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
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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105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。
Claims (9)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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