目前 ,商業(yè)化的電致發(fā)光紡織品主要基于 4 種材料,分別為:發(fā)光二極管
、柔性有機(jī)發(fā)光二極管
、聚合物光纖和發(fā)光聚合物。發(fā)光二極管(LED)是由含鎵
、砷
、磷、氮等的化合物制成的發(fā)光半導(dǎo)體電子元件
,其中砷化鎵二極管發(fā)紅光
、磷化鎵二極管發(fā)綠光
、碳化硅二極管發(fā)黃光
、氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光。LED具有效率高、壽命長(zhǎng)
、不易破損
、反應(yīng)速度快、可靠性高等傳統(tǒng)光源不可及的優(yōu)點(diǎn)
,通過(guò)將LED嵌入到紗線中
,可制成單色和彩色發(fā)光紡織紗線(圖1)。

(a)LED紗線及其在服裝中的應(yīng)用示意圖

(b)LED紗線在發(fā)光服裝中的應(yīng)用
圖1 嵌入LED的紗線及發(fā)光服裝
柔性有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)又稱為有機(jī)電激光顯示、有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體。OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光、廣視角、幾乎無(wú)窮高的對(duì)比度、較低的耗電、極高的反應(yīng)速度、色彩化及制程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),因而在柔性器件方面具有天然的優(yōu)勢(shì),也使其成為可穿戴智能設(shè)備領(lǐng)域中的重要技術(shù)。目前,三星智能手機(jī)、蘋果智能手表等中已經(jīng)采用了柔性O(shè)LED技術(shù);我國(guó)柔宇科技首條類六代全柔性顯示屏生產(chǎn)線也在2018年 6 月投產(chǎn),生產(chǎn)的全柔性顯示屏可以實(shí)現(xiàn)彎曲、折疊、卷曲,且卷曲半徑小
,可廣泛應(yīng)用于智能穿戴、手機(jī)
、平板電腦等產(chǎn)品以及智能交通
、運(yùn)動(dòng)時(shí)尚、建筑裝飾
、機(jī)器人
、辦公教育等各行各業(yè)
。相信不遠(yuǎn)的將來(lái)
,柔性O(shè)LED技術(shù)能夠更普遍地應(yīng)用在多功能服裝上
,產(chǎn)生更多樣化的產(chǎn)品
。

圖2 柔宇科技柔性O(shè)LED世界杯限量版產(chǎn)品
聚合物光纖(POF)由高透明聚合物材料而不是二氧化硅或玻璃制成。制作POF主要的材料有兩大類:一類是聚甲基丙烯酸甲酯聚合物(PMMA);另一類是含氟聚合物。不同的材料具有不同的光衰減性能和溫度應(yīng)用范圍。

圖3 POF在發(fā)光服裝中的應(yīng)用
發(fā)光聚合物(Light Emitting Polymer)在電致發(fā)光紡織品中應(yīng)用的基本工藝如下:(1)首先通過(guò)絲網(wǎng)印刷工藝在織物上涂透明導(dǎo)電聚合物層,使織物不易透水和氣體,同時(shí)保持一側(cè)導(dǎo)電性;(2)然后涂發(fā)光聚合物層,如聚(對(duì)亞苯基亞乙烯基)衍生物(PPV)—— 一種能加工成結(jié)晶薄膜的導(dǎo)電聚合物;(3)織物再涂上電極層,完成發(fā)光聚合物層及電源平臺(tái)的構(gòu)建(圖4)。目前,發(fā)光聚合物在智能服裝中的應(yīng)用還處于研發(fā)階段。如CSEM(瑞士電子與微技術(shù)中心)的研究人員與精密織物供應(yīng)商Sefar聯(lián)合設(shè)計(jì)了一種采用發(fā)光聚合物的織物電極,研究人員先將直徑約40 μm的金屬絲與半透明的聚合物纖維編織成織物,然后依次涂覆透明導(dǎo)電聚合物、有機(jī)導(dǎo)電溶液(PEDOT:PSS)、發(fā)光聚合物和電極層,從而獲得了不含氧化銦錫(ITO)的柔性電極。這種柔性且透明的織物電極能以低成本卷對(duì)卷(R2R)工藝進(jìn)行生產(chǎn),織物基底中的金屬絲具有高導(dǎo)電率,能夠確保電極在較長(zhǎng)距離仍具有高導(dǎo)電性,使其成為一種理想的透明電極解決方案
。

圖4 CSEM采用發(fā)光聚合物開(kāi)發(fā)的織物電極原理及一種原型
(來(lái)源:紡織導(dǎo)報(bào))