CN101827967A - 多层织物显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于光子和电子应用的纺织品，更具体地涉及由用于驱动诸如与纺织品相连接的发光二极管那样的电子元件的导电纱制成的多层纺织品。为了实现柔性的和可折叠的显示器，该发光二极管可以被布置成阵列的形式。在根据本发明的纺织品中，绝缘纬线纱在多层经线(105)中交织，以使得导电经线纱(111)被绝缘纬线纱(141)部分地覆盖，从而防止纺织品的导电纱之间短路。特别地，根据本发明的纺织品的结构可以是缎子/棉缎织物结构。

Description

多层织物显示器

技术领域

本发明涉及用于光子和电子应用的纺织品。特别地，本发明涉及由用于驱动与纺织品相连接的诸如发光二极管那样的电子元件的导电纱制成的多层纺织品。

背景技术

在我们的日常生活中已经使用了许多类型的纺织品，并且现在随着电子设备被集成到这些纺织品，这些纺织品的新应用领域已经出现。例如，诸如包括发光二极管(LED)的织物那样的光子纺织品打开了新的室内应用和服装应用的广阔范围，从照明到气氛创造到通信。非常紧凑的、低功耗的如所谓的表面安装设备一样可用的LED套件，能够通过例如胶合、纽扣连接或缝纫而被附着到纺织品上。这有利地提供了新型的例如可折叠的和柔性的显示器。

这种显示器的织物衬底通常是由交织的或者刺绣的导电和非导电纱制成的，以建造与电子元件相连接的电子电路。例如，文献WO2006/129272公开了一种多层织物显示器，其中该织物包括顶层和底层中的非绝缘的导电纱，以将电流带到连接到织物的电子元件(LED)，每个电子元件都对应于显示器的一个像素。非绝缘的导电纱的使用是有利的，因为它为电子元件到织物的连接以及在织物的顶层和底层之间的通孔连接的实现提供了便利。然而，因为导电纱不是绝缘的，所以例如当折叠或使织物起皱时可能出现短路。织物的寻址线之间的短路可以改变由纺织品显示的颜色，这是不期望的。

为了克服电气短路的问题，可以使用具有外绝缘层的导电纱(绝缘的导电纱)。然而，这种替换导致了需要移除外绝缘层来将电子元件连接到织物，这很麻烦，因为它给设备的构造例程增加了一个额外的处理步骤，在此期间由于移除绝缘涂层可能需要的化学品和/或高温的存在，周围的纱也可能被破坏。

所以，一种优选的纺织品将是提供如下优点的纺织品：电子元件到导电纱的简易连接以及通孔连接的简易实现，且同时降低短路风险。

因此，存在提供改进的纺织品结构的需求，该结构将克服这些问题中的一部分。

发明内容

本发明的一个目的是全部地或部分地克服上述现有技术的不足和缺陷并提供改进的多层纺织品。

本发明提供了一种用于诸如可折叠的柔性显示器那样的光子和电子应用的多层纺织品。通过降低纺织品中的短路风险，显示器的性能变得稳定且对诸如能够引发纺织品材料的同时弯曲、折断和拉紧的折叠和起皱那样的机械形变不太敏感。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种由沿着经向和纬向设置的交织的导电且绝缘的纱(或纤维或麻丝)形成的纺织品。该纺织品包括一多层经线，该多层经线包括被至少一个电绝缘纱彼此电气隔离的第一导电纱层、第二电绝缘纱层以及设置在第一和第二层之间的第三电绝缘纱层。该第一和第二层分别定义了该多层经线的第一表面和第二表面。该纺织品进一步包括纬线，该纬线包括被至少一个电绝缘纬线纱彼此电气隔离的导电纬线纱。至少一个电绝缘纬线纱穿过该第一表面并且覆盖第一层的导电经线纱。

本发明基于这样的理解，即暴露在纺织品外部的纺织品的传导性经线纱或纬线纱能够分别通过长的浮丝被绝缘纬线纱或经线纱覆盖。该绝缘纱在多层结构中交织以便于部分地覆盖所述织物表面上暴露的传导性纱。

本发明的优点是减少了当例如弯曲、弯折、折叠或使纺织品起皱时短路的风险，因为第一层的导电经线纱被绝缘纬线纱部分地覆盖。其中绝缘纬线纱不覆盖经线的传导性纱的区域或者在没有绝缘经线纱覆盖传导性纬线纱的区域可以被用于电子元件的连接，从而在元件组装以后产生完全电气隔离的表面。

电绝缘纱的交织在纺织品的第一表面提供了绝缘浮丝，从而防止第一层的导电纱短路。

本发明的另一个优点是，由于传导性纱是非绝缘的，该纺织品为电子元件的连接提供了便利，即不需要在元件的连接之前移除所述纱的外层。

本发明的另一个优点是，为从纺织品的一个表面到另一个表面的通孔或横跨点的生成或实现提供了便利，因为经线的传导性纱和纬线的传导性纱之间的电接触通过物理接触而被容易地建立。不需要为传导性纱或更高级的结构而做进一步的处理。

根据实施例，至少一个导电纬线纱交织在所述多层经线的第一和第二表面之间并且借助分别设置在第一和第二层中至少一个层的选定的经线纱周围的环路来穿过第一和第二表面的至少一个。

根据实施例，所述多层经线的第二层可以包括传导性纱，其使得能够形成双面显示器，因为电子元件可以被连接到纺织品的两面。在本实施例中，电绝缘纬线纱的交织防止了导电纬线纱和导电经线纱之间的短路、所述多层的一层内的导电经线纱之间的短路、以及第一层的导电经线纱和第二层的导电经线纱之间的短路。此外，借助包括电绝缘纱的第三层，避免了第一层的导电纬线纱和第二层的导电经线纱之间的短路。

根据实施例，第一和第二层的至少一个的选定的经线纱是电绝缘的，从而借助所述环路，分别由在所述多层经线的每一层中的至少一个绝缘经线纱定义了与第一和第二层的导电经线纱电气隔离的第一电连接区域。进一步地，分别在第一和第二层的至少之一的相邻导电经线纱处定义了第二连接区域。因此，如果选定的经线纱是绝缘的，那么第一和第二电连接区域就被定义在所述多层经线的至少一个表面内。

根据另一实施例，选定的经线纱是导电的，从而形成纺织品中的通孔。交叉点是这样的点：在该点处导电纬线纱在导电经线纱周围形成环路从而使得导电经线纱和纬线纱之间电接触。这些导电交叉点可以被用于把电流从驱动器电子设备导向或引导到纺织品的用于附着电子元件的区域的导电纱。

根据实施例，至少一个电子元件经由第一和第二层之一或两者的第一和第二电连接区域而被连接。这种元件可以是传感器、致动器、集成电路或诸如发光二极管那样的光电子设备。作为替换，多个电子元件可以被连接到纺织品并且被布置成阵列或矩阵的形式，从而形成显示器。阵列的每个电子元件可以通过寻址线来寻址，该寻址线即导电纱，其功能是将电信号带到纺织品的特别元件或特定区域。到寻址线的连接和寻址线之间的连接可以借助交叉点实现。此外，纺织品还可以包括射频天线，其包括与电子元件电连接并与电子元件进行远程通信的编织的传导性纱。

根据实施例，每个绝缘纬县纱都覆盖第一和第二层的至少一个的一些邻近的经线纱，从而形成浮丝。特别地，根据用于与平织结构相结合的全部织物或部分织物的缎子或棉缎织物结构，纬线纱可以在所述多层经线中被交织。在棉缎/缎子织物结构中，一些绝缘纬线纱被交织在第一表面和第二表面内而不覆盖导电经线纱，从而在第一或第二层的导电纱中定义了电连接区域。

当研究下面的详细公开、附图和所附权利要求时，本发明的进一步目的、特征和优点将变得显而易见。本领域普通技术人员将认识到本发明的不同特征能够被结合以创立与下面描述的那些不同的实施例。

附图说明

通过下面的详细描述和示意性附图，本发明的上述和附加目的、特征和优点将被更好地理解，其中：

图1示出纺织品的截面图，其说明了根据本发明一实施例的多层经线中的导电纬线纱的编织；

图2示出纺织品的截面图，其说明了根据本发明实施例的多层经线中的绝缘纬线纱的编织，该实施例可以与图1所示的实施例相结合使用；

图3示出纺织品的截面图，其说明了根据本发明的另一实施例的多层经线中的导电纬线纱的编织；

图4示出纺织品的截面图，其说明了根据本发明实施例的多层经线中的绝缘纬线纱的编织，该实施例可以与图3所示的实施例相结合使用；

图5示出纺织品的截面图，其说明了根据本发明的另一实施例的多层经线中的导电纬线纱的编织；

图6示出纺织品的截面图，其说明了根据本发明实施例的多层经线中的电绝缘纬线纱的编织，该实施例可以与图5所示的实施例相结合使用；

图7示出纺织品的截面图，其说明了根据本发明的另一实施例的多层经线中的导电纬线纱的编织；以及

图8示出根据本发明实施例的纺织品的示意表示的顶视图，其中编织结构是缎子或棉缎。

具体实施方式

参考图1，将描述本发明的第一实施例。

图1示出说明了多层经线105中的导电纬线纱140的编织的纺织品100的截面图。纺织品(或纤维)100的多层经线105包括第一层110、第二层120和设置在第一层110和第二层120之间的第三层130。第一、第二和第三层110、120和130的纱111和112沿着所谓的经向设置，从而定义了多层经线105。第一层110包括通过至少一个电绝缘纱112而彼此电气隔离的导电纱111。在本实施例中，第一层110的两个相邻的导电经线纱111通过三个电绝缘经线纱112而被电气隔离。第二和第三层120和130分别包括电绝缘纱122和132。第一层110和第二层120分别定义了多层经线105的第一表面101和第二表面102。

纺织品100还包括纬线，其包括通过至少一个绝缘纬线纱141(也示出于图2中)而被彼此电气隔离的导电纱140。该纬线纱沿着不同于经向的所谓的纬向设置。例如，纬向和经向可以彼此垂直。然而，在这两个方向之间可以形成任意角度。导电纬线纱140在所述多层经线105的各个纱之中、在第一表面101和第二表面102之间交织以及借助围绕着第一层110的选定经线纱X设置的环路145穿过第一表面101。

图2示出说明根据本发明实施例的多层经线105中的绝缘纬线纱141的编织的纺织品100的截面图，该实施例可以被用于与参考图1描述的实施例相结合。然而，应当注意的是参考图1描述的实施例的绝缘纬线纱可以采用与图2中所示的不同的方式被交织。至少一些电绝缘纬线纱141穿过多层经线105的第一表面101并且覆盖第一层110的导电经线纱111，以便于例如当该纺织品起皱时，防止第一层110的导电经线纱111相互之间短路以及导电经线纱111和位于多层经线105的第二表面102处的导电纬线纱140的区域之间短路。然而，元件将通常被附着到定位在第二表面102的导电纬线纱140的区域，从而避免在这些位置处短路。在图1和2所示的例子中，所有电绝缘纬线纱都覆盖导电经线纱。

在本实施例中(如图1和2所示)，选定的经线纱X是第一层110的电绝缘经线纱112之一，从而借助环路145在多层经线105(或纺织品100)的第一表面101处定义了第一电连接区域114。第一电连接区域114与第一层110的导电经线纱111通过至少一个绝缘经线纱112电气隔离，从而在第一层110的相邻导电经线纱111处定义了第二电连接区域115。第二电连接区域115借助绝缘纬线纱141彼此电气隔离。如果只有一些绝缘纬线纱覆盖导电经线纱，那么也有可能形成第二电连接区域，这将稍候参考图8描述。在本实施例中，绝缘纬线纱141穿过多层经线105的第一表面101并且覆盖第一层110的三个相邻的经线纱，从而形成了浮丝。这三个相邻的经线纱包括设置在两个绝缘经线纱112之间的一个导电纱111。然而，应当注意的是电绝缘纬线纱141可以被交织以仅仅覆盖第一层110的导电经线纱而不覆盖绝缘经线纱。类似地，电绝缘纬线纱141的交织可以不同于其相邻的电绝缘纬线纱的交织。将参考图8描述一个例子，其中相邻绝缘纬线纱的交织彼此不同并且其中导电经线纱部分地被绝缘纬线纱覆盖。

诸如传感器、致动器、集成电路和/或光电子设备那样的电子元件可以通过多层经线105的第一表面110处的第一和第二电连接区域114和115而连接到纺织品100。特别地，电子元件可以是发光二极管。在优选实施例中，电子元件或发光二极管被以阵列或矩阵的形式设置，从而实现了显示器。每个元件可以是借助寻址线(其为纺织品的导电经线纱)而单独可寻址的并且与显示器的一个像素相对应。进一步地，纺织品可以包括射频天线，其包括与电子元件电连接并与电子元件进行远程通信的编织的传导性纱。

参考图3，将描述本发明的另一实施例。

图3示出说明纺织品300的多层经线305中的导电纬线纱340的编织的纺织品300的截面图。除了仅仅通过一个电绝缘经线纱312而被彼此电气隔离的第一层310的导电经线纱311之外，纺织品300相当于参考图1和2描述的纺织品100。纺织品300包括多层经线305，其包括定义多层经线的第一表面301的第一层310、定义多层经线的第二表面302的第二层、以及设置在第一和第二层310和320之间的第三层330。导电纬线纱340被交织在第一和第二表面301和302之间并且借助设置在第一层310的选定经线纱Y周围的环路345穿过第一表面301。在本实施例中，选定经线纱Y是导电的，从而定义了纺织品中的交叉点314。这个交叉点314可以被用于将信号或电流从一个导电纱V1经由导电纬线纱340带到另一个导电纱V2，或者使位于纺织品300的不同区域处的两个或更多导电经线纱V1和V2处的电势保持相同。交叉点314对于将寻址线连接到总线或控制电子设备也是有用的。交叉点(314)可以被设置在第一层、第二层或者中间层内。然而，优选的是将交叉点设置在第三层(中间层)中，以使得不用于连接元件的传导性点不暴露。

图4示出说明根据本发明实施例的多层经线305中的绝缘纬线纱341的编织的纺织品300的截面图，该实施例可以被用于与图3所示的实施例相结合。然而，应当注意的是参考图3所描述的实施例的绝缘纬线纱可以采用与图4中所示的不同的方式交织。在图4所示的实施例中，电绝缘纬线纱341穿过多层经线305的第一表面301并且覆盖第一层310的导电经线纱311，以便于例如当纺织品起皱时，防止与其他导电经线纱314短路以及与位于多层经线305的第二表面302处的导电纬线纱340的区域短路。

参考图5，将描述本发明的另一实施例。

图5示出说明纺织品500的多层经线505中的导电纬线纱540的编织的纺织品500的截面图。除了通过多于三个电绝缘纱512而被彼此电气隔离的第一层510的导电经线纱511以及第二层520进一步包括被至少一个电绝缘经线纱522彼此电气隔离的导电经线纱521之外，纺织品500相当于参考图1描述的纺织品100。纺织品500包括多层经线505，其包括定义多层经线的第一表面501的第一层510、定义多层经线的第二表面502的第二层520、以及包括了设置在第一和第二层510和520之间以电气隔离第一层510和第二层520的电绝缘纱532的第三层530。导电纬线纱540被交织在第一表面501和第二表面502之间并且借助设置在第一层510的选定经线纱X1周围的环路545穿过第一表面501并且借助设置在第二层520的选定经线纱X2周围的环路545穿过第二表面502。在本实施例中，选定经线纱X1和X2是电绝缘的，从而在第一和第二层510和520处分别定义了第一电连接区域514和524。

图6示出说明根据本发明实施例的多层经线505中的绝缘纬线纱541的编织的纺织品500的截面图，该实施例可以被用于与图5所示的实施例相结合。然而，应当注意的是参考图5所描述的实施例的绝缘纬线纱可以采用与图6中所示的不同的方式交织。在图6所示的实施例中，电绝缘纬线纱541被交织在第一表面501和第二表面502之间并且穿过第一和第二表面以分别覆盖第一和第二层的导电经线纱511和521。在本实施例中，电绝缘纬线纱541覆盖导电经线纱以防止第一和第二层的导电经线纱之间的电气短路、第一和第二层之一中的各导电经线纱之间的电气短路、以及第一和第二层的导电纬线纱和导电经线纱之间的电气短路。参考图5和6描述的配置使得当连接电子元件到纺织品的第一和第二表面501和502二者处的第一和第二电连接区域时，能够建立双面显示器。

电子元件可以以与上面参考图1和2描述的方式类似的方式被连接到第一和第二电连接区域。

参考图7，将描述本发明的另一实施例。

图7示出说明纺织品700的多层经线705中的导电纬线纱740的编织的纺织品700的截面图。除了导电经线纱711和721分别通过三个电绝缘纱712和722分别在第一层710和第二层720中被彼此电气隔离之外，纺织品700相当于参考图5和6描述的纺织品500。导电纬线纱740被交织在多层经线705的第一表面701和第二表面702之间并且借助设置在第一和第二层710和720的导电经线纱Y1和Y2周围的环路745分别穿过第一和第二表面701和702，以连接第一层710的导电经线纱Y1到第二层720的导电经线纱Y2，从而在多层经线705的第一表面701和第二表面702之间定义了通孔连接。电绝缘纬线纱741被交织在第一表面701和第二表面702之间并且以与参考图6所描述的类似的方式穿过这些表面以分别覆盖第一710和第二层720的导电经线纱。

参考图8，将描述本发明的另一实施例。

图8示出根据本发明实施例的纺织品800的示意性表示的顶视图，其中由经线纱811，812和绝缘纬线纱841形成的编织结构是缎子或棉缎。在本实施例中，两个相邻的绝缘纬线纱841的交织彼此不同。特别地，缎子织物结构包括五个绝缘纬线纱841的重复图案，其中在图左侧的四个绝缘纬线纱穿过纺织品800的第一表面801以覆盖导电经线纱811并且第五个绝缘纬线纱Z不覆盖导电经线纱，从而在纺织品800的第一表面801处定义了第一电连接区域814。导电纬线纱可以以与参考图1或5所描述的类似的方式被交织在多层经线中，从而在纺织品800的第一表面801中定义了第一电连接区域。电子元件可以用与参考图1和2的描述的类似的方式被连接到第一和第二电连接区域。

棉缎织物结构可以被用于与平织结构相结合的全部纤维或部分纤维。

应当注意的是，上述实施例中描述的所有配置都可以被包括在一个单独的织物中，因为可能需要实现在一个或两个表面处具有电连接区域、交叉点和通孔连接的纺织品。

应当注意的是，在上述实施例中，第一层的多于一个的导电纱也可以被彼此相邻地设置并且通过至少一个电绝缘纱而与第一层的其他相邻导电纱电气隔离。换句话说，第一层的每个导电纱都可以由一个或多个导电纱制成。

还应当理解的是，在上述实施例中，电气隔离两个相邻导电经线纱的绝缘经线纱的数目是随意选择的并且其他组合是可能的。

应当理解的是，用来自纺织品工业的通用术语，纺织品的第一表面可以被称作纤维的“表面”而第二表面可以被称作纤维的“背面”。可替换地，第一表面可以被称作纤维的“顶”而第二表面可以被称作纤维的“底”。

还应当理解的是多层经线101可以由多于三层构成。

还应当注意的是，经向和纬向可以被互换，从而形成包括具有三个或更多层的多层纬线的纺织品和包括交织在多层纬线的纱中的导电且绝缘的经线纱的经线。

本发明适用于所有类型的电子和光子多层纺织品。特别地，本发明的纺织品可以被用于软照明应用或可穿戴光疗。

虽然已经结合本发明的优选实施例描述了上述发明，但是对本领域普通技术人员显而易见的是，在不违背由所附权利要求定义的本发明的范围的前提下，可以设想一些修改。

Claims (13)

1.一种由沿着经向和纬向设置的、交织的导电纱和电绝缘纱形成的纺织品，包括：

-多层经线(105，305，505，605，705)，包括被至少一个电绝缘纱(112，312，512，612，712)彼此电气隔离的导电纱(111，311，511，611，711)的第一层(110，310，510，610，710)、电绝缘纱(122，522，722)的第二层(120，320，520，620，720)、和设置在所述第一和第二层之间的电绝缘纱(132，532)的第三层(130，330，530，630，730)，其中所述第一和第二层分别定义了所述多层经线的第一表面(101，301，501，601，701，801)和第二表面(102，302，502，602，702)；以及

-纬线，其包括通过至少一个电绝缘纬线纱(141，341，541，641，741，841)而被彼此电气隔离的导电纬线纱(140，340，540，640，740，840)，所述至少一个电绝缘纬线纱穿过所述第一表面且覆盖所述第一层的导电经线纱。

2.根据权利要求1定义的纺织品，其中至少一个所述导电纬线纱被交织在所述多层经线的所述第一和第二表面之间并且借助设置在所述第一和第二层的至少一个的选定经线纱(X，V1，V2，X1，X2，Y1，Y2)周围的环路(145，345，545，745)分别穿过所述第一和第二表面的至少一个。

3.根据权利要求1或2定义的纺织品，其中所述第二层进一步包括通过所述第二层的所述电绝缘纱的至少一个而被彼此电气隔离的导电纱(521，721)，其中所述至少一个电绝缘纬线纱穿过所述第二表面并且覆盖所述第二层的导电经线纱。

4.根据权利要求2或3定义的纺织品，其中所述第一和第二层的至少一个的所述选定经线纱(X，X1，X2)是电绝缘的，从而借助所述环路，通过所述多层经线的每层中的至少一个绝缘经线纱来定义了分别与所述第一和第二层的导电经线纱电气隔离的第一电连接区域(114，514，524)，并且从而分别在所述第一和第二层的所述至少一个的相邻导电经线纱处定义了第二连接区域(115，515，525)。

5.根据权利要求4定义的纺织品，其中至少一个电子元件经由在所述第一或第二表面处的所述第一和第二电连接区域被连接到所述纺织品。

6.根据权利要求5定义的纺织品，其中所述电子元件是包括传感器、致动器、集成电路和光电子设备的组中的至少一个元件。

7.根据权利要求5或6定义的纺织品，其中所述电子元件是发光二极管。

8.根据权利要求4-7的任意一个定义的纺织品，其中多个电子元件经由在所述第一和第二表面的至少一个处的所述第一和第二连接区域被连接，其中所述电子元件被设置为阵列的形式。

9.根据权利要求8定义的纺织品，其中所述阵列包括可单独寻址的电子元件的矩阵。

10.根据权利要求5-9的任意一个定义的纺织品，进一步包括射频天线，其包括与电子元件电连接并与电子元件进行远程通信的编织的传导性纱。

11.根据权利要求2或3定义的纺织品，其中所述选定经线纱(V1，V2，Y1，Y2)是导电的，从而在纺织品中形成交叉点(314)或通孔连接。

12.根据前面任一权利要求定义的纺织品，其中所述至少一个绝缘纬线纱的每一个覆盖所述第一和第二层的至少一个的几个相邻经线纱，从而形成浮丝。

13.根据前面任一权利要求定义的纺织品，其中由经线纱和纬线纱(811，812，841)形成的结构(800)是缎子或棉缎织物结构，其中只有一些绝缘纬线纱(841)覆盖导电经线纱，从而在第一和/或第二层的导电纱(811)中定义了第二电连接区域(815)。

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