照明ディスプレイシステムおよびプロセス
【課題】繊維または織物の製品に照明ディスプレイを統合するためのプロセスを提供すること。
【解決手段】１つの局面では、エレクトロルミネセントパネル（１０２）の後部電極（１０６）は、以下のプロセスによって繊維部位基板（１０４）上に直接形成される。形成される画像は、ディスプレイのための領域を規定するために、繊維部位を覆って配置され、触媒がそのようなディスプレイ領域に付加される。触媒を有する繊維部位ディスプレイ領域は、無電解プレーティング槽内に浸され、続いて除去され、水溶性溶液内で化学的還元を発生させる。そのような繊維部位は、繊維部位に統合される電極層を形成するために電極槽に浸され、かつ、関連する画像にパターン化される。別の局面では、あるプロセスが、後部電極を有する繊維部位基板を封止するための絶縁性層を形成するために利用される。
【解決手段】１つの局面では、エレクトロルミネセントパネル（１０２）の後部電極（１０６）は、以下のプロセスによって繊維部位基板（１０４）上に直接形成される。形成される画像は、ディスプレイのための領域を規定するために、繊維部位を覆って配置され、触媒がそのようなディスプレイ領域に付加される。触媒を有する繊維部位ディスプレイ領域は、無電解プレーティング槽内に浸され、続いて除去され、水溶性溶液内で化学的還元を発生させる。そのような繊維部位は、繊維部位に統合される電極層を形成するために電極槽に浸され、かつ、関連する画像にパターン化される。別の局面では、あるプロセスが、後部電極を有する繊維部位基板を封止するための絶縁性層を形成するために利用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２００１年３月２２日に出願された「ＰＲＯＣＥＳＳ ＦＯＲ ＩＮＴＥＧＲＡＴＩＮＧ ＡＮ ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＥＤ ＤＩＳＰＬＡＹ ＷＩＴＨ ＦＡＢＲＩＣ」と称する、本明細書中で参照として援用する米国出願シリアルナンバー第６０／２７７，８２９号に対する非仮出願である。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、一般的に、照明ディスプレイを利用するため、より詳細には、繊維または織物の商品にエレクトロルミネセント発光パネルを統合するための用途に関する。
（問題）
エレクトロルミネセント（ＥＬ）パネルまたはランプは、時計、車両器具パネル、コンピュータモニタ等の幅広い対象に対する照明を提供する。これらのＥＬパネルは、典型的には２つの電極間に、蛍光体等のエレクトロルミネセント材料を配置することによって形成される。この電極の一方は、本質的に透明である。電流を電極に流すことにより形成される電界により、エレクトロルミネセント材料の励起およびそこからの光の放射が発生し、光の放射は、透明な電極を通して観測される。材料科学における進歩は、多様な形状やサイズを有する積層材の薄く、細長く、柔軟なストリップ（ｓｔｒｉｐ）からのＥＬパネルの形成を導いた。
【０００３】
照明ディスプレイを繊維または織物へ統合することが望まれることにより、この結果、光源が、衣服、バックパック、テント、標識等に生成され得る。しかし、エレクトロルミネセントパネルを繊維に形成することは、特定の技術課題を生じさせ、これは、繊維の本来の柔軟性、および、衣服の商品のように着用される等の置かれた用途のためである。壁または窓にかけられたＥＬパネルとは異なり、繊維に付属するエレクトロルミネセントパネルは、繊維の屈曲からの物理的圧力の繰り返しサイクルを受けなくてはならならず、人間による接触、または、本体に近接して着用されることの増加する危険性のために、適切に、電気的および熱的に絶縁されなくてはならない。さらに、繊維および織物は、一般的に、その上にＥＬパネルのコンポーネント層を構築することが難しい基板であることが証明されている。一体の照明ディスプレイシステムを形成するために必要とされるのは、より良好に繊維部位にＥＬパネルを統合するためのプロセスである。
【０００４】
エレクトロルミネセントフィルムは、通常、液晶ディスプレイのためのバックライトとして、ディスプレイ産業界において利用されている。今日構築されているように、後部電極がカーボンまたは鉄なので、これらのフィルムは、透明ではなく、また、半透明でさえない。従って、半透明である広い面積の照明光源を有することも望まれ、すなわち、観測者が、対象が照らされている間にデバイスの後ろ側を通して対象を見ることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（ソリューション）
本発明は、エレクトロルミネセントパネルのコンポーネント層を繊維部位に確実に形成して、ＥＬパネル組立品全体の構築を容易にするためのプロセスを含む。１つの局面では、エレクトロルミネセントパネルの層は、基板部位と一体で形成される。第１に、導電性ポリマーから作られる後部電極は、所望のパターンで基板部位上に形成される。次に、誘電体層は、後部電極層を覆って形成される。発光層、導電性ポリマーから作られた透明な導電性層、および、前部電極リードは、基板部位上に連続して形成される。すなわち、発光層は誘電体層の上であり、かつ、透明な導電性ポリマー層は発光層の上である。ＥＬパネルのコンポーネント層の各々は、印刷プロセスによって基板部位上に形成され得る。選択的に、基板部位は、実質的に硬い支持に接着され得る一方で、ＥＬパネルコンポーネント層は、その層の正確な配置のために支援される。この局面は、少なくとも後部電極が基板部位と十分に統合される構造を提供する。電流が前部および後部電極に流されると、電界が発生して、照らすための発光層を励起する。
【０００６】
本発明の別の局面は、ＥＬパネルの後部電極が、メタライゼーションプロセスを利用して繊維部位に直接形成されるプロセスを提供する。画像が、まず、照らされるべき特定のデザインを規定するように形成される。画像は、ディスプレイのための領域を規定するために繊維部位の上に配置され、かつ、触媒がそのようなディスプレイ領域へ付加される。次に、そこに付加された触媒を有する繊維部位の一部分は、無電解のプレーティング層に浸され、続いて除去され、このことは、化学的還元を水溶性の溶液内に発生させる。最後に、繊維部位ディスプレイ領域は、電極層に浸されて、繊維部位と共に統合され、かつ、関連する画像にパターン化された電極層を形成する。前部電極を含むＥＬパネルの残りの層は、例えば、印刷プロセスによって、後部電極およびベースの繊維部位の上部に形成され得る。ＥＬランプにエネルギーを与えるとすぐに、発光層は、画像のパターンで照らす。
【０００７】
本発明の更なる別の局面では、絶縁性層およびそれを形成するためのプロセスが、後部電極を有する繊維部位を封止するために提供される。繊維部位は、まず、電気泳動溶液に浸される。電気的リードは、後部電極に接続され、対向極は、その溶液に浸され、かつ、反対の極性の電気的リードに接続される。この電気的リードに印加される電圧によって、絶縁保護コーティングが、電気泳動溶液に浸された繊維部位上に堆積される。このコーティングは、後部電極の統合性を維持し、かつ、そのような電極を電気的に絶縁し、それにより、繊維に触った人に対する感電の危険性を防止する。さらに、コーティングは、エレクトロルミネセントパネルの誘電体層として機能し得る。印刷プロセスまたは他の手段は、誘電体層の上部のＥＬパネルの残りの層を形成するために利用され得る。
【０００８】
これらのプロセスによって、より安全で、より耐久性のある照明ディスプレイシステムが、安全な衣服（ベスト、ジャケット、防止、手袋）、アウトドア用具（テント、バックパック等）、旗および標識、または、柔軟な照明ソリューションを必要とする任意の他の用途等の全てのタイプの繊維および織物の応用例のために製造され得る。さらに、照明ディスプレイシステムのＥＬパネルコンポーネントが、例えば、印刷プロセスによって、薄い層として一緒に形成され得るので、衣服の商品の上に着用において、かさばりすぎもせず、扱いにくすぎることもない薄いＥＬランプが、形成され得る。反射ストリップ（ｓｔｒｉｐ）とは反対に、これらのプロセスによって形成される照明ディスプレイシステムは、外部の光源からの、ＥＬパネル表面から反射される光を要求しない。本発明の他の利点およびコンポーネントは、添付の図と連携した以下の説明から明らかになる。添付の図面は、本明細書の一部をなし、この中において本発明の様々な特徴を示すために本発明の例示的な実施形態が示される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に沿った照明ディスプレイシステムの図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に沿った照明ディスプレイシステムを形成するための例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態に沿った繊維基板部位のメタライゼーションを実行するための例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施形態に沿った繊維基板部位に絶縁性層を形成する例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図５】図５は、基板とそこに形成されるエレクトロルミネセントパネルを示す本発明の実施形態に沿った照明ディスプレイシステムの上面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に沿った繊維基板部位システム上に形成される後部電極の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（発明の詳細な説明）
本発明は、照明ディスプレイシステムを生成するために、基板、好ましくは、織物および繊維上にエレクトロルミネセントパネルコンポーネントを形成するための一連のプロセスを提供する。さらに、ディスプレイシステムの特定のコンポーネントは、Ｍｕｒａｓｋｏの米国特許シリアルナンバー第６，２０３，３９１号に開示されるように一緒に形成され得、この教示は、本明細書中で参照として援用される。第‘３９１号特許は、エレクトロルミネセントランプコンポーネントを標識基板に結合することによってエレクトロルミネセント標識を形成するためのプロセスを開示する。
（導電性ポリマー照明ディスプレイ）
図１は、導電性ポリマーが、エレクトロルミネセントパネルの導電性要素を形成するために利用される本発明の局面を表わす。この構造は、照明ディスプレイシステム１００を形成するために、ＥＬパネルを基板により良好に統合するために役立つ。ＥＬパネル１０２と共に利用され得る導電性ポリマーは、ポリアニリン、ポリプロール、および、好ましくは、ポリエチレン−ジオキシチオフェンを含み、ポリエチレン−ジオキシチオフェンは、ＮＪ Ｒｉｄｇｅｆｉｅｌｄ ＰａｒｋのＡｇｆａ Ｃｏｒｐ．で製造される商標名「Ｏｒｇａｃｏｎ」の下で流通している。基板１０４は、ＥＬパネルコンポーネント層が形成される基盤層を形成する。好ましくは、基板１０４は、繊維または織物部位であり、その結果、導電性ポリマー材料は、少なくとも部分的に繊維ファイバーに吸収され得、より統合的な構造を形成する。適切な繊維または織物材料は、綿、ナイロン、ポリエステル、高密度ポリエチレン（例えば、ＤＥ ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＤｕＰｏｎｔ ＣｏｍｐａｎｙからのＴｙｖｅｋ商標）等を含む。これらの材料の全ては、これ以降で「ｆａｂｒｉｃ」として参照される。ＥＬパネル１０２は、導電性ポリマー後部電極１０６、誘電体層１０８、発光層１１０、前部導電性ポリマー層１１２、および、前部電極リード１１４を含む。選択的に、導電性パッド１１６は、導電性リード１１４および導電性ポリマー後部電極１０６に電気的に接続されて、発光層１１０を照らさせるために電源からＥＬパネル１０２に電気的エネルギーを供給する。また、前部電極リード１１４は、好ましくは、実質的に前部導電性ポリマー層１１２の周囲に配置される導電性ポリマー前部の中心から離れた電極リードである。
【００１１】
誘電体層１０８は、バリウムチタネート等の高誘電定数材料から形成される。発光層１１０は、電界内に配置された際に照らす材料から形成される。そのような材料は、蛍光体等の非有機物、もしくは、２００１年３月２２日に出願された「Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ」と称する米国特許出願シリアルナンバー第０９／８１５，０７８号に教示されるような、発光ポリマー等の有機体を含み得、この教示は、本明細書中で参照として援用される。導電性パッド１１６は、好ましくは、銀から作られるが、信頼性のある電気的コネクタが形成され得る任意の導電性材料から製造されてもよい。
【００１２】
図２は、図１に示される照明ディスプレイシステム１００を形成するために、基板１０４上にエレクトロルミネセントパネル１０２を製造するための例示的なステップの順序を示すフローチャートである。ＥＬパネル１０２の各コンポーネント層１０６〜１１６は、ステンシリング（ｓｔｅｎｃｉｌｉｎｇ）、フロートコーティング（ｆｌａｔ ｃｏａｔｉｎｇ）、ブラッシング（ｂｒｕｓｈｉｎｇ）、ローリング（ｒｏｌｌｉｎｇ）、および、スプレイ（ｓｐｒａｙｉｎｇ）を含む様々な手段によって基板１０４上に連続的に付加され得るが、好ましくは、スクリーンまたはインクジェット印刷によって基板上に印刷される。
【００１３】
選択された基板１０４が繊維等の柔軟な材料から作られる場合、基板１０４は、好ましくは、ステップ２０１に示されるように、ＥＬパネル１０２が構築される前に、接着剤を利用して硬い支持（示されない）に取り付けられる。支持は、アルミニウム、ポリカーボネート、厚紙等の材料でも良い。接着剤は、定位置に基板１０４を保つような十分なボンディングを提供しなくてはならないが、支持から基板をピーリングするために力を加えることによる基板の除去を阻むほどには強くない。このための適切な接着剤は、ＭＮ Ｓｔ．Ｐａｕｌの３Ｍ Ｃｏｒｐ．からの「Ｓｕｐｅｒ７７」等の密着接着剤（ｃｏｎｔａｃｔ ａｄｈｅｓｉｖｅ）である。
【００１４】
ステップ２０２において、導電性ポリマー後部電極１０６は、好ましくは印刷によって、基板１０４の前部表面１１８上に付加される。電極１０６は、一般的に、基板１０４全体を覆うシート層として付加されてもよく、あるいは、照らされるべき所望の領域のみを覆うために（すなわち、発光層１１０によって覆われる表面領域）基板表面１１８上に特定の配列でパターン化されてもよい。好ましくは、電極１０６は、約０．１から５０ミクロン（１ミクロン＝１×１０−６メートル）の範囲の厚みの層を形成するためにスクリーン印刷によって付加され得るポリエチレン−ジオキシチオフェンから作られる。
【００１５】
次に、誘電体層１０８は、ステップ２０３において、好ましくは印刷によって、後部電極１０６の上の基板表面１１８上に付加される。例えば、誘電体層１０８は、スクリーン印刷可能なインクを形成するために重合体接合剤内に分散するバリウムチタネート等の、高誘電定数を有する材料を含む。１より多くの誘電体層が、エレクトロルミネセントパネル１０２の他のコンポーネントから後部電極１０６をより絶縁し、かつ、短絡の危険性を低減するために印加され得る。さらに、より良好な絶縁性特性が誘電体から必要とされる場合、絶縁性コーティングは、ＥＬパネル１０２の導電性コンポーネントの間の接触の危険性をさらに低減するために、誘電体層１０８を覆って印加され得る。後部電極１０６と同様に、誘電体層１０８は、基板表面全体、または、照らされることが望まれる領域だけを覆ってもよい。好ましくは、別の一方と接触した状態になる導電体層１０６、１１２、１１４からＥＬパネル１０２の短絡の危険性を低減するために、誘電体層１０８は、約１／１６インチから１／８インチによる照明領域を超えて基板表面１１８に沿って外側に伸びるように構成される。例示的な実施形態では、誘電体層１０８は、約１５から４０ミクロンの厚みを有して、基板表面１１８上に付加されてもよい。代替の実施形態では、発光層１１０が、誘電体材料の特性を示す発光ポリマー等の有機物材料である場合は、誘電体層１０８は、ＥＬパネル１０２から取り除かれ得る。
【００１６】
ステップ２０４において、発光層１１０は、好ましくは印刷によって、誘電体層１０８の上に基板表面１１８上に付加される。層１１０の表面領域面積は、エレクトロルミネセントパネル１０２（例えば、文字「Ｌ」、ロゴまたはアイコン画像等）のための照明領域を規定する。発光層１１０は、有機体（すなわち、発光ポリマー）または非有機物材料のどちらかで形成されてもよく、好ましくは、重合体接合剤内に分散する銅またはマンガンでドーピングされた硫化物亜鉛等のエレクトロルミネセント粒子の蛍光体層（約０．１から１００ミクロンの厚みを有する）である。しかし、発光ポリマーおよび他の有機物は、非有機体照明材料と同じ大きさの照明電圧を必要としないので、選択される材料は、所望される照明の用途および導体にエネルギーを与えるために利用可能な電源に依存する。
【００１７】
前部導電性ポリマー層１１２のために選択される導電性ポリマーは、発光層１１０によって供給される照明が観測者によってエレクトロルミネセントパネル１０２上に観測され得るように、光透過性（すなわち、透明または半透明）のものである。好ましくは、層１１２を形成する材料は、ポリエチレン−ジオキシチオフェンである。ステップ２０５において、導電性ポリマー層１１２は、発光層１１０の上に覆って基板表面１１８の上に付加される。導電性ポリマー層１１２は、少なくとも発光層１１０を覆うために基板表面１１８に沿って外側へ伸びるが、好ましくは、誘電体層１０８の周囲を超えない。これにより、導電性ポリマー層１１２は、電極１０６と連携して作用することにより、発光層の表面全体にわたって一定な電界を提供し、ＥＬパネル１０２の平らな照明を確実にする。導電性ポリマー層１１２は、好ましくは、約０．１から１００ミクロンの厚みを有し、かつ、好ましくは、印刷層１１２によって付加される。誘電体層１０８が、後部電極の周囲を実質的に越えて伸びる場合は、導電性層１１２は、後部電極１０６の周辺よりも長い距離で、誘電体層１０８に沿って外側に延び得る。
【００１８】
ステップ２０６において、前部電極リード１１４は、前部導電性ポリマー層１１２と電気的に接触するように配置され、その層にエネルギーを伝達するように構成される。好ましい配置では、前部電極リード１１４は、実質的にまたは完全に導電性ポリマー層１１２の周囲に伸びて、電気的エネルギーが本質的に一様に層１１２にわたって分配されることを確実にする。この構成は、前部の中心から離れた電極として前部電極リード１１４を提供する。選択的に、導電性層１１２は、後部電極１０６の周囲を越えて伸びる場合は、前部電極リード１１４は、内側に配置された後部電極１０６と実質的に重ならないように、配置され得る。前部電極リード１１４は、典型的には、１／１６インチから１／８インチの幅のあるストリップでありかつ導電性ポリマー層１１２の幅の約２〜２０パーセントであり、導電性層１１２、誘電体層１０８、または、基板前部表面１１８の１つ以上を直接横たえるように配置され得る。好ましくは、前部電極リード１１４は、ＥＬパネル照明の表示を妨害することなしにリード１１４が導電性ポリマー層１１２および発光層１１０と重なり合うようにする、ポリエチレン−ジオキシチオフェン等の透明な導電性ポリマーから作られ得る。好ましくは、リード１１４は印刷される。
【００１９】
ステップ２０７において、導電性パッド１１６は、電源（示されない）からＥＬパネル１０２へ電気的エネルギーを供給するために、前部電極リード１１４および導電性ポリマー後部電極１０６に電気的接続される。図５に示されるように、導電性パッド１１６は、基板１０４の周囲に対して伸びるリードテール１１５として、基板１０４上に印刷され得るか、または、電源もしくはコントローラとの接続を容易にするために基板を超えて伸びる相互接続タブとして、製造され得る。好ましくは、導電性パッド１１６は、信頼性のある電気導体を提供するために銀から作られる。
【００２０】
基板１０４が繊維部位である好ましい局面では、照明ディスプレイシステム１００はステップ２０８においてオーブンに配置され、約華氏２００度で２．５分間硬化する。この温度は、エレクトロルミネセントパネル１０２コンポーネントの適切な硬化を確実にする一方で、繊維のファイバーを歪ませることも損傷を与えることもない。システム１００は、次に、オーブンから取り出される。
【００２１】
ステップ２０９において、基板が硬い支持に取り付けられる局面において、次に、好ましくは基板１０４を支持からピーリングすることによって、基板１０４は支持から取り除かれて、照明ディスプレイシステム１００として統合ＥＬパネル１０２および基板１０４をさらけ出す。
【００２２】
選択的に、特定の透明領域および場合には不透明領域を有する背景層または標識基板（図示されない）は、特定の照明デザインを形成するために、第‘３９１号特許に教示されるようなＥＬパネルの上に配置され得る。背景層は、例えば、多くのカラー印刷可能なインクから形成され得る。さらに、紫外線コーティングまたはウタレン層等の絶縁性保護層は、ＥＬパネル１０２の上かつ基板後部表面１２０の上に置かれ得、照明ディスプレイシステム１００の導電性要素と接触する状態になる人への感電の危険性を低減する。
【００２３】
別の実施形態によると、導電性ポリマー後部電極１０６、前部導電性ポリマー層１１２、および、前部電極リード１１４のいくつかは、後部電極１０６、導電性層１１２、および、リード１１４の少なくとも１つが導電性ポリマーで形成されている限り、導電性ポリマー以外のほかの材料から形成され得る。例として、後部電極１０６は、重合体インク内に分散する銀またはカーボンの粒子などの導電性材料から作られ得る。すなわち、導電性層１１２は、インジウム−スズ−酸化物等の透明な導電性材料から作られ得る。リード１１４が、導電層１１２の重要な部分を覆わず、それにより、発光層１１２を取って放射された光を遮らない限りにおいては、前部電極リード１１４は、後部電極１０６と同一の材料から作られ得る。
【００２４】
透明または半透明な導電性ポリマーから製造される全ての層を有する照明ディスプレイシステム１００の上記の構造は、電気光学方向指示デバイスとして動作するデバイスを生み出すということが、さらに決定されている。図１に示される要素の配置を利用して、代替の実施形態では、半透明ディスプレイデバイス１０２は、まず導電性ポリマーフィルム層を基板１０４に付加して後部電極１０６を形成することによって、調整される。この実施形態では、基板は、ポリカーボネートフィルム等の非繊維材料、または、繊維のどちらかであり得る。誘電体層フィルム層１０８（例えば、ポリマーマトリクスに分散されるバリウムチタネート）は、その後、後部電極１０６の上面に配置され、前部導電性層１１２を形成する発光フィルム層１１０および導電性ポリマーフィルムの第２の層が続けられる。例示的な実施形態では、発光層１１０は、ポリマーマトリクス内に分散する銅またはマンガンでドーピングされた硫化亜鉛等のエレクトロルミネセント粒子の誘電体層を含む。後部電極１０６および前部導電性層１１２間に電圧（約４００ＨＺで約３８０ボルトｐ−ｐの方形波）を印加すると、デバイスは、図１の矢印１３０によって示される方向に最も発光する。
【００２５】
ＥＬパネルが照明のために電力が供給されている時、それにより透明または半透明の全ての層は少なくとも１つの方向で観測される。ディスプレイが、ハイコントラストで印刷された表面（例えば、ニュース印刷、地図等）上に前面を下して配置される場合に、印刷された画像は、誘電体を介してデバイスの背面から観ている観測者によって明らかに可視である。光は、観測者に向かって層の積み重なりを介して、対象の後部の表面から反射される。例えば、発光層１１０を照らさせるために、電源がエレクトロルミネセントパネル１０２に対して供給すると、前部導電性ポリマー層１１２がアイテム上で表面を下にして配置される場合に、システム１００の下に位置するアイテムは、ＥＬパネル１０２を介して照らされ、かつ、可視である。逆に、前部導電性ポリマー層１１２が、基板１０４の真下に配置されるアイテムに関連して表面を上にして配置される場合に、システム１００は、光学的に不透明であり、ＥＬパネル１０２を介したアイテムの観測を妨げる。本方法は、ポリカーボネートフィルム等の非繊維材料、および、繊維部位上にスクリーン印刷されるデバイスを製造するために適切である。このタイプの照明方法はまた、Ｅ−インク、または、ハイコントラストを有する他のエレクトロクロミックディスプレイデバイスのための光源として利用され得る。
【００２６】
図３は、繊維基板部位のメタライゼーションを実行するプロセスステップを示す。一旦、メタライゼーションプロセスが完了すると、それにより、エレクトロルミネセントパネルの後部電極を形成し、残りのＥＬパネルコンポーネントは、次いで、メタライズされた繊維部位上に構築され得、この結果、照明ディスプレイシステムを形成する。メタライゼーションプロセスにおいて利用するための適切な金属は、良好な電極としても機能し、かつ、標準的な無電解のプレーティングプロセスを利用して繊維上にコーティングされる能力をも有する金属である。このプロセスに適した金属の例は、銅、ニッケル、または、同様の特性を示す他の金属を含む。後部電極および他のＥＬパネルコンポーネントが形成される基板として繊維を利用することにより、後部電極は、効果的に繊維ファイバーに効果的に結合することが可能になり、より統合された構造を形成する。適切な繊維または織物材料は、綿、ナイロン（例えば、リップ−ストップ（ｒｉｐ−ｓｔｏｐ））、ポリエステル、高密度ポリエチレン（例えば、ＤＥ ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＤｕＰｏｎｔ ＣｏｍｐａｎｅｙのＴｙｖｅｋ商標）等を含む。メタライゼーションプロセスは、無電極プレーティング槽および導体槽を利用して、繊維の部位と共に統合された所定の形状の薄く、柔軟な導電性の電極を形成する。
【００２７】
１つの実施形態によると、言葉、ロゴ、アイコン等の画像は、ステップ３０１においてフィルム透明な物に生成される。この画像は、エレクトロルミネセントパネルによって照らされることが望まれる領域に対応する。選択される透明な物は、フォトグラフィックエマルジョンの中に画像を焼付けるために印刷デバイスにより利用され得るべきで、かつ、プラスチック、ポリカーボネート、および同様の材料から作られる透明な物を含み得る。例として、画像は、コンピュータグラフィックプログラムを利用して透明な物に形成され得る。
【００２８】
ステップ３０２において、そこに画像を有するフィルム透明な物は、フォトグラフィックエマルジョンに焼き付けられ、その結果、画像は、スクリーンプリンタ等の印刷デバイスと共に利用され得る。
【００２９】
ステップ３０３において、印刷デバイスは、繊維部位の上に配置され、触媒溶液は、繊維の表面に付加される。このように、触媒溶液は、所望の画像の形状で繊維部位上に配置される。尚、印刷デバイスの側のデバイスは、画像の形状の繊維に触媒溶液を付加するために利用される場合は、ステップ３０１および３０２は省略される。
【００３０】
そこに触媒を有する繊維部位は、次いで、ステップ３０４において、無電解プレーティング槽に浸される。このステップにより、化学的還元を槽内で発生せることができる。繊維部位全体が槽内に浸される必要はなく、触媒を有する繊維部位の一部分のみが浸される。繊維部位は、次に、続いて取り除かれ、かつ、乾燥が許可される。
【００３１】
ステップ３０５において、繊維部位および付加された触媒は、電極槽、好ましくは、銅、ニッケル、または、同様の導電性特性を示す他の金属等の金属粒子を含む水溶性溶液に浸される。金属粒子は、その後、槽を介して触媒まで移動し、画像の形状で繊維表面上に堆積される。無電解プレーティング槽と同様に、触媒を有する繊維部位の一部分だけを電極槽の中へ浸す必要がある。その後、繊維部位は、続いて取り除かれ、かつ、乾燥が許可される。
【００３２】
これらのステップの結果として、繊維部位は、画像のパターン（すなわち、所望の照明領域）で、導電性である後部電極によって形成される。このプロセスから形成される後部電極は、典型的には、約０．１と１００ミクロンとの間の厚みを有する。誘電体層を含むエレクトロルミネセントパネルの残りの層（誘電体層、発光層、透明電極層および前部電極リードを含む）は、導電性ポリマー照明ディスプレイに関して、図２のステップ２０３〜２０７において説明された後部電極上に形成され得る。さらに、透明な導電性層および前部電極層は、導電性ポリマー、または、透明な導電性層に対するインジウム−スズ−酸化物および前部電極リードに対する重合体結合剤内に分散する銀またはカーボン粒子等の、無機物のどちらかから作られ得る。さらに、紫外線コーティングまたはウレタン層等の絶縁性保護層は、ＥＬパネルコンポーネントの上、かつ、繊維基板後部表面１２０の上に配置され得、照明ディスプレイシステム１００の導電性要素に接触する状態の人の感電の危険性を低減する。電位が後部電極および前部電極リード間に印加される時、発光層は、後部電極によって形成される画像のパターンを照らす。このプロセスによって生産される後部電極は、柔軟であり、かつ、典型的な銀またはカーボン電極よりも容易に繊維に付加され得る。従って、そのような後部電極デザインは、繊維の製品に取り付けられたＥＬパネルシステムの寿命を延長する。
（絶縁性層形成）
繊維基板部位のメタライゼーションのためのプロセスの実行に続いて、絶縁性層が繊維を封止するめに繊維基板部位に付加され得、一様な絶縁性を提供し、かつ、繊維部位上に形成されるエレクトロルミネセントパネルの感電または短絡の危険性を低減する。しかし、理解されるべきことは、絶縁性層形成プロセスは、上述の繊維メタライゼーションプロセス以外のほかのプロセスによって、そこに形成される後部電極を有する繊維部位と共に利用され得ることである。一旦、絶縁性層が繊維部位上に形成されると、誘電体層として機能し、残りのＥＬパネルコンポーネントが照明ディスプレイシステムを形成するためにそこに構築されることを可能にする。このプロセスのための適切な繊維材料は、綿、ナイロン（リップ−ストップ）、ポリエステル、高密度ポリエチレン（例えば、ＤＥ ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＤｕＰｏｎｔ ＣｏｍｐａｎｙからのＴｙｖｅｋ商標）等を含む。絶縁性層を形成するためのプロセスステップは、図４に示される。
【００３３】
ステップ４０１において、そこに形成される後部電極を有する繊維部位は、電気泳動溶液を含む容器内に浸される。所望の場合、繊維部位全体は、電気泳動溶液内に浸され得、後部電極が配置される部分にだけではなく、繊維部位全体の上に絶縁性層を形成する。しかし、図６に示されるように、後部電極１０６のリードテール１１５の狭い領域（好ましくは、長さおよび幅が約０．２５インチ）が、電気泳動溶液に曝されることを避けるために覆われるべきであり、導電性パッド１１６が後部電極１０６に電気的エネルギーを導くためにそこに取り付けられることを可能にする。
【００３４】
対向電極は、ステップ４０２において、繊維部位に隣接する電気泳動溶液内に配置される。対向電極は、例えば、銅またはニッケル等の金属である任意の導電性材料から作られ得る。このように、電気泳動溶液容器は、そこに配置される２つの電極を有する。すなわち、繊維部位の後部電極および対向電極である。
【００３５】
ステップ４０３において、ＤＣ電力供給（または電池）等の電圧源は、繊維部位の後部電極および対向電極に取り付けられる。１つの極性（すなわち、正または負）の第１のリードは、電圧源を後部電極に電気的に接続し、第１のリードの反対の極性の第２のリードは、電圧源を対向電極に電気的に接続する。第１のリードは、好ましくは、電気泳動溶液に曝されることから覆われているリードテール１１５の領域に接続する。
【００３６】
ステップ４０４において、電圧源は、繊維部位後部電極および対向電極間の電位差を生成し、電気泳動溶液を介して電気的エネルギーの流れを発生させる。このプロセスは、絶縁保護コーティングを、繊維部位の少なくとも後部電極上、好ましくは、電気泳動溶液内に浸される繊維部位全体の上に堆積させる。絶縁コーティングは、典型的には、約０．１と１００ミクロンの間の厚みで、繊維部位上に形成される。
【００３７】
ステップ４０５において、繊維部位は、電気泳動溶液から取り除かれ、そして洗浄され、かつ、乾燥が可能になる。選択的に、紫外線コーティングまたはウタレン層等の絶縁保護層は、金属コーティングを有する領域の上の繊維の両側面上、または、繊維に触る人を感電から保護する導体上に形成され得る。
【００３８】
絶縁保護コーティングは、繊維部位上にエレクトロルミネセントパネルを形成する際に、多くの利点を提供する。第１に、コーティングは、後部電極の統合性を維持し、繊維部位の前部および後部表面上の両方の電極等を電気的に絶縁し、それにより、繊維に触る人に対する感電の危険性を緩和する。また、コーティングは、電気泳動溶液内に浸される繊維部位全体を封止し得、それにより、一様な絶縁性を提供して、繊維上に形成されるＥＬパネルの他の導電性要素からの短絡を排除する。さらに、本プロセスは、絶縁バリアが誘電体層として機能し得るＥＬパネルの製造工程を短くし、それによって、発光層、透明な導電性層、および、前部電極リードは、導電性ポリマー照明ディスプレイに関して、図２のステップ２０４〜２０７で説明されるように、そこに付加される。さらに、メタライズされた繊維プロセスと同様に、透明な導電性層および前部電極層は、導電性ポリマー、あるいは、透明な導体に対するインジウム−スズ−酸化物、および、前部電極リードに対する重合体接合剤内に分散する銀もしくはカーボン粒子等の無機物のどちらかで作られ得る。電位が後部電極および前部電極リード間に印加される時、発光層は、後部電極によって形成される画像のパターンを照らす。
【００３９】
従って、本発明は、先の記載の明白な目的の中から、上記に説明された目的を達成する。本発明の範囲から逸脱することなく、上記のシステムおよび方法において特定の改変が実施され得るので、上述の記載に含まれる全ての事項は説明のためであり、限定の意味ではないことが意図される。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２００１年３月２２日に出願された「ＰＲＯＣＥＳＳ ＦＯＲ ＩＮＴＥＧＲＡＴＩＮＧ ＡＮ ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＥＤ ＤＩＳＰＬＡＹ ＷＩＴＨ ＦＡＢＲＩＣ」と称する、本明細書中で参照として援用する米国出願シリアルナンバー第６０／２７７，８２９号に対する非仮出願である。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、一般的に、照明ディスプレイを利用するため、より詳細には、繊維または織物の商品にエレクトロルミネセント発光パネルを統合するための用途に関する。
（問題）
エレクトロルミネセント（ＥＬ）パネルまたはランプは、時計、車両器具パネル、コンピュータモニタ等の幅広い対象に対する照明を提供する。これらのＥＬパネルは、典型的には２つの電極間に、蛍光体等のエレクトロルミネセント材料を配置することによって形成される。この電極の一方は、本質的に透明である。電流を電極に流すことにより形成される電界により、エレクトロルミネセント材料の励起およびそこからの光の放射が発生し、光の放射は、透明な電極を通して観測される。材料科学における進歩は、多様な形状やサイズを有する積層材の薄く、細長く、柔軟なストリップ（ｓｔｒｉｐ）からのＥＬパネルの形成を導いた。
【０００３】
照明ディスプレイを繊維または織物へ統合することが望まれることにより、この結果、光源が、衣服、バックパック、テント、標識等に生成され得る。しかし、エレクトロルミネセントパネルを繊維に形成することは、特定の技術課題を生じさせ、これは、繊維の本来の柔軟性、および、衣服の商品のように着用される等の置かれた用途のためである。壁または窓にかけられたＥＬパネルとは異なり、繊維に付属するエレクトロルミネセントパネルは、繊維の屈曲からの物理的圧力の繰り返しサイクルを受けなくてはならならず、人間による接触、または、本体に近接して着用されることの増加する危険性のために、適切に、電気的および熱的に絶縁されなくてはならない。さらに、繊維および織物は、一般的に、その上にＥＬパネルのコンポーネント層を構築することが難しい基板であることが証明されている。一体の照明ディスプレイシステムを形成するために必要とされるのは、より良好に繊維部位にＥＬパネルを統合するためのプロセスである。
【０００４】
エレクトロルミネセントフィルムは、通常、液晶ディスプレイのためのバックライトとして、ディスプレイ産業界において利用されている。今日構築されているように、後部電極がカーボンまたは鉄なので、これらのフィルムは、透明ではなく、また、半透明でさえない。従って、半透明である広い面積の照明光源を有することも望まれ、すなわち、観測者が、対象が照らされている間にデバイスの後ろ側を通して対象を見ることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（ソリューション）
本発明は、エレクトロルミネセントパネルのコンポーネント層を繊維部位に確実に形成して、ＥＬパネル組立品全体の構築を容易にするためのプロセスを含む。１つの局面では、エレクトロルミネセントパネルの層は、基板部位と一体で形成される。第１に、導電性ポリマーから作られる後部電極は、所望のパターンで基板部位上に形成される。次に、誘電体層は、後部電極層を覆って形成される。発光層、導電性ポリマーから作られた透明な導電性層、および、前部電極リードは、基板部位上に連続して形成される。すなわち、発光層は誘電体層の上であり、かつ、透明な導電性ポリマー層は発光層の上である。ＥＬパネルのコンポーネント層の各々は、印刷プロセスによって基板部位上に形成され得る。選択的に、基板部位は、実質的に硬い支持に接着され得る一方で、ＥＬパネルコンポーネント層は、その層の正確な配置のために支援される。この局面は、少なくとも後部電極が基板部位と十分に統合される構造を提供する。電流が前部および後部電極に流されると、電界が発生して、照らすための発光層を励起する。
【０００６】
本発明の別の局面は、ＥＬパネルの後部電極が、メタライゼーションプロセスを利用して繊維部位に直接形成されるプロセスを提供する。画像が、まず、照らされるべき特定のデザインを規定するように形成される。画像は、ディスプレイのための領域を規定するために繊維部位の上に配置され、かつ、触媒がそのようなディスプレイ領域へ付加される。次に、そこに付加された触媒を有する繊維部位の一部分は、無電解のプレーティング層に浸され、続いて除去され、このことは、化学的還元を水溶性の溶液内に発生させる。最後に、繊維部位ディスプレイ領域は、電極層に浸されて、繊維部位と共に統合され、かつ、関連する画像にパターン化された電極層を形成する。前部電極を含むＥＬパネルの残りの層は、例えば、印刷プロセスによって、後部電極およびベースの繊維部位の上部に形成され得る。ＥＬランプにエネルギーを与えるとすぐに、発光層は、画像のパターンで照らす。
【０００７】
本発明の更なる別の局面では、絶縁性層およびそれを形成するためのプロセスが、後部電極を有する繊維部位を封止するために提供される。繊維部位は、まず、電気泳動溶液に浸される。電気的リードは、後部電極に接続され、対向極は、その溶液に浸され、かつ、反対の極性の電気的リードに接続される。この電気的リードに印加される電圧によって、絶縁保護コーティングが、電気泳動溶液に浸された繊維部位上に堆積される。このコーティングは、後部電極の統合性を維持し、かつ、そのような電極を電気的に絶縁し、それにより、繊維に触った人に対する感電の危険性を防止する。さらに、コーティングは、エレクトロルミネセントパネルの誘電体層として機能し得る。印刷プロセスまたは他の手段は、誘電体層の上部のＥＬパネルの残りの層を形成するために利用され得る。
【０００８】
これらのプロセスによって、より安全で、より耐久性のある照明ディスプレイシステムが、安全な衣服（ベスト、ジャケット、防止、手袋）、アウトドア用具（テント、バックパック等）、旗および標識、または、柔軟な照明ソリューションを必要とする任意の他の用途等の全てのタイプの繊維および織物の応用例のために製造され得る。さらに、照明ディスプレイシステムのＥＬパネルコンポーネントが、例えば、印刷プロセスによって、薄い層として一緒に形成され得るので、衣服の商品の上に着用において、かさばりすぎもせず、扱いにくすぎることもない薄いＥＬランプが、形成され得る。反射ストリップ（ｓｔｒｉｐ）とは反対に、これらのプロセスによって形成される照明ディスプレイシステムは、外部の光源からの、ＥＬパネル表面から反射される光を要求しない。本発明の他の利点およびコンポーネントは、添付の図と連携した以下の説明から明らかになる。添付の図面は、本明細書の一部をなし、この中において本発明の様々な特徴を示すために本発明の例示的な実施形態が示される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に沿った照明ディスプレイシステムの図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に沿った照明ディスプレイシステムを形成するための例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態に沿った繊維基板部位のメタライゼーションを実行するための例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施形態に沿った繊維基板部位に絶縁性層を形成する例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図５】図５は、基板とそこに形成されるエレクトロルミネセントパネルを示す本発明の実施形態に沿った照明ディスプレイシステムの上面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に沿った繊維基板部位システム上に形成される後部電極の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（発明の詳細な説明）
本発明は、照明ディスプレイシステムを生成するために、基板、好ましくは、織物および繊維上にエレクトロルミネセントパネルコンポーネントを形成するための一連のプロセスを提供する。さらに、ディスプレイシステムの特定のコンポーネントは、Ｍｕｒａｓｋｏの米国特許シリアルナンバー第６，２０３，３９１号に開示されるように一緒に形成され得、この教示は、本明細書中で参照として援用される。第‘３９１号特許は、エレクトロルミネセントランプコンポーネントを標識基板に結合することによってエレクトロルミネセント標識を形成するためのプロセスを開示する。
（導電性ポリマー照明ディスプレイ）
図１は、導電性ポリマーが、エレクトロルミネセントパネルの導電性要素を形成するために利用される本発明の局面を表わす。この構造は、照明ディスプレイシステム１００を形成するために、ＥＬパネルを基板により良好に統合するために役立つ。ＥＬパネル１０２と共に利用され得る導電性ポリマーは、ポリアニリン、ポリプロール、および、好ましくは、ポリエチレン−ジオキシチオフェンを含み、ポリエチレン−ジオキシチオフェンは、ＮＪ Ｒｉｄｇｅｆｉｅｌｄ ＰａｒｋのＡｇｆａ Ｃｏｒｐ．で製造される商標名「Ｏｒｇａｃｏｎ」の下で流通している。基板１０４は、ＥＬパネルコンポーネント層が形成される基盤層を形成する。好ましくは、基板１０４は、繊維または織物部位であり、その結果、導電性ポリマー材料は、少なくとも部分的に繊維ファイバーに吸収され得、より統合的な構造を形成する。適切な繊維または織物材料は、綿、ナイロン、ポリエステル、高密度ポリエチレン（例えば、ＤＥ ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＤｕＰｏｎｔ ＣｏｍｐａｎｙからのＴｙｖｅｋ商標）等を含む。これらの材料の全ては、これ以降で「ｆａｂｒｉｃ」として参照される。ＥＬパネル１０２は、導電性ポリマー後部電極１０６、誘電体層１０８、発光層１１０、前部導電性ポリマー層１１２、および、前部電極リード１１４を含む。選択的に、導電性パッド１１６は、導電性リード１１４および導電性ポリマー後部電極１０６に電気的に接続されて、発光層１１０を照らさせるために電源からＥＬパネル１０２に電気的エネルギーを供給する。また、前部電極リード１１４は、好ましくは、実質的に前部導電性ポリマー層１１２の周囲に配置される導電性ポリマー前部の中心から離れた電極リードである。
【００１１】
誘電体層１０８は、バリウムチタネート等の高誘電定数材料から形成される。発光層１１０は、電界内に配置された際に照らす材料から形成される。そのような材料は、蛍光体等の非有機物、もしくは、２００１年３月２２日に出願された「Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ」と称する米国特許出願シリアルナンバー第０９／８１５，０７８号に教示されるような、発光ポリマー等の有機体を含み得、この教示は、本明細書中で参照として援用される。導電性パッド１１６は、好ましくは、銀から作られるが、信頼性のある電気的コネクタが形成され得る任意の導電性材料から製造されてもよい。
【００１２】
図２は、図１に示される照明ディスプレイシステム１００を形成するために、基板１０４上にエレクトロルミネセントパネル１０２を製造するための例示的なステップの順序を示すフローチャートである。ＥＬパネル１０２の各コンポーネント層１０６〜１１６は、ステンシリング（ｓｔｅｎｃｉｌｉｎｇ）、フロートコーティング（ｆｌａｔ ｃｏａｔｉｎｇ）、ブラッシング（ｂｒｕｓｈｉｎｇ）、ローリング（ｒｏｌｌｉｎｇ）、および、スプレイ（ｓｐｒａｙｉｎｇ）を含む様々な手段によって基板１０４上に連続的に付加され得るが、好ましくは、スクリーンまたはインクジェット印刷によって基板上に印刷される。
【００１３】
選択された基板１０４が繊維等の柔軟な材料から作られる場合、基板１０４は、好ましくは、ステップ２０１に示されるように、ＥＬパネル１０２が構築される前に、接着剤を利用して硬い支持（示されない）に取り付けられる。支持は、アルミニウム、ポリカーボネート、厚紙等の材料でも良い。接着剤は、定位置に基板１０４を保つような十分なボンディングを提供しなくてはならないが、支持から基板をピーリングするために力を加えることによる基板の除去を阻むほどには強くない。このための適切な接着剤は、ＭＮ Ｓｔ．Ｐａｕｌの３Ｍ Ｃｏｒｐ．からの「Ｓｕｐｅｒ７７」等の密着接着剤（ｃｏｎｔａｃｔ ａｄｈｅｓｉｖｅ）である。
【００１４】
ステップ２０２において、導電性ポリマー後部電極１０６は、好ましくは印刷によって、基板１０４の前部表面１１８上に付加される。電極１０６は、一般的に、基板１０４全体を覆うシート層として付加されてもよく、あるいは、照らされるべき所望の領域のみを覆うために（すなわち、発光層１１０によって覆われる表面領域）基板表面１１８上に特定の配列でパターン化されてもよい。好ましくは、電極１０６は、約０．１から５０ミクロン（１ミクロン＝１×１０−６メートル）の範囲の厚みの層を形成するためにスクリーン印刷によって付加され得るポリエチレン−ジオキシチオフェンから作られる。
【００１５】
次に、誘電体層１０８は、ステップ２０３において、好ましくは印刷によって、後部電極１０６の上の基板表面１１８上に付加される。例えば、誘電体層１０８は、スクリーン印刷可能なインクを形成するために重合体接合剤内に分散するバリウムチタネート等の、高誘電定数を有する材料を含む。１より多くの誘電体層が、エレクトロルミネセントパネル１０２の他のコンポーネントから後部電極１０６をより絶縁し、かつ、短絡の危険性を低減するために印加され得る。さらに、より良好な絶縁性特性が誘電体から必要とされる場合、絶縁性コーティングは、ＥＬパネル１０２の導電性コンポーネントの間の接触の危険性をさらに低減するために、誘電体層１０８を覆って印加され得る。後部電極１０６と同様に、誘電体層１０８は、基板表面全体、または、照らされることが望まれる領域だけを覆ってもよい。好ましくは、別の一方と接触した状態になる導電体層１０６、１１２、１１４からＥＬパネル１０２の短絡の危険性を低減するために、誘電体層１０８は、約１／１６インチから１／８インチによる照明領域を超えて基板表面１１８に沿って外側に伸びるように構成される。例示的な実施形態では、誘電体層１０８は、約１５から４０ミクロンの厚みを有して、基板表面１１８上に付加されてもよい。代替の実施形態では、発光層１１０が、誘電体材料の特性を示す発光ポリマー等の有機物材料である場合は、誘電体層１０８は、ＥＬパネル１０２から取り除かれ得る。
【００１６】
ステップ２０４において、発光層１１０は、好ましくは印刷によって、誘電体層１０８の上に基板表面１１８上に付加される。層１１０の表面領域面積は、エレクトロルミネセントパネル１０２（例えば、文字「Ｌ」、ロゴまたはアイコン画像等）のための照明領域を規定する。発光層１１０は、有機体（すなわち、発光ポリマー）または非有機物材料のどちらかで形成されてもよく、好ましくは、重合体接合剤内に分散する銅またはマンガンでドーピングされた硫化物亜鉛等のエレクトロルミネセント粒子の蛍光体層（約０．１から１００ミクロンの厚みを有する）である。しかし、発光ポリマーおよび他の有機物は、非有機体照明材料と同じ大きさの照明電圧を必要としないので、選択される材料は、所望される照明の用途および導体にエネルギーを与えるために利用可能な電源に依存する。
【００１７】
前部導電性ポリマー層１１２のために選択される導電性ポリマーは、発光層１１０によって供給される照明が観測者によってエレクトロルミネセントパネル１０２上に観測され得るように、光透過性（すなわち、透明または半透明）のものである。好ましくは、層１１２を形成する材料は、ポリエチレン−ジオキシチオフェンである。ステップ２０５において、導電性ポリマー層１１２は、発光層１１０の上に覆って基板表面１１８の上に付加される。導電性ポリマー層１１２は、少なくとも発光層１１０を覆うために基板表面１１８に沿って外側へ伸びるが、好ましくは、誘電体層１０８の周囲を超えない。これにより、導電性ポリマー層１１２は、電極１０６と連携して作用することにより、発光層の表面全体にわたって一定な電界を提供し、ＥＬパネル１０２の平らな照明を確実にする。導電性ポリマー層１１２は、好ましくは、約０．１から１００ミクロンの厚みを有し、かつ、好ましくは、印刷層１１２によって付加される。誘電体層１０８が、後部電極の周囲を実質的に越えて伸びる場合は、導電性層１１２は、後部電極１０６の周辺よりも長い距離で、誘電体層１０８に沿って外側に延び得る。
【００１８】
ステップ２０６において、前部電極リード１１４は、前部導電性ポリマー層１１２と電気的に接触するように配置され、その層にエネルギーを伝達するように構成される。好ましい配置では、前部電極リード１１４は、実質的にまたは完全に導電性ポリマー層１１２の周囲に伸びて、電気的エネルギーが本質的に一様に層１１２にわたって分配されることを確実にする。この構成は、前部の中心から離れた電極として前部電極リード１１４を提供する。選択的に、導電性層１１２は、後部電極１０６の周囲を越えて伸びる場合は、前部電極リード１１４は、内側に配置された後部電極１０６と実質的に重ならないように、配置され得る。前部電極リード１１４は、典型的には、１／１６インチから１／８インチの幅のあるストリップでありかつ導電性ポリマー層１１２の幅の約２〜２０パーセントであり、導電性層１１２、誘電体層１０８、または、基板前部表面１１８の１つ以上を直接横たえるように配置され得る。好ましくは、前部電極リード１１４は、ＥＬパネル照明の表示を妨害することなしにリード１１４が導電性ポリマー層１１２および発光層１１０と重なり合うようにする、ポリエチレン−ジオキシチオフェン等の透明な導電性ポリマーから作られ得る。好ましくは、リード１１４は印刷される。
【００１９】
ステップ２０７において、導電性パッド１１６は、電源（示されない）からＥＬパネル１０２へ電気的エネルギーを供給するために、前部電極リード１１４および導電性ポリマー後部電極１０６に電気的接続される。図５に示されるように、導電性パッド１１６は、基板１０４の周囲に対して伸びるリードテール１１５として、基板１０４上に印刷され得るか、または、電源もしくはコントローラとの接続を容易にするために基板を超えて伸びる相互接続タブとして、製造され得る。好ましくは、導電性パッド１１６は、信頼性のある電気導体を提供するために銀から作られる。
【００２０】
基板１０４が繊維部位である好ましい局面では、照明ディスプレイシステム１００はステップ２０８においてオーブンに配置され、約華氏２００度で２．５分間硬化する。この温度は、エレクトロルミネセントパネル１０２コンポーネントの適切な硬化を確実にする一方で、繊維のファイバーを歪ませることも損傷を与えることもない。システム１００は、次に、オーブンから取り出される。
【００２１】
ステップ２０９において、基板が硬い支持に取り付けられる局面において、次に、好ましくは基板１０４を支持からピーリングすることによって、基板１０４は支持から取り除かれて、照明ディスプレイシステム１００として統合ＥＬパネル１０２および基板１０４をさらけ出す。
【００２２】
選択的に、特定の透明領域および場合には不透明領域を有する背景層または標識基板（図示されない）は、特定の照明デザインを形成するために、第‘３９１号特許に教示されるようなＥＬパネルの上に配置され得る。背景層は、例えば、多くのカラー印刷可能なインクから形成され得る。さらに、紫外線コーティングまたはウタレン層等の絶縁性保護層は、ＥＬパネル１０２の上かつ基板後部表面１２０の上に置かれ得、照明ディスプレイシステム１００の導電性要素と接触する状態になる人への感電の危険性を低減する。
【００２３】
別の実施形態によると、導電性ポリマー後部電極１０６、前部導電性ポリマー層１１２、および、前部電極リード１１４のいくつかは、後部電極１０６、導電性層１１２、および、リード１１４の少なくとも１つが導電性ポリマーで形成されている限り、導電性ポリマー以外のほかの材料から形成され得る。例として、後部電極１０６は、重合体インク内に分散する銀またはカーボンの粒子などの導電性材料から作られ得る。すなわち、導電性層１１２は、インジウム−スズ−酸化物等の透明な導電性材料から作られ得る。リード１１４が、導電層１１２の重要な部分を覆わず、それにより、発光層１１２を取って放射された光を遮らない限りにおいては、前部電極リード１１４は、後部電極１０６と同一の材料から作られ得る。
【００２４】
透明または半透明な導電性ポリマーから製造される全ての層を有する照明ディスプレイシステム１００の上記の構造は、電気光学方向指示デバイスとして動作するデバイスを生み出すということが、さらに決定されている。図１に示される要素の配置を利用して、代替の実施形態では、半透明ディスプレイデバイス１０２は、まず導電性ポリマーフィルム層を基板１０４に付加して後部電極１０６を形成することによって、調整される。この実施形態では、基板は、ポリカーボネートフィルム等の非繊維材料、または、繊維のどちらかであり得る。誘電体層フィルム層１０８（例えば、ポリマーマトリクスに分散されるバリウムチタネート）は、その後、後部電極１０６の上面に配置され、前部導電性層１１２を形成する発光フィルム層１１０および導電性ポリマーフィルムの第２の層が続けられる。例示的な実施形態では、発光層１１０は、ポリマーマトリクス内に分散する銅またはマンガンでドーピングされた硫化亜鉛等のエレクトロルミネセント粒子の誘電体層を含む。後部電極１０６および前部導電性層１１２間に電圧（約４００ＨＺで約３８０ボルトｐ−ｐの方形波）を印加すると、デバイスは、図１の矢印１３０によって示される方向に最も発光する。
【００２５】
ＥＬパネルが照明のために電力が供給されている時、それにより透明または半透明の全ての層は少なくとも１つの方向で観測される。ディスプレイが、ハイコントラストで印刷された表面（例えば、ニュース印刷、地図等）上に前面を下して配置される場合に、印刷された画像は、誘電体を介してデバイスの背面から観ている観測者によって明らかに可視である。光は、観測者に向かって層の積み重なりを介して、対象の後部の表面から反射される。例えば、発光層１１０を照らさせるために、電源がエレクトロルミネセントパネル１０２に対して供給すると、前部導電性ポリマー層１１２がアイテム上で表面を下にして配置される場合に、システム１００の下に位置するアイテムは、ＥＬパネル１０２を介して照らされ、かつ、可視である。逆に、前部導電性ポリマー層１１２が、基板１０４の真下に配置されるアイテムに関連して表面を上にして配置される場合に、システム１００は、光学的に不透明であり、ＥＬパネル１０２を介したアイテムの観測を妨げる。本方法は、ポリカーボネートフィルム等の非繊維材料、および、繊維部位上にスクリーン印刷されるデバイスを製造するために適切である。このタイプの照明方法はまた、Ｅ−インク、または、ハイコントラストを有する他のエレクトロクロミックディスプレイデバイスのための光源として利用され得る。
【００２６】
図３は、繊維基板部位のメタライゼーションを実行するプロセスステップを示す。一旦、メタライゼーションプロセスが完了すると、それにより、エレクトロルミネセントパネルの後部電極を形成し、残りのＥＬパネルコンポーネントは、次いで、メタライズされた繊維部位上に構築され得、この結果、照明ディスプレイシステムを形成する。メタライゼーションプロセスにおいて利用するための適切な金属は、良好な電極としても機能し、かつ、標準的な無電解のプレーティングプロセスを利用して繊維上にコーティングされる能力をも有する金属である。このプロセスに適した金属の例は、銅、ニッケル、または、同様の特性を示す他の金属を含む。後部電極および他のＥＬパネルコンポーネントが形成される基板として繊維を利用することにより、後部電極は、効果的に繊維ファイバーに効果的に結合することが可能になり、より統合された構造を形成する。適切な繊維または織物材料は、綿、ナイロン（例えば、リップ−ストップ（ｒｉｐ−ｓｔｏｐ））、ポリエステル、高密度ポリエチレン（例えば、ＤＥ ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＤｕＰｏｎｔ ＣｏｍｐａｎｅｙのＴｙｖｅｋ商標）等を含む。メタライゼーションプロセスは、無電極プレーティング槽および導体槽を利用して、繊維の部位と共に統合された所定の形状の薄く、柔軟な導電性の電極を形成する。
【００２７】
１つの実施形態によると、言葉、ロゴ、アイコン等の画像は、ステップ３０１においてフィルム透明な物に生成される。この画像は、エレクトロルミネセントパネルによって照らされることが望まれる領域に対応する。選択される透明な物は、フォトグラフィックエマルジョンの中に画像を焼付けるために印刷デバイスにより利用され得るべきで、かつ、プラスチック、ポリカーボネート、および同様の材料から作られる透明な物を含み得る。例として、画像は、コンピュータグラフィックプログラムを利用して透明な物に形成され得る。
【００２８】
ステップ３０２において、そこに画像を有するフィルム透明な物は、フォトグラフィックエマルジョンに焼き付けられ、その結果、画像は、スクリーンプリンタ等の印刷デバイスと共に利用され得る。
【００２９】
ステップ３０３において、印刷デバイスは、繊維部位の上に配置され、触媒溶液は、繊維の表面に付加される。このように、触媒溶液は、所望の画像の形状で繊維部位上に配置される。尚、印刷デバイスの側のデバイスは、画像の形状の繊維に触媒溶液を付加するために利用される場合は、ステップ３０１および３０２は省略される。
【００３０】
そこに触媒を有する繊維部位は、次いで、ステップ３０４において、無電解プレーティング槽に浸される。このステップにより、化学的還元を槽内で発生せることができる。繊維部位全体が槽内に浸される必要はなく、触媒を有する繊維部位の一部分のみが浸される。繊維部位は、次に、続いて取り除かれ、かつ、乾燥が許可される。
【００３１】
ステップ３０５において、繊維部位および付加された触媒は、電極槽、好ましくは、銅、ニッケル、または、同様の導電性特性を示す他の金属等の金属粒子を含む水溶性溶液に浸される。金属粒子は、その後、槽を介して触媒まで移動し、画像の形状で繊維表面上に堆積される。無電解プレーティング槽と同様に、触媒を有する繊維部位の一部分だけを電極槽の中へ浸す必要がある。その後、繊維部位は、続いて取り除かれ、かつ、乾燥が許可される。
【００３２】
これらのステップの結果として、繊維部位は、画像のパターン（すなわち、所望の照明領域）で、導電性である後部電極によって形成される。このプロセスから形成される後部電極は、典型的には、約０．１と１００ミクロンとの間の厚みを有する。誘電体層を含むエレクトロルミネセントパネルの残りの層（誘電体層、発光層、透明電極層および前部電極リードを含む）は、導電性ポリマー照明ディスプレイに関して、図２のステップ２０３〜２０７において説明された後部電極上に形成され得る。さらに、透明な導電性層および前部電極層は、導電性ポリマー、または、透明な導電性層に対するインジウム−スズ−酸化物および前部電極リードに対する重合体結合剤内に分散する銀またはカーボン粒子等の、無機物のどちらかから作られ得る。さらに、紫外線コーティングまたはウレタン層等の絶縁性保護層は、ＥＬパネルコンポーネントの上、かつ、繊維基板後部表面１２０の上に配置され得、照明ディスプレイシステム１００の導電性要素に接触する状態の人の感電の危険性を低減する。電位が後部電極および前部電極リード間に印加される時、発光層は、後部電極によって形成される画像のパターンを照らす。このプロセスによって生産される後部電極は、柔軟であり、かつ、典型的な銀またはカーボン電極よりも容易に繊維に付加され得る。従って、そのような後部電極デザインは、繊維の製品に取り付けられたＥＬパネルシステムの寿命を延長する。
（絶縁性層形成）
繊維基板部位のメタライゼーションのためのプロセスの実行に続いて、絶縁性層が繊維を封止するめに繊維基板部位に付加され得、一様な絶縁性を提供し、かつ、繊維部位上に形成されるエレクトロルミネセントパネルの感電または短絡の危険性を低減する。しかし、理解されるべきことは、絶縁性層形成プロセスは、上述の繊維メタライゼーションプロセス以外のほかのプロセスによって、そこに形成される後部電極を有する繊維部位と共に利用され得ることである。一旦、絶縁性層が繊維部位上に形成されると、誘電体層として機能し、残りのＥＬパネルコンポーネントが照明ディスプレイシステムを形成するためにそこに構築されることを可能にする。このプロセスのための適切な繊維材料は、綿、ナイロン（リップ−ストップ）、ポリエステル、高密度ポリエチレン（例えば、ＤＥ ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＤｕＰｏｎｔ ＣｏｍｐａｎｙからのＴｙｖｅｋ商標）等を含む。絶縁性層を形成するためのプロセスステップは、図４に示される。
【００３３】
ステップ４０１において、そこに形成される後部電極を有する繊維部位は、電気泳動溶液を含む容器内に浸される。所望の場合、繊維部位全体は、電気泳動溶液内に浸され得、後部電極が配置される部分にだけではなく、繊維部位全体の上に絶縁性層を形成する。しかし、図６に示されるように、後部電極１０６のリードテール１１５の狭い領域（好ましくは、長さおよび幅が約０．２５インチ）が、電気泳動溶液に曝されることを避けるために覆われるべきであり、導電性パッド１１６が後部電極１０６に電気的エネルギーを導くためにそこに取り付けられることを可能にする。
【００３４】
対向電極は、ステップ４０２において、繊維部位に隣接する電気泳動溶液内に配置される。対向電極は、例えば、銅またはニッケル等の金属である任意の導電性材料から作られ得る。このように、電気泳動溶液容器は、そこに配置される２つの電極を有する。すなわち、繊維部位の後部電極および対向電極である。
【００３５】
ステップ４０３において、ＤＣ電力供給（または電池）等の電圧源は、繊維部位の後部電極および対向電極に取り付けられる。１つの極性（すなわち、正または負）の第１のリードは、電圧源を後部電極に電気的に接続し、第１のリードの反対の極性の第２のリードは、電圧源を対向電極に電気的に接続する。第１のリードは、好ましくは、電気泳動溶液に曝されることから覆われているリードテール１１５の領域に接続する。
【００３６】
ステップ４０４において、電圧源は、繊維部位後部電極および対向電極間の電位差を生成し、電気泳動溶液を介して電気的エネルギーの流れを発生させる。このプロセスは、絶縁保護コーティングを、繊維部位の少なくとも後部電極上、好ましくは、電気泳動溶液内に浸される繊維部位全体の上に堆積させる。絶縁コーティングは、典型的には、約０．１と１００ミクロンの間の厚みで、繊維部位上に形成される。
【００３７】
ステップ４０５において、繊維部位は、電気泳動溶液から取り除かれ、そして洗浄され、かつ、乾燥が可能になる。選択的に、紫外線コーティングまたはウタレン層等の絶縁保護層は、金属コーティングを有する領域の上の繊維の両側面上、または、繊維に触る人を感電から保護する導体上に形成され得る。
【００３８】
絶縁保護コーティングは、繊維部位上にエレクトロルミネセントパネルを形成する際に、多くの利点を提供する。第１に、コーティングは、後部電極の統合性を維持し、繊維部位の前部および後部表面上の両方の電極等を電気的に絶縁し、それにより、繊維に触る人に対する感電の危険性を緩和する。また、コーティングは、電気泳動溶液内に浸される繊維部位全体を封止し得、それにより、一様な絶縁性を提供して、繊維上に形成されるＥＬパネルの他の導電性要素からの短絡を排除する。さらに、本プロセスは、絶縁バリアが誘電体層として機能し得るＥＬパネルの製造工程を短くし、それによって、発光層、透明な導電性層、および、前部電極リードは、導電性ポリマー照明ディスプレイに関して、図２のステップ２０４〜２０７で説明されるように、そこに付加される。さらに、メタライズされた繊維プロセスと同様に、透明な導電性層および前部電極層は、導電性ポリマー、あるいは、透明な導体に対するインジウム−スズ−酸化物、および、前部電極リードに対する重合体接合剤内に分散する銀もしくはカーボン粒子等の無機物のどちらかで作られ得る。電位が後部電極および前部電極リード間に印加される時、発光層は、後部電極によって形成される画像のパターンを照らす。
【００３９】
従って、本発明は、先の記載の明白な目的の中から、上記に説明された目的を達成する。本発明の範囲から逸脱することなく、上記のシステムおよび方法において特定の改変が実施され得るので、上述の記載に含まれる全ての事項は説明のためであり、限定の意味ではないことが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基板と統合される照明ディスプレイであって、
該繊維基板の前部表面の一部分上に形成される後部電極と、
該後部電極を実質的に覆って該繊維表面上に形成される誘電体層と、
該誘電体層上に形成される発光層と、
該発光層上に形成される導電性ポリマーを含む透明な導電性層と、
該透明な導電性層と電気的に接続され、該透明な導電性層にエネルギーを伝達する前部電極リードと
を備える、照明ディスプレイ。
【請求項１】
繊維基板と統合される照明ディスプレイであって、
該繊維基板の前部表面の一部分上に形成される後部電極と、
該後部電極を実質的に覆って該繊維表面上に形成される誘電体層と、
該誘電体層上に形成される発光層と、
該発光層上に形成される導電性ポリマーを含む透明な導電性層と、
該透明な導電性層と電気的に接続され、該透明な導電性層にエネルギーを伝達する前部電極リードと
を備える、照明ディスプレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１６４１４３（Ｐ２００９−１６４１４３Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０５７４５（Ｐ２００９−１０５７４５）
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【分割の表示】特願２００２−５７５９７８（Ｐ２００２−５７５９７８）の分割
【原出願日】平成１４年３月２２日（２００２．３．２２）
【出願人】（５０３３４３６８０）ルミムーブ， インコーポレイテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【分割の表示】特願２００２−５７５９７８（Ｐ２００２−５７５９７８）の分割
【原出願日】平成１４年３月２２日（２００２．３．２２）
【出願人】（５０３３４３６８０）ルミムーブ， インコーポレイテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
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