DE602005002735T2

DE602005002735T2 - Faser mit seitlichen elektrischen feldern

Info

Publication number: DE602005002735T2
Application number: DE602005002735T
Authority: DE
Inventors: Johannes T. A. Redhill WILDERBEEK; Dirk Redhill BURDINSKI; Jacob M. J. Redhill DEN TOONDER; Jan M. Redhill KRANS; Michel P. B. Redhill VAN BRUGGEN
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2025-03-25
Also published as: GB0407230D0; DE602005002735D1; CN1938637A; WO2005096075A1; JP2007531040A; EP1733277B1; ATE374957T1; EP1733277A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Faser oder einen Faden, insbesondere eine bzw. einen solchen, welche(r) für eine Einfügung in einen Stoff oder ein Kleidungsstück geeignet ist, zu dem Zweck, optisch erkennbare Effekte darin zu erzeugen.
Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von die Farbe wechselnden oder Licht emittierenden Fasern bekannt.
Ein bekanntes Verfahren verwendet perforierte optische Fasern, welche Licht durch Perforationen "entweichen" lassen, wenn Licht in ein Ende der Faser eingespeist wird.
Andere bekannte Verfahren beruhen auf der Verwendung eines elektroluminophoren Materials, welches unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes Licht emittiert. Ein solches Verfahren ist in der britischen Patentanmeldung Nr. GB 2 273 606 und der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 97/15939 beschrieben. Das bei solchen Verfahren verwendete elektrische Feld wird erzeugt, indem mindestens zwei Elektrodenschichten in einer Faser integriert werden.
Ein Problem bei diesen existierenden Verfahren ist, dass es erforderlich ist, eine hohe Spannung an die Fasern anzulegen, um eine Farbänderung oder einen anderen optisch erkennbaren Effekt zu erzielen.
Eine bekannte Faser, die ein polymer-dispergiertes Flüssigkristallmaterial umfasst, wird in US 6096666 offenbart, welches die Basis des Oberbegriffes der Ansprüche 1 und 17 bildet.
Eine weitere bekannte Anordnung einer existierenden Faser ist in 1 dargestellt. Die Faser 1 besteht aus einem zylindrischen leitenden Kern 2, der von aufeinanderfolgenden äußeren Schichten 3 bis 5 umgeben ist. Der Kern ist normalerweise aus Metalldraht, z. B. Kupferdraht, hergestellt und fungiert als eine innere Elektrode oder ein Heizelement. Die elektrooptische Substanz 3 bildet eine Schicht um den Kern 2 herum und ist zwischen dem Kern 2 und einer äußeren Elektrodenschicht 4 angeordnet. Wie in 1a dargestellt, kann die Faser optional eine äußere Ummantelung 5 aufweisen, welche wenigstens teilweise lichtdurchlässig ist.
Ein Problem bei existierenden Faseranordnungen ist, dass die äußere Elektrodenschicht 4 normalerweise durch Prozesse der Dünnschichtabscheidung hergestellt wird, welche komplex und mühevoll sein können. Außerdem ist der Erfolg des Abscheidungsprozesses weitgehend von den mechanischen Eigenschaften der tragenden elektrooptischen Substanz 3 abhängig, wodurch die Anzahl möglicher Kombinationen von Substanzen begrenzt wird. Zum Beispiel ist die Abscheidung einer äußeren Elektrode 4, die eine Schicht aus einer flüssigen oder gelartigen elektrooptischen Substanz bedeckt, in der Praxis äußerst schwer zu realisieren.
Die optischen Eigenschaften der elektrooptischen Substanz werden im Allgemeinen durch eine äußere Anregung wie etwa Wärme, Strom oder ein elektrisches Feld verändert. Infolge der vorhandenen Elektrodenschichten der Faser weisen elektrische Felder 6 in der Faser eine radiale Topologie auf, d. h. die Feldlinien verlaufen zwischen den Elektrodenschichten 2, 4 senkrecht zum Kern 2 der Faser 1. Dies ist in 1b dargestellt, in der zu erkennen ist, dass die elektrischen Feldlinien 6 durch die Schicht 3 aus der elektrooptischen Substanz hindurch in radialen Richtungen bezüglich des Kerns 2 verlaufen.
Ein anderes Problem bei bekannten Fasern ist, dass eine radiale Topologie des elektrischen Feldes innerhalb der Fasern eine Begrenzung der Anzahl der elektrooptischen Schaltprinzipien bewirkt, welche innerhalb der elektrooptischen Substanz möglich sind. Dies wiederum bestimmt die Änderungen bei optischen Effekten, die innerhalb einer bestimmten Faser erzielbar sind. Existierende Fasern müssen daher immer ausgeklügeltere Elektrodenschichten verwenden, um die Anzahl möglicher Schaltprinzipien zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere das Gebiet der intelligenten Kleidung (Wearable Electronics). Dieses Gebiet hat das Ziel, spezifische Funktionen, wie etwa Abfühlen, Betätigen, Emittieren von Licht und Wechseln der Farbe, in Kleidungsstücke zu integrieren. Insbesondere ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, Farbwechseleigenschaften in Textilien zur Herstellung von Kleidungsstücken, Einrichtungsgegenständen usw. zu integrieren. Eine solche Technologie könnte verwendet werden, um Wearable Displays (in Kleidung integrierte Displays) und Wearable Indicators (in Kleidung integrierte Anzeigevorrichtungen) herzustellen, und auch, um einfach einen Wechsel einer Farbe oder eines Musters von Textilien aus ästhetischen Gründen zu bewirken.
Es ist bekannt, ein Wearable Display durch Verflechten von leitenden Fasern und elektrooptische Substanzen enthaltenden Fasern herzustellen. Ein Problem bei solchen Displays ist, dass der lichtemittierende Effekt nicht in eine einzelne Faser integriert ist. Das bedeutet, dass der Effekt nicht gleichmäßig in dem gesamten Kleidungsstück oder anderen Gegenstand, der aus den Fasern hergestellt ist, vorhanden ist. Außerdem ist es notwendig, entweder zwei Mengen von miteinander verflochtenen Fasern zu verwenden, die leitende Elemente enthalten, oder zusätzliche leitende Schichten, die auf die gewebte Struktur aufgebracht werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Faser oder einen Faden bereitzustellen, bei welcher bzw. bei welchem die sich optisch ändernde Funktion in die einzelne Faser oder den einzelnen Faden integriert ist, und wobei die Änderung des Aussehens der Faser oder des Fadens aktiv gesteuert werden kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Faser oder einen Faden bereitzustellen, bei welcher bzw. bei welchem die Änderung des Aussehens der Faser oder des Fadens durch eine einzige Elektrodenschicht aktiv gesteuert werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Faser oder einen Faden bereitzustellen, die bzw. der eine nichtradiale Topologie des elektrischen Feldes in der Faser oder dem Faden aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stoff aus einer Faser oder einem Faden gemäß der vorliegenden Erfindung zu schaffen, wobei dieser Stoff verwendet werden kann, um zum Beispiel Kleidungsstücke oder Möbel herzustellen.
Einige dieser oder alle diese Aufgaben können durch Ausführungsformen der Erfindung gelöst werden, die hier beschrieben werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Faden oder eine Faser bereitgestellt, wie in Anspruch 1 definiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Faden oder eine Faser bereitgestellt, wie in Anspruch 17 definiert.
Andere bevorzugte und vorteilhafte Merkmale werden aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 16 und 18 bis 36 ersichtlich.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Kleidungsstück oder ein Textil, das aus einer Vielzahl von Fasern oder Fäden gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
die 1a und 1b perspektivische Schnittdarstellungen von Fasern, die nach dem Stand der Technik bekannt sind;
2 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Faser gemäß der vorliegenden Erfindung;
die 3a und 3b perspektivische Schnittdarstellungen einer Faser, die zwei unterschiedliche Elektrodenanordnungen gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
die 3c und 3d perspektivische Schnittdarstellungen von Fasern, welche eine Topologie eines elektrischen Feldes gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
die 4a und 4b schematische Darstellungen, die zwei unterschiedliche Elektrodenanordnungen gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
die 5a, 5b und 5c schematische Darstellungen, die drei unterschiedliche Elektrodenanordnungen gemäß bevorzugten Ausfürungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
6 eine schematische Darstellung einer weiteren Elektrodenanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
die 7a und 7b schematische Schnittdarstellungen einer zweiten und einer dritten Ausführungsform einer Faser gemäß der vorliegenden Erfindung.
Es wird zunächst auf 2 Bezug genommen; eine Faser gemäß der vorliegenden Erfindung ist allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Faser 10 umfasst einen länglichen Kern 11, der vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, wobei der Kern eine Kernachse aufweist. Bei bevorzugten Ausführungsformen hat der Kern 11 eine im Wesentlichen zylindrische Form und kann aus einer nichtleitenden flexiblen Polymerfaser hergestellt sein. Zu den Beispielen geeigneter Polymerfasern gehören unter anderem Polyester, Polyamide, Polyacryle, Polypropylene, Polymere auf Vinylbasis, Wolle, Seide, Flachs, Hanf, Leinen, Jute, Fasern auf der Basis von Kunstseide, Fasern auf der Basis von Celluloseacetat und Baumwolle.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen kann der Kern 11 unmittelbar mit einer Sperrschicht (nicht dargestellt) beschichtet sein, um das Material des Kerns 11 während nachfolgender Schritte des Verfahrens zur Herstellung der Faser zu schützen. Insbesondere kann die Sperrschicht so gewählt sein, dass sie vorzugsweise gegen chemische Ätzmittel beständig ist. Im weiteren Text sind Bezugnahmen auf "Kern" so zu verstehen, dass dieser Begriff den Kern mit oder ohne eine Sperrschicht beinhaltet.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Kern 11 aus einem leitenden Material, z. B. Gold, Silber oder Kupfer, geformt werden, welches danach unmittelbar mit einer isolierenden Schicht überzogen wird.
Ein Vorteil der Verwendung von Polymerfasern ist, dass sie jederzeit verfügbar sind und mechanische Eigenschaften aufweisen, welche so angepasst werden können, dass sie für die speziellen Anforderungen an die Faser geeignet sind, z. B. im Hinblick auf Festigkeit und Biegsamkeit. Dies steht im Gegensatz zu leitenden Metalldrähten, welche nur einen begrenzten Bereich von mechanischen Eigenschaften aufweisen. Die Verwendung eines Kernmaterials mit einem umfangreicheren Bereich möglicher mechanischer Eigenschaften ist vorteilhaft, da sie einige elektrooptische Substanzen und Kombinationen davon gestattet, die zuvor nicht als für eine Verwendung in der Faser 10 geeignet betrachtet wurden.
Die Faser 10 umfasst ferner ein Stimulationsmittel 12 und eine elektrooptische Substanz 13. Das Stimulationsmittel 12 ist in der Lage, einen äußeren Reiz auf die Substanz 13 auszuüben, um einen optisch erkennbaren Effekt hervorzurufen. Das Stimulationsmittel 12 ist von elektrischer Natur und in der Lage, ein elektrisches Feld an die Substanz 13 anzulegen. Die elektrooptische Substanz ist so gewählt, dass sie mindestens eine elektrisch modulierbare optische Eigenschaft aufweist.
Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Stimulationsmittel 12 eine oder mehrere langgestreckte Stimulationsschichten, die sich in einer im Wesentlichen zur Kernachse parallelen Richtung erstrecken, wobei die Stimulationsschichten im Wesentlichen koaxial zum Kern 11 sind und bei verschiedenen Radien bezüglich der Kernachse angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst das Stimulationsmittel 12 ferner eine oder mehrere Substanzschichten, die jeweils die elektrooptische Substanz 13 enthalten. Dabei erstreckt sich jede Substanzschicht in einer im Wesentlichen zur Kernachse parallelen Richtung, wobei die Substanzschichten im Wesentlichen koaxial zum Kern 11 und jeweils mit mindestens einer Stimulationsschicht gekoppelt sind.
Bei bevorzugten Ausführungsformen umgeben eine Stimulationsschicht und eine Substanzschicht wenigstens einen Abschnitt des Kerns 11. Am besten ist eine Stimulationsschicht zwischen dem Kern 11 und einer Substanzschicht 13 angeordnet.
Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen kann die Substanzschicht zwischen dem Kern 11 und einer Stimulationsschicht 12, welche wenigstens teilweise lichtdurchlässig ist, angeordnet sein.
Es ist zu beachten, dass, obwohl die bevorzugten Ausführungsformen eine Faser 10 betreffen, die eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, dies keine Einschränkung darstellen soll, und dass die Faser 10 der vorliegenden Erfindung andere geometrische Querschnitte und Konfigurationen aufweisen kann. Insbesondere kann die Faser 10 der vorliegenden Erfindung auch die Form einer flachen oder bandförmigen Faser haben.
Daher sind hier beliebige Bezugnahmen auf "Faser", "Faden", "Schicht" oder "Kern" nicht so zu verstehen, dass diese Begriffe auf zylindrische Geometrien begrenzt sind. Außerdem kann ein "Kern" einer flachen oder bandförmigen Faser so verstanden werden, dass er eine Basisschicht beinhaltet.
Bei bevorzugten Ausführungsformen kann die elektrooptische Substanz 13 hauptsächlich aus einem herkömmlichen Flüssigkristallmaterial mit niedrigem Molekulargewicht und Kombinationen aus Flüssigkristallen mit niedrigem Molekulargewicht und Polymeren bestehen. Diese Polymere können aus flexiblen Polymeren, Seitenketten-Flüssigkristallpolymeren, Hauptketten-Flüssigkristallpolymeren, isotropen oder anisotropen Netzen, dispergierten Polymerpartikeln und Kombinationen davon bestehen.
Stattdessen kann die elektrooptische Substanz 13 auch hauptsächlich aus optional gefärbten kugelförmigen oder zylindrisch geformten Partikeln bestehen. Die Partikel können optional eine Ladung tragen und können in einem Träger wie etwa einer Flüssigkeit suspendiert sein. Ferner kann jedes Partikel zusätzliche Subpartikel umfassen, wie etwa gefärbte Polymer-Mikrokapseln, die optional in einem zweiten Träger suspendiert sind. In einem anderen Beispiel können gefärbte Partikel, z. B. Farbstoffe und Pigmente, verwendet werden, welche in einer wässrigen Lösung dispergiert sind und welche in Reaktion auf externe Stimuli eine Farbänderung bei reversiblen Volumenphasenübergängen aufweisen (siehe zum Beispiel "Polymer gel light-modulation materials imitating pigment cells", Akashi, R. et al., Adv. Mater., 14 (24), 2002, S. 1808).
Bei noch einer anderen Ausführungsform kann die elektrooptische Substanz 13 ein beliebiges bekanntes anorganisches oder organisches elektrolumineszentes Material oder nicht elektrolumineszentes Trägermaterial, das elektrolumineszentes Material enthält, sein. Zu den nicht einschränkenden Beispielen eines solchen Materials gehören Leuchtstoffe und Leuchtstoff enthaltende Schichten. Insbesondere sind Beispiele von Leuchtstoffen Halbleiter mit großer Bandlücke, wie etwa II-VI-Verbindungen, Seltenerdoxide und Oxysulfide sowie Isolatoren. Vorzugsweise können II-VI-Materialien verwendet werden, wie etwa ZnS, SrS, dotiert zum Beispiel, unter anderem, mit Mn, Cu, Eu oder Ce, und ihre jeweiligen Derivate. Eine andere Alternative ist die Verwendung von organischen (z. B. organische Leuchtdiodenmaterialien mit kleinen Molekülen oder oligomere oder polymere organische Leuchtdiodenmaterialien) oder anorganischen Leuchtdiodenmaterialien.
Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen kann die Faser 10 ferner eine äußere Ummantelung 15 aufweisen, um die elektrooptische Substanz 13 zu schützen und um für zusätzliche Stabilität und eine Abstützung für die Faser 10 zu sorgen. Vorzugsweise ist die äußere Ummantelung 15 aus einem nichtleitenden Material hergestellt und ist wenigstens teilweise lichtdurchlässig. Zweckmäßigerweise ist die äußere Ummantelung 15 aus einem flexiblen Polymer hergestellt.
Es wird erneut auf 2 Bezug genommen; vorzugsweise umfasst die Faser 10 ferner Distanzmittel 14, um die Faser 10 in einer vorgegebenen Form zu halten. In Abhängigkeit von der Art der elektrooptischen Substanz 13 kann es vorteilhaft sein, Distanzelemente 14 in die Faser oder den Faden 10 einzufügen, insbesondere wenn die Substanz 13 eine flüssige oder gelartige Form hat und daher keine von selbst erhalten bleibende Gestalt aufweist.
Die Distanzmittel 14 sind vorzugsweise aus einem nichtleitenden Material hergestellt, wie etwa Glas oder Polystyrol, und können die Form von zum Beispiel langgestreckten Drähten, im Wesentlichen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Drahtringen oder im Wesentlichen kugelförmigen Perlen haben.
Es wird auf die 3a und 3b Bezug genommen; jede Stimulationsschicht umfasst vorzugsweise ein Array von Elektroden 16, 17, das mehrere Elektrodenpaare umfasst. Die Elektroden sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie ein seitliches elektrisches Feld 18 entweder in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zur Achse des Kerns 11 ist, oder in einer Richtung, die sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung um die Kernachse herum erstreckt, wie in 3c bzw. 3d dargestellt, erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Elektrodenarrays so angeordnet sein, dass sie elektrische Felder erzeugen, welche sich sowohl im Wesentlichen entlang der Richtung der Kernachse als auch im Wesentlichen in Umfangsrichtung um die Kernachse erstrecken. Dies steht im Gegensatz zu den herkömmlichen radialen oder senkrechten elektrischen Feldern, die in existierenden Fasern verwendet werden (siehe 1b). Das seitliche elektrische Feld 18 ist im Wesentlichen auf die Ebene der Elektroden begrenzt, d. h. ein Flächenfeld, welches im Falle von zylindrischen Geometrien auf eine zylindrische Fläche begrenzt wäre. Die lokale effektive Feldstärke hängt von der angelegten Spannung, dem Typ und der Mikrostruktur der in der Faser verwendeten Substanz 13 und vom Abstand von den Elektroden 16, 17 ab. Normalerweise werden makroskopische Feldstärken im Bereich 0–50 Vmm^–1, jedoch normalerweise 0,5–5 Vmm^–1, für Substanzschichten, die Flüssigkristall mit niedrigem Molekulargewicht enthalten, benötigt. Die makroskopische Feldstärke erhöht sich bei zunehmendem Gehalt an Flüssigkristallen mit höherem Molekulargewicht, wie etwa Flüssigkristallpolymeren. Im Falle von elektrolumineszenten Materialien kann die makroskopische Feldstärke wesentlich höher sein, im Bereich von 0–500 Vmm^–1, jedoch normalerweise 10–250 Vmm^–1.
Bezugnahmen auf ein "seitliches elektrisches Feld", "seitliches Feld" oder "Oberflächenfeld" sind hier so zu verstehen, dass sie ein beliebiges elektrisches Feld beinhalten, das Richtungen im Wesentlichen parallel zur Achse des Faserkerns 11 aufweist oder Richtungen im Wesentlichen entlang des Umfangs um die Kernachse aufweist, unabhängig von der Stärke des Feldes oder irgendwelchen Gradienten im Feld.
Ferner sind im Falle von flachen oder bandförmigen Fasergeometrien (nicht dargestellt) die mehreren Elektrodenpaare in dem Elektrodenarray so angeordnet, dass sie ein seitliches elektrisches Feld entweder in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Achse des Kerns 11 oder in einer Richtung im Wesentlichen quer zur Kernachse erzeugen, wobei die Elektrodenpaare in derselben nicht durch die Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind. Das transversale Feld ist daher im Wesentlichen auf die nicht durch die Achse verlaufende Ebene eingeschränkt und weist keine radiale Feldkomponente auf, die durch die Kernachse verläuft. Daher sind Bezugnahmen auf ein "seitliches elektrisches Feld", "seitliches Feld" oder "Oberflächenfeld" hier auch so zu verstehen, dass sie transversale elektrische Oberflächenfelder in flachen oder bandförmigen Fasergeometrien beinhalten.
Seitliche Felder 18 innerhalb der Faser 10 sind vorteilhaft, da sie es ermöglichen, einige elektrooptische Substanzen 13 und Kombinationen davon, die bislang als ungeeignet angesehen wurden, in der Faser 10 zu verwenden. Die Richtung des elektrischen Feldes in der Faser 10 der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass elektrooptische Substanzen 13 in der Faser 10 in einer nicht radialen Richtung (bezüglich des Kerns) elektrisch stimuliert werden. Dies kann für einige Flüssigkristallmaterialien und deren Schaltprinzipien und Elektroluminophore besonders vorteilhaft sein. Insbesondere profitieren Schaltprinzipien von Flüssigkristallen, welche ein so genanntes Schaltprinzip in der Ebene (In-Plane Switching) anwenden, von dieser Konstruktion, siehe zum Beispiel "Principles and characteristics of electro-optical behaviour with in-plane switching mode", Oh-e, M. et al., Proc. of the 15th International Display Research, Japan, 1995, S. 577, und "Single-substrate liquid-crystal displays by photo-enforced stratification", Penterman et al., Nature, 417, 2002, S. 55.
Für ein Elektrodenarray, das mit einer Schicht aus einer elektrooptischen Substanz bedeckt ist, ist das elektrische Feld dann auf die Ebene des Arrays beschränkt, und die lokale effektive Feldstärke hängt von der angelegten Spannung, dem Typ und der Mikrostruktur der in der Faser verwendeten Substanz 13 und vom Abstand von den Elektroden 16, 17 ab. Im Allgemeinen kann im Wesentlichen das gesamte Volumen der Substanz geschaltet werden, wie zum Beispiel in Flüssigkristall-Displays mit Schaltung in der Ebene erfolgreich nachgewiesen worden ist, wobei Flüssigkristallschichten mit einer Schichtdicke von 0–30 mm geschaltet werden (siehe zum Beispiel "Principles and characteristics of electro-optical behaviour with in-plane switching mode", Oh-e, M. et al., Proc. of the 15th International Display Research, Japan, 1995, S. 577, und "18.0-in.-Diagonal super-TFTs with fast response speed of 25 msec", Ohta, M. et al., Digest of Technical Papers, SID International Symposium, San Jose (USA), 1999, XXX, S. 86.
Außerdem ermöglichen die seitlichen Felder 18 auch, dass zuvor ungeeignete Schaltprinzipien bei der elektrooptischen Substanz 13 der Faser 10 verwendet werden, und führen somit zu potentiell neuen ästhetischen und kreativen Effekten im visuellen Erscheinungsbild der Faser 10.
Ferner ist bei herkömmlichen Schaltprinzipien die exakte Definition des Elektrodenabstands, oder Zellabstands (Cell Gap), von besonderer Bedeutung, da der Zellabstand für eine optimale Modulation des Lichtes manchmal mit einer Genauigkeit von 0,1 mm eingestellt werden muss. Durch Verwendung seitlicher elektrischer Felder 18 innerhalb der Faser 10 brauchen die Elektroden 16, 17 nur in einer einzigen im Wesentlichen dünnen Schicht (d. h. einer Stimulationsschicht) angeordnet zu werden, und so ist es nicht mehr erforderlich, eine innere (Kern-)Elektrode und eine äußere Elektrodenschicht zu haben, die in einem bestimmten Abstand voneinander in der Faser gehalten werden. Dies bedeutet, dass eine äußere Elektrodenschicht nicht erforderlich ist und eine komplexe Schichtung durch Abscheidung daher vermieden wird.
Das Stimulationsmittel 12 ermöglicht, dass die optischen Eigenschaften der elektrooptischen Substanz 13 nur über eine einzige Elektrodenschicht gesteuert werden, und gestattet, dass die Funktion der optischen Änderung vollständig in die Faser 10 integriert ist, mit weniger strengen Spezifikationen bezüglich des Abstands zwischen den Elektroden, als sie für herkömmliche Schaltprinzipien gewöhnlich erforderlich sind.
Es wird nochmals auf die 3a und 3b Bezug genommen; sie zeigen zwei bevorzugte Anordnungen von Elektrodenarrays 16, 17 zur Verwendung in der Faser 10 der vorliegenden Erfindung. In 3a weist das Elektrodenarray 16 zwei Mengen (als schwarz bzw. weiß dargestellt) von leitenden Elektrodenfingern auf, die in einer ineinander greifenden, abwechselnden benachbarten Folge angeordnet sind. Das Array 16 ist in Umfangsrichtung und Längsrichtung um den Kern 11 der Faser 10 herum angeordnet. Bei einer alternativen Anordnung in 3b sind die zwei Mengen von Elektrodenfingern miteinander verschlungen (obwohl elektrisch voneinander isoliert) und schraubenlinienförmig entlang der Richtung der Kernachse angeordnet.
In den 4a und 4b sind zwei bevorzugte Anordnungen von Elektrodenarrays 16a, 16b dargestellt. Um der Klarheit willen sind diese zweidimensional als eine "ebene" schematische Darstellung abgebildet, und es ist klar, dass diese je nach Erfordernis um eine zylindrische oder andere geometrische Fläche herum gewickelt werden könnte. In der bevorzugten Anordnung in 4a weisen die Elektrodenfinger der zwei Mengen von Elektroden 16a1, 16a2 eine seitliche Abmessung von normalerweise 5–20 mm auf, sind in gleichen Abständen von normalerweise 5–50 mm angeordnet und sind von gleicher Länge, die normalerweise nahezu gleich dem Faserdurchmesser ist, normalerweise von 20 mm bis zu mehreren mm, wobei die zentralen "Wirbelsäulen" der Elektroden in Abständen voneinander angeordnet sind, die wenigstens gleich der Länge der Finger sind. Bei der alternativen Anordnung in 4b, die dem Elektrodenarray 16 entspricht, das in 3a dargestellt ist, sind die "Wirbelsäulen" der Elektroden 16b1 und 16b2 vorzugsweise so angeordnet, dass sie sich "Rücken an Rücken" befinden. Vornehmlich wird die minimale Abmessung irgendeiner Elektrode nur durch das Bearbeitungsverfahren bestimmt, z. B. Lithographie, und auf diese Weise ist es auch machbar, Elektroden mit einer seitlichen Abmessung von zum Beispiel 50 nm herzustellen, doch werden in der Praxis Elektroden mit Abmessungen wie oben beschrieben bevorzugt, da die Verarbeitung wesentlich einfacher und kostengünstiger ist.
Selbstverständlich sind die dargestellten beispielhaften Elektrodenanordnungen 16a, 16b nicht einschränkend, und es können auch andere geeignete Konfigurationen, welche seitliche elektrische Felder erzeugen, in der Faser der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Vorzugsweise sind die Elektroden 16, 17 von einer Form, die kammartig verzahnte Elektroden (Interdigitated Electrodes) genannt wird und welche bekanntlich in einigen flachen 2-dimensionalen Flüssigkristall-Displays zur Verbesserung des Gesichtswinkels verwendet werden (siehe zum Beispiel "Principles and characteristics of electro-optical behaviour with in-plane switching mode", Oh-e, M. et al., Proc. of the 15th International Display Research, Japan, 1995, S. 577).
Bei bevorzugten Ausführungsformen befindet sich das Array von Elektroden 16, 17 in Kontakt mit der Außenfläche des Kerns 11, wobei der Kern 11 als ein Substrat für das Array 16, 17 wirkt. Die Elektroden können im Wesentlichen die gesamte Außenfläche des Kerns 11 oder nur einen Teil der Fläche bedecken, wobei die Stimulationsschicht normalerweise 20–200 nm dick ist. Es wird erneut auf die 3c und 3d Bezug genommen; das seitliche elektrische Feld 18 ist im Wesentlichen auf die Stimulationsschicht begrenzt, welche bei der bevorzugten Ausführungsform einem Oberflächenfeld entsprechen würde, das im Wesentlichen die Außenfläche des Kerns 11 bedeckt. Das Oberflächenfeld weist dabei im Wesentlichen keine senkrechten Feldkomponenten auf.
Die Elektroden können auf verschiedene Weisen hergestellt werden, unter Anwendung von Dünnschicht-Abscheidungsverfahren, lithographischen Verfahren, Röntgenlithographie, Teilchenstrahlverfahren und anderen nichtlithographischen Verfahren.
Stattdessen kann bei Ausführungsformen, bei welchen die Substanz 13 zwischen dem Kern 11 und einer Stimulationsschicht 12 angeordnet ist, eine Substanzschicht als ein Substrat für das Array von Elektroden 16, 17 fungieren. Bei dieser Ausführungsform müsste die Stimulationsschicht mindestens teilweise lichtdurchlässig sein.
Das Elektrodenmaterial kann entweder anorganisch oder organisch sein und beinhaltet, ist jedoch nicht beschränkt auf Indiumzinnoxid, Gold, Silber, Kupfer, Platin und ihre Derivate sowie leitende oder halbleitende Oligomere oder Polymere, z. B. Polyanilin- und Thiophenderivate wie etwa Poly(3,4-ethylendioxythiophen): PEDT oder PEDOT. Optional können diese Oligomere oder Polymere Zusatzstoffe enthalten, um die elektrische und thermische Leitfähigkeit zu optimieren und die Lebensdauer zu verlängern.
Bei bevorzugten Ausführungsformen kann das Array von Elektroden 16, 17 optional mit einer sie überlagernden Umhüllung (nicht dargestellt) bedeckt sein. Die Hauptfunktion der Umhüllung ist vorzugsweise, die Elektroden zu schützen, da diese von Natur aus sehr fein und empfindlich sind. Die Umhüllung kann jedoch außerdem eine Nebenfunktion erfüllen, welche unter anderem die einer Abstandsschicht, einer Haftschicht, einer Sperrschicht, einer Dicht- oder Abdeckschicht, einer UV-Abschirmungsschicht, einer Polarisationsschicht, einer Schicht zur Verstärkung der Helligkeit oder Verbesserung der Wahrnehmung, einer Färbungsschicht, einer leitenden oder halbleitenden Schicht, einer kanalisierenden Schicht, einer zusätzlichen Elektrodenschicht, einer dielektrischen Schicht oder beliebiger Kombinationen davon sein kann.
Das seitliche elektrische Feld 18, dass von dem Array von Elektroden 16, 17 erzeugt wird, übt einen elektrischen Einfluss auf den Abschnitt der elektrooptischen Substanz 13 aus, der mit den Elektroden verbunden ist. Der Abschnitt der Substanz definiert ein schaltbares Volumen in der elektrooptischen Substanz 13, welches einem schaltbaren Bereich auf der Außenfläche der Substanz 13 entspricht. Folglich kann durch Wählen von Bereichen 16, 17 von unterschiedlichen Größen ein Teil der Faser 10 oder die gesamte Faser geschaltet werden, um erkennbare optische Effekte im Aussehen der Faser zu erzeugen.
Musterartige Schalteffekte können in der Faser 10 durch die bevorzugten Anordnungen von Elektrodenarrays 16c, 16d und 16e hervorgerufen werden, die in den 5a, 5b und 5c dargestellt sind. In 5a sind die Elektrodenfinger so angeordnet, dass ihre Länge entlang des Arrays 16c variiert. Vorzugsweise können die Längenänderungen zufällig verteilt sein, oder aber sie werden durch das gesamte Array 16c hindurch zyklisch wiederholt. Durch Variieren der Längen der Elektrodenfinger ist es möglich, Änderungen in dem seitlichen elektrischen Feld 18 innerhalb des Arrays 16c zu erzeugen, welche variable Schalteffekte in dem Abschnitt der Substanz in der nahen Umgebung der Elektroden hervorrufen.
Komplexere musterartige Schalteffekte können erreicht werden, indem die Reihenfolge der Elektrodenfinger und die Abstände zwischen ihnen variiert werden. In 5b ist eine bevorzugte Anordnung dargestellt, in welcher ein oder mehrere Elektrodenfinger aus der kammartig verzahnten Folge von Fingern ausgelassen wurden. Durch Auslassen von Elektrodenfingern werden Diskontinuitäten in dem seitlichen elektrischen Feld 18 entlang des Arrays 16d erzeugt, welche bewirken, dass die entsprechenden Abschnitte der elektrooptischen Substanz 13 an den Stellen der Diskontinuitäten nicht schaltbar werden. Indem gewählt wird, welche Elektrodenfinger während der Herstellung der Elektroden ausgelassen werden sollen, können daher variable optische Effekte im visuellen Erscheinungsbild der Faser 10 hervorgerufen werden.
Falls die Abstände zwischen benachbarten Elektrodenfingern variiert werden, wie in 5c dargestellt, kann ein Schalteffekt mit Intensitätsgradient entlang des Arrays 16e hervorgerufen werden. Auf diese Weise ist es möglich, Effekte einer Grauskala und Effekte der optischen Abstufung in der elektrooptischen Substanz 13 entweder entlang einer Richtung parallel zur Kernachse oder in Umfangsrichtung um die Kernachse hervorzurufen, oder in beiden Richtungen. Fasern 10 mit der Fähigkeit, Intensitätsgradienten aufzuweisen, sind für die Textilindustrie von beträchtlichem Interesse, insbesondere für Modedesigner, die sich bemühen, elektrooptische Fasern in Textildesigns zu integrieren.
Bei einer weiteren bevorzugten Anordnung von Elektroden, die in 6 dargestellt ist, sind die Elektrodenfinger einer gegebenen Menge von Elektroden in Gruppen 16f1, ..., 16f4 segmentiert. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Gruppen 16f1, ..., 16f4 einzeln adressiert und geschaltet werden können, wodurch eine bessere Beherrschung des nach einem Muster erfolgenden Schaltens in der Faser 10 ermöglicht wird. Eine individuelle Adressierung von Elektrodengruppen 16f1, ..., 16f4 bietet weitere Möglichkeiten, interessante und ästhetisch ansprechende optische Effekte hervorzurufen. Es ist jedoch anzumerken, dass, obwohl das Beispiel vier Gruppen 16f1, ..., 16f4 von jeweils vier Elektrodenfingern zeigt, dies keine Einschränkung darstellt und selbstverständlich auch andere Anordnungen von segmentierten Elektroden möglich sind.
Es wird auf 7a Bezug genommen; diese zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel umfasst das elektrische Stimulationsmittel 12 mehrere separate Elektrodenarrays, wobei jedes Array einen jeweiligen Teil der Außenfläche des Kerns 11 bedeckt. Die jeweiligen Teile können im Wesentlichen flächengleich sein oder auch unterschiedliche Größe haben. Vorzugsweise kann entweder ein Teil oder im Wesentlichen die gesamte Außenfläche des Kerns 11 von den mehreren Elektrodenarrays bedeckt sein.
Stattdessen können sich die mehreren separaten Elektrodenarrays auch auf der Oberseite der elektrooptischen Substanz 13 befinden, wobei die Substanz 13 im Wesentlichen den Kern 11 der Faser 10 umgibt.
Die mehreren Elektrodenarrays sind voneinander elektrisch isoliert, und jedes ist vorzugsweise in der Lage, einen entsprechenden Abschnitt der elektrooptischen Substanz 13 zu schalten. Vorzugsweise können die mehreren Elektrodenarrays unabhängig voneinander geschaltet werden, oder auch in Verbindung mit einem oder mehreren anderen.
Vorzugsweise sind die mehreren Elektrodenarrays Arrays von kammartig verzahnten Elektroden.
Bei der in 7a dargestellten Ausführungsform kann die Faser ferner eine äußere Ummantelung 15 umfassen, um die elektrooptische Substanz 13 zu schützen und um für zusätzliche Stabilität und Abstützung in der Faser 10 zu sorgen. Vorzugsweise ist die äußere Ummantelung 15 aus einem nichtleitenden Material hergestellt und ist wenigstens teilweise lichtdurchlässig. Zweckmäßigerweise ist die äußere Ummantelung 15 aus einem flexiblen Polymer hergestellt.
Es wird erneut auf 7a Bezug genommen; die Faser kann zusätzlich Distanzelemente in der Form von Distanzdrähten 14 umfassen. Die Distanzdrähte 14 stellen das Vorhandensein einer wohldefinierten Dicke der Schicht der elektrooptischen Substanz 13 sicher. Dies kann notwendig sein, da die Substanz 13 flüssige oder gelartige Eigenschaften aufweist und daher keine feste Form hat. Die Distanzdrähte sind vorzugsweise um den Kern 11 herum geschlungen (wobei sie die mehreren Elektrodenarrays überlagern) und weisen einen Drahtdurchmesser von ungefähr 20–200 μm auf. Stattdessen können die Distanzdrähte auch die Form von separaten, im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Drahtringen haben, die entweder zufällig oder in vorgegebenen Intervallen entlang der Länge des Kerns angeordnet sind. Die Distanzdrähte 14 sollten nichtleitend sein, um ein Kurzschließen der Elektrodenarrays zu verhindern.
Stattdessen können die Distanzelemente 14 auch die Form von im Wesentlichen kugelförmigen Distanzperlen haben, die in der elektrooptischen Substanz 13 angeordnet sind. Der Durchmesser jeder der Perlen 14 ist im Wesentlichen gleich der gewünschten Dicke der Substanz 13, welche in diesem Beispiel ungefähr 5–50 μm beträgt. Die Distanzperlen 14 sollten nichtleitend sein, um ein Kurzschließen der Elektrodenarrays zu verhindern. Die Perlen können entweder in die Substanz 13 integriert sein, oder sie können zusammen mit den mehreren Elektrodenarrays direkt auf die Außenfläche des Kerns 11 aufgebracht sein.
Es wird auf 7b Bezug genommen; sie zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel umfasst die Faser 10 zwei Substanzschichten 131, 132 und zwei Stimulationsschichten 121, 122 in unterschiedlichen Tiefen innerhalb der Faser 10. Alle diese Schichten liegen über einem nichtleitenden Kern 11.
Vorzugsweise befinden sich ein oder mehrere Elektrodenarrays in Kontakt mit der Außenfläche des Kerns 11, wobei diese Arrays dann mit einer ersten elektrooptischen Substanz überzogen sind. Die Elektrodenarrays, die sich in Kontakt mit dem Kern 11 befinden, steuern vorzugsweise das Schalten der Substanz in der ersten Substanzschicht 131. Die Faser 10 weist ferner eine zentrale Ummantelung 151 auf, um für strukturelle Abstützung und Stabilität in der Faser 10 zu sorgen. Die zentrale Ummantelung 151 ist vorzugsweise aus nichtleitendem Material hergestellt und ist mindestens teilweise lichtdurchlässig. Zweckmäßigerweise ist die zentrale Ummantelung 151 aus einem flexiblen Polymer hergestellt.
Die Außenfläche der zentralen Ummantelung 151 fungiert vorzugsweise als ein Substrat für ein oder mehrere weitere Elektrodenarrays, welche anschließend mit einer zweiten elektrooptischen Substanz bedeckt werden. Die Elektrodenarrays, die sich in Kontakt mit der zentralen Ummantelung 151 befinden, steuern vorzugsweise das Schalten der Substanz in der zweiten Substanzschicht 132. Die Faser 10 weist ferner eine äußere Ummantelung 152 auf, um für weitere strukturelle Abstützung und Stabilität in der Faser 10 zu sorgen. Die äußere Ummantelung ist vorzugsweise aus nichtleitendem Material hergestellt und ist mindestens teilweise lichtdurchlässig. Zweckmäßigerweise ist die äußere Ummantelung 152 aus einem flexiblen Polymer hergestellt.
Vorzugsweise können die erste und die zweite Substanzschicht 131, 132 dieselbe elektrooptische Substanz enthalten, oder auch unterschiedliche elektrooptische Substanzen enthalten. Jedoch ist jede so gewählt, dass sie mindestens eine elektrisch modulierbare optische Eigenschaft aufweist. Die Substanzen in den Schichten 131, 132 können gleichzeitig geschaltet werden, oder können auch unabhängig geschaltet werden.
Ein Vorteil des Vorhandenseins von zwei oder mehr Substanzschichten 131, 132 in unterschiedlichen Tiefen innerhalb der Faser 10 ist, dass interessante und ästhetisch ansprechende optische Effekte im Aussehen der Faser 10 hervorgerufen werden können, z. B. variierende Farbeffekte. Insbesondere kann das Schalten einer oder mehrerer Substanzen in Schichtkonfigurationen der Faser 10 ein dreidimensionales "Gefühl" geben.
Stattdessen kann auch auf die zentrale Ummantelung 151 verzichtet werden, und das eine oder die mehreren weiteren Elektrodenarrays können auf der Außenfläche der ersten Substanzschicht 131 angeordnet sein. Bei dieser Anordnung kann die Substanz in der ersten Substanzschicht 131 entweder durch die Elektroden an ihrer Außenfläche geschaltet werden, oder durch die Elektroden am Kern 11, oder durch beide. Die äußeren Elektrodenarrays sind vorzugsweise mindestens teilweise lichtdurchlässig.
Es ist wichtig, sich bei der in 7b dargestellten Ausführungsform darüber im Klaren zu sein, dass die in der Faser 10 erzeugten seitlichen elektrischen Felder 18 im Wesentlichen auf ihre jeweiligen Stimulationsschichten, d. h. Oberflächenfelder begrenzt sind und nicht radial zwischen den verschiedenen Schichten der Faser 10 verlaufen.
Es wird erneut auf 7b Bezug genommen; die Faser kann ferner Distanzelemente 14 in der Form von Distanzdrähten in der ersten und/oder zweiten Substanzschicht 131, 132 umfassen. Die Distanzdrähte sind vorzugsweise um die den Substanzschichten 131, 132 vorangehenden Schichten geschlungen und weisen einen Drahtdurchmesser von ungefähr 20–200 μm auf. Stattdessen können die Distanzdrähte auch die Form von separaten, im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Drahtringen haben, die entweder zufällig oder in vorgegebenen Intervallen entlang der Länge der vorhergehenden Schichten angeordnet sind. Die Distanzdrähte sollten nichtleitend sein, um ein Kurzschließen der Elektrodenarrays zu verhindern.
Stattdessen können die Distanzelemente 14 auch die Form von im Wesentlichen kugelförmigen Distanzperlen haben, welche entweder in die elektrooptischen Substanzen 131, 132 integriert sind oder direkt auf den Außenflächen der Schichten angebracht sind, die den jeweiligen elektrooptischen Substanzen 131, 132 vorangehen. Der Durchmesser jeder der Perlen 14 ist im Wesentlichen gleich den gewünschten Dicken der Substanzschichten 131, 132, welche in diesem Beispiel im Bereich von 5–50 μm liegen. Die Distanzperlen sollten nichtleitend sein, um ein Kurzschließen der Elektrodenarrays zu verhindern.
Selbstverständlich sind auch andere Faserkombinationen möglich, wie etwa mehrere Substanzschichten und mehrere Stimulationsschichten, die in verschiedenen Schichtkonfigurationen innerhalb der Faser 10 angeordnet sind.
Weitere Ausführungsformen sollen im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche enthalten sein.

Claims

Faden oder Faser (10), der bzw. die eine zylindrische Form aufweist und umfasst: einen länglichen Kern (11), der eine Kernachse aufweist; eine Substanz (13), die mindestens eine elektrisch modulierbare optische Eigenschaft aufweist und mindestens einen Abschnitt des Kerns bedeckt; und ein elektrisches Stimulationsmittel (12), das in der Lage ist, ein elektrisches Feld zu erzeugen, das so beschaffen ist, dass es elektrisch eine Änderung in der optischen Eigenschaft der Substanz hervorruft, wodurch es das visuelle Erscheinungsbild des Fadens oder der Faser verändert, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Stimulationsmittel so beschaffen ist, dass sich das elektrische Feld in einer Richtung erstreckt, die im Wesentlichen parallel zur Kernachse ist, oder in einer Richtung, die sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung um die Kernachse erstreckt.
Faden oder Faser nach Anspruch 1, wobei der längliche Kern aus einem elektrisch isolierenden Material geformt ist.
Faden oder Faser nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der längliche Kern im Wesentlichen zylindrisch ist.
Faden oder Faser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stimulationsmittel eine langgestreckte Stimulationsschicht umfasst, die sich in einer im Wesentlichen zur Kernachse parallelen Richtung erstreckt, wobei die Stimulationsschicht im Wesentlichen koaxial zum Kern ist.
Faden oder Faser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der bzw. die mehrere langgestreckte Stimulationsschichten umfasst, wobei jede sich in einer im Wesentlichen zur Kernachse parallelen Richtung erstreckt und jede im Wesentlichen koaxial zum Kern ist, wobei jede Schicht von der Kernachse einen Abstand hat, der einem Trennradius entspricht, welcher von dem Trennradius mindestens einiger der anderen Schichten verschieden ist.
Faden oder Faser nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei das Stimulationsmittel ferner eine oder mehrere Substanzschichten umfasst, wobei jede sich in einer im Wesentlichen zur Kernachse parallelen Richtung erstreckt, wobei die Substanzschichten im Wesentlichen koaxial zum Kern sind und jede mit mindestens einer Stimulationsschicht gekoppelt ist.
Faden oder Faser nach Anspruch 6, wobei die Substanzschichten sich im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Kerns erstrecken.
Faden oder Faser nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei jede Stimulationsschicht mindestens ein Elektrodenarray aufweist.
Faden oder Faser nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei jede Stimulationsschicht mehrere Elektrodenarrays aufweist.
Faden oder Faser nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei jedes Elektrodenarray in der Lage ist, ein elektrisches Feld im Wesentlichen innerhalb einer Stimulationsschicht zu erzeugen, wobei sich das elektrische Feld entlang einer Richtung erstreckt, die im Wesentlichen parallel zur Kernachse ist, oder in einer Richtung, die sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung um die Kernachse erstreckt.
Faden oder Faser nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei jedes Elektrodenarray mit mindestens einem Abschnitt der Substanz verbunden ist.
Faden oder Faser nach Anspruch 11, wobei das elektrische Feld so beschaffen ist, dass es elektrisch eine Änderung in der optischen Eigenschaft des Abschnitts der Substanz hervorruft.
Faden oder Faser nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei sich der Kern in Kontakt mit einer Stimulationsschicht befindet.
Faden oder Faser nach Anspruch 13, wobei die Stimulationsschicht zwischen dem Kern und mindestens einer Substanzschicht angeordnet ist.
Faden oder Faser nach Anspruch 13 oder 14, wobei sich jedes Elektrodenarray in Umfangsrichtung und axial entlang mindestens eines Abschnitts einer Außenfläche des Kerns erstreckt.
Faden oder Faser nach Anspruch 15, wobei jedes Elektrodenarray in der Lage ist, ein elektrisches Feld zu erzeugen, das sich im Wesentlichen entlang des Abschnitts der Außenfläche des Kerns in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zur Kernachse ist, oder in einer Richtung im Wesentlichen in Umfangsrichtung um die Kernachse erstreckt.
Flacher oder bandförmiger Faden oder flache oder bandförmige Faser, der bzw. die umfasst: einen länglichen Kern, der eine Kernachse aufweist; eine Substanz, die mindestens eine elektrisch modulierbare optische Eigenschaft aufweist und mindestens einen Abschnitt des Kerns bedeckt; und ein elektrisches Stimulationsmittel, das in der Lage ist, ein elektrisches Feld zu erzeugen, das so beschaffen ist, dass es elektrisch eine Änderung in der optischen Eigenschaft der Substanz hervorruft, wodurch es das visuelle Erscheinungsbild des Fadens oder der Faser verändert, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Stimulationsmittel ein erstes und ein zweites Elektrodenpaar umfasst, die in derselben nicht durch die Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind und so beschaffen sind, dass sich das elektrische Feld in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zur Kernachse ist, oder in einer Richtung, die sich im Wesentlichen quer zur Kernachse erstreckt, in der nicht durch die Achse verlaufenden Ebene erstreckt.
Faden oder Faser nach Anspruch 17, wobei das elektrische Stimulationsmittel ferner mehrere Elektrodenpaare in der Form eines Elektrodenarrays umfasst, wobei das Elektrodenarray in derselben nicht durch die Achse verlaufenden Ebene angeordnet ist.
Faden oder Faser nach Anspruch 18, wobei das elektrische Stimulationsmittel ferner mehrere koplanare Elektrodenarrays umfasst.
Faden oder Faser nach einem der Ansprüche 8 bis 16 oder Anspruch 19, wobei jedes Elektrodenarray elektrisch unabhängig ist.
Faden oder Faser nach einem der Ansprüche 8 bis 16 oder Anspruch 19 oder Anspruch 20, wobei jedes Elektrodenarray segmentierte Elektroden aufweist.
Faden oder Faser nach Anspruch 21, wobei mindestens eine Elektrode so beschaffen ist, dass sie einzeln adressiert werden kann.
Faden oder Faser nach einem der Ansprüche 8 bis 16 oder der Ansprüche 18 bis 22, wobei die Elektroden in einem Array unterschiedliche vorgegebene Abstände und/oder unterschiedliche vorgegebene Längen aufweisen, so dass sie Änderungen in dem elektrischen Feld in dem Faden oder der Faser hervorrufen.
Faden oder Faser nach einem der Ansprüche 8 bis 16 oder der Ansprüche 18 bis 23, wobei die Elektroden kammartig verzahnte Elektroden sind.
Faden oder Faser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der bzw. die ferner eine oder mehrere Ummantelungen umfasst, die im Wesentlichen koaxial zum Kern sind.
Faden oder Faser nach Anspruch 25, wobei die eine oder die mehreren Ummantelungen mindestens teilweise durchsichtig ist bzw. sind.
Faden oder Faser nach Anspruch 25 oder Anspruch 26, wobei die eine oder die mehreren Ummantelungen aus einem nichtleitenden flexiblen Polymer hergestellt sind.
Faden oder Faser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der bzw. die ferner Distanzmittel umfasst.
Faden oder Faser nach Anspruch 28, wobei das Distanzmittel einen oder mehrere Distanzdrähte umfasst, die sich in einer im Wesentlichen zur Kernachse parallelen Richtung erstrecken.
Faden oder Faser nach Anspruch 28, wobei das Distanzmittel mehrere im Wesentlichen kugelförmige Perlen umfasst.
Faden oder Faser nach Anspruch 30, wobei die im Wesentlichen kugelförmigen Perlen in der Substanz enthalten sind.
Faden oder Faser nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei die Distanzmittel aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind.
Faden oder Faser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrisch modulierbare Substanz ein anorganisches oder organisches elektrolumineszentes Material oder ein Flüssigkristallmaterial ist.
Faden oder Faser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern aus einer flexiblen Polymerfaser hergestellt ist.
Faden oder Faser nach Anspruch 31, wobei die Polymerfaser als irgendeine von folgenden gewählt sein kann: Polyester, Polyamid, Acryl, Polypropylen, Polymere auf Vinylbasis, Wolle, Seide, Flachs, Hanf, Leinen, Jute, Kunstseide, Celluloseacetat und Baumwolle.
Faden oder Faser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Eigenschaft der Substanz die Farbe ist.
Kleidungsstück, das aus einer Vielzahl von Fäden oder Fasern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
Textil, das aus einer Vielzahl von Fäden oder Fasern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.