JP2009543277A - ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル - Google Patents

Abstract

本発明は、ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルに係る。当該ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルは、第１の方向において延在する間隔をあけられた導電性ラインの第１の組、第１の方向に対して平行ではない第２の方向において延在する間隔をあけられた導電性ラインの第２の組、及び少なくとも１つの発光素子を有する。該導電性ラインの組は、マトリクス構造を形成する。少なくとも１つの発光素子は、一平面において配置される２つのインターリーブコーム電極、及び該コーム電極のディジット間の空間に配置される発光手段を有する。発光素子は、第１の組において近接する２つの導電性ラインと第２の組において近接する２つの導電性ラインとの間において形成される範囲において配置される。コーム電極の各々は、夫々、第１及び第２の組の少なくとも１つのヤーンに対して接続するため、駆動電圧が第１及び第２の組における少なくとも１つのヤーンに対して印加される際、発光素子は光を発するよう励起される。本発明によれば、コームディジットの各組に沿って光を生成することは、可能である。４つの導電性ラインの間の範囲において互いにインターリーブされる複数のディジットを有するコーム構造を配置することによって、発光素子は、この範囲の実質的に全体的において光を発することができる。

Description

本発明は、発光テキスタイル、より特にはピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル（ピクセル化されたエレクトロルミネセント・テキスタイル、ｐｉｘｅｌａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｓｃｅｎｔ ｔｅｘｔｉｌｅ）に係る。

近年、拡張された機能性を有するテキスタイル（織物）に関する開発が行なわれている。例えば、テキスタイルは、衣類自体又はテキスタイル製品に一体的にされ得るテキスタイル制御パネル等である新しい機能性を提供し得る。他の新しい機能性は、発光テキスタイルである。技術的には、関連するテキスタイル製品の種類に依存して発光テキスタイルを作る解決策は、複数ある。例えば、従来のファイバ（繊維）を使用して発光オプティックファイバを織ること、又はＬＥＤを一体化するよう導電スレッドを使用することは、可能である。光は更に、導電性ヤーン（ｙａｒｎｓ）上へと蒸着されるエレクトロオプティック（ＥＯ）材料、又はファブリック（布地）上へと蒸着されるＥＯ材料を使用することによって、テキスタイルから発され得る。

例えば、直交する導電性ファイバの２つの組の使用によってＥＯ材料を電気的にアドレスすることは、可能である。該２つの組のうち、第１の組はアノード電極を含有し、第２の組はカソード電極を含有する。電極の２つの組は、互いに電気的に直接接触しない。このような構造は、パッシブマトリクス素子として使用され得る。電極構造は、別個の導電性である透明な外側シェルを有し得るＥＯコーティングされた導電性ヤーンを有し得るか、あるいは、ファイバマトリクスは、ＥＯ物質によって含浸され得る。発生する全ての電場は、ファブリックに対して直交する。

かかる光変調テキスタイル装置の一例は、ＵＳ ６ ０７２ ６１９（特許文献１）において開示される。一実施例では、光変調装置は、ファイバの第１の組及びファイバの第２の組を有し、該組は、異なる組に属するファイバ間において二次元アレイの接合部を形成するよう配置される。ファイバの各々は、長手方向の導電性素子を有し、組の少なくとも一方におけるファイバは更に、少なくとも接合部において、電場を受ける際に光学的動作を可逆的に変えることができる電気工学的にアクティブな物質のコーティングを有する。故に、駆動電圧が導電性ファイバの組に対して印加される際、電気工学的にアクティブな物質は出され（ｅｘｉｔｅｄ）、それによってファイバの組の間の接合部において光を発する。しかしながら、このアプローチが有する問題は、導電性ファイバ／ヤーンの直径を大幅に超える寸法を有するピクセルを作ることが困難である、ということである。
ＵＳ ６ ０７２ ６１９

したがって、先行技術による不利点のうち少なくとも複数を実質的に克服し、より具体的にはエレクトロルミネセント・テキスタイルにおける限られたピクセル寸法の問題を克服するか、あるいは少なくとも緩和する、向上されたエレクトロルミネセント・テキスタイルが必要とされる。

本発明の第１の態様によれば、上述及び他の課題は、ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルを与えることによって達成される。該ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルは、第１の方向において延在する間隔をあけられた導電性ライン（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｌｉｎｅｓ）の第１の組と、第１の方向に対して平行ではない第２の方向において延在する間隔をあけられた導電性ラインの第２の組と、少なくとも１つの発光素子とを有する。導電性ラインの組は、マトリクス構造を形成する。少なくとも１つの発光素子は、一平面において配置される２つのインターリーブコーム電極、及び該コーム電極のディジット（ｄｉｇｉｔｓ）間の空間に配置される発光手段を有する。発光素子は、第１の組における近接する２つの導電性ラインと第２の組における近接する２つの導電性ラインとの間において形成される範囲において配置される。コーム電極の各々は、夫々、第１及び第２の組の少なくとも１つのヤーンに対して接続するため、第１及び第２の組における少なくとも１つのヤーンに対して駆動電圧を印加する際、発光手段は、光を発するよう励起される。

本発明によれば、コームディジットの各組に沿って光を生成することは、可能である。即ち、光生成は、点（ヤーンの接合部）ではなくラインに沿って行なわれる。４つの導電性ラインの間の範囲において互いにインターリーブ（交互配置）される複数のディジットを有してコーム構造を配置することによって、発光素子は、基本的にこの全体的範囲において光を発することができるよう、達成される。

望ましくは、発光手段は、エレクトロルミネセント材料であり、駆動電圧が印加される際、コーム電極のディジットに沿った空間において電圧差が作られ、それによって該空間におけるエレクトロルミネセント材料を励起する。本発明のこの実施例は、例えばコーム電極間においてエレクトロルミネセント材料（例えばファブリックにおいて含浸される）を使用することが可能であるため、有利である。あるいは、発光手段として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することは可能であり、コーム構造は、複数のＬＥＤを１つの発光素子において一体にする可能性を与える。

コーム電極のディジットを分離する距離は、５０乃至２００ミクロンの範囲にあり得る。かかる分離距離は、電圧差異が１００Ｖを下回るようにされ得、ディジット間における所望される電場を依然として達成する。中程度の電圧は、テキスタイルを多種の用途に対して適切であるようにするよう、有利であると考えられる。

コーム電極のディジットは、望ましくは、上述された分離距離（Ｌ１）と１より大きい直径（Ｌ２）との間の関係を得るよう、５０ミクロンを下回る直径を有する。

発光素子は、パッシブマトリクスアドレッシング（ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ）又はアクティブマトリックスアドレッシングを使用してアドレスされ得る。後者の場合、間隔をあけられた導電性ラインの第３及び第４の組が必要とされ、発光素子は、夫々該第３及び第４の組におけるライン及びコーム構造の１つに対して接続される、スイッチングＩＣを有する。第３及び第４の組は続いて、スイッチングＩＣに対してデータ及び選択信号を与え得、それによって発光素子のアクティブマトリクス制御を可能にする。

望ましい一実施例によれば、発光素子は、異なるカソードコーム電極の少なくとも２つの組、及びアノードコーム電極の１つの組を有し、少なくとも２色の光を発するよう適合される発光素子を形成する。

本発明の更なる特徴及び利点は、添付の請求項及び以下の説明から明らかとなる。当業者は、本発明の異なる特徴が以下に記載される実施例以外の実施例を作るよう組み合わされ得る、ことを認識する。

本発明のこれらの及び他の態様はこれより、本発明の現在望ましい実施例を示す添付の図面を参照して、より詳細に説明される。

図１ａは、本発明の現在望ましい実施例に従ったピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル１００の一部の構造図／断面図を示す。

ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル１００は、第１の方向において延在する複数の間隔をあけられた導電性ライン１０１ａ−ｃ、及び第２の方向において延在する第２の複数の間隔をあけられた導電性ライン１０２ａ−ｂを有する。導電性ライン１０１及び１０２の組の間に形成された範囲において、発光素子１０３ａ−ｄが形成される。ディジット１０６及び１０７に沿った空間において、エレクトロルミネセント材料が配置される。図示される例において、発光素子１０３ａの第１のコーム電極１０４は、ライン１０２ｂに対して接続され、その第２のコーム電極１０５は同様に、ライン１０１ｂに対して接続する。

図１ａにおいて、４つの発光素子１０３ａ−ｄが図示されるが、当業者は、ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル１００が多くの複数の発光素子１０３を有し得る、ことを認識する。

図示される発光素子１０３は、テキスタイル自体上へとプリントされている。しかしながら、発光素子１０３を別個の織られたファブリック（キルト等）として配置し、かかるキルトを織られた基本構造上へと縫製又は刺繍する、ことも可能である。

更には、図１ａに関して上述された発光素子１０３と同一の機能性を有するライン及び／又はヤーンを有するファブリックを織ることは、可能である。しかしながら、コーム電極のアレイは、単一の段階において織られ得ない。接続されていないコーム電極の範囲を得るためには、コーム電極横糸及び縦糸ヤーンは、１つの電極範囲から他の電極範囲に行く際に接続されない、ことが要求される。これは、例えばレーザーエッチングによって行なわれ得る。しかしながら、ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル１００がＡという横列数及びＢという縦列数を有し、各コーム電極範囲がＣヤーンを有する際、カットＮの数は、（Ａ−１）×Ｂ×Ｃ＋（Ｂ−１）×Ａである。例えば、Ａ及びＢが１００と同等であり、Ｃが１０と同等である場合、Ｎは約１０^５となる。したがって、製造の観点から、テキスタイル上へと導電コームをプリントすることは、より魅力的なものである。一方、第１及び第２の方向において延在する導電性ラインは、必ずしも導電性ヤーンから作られる必要はなく、プリント又はエッチングによって作られるファブリック上の導電性ラインでもあり得る。

図１ａにおいて、第１のコーム電極１０４は、一体的な構造として図示され、導電性ラインに対して１つのみの接続点を有する複数のディジット１０６を有し、第２のコーム電極１０５は、図示される通り複数の別個のディジット１０７を有する。当業者が理解する通り、コーム電極１０４及び１０５はいずれも、同様の設計を有し得る。例えば、異なる実施例に関連して図３に示される通り、いずれのコーム電極も、各々が１つのみの接続点を有する一体的な構造を有し得る。

更には、動作中、駆動電圧は、ライン１０２及び１０３に対して印加される。電圧差異は、発光素子１０３のコーム電極１０４及び１０５のディジット１０６及び１０７に沿った空間において作られ、それによってディジット１０６及び１０７間において配置されるエレクトロルミネセント材料を励起させる。

図１ｂは、発光素子の一部の詳細図を示す。エレクトロルミネセント材料の励起が電場によって定められる工程であるため、コーム電極間の寸法は、駆動電圧を定める。コーム電極構造の寸法は、望ましくは、中程度の電圧のみがエレクトロルミネセント材料を励起するよう求められるように適合される。距離Ｌ１は、駆動電圧が例えば１００ボルトを超えることを防ぐよう、典型的には５０−２００ミクロンの範囲内にある。この距離Ｌ１は、２つの近接する電極の織込み（ｅｌｅｃｔｏｄｅｓ ｗｅａｖｅ）において、例えば、各々が明確な直径ｄを有する絶縁ヤーンの適切な数ｎにおいて達成され得、ｎ×ｄがＬ１に所望される値をもたらすようにする。駆動周波数は、望ましくは数十乃至数千ヘルツの範囲内である。発光素子１０３の輝度を最適化するよう、Ｌ１／Ｌ２の割合は、可能な限り大きく、望ましくは１より大きいべきである。上述を前提とすると、電極コームのディジットの直径は、望ましくは５０ミクロンより小さいべきである。

図１中のテキスタイルは、パッシブマトリクステキスタイルである。ＬＣＤと同様に、ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルは、パッシブマトリクス構造及びアクティブマトリクス構造のいずれでもある。パッシブマトリクステキスタイルにおいて、発光素子は、グリッドにおいて接続される。グリッドの横列は、外部駆動回路を使用して１度に１つ点灯される。対照的に、アクティブマトリクステキスタイルは、マトリクステキスタイル内にトランジスタを有し、発光素子が連続的に照射されるようにする。

パッシブマトリクス技術は、容易ではあるが複数の欠点を有する。例えば、リフレッシュ時間は比較的遅い。また、横列−縦列交点における電圧場が近接するピクセルへと流出する、という傾向がある。

しかしながら、ＩＣ状製造工程を使用するアクティブマトリクス技術は、大幅な向上である。各ピクセルは、リフレッシュ周期間に帯電を保持するためのキャパシタ、及びトランジスタスイッチを有し得る。所定の発光素子の制御に引き込まれる電流は低減され、パッシブピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルの発光素子は、より早い速度で切り替えられ得、パッシブディスプレイと比較してより早いリフレッシュ速度をもたらす。

図２ａは、本発明の第２の実施例に従ったピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル２００の一部の構造図／断面図を示す。発光素子２０３ａの構造及び機能性は、図１ａ中の発光素子１０３ａ−ｄと全般的に同一であるが、ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル２００がアクティブピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルであるため、発光素子２０３ａ−ｄの各々は、スイッチングＩＣ２２０を有する。ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル２００は更に、夫々スイッチングＩＣに対してデータ及び選択信号を与えるよう適合された、間隔をあけられた導電性ライン２０７ａ−ｄ及び２０８ａ−ｄの第３の組及び第４の組を有する。更には、図１ａに示される通り、ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル２００は、ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル２００に対して駆動電圧を与えるよう適合される、第１及び第２の複数の導電性ライン２０５及び２０６を有する。

図２ｂは、発光素子２０３ｄのスイッチングＩＣ２２０の詳細図である。図示される通り、スイッチングＩＣ２２０は、第１及び第２のトランジスタ２２１及び２２２を有する。トランジスタ２２１，２２２は、発光素子２０３ａ−ｄの各々に対して制御／ホールド回路として作用する。第１のトランジスタ２２１は、駆動電圧を与える第１のコンダクタ２０５、及び選択ライン２０７ｂのいずれに対しても接続する。第２のトランジスタ２２２は、駆動電圧を与える第２のコンダクタ２０６、及びデータライン２０８ｂに対して接続する。

作動中、駆動電圧は、ライン２０５及び２０６に対して印加される。制御電圧が選択ライン２０７ｂ及びデータライン２０８ｂのいずれに対しても接続される際、トランジスタ２２１，２２２は開放し、コーム電極は、ライン２０５及び２０６の駆動電圧に設定される。コーム電極１０４及び１０５のディジット１０６及び１０７間に配置されるエレクトロルミネセント材料は、励起され、光を発する。

図３は、発光素子３０４の他の一実施例を示す。複数の発光ダイオードＬＥＤ３００は、夫々、コーム電極３０４及び３０５のディジット３０６及び３０７に対して接続されている。コーム電極３０４及び３０５は同様に、導電性ライン３０１及び３０２に対して接続する。図示される通り、ＬＥＤのアノード端子は全て、コーム電極３０４に対して接続され、ＬＥＤのカソード端子は全て、コーム電極３０５に対して接続する。

更には、混色を有する光を発するよう配置される複数の異なる色を有するＬＥＤを組み合わせることは、可能である。この目的に対して、可能であれば複数の色（例えばＲ，Ｇ，Ｂ）も有する複数のＬＥＤを有するＬＥＤパッケージ、及び／又は、多種の色（例えばＲ，Ｇ，Ｂ）を有する単一のＬＥＤを有するＬＥＤパッケージは、使用され得る。

図１及び２中の発光素子の動作に関連して上述されたものと同様に、ＬＥＤ３００は、駆動電圧が導電性ライン３０１及び３０２に対して印加される際、光を発するよう出される（ｅｘｉｔｅｄ）。

当業者は、本発明が上述された望ましい実施例にいかようにも制限されない、ことを認識する。反対に、多くの修正及び変形は、添付の請求項の範囲内において可能である。例えば、図２ａ及びｂは、全ての発光素子の各々が１つの別個のＩＣによって切り替えられる状況を示す。しかしながら、スイッチングＩＣ毎に１つより多いピクセルを駆動することがより効果的であり得るか、あるいは、横列につき１つのスイッチングＩＣで充分であり得る。

更には、各発光素子は、２つより多いインターリーブコーム電極を有し得、例えば、２つ又はそれより多くの異なるカソードコーム電極、及び１つのアノードコーム電極を有し得る。かかる配置によれば、２つ又はそれより多くの色の光を発するよう、ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルを適合させることは、可能である。このことは、例えば、図２中の実施例において異なる色を有するＬＥＤを有する際に有用であり得る。

更には、図１に関連して説明されたパッシブ構造、及び図２に関連して説明されたアクティブ構造のいずれにおいても、発光素子におけるコーム電極とファブリックにおける導電性ラインとの間の電気的接続は、導電性接着剤又ははんだ付けによって作られ得る。アクティブマトリクス構造の場合、スナップボタン状の接続方法はまた、アクティブ発光素子において必要とされる電気構成部品がスナップボタンと共に配置され得るため、有用であり得る。

本発明の望ましい一実施例に従ったパッシブピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルの一部の構造図／断面図である。 図１ａ中に示されるパッシブピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルの一部の詳細図である。 本発明の他の望ましい一実施例に従ったアクティブピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルの一部の構造図／断面図である。 図２ａ中に示されるアクティブピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルに対するスイッチングＩＣの詳細図である。 発光素子の他の実施例である。

Claims (9)

1. ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイルであって：
   ・ 第１の方向において延在する間隔をあけられた導電性ラインの第１の組と；
   ・ 前記第１の方向に対して平行ではない第２の方向において延在する間隔をあけられた導電性ラインの第２の組と；
   ・ 一平面において配置される２つのインターリーブコーム電極及び該コーム電極のディジット間の空間に配置される発光手段を有する、少なくとも１つの発光素子と、
   を有し、
   前記導電性ラインの組は、マトリクス構造を形成し、
   前記発光素子は、前記第１の組における近接する２つの導電性ラインと前記第２の組における近接する２つの導電性ラインとの間において形成される範囲において配置され、
   第１のコーム電極は、前記第１の組の少なくとも１つのラインに対して接続され、第２のコーム電極は、前記第２の組の少なくとも１つのラインに対して接続されるため、駆動電圧が前記第１の組における前記少なくとも１つのライン及び前記第２の組における前記少なくとも１つのラインに対して印加される際、前記発光素子は光を発するよう励起される、
   ピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル。
2. 前記発光素子は、エレクトロルミネセント材料であるため、前記駆動電圧が印加される際、前記コーム電極の前記ディジットに沿った空間において電圧差が生じ、それによって前記空間における前記エレクトロルミネセント材料を励起する、
   請求項１記載のピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル。
3. 前記発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である、
   請求項１記載のピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル。
4. 前記コーム電極の前記ディジット間の分離距離は、５０乃至２００ミクロンの範囲である、
   請求項１又は２記載のピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル。
5. 前記コーム電極の前記ディジットは、５０ミクロンを下回る直径を有する、
   請求項１又は２記載のピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル。
6. アクティブマトリクスアドレッシングを使用して前記発光素子をアドレスするよう適合される、
   請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル。
7. 更には：
   間隔をあけられた導電性ラインの第３及び第４の組；
   を有し、
   前記発光素子は更に：
   ・ 夫々、前記第３及び第４の組におけるヤーン及びコーム構造の１つに対して夫々接続されるスイッチングＩＣ、
   を有し、
   ヤーンの第３及び第４の組は、夫々、データ及び選択信号を前記スイッチングＩＣに対して与え、それによって前記発光素子のアクティブマトリクス制御を可能にする、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル。
8. 前記ラインの２つの組は、パッシブマトリクスアドレッシングを使用して前記発光素子をアドレスするよう適合される、
   請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル。
9. 前記発光素子は、異なるカソードコーム電極の少なくとも２つの組と、アノードコーム電極の１つの組とを有し、それによって少なくとも２色の光を発するよう適合される発光素子を形成する、
   請求項１乃至８のうちいずれか一項記載のピクセル化エレクトロルミネセント・テキスタイル。

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