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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Paillette mit einem Funktionselement, die insbesondere an einem Kleidungsstück oder einem Textilelement angebracht werden kann. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einer Paillette und einem der elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Paillette dienenden Faden oder dgl. an einem Kleidungsstück oder Textilelement sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anordnung.
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Stand der Technik
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Eine Paillette mit wenigstens einem elektrischen oder elektronischen Funktionselement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der
DE 10 2014 206 179 A1 bekannt. Die bekannte Paillette zeichnet sich durch ein Trägerelement zur Anordnung einer Leuchtvorrichtung als Funktionselement aus. Das Trägerelement hat darüber hinaus wenigstens eine Öffnung in Form eines Durchgangslochs, das dazu dient, das Trägerelement bzw. die Paillette unter Verwendung eines zumindest bereichsweise elektrisch leitenden Fadens oder dgl. mit einem Textilelement bzw. Kleidungsstück zu verbinden. Der zumindest bereichsweise elektrisch leitende Faden oder dgl. kann dabei so angeordnet sein, dass er beim Befestigen der Paillette an dem Textilelement bzw. Kleidungsstück in Anlagekontakt mit einem elektrisch leitenden Bereich des Trägerelements gelangt, das mit dem Leuchtelement verbunden ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Paillette mit wenigstens einem elektrischen oder elektronischen Funktionselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sie im Gegensatz zum eingangs genannten Stand der Technik auch dazu geeignet ist, hinsichtlich ihrer Funktion bzw. Aufbaus relativ komplexe bzw. umfangreiche Funktionselemente aufzunehmen und anzusteuern. Hierzu schlägt es die Lehre der Erfindung vor, dass das wenigstens eine Funktionselement mehrere, elektrische oder elektronische Bauelemente umfasst.
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Vorzugsweise ist das Trägerelement ferner in Form eines die elektrisch leitenden Bereiche aufweisenden Schaltungsträgers ausgebildet. Unter einem Schaltungsträger werden im Rahmen der Erfindung beispielsweise Leiterplattenelemente (bestehend aus konventionellen Leiterplattenmaterialien) verstanden, die entweder starr oder flexibel (sogenannte Flexfolien) und/oder ein- oder mehrlagig ausgebildet sind. Unter elektrisch leitenden Bereichen werden beispielsweise Kontaktpads sowie Leiterbahnen verstanden, die durch Beschichtung, Druck oder Ätzen hergestellt sind.
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Unter einem Schaltungsträger im Rahmen der Erfindung soll jedoch auch alternativ eine Bauform verstanden werden, bei der die elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente durch sogenanntes Embedding der Bauelemente in einem Foliensubstrat angeordnet sind, wodurch die Pailletten besonders flach und flexibel gestaltet werden können und die elektronischen Bauelemente besser gegen äußere Einflüsse geschützt sind. Weiterhin wird unter einem Kleidungsstück oder Textilelement neben Kleidungsstücken wie Jacken, Mäntel oder ähnliches z.B. auch Handschuhe verstanden, die beispielsweise Bewegungen der Finger mittels im Bereich der Finger angeordneter Beschleunigungssensoren erfassen und somit Beschleunigungssensoren als Funktionselemente aufweisen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Paillette sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Um einerseits beim Befestigen der Paillette an einem Textilelement bzw. Kleidungsstück eine definierte Anordnung bzw. Positionierung der Paillette zu ermöglichen, wie es insbesondere zwingend erforderlich ist, wenn das Funktionselement als Beschleunigungssensor ausgebildet ist und Beschleunigungen in definierte Raumrichtungen erfasst werden sollen, ist es vorgesehen, dass das Trägerelement einen Umschlingungsbereich für den Faden oder dgl. aufweist, an den der Faden oder dgl. anlegbar ist, dass der Umschlingungsbereich begrenzt ist durch die wenigstens eine Öffnung und eine an einem Rand des Trägerelements ausgebildete, kerbenförmige Aussparung, und dass der wenigstens eine weitere elektrisch leitende Bereich an der Oberfläche des Trägerelements im Umschlingungsbereich angeordnet ist.
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Der Vorteil in der Verwendung einer (Durchgang-) Öffnung in Kombination mit einer kerbenähnlichen Aussparung an dem Trägerelement im Gegensatz zu einer Verwendung von zwei Öffnungen, wie dies aus dem eingangs genannten Stand der Technik an sich bekannt ist, besteht darin, dass die Anordnung bzw. der Raumbedarf für eine Kerbe im Regelfall deutlich geringer ist als für eine Öffnung, deren Größe so bemessen sein muss, dass bei einer maschinellen Verarbeitung eine den Faden oder dgl. führende Nadel sicher den Bereich der Öffnung trifft. Demgegenüber genügt es für die Funktionalität einer kerbenförmigen Aussparung, dass diese lediglich im Bereich des Grunds der Aussparung einen Anlagebereich für den Faden oder dgl. ausbildet, sodass zusammen mit der Öffnung durch die Orientierung der Öffnung und der kerbenähnlichen Aussparung die gewünschte Lageorientierung der Paillette im verbundenen bzw. verwobenen Zustand mit dem Textilelement bzw. Kleidungsstück ermöglicht wird.
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Darüber hinaus ermöglicht es eine derartige Ausbildung, dass die Nadel mit dem Faden oder dgl. nicht unmittelbar im Bereich der kerbenförmigen Aussparung das Textil oder dgl. durchstoßen muss, sondern beispielsweise in einem größeren Abstand zum Trägerelement angeordnet werden kann und lediglich ein Anlagekontakt zu der kerbenförmigen Aussparung ausgebildet ist. Gleichzeitig wird durch den an der Oberfläche des Trägerelements ausgebildeten elektrischen Kontakt beim Befestigen der Paillette an dem Kleidungs- oder Textilelement ohne zusätzliche Arbeitsgänge gleichzeitig die elektrische Kontaktierung zu dem wenigstens einen Funktionselement ausgebildet.
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In Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags kann es vorgesehen sein, dass das Trägerelement einen zentralen Bereich zur Anordnung der Bauelemente und zwei, beidseitig des zentralen Bereichs angeordnete Kontaktierungsbereiche aufweist, in deren Bereichen jeweils wenigstens eine Öffnung und die Aussparung angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass die Paillette in Art eines Baukastensystems an unterschiedlichste Anwendungsbereiche besonders einfach angepasst werden kann, indem z.B. standardisierte Kontaktierungsbereiche mit stets der gleichen Größe mit unterschiedlich groß (abhängig von den Funktionselementen) ausgebildeten zentralen Bereichen verwendet werden.
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Um einerseits eine besonders sichere, über mehrere Stellen ausgebildete Verbindung zwischen der Paillette und dem Kleidungsstück oder Textilelement zu ermöglichen, und andererseits unterschiedliche Varianten bzw. Befestigungsorte für den wenigstens einen Faden oder dgl. zu ermöglichen, kann es vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Öffnung mit zwei, auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung angeordneten Aussparungen zusammenwirkt, wobei der Grund der Aussparungen und der Mittelpunkt der vorzugsweise als rundes Loch ausgebildeten Öffnung vorzugsweise auf einer Geraden angeordnet sind.
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In bevorzugter konkreter geometrischer Ausbildung des zentralen Bereichs und der beiden Kontaktierungsbereiche ist es vorgesehen, dass der zentrale Bereich im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist, und dass die beiden Kontaktierungsbereiche symmetrisch zu einer ersten, in Längsrichtung des zentralen Bereichs verlaufenden Symmetrieachse angeordnet sind.
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In einer Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es vorgesehen, dass die Kontaktierungsbereiche symmetrisch zu einer zweiten, in Querrichtung verlaufenden Symmetrieachse des zentralen Bereichs angeordnet sind und eine Länge in Richtung der ersten Symmetrieachse aufweisen, die geringer ist als die Länge des zentralen Bereichs in Richtung der ersten Symmetrieachse. Eine derartige Anordnung ermöglicht es insbesondere, dass die Fäden oder dgl. zur mechanischen und elektrischen Verbindung der Paillette mit dem Kleidungs- oder Textilelement durch eine mit Blick auf die Außengeometrie des zentralen Bereichs zurückgesetzte Anordnung besonders geschützt beispielsweise gegen mechanische Beanspruchung der Paillette angeordnet sind.
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Insbesondere bei der Verwendung von elektronischen Bauelementen, die eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen benötigen, wie IC's oder dgl., kann es vorgesehen sein, dass der zentrale Bereich an gegenüberliegenden Randbereichen jeweils eine weitere Öffnung mit einem weiteren elektrisch leitenden Bereich zum Durchführen eines der elektrischen Kontaktierung des wenigstens einen Funktionselements sowie der Befestigung des Trägerelements an dem Kleidungsstück oder Textilelement dienenden Fadens oder dgl. aufweist.
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Die Erfindung umfasst weiterhin eine Anordnung, bestehend aus einer Paillette, die vorzugsweise auf die oben beschriebene erfindungsgemäße Art und Weise ausgebildet ist, sowie wenigstens einem, der elektrischen Kontaktierung wenigstens eines Funktionselements sowie der Befestigung der Paillette an einem Kleidungsstück oder Textilelement dienenden Faden oder ähnlichem. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass der Bereich der Paillette zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollflächig mit einer Isolations- und/oder Schutzmasse überdeckt ist. Eine derartige Isolations- und/der Schutzmasse kann beispielsweise in Form einer Silikonmasse ausgebildet sein, die durch Dispensen auf die Paillette aufgebracht wird.
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In einer ganz besonders bevorzugter Weiterbildung der beschriebenen Anordnung ist es vorgesehen, dass die Isolations- und/oder Schutzmasse den Bereich des Fadens oder dgl. an der Paillette in den Bereichen überdeckt, in denen der Faden oder dgl. elektrisch mit der Paillette kontaktiert ist. In diesem Fall findet neben dem zusätzlichen Schutz der elektrischen Kontaktierung eine zusätzliche Fixierung des elektrisch leitfähigen Fadens oder dgl. durch die Isolations- und/oder Schutzmasse statt, die ein Aufreiben des Fadens oder dgl. an Kanten des Trägerelements verhindern bzw. minimieren.
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Ergänzend wird erwähnt, dass das Überdecken der elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente auf dem Trägerelement sowie der Bereiche, in denen die Paillette mit dem elektrisch leitfähigen Faden oder dgl. elektrisch kontaktiert wird, auch in zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten bzw. unabhängig voneinander erfolgen kann. So kann es insbesondere bei der Herstellung der Paillette vorgesehen sein, dass zunächst lediglich die Bereiche der elektronischen Bauelemente bzw. das Trägerelement mit der Isolations- und/oder Schutzmasse überdeckt werden, und dass das Überdecken der Kontaktbereiche der Fäden oder dgl. erst nach dem Verbinden der Paillette mit dem Kleidungsstück bzw. Textilelement erfolgt.
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Zuletzt umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung der soweit beschriebenen Anordnungen, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte aufweist: Befestigen einer Paillette mittels wenigstens eines Fadens oder dgl. an einem Kleidungsstück oder Textilelement und anschließendes zumindest bereichsweises Überdecken der Paillette mit einer Isolations- und/oder Schutzmasse nach dem Befestigen der Paillette.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt in Draufsicht eine teilweise mit Bauelementen bestückte Paillette und deren elektrische und mechanische Verbindung mit einem Textilelement und
- 2 die Anordnung gemäß 1 bei vollständig bestückter Paillette an einem Textilelement in Draufsicht.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In den Figuren ist eine Paillette 10 dargestellt, die dazu ausgebildet ist, mit einem in den Figuren lediglich ausschnittsweise gezeigtem Kleidungsstück oder Textilelement 1 verbunden zu werden. Bei dem Kleidungsstück oder Textilelement 1 kann es sich beispielsweise um eine Jacke, Hose oder ähnliches Kleidungsstück handeln, oder aber einen Handschuh, einen Schuh oder ähnliches. Wesentlich ist lediglich, dass mittels eines in den Figuren gezeigten, zumindest bereichsweise elektrisch leitenden Fadens 2 in Form eines Strickgarns oder ähnlichem die Paillette 10 an dem Kleidungsstück oder Textilelement 1 befestigt werden kann. Hierzu ist es vorgesehen, dass das Kleidungsstück oder Textilelement 1 zumindest im Verbindungsbereich mit der Paillette 10 aus einem Material besteht, das von einer den Faden 2 oder dgl. führenden, in den Figuren nicht gezeigten Nadelelement durchstochen werden kann. Vorzugsweise besteht das Kleidungsstück oder Textilelement 1 somit im Verbindungsbereich mit der Paillette 10 entweder selbst aus einem gewobenem Stoff oder dgl., oder aus einem Material, das eine derartige Festigkeit bzw. derartige Materialeigenschaften aufweist, dass es zur Befestigung des Fadens 2 oder dgl. verwendet werden kann.
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Die Paillette 10 weist ein Trägerelement 12 auf, das in Form eines Schaltungsträgers 14 ausgebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schaltungsträger 14 als Leiterplatte ausgebildet, an deren Oberfläche mittels an sich bekannter Technologien erste und zweite elektrisch leitende Bereiche 15 und 16 ausgebildet sind. Während die ersten elektrisch leitenden Bereiche 15 der elektrischen Kontaktierung des Schaltungsträgers 14 mit einem bzw. mehreren Fäden 2 oder dgl. dienen, sind die zweiten elektrisch leitenden Bereiche 16 in Form von Leiterbahnen, Beschichtungen oder ähnlichem ausgebildet. Die zweiten elektrisch leitenden Bereiche 16, die mit den ersten elektrisch leitenden Bereichen 15 verbunden sind, dienen insbesondere als Bestandteil einer elektronischen Schaltung, die in dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise der Ansteuerung eines Funktionselements 20 dient. Das Funktionselement 20 umfasst mehrere elektrische und/oder elektronische Bauelemente, beispielhaft in Form eines Beschleunigungssensors 22 sowie eines Kondensators 24.
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Das Trägerelement 12 weist einen zentralen Bereich 26 zur Anordnung der genannten Bauelemente mittels der zweiten elektrisch leitenden Bereiche 16 auf. Die Verbindung zwischen den Bauelementen und den zweiten elektrisch leitenden Bereichen 16 erfolgt in konventioneller Technik, beispielsweise durch Ausbildung von Lötverbindungen. Der zentrale Bereich 26 ist rechteckförmig ausgebildet und umfasst eine erste, in Längsrichtung des Trägerelements 12 verlaufende Symmetrieachse 28 und eine zweite, in Querrichtung des Trägerelements 12 verlaufende Symmetrieachse 29. Parallel zu der ersten Symmetrieachse 28 und symmetrisch zu dieser sind an dem zentralen Bereich 26 zwei Kontaktierungsbereiche 31, 32 angeordnet, in denen sich ein Teil der ersten elektrisch leitenden Bereiche 15 befindet. Die beiden Kontaktierungsbereiche 31, 32 sind flügelähnlich ausgebildet und weisen in Richtung der ersten Symmetrieachse 28 eine Länge I auf, die geringer ist als die Länge L des Trägerelements 12 in Richtung der ersten Symmetrieachse 28. Weiterhin sind die beiden Kontaktierungsbereiche 31, 32 symmetrisch zur zweiten Symmetrieachse 29 angeordnet.
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Jeder der beiden Kontaktierungsbereiche 31, 32 umfasst eine mittig bzw. symmetrisch zur zweiten Symmetrieachse 29 angeordnete Öffnung 34 in Form eines runden Loches 35 sowie parallel zur ersten Symmetrieachse 28 an Rändern 36, 37 des Kontaktierungsbereichs 31, 32 jeweils eine in Draufsicht etwa V-förmig ausgebildete kerbenförmige Aussparung 38, 39. Der Grund der jeweiligen Aussparung 38, 39 sowie der Mittelpunkt der Öffnung 34 sind auf einer gemeinsamen Geraden 41 angeordnet, die parallel zur ersten Symmetrieachse 28 verläuft. Weiterhin sind die ersten elektrisch leitenden Bereiche 15 zumindest zwischen der Öffnung 34 und den Aussparungen 38, 39 an der Oberfläche angeordnet. Vorzugsweise erstrecken sich die ersten elektrisch leitenden Bereiche 15 zumindest unmittelbar bis in den Bereich der Öffnung 34 bzw. der Aussparung 38, 39. Wie bereits oben erläutert, sind die ersten elektrisch leitenden Bereiche 15 zumindest mittelbar mit den elektronischen Bauelementen auf dem Schaltungsträger 14 verbunden, und dienen der elektrischen Ansteuerung des Funktionselements 20. Im dargestellten Ausführungsbeispiel überdecken die ersten elektrisch leitenden Bereiche 15 die beiden Kontaktierungsbereiche 31, 32 auf der dem Kleidungsstück bzw. Textilelement 1 abgewandten Seite nahezu vollflächig.
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Jeweils in einem geringen seitlichen Abstand versetzt zur ersten Symmetrieachse 28 sind in dem zentralen Bereich 26 darüber hinaus in Randbereichen 42, 43 weitere Öffnungen 34 in Form von Löchern 35 in Verbindung mit ersten elektrisch leitenden Bereichen 15 ausgebildet. Diese ersten elektrisch leitenden Bereiche 15 können beispielsweise bei einer Bestückung des Trägerelements 12 bzw. des Schaltungsträgers 14 für Bauelemente genutzt werden, die mehrere Anschlüsse aufweisen, die alleine mit den ersten elektrisch leitenden Bereichen 15 der Kontaktierungsbereiche 31, 32 nicht kontaktiert werden könnten.
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In der 1 ist am Beispiel des einen Kontaktierungsbereichs 31 dargestellt, wie ein (einziger) Faden 2 die elektrische Verbindung zu dem ersten elektrisch leitenden Bereichen 15 ausbildet. Hierzu ist jeweils zwischen dem Loch 35 und der Aussparung 38, 39 ein Umschlingungsbereich 44, 45 für den Faden 2 ausgebildet. Der Faden 2 wird beispielhaft in der Darstellung der 1 vom oberen Zeichnungsrand her parallel zur ersten Symmetrieachse 18 in Richtung der Aussparung 38 geführt. Dabei durchdringt er das Material des Kleidungsstücks oder Textilelements 1 mehrfach von unterschiedlichen Seiten, bis er unmittelbar vor der einen Aussparung 38 aus dem Material des Kleidungsstücks oder Textilelements 1 an einer Stelle A austritt und zur Ausbildung des Umschlingungsbereichs 44 zentral in dem Loch 35 an der Stelle B wieder in das Material des Kleidungsstücks oder Textilelements 1 eindringt. Dadurch wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Bereich 15 und dem elektrisch leitenden Faden 2 durch Anlagekontakt ausgebildet. Anschließend tritt der Faden 2 wieder nahe der Stelle B aus und dringt an der Stelle C im Bereich der Aussparung 39 in das Material des Kleidungsstücks oder Textilelements 1 ein, um zur Ausbildung des zweiten Umschlingungsbereichs 45 an der Stelle D wieder durch das Loch 35 das Material des Kleidungsstücks oder Textilelements 1 zu durchdringen. Zuletzt wird der Faden 2 wieder nahe der Stelle D aus dem Material herausgeführt und an der Stelle E im Bereich der Aussparung 38 in das Material des Kleidungsstücks oder Textilelements 1 eingeführt. Der Faden 2 kann von hier aus wieder entlang der zuerst ausgebildeten Linie außerhalb der Paillette 10 zum Ausgangspunkt zurückgeführt werden. Durch die mehrfache Fadenführung wird der Gesamtwiderstand der strom- und datenführenden Leitung gesenkt und eine gewisse Redundanz erzeugt, für den Fall, dass im Zuge einer mechanischen Beanspruchung des Systems ein Teil des Fadens 2 beschädigt wird. Somit würde in diesem Fall zwar der Widerstand steigen, die elektrische Leitung jedoch nicht komplett unterbrochen werden.
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In der 2 ist dargestellt, wie alle ersten elektrisch leitenden Bereiche 15 im Bereich der Öffnungen 34 bzw. der Aussparungen 38, 39 mittels vierer Fäden 2a bis 2d elektrisch kontaktiert werden. Weiterhin ist bereichsweise dargestellt, dass die Oberseite der Paillette 10 mit einer beispielsweise aus Silikon bestehenden Isolations- und/oder Schutzmasse 50 überdeckt ist. Dabei können nicht nur die Bereiche der elektronischen Bauelemente bzw. des Funktionselements 20 von der Isolations- und/oder Schutzmasse 50 überdeckt sein, sondern insbesondere auch die Bereiche, in denen die mechanische und elektrische Verbindung der Paillette 10 mit den Fäden 2a bis 2d erfolgt, d.h. der Bereich der ersten elektrisch leitenden Bereiche 15. Das Aufbringen der Isolations- und/oder Schutzmasse 50 kann in einem einzigen, gemeinsamen Arbeitsgang nach dem Befestigen der Paillette 10 an dem Kleidungsstück oder Textilelement 1 erfolgen. Alternativ erfolgt in einem ersten Schritt zunächst ein bereichsweises Überdecken der Paillette 10 mit der Isolations- und/oder Schutzmasse 50 im Bereich des Funktionselements 20, und anschließend, nach dem Befestigen der Paillette 10 an dem Kleidungsstück oder Textilelement 1 im Bereich der elektrisch leitenden Bereiche 19 durch die Isolations- und/oder Schutzmasse 50.
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Die soweit beschriebene Paillette 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014206179 A1 [0002]
