JP5718374B2 - 光拡散部材を有する発光電子織物 - Google Patents

Description

本発明は、光拡散部材を有する発光電子織物及び織物基板に関する。

多種の織物が、我々の日常において使用されている。電子機器が、これらの織物に目立たないように一体化される（これにより、電子織物を創り出す）場合、新しい応用分野が生じる。新しい応用例の一つの例は、発光織物であり、他の例は、織物ベースの感知システムなどを含む。

既存の電子織物は、通常、電子コンポーネントが取り付けられるフレキシブルコンポーネント担体と、望ましい織物ルック・アンド・フィール（見た目と感覚）を電子織物へ与えるために、電子コンポーネントの上部に配置されるカバー織物シートと、を含む。発光電子織物及び織物ベースの圧力感知システムなどの、様々な応用例に関して、電子織物は、多くの場合、フレキシブルコンポーネント担体及びカバー織物シートの間における追加的な織物層を含む。この追加的な織物層は、応用例に応じて様々な異なる機能性を提供し得る。発光電子織物の場合、追加的な織物層は、拡散体層などであり得る。

国際特許出願公開公報第2006/129246号は、コンポーネント担体及びカバー織物シートの間に配置される追加的な織物層を有する電子織物の一つの例を開示する。国際特許出願公開公報第2006/129246号は、フレキシブル基板に取り付けられる複数の電子コンポーネントを有する該フレキシブル基板の形態でコンポーネント担体を有する発光電子織物を開示する。国際特許出願公開公報第2006/129246号に従う発光電子織物は、更に、異なる密度を有する不織布の２つの層により形成される拡散要素を含み、この拡散体の上に。発光電子織物に従来の布の感覚を与えるために１層の布が存在する。

国際特許出願公開公報第2006/129246号は、望ましい織物のような機械的特性、隠された電子コンポーネント、及び光拡散性を有する電子織物を提供するものの、改善点、特に電子織物の信頼性に関して、改善の余地がなお存在するものと思われる。

従来技術の上述の及び他の欠点を鑑みて、本発明の全般的な目的の１つは、改善された発光電子織物、特に、光の効率的な出力を可能にする一方で発光電子織物の改善された信頼性及び／又は寿命を提供する発光電子織物、を提供することである。

本発明の第1の態様に従うと、表面に複数の光源が配置されているフレキシブルコンポーネント担体と、前記光源によって発される光を拡散させるように構成される少なくとも１つの織物光拡散部材と、を含む発光電子織物であって、前記織物光拡散部材が、繊維を含む第１織物層と、繊維を含む第２織物層と、前記第１織物層及び前記第２織物層の間に配置される間隔層と、を含み、前記間隔層が、前記第１及び第２織物層の間を離間させる間隔繊維を含み、前記間隔繊維は、前記第１及び第２織物層のそれぞれに含まれる繊維へ取り付けられ、これにより前記第１及び第２織物層を互いに機械的に接続させる、発光電子織物が提供される。

本文書の文脈において、「織物(textile)」という用語は、全体又は部分的に繊維により作製さる材料又は製品であると理解されるべきである。繊維は、単一の繊維／フィラメントの形態で、又は、糸(yarn)などの多繊維構成として一体に束ねられて、提供され得る。織物は、例えば、ウィービング編み(weaving)、ブレイズ編み(braiding)、ニッティング編み(knitting)、クローシェ編み(crocheting)、キルティング編み(quilting)、またはフェルト編み(felting)、等を用いて製造され得る。特には、ある織物は、織ったもの又は不繊であり得る。

より更には、フレキシブルコンポーネント担体は、例えば、フレキシブル印刷基板又は伝導体ライン部を含む織物基板を含み得る。このような織物基板は、例えば、織り合わされた伝導性及び非伝導性の糸を用いて形成され得る。

本発明は、光源によって発される光の拡散、及び光源によって生成される熱の効率的な取り扱い（並びに／又は、電子織物に含まれ得る他の電子コンポーネント）が、いわゆる三次元布の使用により得られることの実現に基づく。三次元布において、繊維を有する第１織物層は、第１織物層と第２織物層との間に配置される間隔層を用いて、繊維を有する第２織物層から間隔を空けられる。間隔層は、前記第１及び第２織物層の間を離間させる間隔繊維を含み、これらの間隔繊維は、前記第１及び第２織物層のそれぞれに含まれる繊維へ取り付けられ、前記第１及び第２織物層を互いに機械的に接続させる。
この構造により、少なくとも間隔層において空気の特定の流れを可能にする光拡散構造が形成される。この空気の流れは、光源などの電子コンポーネントにより発生される熱を取り除き得る。

電子織物における電子コンポーネントによって発生される熱は、従来の光拡散体（通常は、不繊織物材料又は発泡体から作製される）が使用される場合よりも効率的に取り除かれ得るので、電子コンポーネントの信頼性及び／又は寿命は、増加され得る、又は他の種類の冷却は省略され得る。

より更に、本発明の様々な実施例に従う発光電子織物に含まれる織物光拡散部材は、機械的な疲労又は傷から光源及び／又は他の電子コンポーネントを保護し得る。例えば、織物光拡散部材の構造は、電子織物の設計者が、織物光拡散部材の機械的特性を調整するのを手助けする。例えば、発光電子織物に採用する応力に対する織物光拡散部材の応答は、間隔繊維の特性及び／又は密度の選択により制御され得る。織物光拡散部材の応答は、例えば、面応力及び／又はせん断応力に対する織物光拡散部材の応答などを含み得る。

更に、発光電子織物へ印加される相対的に強い減衰性は、従来の織物光拡散体の場合と比較して、相対的に薄い光拡散体を用いて達成され得る。

本発明に従う発光電子織物は、有利には、実質的にシート形状であり得、このことは、（二次元の）発光電子織物の横方向の寸法が、厚さ方向の寸法よりも大幅に大きいということを意味することを特記されるべきである。例えば、発光電子織物の厚さは、この発光電子織物の最小横方向（長さ／幅）の十分の一より小さくあり得る。

前記間隔層における前記間隔繊維は、前記繊維周りに輪を形成することにより、前記第１及び第２織物層のそれぞれに含まれる前記繊維へ取り付けられる。

様々な実施例に従うと、前記フレキシブルコンポーネント担体は、前記第１織物層を含み得る。これらの実施例において、光源は、このように、第１織物層に配置される。光源は、第１層のいずれかの側において配置され得る、又は第１織物層において埋め込まれ得る。

有利には、前記光源のうちの少なくとも１つは、前記間隔層及び前記第２織物層を介して光を発するように構成され得る。

更に、前記光源の少なくとも１つは、前記第１織物層、前記間隔層及び前記第２織物層を介して光を発するように構成され得る。

一つの例示的な実施例に従うと、前記第１織物層は、伝導性パターンであって、当該伝導性パターンへ前記光源を電気的に接続させるように構成される伝導性パターンを含み得る。

前記伝導性パターンは、少なくとも１つの伝導性繊維によって形成され得る。例えば、伝導性パターンは、少なくとも１つの伝導性糸によって形成され得る。代替的に、伝導性パターンは、印刷若しくはメッキ（電気メッキ又は無電解メッキ）であり得る、又は、伝導性パターンは、少なくとも１つの伝導性繊維及び印刷若しくはメッキ伝導性パターン部分の組み合わせにより形成され得る。

更に、本発明の様々な実施例に従う発光織物は、第１織物層から第２織物層へ通ずる少なくとも１つの伝導性繊維を含み得る。これにより、選択された光源及び／又は他の電子コンポーネントは、間隔層を通ずる伝導繊維を用いて相互接続され得る。このことは、多重伝送性層を有するフレキシブルコンポーネント担体を必要とすることなく伝導体を横断することを可能にする。

有利には、更には、伝送性繊維は、間隔層を介して、第２織物層から第１織物層へ通じて戻り得る。

伝導性繊維を第１織物層から第２織物層へ（及び、可能である場合、第１織物層へ戻して）通ずるようにさせることは、第１織物層が少なくとも１つの伝導性繊維を含む場合の実施例において特に有用であり得る。間隔層を通ずる伝導性繊維は、この場合、第２織物層から１つ又はいくつかの光源へ電気的に接続させるために、第１織物層における伝導性繊維と相互作用し得る。

本発明の様々な実施例に従うと、前記第２織物層は、伝導性パターンであって、当該伝導性パターンへ前記電子コンポーネントを電気的に接続させるように構成される伝導性パターンを含み得、これにより、より複雑な電子織物が提供され得る。

更には、本発明に従う発光電子織物は、更に、繊維を含む第３織物層と、前記第１織物層及び前記第３織物層の間に配置される第２間隔層と、を含み得、前記第２間隔層は、前記第１及び第３織物層の間を離間させる間隔繊維を含み、前記間隔繊維は、前記第１及び第２織物層のそれぞれに含まれる繊維へ取り付けられ、これにより前記第１及び第３織物層を互いに機械的に接続させる。

更に別の実施例に従うと、発光電子織物は、第１の群の光源によって発される光を拡散させるように構成される第１フレキシブル光拡散部材と、前記第１の群の光源とは異なる第２の群の光源によって発される光を拡散させるように構成される第２フレキシブル光拡散部材と、を含み得る。第１及び第２光拡散部材は、有利には、繊維を含む第１織物層と、繊維を含む第２織物層と、前記第１及び第２織物層の間に配置される間隔層と、を含み、前記間隔層は、前記第１及び第２織物層の間を離間させる間隔繊維を含み、前記第１及び第２織物層のそれぞれに含まれる繊維へ取り付けられる前記間隔繊維は、前記第１及び第２織物層を互いに機械的に接続させる、

発光電子織物に含まれる光源は、有利には、発光ダイオードであり得る。

本発明の第２の態様に従うと、発光電子織物において使用するための織物基板であって、更に、複数の光源を有し、前記織物基板は、伝導性パターンであって、当該伝導性パターンへ前記光源を電気的に接続させるように構成される伝導性パターン及び繊維を含む第１織物層と、繊維を含む第２織物層と、前記第１及び第２織物層の間に配置される間隔層と、を含み、前記間隔層は、前記第１及び第２織物層の間を離間させる間隔繊維を含み、前記第１及び第２織物層のそれぞれに含まれる繊維へ取り付けられる前記間隔繊維は、前記第１及び第２織物層を互いに機械的に接続させる、発光電子織物が提供される。

本発明のこの第２の態様の変更態様及び有利な点は、概して、本発明の第１の態様に関連して上述される記載と同様である。

本発明のこれら及び他の態様は、本発明の現在好ましいとされている実施例を示す添付の図を参照にして、より詳細に以下に説明され得る。

図１は、例示的な発光電子織物の概略的な斜視図である。 図２は、第１の実施例に従う図１における発光電子織物回路の一部分を概略的に例示する。 図３は、第２の実施例に従う図１における発光電子織物回路の一部分を概略的に例示する。 図４は、図３における発光電子織物の断面図である。 図５は、第１織物層から第２織物層へ通じそして戻って通ずる伝導性糸を含む別の例示的な発光電子織物の斜視図である。 図６は、第２間隔層により第１織物層から離間される第３織物層を含む別の例示的な発光電子織物の断面図である。 図７は、カバー織物の下に配置される光拡散体パッチを含む例示的な発光電子織物回路の概略的斜視図である。

以下の説明において、本発明は、フレキシブル光拡散部材が、第１及び第２ニット編み織物層と、第１及び第２織物層を一体保持し離間するために第１及び第２織物層における糸周りに輪を形成する糸を含む間隔層と、を有するいわゆる三次元布により形成される発光電子織物を参照して説明される。様々な例示される実施例において、間隔層における糸は、第１及び第２織物層における糸よりも太くあるように示され、間隔層の特定の例示的な密度及び構成が与えられている。

この上述のことは、織物繊維により一体保持され離間される第１及び第２織物層を有する他のフレキシブル光拡散部材を有する他の発光電子織物へ同等に適用可能である本発明の範囲を限定することは全くないことを特記されるべきである。例えば、第１及び／又は第２織物層が織られ得、間隔層は、第１及び第２織物層におけるいかなる糸よりも細い又は太い織物繊維により形成され得る。更に、間隔層における織物繊維の密度は、例えば、フレキシブル光拡散部材の望ましい機械的及び／又は光拡散特性に応じて、図面に示されるものよりも高く又は低くあり得る。

図１は、複数の光源３（図面の明確性のために、光源のうち１つのみが参照符号で示される）を上に配置させているフレキシブルコンポーネント担体２と、光源３に光拡散部材４を通じて光を発させるように構成されるいわゆる三次元布４の形態でのフレキシブル光拡散部材と、を含み、これにより、発された光が発光電子織物１を出る前に拡散されるようにされる、発光電子織物１を概略的に例示している。光源３は、有利には発光ダイオード（ＬＥＤ）であり得る。

光拡散部材４は、より大きな領域にわたり光が広げられることを保証するために光源３により発される光を拡散させる。特定の応用例において、フレキシブル光拡散部材４は、光源３への及び／又は他の電子コンポーネントへの外部からの力から生じる損傷を防ぐために衝撃吸収層としても作用し得る。

以下において、図１における発光電子織物１の構成の様々な実施例は、図３乃至７を参照して説明され得る。

最初に、図２を参照すると、図１における発光電子織物の一部が記載され、ここにおいて、光源３及び／又は他の電子コンポーネントは、個別のフレキシブルコンポーネント担体２に配置され、フレキシブル光拡散部材４は、図２に概略的に示されるように光源３の上に配置される。

フレキシブル光拡散部材４は、間隔層１２により離間され一体保持される第１織物層１０及び第２織物層１１を含むいわゆる三次元布の形態で示される。図２に概略的に示される例示的な実施例において、第１織物層１０は、糸１４により形成される第１ニットであり、第２織物層１１は、糸１５により形成される第２ニットである。間隔層は、第１及び第２織物層１０・１１のそれぞれにおける糸１４・１５の周りに輪を形成する間隔糸１６により形成される。間隔層１２のこの構成は、空気が間隔層１２を通じて、少なくとも間隔層１２に沿って、流れることを可能にする弾性であるが相対的に開放されている構造が形成される。このことは、従来の光拡散材料が使用される場合と比較されて、光源３の改善された冷却性を提供する。改善された冷却性により、光源３の改善された信頼性及び／又は寿命が提供される。第１織物層１０及び／又は第２織物層１１の構成に応じて、空気は、光拡散部材４全体を通じて相対的に自由に流れることを可能にもされ得る。

第２に、図３を参照すると、図１における発光電子織物の一部が記載され、この場合、フレキシブルコンポーネント担体２は、第１織物層１０を含む。図３に概略的に示される特定の例示的な実施例において、第１織物層１０は、光源３が電気的に接続される伝導性糸１８ａ−ｂを含む。図３において、光源３は、間隔層１２に面する第１織物層１０の側に配置される。光源を図３に概略的に示される三次元布４内部に配置するために、光源３は、例えば、第１織物層１０に形成される開口を通じて挿入され得る。光源３は、図３に概略的に示されるように間隔層１２に面する第１織物層１０の側において伝導性糸１８ａ−ｂへ電気的に接続される。しかし、代替的に、光源３は、間隔層１２から離れて面する第１織物層１０の側における伝導性糸１８ａ−ｂへ電気的に接続され得る。このことは、例えば、第１織物層１０における開口を通ずるフレキシブルコネクタを用いて達成され得る。

関連分野における当業者に直ちに理解され得るように、光源３は、代替的には、間隔層１２に離れて面する第１織物層１０の側に配置され得、光源３により発される光が光拡散部材４全体を通過する、すなわち第１織物層１０、間隔層１２及び第２織物層１１を通じて通過するように向きを設定され得る。

図３に概略的に示される光拡散部材４は、光源を必ずしも含んではいないいくつかの他の電子織物応用例に関して有用であり得る織物基板として機能し得ることを特記されるべきである。図４乃至６を参照する以下の記載は電子コンポーネントを有する又は有さないこのような基板の様々な実施例へ適用され得ることを理解され得るべきである。

図４は、図３における線Ｉ−Ｉに沿って取られる図３における電子織物の概略的断面図である。図４は、「純粋な」断面図ではないが、間隔層１２における間隔糸１６の例示的な構成をより良く例示するためにある程度の深さを有する。

図４に概略的に示されるように、光源３は、第１織物層１０における伝導性糸１８ａ−ｂへ電気的に接続される。光源３は、例えば、半田付け、クランプ留め、糊付け、溶接などを含む当業者に知られている様々な手法で、伝導性糸１８ａ−ｂへ電気的に接続され得、半田付けパッド又は同様なものなどの詳細は図４には示されない。

ここで図５に移ると、図５における発光電子織物２０は第２織物層１１から第１織物層１０へ通じそして第２織物層１１へ戻る追加的な伝導性糸２１を更に含む点で図３及び４に示されるものとは相違する、別の例示的な発光電子織物２０が示される。伝導性糸２１は、第１織物層１０にある一方で、第１織物層１０における伝導性糸のうちの１つ１８ａと電気的接触にあるようにされる。これにより、光源３の動作は、例えば、第２織物層１１における伝導性糸（図５に図示されず）等を用いて、制御され得る。図５に概略的に例示される構成は、代替的又は組み合わせて、横断伝導体又は圧力感知スイッチを実現するために使用され得る。圧力感知スイッチの場合、追加的な伝導性糸２１は、伝導体と伝導性糸２１との間における電気接触が三次元布４を圧縮することによって達成され得るように、第１織物層１０に配置される伝導体を横断するように配置され得る。

図６に概略的に示されるように、本発明の様々な態様に従う光拡散部材／織物基板は、第１及び第２織物層１０・１１の間に配置される単一の間隔層１２の場合に限定されない。対称的に、光拡散部材／織物基板４は、多層三次元布であり得る。図６に概略的に例示されるこのような多層三次元布の例示的な実施例において、第３織物層２５は、第２間隔層２６により第１織物層１０から離間される。第１織物層１０のように、第３織物層２５は、非伝導性糸２８及び伝導性糸２９ａ−ｂを含み、第２間隔層は、第１織物層１０における糸１４及び第３織物層２５における糸２８周りに糸を形成する糸３０を含む。図６の構成において、異なる光源が、異なる光源に対して異なる程度の光拡散を提供し得る異なる「レベル」で配置される。異なる光源は、代替的又は組み合わせて、第１織物層１０の反対側に配置され得、これにより、二重側部放射の拡散光を有する発光電子織物が形成される。

最後に、図７は、カバー織物３７の下に配置される光拡散体パッチ３６を含む例示的な発光電子織物回路３５を概略的に示す。光拡散体パッチ３６は、例えば、図２を参照して上述される構成等を有し得る三次元布により形成される。光拡散体を三次元布パッチ３６の形態で設けることにより、光拡散は、異なる光源３に関して異なるようにされ得る。

追加的に、開示される実施例に対する変更態様は、請求項に記載の発明を実施することに関して、図面、説明及び添付の請求項の検討から、当業者によって理解及び実施され得る。

請求項において、「有する、含む」なる用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形の表現は、複数の要素を除外しない。単一の処理器又は他のユニットは、請求項に記載されるいくつかの項目の機能を充足し得る。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の特定の組み合わせが有利に使用され得ないということを示さない。

Claims (14)

1. 表面に複数の光源が配置されているフレキシブルコンポーネント担体と、
   前記光源によって発される光を拡散させるように構成される少なくとも１つの織物光拡散部材と、
   を含む発光電子織物であって、
   前記織物光拡散部材は、
   繊維を含む第１織物層と、
   繊維を含む第２織物層と、
   前記第１織物層及び前記第２織物層の間に配置される間隔層と、
   を含み、
   前記間隔層は、前記第１及び第２織物層の間を離間させる間隔繊維を含み、
   前記間隔繊維は、前記第１及び第２織物層のそれぞれに含まれる繊維へ取り付けられ、これにより前記第１及び第２織物層を互いに機械的に接続させる、
   発光電子織物。
2. 請求項１に記載の発光電子織物であって、前記間隔繊維は、前記繊維周りに輪を形成することにより、前記第１及び第２織物層のそれぞれに含まれる前記繊維へ取り付けられる、発光電子織物。
3. 請求項１又は２に記載の発光電子織物であって、前記フレキシブルコンポーネント担体は、前記第１織物層を含む、発光電子織物。
4. 請求項３に記載の発光電子織物であって、前記光源のうちの少なくとも１つは、前記第１及び第２織物層の間に配置され、前記少なくとも１つの光源は、前記間隔層及び前記第２織物層を介して光を発するように構成される、発光電子織物。
5. 請求項３又は４に記載の発光電子織物であって、前記光源の少なくとも１つは、前記第１織物層、前記間隔層及び前記第２織物層を介して光を発するように構成される、発光電子織物。
6. 請求項３又は４に記載の発光電子織物であって、前記第１織物層は、伝導性パターンであって、当該伝導性パターンへ前記光源を電気的に接続させるように構成される伝導性パターンを含む、発光電子織物。
7. 請求項６に記載の発光電子織物であって、前記伝導性パターンは、少なくとも１つの伝導性繊維によって形成される、発光電子織物。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発光電子織物であって、前記間隔層を介して、前記第１織物層から前記第２織物層へ通ずる少なくとも１つの伝導性繊維を含む、発光電子織物。
9. 請求項８に記載の発光電子織物であって、前記伝導性繊維は、前記間隔層を介して、前記第２織物層から前記第１織物層へ通じて前記第２織物層へ戻る、発光電子織物。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発光電子織物であって、前記第２織物層は、伝導性パターンであって、当該伝導性パターンへ電子コンポーネントを電気的に接続させるように構成される伝導性パターンを含む、発光電子織物。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発光電子織物であって、更に、
    繊維を含む第３織物層と、
    前記第１織物層及び前記第３織物層の間に配置される第２間隔層と、
    を含み、
    前記第２間隔層は、前記第１及び第３織物層の間を離間させる間隔繊維を含み、
    前記間隔繊維は、前記第１及び第３織物層のそれぞれに含まれる繊維へ取り付けられ、これにより前記第１及び第３織物層を互いに機械的に接続させる、
    発光電子織物。
12. 請求項１乃至１１に記載の発光電子織物であって、第１の群の光源によって発される光を拡散させるように構成される第１フレキシブル光拡散部材と、前記第１の群の光源とは異なる第２の群の光源によって発される光を拡散させるように構成される第２フレキシブル光拡散部材と、を含む、発光電子織物。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の発光電子織物であって、前記光源は、発光ダイオードである、発光電子織物。
14. 発光電子織物において使用するための織物基板であって、更に、複数の光源を有し、
    前記織物基板は、
    伝導性パターンであって、当該伝導性パターンへ前記光源を電気的に接続させるように構成される伝導性パターン及び繊維を含む第１織物層と、
    繊維を含む第２織物層と、
    前記第１及び第２織物層の間に配置される間隔層と、
    を含み、
    前記間隔層は、前記第１及び第２織物層の間を離間させる間隔繊維を含み、
    前記間隔繊維は、前記第１及び第２織物層のそれぞれに含まれる繊維へ取り付けられ、これにより前記第１及び第２織物層を互いに機械的に接続させる、
    織物基板。

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