CN108235793B - 用于织物层组件的柔性设备模块及生产方法 - Google Patents

Abstract

一种用于连接到带有导电线(51，52)的纺织物(50)以提供织物层组件(150)的设备模块(100)和方法。所述设备模块(100)包括柔性箔(10)和用于在所述柔性箔(10)和纺织物(50)之间实现机械连接(M)的热塑性层(20)。所述设备模块(100)具有外周缘(C)，所述外周缘(C)包括向内的凹口(N1，N2)，该向内的凹口(N1，N2)被配置作为用于相应导电线(51，52)的锚定点，用于将该导电线(51，52)保持和引导在相应的导电区域(11，12)上并与相应的导电区域(11，12)接触，以提供相应的电连接(E1，E2)，同时通过所述热塑性层(20)建立机械连接(M)。

Description

用于织物层组件的柔性设备模块及生产方法

技术领域

本公开涉及一种用于连接到带有导电线的纺织物的柔性设备模块和提供该连接的方法。本公开还涉及一种包括柔性设备模块的织物层组件和一种包括该织物层组件的服装。

背景技术

电气设备或电路与纺织物的集成可增加新的功能。例如，衣服可被配备有集成的发光设备(LED)，这可以使穿戴者在夜间更加可见。也可以提供其它设备和功能，例如传感器、计算器、天线等。为了向设备模块以及从设备模块提供电力或信号，可例如通过层压、纺织、编织、刺绣(soutage或缝纫)等将导电线或纱线引入到纺织物上或纺织物中。在如橡胶的支撑物上的印刷结构也可以充当导电线。

例如，US 7,022,917描述了一种用于将电导体电连接到电子部件的方法，包括以下步骤：提供纺织材料，在该纺织材料中布置有至少一个线状电导体；相对于电子部件的导电接触点提供电导体；以及将导体电连接到接触点，包括以下步骤：将至少部分导电的辅助触点电连接到导体，和将辅助触点电连接到接触点，其中辅助触点是金属薄片。

仍然希望进一步改进，以提供将设备模块置于纺织物上的灵活性同时确保与导电线的电接触。

发明内容

本公开的第一方面提供一种用于连接到带有导电线的纺织物的柔性设备模块。所述设备模块包括柔性箔，该柔性箔包括第一导电区域，该第一导电区域与第二导电区域通过它们之间的非导电区域分开。所述导电区域形成它们之间的电路的电极，其中所述导电区域被配置用于与所述导电线实现相应的电连接。所述设备模块包括热塑性层，该热塑性层至少部分地覆盖所述柔性箔，并被配置用于实现所述柔性箔和所述纺织物之间的机械连接。所述设备模块具有带有外周缘的平坦形状，所述外周缘包括向内的凹口，该向内的凹口被配置作为相应的导电线的固定点或锚定点。所述锚定点被配置用于将所述导电线保持和引导在相应的导电区域上并与相应的导电区域接触。以此方式，可以提供相应的电连接，同时通过所述热塑性层建立机械连接。

通过在设备模块的周缘上为导电线提供锚定点，导电线的一部分可以在电极的相应区域上被保持在位。设备模块可被容易地重新定位，同时保持导电线与电极接触。机械连接可以例如通过将模块和织物层热压在一起被提供，同时导电线在它们之间保持就位以与导电区域形成相应的电连接。

通过在周缘上的凹口和另一引导点之间的路径上提供导电区域，线可以在该路径上被拉紧以确保例如在模块的在其它情况下不可见的下侧处与电极的接触。通过将路径提供为使得它们不经过彼此的导电区域，可以防止线与错误的电极接触。例如，另一引导点可通过周缘的另外的结构来提供，例如，用于接收线的另一凹口或切口，和/或用于提供第二引导点以在模块下面将线对准的另一视觉指示器。通过在周缘上提供两个引导点或结构，可以在该两个引导点或结构之间在指定的导电区域上牵拉该线。通过使用两个锚定点，线可在该两个锚定点之间被保持在导电区域上，同时设备模块可被更容易地重新定位。

设备模块的周缘中的凹口被成形为例如作为向内或凹形的切口、凹口或切割部，通常具有对应于线的直径或宽度的开口直径或宽度，以允许将线从外侧引入凹口中。例如，导电线可具有0.5毫米至5毫米之间的线直径，例如，1毫米的线直径。对应的凹口直径(notch diameter)或宽度(例如横向于凹口进入周缘中的路径)可以与导线直径相同，例如，在50％的差额(正或负)范围内，例如，0.5±0.25毫米。其它幅差额也是可能的，这例如可取决于围绕凹口边缘的材料的柔性或弹性。如果凹口宽度小于线，则可以有助于线的固定。如果凹口宽度比线宽，则可以更容易地插入线。凹口直径也可以沿该凹口的路径长度变化，例如，在边缘更宽以易于插入，随后沿着路径向内较窄，以锚定线。在另一或进一步的示例中，凹口直径或宽度可在0.1毫米至10毫米之间的范围内，优选在0.3毫米和5毫米之间，更优选在0.5毫米和3毫米之间。

通过提供径向延伸的凹口或切口，线可被至少部分地包围在该凹口内。通过将凹口提供为进入外周缘的狭长路径，例如深度比宽度更大，导电线可以从周缘的外侧沿着路该径进入凹口中，以例如被保持在路径的末端处或附近。通过提供如下凹口，即其中狭长路径的直径沿着进入该凹口的路径变窄，导电线可沿着路径被该凹口夹紧。通过提供在边缘处具有更窄的宽度或直径的凹口，可以防止线离开凹口。通过提供具有弧形或弯曲路径的凹口，线也可更难以例如沿直线方向离开凹口。通过提供具有锯齿状边缘的凹口，导电线可被夹持在边缘之间用于进一步固定。

通过为设备模块提供一定程度的柔性，该模块可以与其将结合的纺织物层一起弯曲和/或弯折。当该设备作为衣服制品的一部分被穿戴时，这可以改善用户体验。在这方面，如果模块可以被弯曲例如越过10厘米或更小的半径而不损失基本的电功能，则该模块可以被认为是柔性的。在一些情况下，需要更大柔性，其对应于较小的弯曲半径，例如5厘米、2厘米或者甚至1厘米，或者甚至更小，例如在1毫米和5毫米之间。在一些情况下，较小的柔性是可接受的，例如具有20厘米、50厘米或者甚至100厘米的弯曲半径。对于穿戴者而言，弯曲半径越小，设备模块越舒适(更不易察觉)。虽然设备模块整体上优选为柔性的，但是该模块可包括非柔性或较小柔性的分立部件，例如，LED部件。这样的部件可以例如由较厚的层局部加强，以防止当模块被弯曲时电互连和机械互连损坏或出现故障。由此，可以使设备位置处的局部弯曲半径比模块整体的弯曲半径更大。

例如，柔性箔包括具有形成导电区域的银浆料的图案化层的聚合物箔。也可以使用其它类型的箔(例如金属)和导电材料(例如铜)。箔和其上的任何部件可被完全或部分地封装在热塑性层之间以进行保护。例如，热塑性聚氨酯(TPU)可被用于保护电部件并且提供与织物材料的结合。例如通过将模块与TPU热压到织物上，可通过TPU向织物中的渗透来建立耐久的机械连接，从而实现互锁。也可以使用其它合适的热塑性材料。

优选地，设备模块不仅是柔性的，而且是可拉伸的。例如当该设备作为衣服制品的一部分被穿戴时，这可进一步改善用户体验。在这方面，如果设备模块可以沿着一个或多个维度被拉伸而不损失基本的电功能，则该模块可以被认为是可拉伸的。例如，设备模块可沿一维度延长至少百分之五(因子1.05)而不损失基本的电功能，优选地更多例如百分之十、百分之二十、百分之五十，或者甚至百分之百。

虽然设备模块整体上优选为可拉伸的，但是该模块可以包括不可拉伸或不太可拉伸的分立部件或部分，例如LED部件。这样的部件可以例如通过不可拉伸层被局部加强，以防止在模块被拉伸时电互连和机械互连损坏或出现故障。因此，设备位置处的局部可拉伸性可以低于模块整体的可拉伸性。为了提高设备模块的可拉伸性，例如一些不可拉伸的部件或层可被调整。例如，诸如PEN的不可拉伸箔可以被切割成允许沿一个或多个维度的一些拉伸的形状。例如，箔可以被切割成曲折的形状，或者可以在箔中添加孔以允许设备模块的可拉伸性。替代地，或者附加地，使用可拉伸箔。箔可包括可拉伸的导电结构，例如曲折结构或包括细丝。

同样，导电线优选为在某种程度上可拉伸，例如可被拉伸至少百分之五、百分之十、百分之二十、百分之五十，或者甚至百分之百，而不损失电功能。通过提供可拉伸的导电线，设备模块的安置可以更灵活和/或电连接更可靠。当纱线在互连时从圆形直径变形成椭圆形时，纱线和电子器件之间的接触面积可被增加。为了进一步提高设备模块的可靠性，可以通过在电子模块上引入可拉伸区域而将柔性模块上的固定点与模块的其余部分机械分离。以此方式，当纺织物和模块的组件被拉伸或弯曲时产生的张力可以分布在更大的面积上，从而缓解固定点免受过度的负载。

本公开的第二方面提供一种织物层组件，包括如在此描述的设备模块和具有嵌入的导电线的纺织物。所述设备模块通过所述热塑性层机械地结合到所述纺织物。所述第一导电线终止于所述第一凹口处或穿过所述第一凹口，同时所述第一导电线被定位在所述第一导电区域上并与所述第一导电区域电接触。类似地，所述第二导电线终止于所述第二凹口或穿过所述第二凹口，同时所述第二导电线被定位在所述第二导电区域上并与所述第二导电区域电接触。

可以通过设备模块与织物层的组合来提供许多不同的功能。也可以在织物层上提供多个设备模块，例如彼此互连或者与例如电源或蓄电池的共同的电池互连。能量也可以由或从穿戴者的身体产生，或者例如通过可被集成在织物层中的相同的设备模块或其它设备模块中的太阳能电池产生。具有一个或多个模块的织物层可以包括在例如服装中，服装诸如为外套、毛衣、衬衫、裤子、袜子、内衣、手套、帽子、鞋等。另外，如床上用品或土工织物(geo textile)的技术纺织物也可以请求保护的方法被配备有电子模块。

在一个示例中，设备模块的电路包括发光设备。通过例如在穿过织物层的开口处设置发光设备，该设备可以被配置为通过该开口发光。光可以指向外，以例如提供穿戴者的增强的可见性，或者光可以指向内，例如用于对用户提供光疗。设备模块也可被设置在两个或更多个织物层之间。以这种方式，该设备可由织物层从两侧掩盖和/或遮蔽。

通过为导电线提供由热塑性材料组成的电绝缘壳，该壳可在组装期间被局部熔化以暴露导电芯例如与电极接触，同时保持线的其余部分绝缘。也可以设想其它方式在电极处提供与线的电连接，同时保持其它部分绝缘。例如，导线的某些部分可以由附加的热塑性材料层覆盖，该附加的热塑性材料层可以是分离的或者是设备模块的一部分，例如挡片。

本公开的第三方面提供一种用于将柔性设备模块连接到带有导电线的纺织物的方法。所述方法包括提供例如如在此所描述的设备模块。所述方法包括将第一导电线穿过所述第一凹口，并且将第二导电线穿过所述第二凹口。所述方法包括将所述设备模块定位到所述纺织物上，在所述设备模块和所述纺织物之间具有所述导电线的中间部分，同时将所述导电线的相应端部牵拉紧靠所述凹口，从而将所述导电线引导在相应的导电区域上并与相应的导电区域接触。所述方法包括将压力和/或热施加到所述设备模块和所述纺织物，以通过所述热塑性层建立在所述设备模块和所述纺织物之间的机械结合，同时实现所述导电线和所述导电区域之间的相应的电接触。例如，热压机可被用于使所述设备模块与所述纺织物结合。

原则上，需要两个点来明确地建立线在设备模块上的位置，以特别地确保线经过相应的导电区域。设备模块上的凹口提供至少一个锚定点以定位线的一端。也可以例如通过模块边缘上的另一凹口或者视觉或触觉指示器在设备模块上提供另一锚定点。替代地或附加地，可以通过线与织物层的连接来提供锚定点，例如，线离开织物层的点。线可在织物的离开点和模块上的凹口之间被牵拉。模块可被旋转以将导线牵拉经过模块边缘上的第二引导点，以确保导线经过其间的导电区域。在将线的一端抓紧的同时，热压机可被用以将模块固定到织物层，并且线接触电极。

附图说明

本公开的装置、系统和方法的这些以及其它特征、方面和优点将由于以下描述、所附权利要求和附图变得更好理解，附图中：

图1A示出用于连接到带有导电线的纺织物的设备模块的实施例的俯视图；

图1B示出相应的横截面视图；

图2A示出设备模块的另一实施例的俯视图；

图2B示出包括纺织物和导电线的相应的横截面视图；

图3A-图3D示出设备模块的周缘中的凹口的各种实施例；

图4A和图4B例示相关的凹口配置的实施例；

图5示出位于纺织物上的设备模块的另一实施例的立体图；

图6A和图6B示出将设备模块施加于纺织物的步骤的横截面视图；

图7示出与纺织物上的导电线接触的设备模块的另一实施例的俯视图；

图8示出设备模块的另一实施例的俯视图。

具体实施方式

除非另外限定，在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员在本说明书和附图的背景下阅读时通常所理解的含义相同的含义。在一些情况下，可以省略对公知的设备和方法的详细描述，以免使本系统和方法的描述不清楚。用于描述特定实施例的术语不旨在限制本发明。如在此所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确指示。术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任意和全部组合。将理解，术语“包括”和/或“包含”明确说明所陈述特征的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征。将进一步理解，除非另外明确说明，当方法的特定步骤被称为在另一步骤之后时，其可以直接跟随所述另一步骤，或者在执行该特定步骤之前可以执行一个或多个中间步骤。同样将理解，除非另外明确说明，当描述结构或部件之间的连接时，该连接可以直接建立或通过中间结构或部件建立。本文提及的所有出版物、专利申请、专利以及其它参考文献通过引用被整体并入。如果发生冲突，本说明书(包括定义)将有效。

下面参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出本发明的实施例。在附图中，为了清楚，系统、部件、层和区域的绝对尺寸和相对尺寸可能被夸大。可以参考本发明的可能理想化的实施例和中间结构的示意图和/或横截面图来描述实施例。在说明书和附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。相对术语及其派生词应被解释为指代如随后所描述的或如正在讨论中的附图中所示的方位。这些相对术语是为了方便描述，并且不要求系统以特定的方位构建或操作，除非另外说明。例如，在陈述导电线位于导电区域上的场合，这也可以意味着导电线在导电区域下面，这取决于视角和方位。

图1A示出用于连接到带有导电线51、52的纺织物50的设备模块100的实施例的俯视图。图1B示出相应的横截面视图。

在该实施例中，设备模块100包括柔性箔10。柔性箔10包括第一导电区域11，第一导电区域11与第二导电区域12通过它们之间的非导电区域19分开。导电区域11、12形成它们之间的电路的电极。导电区域11、12被配置成能够用导电线51、52实现相应的电连接E1、E2。

在该实施例中，设备模块100包括热塑性层20，其至少部分地覆盖柔性箔10并且被配置成能够实现柔性箔10和纺织物50之间的机械连接M。如在此所使用的短语纺织物、布和/或织物通常可指由天然或人造纤维的网络(通常称为线或纱线)组成的柔性纺织材料。例如，纺织物用于服装、医用绷带、亚麻制品、土工织物等。

在该实施例中，设备模块100具有大致平坦的形状，具有外周缘C(从俯视图看时)。周缘C包括向内的凹口N1、N2，该向内的凹口N1、N2被配置为相应导电线51、52的锚定点。凹口N1、N2提供用于将导电线51、52保持和引导在相应的导电区域11、12上并与相应的导电区域11、12接触的功能。以此方式，在通过热塑性层20建立机械连接M的同时，可以提供和/或维持相应的电连接E1、E2。

例如，可以将压力P和/或热H施加到设备模块100和纺织物50以通过热塑性层20在设备模块100和纺织物50之间建立机械结合M，同时在导电线51、52和导电区域11、12之间实现相应的电接触E1、E2。例如，机械连接M可例如由部分熔融并固化互锁到纺织物50的结构中的热塑性层20提供。

在一个实施例中，第一导电区域11被设置在柔性箔10上，其覆盖用于第一凹口N1和在外周缘C上远离第一凹口N1的第一引导点N3之间的第一导电线51的第一直路径P1的至少一部分。优选地，第一直路径P1不经过第二导电区域12。类似地，在另一或进一步的实施例中，第二导电区域12被设置在柔性箔10上，其覆盖用于第二凹口N2和在外周缘C上远离第二凹口N1的第二引导点N4之间的第二导电线52的第二直路径P2的至少一部分。此外，优选地，第二直路径P2不经过第一导电区域11。

在一个实施例中，第一引导点N3由切入周缘C中的第一引导结构提供并且被配置用于接收第一导电线51。引导结构和第一凹口N1被相对定位在外周缘C的不同部分，以将第一导电线51在第一导电区域11上在引导结构和第一凹口N1之间的第一直路径P1上引导并与第一导电区域11接触。可以为第二导电线提供类似的布置。在一个实施例中，包括凹口的外周缘是对称的。对于两根导线，这可以提供容易的对准。替代地，也可以使用不对称的形状或任何其它的形状。

在一个实施例中，柔性箔10包括聚合物箔，例如PET、PEN、PI。替代地，柔性箔10包括金属箔。也可以设想用于箔10的其它类型的柔性材料。柔性箔10优选地具有足以允许弯曲以使其可以在使用中跟随织物层的移动的柔性。例如，柔性箔可以在不破坏的情况下以10厘米或更小的半径弯曲。例如，柔性箔可具有10微米和1000微米之间的厚度，优选20微米和500微米之间的厚度，例如50微米的厚度。箔越薄，对用户来说模块可越不显眼，然而，它也可能更容易破坏。箔和模块的其它厚度也是可能的。箔10可通过其它层被局部地或完全地加强，例如，通过热塑性层20。

在一个实施例中，柔性箔10包括银浆料或其它导电材料(例如铜)的图案化层，该图案化层形成导电区域11、12。也可以将其它导电、半导电和非导电层施加到箔上以在其上构建电路。在一个实施例中，所有电路部件都在箔的一侧上，优选地面向纺织物50用于保护。在另一个实施例中，电子部件可以在两侧上或在背离织物的一侧上。例如，电极可在一侧上，并且电物理换能器在另一侧上。箔可例如为透明的，并且发光设备可通过箔发射。在所示的实施例中，设备模块100仅在一侧上具有织物层。在另一实施例(未示出)中，设备模块100被设置在两个织物层之间。替代地或附加地，还可以在一侧或两侧施加更多的层，例如织物或其它材料。

在一个实施例中，柔性箔10包括形成电路的一部分的电物理换能器15。如在此所述的电物理换能器是将电信号转换成物理现象或将物理现象转换成电信号的部件或设备。第一个示例是电致发光设备、电声设备和电致变色设备(electro-chrome device)。第二个示例是光电设备、声传感器和触摸传感器。当然，电路可包括多个部件，其可以是或不是电物理换能器。例如，电路可附加地或替代地包括电阻器、电容器、晶体管、天线、传感器、LED、集成电路、芯片等的任意组合。

在一个实施例中，热塑性层20包含热塑性聚氨酯TPU。也可以使用其它热塑性材料。热塑性或热软化塑料是塑料材料，通常是聚合物，其在特定温度以上变得易弯或可模制并且在冷却时固化。当将热H和/或压力P被施加到具有热塑性材料20的堆叠体150时，其可以例如通过部分地渗透到纺织物50的纺织结构中而与纺织物50形成机械结合M。优选地，设备模块100上的热塑性层20的至少一些延伸到模块的在使用中面向织物的侧部，以在其间形成结合。替代地或者附加地，热塑性层20的边缘可以延伸超过柔性箔10的边缘。以此方式，至少边缘可被密封到纺织物50。替代地或者附加地，柔性箔10可包括一个或多个孔，热塑性层20的顶层可穿过该一个或多个孔，以穿过纺织物50。

例如，热压包括热塑性材料的堆叠体可导致将层机械地锚定(互锁)到织物中，同时将纱线或线电连接到模块。此外，电子器件可被密封以免受外部接触并隔离。可能地，可同时或连续地施加(织物等的)附加层，以覆盖电子器件并改善穿戴者的舒适性。有利地，本公开的这些和其它特征可允许在制造的最后阶段定位设备模块，并且实现高的材料利用效率和设计自由度。

虽然热塑性层因此例如就模块放置的灵活性和线的锚定而言为本申请提供协同优势，但是替代地或附加地，也可以使用其它粘合层。相应地，在另一个实施例(未示出)中，设备模块和/或织物层组件包括粘合层，以实现柔性箔和纺织物之间的机械连接。

在一个实施例中，通过层压、纺织、编织、刺绣(soutage或缝纫)等将导电线引至到纺织物或织物层50上/中。在一个实施例中，通过将导电线固定在模块的用于保持纱线的部分中并通过热和压力来提供与电子模块的连接，从而导致电连接。导电线的隔离可在热压之前例如在连接位置处被去除，或在热压期间解除其隔离，因为堆叠体中的压力分布导致在互连位置处的优先去除。例如，如果线的尺寸和厚度导致这样的拓扑结构：即使得在热压机中没有任何压力分配垫的情况下，纱线加上模块上的压力大致高于没有纱线的区域。在一个实施例中，导电线51、52包括由热塑性材料组成的电绝缘壳覆盖的导电芯。

图1A和图1B进一步例示包括设备模块100和具有嵌入的导电线51、52的纺织物50的织物层组件150的实施例。设备模块100通过热塑性层20被机械地结合(M)到纺织物50。第一导电线51终止于第一凹口N1。第一导电线51位于第一导电区域11上并且与第一导电区域11电接触(E1、E2)。第二导电线52终止于第二凹口N2。第二导电线52位于第二导电区域12上并且与第二导电区域12电接触。

在一个实施例中，如图1B中所示，电路包括发光设备15，该发光设备15被设置在穿过纺织物50层的开口55处，用于将通过开口55发射光。将理解，本模块特别适合于将带有发光设备15的模块100定位成与开口55对齐，同时保持导电线51、52与导电区域11、12电接触并且将模块100固定到织物50。

在一个实施例(未示出)中，一个或多个织物层组件是服装的一部分。在一个实施例(未示出)中，服装包括通过导电线电连接到设备模块的电池。设备模块也可以彼此连接，例如，以交换数据或电力。在一个实施例中，第一设备模块包括发电机，例如通过太阳能或体能。在另一个实施例中，第二设备模块被电连接到第一模块以从其获取电力。

图1A和图1B进一步例示用于将柔性的设备模块100连接到带有导电线51、52的纺织物50的方法的实施例。在一个实施例中，该方法包括提供例如如在此描述的或其它的设备模块100。在该方法中，第一导电线51穿过第一凹口N1，并且第二导电线51穿过第二凹口N2。在进一步的步骤中，设备模块100被定位至纺织物50上，导电线51、52的中间部分51m、52m在它们之间，同时将导电线51、52的相应端部51e、52e牵拉U紧靠凹口N1、N2，从而将导电线51、52引导在相应的导电区域11、12上，并与相应的导电区域11、12接触。压力P和/或热H可被施加到设备模块100和纺织物50上，以通过热塑性层20在设备模块100和纺织物50之间建立机械结合M，同时在导电线51、52和导电区域11、12之间实现相应的电接触E1、E2。

在一个实施例中，导电线51在设备模块100的周缘C中的相应凹口N1和由部分地嵌入纺织物50中的导电线51提供的固定部之间被拉紧。在另一或进一步的实施例中，导电线51在设备模块100的周缘C中的相应凹口N1和设备模块100的周缘C上的另一引导结构N3之间被拉紧。

虽然本实施例仅示出两根导电线51、52和对应的导电区域11、12，但是替代地，也可以提供另外的线和电极。例如，可以提供具有对应凹口的三个或更多个导电区域，其中前两个被用作阳极/阴极，并且第三个用于数据发送/接收。还可以提供并联连接的多个电极/线，例如作为冗余连接。这种示例在例如图8中示出。

图2A示出设备模块100的另一实施例的俯视图。图2B示出包括纺织物50和导电线51、52的相应的横截面视图。

在本实施例中，导电区域11、12比图1A中的小。然而，导电区域11、12覆盖各个凹口N1、N2与它们的引导点N3、N4之间的相应路径P1、P2的至少一部分。

在该实施例中，两对凹口N1、N3和N2、N4在它们之间的路径P1和P2上被提供有相应的导电区域11、12。用于各个线的形成边缘上的引导结构或第二点的凹口N3和N4被配置用于通过该凹口的与凹口N1、N2相似的边缘直径(edge diameter)至少部分地固定和/或引导导电线。

在一个实施例中，引导点N3包括视觉指示器，用于将导电线51相对于第一凹口N1定位在周缘C的边缘上以将第一导电线51在它们之间在第一导电区域11上引导。视觉指示器可以例如由进入箔中的切口N3和/或箔上在N3位置处的图(drawing)提供。

在一个实施例中，凹口中的至少一个(例示N2)包括凹口直径D，该凹口直径D延展至少180度，以将相应的导电线51、52部分地包围在凹口直径内。

通常，凹口被形成在设备模块100的周缘C中。在本实施例中，凹口被形成在热塑性层20的周缘C中，该热塑性层20的边缘延伸超过柔性箔10的边缘。替代地，在凹口的位置处可不存在热塑性层20，在此情况下，凹口可被形成在例如柔性箔10中。边缘材料或组合也是可能的。

图3A-图3D示出设备模块100的周缘“C”中的凹口N1的各种实施例。这些图例示固定可以通过孔/切割部/腔的形状限定被进一步优化，从而机械地捕获线或纱线并限制离开固定点或凹口的可能性。

在一个实施例中，切口N1中的至少一个包括切入外周缘C中的狭长路径，用于使相应的导电线51从周缘C的外侧沿着狭长路径进入凹口N1中，以保持在凹口N1内的狭长路径的一端处。在一个实施例中，例如图3A中所示，路径的直径D沿着进入凹口N1的路径变窄以沿该路径夹紧导电线51。在一个实施例中，如图3B中所示，路径的直径D在凹口的位于外周缘C上的边缘处比凹口N1的端部处更窄，以使导电线51经过狭窄边缘进入凹口的端部并防止导电线51离开凹口。在一个实施例中，例如图3C中所示，狭长路径为弯曲的，以防止导电线51沿直线方向离开凹口N1。在一个实施例中，例如图3D中所示，凹口N1包括用于夹持导电线51的锯齿状边缘。这些和其它凹口特征的组合也可被应用，以便为锚定导电线51提供协同优点。

图4A和图4B例示相对的凹口配置N1、N3的实施例。在如图4A中所示的一个实施例中，凹口N1、N3具有在相同的方向上终止的路径。在此情况下，力(由白色箭头例示)可沿相同的总体方向施加在导电线的两端51e、51e'上，以将线锚定在凹口中。在如图4B中所示的另一实施例中，凹口N1、N3具有在相反的方向上终止的路径。在此情况下，力可沿相反的方向施加在导电线的两端51e、51e'上，以将线锚定在凹口中。通过将线拉入凹口中，线在凹口之间的直路径P1上被拉紧，并经过导电区域11以进行电接触。在一个实施例中，例如线部分51e'上的力由被锚定到织物的线提供，而另一端是自由的并且可被牵拉。

在一个实施例中，导电线以如下方式被引入第一位置中，即线要离开凹口所需要被移动的方向与纱线从织物固定点向第一模块固定点被给出的方向相反。在另一或进一步的实施例中，线位置通过第二固定点相对于电子模块固定，其中纱线要离开固定点所需要被移动的方向与纱线从第一模块固定点向第二个模块固定点被给出的方向相反。

图5示出位于纺织物50上的设备模块100的另一实施例的立体图。在该实施例中，纺织物50被提供有例如通过热塑性材料25被部分地层压到织物的两个导电线51、52。设备模块100可被施加在例如导电线离开纺织物50的离开点的大致附近。第一导电线51通过第一凹口N1，并且第二导电线51通过第二凹口N2。然后设备模块100被定位(X)到纺织物50上，导电线51、52的中间部分51m、52m在它们之间，同时牵拉(U)导电线51、52的相应端部51e、52e紧靠凹口N1、N2，从而将导电线51、52引导在相应的导电区域11、12上并与相应的导电区域11、12接触。当已获得符合要求的位置时，可将压力和/或热施加到设备模块100和纺织物50以建立机械结合。

在一个实施例中，如所示，线51、52在共同的或邻近的起点处离开织物，该共同的或邻近的起点可充当锚定点。线可被分开拉至两个相应的凹口N1、N2中，同时设备模块100被旋转以使导线进入引导结构N3。当线51、52在凹口N1、N2与线的离开纺织物50的锚定点之间被拉紧时，线可位于导电区域11、12上的正确位置。

图6A和图6B示出将设备模块100施加于纺织物50的步骤的横截面视图。在图6A中，导电线51进入凹口N3中、在设备模块100下方经过，并且离开凹口N1。当导电线51被拉紧时，导电线51抵靠导电区域11定位。在图6B中，在施加压力P和/或热H(例如通过热压)时，设备模块100被压靠纺织物50。由此，设备模块100通过热塑性层20结合到纺织物50。在一个实施例中，热和/或压力的施加导致导电线51以该导电线的接触导电区域11的区域51e被部分暴露。在另一实施例中，线51的导电部分在之前已经被暴露。在一个实施例中，另一层热塑性材料21被施加并结合在导电线的端部上。在一个实施例中，导电线51的暴露端由热塑性材料层(例如为模块100的一部分的挡片21)覆盖。替代地，可以同时或者在后续的过程中施加单独的热塑性材料层。在一个实施例中，预先仅在当结束时与第一导电区域11接触的位置处暴露的导电线51被非导电材料隔离。在一个实施例中，导电线的绝缘材料通过硬接触(hard contact)被去除。在一个实施例中，电接触通过使用如ICA或PSA的导电粘合剂被进一步改善。

例如，EP2351166描述了一种用于同时机械连接和电连接两个部件的方法。为了建立连接，导电部件在该导电部件的连接表面的区域中和围绕该连接表面的区域中彼此压靠。粘合剂被用作电绝缘材料。粘合剂在连接期间处于粘性状态，从而在电连接表面之间和围绕该电连接表面的区域中形成电接触，此后粘合剂进入永久粘附状态。

图7示出与纺织物50上的导电线51、52接触的设备模块100的另一实施例的俯视图。导电线51、52通过热塑性层25被层压到纺织物50上，并在将定位设备模块100的点处离开纺织物50。设备模块100通过热塑性层20被层压到织物上，同时导电线51、52经过相应的导电区域11、12。本实施例的设备模块100包括可以提供附加的结合区域的长尾区段，并且允许容易的重新定位。在一个实施例中，柔性箔10包括一个或多个孔O1、O2。这些可有助于通过其结合热塑性层20。在一个实施例中，如所示，导电区域11覆盖围绕对应的凹口N1的区段。以此方式，线51可以至少在凹口的边缘处进行接触。

图8示出设备模块100的另一实施例的俯视图。在本实施例中，设备模块100具有用于连接导电线的多个区段。每个区段具有其自己的一对凹口N1、N2和由非导电区域19分开的导电区域11、12。在本实施例中，每个导电区域11a、11b、11c例如通过桥17或其它方式彼此电连接。类似地，每个导电区域12a、12b、12c(由阴影线表示)例如通过桥18或其它方式彼此电连接。例如，多个导电线可被连接以提供冗余。

为了清楚和简要描述的目的，在此将特征描述为相同或独立的实施例的一部分，然而，将理解，本发明的范围可包括具有所描述的特征的全部或一些的组合的实施例。例如，虽然实施例被示出用于不同形状的具有凹口的模块，但是本领域的技术人员可以设想出用于实现类似的功能和结果的具有本公开的优点的替代方式。应理解，本公开为纺织工业提供特别的优点，并且通常可被应用于其中电子设备结合到带有导电线的其它层的任何应用。例如，在用于连接到箔基底的设备模块中，至少部分地覆盖柔性箔的热塑性层可被配置用于在柔性箔和箔基底之间实现机械连接。在一个实施例中，柔性设备模块被放置到的表面(例如织物或箔)被预处理，例如如在WO2015/084164中所描述的。

在解释所附权利要求时，应理解，用语“包括”不排除除了在给出的权利要求中所列出的元件或动作之外的其它元件或动作的存在；元件之前的用语“一”或“一个”不排除存在多个这种元件；权利要求中的任何附图标记不限制其范围；若干“装置”可以由相同或不同的项目或实现的结构或功能来表现；除非另外特别说明，任何所公开的设备或其部分可被组合在一起或分成更多的部分。在相互不同的权利要求中记载某些尺寸(measures)的事实并不表示这些尺寸的组合不能被有利地使用。特别地，权利要求的所有可行的组合被认为是固有地公开的。

Claims (15)

1.一种用于连接到带有导电线(51，52)的纺织物(50)的设备模块(100)，该设备模块(100)包括：

柔性箔(10)，包括第一导电区域(11)，该第一导电区域(11)与第二导电区域(12)通过它们之间的非导电区域(19)分开；其中所述第一导电区域(11)和第二导电区域(12)形成它们之间的电路的电极，其中所述第一导电区域(11)和第二导电区域(12)被配置用于与所述导电线(51，52)实现相应的电连接(E1，E2)；

热塑性层(20)，至少部分地覆盖所述柔性箔(10)并被配置用于实现所述柔性箔(10)和所述纺织物(50)之间的机械连接(M)；

其中所述设备模块(100)具有带有外周缘(C)的平坦形状，所述外周缘(C)包括向内的凹口(N1，N2)，该向内的凹口(N1，N2)被配置作为相应的导电线(51，52)的锚定点，用于将所述导电线(51，52)保持和引导在相应的第一导电区域(11)和第二导电区域(12)上并与相应的第一导电区域(11)和第二导电区域(12)接触以提供相应的电连接(E1，E2)，同时通过所述热塑性层(20)建立所述机械连接(M)。

2.根据权利要求1所述的设备模块，其中所述第一导电区域(11)被设置在所述柔性箔(10)上，覆盖在所述向内的凹口(N1，N2)中的第一凹口(N1)和所述外周缘(C)上的远离所述第一凹口(N1)的第一引导点(N3)之间的用于所述导电线(51，52)中的第一导电线(51)的第一直路径(P1)的至少一部分，其中所述第一直路径(P1)不经过所述第二导电区域(12)。

3.根据权利要求2所述的设备模块，其中所述第一引导点(N3)由切入所述周缘(C)中的第一引导结构提供并且被配置用于接收所述第一导电线(51)；其中所述第一引导结构和所述第一凹口(N1)被相对定位在所述外周缘(C)的不同部分，以将所述第一导电线(51)引导在所述第一导电区域(11)上在所述第一引导结构和所述第一凹口(N1)之间的所述第一直路径(P1)上并与所述第一导电区域(11)接触。

4.根据权利要求3所述的设备模块，其中所述第一引导结构包括第三凹口，该第三凹口被配置用于通过该第三凹口的边缘直径至少部分地固定和/或引导所述第一导电线(51)。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的设备模块，其中所述第一凹口(N1)包括凹口直径，该凹口直径延展至少180度，以将相应的导电线(51)部分地包围在所述凹口直径内。

6.根据权利要求2-4中任一项所述的设备模块，其中所述第一凹口(N1)包括切入所述外周缘(C)中的狭长路径，用于使相应的导电线(51)从所述周缘(C)的外侧沿着所述狭长路径进入所述第一凹口(N1)中，以被保持在所述狭长路径的在所述第一凹口(N1)内的端部处。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的设备模块，其中所述柔性箔(10)包括形成所述电路的一部分的电物理换能器(15)。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的设备模块，其中所述柔性箔(10)包括具有形成所述第一导电区域(11)和第二导电区域(12)的银浆料图案化层的聚合物箔。

9.一种织物层组件(150)，包括：

根据权利要求1所述的设备模块(100)，

具有嵌入的导电线(51，52)的纺织物(50)；

其中所述设备模块通过所述热塑性层(20)机械地结合到所述纺织物(50)；

其中所述导电线(51，52)中的第一导电线(51)终止于所述向内的凹口(N1，N2)中的第一凹口(N1)处，并且其中所述第一导电线(51)被定位在所述第一导电区域(11)上并与所述第一导电区域(11)电接触，并且

其中所述导电线(51，52)中的第二导电线(52)终止于所述向内的凹口(N1，N2)中的第二凹口(N2)处，其中所述第二导电线(52)被定位在所述第二导电区域(12)上并与所述第二导电区域(12)电接触。

10.根据权利要求9所述的织物层组件，其中所述电路包括发光设备，所述发光设备被设置在穿过所述纺织物(50)层的开口(55)处，用于通过所述开口(55)发光。

11.根据权利要求9或10所述的织物层组件，其中所述第一导电线(51)和第二导电线(52)包括导电芯，该导电芯被由热塑性材料组成的电绝缘壳覆盖。

12.一种服装，包括根据权利要求9-11中任一项所述的织物层组件(150)。

13.一种用于将柔性设备模块(100)连接到带有导电线(51，52)的纺织物(50)的方法，所述方法包括：

提供根据权利要求1所述的设备模块(100)；

将所述导电线(51，52)中的第一导电线(51)穿过所述向内的凹口(N1，N2)中的第一凹口(N1)，并且将所述导电线(51，52)中的第二导电线(52)穿过所述向内的凹口(N1，N2)中的第二凹口(N2)；

将所述设备模块(100)定位(X)到所述纺织物(50)上，在所述设备模块(100)和所述纺织物(50)之间具有所述第一导电线(51)和第二导电线(52)的中间部分(51m，52m)，同时将所述第一导电线(51)和第二导电线(52)的相应端部(51e，52e)牵拉(U)紧靠所述第一凹口(N1)和第二凹口(N2)，从而将所述第一导电线(51)和第二导电线(52)引导在相应的第一导电区域(11)和第二导电区域(12)上并与相应的第一导电区域(11)和第二导电区域(12)接触；

将压力(P)和/或热(H)施加到所述设备模块(100)和纺织物(50)，以通过所述热塑性层(20)建立所述设备模块(100)和所述纺织物(50)之间的机械结合(M)，同时在所述第一导电线(51)和第二导电线(52)与所述第一导电区域(11)和第二导电区域(12)之间实现相应的电接触(E1，E2)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中第一导电线(51)在所述设备模块(100)的所述周缘(C)中的所述第一凹口(N1)和由部分地嵌入所述纺织物(50)中的所述第一导电线(51)提供的固定部之间被拉紧。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述第一导电线(51)在所述设备模块(100)的所述周缘(C)中的所述第一凹口(N1)和所述设备模块(100)的所述周缘(C)上的另一引导结构之间被拉紧。

Images