專利名稱：具有橫向電場的光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖或長纖維，尤其是涉及包括在織物或服裝中有助于在其中產(chǎn)生可檢測的光效應(yīng)的光纖或長纖維。
背景技術(shù)：
產(chǎn)生彩色變化或發(fā)光纖維的各種不同的方法都是已知的。
一種已知的方法使用帶孔的光纖，當將光加到光纖的一端時，這種光纖可以通過孔眼“泄漏”光。
另一種已知的方法基于電致發(fā)光體材料的使用，這種材料在電場的影響下能夠發(fā)光。在英國專利申請No.GB 2273606和國際專利申請No.WO 97/15939中描述了這樣一種方法。在這種方法中使用的電場是通過在光纖中綜合至少兩個電極層而產(chǎn)生的。
這些現(xiàn)有的方法存在的問題是必須向光纖施加高壓，才能實現(xiàn)彩色變化或其它的可檢測的光效應(yīng)。
在圖1中表示出一種現(xiàn)有的光纖的已知的安排。光纖1由圓柱形導(dǎo)電纖心2組成，纖心2的外邊包著連續(xù)的外層3-5。纖心一般由金屬絲如銅絲制成，它的作用是內(nèi)部電極或加熱元件。電-光物質(zhì)3在纖心2的周圍形成一層，并且夾在纖心2和外部電極層4之間。如圖1a所示，光纖可以任選地包括外護套5，外護套對于光來說至少是部分透明的。
當前的光纖設(shè)備的一個問題是，外電極層4在一般情況下是通過薄層淀積工藝形成的，這種工藝可能是復(fù)雜的和麻煩的。而且，淀積工藝的成功在很大程度上取決于支撐用的電-光物質(zhì)3的機械性質(zhì)，因此限制了可能的物質(zhì)組合的數(shù)目。例如，淀積用于覆蓋液體或凝膠型的電-光物質(zhì)層的外電極層4在實際制造中是極其困難的。
電-光物質(zhì)的光學(xué)特性在一般情況下是通過外部刺激如熱、電流、或電場改變的。從而現(xiàn)有的光纖電極是分層的，在光纖內(nèi)的電場6有一個徑向的布局，即，場力線在電極層2、4之間通過，垂直于光纖1的纖心2。這種情況表示在圖1b中，可以看見，這里的電場線6在相對于纖心2的徑向方向穿過電-光物質(zhì)層3。
已知的光纖存在的另一個問題是，在光纖內(nèi)的徑向電場布局對于在電-光物質(zhì)內(nèi)可能發(fā)生的電-光切換原理的次數(shù)施加了限制。這又制約了在特定的光纖內(nèi)可實現(xiàn)的光學(xué)性質(zhì)方面發(fā)生的變化。因此，當前現(xiàn)有的光纖必須使用越來越復(fù)雜的電極層才能增加可能發(fā)生的切換原理的次數(shù)。
本發(fā)明具體來說涉及耐磨的電子學(xué)領(lǐng)域。這個領(lǐng)域的目標是綜合特定的功能例如檢測、驅(qū)動、發(fā)光、和彩色變化在服裝中。特別期望能夠綜合彩色變化性質(zhì)在織物內(nèi)以便形成服裝、家俱等。這樣一種技術(shù)可以用于產(chǎn)生耐磨的顯示器、耐磨的指示器，還可以出于審美的理由用于以簡單的方式引起織物彩色或圖案的變化。
通過交織導(dǎo)電的光纖和包含電-光物質(zhì)的光纖可以產(chǎn)生耐磨的顯示器，這是公知的。這種顯示器的一個問題是，發(fā)光效應(yīng)不能集成在單個光纖內(nèi)。這就是說，在服裝或由光纖形成的其它制品中，這種效應(yīng)是不均勻的。此外，必需使用兩組包含導(dǎo)電元件的交織光纖，或者使用淀積在編織結(jié)構(gòu)上的附加的導(dǎo)電層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種光纖或長纖維，其中的光變化功能集成在單個光纖或長纖維內(nèi)，并且其中可對光纖或長纖維外觀的變化進行有效的控制。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種光纖或長纖維，其中通過單個電極層可對光纖或長纖維外觀的變化進行有效的控制。
本發(fā)明的下一個目的是提供一種光纖或長纖維，其中在光纖或長纖維內(nèi)所說光纖具有非徑向的電場布局。
本發(fā)明的下一個目的是從按照本發(fā)明的光纖或長纖維產(chǎn)生一種織物，這種織物例如可以形成服裝或家俱。
通過這里描述的實施例可以實現(xiàn)這些目的中的某一些或者全部。
按照本發(fā)明的一個方面，提供一種光纖或長纖維，包括具有一個心軸的一個細長纖心；具有至少一種電可調(diào)制的光學(xué)特性的物質(zhì)，所說物質(zhì)覆蓋所說纖心的至少一部分；和一個電激勵裝置，所說裝置適合于產(chǎn)生在大體平行于心軸的方向上或者在大體繞心軸切向延伸的方向上延伸的電場，其中第一電場按照電的方式引起所說物質(zhì)的光學(xué)特性的變化，借此改變光纖或長纖維的可視外觀。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供一種光纖或長纖維，包括具有一個心軸的一個細長纖心；具有至少一種電可調(diào)制的光學(xué)特性的一種物質(zhì)，所說物質(zhì)覆蓋所說纖心的至少一部分；和一個電激勵裝置，所說裝置包括第一和第二電極對，所說電極對適合于產(chǎn)生在大體平行于心軸的方向上或者在大體橫向穿過心軸延伸的方向上延伸的電場，其中第一和第二電極淀積在同一個離軸平面，并且其中的電場按照電的方式引起所說物質(zhì)的光學(xué)特性的變化，借此改變光纖或長纖維的可視外觀。
從從屬權(quán)利要求2-16、18-36、和38，本發(fā)明的其它優(yōu)選的和有益的特征都將變得顯而易見。
本發(fā)明還涉及從多個按照前述的權(quán)利要求中的任何一個所述的多個光纖或長纖維形成的服裝或織物。


現(xiàn)在參照附圖借助于實例描述本發(fā)明的實施例，其中圖1a和1b是現(xiàn)有技術(shù)中已知的光纖的透視剖面圖；圖2是按照本發(fā)明的光纖的第一實施例的示意剖面圖；圖3a和3b是光纖的透視剖面圖，說明按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的兩種不同的電極布局；圖3c和3d是光纖的透視剖面圖，說明按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的電場的布局；圖4a和4b是示意圖，說明按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的兩種不同的電極布局；圖5a、5b和5c是示意圖，說明按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的三種不同的電極布局；圖6是按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的另一種電極布局的示意圖；圖7a和7b是按照本發(fā)明的光纖的第二和第三實施例的示意剖面圖。
具體實施例方式
首先參照附圖2，用參考符號10概括地代表按照本發(fā)明的光纖。光纖10包括細長纖心11，纖心11最好由電絕緣材料形成，纖心有一個心軸。在優(yōu)選實施例中，纖心11的形狀大體上是圓柱形的，可以由不導(dǎo)電的柔性聚合物纖維形成。合適的聚合物纖維的例子包括(但不限于)聚酯、聚酰胺、聚丙烯酸物(polyacrylics)、聚丙烯、乙烯基聚合物(vinyl-based polymers)、毛、絲、亞麻、大麻、亞麻、黃麻、人造絲基纖維、乙酸纖維素基纖維和棉。
在某些優(yōu)選實施例中，纖心11可以直接涂以阻擋層(未示出)，以便在光纖制造方法的隨后步驟期間保護纖心11的材料。特別是，可將阻擋層選擇成對于化學(xué)腐蝕劑有優(yōu)選的抵抗能力。在此之后，提到“纖心”，將被認為是涂敷或者沒有涂敷阻擋層的那些纖心。
在另一個實施例中，纖心11可以由導(dǎo)電金屬如金、銀、或銅制成，然后直接涂敷絕緣層。
使用聚合物光纖的一個優(yōu)點是，它們是容易得到的，它們的機械性質(zhì)可能適合于特殊光纖的要求，例如在強度和柔性方面的要求。這與只有有限的機械性質(zhì)范圍的導(dǎo)電金屬線形成對照。纖心材料具有可能的機械性質(zhì)范圍較寬是有益的，因為這種情況可以不預(yù)先考慮某些電光物質(zhì)及其組合物是否適合于用在光纖10中。
光纖10進一步還包括激勵裝置12和電-光物質(zhì)13。激勵裝置12適合于在物質(zhì)13上施加外部刺激以便引發(fā)可檢測的光效應(yīng)。激勵裝置12在本質(zhì)上是電的，適合于向電-光物質(zhì)13提供電場。對于電-光物質(zhì)進行選擇，使其具有至少一種電可調(diào)制的光學(xué)特性。
在優(yōu)選實施例中，激勵裝置12包括一個或多個細長的激勵層，所說激勵層沿大體上平行于心軸的方向延伸，所說激勵層與纖心11大體上是共軸的，并且在各個不同的半徑與心軸隔開。優(yōu)選地，激勵裝置12進一步還包括一個或多個物質(zhì)層，每個物質(zhì)層包括電-光物質(zhì)13。每個物質(zhì)層都在大體上平行于心軸的方向延伸，物質(zhì)層與纖心11大體上是共軸的，每個物質(zhì)層都與至少一個激勵層相關(guān)聯(lián)。
在優(yōu)選實施例中，激勵層和物質(zhì)層包圍至少一部分纖心11。激勵層最好夾持在纖心11和物質(zhì)層13之間。
在另外的優(yōu)選實施例中，物質(zhì)層可以夾持在纖心11和對于光來說至少是部分透明的激勵層12之間。
應(yīng)該認識到，雖然優(yōu)選實施例涉及的是大體上圓柱形的形狀的光纖10，但期望這不是限制，本發(fā)明的光纖10可以包括其它幾何形狀的橫截面和結(jié)構(gòu)。具體來說，本發(fā)明的光纖10還可以是平直的或帶狀的光纖的形式。
因此，在這里提到的任何術(shù)語“光纖”、“長纖維”、“層”、或“纖心”都不應(yīng)該被認為是對于圓柱形幾何形狀的限制。而且，平直的或帶狀的光纖的“纖心”可以看作是包括一個基礎(chǔ)層。
在優(yōu)選實施例中，電-光物質(zhì)13可主要包括常規(guī)的低分子量液晶材料，以及低分子量液晶和聚合物的組合物。這些聚合物可以包括柔性聚合物、側(cè)鏈液晶聚合物、主鏈液晶聚合物、各向同性或各向異性網(wǎng)絡(luò)、彌散聚合物顆粒、及其組合物。
此外，電-光物質(zhì)13可主要包括任選彩色的球狀或柱狀形狀的顆粒。這些顆?？梢匀芜x地攜帶一種電荷，并且可以懸浮在一種載體如液體里。進而，每個顆粒都包括附加的子顆粒，例如彩色的聚合物微膠囊，它們?nèi)芜x地懸浮在第二種載體內(nèi)。在另一個例子中，可以使用彩色顆粒，例如著色劑或染料，將它們分散在含水溶液內(nèi)，并且，在響應(yīng)外部刺激時在可逆的體積相變中表現(xiàn)出彩色變化(例如參見“模仿染料盒的聚合物凝膠光調(diào)制材料”，Akashi，R等人，Adv.Mater.，14(24)，2002年，第1808頁)。
在下一個替換方案中，電-光物質(zhì)13可以是任何已知的無機或有機電致發(fā)光材料，或者是包含電致發(fā)光材料的非電致發(fā)光載體材料。這樣一種材料的非限制性例子包括磷和含磷層。具體來說，磷的例子是大帶隙半導(dǎo)體，例如II-VI化合物、稀土氧化物和氧硫化物、絕緣體。優(yōu)選地，可以使用II-VI材料，例如(但不限于)摻雜有Mn、Cu、Eu、或Ce的ZnS、SrS、以及它們各自的衍生物。另一個替換方案是使用有機的(例如，小分子有機發(fā)光二極管材料，或者低聚物的或聚合物的有機發(fā)光二極管材料)或者無機的發(fā)光二極管材料。
在另一個優(yōu)選實施例中，光纖10可以進一步還包括一個外護套15，用于保護電-光物質(zhì)13、對于光纖10提供附加的穩(wěn)定性和支撐。優(yōu)選地，外護套15是由非導(dǎo)電材料形成的，并且對于光至少是部分透明的。按照常規(guī)，外護套15是從柔性聚合物形成的。
再一次參照圖2，優(yōu)選地，光纖10進一步還包括墊塊裝置14，用于維持光纖10為預(yù)定形狀。按照電-光物質(zhì)的本質(zhì)，在光纖或長纖維10中包括墊塊14可能是有益的，特別是在電-光物質(zhì)13為液體或者凝膠形式并且因此不能自動維持形狀的情況下可能是有益的。
墊塊裝置14最好是從非導(dǎo)電材料如玻璃或聚苯乙烯形成的，并且可以是例如長絲、大體圓形的線環(huán)、或者大體上球狀的珠的形式。
現(xiàn)在參照附圖3a和3b，每個激勵層最好包括一個具有多個電極對的電極16、17的陣列。最好對于這些電極進行安排，以便或者在大體平行于纖心11的心軸的方向、或者在大體上環(huán)繞心軸延伸的方向產(chǎn)生一個橫向磁場，分別如圖3a和3b所示。在某些安排中，可以安排一個或多個電極陣列，以便產(chǎn)生大體上沿心軸方向和大體上環(huán)繞心軸的切向延伸的電場。這與在現(xiàn)有的光纖(圖1b的光纖)內(nèi)使用的常規(guī)的徑向的或者垂直的電場是不同的。橫向電場18大體上被限制在電極平面，即是一個表面電場，這個電場在圓柱體幾何形狀的情況下被限制在一個圓柱體的表面。局部有效場強取決于所加的電壓、在光纖中使用的物質(zhì)13的類型和微結(jié)構(gòu)、以及距電極16、17的距離。在一般情況下，對于包含物質(zhì)層的低分子量液晶，所要求的宏觀場強范圍是0-50Vmm-1，但典型值是0.5-5Vmm-1。在增加較大分子量液晶的內(nèi)容時，例如液晶聚合物，宏觀場強增加。對于電致發(fā)光材料，宏觀場強可以明顯加大，在0-500Vmm-1范圍內(nèi)，但典型值為10-250Vmm-1。
在這里提到的“橫向電場”、“橫向場”、或“表面場”被認為是包括其方向大體上平行于光纖纖心11的心軸的或者其方向大體上環(huán)繞心軸的任何電場，而不管場的大小或場中是否存在任何梯度。
進而，對于平直的或帶狀的光纖幾何形狀(未示出)，對于電極陣列中的多個電極對進行安排，以便或者在大體上平行于光纖11的心軸的方向、或者在大體上橫過心軸的方向產(chǎn)生一個橫向電場。其中在同一個離軸平面內(nèi)設(shè)置電極對。因此，橫向電場基本上被限制在這個離軸平面，沒有任何徑向場分量穿過心軸。因此，這里提到的“橫向電場”、“橫向場”、或“表面場”還包括在平直的或帶狀的光纖幾何形狀中的橫向表面電場。
在光纖10內(nèi)的橫向電場18是有益的，因為它們允許原先被認為是不適宜的某些電-光物質(zhì)及其組合物可以在光纖10內(nèi)使用。在本發(fā)明的光纖10中的電場方向使得光纖10中的電-光物質(zhì)13在非徑向方向(相對于心軸而言)得到電激勵。這對于某些液晶材料以及它們的切換原理和電致發(fā)光體(electroluminophors)可能是特別有益的。具體來說，使用所謂的平面內(nèi)切換原理的液晶切換原理可以從這種設(shè)計中獲益，例如參見“利用平面內(nèi)切換模式的電-光行為的原理和特性”，Ohe，M.等人，第15次國際顯示研究會會議錄，日本，1995，577頁；和“通過光致分層的單基板液晶顯示”，Penterman等人，Nature，417，2002，55頁。
對于用電-光物質(zhì)層覆蓋的電極陣列，電場將被局限在電極陣列的平面，局部有效場強取決于所加的電壓、在光纖中所用電-光物質(zhì)13的類型和微結(jié)構(gòu)、以及距電極16、17的距離。在一般情況下，大體上整個物質(zhì)的體積都可以進行切換，就像例如在平面內(nèi)切換的液晶顯示器中已經(jīng)成功地表現(xiàn)出來的那樣，在這里切換的是層厚度為0-30mm的液晶層(例如參見“利用平面內(nèi)切換模式的電-光行為的原理和特性”，Ohe，M.等人，第15次國際顯示研究會會議錄，日本，1995，577頁；”和“具有25毫秒快速響應(yīng)速度的18.0英寸對角線的超級TFT”，Ohta，M.等人，技術(shù)論文學(xué)報，SID國際研討會，Sanjose(USA)，1999，XXX，86頁)。
而且，橫向電場18還允許與光纖10的電-光物質(zhì)13一道使用原來被認為是不適宜使用的切換原理，于是可以使光纖10的可視外觀得到可能全新的美學(xué)效果和富于創(chuàng)造性的效果。
進而，按照常規(guī)的切換原理，精確地確定電極距離或單元間隙具有特別重要的意義，因為單元間隙的調(diào)諧精度有時需要0.1mm才能得到最佳的光調(diào)制。通過使用在光纖10內(nèi)的橫向電場18，電極16、17只需安排在單個相當薄的層內(nèi)(即，激勵層內(nèi))，并且因此不再需要使內(nèi)部(纖心)電極和外部電極層在光纖內(nèi)保持間隔開的關(guān)系。這就意味著，不需要外部電極層，因此就避免了復(fù)雜的分層淀積。
激勵層12使電-光物質(zhì)13的光學(xué)特性可以只通過單個激勵層進行控制，并且使光學(xué)變化功能完全集中在光纖10內(nèi)，與常規(guī)的切換原理通常所要求的相比，對于電極之間的距離的規(guī)定的要求更加寬松一些。
現(xiàn)在再一次回到圖3a和3b，其中表示用在本發(fā)明的光纖10中的電極陣列16、17的兩種優(yōu)選的安排。在圖3a中，電極陣列16有兩組(分別表示為黑色和白色)交替相鄰排列的導(dǎo)電電極指。電極陣列16圍繞光纖10的纖心11按圓周和縱向排列。在圖3b的一種可替換的安排中，兩組電極指纏繞在一起(當然，要相互電絕緣)并且沿中心軸的方向安排成螺旋。
在圖4a和4b中，說明電極陣列16a、16b的兩種優(yōu)選的安排。為清楚起見，表示為二維的平直示意圖，應(yīng)該理解，根據(jù)需要，可以使電極陣列16a、16b包圍圓柱形的或者其它幾何形狀表面。在圖4a的優(yōu)選安排中，兩組電極16a1、16a2的電極指的典型橫向尺寸為5-20mm，它們以相等的間隔分開，間隔的典型值為5-50mm，兩組電極16a1、16a2的電極指具有相等的長度，通常差不多等于光纖直徑，典型值為20mm到幾個mm，電極的中心“隆起(spines)”相互分開的距離至少是電極指的長度。在圖4b的可替換安排中，與圖3a中所示的電極陣列16相對應(yīng)，最好將電極16a1和16b1的隆起安排成背靠背。在原理上，任何電極的最小尺寸只由加工方法如光刻法決定，以此方式產(chǎn)生橫向尺寸例如為50nm的電極是實際可能的，但在實踐中最好產(chǎn)生具有以上所述尺寸的電極，因為加工更加容易，并且更加成本有效。
應(yīng)該理解，例子中所示的電極安排16a、16b是不受限制的，在本發(fā)明的光纖中可以使用能夠產(chǎn)生橫向電場的其它合適的電極結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，電極16、17可以具有稱之為叉指式電極的形式，這種電極是已知的，在某些平直的二維液晶顯示器使用，用于改進視角(例如參見“具有平面內(nèi)切換模式的電-光行為的原理和特性”O(jiān)he，M.等人，第十五次國際顯示研討會會議錄，日本，1995，第577頁)。
在優(yōu)選實施例中，電極陣列16、17與纖心11的外表面接觸，纖心11的作用就是陣列16、17的一個基板。電極可以覆蓋纖心11表面的幾乎全部，或者只覆蓋這個表面的一部分，激勵層的典型厚度是20-200nm。再一次參照圖3c、3d，橫向電場18主要限制在激勵層，在優(yōu)選實施例中，橫向電場18對應(yīng)于基本上覆蓋纖心11的外表面的表面場。這個表面場基本上沒有垂直場分量。
制造電極的方法有幾種，如使用薄層淀積技術(shù)、光刻方法、X射線光刻術(shù)、粒子束和其它非光刻技術(shù)。
按照另一種方式，物質(zhì)層可以用作電極16、17的陣列的物質(zhì)，在實施例中將物質(zhì)13夾持在纖心11的激勵層12之間。在這個實施例中，要求激勵層至少是部分透光的。
電極材料可以是無機的或者有機的，并且包括(但不限于)銦錫氧化物、金、銀、銅、鉑、及其衍生物，和導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的低聚物或聚合物，例如聚苯胺(polyaniline)和噻吩衍生物，例如聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)(poly(3，4-ethylenedioxythiophene)PEDT或PEDOT。任選地，這些低聚物或聚合物可以包含添加劑以便優(yōu)化電和熱的傳導(dǎo)性并且延長壽命。
在優(yōu)選實施例中，電極陣列16、17可以任選地覆蓋有疊置的涂層(未示出)。涂層的主要功能最好是能夠保護它的電極，因為這些電極在本質(zhì)上是很精細和脆弱的。然而，這個涂層還實現(xiàn)第二個功能，第二個功能包括(但不限于)間隔層、粘結(jié)層、阻擋層、密封或覆蓋層、紫外屏蔽層、極化層、亮度加強或者感覺改善層、著色層、導(dǎo)電或半導(dǎo)電層、溝道層(channelling layer)、附加電極層、電介質(zhì)層、及其組合。
由電極陣列16、17產(chǎn)生的橫向電場18在與電極相關(guān)的部分電-光物質(zhì)13上施加電的影響。這一部分物質(zhì)在電-光物質(zhì)13中確定了一個可切換的體積，這個體積對應(yīng)于物質(zhì)13的外表面上的一個可切換的面積。因此，通過選擇不同大小的陣列16、17，就可以切換光纖10的一部分或者全部，以便在纖維外觀上產(chǎn)生可檢測的光學(xué)效應(yīng)。
通過優(yōu)選安排如圖5a、5b、和5c中所示的電極陣列16c、16d、16e，可以在光纖10中產(chǎn)生帶有圖案的切換效應(yīng)。在圖5a中，使電極指的長度沿陣列16c變化。優(yōu)選地，長度的變化可以是隨機分配的，或者按照另一種方式，在整個陣列16c上循環(huán)重復(fù)。通過改變電極指的長度，有可能在陣列16c內(nèi)產(chǎn)生橫向電場18的變化，這樣就可以在電極附近的部分物質(zhì)中產(chǎn)生可變的切換效應(yīng)。
通過改變電極指的順序以及電極指之間的間距，可以實現(xiàn)更加復(fù)雜的帶有圖案的切換效應(yīng)。在圖5b中，表示出一個優(yōu)選的安排，從電極指的叉指式序列中省去一個或多個電極指。通過省去電極指，沿陣列16d產(chǎn)生橫向電場18的不連續(xù)性，這將使電-光物質(zhì)13的對應(yīng)部分在這些不連續(xù)性的位置是不可切換的。因此，通過在電極的制造期間選擇哪些電極指將要省略，就可以在光纖10的可視外觀上產(chǎn)生可變的光學(xué)效應(yīng)。
如果按照圖5c所示改變相鄰電極指之間的間距，就可以沿陣列16e產(chǎn)生強度梯度切換效應(yīng)。以此方式，有可能沿平行于心軸的方向、或者沿環(huán)繞心軸的方向、或者既沿平行于心軸的方向又沿環(huán)繞心軸的方向在電-光物質(zhì)13內(nèi)產(chǎn)生灰度和光梯度效應(yīng)。能夠展示強度梯度的光纖10對于紡織工業(yè)有相當大的益處，尤其是對于試圖將電-光纖維加入紡織花樣中的時尚設(shè)計師更有益處。
在電極的另一個優(yōu)選的安排中，如圖6所示，將指定的一組電極的電極指分段成組16fl......16f4。這種安排的一個優(yōu)點是可以逐個地尋址和切換這些組16f1......16f4，借此可以對光纖10中的帶有圖案的切換進行更加強有力的控制。逐個尋址電極組16f1......16f4對于產(chǎn)生感興趣的美觀的光學(xué)效應(yīng)提供了更多的機會。然而，應(yīng)當說明的是，雖然舉例說明的是4個組16f1......16f4，4個電極中的每一個都有4個電極指，但這不是限制，應(yīng)該理解，分段電極的另外的安排也是可能的。
參照附圖7a，說明按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例。在這個例子中，電激勵裝置12包括多個分開的電極陣列，每個電極陣列覆蓋纖心11的外表面的對應(yīng)的一部分。這些對應(yīng)的部分的面積可以基本上相等，或者按照另一種方式，它們的大小是可變的。優(yōu)選的作法是，纖心11的外表面的某些部分或者基本上全部都可以由多個電極陣列覆蓋。
按照另一種方式，多個分開的電極陣列可以留在電-光物質(zhì)13的頂部，物質(zhì)13基本上包圍光纖10的纖心11。
多個電極陣列相互之間是電絕緣的，并且每個電極陣列最好能夠切換電-光物質(zhì)13的一個對應(yīng)的部分。優(yōu)選的作法是，多個電極陣列都可以獨立地切換，或者按照另一種方式，與一個或多個另外的電極陣列聯(lián)合起來切換。
優(yōu)選地，多個電極陣列是叉指式電極陣列。
在圖7a所示的實施例中，光纖進一步還可以包括一個外護套15，以便保護電-光物質(zhì)13和提供附加的穩(wěn)定性，并且支撐在光纖10內(nèi)。優(yōu)選地，外護套15是從非導(dǎo)電材料形成的，并且對于光至少是部分透明的。按常規(guī)，外護套15是從柔性聚合物形成的。
再一次參照附圖7a，光纖進一步還可以包括墊塊線14形式的墊塊。墊塊線14可以保證對于電-光物質(zhì)13這一層存在一個完全確定的厚度。這可能是必要的，因為物質(zhì)13具有液體或凝膠的性質(zhì)，并且因此沒有任何固定的形狀。墊塊線最好纏繞纖心11(在多個電極陣列之上)，它的線徑大約為20-200微米。此外，墊塊線還可以是分開的大體上圓形的線環(huán)的形式，沿纖心的長度或者隨機地設(shè)置或者按照預(yù)定的間隔設(shè)置。墊塊線14應(yīng)該是不導(dǎo)電的，以便防止電極陣列的短路。
此外，墊塊14是定位在電-光物質(zhì)13中的大體上球狀的墊珠的形式。每個珠14的直徑大體上等于物質(zhì)13的期望的厚度，在此例中珠14的直徑約為50-50微米。間隔珠14應(yīng)該是非導(dǎo)電的，以便防止電極陣列的短路。這些珠或者加入物質(zhì)13內(nèi)，或者與多個電極陣列一起直接設(shè)置在纖心11的外表面上。
現(xiàn)在參照附圖7b，說明按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例。在此例中，光纖10在光纖10的不同深度包括兩個物質(zhì)層131、132和兩個激勵層121、122。所有這些全都設(shè)置在非導(dǎo)電纖心11之上。
優(yōu)選地，一個或多個電極陣列與纖心11的外表面接觸，這些電極陣列上設(shè)置第一電-光物質(zhì)。與纖心11接觸的電極陣列最好可以控制第一物質(zhì)層131中的物質(zhì)的切換。這個光纖10還包括一個中心護套151，以提供光纖10中的結(jié)構(gòu)支撐和穩(wěn)定性。中心護套151最好是由不導(dǎo)電的材料形成，并且對于光至少是部分透明的。按常規(guī)，中心護套151是從柔性聚合物形成的。
中心護套151的外表面最好用作一個或多個另外的電極陣列的基板，第二電-光物質(zhì)設(shè)置在該一個或多個另外的電極陣列上。與中心護套151接觸的電極陣列最好可以控制在第二物質(zhì)層132中物質(zhì)的切換。光纖10進一步還包括外護套152，以便在光纖10中提供另外的結(jié)構(gòu)支撐和穩(wěn)定性。外護套最好是由不導(dǎo)電的材料形成，并且對于光至少是部分透明的。按常規(guī)，外護套152是由柔性聚合物形成的。
第一和第二物質(zhì)層131、132最好可包括相同的電-光物質(zhì)，或者按照另一種方式，包括不同的電-光物質(zhì)。然而，要對于每種電-光物質(zhì)進行選擇，使其具有至少一種可電調(diào)制的光特性。物質(zhì)層131、132中的物質(zhì)可以同時切換，或者按照另一種方式，可以獨立地進行切換。
在光纖10內(nèi)不同深度具有兩種或多種物質(zhì)層131、132的一個優(yōu)點是，在光纖10的外觀中可以產(chǎn)生感興趣的和美觀的光學(xué)效應(yīng)，例如改變顏色的效應(yīng)。在實踐中，在分層結(jié)構(gòu)中切換一種或多種物質(zhì)可使光纖10產(chǎn)生三維的“感覺”。
此外，可以省去中心護套151，并且將一個或多個另外的電極陣列安排在第一物質(zhì)層131的外表面上。在這種安排中，在第一物質(zhì)層131中的物質(zhì)的切換可以通過它的外表面上的電極進行，或者通過纖心11上的電極進行，或者既通過它的外表面上的電極進行又通過纖心11上的電極進行。外部的電極陣列最好對光是至少部分透明的。
在圖7b所示的實施例中，重要的是要認識到，在光纖10中產(chǎn)生的橫向電場18基本上限制在它們的對應(yīng)的激勵層上，即表面場，并不容易在光纖10的不同層之間穿過。
再一次參照附圖7b，光纖10進一步還可以包括在第一和/或第二物質(zhì)層131、132中的墊塊線形式的墊塊14。墊塊線14最好包圍至物質(zhì)層131、132的前一層，它的線徑大約為20-200微米。此外，墊塊線還可以是分開的大體上圓形的線環(huán)的形式，沿前邊層的長度方向或者隨機地設(shè)置或者按照預(yù)定的間隔設(shè)置。墊塊線14應(yīng)該是不導(dǎo)電的，以便防止電極陣列的短路。
此外，墊塊14可以是大體上球狀的墊珠的形式，墊珠或者加入電-光物質(zhì)131、132中，或者直接設(shè)置在對應(yīng)的電-光物質(zhì)131、132的前邊的層的外表面上。每個珠14的直徑大體上等于物質(zhì)層131、132的期望的厚度，在此例中珠14的直徑約為5-50微米。間隔珠14應(yīng)該是非導(dǎo)電的，以便防止電極陣列的短路。
應(yīng)該理解，其它的光纖組合是可能的，例如多個物質(zhì)層和多個激勵層，它們在光纖10中安排在各種不同的分層結(jié)構(gòu)中。
有意識地其它的實施例均落在所附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種長纖維或光纖，包括具有一個心軸的一個細長纖心；具有至少一種電可調(diào)制的光學(xué)特性的物質(zhì)，所說物質(zhì)覆蓋所說纖心的至少一部分；和一個電激勵裝置，所說裝置適合于產(chǎn)生在大體平行于心軸的方向上或者在大體環(huán)繞心軸延伸的方向上延伸的電場，其中的電場按照電的方式引起所說物質(zhì)的光學(xué)特性的變化，借此改變長纖維或光纖的可視外觀。
2.權(quán)利要求1的長纖維或光纖，其中細長纖心是由電絕緣材料形成的。
3.權(quán)利要求1或2的長纖維或光纖，其中細長纖心基本上是圓柱體的。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個所述的長纖維或光纖，其中激勵裝置包括一個沿基本上平行于心軸的方向延伸的細長的激勵層，激勵層與纖心基本上是共軸的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個所述的長纖維或光纖，其中包括多個細長的激勵層，每個細長的激勵層沿基本上平行于心軸的方向延伸，每個細長的激勵層與纖心基本上是共軸的，每個層都與心軸隔開一個分隔半徑，這個分隔半徑與其它激勵層中的至少某些激勵層的分隔半徑是不相同的。
6.權(quán)利要求4或5的長纖維或光纖，其中激勵裝置進一步還包括一個或多個物質(zhì)層，每個物質(zhì)層都在大體平行于心軸的方向延伸，物質(zhì)層與纖心大體上是共軸的，每個物質(zhì)層都與至少一個激勵層相關(guān)。
7.權(quán)利要求6的長纖維或光纖，其中物質(zhì)層基本上沿纖心的整個表面延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7中任何一個所述的長纖維或光纖，其中每個激勵層包括至少一個電極陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中任何一個所述的長纖維或光纖，其中每個激勵層包括多個電極陣列。
10.權(quán)利要求8或9的長纖維或光纖，其中每個電極陣列適合于產(chǎn)生一個基本上在激勵層內(nèi)部的電場，所說電場的延伸方向大體上平行于心軸，或者大體上環(huán)繞所說心軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中任何一個所述的長纖維或光纖，其中每個電極陣列都與所說的物質(zhì)的至少一部分相關(guān)聯(lián)。
12.權(quán)利要求11的長纖維或光纖，其中所說電場適應(yīng)于以電方式引起部分物質(zhì)的光學(xué)特性的變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求8-12中任何一個所述的長纖維或光纖，其中纖心與一個激勵層接觸。
14.權(quán)利要求13的長纖維或光纖，其中激勵層夾持在纖心和至少一個物質(zhì)層之間。
15.權(quán)利要求13或14的長纖維或光纖，其中每個電極陣列沿纖心的外表面的至少一部分的切向和軸向延伸。
16.權(quán)利要求15的長纖維或光纖，其中每個電極陣列適合于產(chǎn)生沿纖心的外表面的部分在大體上平行于心軸的方向的或者在基本上繞心軸的切向方向延伸的電場。
17.一種長纖維或光纖，包括具有一個心軸的一個細長纖心；具有至少一種電可調(diào)制的光學(xué)特性的一種物質(zhì)，所說物質(zhì)覆蓋所說纖心的至少一部分；和一個電激勵裝置，所說裝置包括第一和第二電極對，所說電極對適合于產(chǎn)生在大體平行于心軸的方向的或者在大體橫向穿過心軸的方向延伸的電場，其中第一和第二電極淀積在同一個離軸平面，并且其中的電場按照電的方式引起所說物質(zhì)的光學(xué)特性的變化，借此改變長纖維或光纖的可視外觀。
18.權(quán)利要求17的長纖維或光纖，其中電激勵裝置進一步還包括多個電極陣列形式的電極對，電極陣列設(shè)置在同一個離軸平面內(nèi)。
19.權(quán)利要求18的長纖維或光纖，其中電激勵裝置進一步還包括多個共平面的電極陣列。
20.根據(jù)權(quán)利要求中8-16中的任何一個或權(quán)利要求19所述的長纖維或光纖，其中每個電極對是電獨立的。
21.根據(jù)權(quán)利要求中8-16中的任何一個或權(quán)利要求19或權(quán)利要求20所述的長纖維或光纖，其中每個電極陣列包括分段的電極。
22.權(quán)利要求21的長纖維或光纖，其中至少一個電極適合于逐個尋址的。
23.根據(jù)權(quán)利要求中8-16或權(quán)利要求18-22中的任何一個所述的長纖維或光纖，其中陣列中的電極具有不同的預(yù)定間隔和/或不同的預(yù)定長度，從而在長纖維或光纖中可以產(chǎn)生電場的變化。
24.根據(jù)權(quán)利要求中8-16或權(quán)利要求18-23中的任何一個所述的長纖維或光纖，其中電極是叉指式電極。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個所述的長纖維或光纖，進一步還包括一個或多個與纖心基本上共軸的護套。
26.權(quán)利要求25的長纖維或光纖，其中一個或多個護套至少是部分透明的。
27.權(quán)利要求25或26的長纖維或光纖，其中一個或多個護套是由非導(dǎo)電柔性聚合物形成的。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個所述的長纖維或光纖，進一步還包括墊塊裝置。
29.權(quán)利要求28的長纖維或光纖，其中墊塊裝置包括一個或多個沿大體平行于心軸的方向延伸的墊塊線。
30.權(quán)利要求28的長纖維或光纖，其中墊塊裝置包括多個大體上球狀的珠。
31.權(quán)利要求30的長纖維或光纖，其中大體上球狀的珠包含在所說的物質(zhì)之內(nèi)。
32.根據(jù)權(quán)利要求28-31中任何一個所述的長纖維或光纖，其中墊塊裝置是由電絕緣材料形成的。
33.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個所述的長纖維或光纖，其中電調(diào)制物質(zhì)是無機的或有機的電致發(fā)光材料或液晶材料。
34.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個所述的長纖維或光纖，其中纖心是由柔性聚合物制成的。
35.權(quán)利要求31的長纖維或光纖，其中聚合物纖維可從下述的聚合物中的任何一個選擇出來聚酯、聚酰胺、丙烯酸物、聚丙烯、乙烯基聚合物、毛、絲、亞麻、大麻、亞麻、黃麻、人造纖維、乙酸纖維素和棉。
36.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個所述的長纖維或光纖，其中物質(zhì)的光學(xué)特性是顏色。
37.一種從根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個所述的多個長纖維或光纖形成的服裝。
38.一種從根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個所述的多個長纖維或光纖形成的織物。
全文摘要
一種長纖維或光纖(10)，包括具有一個心軸的一個細長纖心(11)；和具有至少一種電可調(diào)制的光學(xué)特性的物質(zhì)，所說物質(zhì)覆蓋所說纖心的至少一部分。所說長纖維或光纖進一步還包括一個電激勵裝置(12)，所說裝置適合于產(chǎn)生在大體平行于心軸的方向上或者在大體繞心軸的切方延伸的方向上延伸的電場，其中的電場按照電的方式引起所說物質(zhì)的光學(xué)特性的變化，借此改變長纖維或光纖的可視外觀。
文檔編號D03D15/00GK1938637SQ200580010397
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者J·T·A·維爾德比克, D·博丁斯基, J·M·J·登圖恩德, J·M·克蘭斯, M·P·B·范布魯根 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司