CN103109009B

CN103109009B - 具有不同针模式的针织纺织品衬底和电子纺织品

Info

Publication number: CN103109009B
Application number: CN201180045773.6A
Authority: CN
Inventors: F.A.范阿比伦; L.范皮伊特森; G.周; A.A.M.霍伊维纳亚斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2031-09-15
Also published as: TW201215720A; EP2619364A1; CN103109009A; US9232637B2; JP2013543063A; US20130170158A1; RU2013118210A; WO2012038862A1; BR112013006766A2

Abstract

一种针织衬底（4；16），其用于将电子组件（3；17a-f）电连接到该针织衬底。该针织衬底包括：用导致第一抗拉刚度的第一针模式针织的第一组衬底部分（5a-e；9a-f）；和用导致第二抗拉刚度的第二针模式针织的第二组衬底部分（6a-f；18a-f），第二抗拉刚度大于第一抗拉刚度。第一组衬底部分（5a-e；19a-f）中的衬底部分被提供在第二组衬底部分中的衬底部分（6a-f；18a-f）之间，并且第二组衬底部分（6a-f；18a-f）中的每一个衬底部分包括导电纱（11a-b），其被布置成允许电子组件（3；17a-f）中的至少一个电连接到所述导电纱。

Description

具有不同针模式的针织纺织品衬底和电子纺织品

技术领域

本发明涉及一种用于电子纺织品的纺织品衬底，并且涉及一种包括这种纺织品衬底的电子纺织品。

背景技术

许多类型的纺织品被用在我们的日常生活中。当电子产品被不引人注目地集成到这些纺织品中以创建电子纺织品时，新的应用领域出现了。新应用的一个这样的示例是发光纺织品，其他示例包括基于纺织品的感测系统、可穿戴的电子产品等等。

对于这些新应用中的一些，比如对于旨在围绕用户的移动的身体部分应用的电子纺织品，电子纺织品的拉伸性是重要的。

目前提出的电子纺织品是可悬挂的（drapable），即它们可以围绕一个形状悬挂。然而，具有高拉伸性的电子纺织品有待发展。

发明内容

鉴于现有技术的上述和其他缺陷，本发明的总体目的在于实现可拉伸的电子纺织品的制造。

根据本发明，提供一种针织衬底，其用于将电子组件电连接到该针织衬底，该针织衬底包括：用导致第一抗拉刚度的第一针模式针织的第一组衬底部分；和用导致第二抗拉刚度的第二针模式针织的第二组衬底部分，第二抗拉刚度高于第一抗拉刚度，其中第一组衬底部分中的衬底部分被提供在第二组衬底部分中的衬底部分之间，并且第二组衬底部分中的每一个衬底部分包括导电纱，其被布置成允许电子组件中的至少一个电连接到所述导电纱。

在本申请的上下文中，“抗拉刚度”应当被理解为在由针织纺织品衬底限定的平面中至少一个方向上的刚度。抗拉刚度可以由杨氏模量表示。

“纱”可以包括一个或若干个纤维，并且特别地，导电纱可以包括多个导电束，其可以例如被扭曲、编织或织结。

如上述背景技术部分中所陈述，对于一些应用而言，非常希望的是提供一种可拉伸的电子纺织品。然而，据预期，拉伸电子纺织品会导致电子纺织品中包括的电子组件上和/或电子组件与其上安装有电子组件的可拉伸衬底的导线分布图之间的电连接上的过度应力，这将有可能导致这种电子纺织品的过低的可靠性。

本发明基于如下认识：通过提供一种具有用于组件安装的相对坚硬部分和在坚硬部分之间提供的相对可拉伸部分的纺织品衬底来将希望的拉伸性与满意的可靠性结合。本发明的发明人已进一步认识到，这样的相对坚硬部分和相对可拉伸部分可以方便地通过提供一种针织衬底来实现，该针织衬底在组件安装位置处和在组件安装位置之间的衬底部分处具有不同的针模式。

第二组衬底部分中的衬底部分可以有利地由导电纱和非导电纱针织而成。

而且，在第二组衬底部分中的衬底部分之间提供的第一组衬底部分的所述衬底部分可以是罗纹针织的。通过罗纹针织，可以方便地实现高拉伸性。

而且，第二组衬底部分中的至少一个衬底部分可以以弹力织物模式来针织，这导致具有相对较低拉伸性（取决于应变的方向）的针织。

根据一个实施例，第一组衬底部分中的衬底部分和第二组衬底部分中的衬底部分可以以交替的条纹来布置。该实施例考虑到易于制造并且可能特别适合用于其中预期拉伸应变主要沿着拉伸应变的已知主导方向发生的应用。当针织衬底在使用中时，交替条纹可以有利地被布置成基本垂直于拉伸应变的该主导方向延伸。

根据另一个实施例，第二组衬底部分中的衬底部分可以被布置为岛状物，每个岛状物基本上被第一组衬底部分的相关衬底部分围绕。对于其中预期应变同时在若干个方向上发生或者其中拉伸应变的主要方向未知或预期随时间变化或处于包括针织衬底的设备之间的应用而言，根据该实施例的针织衬底可能是特别有利的。

而且，根据本发明的各个不同的实施例的针织衬底可以有利地包括在进一步包括多个电子组件的电子纺织品中，每个电子组件以这样的方式附接到针织衬底中所包括的第二组衬底部分的衬底部分：使得电子组件电连接到至少一个导电纱。

附图说明

现在将参照示出本发明的示例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是根据本发明的包括针织衬底的第一实施例的电子纺织品的示例性应用的示意性图示；

图2示意性图示了图1的电子纺织品；

图3是图2中的电子纺织品的第一部分的放大图，其中针织衬底具有带有相对较高刚度的针模式；

图4是图2中的电子纺织品的第二部分的放大图，其中针织衬底具有带有相对较低刚度的针模式；以及

图5示意性图示了根据本发明的包括针织衬底的第二实施例的电子纺织品。

具体实施方式

在下面的描述中，参照用于对用户身体部分进行光疗的发光可拉伸带形式的电子纺织品来描述本发明。该电子纺织品基于具有以交替条纹布置的具有不同刚度的衬底部分的针织衬底。具有相对较高刚度的衬底部分通过所谓的弹力织物针模式形成，而具有相对较低刚度的衬底部分通过罗纹针法形成。

应当注意，这绝不限制本发明的范围，其同样适用于具有用导致第一刚度的第一针模式针织的第一组衬底部分和利用导致大于第一刚度的第二刚度的第二针模式的第二组衬底部分的其他针织衬底。例如，针模式不需要以交替条纹布置，而是可以以任何配置方式来布置，只要第一组衬底部分（具有相对较低的刚度）中的衬底部分被提供在第二组衬底部分（具有相对较高的刚度）中的衬底部分之间。而且，存在许多可以被用来创建不同衬底部分的不同种类的针模式，并且对本领域技术人员而言，检验不同针模式的（抗拉）刚度将是简单明了的。

图1是根据本发明的包括针织衬底的第一实施例的电子纺织品的示例性应用的示意性图示，该示例性应用的形式是用于对用户2的身体部分进行光疗的发光可拉伸带1。另一个典型示例是围绕诸如肘或膝之类的关节的带（局部拉伸高达40%）。

在图2中，更详细地示出图1中的发光可拉伸带1。如在图2中可以看出，发光可拉伸带1包括多个电子组件，在这里其形式为布置在针织纺织品衬底4上的发光二极管（LED）3（为了绘图的清楚，仅用附图标记指示一个LED）。针织纺织品衬底包括以第一针模式针织的第一组衬底部分5a-e和以第二针模式针织的第二组衬底部分6a-f。第一和第二针模式被选择，以使得第二组衬底部分中的衬底部分6a-f的抗拉刚度（杨氏模量E₂）大于第一组衬底部分中的衬底部分5a-e的抗拉刚度（杨氏模量E₁）。

如在图2中可以看出，LED3附接到第二组衬底部分中的衬底部分6a-f。尽管在图2中无法看出，但是针织纺织品衬底4由非导电纱和导电纱制成，并且LED3电连接到导电纱。这将在下文中参照图3进一步描述，图3是第二组衬底部分中的一个衬底部分6b的放大图。

继续参照图2，发光可拉伸带1进一步包括用于将发光可拉伸带1附着到选定的身体部分的紧固部分8a-b。该紧固部分8a-b可以例如是钩-环（hook-and-loop）类型的紧固部分、子母钮或类似物。此外，发光可拉伸带1包括诸如一个或若干个电池之类的电源（未示出）。尽管未在图1中示出，但是如图1中那样的光疗设备可以具有附加层，比如用于使LED与用户的皮肤之间保持最小距离的间隔层和皮肤兼容顶层。

当发光可拉伸带1附着到选定的身体部分时，例如如图1中所示，发光可拉伸带1被拉伸，以使得紧固部分8a-b可以相互接合并且将发光可拉伸带1保持在适当位置。当发光可拉伸带1以此方式被拉伸时，针织纺织品衬底4将伸展并变长，如图2中箭头示意性所示。第一组衬底部分中的衬底部分5a-e将容易拉伸，而相比于第一组衬底部分中的衬底部分5a-e具有更高抗拉刚度的第二组衬底部分中的衬底部分6a-f将在不怎么伸长的情况下吸收应力。这减少了LED3上和LED3的垫与针织纺织品衬底4的导线分布图之间的电（机械）连接上的应力，继而减小了电子纺织品故障的风险。而如果LED3附接到沿其整个长度具有均匀（且高）拉伸性的衬底，则许多应力将被相对坚硬的LED3和它们到衬底的连接所吸收。

现在将参照图3和图4描述针织纺织品衬底4的一种示例性配置。

图3是第二组衬底部分中的衬底部分6b的放大图。如图3中示意性所示，仅使用具有下针9的所谓弹力织物针模式来针织衬底部分6b（如从图3中可见的一侧看到的）。衬底部分6b包括非导电纱10和导电纱11a-b。导电纱11a-b限定了图3中LED3所连接的导线分布图。LED3可以以任何适当的方式（比如通过焊接或使用导电胶等等）电连接到导电纱11a-b。

图4是第一组衬底部分中的衬底部分5c的放大图。如图4中示意性所示，使用具有一行下针9和一行反针12的周期模式的所谓1x1罗纹针织来针织衬底部分5c。通过罗纹针法，图4中所示的衬底部分5c将至少在行方向（图2中箭头指示的方向）上具有比图3中所示的衬底部分6b明显更低的抗拉刚度（更低的杨氏模量E₁）。

尽管对于诸如图1所示之类的应用而言，图2中所示的具有以交替条纹布置的来自第一组衬底部分的衬底部分5a-e和来自第二组衬底部分的衬底部分6a-f的配置是足够的，但是可能存在其他应用，其中拉伸应变的主要方向未知或者可以随时间变化。对于这样的应用，电子纺织品可以有利地基于具有对第一组衬底部分中的衬底部分和第二组衬底部分中的衬底部分的另一种配置的针织纺织品衬底。

图5示意性图示了包括根据本发明的第二实施例的针织纺织品衬底16和多个附接到针织纺织品衬底16的电子组件17a-f的电子纺织品15。如图5中示意性所示，针织纺织品衬底16包括由导致相对较高的抗拉刚度（高杨氏模量E₂）的针模式制成的衬底部分18a-f。这些衬底部分18a-f中的每一个被由导致相对较低的抗拉刚度（低杨氏模量E₁）的针模式制成的衬底部分19a-f围绕。

此外，本领域技术人员在实践要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和所附权利要求能够理解并实现对所公开的实施例的变形。例如可以使用许多其他类型的针模式。对本领域技术人员而言，确定哪些针模式导致高或低的抗拉刚度（高或低的杨氏模量）将是简单明了的。

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”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中叙述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的起码事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims

1.一种可拉伸带形式的电子纺织品（1；15），包括：

-针织衬底（4；16），其用于将多个电子组件（3；17a-f）电连接到该针织衬底，该针织衬底包括：

-用导致第一抗拉刚度的第一针模式针织的第一组衬底部分（5a-e；19a-f）；和

-用导致第二抗拉刚度的第二针模式针织的第二组衬底部分（6a-f；18a-f），第二抗拉刚度大于第一抗拉刚度，

其中所述第一组衬底部分（5a-e；19a-f）中的衬底部分被提供在所述第二组衬底部分（6a-f；18a-f）中的衬底部分之间，并且

其中所述第二组衬底部分（6a-f；18a-f）中的每一个衬底部分包括导电纱（11a-b），所述导电纱被布置成允许所述电子组件（3；17a-f）中的至少一个电连接到所述导电纱；以及

其中所述多个电子组件（3；17a-f）中的每个电子组件以这样的方式附接到针织衬底中所包括的所述第二组衬底部分（6a-f；18a-f）中的衬底部分：使得所述每个电子组件电连接到至少一个导电纱（11a-b）;

其中所述第二组衬底部分中的每个衬底部分包括两条导电纱（11a-b），用于限定一个LED（3）连接到的导体图案。

2.根据权利要求1的电子纺织品（1；15），其中所述第二组衬底部分（6a-f；18a-f）中的衬底部分由所述导电纱（11a-b）和非导电纱（10）针织而成。

3.根据权利要求1或2的电子纺织品（1；15），其中在所述第二组衬底部分中的衬底部分之间提供的所述第一组衬底部分（5a-e；19a-f）中的所述衬底部分是罗纹针织的。

4.根据权利要求1或2的电子纺织品（1；15），其中所述第二组衬底部分（6a-f；18a-f）中的至少一个所述衬底部分以弹力织物模式来针织。

5.根据权利要求1或2的电子纺织品（1；15），其中所述第一组衬底部分（5a-e）中的衬底部分和所述第二组衬底部分（6a-f）中的衬底部分以交替的条纹来布置。

6.根据权利要求1或2的电子纺织品（1；15），其中所述第二组衬底部分中的衬底部分被布置为岛状物，每个岛状物基本上被所述第一组衬底部分中的相关衬底部分围绕。