CN102812506B - 具有光漫射构件的发光电子织物 - Google Patents

Abstract

一种发光电子织物（1；35），包括：具有布置在其上的多个光源（3）的柔性组件载体（2）；以及至少一个被布置以漫射所述光源（3）发射的光的织物光漫射构件（4）。所述织物光漫射构件（4）包括：包括纤维（14）的第一织物层（10）；包括纤维（15）的第二织物层（11）；以及布置在所述第一织物层（10）和所述第二织物层（11）之间的间隔层（12），其中所述间隔层（12）包括将所述第一和第二织物层间隔开的间隔纤维（16），所述间隔纤维（16）附着至包含在所述第一和第二织物层的每个中的纤维（14，15）从而机械地将所述第一织物层（10）和第二织物层（11）相互连接。

Description

具有光漫射构件的发光电子织物

技术领域

本发明涉及一种具有织物光漫射构件的发光电子织物，以及一种织物基底。

背景技术

我们的日常生活中使用了很多类型的织物。当电子设备不显眼地集成到这些织物中（以创建电子织物）时，出现了新的应用领域。一个这种新应用的实例是发光织物，并且其他的实例包括基于织物的传感系统等。

通常，现有的电子织物包括在其上安装柔性组件载体，电子组件安装在所述柔性组件载体上，以及布置在电子组件顶部上以向该电子织物提供理想的织物感观的覆盖织物薄片。对于各种应用，诸如发光电子织物和基于织物的压力传感系统等，电子织物常常包括布置在柔性组件载体和覆盖织物薄片之间的附加织物层。取决于应用，该附加织物层可以提供不同的功能。在发光电子织物的情况下，该附加织物层可以例如是漫射器层。

WO2006/129246公开了具有这种布置在组件载体和覆盖织物薄片之间的附加织物层的电子织物的一个实例。WO2006/129246公开了一种具有组件载体的发光电子织物，所述组件载体为柔性基底的形式，具有多个电子组件附于其上。根据WO2006/129246的发光电子织物进一步包括由两层具有不同密度的无纺布织物形成的漫射元件，并且在该漫射器的顶部上，提供了织物层以给予发光电子织物以传统的织物感觉。

尽管WO2006/129246提供了具有理想的类似织物的机械特性、隐藏的电子组件和光漫射的电子织物，但似乎仍有改进的空间，尤其在电子织物的可靠性方面。

发明内容

鉴于现有技术的上述和其他缺点，本发明的总的目的在于提供一种改进的发光电子织物以及具体地在提供发光电子织物的改进的可靠性和/或寿命的同时使得有效的光输出成为可能的发光电子织物。

根据本发明的第一方面，提供了一种发光电子织物，包括：具有多个光源布置在其上的柔性组件载体；和至少一个被布置以漫射由光源发射的光的织物光漫射构件，其中所述织物光漫射构件包括：包括纤维的第一织物层；包括纤维的第二织物层；以及布置在所述第一织物层和所述第二织物层之间的间隔层，其中所述间隔层包括将所述第一和第二织物层间隔开的间隔纤维，所述间隔纤维附着至包含在所述第一和第二织物层的每个中的纤维，从而机械地将所述第一和第二织物层相互连接。

在本申请的语境中，“织物”应当被理解为整体或部分地由纤维制成的材料或产品。纤维可以以单个纤维/细丝的形式提供，或者也许捆绑在一起成为多纤维配置，诸如纱线。织物可以例如借助于编织、编结、针织（knitting）、钩编、绗缝，或制毡来制造。具体地，织物可以是编织的或无纺布。

而且，所述柔性组件载体可以例如包括柔性印刷电路板或包括导线的织物基底。这种织物基底可以例如使用交织的导电或非导电纱线来形成。

本发明是基于以下认识：可以通过使用所谓的3D织物来实现光源所发射的光的漫射、以及光源（和/或其他可能包括在电子织物中的电子组件）产生的热量的有效处理。在3D织物中，借助于布置在第一织物层和第二织物层之间的间隔层将具有纤维的第一织物层与具有纤维的第二织物层间隔开。间隔层包括将所述第一和第二织物层间隔开的间隔纤维，并且这些间隔纤维附着至包含在所述第一和第二织物层的每个中的纤维，从而机械地将所述第一和第二织物层相互连接。通过该结构，形成了光漫射结构，其至少在间隔层中允许某些气流。该气流可以带走由诸如光源的电子组件产生的热量。

由于相比于使用传统的光漫射器（典型地由无纺布织物材料或泡沫制成）时的情况可以更有效地带走由电子织物中的电子组件产生的热量，可以增加电子组件的可靠性和/或寿命，或省去其他类型的冷却。

此外，根据本发明各种实施例的包括在发光电子织物中的织物光漫射构件可以保护光源和/或其他电子组件免受机械磨损和撕扯。例如，织物光漫射构件的结构方便了电子织物的设计者修改织物光漫射构件的机械特性。例如，可以通过选择间隔纤维的特性和/或密度来控制织物光漫射构件对于作用于发光电子织物的应力的响应。织物光漫射构件的响应可以例如包括织物光漫射构件对于平面应力和/或剪切应力的响应。

而且，与具有传统的织物光漫射器的情况相比，使用相对薄的光漫射构件可以获得施加于发光电子织物的应力的相对强的阻尼。

应当注意，根据本发明的发光电子织物可以有利地基本上形成薄片状，这意味着发光电子织物（在二维中）的横向尺度基本上大于其厚度。例如，发光电子织物的厚度可以小于其最小横向尺寸（长度/宽度）的十分之一。

可以通过形成围绕包括在第一和第二织物的每个中的纤维的圈来将间隔层中的间隔纤维附着至所述纤维。

根据各种实施例，柔性组件载体可以包括第一织物层。在这些实施例中，光源因此被布置在第一织物层上。光源可以布置在第一织物层的两侧上，或者可以被嵌入第一织物层中。

有利地，可以布置光源中的至少一个以穿过间隔层和第二织物层发射光。

此外，可以布置光源中的至少一个以穿过第一织物层、间隔层和第二织物层发射光。

根据一个示例性实施例，第一织物层可以包括导电图案，所述导电图案配置为允许所述光源电连接至所述导电图案。

该导电图案可以由至少一个导电纤维形成。例如，导电图案可以由至少一个导电纱线形成。可替换地，导电图案可以是印刷的或镀上的（电镀的或化学镀的），或者导电图案可以由至少一个导电纤维和印刷的或镀上的导电图案部分的组合来形成。

此外，根据本发明的各种实施例的发光织物可以包括至少一个经由第一织物层穿过间隔层至第二织物层的导电纤维。因此，选择的光源和/或其他电子组件可以借助于穿过间隔层的导电纤维被互连。这允许交叉导体而无需具有多个导电层的柔性组件载体。

此外，有利地，导电纤维可以经由第二织物层穿过间隔层返回至第一织物层。

在第一织物层包括至少一个导电纤维的实施例中，使得导电纤维经由第一织物层至第二织物层（并且，在适用的地方，返回至第一织物层）可能是特别有用的。于是，穿过间隔层的导电纤维可能与第一织物层中的导电纤维相互作用以使得从第二织物层至一个或若干光源的电通路成为可能。

根据本发明的各种实施例，第二织物层可以包括导电图案，所述导电图案配置为允许电子组件电连接至所述导电图案，从而可以提供更复杂的电子织物。

此外，根据本发明的发光电子织物可以进一步包括包含有纤维的第三织物层；以及布置在第一织物层和第三织物层之间的第二间隔层，其中第二间隔层包括将第一和第三织物层间隔开的间隔纤维，所述间隔纤维附着至包含在所述第一和第三织物层的每个中的纤维，从而机械地将所述第一和第三织物层相互连接。

根据又一实施例，发光电子织物可以包括被布置为漫射由第一组光源发射的光的第一织物光漫射构件，以及被布置为漫射由不同于所述第一组光源的第二组光源发射的光的第二织物光漫射构件。第一和第二光漫射构件可以有利地包括包含有纤维的第一织物层；包含有纤维的第二织物层；以及布置在第一织物层和第二织物层之间的间隔层，其中间隔层包括将第一和第二织物层间隔开的间隔纤维，所述间隔纤维附着至包含在所述第一和第二织物层的每个中的纤维，从而机械地将所述第一和第二织物层相互连接。

包含在发光电子织物中的光源可以有利地是发光二极管。

根据本发明的第二方面，提供了一种用在进一步包括多个光源的发光电子织物中的织物基底，该织物基底包括：包括纤维和导电图案的第一织物层，所述导电图案配置为允许所述光源电连接至所述导电图案；包括纤维的第二织物层；以及布置在所述第一织物层和所述第二织物层之间的间隔层，其中所述间隔层包括将所述第一和第二织物层间隔开的间隔纤维，织物纤维附着至包含在所述第一和第二织物层的每个中的纤维，从而机械地将所述第一和第二织物层相互连接。

本发明的该第二方面的变型和优点与以上提供的关于本发明第一方面的变型和优点在很大程度上是类似的。

附图说明

现在将参考示出了本发明当前优选的实施例的附图，更详细地描述本发明的这些和其他方面，其中：

图1是示例性发光电子织物的示意性透视图；

图2示意性图示了根据第一示例性实施例的图1中的发光电子织物布置的一部分；

图3示意性图示了根据第二示例性实施例的图1中的发光电子织物布置的一部分；

图4是图3中的发光电子织物的透视截面图；

图5是包括经由第一织物层至第二织物层并返回的导电纱线的另一个示例性发光电子织物的透视截面图；

图6是包括第三织物层的另一个示例性发光电子织物的透视截面图，所述第三织物层与第一织物层由第二间隔层间隔开；以及

图7是包括布置在覆盖织物下的光漫射器碎片的示例性发光电子织物布置的示意性透视图。

具体实施方式

在以下描述中，参考发光电子织物描述本发明，其中柔性光漫射构件由具有第一和第二针织织物层的所谓的3D织物以及间隔层形成，其中所述间隔层包括形成围绕第一和第二织物层中的纱线的圈的纱线，以将第一和第二织物层保持在一起并间隔开。在各种图示的实施例中，间隔层中的纱线被显示为粗于第一和第二织物层中的纱线，并提供了间隔层的某些示例性密度和配置。

应当注意，这决不限制本发明的范围，其等同地适用于具有带有由织物纤维保持在一起并间隔开的第一和第二织物层的其他柔性光漫射构件的其他发光电子织物。例如，第一和/或第二织物层可以是编织的，并且间隔层可以由细于或粗于第一和第二织物层中的任何纱线的织物纤维来形成。此外，取决于例如柔性光漫射构件的理想的机械和/或光漫射特性，间隔层中的织物纤维的密度可以高于或低于在图中图示的密度。

图1示意性地图示了发光电子织物1，包括具有布置在其上的多个光源3（为图的清楚起见，仅使用附图标记指示了光源中的一个）的柔性组件载体2，以及柔性光漫射构件，以所谓的3D织物4的形式布置以允许光源3穿过光漫射构件4发射光，使得所发射的光在离开发光电子织物1之前被漫射。光源3可以有利地是发光二极管（LED）。

光漫射构件4漫射由光源3发射的光，以确保光在较大区域上被展开。在某些应用中，柔性光漫射构件4也可以充当减震层以防止来源于外力的对光源3和/或其他电子组件的损坏。

下文中，将参考图3至7描述图1中的发光电子织物1的配置的各种实例。

首先，参考图2，将描述图1中的发光电子织物的一部分，其中光源3和/或其他电子组件被布置在单独的柔性组件载体2上，并且柔性光漫射构件4被布置在光源3的顶部，如图2所示意性指示的。

以包括第一织物层10和第二织物层11的所谓3D织物的形式示出了柔性光漫射构件4，所述第一织物层10和第二织物层11被间隔层12间隔开并保持在一起。在示意性图示在图2中的示例性实施例中，第一织物层10是由纱线14形成的第一针织物（knit），并且第二织物层11是由纱线15形成的第二针织物。间隔层由形成分别围绕第一织物层10和第二织物层11中的纱线14、15的圈的间隔纱线16形成。通过间隔层12的该配置，形成了有弹力的然而相对开放的结构，其允许空气至少沿着间隔层12流动穿过间隔层12。相比于使用传统的光漫射材料时，这提供了光源3的改进的冷却。通过改进的冷却，提供了光源3的改进的可靠性和/或寿命。取决于第一织物层10和/或第二织物层11的配置，也可以允许空气相对自由地流动穿过整个光漫射构件4。

其次，参考图3，将描述图1中的发光电子织物的一部分，其中柔性组件载体2包括第一织物层10。在示意性图示在图3中的具体示例性实施例中，第一织物层10包括导电纱线18a-b，光源3电连接至所述导电纱线18a-b。在图3中，光源3被图示为布置在第一织物层10的面对间隔层12的一侧上。为将3D织物4内部的光源3如图3中示意性图示地布置，可以例如通过形成在第一织物层10中的开口将光源3插入。

光源3可以电连接至第一织物层10的面对间隔层12的一侧上的导电纱线18a-b，如图3中示意性图示的。然而，可替换地，光源3可以电连接至第一织物层10的背离间隔层12的一侧上的导电纱线18a-b。这可以例如借助于穿过第一织物层10中的开口的柔性连接器来得到。

如同相关领域技术人员将容易理解的，光源3可以可替换地布置在第一织物层10的背离间隔层12的一侧上，并这样定向，使得由光源3发射的光穿过整个光漫射构件4，即，穿过第一织物层10、间隔层12和第二织物层11。

应当注意，示意性图示在图3中的光漫射构件4可以具有织物基底的作用，所述织物基底对于不必包括光源的若干其他电子织物应用将是有用的。应当理解，参考图4至6的以下描述适用于这种具有或不具有电子组件附着至其上的织物基底的各种实施例。

图4是沿图3中的I-I线所取的图3中的电子织物的示意性透视截面视图。图4不是“纯”截面视图，而具有一些深度以更好地图示间隔层12中的间隔纱线16的示例性配置。

如图4中示意性地示出的，光源3电连接至第一织物层10中的导电纱线18a-b。光源3可以以各种本领域技术人员已知的方式电连接至导电纱线18a-b并附着至第一织物层10，所述方式包括例如焊接、夹压、胶合、熔接等，并且诸如焊盘或类似物的细节没有示出在图4中。

现在转到图5，示出了另一个示例性发光电子织物20，其不同于图3和4中所示出的发光电子织物，在于图5中的发光电子织物20进一步包括附加导电纱线21，所述导电纱线21经由第二织物层11至第一织物层10，并且然后返回至第二织物层11。而在第一织物层10中，导电纱线21与第一织物层10中的导电纱线之一18a电接触。因此，可以使用例如第二织物层11中的导电纱线（未在图5中示出）来控制光源3的工作。可替换地或以结合的方式，示意性地图示在图5中的配置可以用于使得交叉导体或压力敏感开关成为可能。在压力敏感开关的情况下，附加导电纱线21可以这样布置以横跨布置在第一织物层10中的导体，使得可以通过压紧3D织物4来获得导体和导电纱线21之间的电接触。

如图6中示意性地图示的，根据本发明的各个方面的光漫射构件/织物衬底不限于具有布置在第一织物层10和第二织物层11之间的单个间隔层12的情况。相反，光漫射构件/织物衬底4可以是多层3D织物。在图6中示意性地图示的这种多层3D织物的示例性实施例中，由第二间隔层26将第三织物层25和第一织物层10间隔开。如同第一织物层10，第三织物层25包括非导电纱线28和导电纱线29a-b，并且第二间隔层包括形成围绕第一织物层10中的纱线14和第三织物层25中的纱线28的圈的纱线30。在图6的配置中，不同的光源布置在不同的“水平面”中，这将对于不同光源提供不同程度的光漫射。可替换地或以结合的方式，不同光源可以布置在第一织物层10的相反的两侧上，从而形成具有双面的漫射光发射的发光电子织物。

最后，图7示意性地示出了包括布置在覆盖织物37下面的光漫射器碎片36的示例性发光电子织物布置35。光漫射器碎片36由3D织物形成，其可以例如具有以上参考图2描述的配置。通过以3D织物碎片36的形式提供光漫射器，可以使得不同光源3的光漫射是不同的。

附加地，通过研究附图、本公开、以及所附的权利要求，本领域技术人员在实施所请求保护的发明时，可以理解并实现所公开的实施例的变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数个。单个的处理器或其他单元可以实现权利要求中陈述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (13)

1.一种发光电子织物（1；35），包括：

具有布置在其上的多个光源（3）的柔性组件载体（2）；以及

至少一个被布置以漫射所述光源（3）发射的光的织物光漫射构件（4），

其中所述织物光漫射构件（4）包括：

包括纤维（14）的第一织物层（10）；

包括纤维（15）的第二织物层（11）；以及

布置在所述第一织物层（10）和所述第二织物层（11）之间的间隔层（12），

其中所述间隔层（12）包括将所述第一和第二织物层间隔开的间隔纤维（16），

所述间隔纤维（16）附着至包含在所述第一和第二织物层的每个中的纤维（14，15）从而机械地将所述第一织物层（10）和第二织物层（11）相互连接；

其中通过形成围绕包含在所述第一和第二织物层的每个中的纤维（14，15）的圈来将所述间隔纤维（16）附着至所述纤维（14，15）。

2.根据权利要求1所述的发光电子织物（1；35），其中所述柔性组件载体包括所述第一织物层（10）。

3.根据权利要求2所述的发光电子织物（1；35），其中所述光源（3）的至少一个布置在所述第一和第二织物层之间，所述至少一个光源被布置以穿过所述间隔层和所述第二织物层发射光。

4.根据权利要求2所述的发光电子织物（1；35），其中所述光源（3）的至少一个被布置以穿过所述第一织物层、所述间隔层和所述第二织物层发射光。

5.根据权利要求2所述的发光电子织物（1；35），其中所述第一织物层（10）包括导电图案（18a-b），所述导电图案（18a-b）配置为允许所述光源（3）电连接至所述导电图案（18a-b）。

6.根据权利要求5所述的发光电子织物（1；35），其中所述导电图案由至少一个导电纤维（18a-b）形成。

7.根据权利要求1所述的发光电子织物（1；35），包括至少一个经由所述第一织物层（10）穿过所述间隔层（12）至所述第二织物层（11）的导电纤维（21）。

8.根据权利要求7所述的发光电子织物（1；35），其中所述导电纤维（21）经由所述第二织物层（11）穿过所述间隔层（12）返回至所述第一织物层（10）。

9.根据权利要求1所述的发光电子织物（1；35），其中所述第二织物层包括导电图案，所述导电图案配置为允许电子组件电连接至所述导电图案。

10.根据权利要求1所述的发光电子织物（1；35），进一步包括：

包括纤维（28）的第三织物层（25）；以及

布置在所述第一织物层（10）和所述第三织物层（25）之间的第二间隔层（26），

其中所述第二间隔层（26）包括将所述第一织物层（10）和第三织物层（25）间隔开的间隔纤维（30），

所述间隔纤维（30）附着至包含在所述第一和第三织物层的每个中的纤维从而机械地将所述第一和第三织物层相互连接。

11.根据权利要求1所述的发光电子织物（1；35），包括被布置以漫射由第一组光源（3）发射的光的第一柔性光漫射构件（36），以及被布置以漫射由不同于所述第一组光源的第二组光源发射的光的第二柔性光漫射构件。

12.根据权利要求1所述的发光电子织物（1；35），其中所述光源是发光二极管。

13.一种用在进一步包括多个光源的发光电子织物中的织物基底，所述织物基底包括：包括纤维（14）和导电图案（18a-b）的第一织物层（10），所述导电图案（18a-b）配置为允许所述光源（3）电连接至所述导电图案（18a-b）；

包括纤维（15）的第二织物层（11）；以及

布置在所述第一织物层和所述第二织物层之间的间隔层（12），

其中所述间隔层（12）包括将所述第一和第二织物层间隔开的间隔纤维（16），

所述间隔纤维（16）附着至包含在所述第一和第二织物层的每个中的纤维（14，15）从而机械地将所述第一和第二织物层相互连接；

其中通过形成围绕包含在所述第一和第二织物层的每个中的纤维（14，15）的圈来将所述间隔纤维（16）附着至所述纤维（14，15）。