CN1938637A - 具有横向电场的光纤 - Google Patents

Abstract

一种长纤维或光纤(10)，包括：具有一个心轴的一个细长纤心(11)；和具有至少一种电可调制的光学特性的物质，所说物质覆盖所说纤心的至少一部分。所说长纤维或光纤进一步还包括一个电激励装置(12)，所说装置适合于产生在大体平行于心轴的方向上或者在大体绕心轴的切方延伸的方向上延伸的电场，其中的电场按照电的方式引起所说物质的光学特性的变化，借此改变长纤维或光纤的可视外观。

Description

具有横向电场的光纤

技术领域

本发明涉及光纤或长纤维，尤其是涉及包括在织物或服装中有助于在其中产生可检测的光效应的光纤或长纤维。

背景技术

产生彩色变化或发光纤维的各种不同的方法都是已知的。

一种已知的方法使用带孔的光纤，当将光加到光纤的一端时，这种光纤可以通过孔眼“泄漏”光。

另一种已知的方法基于电致发光体材料的使用，这种材料在电场的影响下能够发光。在英国专利申请No.GB 2273606和国际专利申请No.WO 97/15939中描述了这样一种方法。在这种方法中使用的电场是通过在光纤中综合至少两个电极层而产生的。

这些现有的方法存在的问题是必须向光纤施加高压，才能实现彩色变化或其它的可检测的光效应。

在图1中表示出一种现有的光纤的已知的安排。光纤1由圆柱形导电纤心2组成，纤心2的外边包着连续的外层3-5。纤心一般由金属丝如铜丝制成，它的作用是内部电极或加热元件。电-光物质3在纤心2的周围形成一层，并且夹在纤心2和外部电极层4之间。如图1a所示，光纤可以任选地包括外护套5，外护套对于光来说至少是部分透明的。

当前的光纤设备的一个问题是，外电极层4在一般情况下是通过薄层淀积工艺形成的，这种工艺可能是复杂的和麻烦的。而且，淀积工艺的成功在很大程度上取决于支撑用的电-光物质3的机械性质，因此限制了可能的物质组合的数目。例如，淀积用于覆盖液体或凝胶型的电-光物质层的外电极层4在实际制造中是极其困难的。

电-光物质的光学特性在一般情况下是通过外部刺激如热、电流、或电场改变的。从而现有的光纤电极是分层的，在光纤内的电场6有一个径向的布局，即，场力线在电极层2、4之间通过，垂直于光纤1的纤心2。这种情况表示在图1b中，可以看见，这里的电场线6在相对于纤心2的径向方向穿过电-光物质层3。

已知的光纤存在的另一个问题是，在光纤内的径向电场布局对于在电-光物质内可能发生的电-光切换原理的次数施加了限制。这又制约了在特定的光纤内可实现的光学性质方面发生的变化。因此，当前现有的光纤必须使用越来越复杂的电极层才能增加可能发生的切换原理的次数。

本发明具体来说涉及耐磨的电子学领域。这个领域的目标是综合特定的功能例如检测、驱动、发光、和彩色变化在服装中。特别期望能够综合彩色变化性质在织物内以便形成服装、家俱等。这样一种技术可以用于产生耐磨的显示器、耐磨的指示器，还可以出于审美的理由用于以简单的方式引起织物彩色或图案的变化。

通过交织导电的光纤和包含电-光物质的光纤可以产生耐磨的显示器，这是公知的。这种显示器的一个问题是，发光效应不能集成在单个光纤内。这就是说，在服装或由光纤形成的其它制品中，这种效应是不均匀的。此外，必需使用两组包含导电元件的交织光纤，或者使用淀积在编织结构上的附加的导电层。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种光纤或长纤维，其中的光变化功能集成在单个光纤或长纤维内，并且其中可对光纤或长纤维外观的变化进行有效的控制。

本发明的另一个目的是提供一种光纤或长纤维，其中通过单个电极层可对光纤或长纤维外观的变化进行有效的控制。

本发明的下一个目的是提供一种光纤或长纤维，其中在光纤或长纤维内所说光纤具有非径向的电场布局。

本发明的下一个目的是从按照本发明的光纤或长纤维产生一种织物，这种织物例如可以形成服装或家俱。

通过这里描述的实施例可以实现这些目的中的某一些或者全部。

按照本发明的一个方面，提供一种光纤或长纤维，包括：

具有一个心轴的一个细长纤心；

具有至少一种电可调制的光学特性的物质，所说物质覆盖所说纤心的至少一部分；和

一个电激励装置，所说装置适合于产生在大体平行于心轴的方向上或者在大体绕心轴切向延伸的方向上延伸的电场，其中第一电场按照电的方式引起所说物质的光学特性的变化，借此改变光纤或长纤维的可视外观。

按照本发明的另一个方面，提供一种光纤或长纤维，包括：

具有一个心轴的一个细长纤心；

具有至少一种电可调制的光学特性的一种物质，所说物质覆盖所说纤心的至少一部分；和

一个电激励装置，所说装置包括第一和第二电极对，所说电极对适合于产生在大体平行于心轴的方向上或者在大体横向穿过心轴延伸的方向上延伸的电场，其中第一和第二电极淀积在同一个离轴平面，并且其中的电场按照电的方式引起所说物质的光学特性的变化，借此改变光纤或长纤维的可视外观。

从从属权利要求2-16、18-36、和38，本发明的其它优选的和有益的特征都将变得显而易见。

本发明还涉及从多个按照前述的权利要求中的任何一个所述的多个光纤或长纤维形成的服装或织物。

附图说明

现在参照附图借助于实例描述本发明的实施例，其中：

图1a和1b是现有技术中已知的光纤的透视剖面图；

图2是按照本发明的光纤的第一实施例的示意剖面图；

图3a和3b是光纤的透视剖面图，说明按照本发明的优选实施例的两种不同的电极布局；

图3c和3d是光纤的透视剖面图，说明按照本发明的优选实施例的电场的布局；

图4a和4b是示意图，说明按照本发明的优选实施例的两种不同的电极布局；

图5a、5b和5c是示意图，说明按照本发明的优选实施例的三种不同的电极布局；

图6是按照本发明的优选实施例的另一种电极布局的示意图；

图7a和7b是按照本发明的光纤的第二和第三实施例的示意剖面图。

具体实施方式

首先参照附图2，用参考符号10概括地代表按照本发明的光纤。光纤10包括细长纤心11，纤心11最好由电绝缘材料形成，纤心有一个心轴。在优选实施例中，纤心11的形状大体上是圆柱形的，可以由不导电的柔性聚合物纤维形成。合适的聚合物纤维的例子包括(但不限于)聚酯、聚酰胺、聚丙烯酸物(polyacrylics)、聚丙烯、乙烯基聚合物(vinyl-based polymers)、毛、丝、亚麻、大麻、亚麻、黄麻、人造丝基纤维、乙酸纤维素基纤维和棉。

在某些优选实施例中，纤心11可以直接涂以阻挡层(未示出)，以便在光纤制造方法的随后步骤期间保护纤心11的材料。特别是，可将阻挡层选择成对于化学腐蚀剂有优选的抵抗能力。在此之后，提到“纤心”，将被认为是涂敷或者没有涂敷阻挡层的那些纤心。

在另一个实施例中，纤心11可以由导电金属如金、银、或铜制成，然后直接涂敷绝缘层。

使用聚合物光纤的一个优点是，它们是容易得到的，它们的机械性质可能适合于特殊光纤的要求，例如在强度和柔性方面的要求。这与只有有限的机械性质范围的导电金属线形成对照。纤心材料具有可能的机械性质范围较宽是有益的，因为这种情况可以不预先考虑某些电光物质及其组合物是否适合于用在光纤10中。

光纤10进一步还包括激励装置12和电-光物质13。激励装置12适合于在物质13上施加外部刺激以便引发可检测的光效应。激励装置12在本质上是电的，适合于向电-光物质13提供电场。对于电-光物质进行选择，使其具有至少一种电可调制的光学特性。

在优选实施例中，激励装置12包括一个或多个细长的激励层，所说激励层沿大体上平行于心轴的方向延伸，所说激励层与纤心11大体上是共轴的，并且在各个不同的半径与心轴隔开。优选地，激励装置12进一步还包括一个或多个物质层，每个物质层包括电-光物质13。每个物质层都在大体上平行于心轴的方向延伸，物质层与纤心11大体上是共轴的，每个物质层都与至少一个激励层相关联。

在优选实施例中，激励层和物质层包围至少一部分纤心11。激励层最好夹持在纤心11和物质层13之间。

在另外的优选实施例中，物质层可以夹持在纤心11和对于光来说至少是部分透明的激励层12之间。

应该认识到，虽然优选实施例涉及的是大体上圆柱形的形状的光纤10，但期望这不是限制，本发明的光纤10可以包括其它几何形状的横截面和结构。具体来说，本发明的光纤10还可以是平直的或带状的光纤的形式。

因此，在这里提到的任何术语“光纤”、“长纤维”、“层”、或“纤心”都不应该被认为是对于圆柱形几何形状的限制。而且，平直的或带状的光纤的“纤心”可以看作是包括一个基础层。

在优选实施例中，电-光物质13可主要包括常规的低分子量液晶材料，以及低分子量液晶和聚合物的组合物。这些聚合物可以包括：柔性聚合物、侧链液晶聚合物、主链液晶聚合物、各向同性或各向异性网络、弥散聚合物颗粒、及其组合物。

此外，电-光物质13可主要包括任选彩色的球状或柱状形状的颗粒。这些颗粒可以任选地携带一种电荷，并且可以悬浮在一种载体如液体里。进而，每个颗粒都包括附加的子颗粒，例如彩色的聚合物微胶囊，它们任选地悬浮在第二种载体内。在另一个例子中，可以使用彩色颗粒，例如着色剂或染料，将它们分散在含水溶液内，并且，在响应外部刺激时在可逆的体积相变中表现出彩色变化(例如参见“模仿染料盒的聚合物凝胶光调制材料”，Akashi，R等人，Adv.Mater.，14(24)，2002年，第1808页)。

在下一个替换方案中，电-光物质13可以是任何已知的无机或有机电致发光材料，或者是包含电致发光材料的非电致发光载体材料。这样一种材料的非限制性例子包括磷和含磷层。具体来说，磷的例子是大带隙半导体，例如II-VI化合物、稀土氧化物和氧硫化物、绝缘体。优选地，可以使用II-VI材料，例如(但不限于)掺杂有Mn、Cu、Eu、或Ce的ZnS、SrS、以及它们各自的衍生物。另一个替换方案是使用有机的(例如，小分子有机发光二极管材料，或者低聚物的或聚合物的有机发光二极管材料)或者无机的发光二极管材料。

在另一个优选实施例中，光纤10可以进一步还包括一个外护套15，用于保护电-光物质13、对于光纤10提供附加的稳定性和支撑。优选地，外护套15是由非导电材料形成的，并且对于光至少是部分透明的。按照常规，外护套15是从柔性聚合物形成的。

再一次参照图2，优选地，光纤10进一步还包括垫块装置14，用于维持光纤10为预定形状。按照电-光物质的本质，在光纤或长纤维10中包括垫块14可能是有益的，特别是在电-光物质13为液体或者凝胶形式并且因此不能自动维持形状的情况下可能是有益的。

垫块装置14最好是从非导电材料如玻璃或聚苯乙烯形成的，并且可以是例如长丝、大体圆形的线环、或者大体上球状的珠的形式。

现在参照附图3a和3b，每个激励层最好包括一个具有多个电极对的电极16、17的阵列。最好对于这些电极进行安排，以便或者在大体平行于纤心11的心轴的方向、或者在大体上环绕心轴延伸的方向产生一个横向磁场，分别如图3a和3b所示。在某些安排中，可以安排一个或多个电极阵列，以便产生大体上沿心轴方向和大体上环绕心轴的切向延伸的电场。这与在现有的光纤(图1b的光纤)内使用的常规的径向的或者垂直的电场是不同的。横向电场18大体上被限制在电极平面，即是一个表面电场，这个电场在圆柱体几何形状的情况下被限制在一个圆柱体的表面。局部有效场强取决于所加的电压、在光纤中使用的物质13的类型和微结构、以及距电极16、17的距离。在一般情况下，对于包含物质层的低分子量液晶，所要求的宏观场强范围是0-50Vmm^-1，但典型值是0.5-5Vmm^-1。在增加较大分子量液晶的内容时，例如液晶聚合物，宏观场强增加。对于电致发光材料，宏观场强可以明显加大，在0-500Vmm^-1范围内，但典型值为10-250Vmm^-1。

在这里提到的“横向电场”、“横向场”、或“表面场”被认为是包括其方向大体上平行于光纤纤心11的心轴的或者其方向大体上环绕心轴的任何电场，而不管场的大小或场中是否存在任何梯度。

进而，对于平直的或带状的光纤几何形状(未示出)，对于电极阵列中的多个电极对进行安排，以便或者在大体上平行于光纤11的心轴的方向、或者在大体上横过心轴的方向产生一个横向电场。其中在同一个离轴平面内设置电极对。因此，横向电场基本上被限制在这个离轴平面，没有任何径向场分量穿过心轴。因此，这里提到的“横向电场”、“横向场”、或“表面场”还包括在平直的或带状的光纤几何形状中的横向表面电场。

在光纤10内的横向电场18是有益的，因为它们允许原先被认为是不适宜的某些电-光物质及其组合物可以在光纤10内使用。在本发明的光纤10中的电场方向使得光纤10中的电-光物质13在非径向方向(相对于心轴而言)得到电激励。这对于某些液晶材料以及它们的切换原理和电致发光体(electroluminophors)可能是特别有益的。具体来说，使用所谓的平面内切换原理的液晶切换原理可以从这种设计中获益，例如参见“利用平面内切换模式的电-光行为的原理和特性”，Ohe，M.等人，第15次国际显示研究会会议录，日本，1995，577页；和“通过光致分层的单基板液晶显示”，Penterman等人，Nature，417，2002，55页。

对于用电-光物质层覆盖的电极阵列，电场将被局限在电极阵列的平面，局部有效场强取决于所加的电压、在光纤中所用电-光物质13的类型和微结构、以及距电极16、17的距离。在一般情况下，大体上整个物质的体积都可以进行切换，就像例如在平面内切换的液晶显示器中已经成功地表现出来的那样，在这里切换的是层厚度为0-30mm的液晶层(例如参见“利用平面内切换模式的电-光行为的原理和特性”，Ohe，M.等人，第15次国际显示研究会会议录，日本，1995，577页；”和“具有25毫秒快速响应速度的18.0英寸对角线的超级TFT”，Ohta，M.等人，技术论文学报，SID国际研讨会，Sanjose(USA)，1999，XXX，86页)。

而且，横向电场18还允许与光纤10的电-光物质13一道使用原来被认为是不适宜使用的切换原理，于是可以使光纤10的可视外观得到可能全新的美学效果和富于创造性的效果。

进而，按照常规的切换原理，精确地确定电极距离或单元间隙具有特别重要的意义，因为单元间隙的调谐精度有时需要0.1mm才能得到最佳的光调制。通过使用在光纤10内的横向电场18，电极16、17只需安排在单个相当薄的层内(即，激励层内)，并且因此不再需要使内部(纤心)电极和外部电极层在光纤内保持间隔开的关系。这就意味着，不需要外部电极层，因此就避免了复杂的分层淀积。

激励层12使电-光物质13的光学特性可以只通过单个激励层进行控制，并且使光学变化功能完全集中在光纤10内，与常规的切换原理通常所要求的相比，对于电极之间的距离的规定的要求更加宽松一些。

现在再一次回到图3a和3b，其中表示用在本发明的光纤10中的电极阵列16、17的两种优选的安排。在图3a中，电极阵列16有两组(分别表示为黑色和白色)交替相邻排列的导电电极指。电极阵列16围绕光纤10的纤心11按圆周和纵向排列。在图3b的一种可替换的安排中，两组电极指缠绕在一起(当然，要相互电绝缘)并且沿中心轴的方向安排成螺旋。

在图4a和4b中，说明电极阵列16a、16b的两种优选的安排。为清楚起见，表示为二维的平直示意图，应该理解，根据需要，可以使电极阵列16a、16b包围圆柱形的或者其它几何形状表面。在图4a的优选安排中，两组电极16a1、16a2的电极指的典型横向尺寸为5-20mm，它们以相等的间隔分开，间隔的典型值为5-50mm，两组电极16a1、16a2的电极指具有相等的长度，通常差不多等于光纤直径，典型值为20mm到几个mm，电极的中心“隆起(spines)”相互分开的距离至少是电极指的长度。在图4b的可替换安排中，与图3a中所示的电极阵列16相对应，最好将电极16a1和16b1的隆起安排成背靠背。在原理上，任何电极的最小尺寸只由加工方法如光刻法决定，以此方式产生横向尺寸例如为50nm的电极是实际可能的，但在实践中最好产生具有以上所述尺寸的电极，因为加工更加容易，并且更加成本有效。

应该理解，例子中所示的电极安排16a、16b是不受限制的，在本发明的光纤中可以使用能够产生横向电场的其它合适的电极结构。

优选地，电极16、17可以具有称之为叉指式电极的形式，这种电极是已知的，在某些平直的二维液晶显示器使用，用于改进视角(例如参见“具有平面内切换模式的电-光行为的原理和特性”Ohe，M.等人，第十五次国际显示研讨会会议录，日本，1995，第577页)。

在优选实施例中，电极阵列16、17与纤心11的外表面接触，纤心11的作用就是阵列16、17的一个基板。电极可以覆盖纤心11表面的几乎全部，或者只覆盖这个表面的一部分，激励层的典型厚度是20-200nm。再一次参照图3c、3d，横向电场18主要限制在激励层，在优选实施例中，横向电场18对应于基本上覆盖纤心11的外表面的表面场。这个表面场基本上没有垂直场分量。

制造电极的方法有几种，如使用薄层淀积技术、光刻方法、X射线光刻术、粒子束和其它非光刻技术。

按照另一种方式，物质层可以用作电极16、17的阵列的物质，在实施例中将物质13夹持在纤心11的激励层12之间。在这个实施例中，要求激励层至少是部分透光的。

电极材料可以是无机的或者有机的，并且包括(但不限于)铟锡氧化物、金、银、铜、铂、及其衍生物，和导电的或半导电的低聚物或聚合物，例如聚苯胺(polyaniline)和噻吩衍生物，例如聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)(poly(3，4-ethylenedioxythiophene)：PEDT或PEDOT。任选地，这些低聚物或聚合物可以包含添加剂以便优化电和热的传导性并且延长寿命。

在优选实施例中，电极阵列16、17可以任选地覆盖有叠置的涂层(未示出)。涂层的主要功能最好是能够保护它的电极，因为这些电极在本质上是很精细和脆弱的。然而，这个涂层还实现第二个功能，第二个功能包括(但不限于)：间隔层、粘结层、阻挡层、密封或覆盖层、紫外屏蔽层、极化层、亮度加强或者感觉改善层、着色层、导电或半导电层、沟道层(channelling layer)、附加电极层、电介质层、及其组合。

由电极阵列16、17产生的横向电场18在与电极相关的部分电-光物质13上施加电的影响。这一部分物质在电-光物质13中确定了一个可切换的体积，这个体积对应于物质13的外表面上的一个可切换的面积。因此，通过选择不同大小的阵列16、17，就可以切换光纤10的一部分或者全部，以便在纤维外观上产生可检测的光学效应。

通过优选安排如图5a、5b、和5c中所示的电极阵列16c、16d、16e，可以在光纤10中产生带有图案的切换效应。在图5a中，使电极指的长度沿阵列16c变化。优选地，长度的变化可以是随机分配的，或者按照另一种方式，在整个阵列16c上循环重复。通过改变电极指的长度，有可能在阵列16c内产生横向电场18的变化，这样就可以在电极附近的部分物质中产生可变的切换效应。

通过改变电极指的顺序以及电极指之间的间距，可以实现更加复杂的带有图案的切换效应。在图5b中，表示出一个优选的安排，从电极指的叉指式序列中省去一个或多个电极指。通过省去电极指，沿阵列16d产生横向电场18的不连续性，这将使电-光物质13的对应部分在这些不连续性的位置是不可切换的。因此，通过在电极的制造期间选择哪些电极指将要省略，就可以在光纤10的可视外观上产生可变的光学效应。

如果按照图5c所示改变相邻电极指之间的间距，就可以沿阵列16e产生强度梯度切换效应。以此方式，有可能沿平行于心轴的方向、或者沿环绕心轴的方向、或者既沿平行于心轴的方向又沿环绕心轴的方向在电-光物质13内产生灰度和光梯度效应。能够展示强度梯度的光纤10对于纺织工业有相当大的益处，尤其是对于试图将电-光纤维加入纺织花样中的时尚设计师更有益处。

在电极的另一个优选的安排中，如图6所示，将指定的一组电极的电极指分段成组16fl......16f4。这种安排的一个优点是可以逐个地寻址和切换这些组16f1......16f4，借此可以对光纤10中的带有图案的切换进行更加强有力的控制。逐个寻址电极组16f1......16f4对于产生感兴趣的美观的光学效应提供了更多的机会。然而，应当说明的是，虽然举例说明的是4个组16f1......16f4，4个电极中的每一个都有4个电极指，但这不是限制，应该理解，分段电极的另外的安排也是可能的。

参照附图7a，说明按照本发明的另一个优选实施例。在这个例子中，电激励装置12包括多个分开的电极阵列，每个电极阵列覆盖纤心11的外表面的对应的一部分。这些对应的部分的面积可以基本上相等，或者按照另一种方式，它们的大小是可变的。优选的作法是，纤心11的外表面的某些部分或者基本上全部都可以由多个电极阵列覆盖。

按照另一种方式，多个分开的电极阵列可以留在电-光物质13的顶部，物质13基本上包围光纤10的纤心11。

多个电极阵列相互之间是电绝缘的，并且每个电极阵列最好能够切换电-光物质13的一个对应的部分。优选的作法是，多个电极阵列都可以独立地切换，或者按照另一种方式，与一个或多个另外的电极阵列联合起来切换。

优选地，多个电极阵列是叉指式电极阵列。

在图7a所示的实施例中，光纤进一步还可以包括一个外护套15，以便保护电-光物质13和提供附加的稳定性，并且支撑在光纤10内。优选地，外护套15是从非导电材料形成的，并且对于光至少是部分透明的。按常规，外护套15是从柔性聚合物形成的。

再一次参照附图7a，光纤进一步还可以包括垫块线14形式的垫块。垫块线14可以保证对于电-光物质13这一层存在一个完全确定的厚度。这可能是必要的，因为物质13具有液体或凝胶的性质，并且因此没有任何固定的形状。垫块线最好缠绕纤心11(在多个电极阵列之上)，它的线径大约为20-200微米。此外，垫块线还可以是分开的大体上圆形的线环的形式，沿纤心的长度或者随机地设置或者按照预定的间隔设置。垫块线14应该是不导电的，以便防止电极阵列的短路。

此外，垫块14是定位在电-光物质13中的大体上球状的垫珠的形式。每个珠14的直径大体上等于物质13的期望的厚度，在此例中珠14的直径约为50-50微米。间隔珠14应该是非导电的，以便防止电极阵列的短路。这些珠或者加入物质13内，或者与多个电极阵列一起直接设置在纤心11的外表面上。

现在参照附图7b，说明按照本发明的另一个优选实施例。在此例中，光纤10在光纤10的不同深度包括两个物质层131、132和两个激励层121、122。所有这些全都设置在非导电纤心11之上。

优选地，一个或多个电极阵列与纤心11的外表面接触，这些电极阵列上设置第一电-光物质。与纤心11接触的电极阵列最好可以控制第一物质层131中的物质的切换。这个光纤10还包括一个中心护套151，以提供光纤10中的结构支撑和稳定性。中心护套151最好是由不导电的材料形成，并且对于光至少是部分透明的。按常规，中心护套151是从柔性聚合物形成的。

中心护套151的外表面最好用作一个或多个另外的电极阵列的基板，第二电-光物质设置在该一个或多个另外的电极阵列上。与中心护套151接触的电极阵列最好可以控制在第二物质层132中物质的切换。光纤10进一步还包括外护套152，以便在光纤10中提供另外的结构支撑和稳定性。外护套最好是由不导电的材料形成，并且对于光至少是部分透明的。按常规，外护套152是由柔性聚合物形成的。

第一和第二物质层131、132最好可包括相同的电-光物质，或者按照另一种方式，包括不同的电-光物质。然而，要对于每种电-光物质进行选择，使其具有至少一种可电调制的光特性。物质层131、132中的物质可以同时切换，或者按照另一种方式，可以独立地进行切换。

在光纤10内不同深度具有两种或多种物质层131、132的一个优点是，在光纤10的外观中可以产生感兴趣的和美观的光学效应，例如改变颜色的效应。在实践中，在分层结构中切换一种或多种物质可使光纤10产生三维的“感觉”。

此外，可以省去中心护套151，并且将一个或多个另外的电极阵列安排在第一物质层131的外表面上。在这种安排中，在第一物质层131中的物质的切换可以通过它的外表面上的电极进行，或者通过纤心11上的电极进行，或者既通过它的外表面上的电极进行又通过纤心11上的电极进行。外部的电极阵列最好对光是至少部分透明的。

在图7b所示的实施例中，重要的是要认识到，在光纤10中产生的横向电场18基本上限制在它们的对应的激励层上，即表面场，并不容易在光纤10的不同层之间穿过。

再一次参照附图7b，光纤10进一步还可以包括在第一和/或第二物质层131、132中的垫块线形式的垫块14。垫块线14最好包围至物质层131、132的前一层，它的线径大约为20-200微米。此外，垫块线还可以是分开的大体上圆形的线环的形式，沿前边层的长度方向或者随机地设置或者按照预定的间隔设置。垫块线14应该是不导电的，以便防止电极阵列的短路。

此外，垫块14可以是大体上球状的垫珠的形式，垫珠或者加入电-光物质131、132中，或者直接设置在对应的电-光物质131、132的前边的层的外表面上。每个珠14的直径大体上等于物质层131、132的期望的厚度，在此例中珠14的直径约为5-50微米。间隔珠14应该是非导电的，以便防止电极阵列的短路。

应该理解，其它的光纤组合是可能的，例如多个物质层和多个激励层，它们在光纤10中安排在各种不同的分层结构中。

有意识地其它的实施例均落在所附的权利要求书的范围内。

Claims (38)

1、一种长纤维或光纤，包括：

具有一个心轴的一个细长纤心；

具有至少一种电可调制的光学特性的物质，所说物质覆盖所说纤心的至少一部分；和

一个电激励装置，所说装置适合于产生在大体平行于心轴的方向上或者在大体环绕心轴延伸的方向上延伸的电场，其中的电场按照电的方式引起所说物质的光学特性的变化，借此改变长纤维或光纤的可视外观。

2、权利要求1的长纤维或光纤，其中：细长纤心是由电绝缘材料形成的。

3、权利要求1或2的长纤维或光纤，其中：细长纤心基本上是圆柱体的。

4、根据前述权利要求中任何一个所述的长纤维或光纤，其中：激励装置包括一个沿基本上平行于心轴的方向延伸的细长的激励层，激励层与纤心基本上是共轴的。

5、根据前述权利要求中任何一个所述的长纤维或光纤，其中包括多个细长的激励层，每个细长的激励层沿基本上平行于心轴的方向延伸，每个细长的激励层与纤心基本上是共轴的，每个层都与心轴隔开一个分隔半径，这个分隔半径与其它激励层中的至少某些激励层的分隔半径是不相同的。

6、权利要求4或5的长纤维或光纤，其中：激励装置进一步还包括一个或多个物质层，每个物质层都在大体平行于心轴的方向延伸，物质层与纤心大体上是共轴的，每个物质层都与至少一个激励层相关。

7、权利要求6的长纤维或光纤，其中：物质层基本上沿纤心的整个表面延伸。

8、根据权利要求4-7中任何一个所述的长纤维或光纤，其中：每个激励层包括至少一个电极阵列。

9、根据权利要求4-8中任何一个所述的长纤维或光纤，其中：每个激励层包括多个电极阵列。

10、权利要求8或9的长纤维或光纤，其中：每个电极阵列适合于产生一个基本上在激励层内部的电场，所说电场的延伸方向大体上平行于心轴，或者大体上环绕所说心轴。

11、根据权利要求8-10中任何一个所述的长纤维或光纤，其中：每个电极阵列都与所说的物质的至少一部分相关联。

12、权利要求11的长纤维或光纤，其中：所说电场适应于以电方式引起部分物质的光学特性的变化。

13、根据权利要求8-12中任何一个所述的长纤维或光纤，其中：纤心与一个激励层接触。

14、权利要求13的长纤维或光纤，其中：激励层夹持在纤心和至少一个物质层之间。

15、权利要求13或14的长纤维或光纤，其中：每个电极阵列沿纤心的外表面的至少一部分的切向和轴向延伸。

16、权利要求15的长纤维或光纤，其中：每个电极阵列适合于产生沿纤心的外表面的部分在大体上平行于心轴的方向的或者在基本上绕心轴的切向方向延伸的电场。

17、一种长纤维或光纤，包括：

具有一个心轴的一个细长纤心；

具有至少一种电可调制的光学特性的一种物质，所说物质覆盖所说纤心的至少一部分；和

一个电激励装置，所说装置包括第一和第二电极对，所说电极对适合于产生在大体平行于心轴的方向的或者在大体横向穿过心轴的方向延伸的电场，其中第一和第二电极淀积在同一个离轴平面，并且其中的电场按照电的方式引起所说物质的光学特性的变化，借此改变长纤维或光纤的可视外观。

18、权利要求17的长纤维或光纤，其中：电激励装置进一步还包括多个电极阵列形式的电极对，电极阵列设置在同一个离轴平面内。

19、权利要求18的长纤维或光纤，其中：电激励装置进一步还包括多个共平面的电极阵列。

20、根据权利要求中8-16中的任何一个或权利要求19所述的长纤维或光纤，其中：每个电极对是电独立的。

21、根据权利要求中8-16中的任何一个或权利要求19或权利要求20所述的长纤维或光纤，其中：每个电极阵列包括分段的电极。

22、权利要求21的长纤维或光纤，其中：至少一个电极适合于逐个寻址的。

23、根据权利要求中8-16或权利要求18-22中的任何一个所述的长纤维或光纤，其中：阵列中的电极具有不同的预定间隔和/或不同的预定长度，从而在长纤维或光纤中可以产生电场的变化。

24、根据权利要求中8-16或权利要求18-23中的任何一个所述的长纤维或光纤，其中：电极是叉指式电极。

25、根据前述权利要求中任何一个所述的长纤维或光纤，进一步还包括一个或多个与纤心基本上共轴的护套。

26、权利要求25的长纤维或光纤，其中：一个或多个护套至少是部分透明的。

27、权利要求25或26的长纤维或光纤，其中：一个或多个护套是由非导电柔性聚合物形成的。

28、根据前述权利要求中任何一个所述的长纤维或光纤，进一步还包括垫块装置。

29、权利要求28的长纤维或光纤，其中：垫块装置包括一个或多个沿大体平行于心轴的方向延伸的垫块线。

30、权利要求28的长纤维或光纤，其中：垫块装置包括多个大体上球状的珠。

31、权利要求30的长纤维或光纤，其中：大体上球状的珠包含在所说的物质之内。

32、根据权利要求28-31中任何一个所述的长纤维或光纤，其中：垫块装置是由电绝缘材料形成的。

33、根据前述权利要求中任何一个所述的长纤维或光纤，其中：电调制物质是无机的或有机的电致发光材料或液晶材料。

34、根据前述权利要求中任何一个所述的长纤维或光纤，其中：纤心是由柔性聚合物制成的。

35、权利要求31的长纤维或光纤，其中：聚合物纤维可从下述的聚合物中的任何一个选择出来：聚酯、聚酰胺、丙烯酸物、聚丙烯、乙烯基聚合物、毛、丝、亚麻、大麻、亚麻、黄麻、人造纤维、乙酸纤维素和棉。

36、根据前述权利要求中任何一个所述的长纤维或光纤，其中：物质的光学特性是颜色。

37、一种从根据前述权利要求中任何一个所述的多个长纤维或光纤形成的服装。

38、一种从根据前述权利要求中任何一个所述的多个长纤维或光纤形成的织物。

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