WO2019115258A1 - Textilkomponente und verfahren zur herstellung einer textilkomponente - Google Patents

Textilkomponente und verfahren zur herstellung einer textilkomponente Download PDF

Info

Publication number
WO2019115258A1
WO2019115258A1 PCT/EP2018/083188 EP2018083188W WO2019115258A1 WO 2019115258 A1 WO2019115258 A1 WO 2019115258A1 EP 2018083188 W EP2018083188 W EP 2018083188W WO 2019115258 A1 WO2019115258 A1 WO 2019115258A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thread
semiconductor columns
textile component
semiconductor
columns
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/083188
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Luca HAIBERGER
Siegfried Herrmann
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to US16/766,442 priority Critical patent/US11473221B2/en
Publication of WO2019115258A1 publication Critical patent/WO2019115258A1/de

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/441—Yarns or threads with antistatic, conductive or radiation-shielding properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D1/00—Woven fabrics designed to make specified articles
    • D03D1/0088—Fabrics having an electronic function
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/40—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads
    • D03D15/47—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads multicomponent, e.g. blended yarns or threads
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/50—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads
    • D03D15/547—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads with optical functions other than colour, e.g. comprising light-emitting fibres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S4/00—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources
    • F21S4/20—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports
    • F21S4/22—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports flexible or deformable, e.g. into a curved shape
    • F21S4/26—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports flexible or deformable, e.g. into a curved shape of rope form, e.g. LED lighting ropes, or of tubular form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V33/00—Structural combinations of lighting devices with other articles, not otherwise provided for
    • F21V33/0064—Health, life-saving or fire-fighting equipment
    • F21V33/0076—Safety or security signalisation, e.g. smoke or burglar alarms, earthquake detectors; Self-defence devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0006—Coupling light into the fibre
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted along at least a portion of the lateral surface of the fibre
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D27/00—Details of garments or of their making
    • A41D27/08—Trimmings; Ornaments
    • A41D27/085—Luminous ornaments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/16—Physical properties antistatic; conductive
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/18—Physical properties including electronic components
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/20—Physical properties optical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S4/00—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources
    • F21S4/10—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources attached to loose electric cables, e.g. Christmas tree lights
    • F21S4/15—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources attached to loose electric cables, e.g. Christmas tree lights the cables forming a grid, net or web structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V33/00—Structural combinations of lighting devices with other articles, not otherwise provided for
    • F21V33/0004—Personal or domestic articles
    • F21V33/0008—Clothing or clothing accessories, e.g. scarfs, gloves or belts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/6835—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used as a support during build up manufacturing of active devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/68377—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support with parts of the auxiliary support remaining in the finished device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Definitions

  • a textile component is specified.
  • An object to be solved is to specify a textile component, in which efficient light-emitting structures can be introduced.
  • Textile component one or more threads.
  • the at least one thread is flexible and thus bendable. Furthermore, the thread is weavable. This means in particular that the thread can be processed by a standard weaving technique into a fabric or in a fabric.
  • the textile component may consist of the at least one thread or comprise the thread as part. Furthermore, the textile component can be part of a textile such as a fabric or a garment or form such a textile.
  • the thread is a
  • slippery structure that has a dominant one-dimensional extent and uniformity in the longitudinal direction
  • the thread may be formed from a single fiber or composed of several fibers.
  • the thread may also be referred to as a yarn, that is to say as a line-shaped textile structure which is comparatively long and thin and composed of one or more fibers.
  • the thread or yarn is in particular a textile intermediate which can be processed into woven, knitted, knitted and / or embroidered and also for sewing and for the production of twine or of
  • Ropes can be used.
  • yarn and thread are used synonymously in the present case.
  • a multiplicity of semiconductor columns are fastened in or on the thread.
  • Semiconductor columns may be located in an interior of the thread or attached to an exterior of the thread.
  • Semiconductor columns set up to generate radiation.
  • the semiconductor columns emit during operation
  • near ultraviolet radiation or visible light such as blue light, green light and / or red light.
  • near ultraviolet means a wavelength of maximum
  • a plurality of electrical lines are mounted in or on the thread. About the electrical wires, the semiconductor columns are electrically contacted. Thus, the semiconductor columns are electrically operable on the thread.
  • an average height of the semiconductor pillars in the direction transverse, in particular perpendicular, to a longitudinal direction of the thread is at most 30% or 20% or 10% or 2% of a mean
  • Diameter of the thread In other words, the thread is thick compared to the height of the semiconductor columns.
  • Textile component at least one flexible, weavable thread.
  • a plurality of semiconductor columns are mounted, which are adapted to generate radiation.
  • An average height of the semiconductor pillars in the direction transverse to a longitudinal direction of the thread is at most 20% of an average diameter of the thread.
  • the said ratios with regard to the mean height and the average diameter can apply correspondingly to one or more fibers from which the thread is optionally composed. If the thread is composed of several fibers, one or more of the fibers of the thread is provided with the semiconductor columns and / or the electrical leads, it being possible for at least one fiber to support the semiconductor columns and to provide at least one other fiber with the leads is. In this respect, the following comments on the thread apply equally to fibers as possible components of a corresponding thread.
  • Semiconductor columns can be woven to fabrics such as fabrics and can be efficiently against external
  • Electrodes which have a low
  • the textile component described here is, in particular, a transparent, flexible, filamentary medium, for example made of plastic or glass, in which the preferably microscopic luminous units in the form of the semiconductor columns are embedded.
  • the light units are preferably preferably connected in series with thin, flexible electrical lines, operated and / or constructed as a flexible display.
  • the lines are for example made of silver nanowires.
  • the semiconductor columns have, for example, a diameter in the range of 1 .mu.m and a height in the range of 1 .mu.m to a few 10 .mu.m.
  • a spatial distance between adjacent pixels or semiconductor pillars can range from a few microns to a few millimeters.
  • Group pixels can be set up, furthermore, for example, RGB pixels can be grouped in spaced ones
  • Unit cells are used.
  • the semiconductor columns or pixels can be alternately installed facing up or down, also referred to as flip-flop arrangement.
  • An electrical connection can be made by means of flexible contacts, for example by dispensing or printing silver nanowires.
  • a thickness of a flexible thread or display with the semiconductor pillars may be comparatively thin.
  • a layer thickness in which the semiconductor columns are accommodated as active elements is preferably a few micrometers. This example, designed as a film layer can on another
  • Carrier film or laminated on another thread to achieve a mechanical reinforcement Such a carrier foil or carrier thread has, for example, a thickness of 100 ⁇ m or more.
  • the threads can be interwoven crosswise, so that a suitable interconnection with low voltages is possible, in particular with the aid of electrically conductive Kontakfäden for power supply.
  • a production of LED filaments is possible for example by means of an endless extrusion process, wherein only an inner thread with the
  • a raw material for the thread preferably a thermoplastic material, or one with a running thermoplastic material coated component approximately line-shaped over a growth substrate with the
  • Semiconductor columns such as a wafer on an xy table.
  • the raw material can stop for impressing briefly and be pressed on the hot wafer.
  • individual or groups of semiconductor pillars are incorporated in the raw material and provided with the semiconductor pillars
  • Lines for example in the form of nanowires, embossed and / or applied to the contacts.
  • thermoplastic material can be applied to the thread only at certain intervals. Alternatively you can
  • Predetermined breaking points on the growth substrate to be applied at designated intervals.
  • a full encapsulation of the thread can be done for example by an extrusion process.
  • Transfer process for example, polydimethylsiloxanes, short PDMS, in question.
  • This is a silicon-based polymer.
  • For electrical contacting can also be two-dimensional graphene nanowires and one-dimensional
  • Metal nanowires are used, also as electrodes for the semiconductor columns.
  • wires or metal nanowires are used, also as electrodes for the semiconductor columns.
  • wires or metal nanowires are used, also as electrodes for the semiconductor columns.
  • wires or metal nanowires are used, also as electrodes for the semiconductor columns.
  • wires or metal nanowires are used, also as electrodes for the semiconductor columns.
  • wires or metal nanowires are used, also as electrodes for the semiconductor columns.
  • Metal threads or metal-coated threads are woven, for example, enamel-coated copper approximately in
  • a carrier thread is not transparent but metallic and / or reflective. Transparent polymer transfer structures can be applied to such a thread. Such a thread can serve as a power line.
  • Corresponding textile components or threads that can shine can be sewn or woven. It can be used to create skin-mounted displays, such as health parameters monitors. Furthermore, flexible
  • Sensors can be formed, for example, on robotic arms or compliant photovoltaic modules. Also, can be portable
  • Monitors such as physiological health watches, or realize head-up displays, Nyeye-Displays and Video Glasses with curved display panel.
  • the thread or the at least one fiber with the semiconductor columns comprises
  • Core material and a cladding layer are preferably made of different ones
  • the core material contributes at least 90% or 95% to a tensile strength of
  • the reverse can alternatively apply to the cladding layer, if the core material is made only thin.
  • semiconductor columns limited to the cladding layer. It is possible that the semiconductor pillars do not touch the core material. Thus, the semiconductor pillars may be disposed on an outer edge of the thread or the corresponding fiber.
  • the electrical lines extend on both sides of the cladding layer.
  • the electrical lines can thus extend on a side facing the core material and on a side facing away from the core material of the cladding layer.
  • the electrical leads are at least partially applied directly to the cladding layer.
  • the core material is free of the electrical leads. This makes it possible for the core material to be optimized for the mechanical properties of the thread or the fiber.
  • the core material is only partially covered by the electrical leads and / or the cladding layer.
  • the cladding layer is limited and / or the electrical leads are limited only to regions along the core material in which the semiconductor pillars are mounted.
  • the core material can be exposed in some areas and form an outer surface of the thread or the corresponding fiber.
  • Sheath layer facing away from the core material This makes it possible that the semiconductor columns are efficiently electrically connected in series.
  • Semiconductor columns introduced directly into the core material of the thread or the corresponding fiber. It is possible that the semiconductor columns are flush with the core material or also project beyond the core material, for example in order to simplify an electrical connection.
  • the semiconductor pillars may contact the core material or may be located between the semiconductor pillars and the core material Intermediate layer, for example, an electrically conductive intermediate layer for electrically contacting the
  • the core material may be electrically conductive and used for electrically contacting the semiconductor columns.
  • the core material one of the electrical lines
  • the core material contributes to at least 70% or 80% or 90% or 95%
  • the cladding layer is thicker than the core material and contributes at least 70% or 80% or 90% or 95% to the mean diameter of the thread or fiber.
  • the protective cover is formed for example by a lacquer. Alternatively, the protective cover via extrusion or
  • the protective cover is formed by one or more shrink tubing.
  • the protective cover can be clear for use in the
  • the protective cover can act as a light guide or as a scattering medium.
  • the protective cover it is possible for the protective cover to have one or more luminescent substances, in regions or in places, in order to partially or completely convert the light generated by the semiconductor pillars in the light of a larger wavelength.
  • a phosphor for example, white light can be generated.
  • Semiconductor columns in or on the thread or in or on the respective fiber alternately oriented. That is, tips and bottoms of the semiconductor pillars may alternately face a center of the filament or fiber.
  • the semiconductor pillars are respectively oriented the same on the filament or on the fiber, so that, for example, all the peaks or all the bottom points point to the center of the filament or fiber.
  • the threads are interwoven in a fabric.
  • the fabric also includes a variety of fabric threads.
  • the fabric threads can be conventional threads without semiconductor pillars.
  • Fabric threads can be based on natural materials such as cotton or on artificial materials such as polyester.
  • Textile component at least one electrically conductive
  • the contact thread may be made of an electrically conductive material such as a metal or a conductive Coating on an electrically insulating core
  • Tracks can be structured. About one
  • Contact thread is an electrical connection of the threads with the semiconductor columns allows.
  • the respective filaments with the semiconductor pillars may have exposed electrical connections or connection surfaces in places. It can also be parallel to at least a portion of the threads with the semiconductor columns extending contact threads.
  • At least a part of the fabric threads and / or at least a part of the threads with the semiconductor columns is translucent and / or light-conducting.
  • the fabric threads may be made of a transparent, non-colored material such as polyester.
  • the fabric threads or the filaments with the semiconductor columns are made specular or diffusely reflecting.
  • the fabric comprising the filaments with the semiconductor pillars comprises a plurality of meshes.
  • the stitches are created especially when weaving the fabric.
  • the meshes have a medium size and are arranged periodically.
  • Mesh periodicity corresponding to a mean expansion of the meshes is preferably at least 50 ym or 100 ym and / or at most 2 mm or 1 mm or 0.5 mm. It is possible that across the entire fabric one
  • the substance has different regions with different ones
  • n is a natural number greater than or equal to 1.
  • n is less than or equal to 100 or less than or equal to 10.
  • Semiconductor columns correspond to a mesh size of the substance.
  • the semiconductor columns are preferably at crossing points between the filaments with the semiconductor pillars and the
  • the semiconductor pillars can carry with them at comparatively thick areas of the substance
  • an average distance between adjacent semiconductor columns along the longitudinal direction is at least a single or double or five times the mean diameter of the thread. Alternatively or additionally, this distance is at most 1000 times or 100 times the mean diameter of the thread.
  • the semiconductor pillars may be arranged at relatively large intervals relative to the mean diameter.
  • the mean diameter of the thread is at least 10 ym or 30 ym or
  • the semiconductor columns have an average height of at least 0.3 ym or 0.5 ym or 1 ym. Alternatively or additionally, this mean height is at most 20 ym or 10 ym or 5 ym.
  • a mean diameter of the semiconductor pillars is
  • the semiconductor columns are small compared to the dimensions of the thread or the corresponding fiber.
  • the thread or the corresponding fiber has a length along the longitudinal direction
  • the filament is preferably considerably longer than a mean diameter of a growth substrate for the semiconductor columns.
  • Textile component at least one induction coil.
  • Induction coil is adapted to energize the semiconductor columns by means of an externally generated alternating electric field.
  • the induction coil is formed for example by electrically conductive, in particular metallic threads, which may be woven into the textile component.
  • Induction coil can be seen in plan view circular or, preferably, hexagonal or rectangular,
  • the textile component is
  • the method includes the step of providing a growth substrate with the semiconductor pillars.
  • the semiconductor columns are attached to the thread or inserted into the thread. Due to the
  • the semiconductor columns still located on the growth substrate are embossed into a material on the thread or on the fiber. After this impressing this material is solidified. By removing this material from the growth substrate, the semiconductor columns are preferably detached from the growth substrate together with this material.
  • This process step may be a hot embossing process, also referred to as hot embossing.
  • FIGS. 1A to 1F show schematic sectional representations of method steps of a method described here for the production of exemplary embodiments of textile components
  • FIGS. IG and 1H are schematic perspective views of process steps of a method described herein,
  • FIGS. 2A to 2C show schematic perspective illustrations of method steps of a method described here
  • Figure 3 is a schematic perspective view of an embodiment of one described here
  • Figure 4 is a schematic sectional view of a
  • Figures 5 to 12 are schematic plan views
  • FIGS 13 and 14 are schematic sectional views of embodiments of described here
  • FIGS 15 and 16 are schematic perspective views of embodiments of described herein
  • FIG. 1 schematically shows a method for producing a textile component 1.
  • semiconductor pillars 3 are attached to a growth substrate 30 provided.
  • growth substrate 30 provided.
  • Growth substrate 30 has a growth layer 37. Die
  • Growth layer 37 is preferably partially of one
  • the semiconductor pillars 3 preferably grow out of openings of the mask layer 38.
  • the semiconductor pillars 3 comprise a semiconductor core 31, followed by an active region 32, a semiconductor cladding 33, and optionally an
  • the layers 32, 33, 34 respectively shape the semiconductor core 31.
  • the semiconductor columns 3 and thus the layers 31, 32, 33 are based on the material system InGaN and are set up for generating blue light, for example.
  • the current distribution layer 34 may be formed by a semiconductor material, by a transparent conductive oxide such as ITO, or by a reflective material such as a metal such as silver.
  • a height H of the semiconductor pillars 3 is in the range of a few microns, a diameter of the semiconductor pillars 3 is for example about 1 ym.
  • FIG. 1B illustrates that an intermediate carrier 91 is provided.
  • An island-shaped release matrix 92 may be located on the intermediate carrier 91.
  • Semiconductor columns 3 are impressed in the islands of the release matrix 92, in particular via hot embossing. After this
  • the release matrix is cured accordingly, for example by lowering the temperature or by photochemical curing. Subsequently, the semiconductor pillars 3 remaining in the release matrix 92 are peeled off from the growth substrate 30. This is illustrated in Figure IC. This type of detachment can also be referred to as a tether lift-off.
  • the use of an intermediate carrier 91 as shown in Figs. 1B and 1C is optional.
  • the bonding material 93 is, for example, a thermoplastic material or a silicone.
  • Foot points 36 show alternately up and down. Both configurations, as in the figures ID and IE
  • an insulation layer 94 is located at the base points 36 in each case.
  • the insulating layer 94 may be formed by a material of the mask layer 38 or by a separate material.
  • the insulating layer 94 may terminate flush with the islands of the release matrix 92, or may be recessed from the release matrix 92 or laterally project beyond it.
  • the transparent conductive oxide or at least on one side of the semiconductor columns 3 of a metal serving as a mirror for the radiation generated during operation can be designed.
  • the semiconductor columns 3 are electrically directly contacted.
  • the Bestromungs slaughter 39 is made of a transparent
  • the energizing layer 39 like the layers 31, 32,
  • FIG. 1F illustrates that electrical leads 4 are attached to the bonding material 93 and to the terminals 43. Via the electrical lines 4, a series connection of the semiconductor columns 3 can be achieved. If the configuration of the figure ID is used, the semiconductor columns 3 can also be electrically connected in parallel. Mixed forms of a parallel connection and a series connection are also possible.
  • Lines 4 are formed, for example, by silver nanowires, which may be printed.
  • the lines 4 run alternately on a lower side and on an upper side of the connecting material 93.
  • the connecting material 93 can be designed plate-shaped.
  • the bonding material 93 may be elongated and already fibrous or
  • the joining material 93 has a circular or round cross section.
  • connecting material 93 has a plate-shaped design, as indicated for example in FIG. 1F, then narrow strips can be released from the connecting material 93, resulting in fibrous or thread-like structures,
  • connection material 93 is shown that a cladding layer 22 is produced around the bonding material 93.
  • the connection material 93 is shown that the connection material 93
  • the core material 21 has substantially the same
  • a mechanical stabilization of the thread 10 is in this case mainly by the
  • Semiconductor columns 3 have a comparatively large distance W to each other.
  • the distance W can be in the range of several millimeters.
  • the mean diameter D of the thread 10 is preferably between 0.1 mm and 1 mm.
  • the release material 92 is attached to the core material 21 in the form of islands.
  • the release matrix 92 covers the
  • Semiconductor core 21 preferably only partially, for example, along a straight line parallel to
  • the core material 21 is very large compared to a thickness of the release matrix 22. In this
  • a diameter of the core material 21 may exceed a thickness of the release matrix 92 by a factor of 10 or 20 or 100.
  • the core material 21 is
  • FIG. 2B It is illustrated in FIG. 2B that the semiconductor columns 3 are transferred into the detachment matrix 92 analogously to FIGS. 1B and 1C, starting from one in FIG.
  • Protective cover 6 is translucent. Optionally, the
  • Protective cover 6 an optically effective material such as
  • Nuclear material 21 is pressed and subsequently the
  • Protective cover 6 or alternatively generates the cladding layer.
  • the lead 4 to the core material 21 is, for example, by a metal coating of the
  • the semiconductor columns 3, optionally in the detachment matrix 92, are located on the line 4.
  • an insulating layer 94 is present, followed by another electrical line 4 and optionally the protective cover 6.
  • electrical lines 4 in combination with an insulating layer 94 and the protective cover 6 can be various electrical interconnections of
  • FIGS. 5 to 12 it is illustrated in each case that the threads 10 with the semiconductor columns 3 together with the fabric threads 8 form a substance which is at the same time the textile component 1. Different weave patterns can be used.
  • the contact thread 7 it can be achieved that the lines 4 along the thread 10 with the semiconductor columns 3 only need to have a comparatively low electrical conductivity, since no longer distances have to be managed via the lines 4 themselves.
  • the contact thread 7 may have a comparatively high electrical conductivity.
  • FIGS. 7 to 12 Various possible weave patterns, which can be used correspondingly in all exemplary embodiments, can be found in FIGS. 7 to 12.
  • the threads 10, 8 and optionally also the contact threads 7 can be woven in different patterns.
  • the patterns are different
  • the individual patterns can run vertically and horizontally or along 45 ° diagonals. Thus, they can be realized, for example, Figure 11, elaborate patterns and dot arrangements of the semiconductor columns 3, see also Figure 8.
  • FIG. 12 schematically illustrates that on both sides of a contact thread 12, the threads 10 may be arranged with the semiconductor columns 3 in order to form the textile component 1.
  • a secondary coil For an energy supply of the textile component 1, it is possible for a secondary coil to be formed via the contact threads 7.
  • An external primary coil 95 can generate by means of wire 96 an alternating electric field which supplies sufficient current for operating the textile component 1, so that the semiconductor columns 3 light up. This is in FIG. 14
  • the filaments 10 may be connected to the semiconductor columns 3 to a power source such as a battery.
  • FIG. 15 schematically illustrates that the thread 10 is composed of a plurality of fibers 5.
  • One of the fibers 5 has the semiconductor columns 3.
  • Corresponding fibers 5 can be produced analogously to FIGS. 1 to 3.
  • a plurality of the fibers 5 of the thread 10 may also be provided with the semiconductor pillars 3.
  • FIG. 16 schematically illustrates that a
  • Textile component 1 for example, as a bracelet on one
  • Wrist can be worn and that the semiconductor columns 3 can form a display for displaying information.
  • Corresponding textile components 1, which are self-luminous, can also in the security area about for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Abstract

In einer Ausführungsform umfasst die Textilkomponente (1) wenigstens einen flexiblen, webbaren Faden (10). In oder an dem Faden (10) ist eine Vielzahl von Halbleitersäulen (3) befestigt, die zur Erzeugung von Strahlung eingerichtet sind. Ferner befinden sich in oder an dem Faden (10) mehrere elektrische Leitungen (4), mittels denen die Halbleitersäulen (3) elektrisch kontaktiert sind. Eine mittlere Höhe (H) der Halbleitersäulen (3) in Richtung quer zu einer Längsrichtung (L) des Fadens (10) liegt bei höchstens 20 % eines mittleren Durchmessers (D) des Fadens (10).

Description

Beschreibung
TEXTILKOMPONENTE UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER
TEXTILKOMPONENTE
Es wird eine Textilkomponente angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung einer Textilkomponente
angegeben .
Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, eine Textilkomponente anzugeben, in die effizient lichtemittierende Strukturen einbringbar sind.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch eine Textilkomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Textilkomponente einen oder mehrere Fäden. Der mindestens eine Faden ist flexibel und damit biegbar. Ferner ist der Faden webbar. Das heißt insbesondere, dass der Faden über eine Standardwebtechnik zu einem Stoff oder in einem Stoff verarbeitet werden kann. Die Textilkomponente kann aus dem zumindest einen Faden bestehen oder den Faden als Teil aufweisen. Weiter kann die Textilkomponente einen Teil einer Textilie wie ein Stoff oder ein Kleidungsstück sein oder eine solche Textilie bilden.
Insbesondere handelt es sich bei dem Faden um ein
biegeschlaffes Gebilde, das eine dominierende eindimensionale Erstreckung und eine Gleichmäßigkeit in Längsrichtung
aufweist. Der Faden kann aus einer einzigen Faser gebildet sein oder auch aus mehreren Fasern zusammengesetzt sein. Mit anderen Worten kann der Faden auch als Garn bezeichnet werden, also als ein linienförmiges textiles Gebilde, das vergleichsweise lang und dünn ist und aus einer oder mehreren Fasern zusammengesetzt ist.
Bei dem Faden oder Garn handelt es sich insbesondere um ein textiles Zwischenprodukt, welches zu Geweben, Gestricken, Gewirken und/oder Stickereien verarbeitet werden kann und das auch zum Nähen sowie zur Herstellung von Zwirn oder von
Seilen verwendet werden kann. Insofern werden die Begriffe Garn und Faden vorliegend synonym verwendet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in oder an dem Faden eine Vielzahl von Halbleitersäulen befestigt. Die
Halbleitersäulen können sich in einem Inneren des Faden befinden oder an einem Äußeren des Fadens angebracht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleitersäulen zur Erzeugung von Strahlung eingerichtet. Bevorzugt emittieren die Halbleitersäulen im Betrieb
nahultraviolette Strahlung oder sichtbares Licht wie blaues Licht, grünes Licht und/oder rotes Licht. Nahultraviolett bedeutet insbesondere eine Wellenlänge maximaler
Emissionsintensität von mindestens 360 nm oder 390 nm
und/oder von höchstens 420 nm oder 405 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind in oder an dem Faden mehrere elektrische Leitungen angebracht. Über die elektrischen Leitungen sind die Halbleitersäulen elektrisch kontaktiert. Damit sind die Halbleitersäulen an dem Faden elektrisch betreibbar. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine mittlere Höhe der Halbleitersäulen in Richtung quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längsrichtung des Fadens bei höchstens 30 % oder 20 % oder 10 % oder 2 % eines mittleren
Durchmessers des Fadens. Mit anderen Worten ist der Faden dick im Vergleich zur Höhe der Halbleitersäulen.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst die
Textilkomponente wenigstens einen flexiblen, webbaren Faden. In oder an dem Faden ist eine Vielzahl von Halbleitersäulen befestigt, die zur Erzeugung von Strahlung eingerichtet sind. Ferner befinden sich in oder an dem Faden mehrere elektrische Leitungen, mittels denen die Halbleitersäulen elektrisch kontaktiert sind. Eine mittlere Höhe der Halbleitersäulen in Richtung quer zu einer Längsrichtung des Fadens liegt bei höchstens 20 % eines mittleren Durchmessers des Fadens.
Die genannten Verhältnisse hinsichtlich der mittleren Höhe und des mittleren Durchmessers können entsprechend für eine oder mehrere Fasern gelten, aus denen der Faden optional zusammengesetzt ist. Ist der Faden aus mehreren Fasern zusammengesetzt, so ist eine oder sind mehrere der Fasern des Fadens mit den Halbleitersäulen und/oder den elektrischen Leitungen versehen, wobei es möglich ist, dass zumindest eine Faser die Halbleitersäulen trägt und zumindest eine andere Faser mit den Leitungen versehen ist. Insofern gelten die nachfolgenden Ausführungen zum Faden gleichermaßen für Fasern als mögliche Komponenten eines entsprechenden Fadens.
Mit der hier beschriebenen Textilkomponente und dem hier beschriebenen Faden lassen sich Leuchtdioden, kurz LEDs, in anwendungsrealistische Dimensionen für Textilien bringen. Konventionelle LED-Chips können in Textilien und/oder flexiblen Anwendungen aufgrund der Biegebeanspruchungen brechen und daher nicht oder nur eingeschränkt verwendet werden. Übliche LEDs sind für textile Anwendungen im
Allgemeinen ungeeignet, insbesondere aufgrund der
geometrischen Abmessungen und mechanischen Eigenschaften der LEDs. Bei der hier beschriebenen Textilkomponente werden dagegen Halbleitersäulen verwendet, auch als Microrods bezeichnet. Die in flexiblen Fäden integrierten
Halbleitersäulen können zu Flächengebilden wie Stoffen verwebt werden und lassen sich effizient gegen äußere
Umwelteinflüsse verkapseln. Zur elektrischen Verbindung der Halbleitersäulen können beispielsweise transparente
Elektroden verwendet werden, welche einen geringen
elektrischen Widerstand und eine hohe mechanische
Flexibilität aufweisen können.
Bei der hier beschriebenen Textilkomponente handelt es sich insbesondere um ein transparentes, flexibles, fadenförmiges Medium, etwa aus Kunststoff oder Glas, in das die bevorzugt mikroskopischen Leuchteinheiten in Form der Halbleitersäulen eingebettet sind. Die Leuchteinheiten werden bevorzugt mit dünnen, flexiblen elektrischen Leitungen vorzugsweise in Reihe geschaltet, betrieben und/oder als flexibles Display aufgebaut. Die Leitungen sind beispielsweise aus Silber- Nanodrähten .
Damit lassen sich kleinste LED-Pixel mit einer räumlichen Ausdehnung im Bereich der Größe der Halbleitersäulen in der Textilkomponente realisieren. Die Halbleitersäulen weisen beispielsweise einen Durchmesser im Bereich um 1 ym und eine Höhe im Bereich um 1 ym bis einige 10 ym auf. Ein räumlicher Abstand zwischen benachbarten Pixeln oder Halbleitersäulen kann von einigen Mikrometern bis einige Millimeter reichen. Es können Gruppenpixel aufgebaut werden, ferner können beispielsweise RGB-Pixel gruppiert in beabstandeten
Einheitszellen verwendet werden.
Die Halbleitersäulen oder Pixel können abwechselnd nach oben oder unten schauend verbaut werden, auch als Flip-Flop- Anordnung bezeichnet. Eine elektrische Verschaltung kann mittels flexibler Kontakte erfolgen, beispielsweise mittels Dispensen oder Drucken von Silber-Nanodrähten . Eine Dicke eines flexiblen Fadens oder Displays mit den Halbleitersäulen kann vergleichsweise dünn sein. So liegt eine Schichtdicke, in der die Halbleitersäulen als aktive Elemente untergebracht sind, bevorzugt bei einigen Mikrometern. Diese beispielsweise als Folie gestaltete Schicht kann auf eine weitere
Trägerfolie oder auf einen weiteren Faden laminiert werden, um eine mechanische Verstärkung zu erreichen. Eine solche Trägerfolie oder ein solcher Trägerfaden weist beispielsweise eine Dicke von 100 ym oder mehr auf.
Die Fäden können kreuzweise verwebt werden, sodass eine geeignete Verschaltung mit geringen Spannungen möglich ist, insbesondere unter Zuhilfenahme von elektrisch leitfähigen Kontakfäden zur Stromversorgung. Eine Fertigung von LED-Fäden ist beispielsweise mittels eines Endlosextrusionsverfahrens möglich, wobei erst ein innerer Faden mit den
Halbleitersäulen bestückt wird, der anschließend durch eine Extrusionsdüse läuft und dabei ummantelt wird.
Ein Einbringen der Halbleitersäulen in den Faden oder in die Faser oder in eine Komponente hierfür erfolgt beispielsweise über ein Heißeinprägen, auch als Hot Embossing bezeichnet. Dabei läuft ein Rohmaterial für den Faden, bevorzugt ein thermoplastisches Material, oder eine mit einem thermoplastischen Material beschichtete Komponente etwa zeilenförmig über ein Aufwachssubstrat mit den
Halbleitersäulen, beispielsweise einen Wafer auf einem xy- Tisch. Das Rohmaterial kann zum Einprägen kurz stoppen und auf dem heißen Wafer aufgedrückt werden. Dadurch werden einzelne oder Gruppen von Halbleitersäulen in das Rohmaterial aufgenommen und das mit den Halbleitersäulen versehene
Rohmaterial läuft durch nachfolgende Prozessschritte. In nachfolgenden Prozessschritten werden insbesondere die
Leitungen, etwa in Form von Nanodrähten, für die Kontakte eingeprägt und/oder aufgebracht.
Über ein selektives Abernten der Halbleitersäulen von einem Aufwachssubstrat ist es möglich, dass das bevorzugt
thermoplastische Material auf dem Faden nur in bestimmten Abständen aufgebracht werden kann. Alternativ können
Sollbruchstellen auf dem Aufwachssubstrat in designierten Abständen angelegt sein.
Eine Vollverkapselung des Fadens kann zum Beispiel durch einen Extrusionsprozess erfolgen.
Als Materialien für einen Einprägeprozess oder
Transferprozess kommen beispielsweise Polydimethylsiloxane, kurz PDMS, in Frage. Hierbei handelt es sich um ein Polymer auf Siliziumbasis. Zur elektrischen Kontaktierung können auch zweidimensionale Graphen-Nanodrähte und eindimensionale
Metall-Nanodrähte verwendet werden, auch als Elektroden für die Halbleitersäulen. Zusätzlich können Drähte oder
Metallfäden oder mit Metall beschichtete Fäden eingewebt werden, beispielsweise lackisoliertes Kupfer etwa in
Webrichtung parallel oder senkrecht zum Strang mit den Halbleitersäulen. Kreuzungspunkte zwischen den Fäden können elektrische Verbindungspunkte darstellen.
Es ist möglich, dass ein Trägerfaden nicht transparent sondern metallisch und/oder spiegelnd ist. Auf einem solchen Faden können transparente Polymerübertragungsstrukturen aufgebracht sein. Ein solcher Faden kann als Stromleitung dienen .
Somit können kleinste LED-Pixel mit Abmessungen von wenigen Mikrometern im Prozess vollgekapselt und beständig gegen Umwelteinflüsse verarbeitet werden. Eine mechanische
Beanspruchung durch Biegung ist aufgrund der kleinen
Abmessungen der Halbleitersäulen sehr gering. Es können damit sehr dünne, stark verformbare Fäden hergestellt werden. Diese Fäden oder Fasern können wie textile Fasern weiterverarbeitet werden. Die Kombination der Halbleitersäulen basierend auf Halbleitermaterialien mit ihrer langen Lebensdauer und der Möglichkeit der Verkapselung im Prozess sowie ihrer hohen Helligkeit, gepaart mit der hohen mechanischen Flexibilität der bevorzugt verwendeten Polymere, eröffnet neue
Anwendungsmöglichkeiten insbesondere im Bereich der tragbaren Elektronik und textilen Elektronik.
Entsprechende Textilkomponenten oder Fäden, die leuchten können, können vernäht oder verwebt werden. Damit lassen sich auf der Haut angebrachte Anzeigegeräte, wie Monitore für Gesundheitsparameter, erstellen. Ferner können flexible
Sensoren etwa an Robotergreifarmen gebildet werden oder konforme Photovoltaikmodule . Auch lassen sich tragbare
Kommunikationsgeräte mit etwa auf der Haut angebrachten
Monitoren, beispielsweise physiologische Gesundheitsuhren, oder Headup-Displays , Neareye-Displays sowie Videobrillen mit gekrümmtem Anzeigefeld realisieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Faden oder die mindestens eine Faser mit den Halbleitersäulen ein
Kernmaterial und eine Mantelschicht. Das Kernmaterial und die Mantelschicht sind bevorzugt aus unterschiedlichen
Materialien, können aber auch aus dem gleichen Material sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform trägt das Kernmaterial zu mindestens 90 % oder 95 % zu einer Zugfestigkeit des
Fadens bei. Mit anderen Worten ist im Wesentlichen das
Kernmaterial für die mechanischen Eigenschaften, insbesondere für dessen Festigkeit, verantwortlich. Entsprechend
Umgekehrtes kann alternativ für die Mantelschicht gelten, falls das Kernmaterial nur dünn gestaltet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleitersäulen auf die Mantelschicht beschränkt. Es ist möglich, dass die Halbleitersäulen das Kernmaterial nicht berühren. Somit können die Halbleitersäulen an einem äußeren Rand des Fadens oder der entsprechenden Faser angeordnet sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstrecken sich die elektrischen Leitungen beiderseits der Mantelschicht. Die elektrischen Leitungen können also an einer dem Kernmaterial zugewandten und an einer dem Kernmaterial abgewandten Seite der Mantelschicht verlaufen. Bevorzugt sind die elektrischen Leitungen zumindest zum Teil direkt auf die Mantelschicht aufgebracht . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Kernmaterial frei von den elektrischen Leitungen. Damit ist es möglich, dass das Kernmaterial auf die mechanischen Eigenschaften des Fadens oder der Faser hin optimiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Kernmaterial nur zum Teil von den elektrischen Leitungen und/oder der Mantelschicht bedeckt. Beispielsweise beschränkt sich die Mantelschicht und/oder beschränken sich die elektrischen Leitungen lediglich auf Regionen längs des Kernmaterials, in denen die Halbleitersäulen angebracht sind. Damit kann das Kernmaterial bereichsweise freiliegen und eine Außenfläche des Fadens oder der entsprechenden Faser bilden. Alternativ ist es möglich, dass das Kernmaterial vollständig von der Mantelschicht bedeckt ist und somit keine freiliegenden Bereiche aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen die
elektrischen Leitungen entlang der Längsrichtung
abschnittsweise abwechselnd an einer Innenseite, dem
Kernmaterial zugewandt, und an einer Außenseite der
Mantelschicht, dem Kernmaterial abgewandt. Hierdurch ist es möglich, dass die Halbleitersäulen effizient elektrisch in Serie verschaltet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleitersäulen direkt in das Kernmaterial des Fadens oder der entsprechenden Faser eingebracht. Es ist möglich, dass die Halbleitersäulen bündig mit dem Kernmaterial abschließen oder auch das Kernmaterial überragen, beispielsweise um eine elektrische Anbindung zu vereinfachen. Die Halbleitersäulen können das Kernmaterial berühren oder es befindet sich zwischen den Halbleitersäulen und dem Kernmaterial eine Zwischenschicht, beispielsweise eine elektrisch leitende Zwischenschicht zur elektrischen Kontaktierung der
Halbleitersäulen oder auch zumindest stellenweise eine elektrisch isolierende Schicht zur Vermeidung von
Kurzschlüssen. Insbesondere im letztgenannten Fall kann das Kernmaterial elektrisch leitend sein und zum elektrischen Kontaktieren der Halbleitersäulen verwendet werden. Damit kann das Kernmaterial eine der elektrischen Leitungen
darstellen oder, entsprechend strukturiert, auch mehrere der Leitungen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform trägt das Kernmaterial zu mindestens 70 % oder 80 % oder 90 % oder 95 % zum
mittleren Durchmesser des Fadens oder der betreffenden Faser bei. Mit anderen Worten ist dann die Mantelschicht oder weitere Komponenten des Fadens oder der Faser dünn im
Vergleich zum Kernmaterial.
Alternativ ist die Mantelschicht dicker als das Kernmaterial und trägt zu mindestens 70 % oder 80 % oder 90 % oder 95 % zum mittleren Durchmesser des Fadens oder der betreffenden Faser bei.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleitersäulen und/oder die elektrischen Leitungen von zumindest einer lichtdurchlässigen Schutzhülle überdeckt. Die Schutzhülle ist beispielsweise durch einen Lack gebildet. Alternativ kann die Schutzhülle über Extrusion oder
Aufdrucken erzeugt sein. Weiter ist es möglich, dass die Schutzhülle durch einen oder mehrere SchrumpfSchläuche gebildet ist. Die Schutzhülle kann klarsichtig für im Betrieb in den
Halbleitersäulen erzeugte Strahlung sein. Alternativ kann die Schutzhülle als Lichtleiter oder als Streumedium wirken.
Außerdem ist es möglich, dass die Schutzhülle bereichsweise oder stellenweise einen oder mehrere Leuchtstoffe aufweist, um das von den Halbleitersäulen erzeugte Licht teilweise oder vollständig im Licht einer größeren Wellenlänge umzuwandeln. Mittels eines Leuchtstoffs lässt sich beispielsweise weißes Licht erzeugen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleitersäulen in oder an dem Faden oder in oder an der betreffenden Faser abwechselnd orientiert. Das heißt, Spitzen und Fußpunkte der Halbleitersäulen können abwechselnd zu einer Mitte des Fadens oder der betreffenden Faser weisen. Alternativ sind die Halbleitersäulen an dem Faden oder an der Faser jeweils gleich orientiert, sodass beispielsweise alle Spitzen oder alle Fußpunkte zur Mitte des Fadens oder der Faser zeigen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Textilkomponente mehrere der Fäden mit den Halbleitersäulen. Dabei sind die Fäden in einem Stoff verwoben. Neben den Fäden mit den Halbleitersäulen umfasst der Stoff außerdem eine Vielzahl von Gewebefäden. Bei den Gewebefäden kann es sich um herkömmliche Fäden ohne Halbleitersäulen handeln. Die
Gewebefäden können auf natürlichen Materialien wie Baumwolle basieren oder auch auf künstlichen Materialien wie Polyester.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Textilkomponente mindestens einen elektrisch leitenden
Kontaktfaden . Der Kontaktfaden kann aus einem elektrisch leitenden Material wie einem Metall sein oder eine leitfähige Beschichtung auf einem elektrisch isolierenden Kern
aufweisen, wobei die Beschichtung auch zu mehreren
Leiterbahnen strukturiert sein kann. Über einen solchen
Kontaktfaden ist eine elektrische Anbindung der Fäden mit den Halbleitersäulen ermöglicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verläuft der
Kontaktfaden quer zu mindestens einem Teil der Fäden mit den Halbleitersäulen. Wenigstens einige dieser Fäden sind mittels des Kontaktfadens elektrisch angeschlossen. Dazu können die betreffenden Fäden mit den Halbleitersäulen stellenweise freiliegende elektrische Anschlüsse oder Anschlussflächen aufweisen. Es können auch parallel zu mindestens einem Teil der Fäden mit den Halbleitersäulen verlaufende Kontaktfäden vorhanden sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist wenigstens ein Teil der Gewebefäden und/oder zumindest ein Teil der Fäden mit den Halbleitersäulen lichtdurchlässig und/oder lichtleitend . Dazu können insbesondere die Gewebefäden aus einem transparenten, nicht eingefärbten Material wie Polyester sein. Alternativ sind die Gewebefäden oder die Fäden mit den Halbleitersäulen spekular oder diffus reflektierend gestaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Stoff, der die Fäden mit den Halbleitersäulen umfasst, mehrere Maschen auf. Die Maschen entstehen insbesondere bei einem Weben des Stoffs .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Maschen eine mittlere Größe auf und sind periodisch angeordnet. Eine
Maschenperiodizität, entsprechend einer mittleren Ausdehnung der Maschen, liegt bevorzugt bei mindestens 50 ym oder 100 ym und/oder bei höchstens 2 mm oder 1 mm oder 0,5 mm. Es ist möglich, dass über den gesamten Stoff hinweg eine
einheitliche Maschenperiodizität vorliegt. Alternativ weist der Stoff verschiedene Regionen mit abweichenden
Maschenperiodizitäten auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt für einen Abstand benachbarter Halbleitersäulen an dem Faden oder an der Faser entlang der Längsrichtung: W = M x n ± 0,1 M. Dabei ist n eine natürliche Zahl größer oder gleich 1. Bevorzugt ist n kleiner oder gleich 100 oder kleiner oder gleich 10. Mit anderen Worten kann ein Abstand zwischen benachbarten
Halbleitersäulen einer Maschengröße des Stoffs entsprechen. Die Halbleitersäulen sind dabei bevorzugt an Kreuzungspunkten zwischen den Fäden mit den Halbleitersäulen und den
Gewebefäden angeordnet. Somit können die Halbleitersäulen an vergleichsweise dicken Bereichen des Stoffs mit sich
kreuzenden Fäden angebracht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten Halbleitersäulen entlang der Längsrichtung bei mindestens dem Einfachen oder dem Doppelten oder dem Fünffachen des mittleren Durchmessers des Fadens. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Abstand bei höchstens dem 1000-Fachen oder 100-Fachen des mittleren Durchmessers des Fadens. Somit können die Halbleitersäulen, relativ zum mittleren Durchmesser, in vergleichsweise großen Abständen angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der mittlere Durchmesser des Fadens mindestens 10 ym oder 30 ym oder
100 ym. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser mittlere Durchmesser bei höchstens 0,5 mm oder 0,3 mm oder 0,2 mm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Halbleitersäulen eine mittlere Höhe von mindestens 0,3 ym oder 0,5 ym oder 1 ym auf. Alternativ oder zusätzlich liegt diese mittlere Höhe bei höchstens 20 ym oder 10 ym oder 5 ym. Ein mittlerer Durchmesser der Halbleitersäulen liegt
beispielsweise bei mindestens 0,5 ym oder 1 ym und/oder bei höchstens 10 ym oder 5 ym oder 2 ym. Insbesondere sind die Halbleitersäulen klein gegenüber den Abmessungen des Fadens oder der entsprechenden Faser.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Faden oder die entsprechende Faser entlang der Längsrichtung eine
Ausdehnung von mindestens 0,2 m oder 1 m oder 25 m oder 100 m auf. Mit anderen Worten ist der Faden bevorzugt erheblich länger als ein mittlerer Durchmesser eines Aufwachssubstrats für die Halbleitersäulen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Textilkomponente mindestens eine Induktionsspule. Die
Induktionsspule ist dazu eingerichtet, mittels eines extern erzeugten elektrischen Wechselfeldes die Halbleitersäulen zu bestromen. Die Induktionsspule ist beispielsweise durch elektrisch leitende, insbesondere metallische Fäden gebildet, die in die Textilkomponente eingewoben sein können. Die
Induktionsspule kann in Draufsicht gesehen kreisförmig oder, bevorzugt, hexagonal oder rechteckig gestaltet sein,
entsprechend einer Webstruktur des Stoffs.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung einer
Textilkomponente angegeben. Die Textilkomponente ist
aufgebaut, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsbeispiele beschrieben. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für die Textilkomponente offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens eines Aufwachssubstrats mit den Halbleitersäulen. Die Halbleitersäulen werden an dem Faden angebracht oder in den Faden eingebracht. Aufgrund des
Einbringens oder Anbringens der Halbleitersäulen an dem Faden erfolgt ein Ablösen des Aufwachssubstrats . Ferner wird ein elektrisches Kontaktieren der Halbleitersäulen durchgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die sich noch an dem Aufwachssubstrat befindlichen Halbleitersäulen in ein Material an dem Faden oder an der Faser eingeprägt. Nach diesem Einprägen wird dieses Material verfestigt. Durch ein Entfernen dieses Materials vom Aufwachssubstrat werden die Halbleitersäulen bevorzugt zusammen mit diesem Material vom Aufwachssubstrat abgelöst. Bei diesem Verfahrensschritt kann es sich um ein Heißprägeverfahren, auch als Hot Embossing bezeichnet, handeln.
Nachfolgend werden eine hier beschriebene Textilkomponente und ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine
maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
Es zeigen: Figuren 1A bis 1F schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von Ausführungsbeispielen von Textilkomponenten,
Figuren IG und 1H schematische perspektivische Darstellungen von Verfahrensschritten eines hier beschriebenen Verfahrens,
Figuren 2A bis 2C schematische perspektivische Darstellungen von Verfahrensschritten eines hier beschriebenen Verfahrens,
Figur 3 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen
Textilkomponente,
Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung eines
Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen
Textilkomponente,
Figuren 5 bis 12 schematische Draufsichten auf
Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen
Textilkomponenten,
Figuren 13 und 14 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Textilkomponenten, und
Figuren 15 und 16 schematische perspektivische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Textilkomponenten .
In Figur 1 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Textilkomponente 1 dargestellt. Gemäß Figur 1A werden Halbleitersäulen 3 an einem Aufwachssubstrat 30 bereitgestellt. Optional befindet sich an dem
Aufwachssubstrat 30 eine Anwachsschicht 37. Die
Anwachsschicht 37 ist bevorzugt teilweise von einer
Maskenschicht 38 abgedeckt.
Die Halbleitersäulen 3 wachsen bevorzugt aus Öffnungen der Maskenschicht 38 heraus. Die Halbleitersäulen 3 umfassen einen Halbleiterkern 31, darauf folgend eine aktive Zone 32, eine Halbleiterhülle 33 und optional eine
Stromverteilungsschicht 34. Die Schichten 32, 33, 34 formen den Halbleiterkern 31 jeweils nach. Bevorzugt basieren die Halbleitersäulen 3 und damit die Schichten 31, 32, 33 auf dem Materialsystem InGaN und sind etwa zur Erzeugung von blauem Licht eingerichtet. Die Stromverteilungsschicht 34 kann durch ein Halbleitermaterial, durch ein transparentes leitfähiges Oxid wie ITO oder auch durch ein reflektierendes Material wie ein Metall, beispielsweise Silber, gebildet sein. Eine Höhe H der Halbleitersäulen 3 liegt im Bereich weniger Mikrometer, ein Durchmesser der Halbleitersäulen 3 liegt beispielsweise bei ungefähr 1 ym.
In Figur 1B ist illustriert, dass ein Zwischenträger 91 bereitgestellt wird. An dem Zwischenträger 91 kann sich eine inselförmige Ablösematrix 92 befinden. Einige der
Halbleitersäulen 3 werden in die Inseln der Ablösematrix 92 eingeprägt, insbesondere über Hot Embossing. Nach dem
Einprägen der Halbleitersäulen 3 wird die Ablösematrix entsprechend gehärtet, etwa durch Absenken der Temperatur oder durch fotochemisches Aushärten. Nachfolgend werden die Halbleitersäulen 3, die in der Ablösematrix 92 verbleiben, von dem Aufwachssubstrat 30 abgelöst. Dies ist in Figur IC illustriert. Diese Art des Ablösens kann auch als Tether lift-off bezeichnet werden. Die Verwendung eines Zwischenträgers 91, wie in den Figuren 1B und IC dargestellt, ist optional.
Daraufhin können die Inseln der Ablösematrix 92 mit den
Halbleitersäulen 3 von einem Verbindungsmaterial 93 umformt werden. Das Verbindungsmaterial 93 ist beispielsweise ein thermoplastisches Material oder ein Silikon. Durch das
Verbindungsmaterial 93 ist es möglich, die Halbleitersäulen 3 fest in einen gemeinsamen Körper zu integrieren. Gemäß Figur ID weisen dabei Spitzen 35 der Halbleitersäulen 3 sowie
Fußpunkte 36 der Halbleitersäulen 3 jeweils in die gleiche Richtung .
Demgegenüber sind die Halbleitersäulen 3 in Figur IE
abwechselnd orientiert, sodass die Spitzen 35 und die
Fußpunkte 36 abwechselnd nach oben und nach unten zeigen. Beide Konfigurationen, wie in den Figuren ID und IE
gezeichnet, können in allen Ausführungsbeispielen
entsprechend Verwendung finden.
Es ist möglich, dass sich an den Fußpunkten 36 jeweils eine Isolationsschicht 94 befindet. Die Isolationsschicht 94 kann durch ein Material der Maskenschicht 38 gebildet sein oder durch ein separates Material. Die Isolationsschicht 94 kann bündig mit den Inseln der Ablösematrix 92 abschließen oder gegenüber der Ablösematrix 92 zurückversetzt sein oder diese auch seitlich überragen.
An den Spitzen 35 sowie an den Fußpunkten 36 sind elektrische Anschlüsse 43 angebracht, beispielsweise aus einem
transparenten leitfähigen Oxid oder zumindest an einer Seite der Halbleitersäulen 3 aus einem Metall, das als Spiegel für die im Betrieb erzeugte Strahlung gestaltet sein kann. Über die Anschlüsse 43 sind die Halbleitersäulen 3 elektrisch direkt kontaktierbar.
Optional befindet sich an den Halbleitersäulen 3,
insbesondere an der Halbleiterhülle 33 oder an der
Stromverteilungsschicht 34, je eine Bestromungsschicht 39.
Die Bestromungsschicht 39 ist aus einem transparenten
leitfähigen Oxid oder aus einem Metall. Es ist möglich, dass die Bestromungsschicht 39 an den Spitzen 35 je mit den zugehörigen Anschlüssen 43 elektrisch verbunden ist. Die Bestromungsschicht 39 kann, wie auch die Schichten 31, 32,
33, 34, in die Isolationsschicht 94 hineinragen oder bis an die Isolationsschicht 94 heranreichen.
In Figur 1F ist illustriert, dass elektrische Leitungen 4 an dem Verbindungsmaterial 93 sowie an den Anschlüssen 43 angebracht werden. Über die elektrischen Leitungen 4 kann eine Serienschaltung der Halbleitersäulen 3 erzielt werden. Wird die Konfiguration der Figur ID verwendet, können die Halbleitersäulen 3 auch elektrisch parallel geschaltet werden. Mischformen aus einer Parallelschaltung und einer Serienschaltung sind ebenso möglich. Die elektrischen
Leitungen 4 sind beispielsweise durch Silbernanodrähte gebildet, die aufgedruckt sein können.
Die Leitungen 4 verlaufen gemäß Figur 1F abwechselnd an einer Unterseite sowie an einer Oberseite des Verbindungsmaterials 93. Das Verbindungsmaterial 93 kann dabei plattenförmig gestaltet sein. Alternativ kann das Verbindungsmaterial 93 langgestreckt verlaufen und bereits faserförmig oder
fadenförmig gestaltet sein, siehe Figur IG. Gemäß Figur IG weist das Verbindungsmaterial 93 einen kreisförmigen oder runden Querschnitt auf.
Ist das Verbindungsmaterial 93 plattenförmig gestaltet, wie etwa in Figur 1F angedeutet, so können schmale Streifen aus dem Verbindungsmaterial 93 herausgelöst werden, sodass faserartige oder fadenartige Gebilde entstehen,
beispielsweise mit einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, anders als der runde Querschnitt in Figur IG. Unabhängig von der Querschnittsform eines entsprechenden Kernmaterials 91, gebildet durch das Verbindungsmaterial 93, kann die Weiterverarbeitung jeweils in gleicher Weise
erfolgen .
Im Verfahrensschritt der Figur 1H ist dargestellt, dass um das Verbindungsmaterial 93 herum eine Mantelschicht 22 erzeugt wird. Dazu wird das Verbindungsmaterial 93
beispielsweise durch eine Extrusionsdüse geführt, in der um das Kernmaterial 21 herum die Mantelschicht 22 erzeugt wird.
Das Kernmaterial 21 weist im Wesentlichen den gleichen
Durchmesser auf wie die Halbleitersäulen 3 hoch sind. Ein mittlerer Durchmesser D des entstandenen Fadens 10,
zusammengesetzt aus dem Kernmaterial 21 und der Mantelschicht 22, ist bevorzugt deutlich größer als die Höhe H der
Halbleitersäulen 3. Eine mechanische Stabilisierung des Fadens 10 ist in diesem Fall vor allem durch die
Mantelschicht 22 gegeben.
Entlang einer Längsrichtung L des Fadens 10 können die
Halbleitersäulen 3 einen vergleichsweise großen Abstand W zueinander aufweisen. Der Abstand W kann im Bereich mehrerer Millimeter liegen. Der mittlere Durchmesser D des Fadens 10 liegt bevorzugt zwischen einschließlich 0,1 mm und 1 mm.
Dagegen kann der Durchmesser des Kernmaterials 21 bei
mindestens 10 ym und/oder bei höchsten 1 mm liegen.
Im Verfahrensschritt der Figur 2A ist illustriert, dass an das Kernmaterial 21 die Ablösematrix 92 in Form von Inseln angebracht wird. Die Ablösematrix 92 bedeckt den
Halbleiterkern 21 bevorzugt nur teilweise, beispielsweise entlang einer gerade verlaufenden Linie parallel zur
Längsrichtung L. Das Kernmaterial 21 ist im Vergleich zu einer Dicke der Ablösematrix 22 sehr groß. In dieser
Konstellation kann ein Durchmesser des Kernmaterials 21 eine Dicke der Ablösematrix 92 beispielsweise um einen Faktor 10 oder 20 oder 100 übersteigen. Das Kernmaterial 21 ist
beispielsweise aus einem Kunststoff oder auch aus einem Glas.
In Figur 2B ist illustriert, dass die Halbleitersäulen 3 analog zu den Figuren 1B und IC in die Ablösematrix 92 übertragen sind, ausgehend von einem in Figur 2 nicht
gezeichneten Aufwachssubstrat .
Nachfolgend kann eine Schutzhülle 6 erzeugt werden. Die
Schutzhülle 6 ist lichtdurchlässig. Optional kann die
Schutzhülle 6 ein optisch wirksames Material wie
Streupartikel und/oder zumindest einen Leuchtstoff enthalten. Durch die Schutzhülle 6 werden die Halbleitersäulen 3 sowie in Figur 2 nicht gezeichnete elektrische Leitungen
versiegelt. Mit dem Anbringen der Schutzhülle 6 entsteht der Faden 10, welcher die Textilkomponente 1 bildet.
Abweichend von der Darstellung in Figur 2C ist es möglich, dass die Schutzhülle 6 nur im Bereich der Ablösematrix 92 an dem Kernmaterial 21 aufgebracht wird und entsprechend das Kernmaterial 21 dann nicht vollständig umhüllt.
In der Variante des Herstellungsverfahrens, wie in Figur 3 erläutert, werden die Halbleitersäulen 3 direkt in das
Kernmaterial 21 eingedrückt und nachfolgend wird die
Schutzhülle 6 oder alternativ die Mantelschicht erzeugt.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist illustriert, dass auf dem Kernmaterial 21 eine der elektrischen Leitungen 4
aufgebracht ist. Die Leitung 4 an dem Kernmaterial 21 ist beispielsweise durch eine Metallbeschichtung des
Kernmaterials 21 realisiert. Die Halbleitersäulen 3, optional in der Ablösematrix 92, befinden sich auf der Leitung 4.
Nachfolgend ist eine Isolationsschicht 94 vorhanden, gefolgt von einer weiteren elektrischen Leitung 4 und optional der Schutzhülle 6. Über derartige Leitungen 4 in Kombination mit einer Isolationsschicht 94 und der Schutzhülle 6 lassen sich verschiedenartige elektrische Verschaltungen der
Halbleitersäulen 3 realisieren. Entsprechendes gilt in allen anderen Ausführungsbeispielen.
In den Figuren 5 bis 12 ist jeweils illustriert, dass die Fäden 10 mit den Halbleitersäulen 3 zusammen mit Gewebefäden 8 einen Stoff bilden, der gleichzeitig die Textilkomponente 1 ist. Dabei können unterschiedliche Webmuster verwendet werden .
Gemäß Figur 5 liegt ein Abstand zwischen den Halbleitersäulen 3 entlang des Fadens 10 beispielsweise bei einer
Maschenperiodizität M des Gewebes aus den Gewebefäden 8.
Damit können die Halbleitersäulen 3 je auf Kreuzungspunkten der Fäden 10, 8 zu liegen kommen. In Figur 6 ist gezeigt, dass der Faden 10 mit den Halbleitersäulen 3 schlangenförmig über das Gewebe 1 hinweg geführt ist. Längsfäden werden überwiegend durch die
Gewebefäden 8 gebildet. Zu einer elektrischen Kontaktierung kann auch zumindest ein Kontaktfaden 7, beispielsweise ein Metallfaden, vorhanden sein. Mittels des Kontaktfadens 7 ist es erreichbar, dass die Leitungen 4 entlang des Fadens 10 mit den Halbleitersäulen 3 nur eine vergleichsweise geringe elektrische Leitfähigkeit aufzuweisen brauchen, da keine größeren Strecken über die Leitungen 4 selbst zu bewältigen sind. Hierzu kann der Kontaktfaden 7 eine vergleichsweise hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
Verschiedene mögliche Webmuster, die entsprechend in allen Ausführungsbeispielen herangezogen werden können, finden sich in den Figuren 7 bis 12. Die Fäden 10, 8 und optional auch die Kontaktfäden 7 können in unterschiedlichen Mustern eingewebt werden. Die Muster unterscheiden sich
beispielsweise in der Anzahl von Längsfäden, die von einem Querfaden überspannt werden. Die einzelnen Muster können vertikal und horizontal oder auch entlang von 45 ° -Diagonalen verlaufen. Damit können, sie etwa Figur 11, aufwendige Muster und Punktanordnungen der Halbleitersäulen 3 realisiert werden, siehe ebenso Figur 8.
Speziell in Figur 12 ist illustriert, dass die Fäden 10 mit den Halbleitersäulen 3 sich kreuzen können und beispielsweise entlang zweier 45 ° -Richtungen diagonal verlaufen. Es ist möglich, anders als in Figur 12 dargestellt, dass vertikal und/oder horizontal verlaufende zusätzliche Fäden in der Textilkomponente 1 vorhanden sind. In Figur 13 ist schematisch illustriert, dass beiderseits eines Kontaktfadens 12 die Fäden 10 mit den Halbleitersäulen 3 angeordnet sein können, um die Textilkomponente 1 zu bilden .
Zu einer Energieversorgung der Textilkomponente 1 ist es möglich, dass über die Kontaktfäden 7 eine Sekundärspule gebildet wird. Eine externe Primärspule 95 kann mittels Draht 96 ein elektrisches Wechselfeld generieren, das hinreichend Strom zum Betreiben der Textilkomponente 1 liefert, sodass die Halbleitersäulen 3 leuchten. Dies ist in Figur 14
veranschaulicht .
Alternativ können die Fäden 10 mit den Halbleitersäulen 3 an eine Energiequelle wie eine Batterie angeschlossen werden.
In Figur 15 ist schematisch illustriert, dass der Faden 10 aus mehreren Fasern 5 zusammengesetzt ist. Eine der Fasern 5 weist die Halbleitersäulen 3 auf. Entsprechende Fasern 5 können analog zu dem Figuren 1 bis 3 hergestellt werden.
Abweichend von der Darstellung in Figur 15 können auch mehrere der Fasern 5 des Fadens 10 mit den Halbleitersäulen 3 versehen sein.
In Figur 16 ist schematisch illustriert, dass eine
Textilkomponente 1 beispielsweise als Armband an einem
Handgelenk getragen werden kann und dass die Halbleitersäulen 3 ein Display zum Anzeigen von Informationen bilden können.
Entsprechende Textilkomponenten 1, die selbstleuchtend sind, können auch im Sicherheitsbereich etwa für
Sicherheitskleidung Anwendung finden. Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen
Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben .
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2017 129 994.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 Textilkomponente
10 Faden
21 Kernmaterial
22 Mantelschicht
3 Halbleitersäule
30 Aufwachssubstrat
31 Halbleiterkern
32 aktive Zone
33 Halbleiterhülle
34 Stromverteilungsschicht
35 Spitze
36 Fußpunkt
37 Anwachsschicht
38 Maskenschicht
4 elektrische Leitung
43 elektrischer Anschluss
5 Faser
6 lichtdurchlässige Schutzhülle
7 Kontaktfaden
8 Gewebefaden
91 Zwischenträger
92 Ablösematrix
93 Verbindungsmaterial
94 Isolationsschicht
95 Primärspule
96 Draht
D mittlerer Durchmesser des Fadens
H mittlere Höhe der Halbleitersäulen
L Längsrichtung des Fadens
M Maschenperiodizität
W Abstand der Halbleitersäulen entlang der Längsrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Textilkomponente (1) mit mindestens einem flexiblen, webbaren Faden (10), wobei
- in oder an dem Faden (10) eine Vielzahl von
Halbleitersäulen (3) befestigt ist,
- die Halbleitersäulen (3) zur Erzeugung von Strahlung eingerichtet sind,
- in oder an dem Faden (10) mehrere elektrische Leitungen (4) angebracht sind,
- die Halbleitersäulen (3) mittels der elektrischen Leitungen (4) elektrisch kontaktiert sind, und
- eine mittlere Höhe (H) der Halbleitersäulen (3) in Richtung quer zu einer Längsrichtung (L) des Fadens (10) bei höchstens 20 % eines mittleren Durchmessers (D) des Fadens (10) liegt,
- der Faden (10) ein Kernmaterial (21) und eine Mantelschicht (22) umfasst, und
- die Halbleitersäulen (3) entweder auf die Mantelschicht (22) beschränkt oder direkt in das Kernmaterial (21)
eingebracht sind.
2. Textilkomponente (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der der Faden (10) aus mehreren Fasern (5)
zusammengesetzt ist,
wobei zumindest eine der Fasern (5) mit den Halbleitersäulen (3) und den elektrischen Leitungen (4) versehen ist.
3. Textilkomponente (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei der die Halbleitersäulen (3) auf die Mantelschicht (22) beschränkt sind, und
wobei das Kernmaterial (21) für mindestens 90 % einer
Zugfestigkeit des Fadens (10) verantwortlich ist.
4. Textilkomponente (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der sich die elektrischen Leitungen (4) beiderseits der Mantelschicht (22) erstrecken und das Kernmaterial (21) frei von den elektrischen Leitungen (4) ist.
5. Textilkomponente (1) nach einem der beiden
vorhergehenden Ansprüche,
bei der das Kernmaterial (21) nur zum Teil von den
elektrischen Leitungen (4) und der Mantelschicht (22) bedeckt ist .
6. Textilkomponente (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche,
bei der die elektrischen Leitungen (4) entlang der
Längsrichtung (L) abschnittsweise abwechselnd an einer
Innenseite und an einer Außenseite der Mantelschicht (22) verlaufen, sodass die Halbleitersäulen (3) elektrisch in Serie verschaltet sind.
7. Textilkomponente (1) nach Anspruch 1 oder 2,
bei der die Halbleitersäulen (3) direkt in das Kernmaterial (21) des Fadens (10) oder in das Kernmaterial der mindestens einen betreffenden Faser (5) eingebracht sind,
wobei das Kernmaterial (21) zu mindestens 80 % zum mittleren Durchmesser (D) des Fadens (10) oder der betreffenden Faser (5) beiträgt.
8. Textilkomponente (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei der die Halbleitersäulen (3) sowie die Leiterbahnen (4) von einer lichtdurchlässigen Schutzhülle (6) überdeckt sind.
9. Textilkomponente (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der die Halbleitersäulen (3) in oder an dem Faden (10) oder in der mindestens einen Faser (5) mit den
Halbleitersäulen (3) abwechselnd orientiert sind, sodass abwechselnd Spitzen (35) und Fußpunkte (36) der
Halbleitersäulen (3) zu einer Mitte des Fadens (10) oder der betreffenden Faser (5) weisen.
10. Textilkomponente (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
umfassend mehrere der Fäden (10) mit den Halbleitersäulen (3), wobei die Fäden (10) in einem Stoff verwoben sind und der Stoff außerdem eine Vielzahl von Gewebefäden (8)
aufweist .
11. Textilkomponente (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend mindestens einen elektrisch leitenden
Kontaktfaden (7),
wobei der Kontaktfaden (7) quer zu mindestens einem Teil der Fäden (10) mit den Halbleitersäulen (3) verläuft und
wenigstens einige dieser Fäden (10) mittels des Kontaktfadens (7) elektrisch angeschlossen sind.
12. Textilkomponente (1) nach einem der beiden
vorhergehenden Ansprüche,
bei der zumindest ein Teil der Gewebefäden (8) und/oder zumindest ein Teil der Fäden (10) mit den Halbleitersäulen (3) lichtdurchlässig und lichtleitend sind.
13. Textilkomponente (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche,
bei der der Stoff eine Maschenperiodizität M zwischen
einschließlich 50 ym und 2 mm aufweist und für einen Abstand (W) benachbarter Halbleitersäulen (3) entlang der
Längsrichtung (L) jeweils gilt: W = M x n ± 0,1 M mit n E N.
14. Textilkomponente (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei der ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten
Halbleitersäulen (3) entlang der Längsrichtung (L) bei mindestens dem Doppelten des mittleren Durchmessers (D) des Fadens (10) liegt,
wobei der mittlere Durchmesser (D) des Fadens (10) mindestens 30 ym und höchstens 300 ym beträgt und die mittlere Höhe (H) der Halbleitersäulen (3) zwischen einschließlich 0,5 ym und 5 ym liegt und eine Ausdehnung des Fadens (10) entlang der Längsrichtung (L) mindestens 25 m ist.
15. Textilkomponente (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
ferner umfassend mindestens eine Induktionsspule (42), wobei die Induktionsspule (42) dazu eingerichtet ist, mittels eine extern erzeugten elektrischen Wechselfeldes die
Halbleitersäulen (3) zu bestromen.
16. Verfahren zur Herstellung einer Textilkomponente (1) nach einem der vorherigen Ansprüche mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (30) mit den
Halbleitersäulen (3) ,
- Anbringen oder Einbringen der Halbleitersäulen (3) an den Faden (10) oder an die Faser (5) und dabei Ablösen vom
Aufwachssubstrat (30), und
- elektrisches Kontaktieren der Halbleitersäulen (3) .
17. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die sich noch am Aufwachssubstrat (30) befindlichen Halbleitersäulen (3) in ein Material an dem Faden (10) oder an der Faser (5) eingeprägt werden, woraufhin dieses Material verfestigt wird und durch ein Entfernen dieses Materials vom Aufwachssubstrat (30) die Halbleitersäulen (3) zusammen mit diesem Material vom Aufwachssubstrat (30) abgelöst werden.
PCT/EP2018/083188 2017-12-14 2018-11-30 Textilkomponente und verfahren zur herstellung einer textilkomponente WO2019115258A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/766,442 US11473221B2 (en) 2017-12-14 2018-11-30 Textile component and method for producing a textile component

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017129994.7A DE102017129994A1 (de) 2017-12-14 2017-12-14 Textilkomponente und verfahren zur herstellung einer textilkomponente
DE102017129994.7 2017-12-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019115258A1 true WO2019115258A1 (de) 2019-06-20

Family

ID=64572364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/083188 WO2019115258A1 (de) 2017-12-14 2018-11-30 Textilkomponente und verfahren zur herstellung einer textilkomponente

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11473221B2 (de)
DE (1) DE102017129994A1 (de)
WO (1) WO2019115258A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11808417B2 (en) 2019-07-22 2023-11-07 Signify Holding B.V. LED filament device pleasant in appearance and improved spatial light distribution through the formation of intentional complications in cordage
JP7272412B1 (ja) 2021-12-03 2023-05-12 信越半導体株式会社 接合型半導体ウェーハの製造方法
US20230265586A1 (en) * 2022-02-23 2023-08-24 Aspen Valley Christmas LLC Fabric with woven integrated lighting
CN117396644A (zh) * 2022-04-20 2024-01-12 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040009729A1 (en) * 2002-05-10 2004-01-15 Hill Ian Gregory Woven electronic textile, yarn and article
JP2007314925A (ja) * 2006-04-27 2007-12-06 Hideo Hirose 電子繊維又は電子糸及びこれを用いた繊維製品
WO2011128825A1 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Textile product having a lighting function and method for the production thereof
WO2016087605A1 (de) * 2014-12-05 2016-06-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterschichtenfolge zur erzeugung von sichtbarem licht und leuchtdiode

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10124457A1 (de) * 2001-05-18 2002-12-05 Siemens Ag Faser mit integriertem elektronischem Bauteil, elektronisches Gewebe, Herstellungsverfahren und Verwendung dazu
CN102384447B (zh) * 2010-09-03 2013-10-02 金鼎联合科技纤维股份有限公司 发光条

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040009729A1 (en) * 2002-05-10 2004-01-15 Hill Ian Gregory Woven electronic textile, yarn and article
JP2007314925A (ja) * 2006-04-27 2007-12-06 Hideo Hirose 電子繊維又は電子糸及びこれを用いた繊維製品
WO2011128825A1 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Textile product having a lighting function and method for the production thereof
WO2016087605A1 (de) * 2014-12-05 2016-06-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterschichtenfolge zur erzeugung von sichtbarem licht und leuchtdiode

Also Published As

Publication number Publication date
US20210025083A1 (en) 2021-01-28
US11473221B2 (en) 2022-10-18
DE102017129994A1 (de) 2019-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019115258A1 (de) Textilkomponente und verfahren zur herstellung einer textilkomponente
DE102017127240A1 (de) Flexible verdrahtungslage, elektronische vorrichtung und faserprodukt
WO2008080245A2 (de) Faden
DE102008036101A1 (de) Textiles Material und Verfahren zu dessen Herstellung
GB2440738A (en) Electroluminescent fabric
DE102017127123B4 (de) Anzeigevorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung
EP2398946A2 (de) Textiles material mit elektrisch beaufschlagbaren fäden
DE102016209460A1 (de) An einem textil anbringbare elektronische vorrichtung
DE102006036405B4 (de) Textiler Leiter
WO2016131819A1 (de) Flexible flächenleuchte, insbesondere zur verwendung in einem bekleidungsstück
EP1877605A1 (de) Verfahren zur herstellung textiler flächen mit funktionsfäden
DE10333583A1 (de) Textile Flächenstruktur aus einer Anordnung einer Vielzahl von leitfähigen oder leitfähige Eigenschaften aufweisenden Fäden sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE602004008345T2 (de) Strukturen mit variablen abmessungen für flexible ledanzeigevorrichtung
DE102004050838A1 (de) Gewebe und Verfahren zur Herstellung von Geweben
DE112018002092B4 (de) Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil und Gewebe
EP2191324A1 (de) Lichtemittierendes flächenelement und verfahren zum herstellen eines lichtemittierenden flächenelementes
WO2019162443A1 (de) Opto-elektronische baugruppe, verfahren und formteil
DE102019103935B4 (de) Heizeinlage in Form eines Abstandsgewirkeabschnittes sowie beheizbares Interieurbauteil
EP1730716B1 (de) Anzeigevorrichtung
DE102012206111B4 (de) Fotoelektrisches halbleiterelement mit unregelmässig verlaufenden leiterbahnen an einer oberfläche
DE102014206179A1 (de) Leuchtvorrichtung, Vorrichtung mit einer Leuchtvorrichtung und Herstellungsverfahren
DE102018130368A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauteil, trägerrolle mit solchen optoelektronischen halbleiterbauteilen und textilgewebe
WO2016131820A1 (de) Leuchtmittelanordnung und verfahren zu deren herstellung
DE102014110068A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und optoelektronisches Bauelement
DE102022104390A1 (de) Verfahren zum elektrischen Kontaktieren, Kontaktierungsgarn und Verwendung des Kontaktierungsgarns

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18812149

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18812149

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1