管LED 300分别连接到梳状电极304和305的梳指306和307。所述梳状电极304和305又连接到导线301和302。如图所示，所述LED的阳极端子都连接到所述梳状电极304，所述LED的阴极端子都连接到所述梳状电极305。
此外，还将有可能组合被设置成发出具有颜色混合的光的多个不同颜色的LED。为此目的，可以使用包含多个LED并且可能还具有多种颜色(例如R、G、B)的LED包装以及/或者包含多种颜色(例如R、G、B)的单一LED的LED包装。
如上面关于图1和2中的发光元件的操作所描述的那样，当把驱动电压施加到所述导线301和302时，所述LED 300被激发发光。
本领域技术人员将认识到，本发明绝不限于上面描述的优选实施例。相反，在所附权利要求书的范围内可以做出许多修改和变化。例如，图2a和2b示出了其中分别通过一个单独的IC来开关每一个发光元件的情况。但是，更为高效的做法可能是通过每个开关IC驱动多于一个像素，或者取决于所产生的图像的种类，每行一个开关IC可能就足够了。
此外，每一个发光元件可以包括多于两个交织梳状电极，例如两个或多个不同的阴极梳状电极和一个阳极梳状电极。利用这种设置，有可能把所述像素化电致发光织物适配成发出具有两种或多种颜色的光。例如当在图3中示出的实施例中具有不同颜色的LED时，这种设置可能是有用的。
此外，在上面关于图1描述的无源配置中以及在关于图2描述的有源配置中，可以通过使用导电胶或焊接来实现所述发光元件中的梳状电极与所述织品中的各组导线之间的电连接。在有源矩阵配置的情况下，也可能对纽扣类的连接方法感兴趣，因为在这种情况下可以把所述有源发光元件中所需要的电组件与所述纽扣设置在一起。

Claims (9)

1、一种像素化电致发光织物，包括：
在第一方向上延伸的第一组间隔开的导线；
在第二方向上延伸的第二组间隔开的导线，其中所述第二方向与所述第一方向不平行，所述各组导线形成矩阵结构；以及
至少一个发光元件，其包括被设置在一个平面内的两个交织的梳状电极，以及被设置在所述梳状电极的梳指之间的空间内的发光装置，
其中，所述发光元件被设置在形成于所述第一组中的两条相邻导线与所述第二组中的两条相邻导线之间的区域内，并且
其中，所述梳状电极当中的第一个连接到所述第一组当中的至少一条线，所述梳状电极当中的第二个连接到所述第二组当中的至少一条线，从而当把驱动电压施加到所述第一组当中的所述至少一条线和所述第二组当中的所述至少一条线时，所述发光装置被激发发光。
2、根据权利要求1的像素化电致发光织物，其中，所述发光装置是电致发光材料，从而当施加所述驱动电压时，在沿着所述梳状电极的所述梳指的空间内产生电压差，从而激发所述空间内的所述电致发光材料。
3、根据权利要求1的像素化电致发光织物，其中，所述发光装置是发光二极管(LED)。
4、根据权利要求1或2中任一项的像素化电致发光织物，其中，所述梳状电极的梳指之间的分隔距离处在50-200微米的范围内。
5、根据权利要求1或2中任一项的像素化电致发光织物，其中，所述梳状电极的梳指具有小于50微米的直径。
6、根据任一项在前权利要求的像素化电致发光织物，其中，所述像素化电致发光织物被适配成利用有源矩阵寻址来对所述发光元件进行寻址。
7、根据任一项在前权利要求的像素化电致发光织物，还包括：
第三组和第四组间隔开的导线；并且其中所述发光元件还包括：
开关IC，其分别连接到所述第三组和第四组当中的纱线并且连接到其中一个所述梳状结构，
其中，所述第三组和第四组纱线分别向所述开关IC提供数据和选择信号，从而允许对所述发光元件进行有源矩阵控制。
8、根据权利要求1-5中任一项的像素化电致发光织物，其中，所述两组线被适配成利用无源矩阵寻址对所述发光元件进行寻址。
9、根据任一项在前权利要求的像素化电致发光织物，其中，所述发光元件包括至少两组不同的阴极梳状电极和一组阳极梳状电极，从而形成适于发出至少两种颜色的光的发光元件。
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