JP2007023464A - 導電線網を含む織物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ確実に電気部品を接続できる導電線網を含む織物及びその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも１つの電気部品を一織物１０にメッシュ状に編み込まれた電気回路を構成する導電線網１２に電気的に接続するに当たり、一主面に電気部品を搭載し、かつ他の主面に導電線網１２のグリッドに合わせて配置された接続部３２を有するアダプター３０を用い、電気部品が搭載された前記アダプターの接続部３２に対応する部分の絶縁被膜が除去された導電線網１２の接続点１８に前記接続部３２を位置合わせして導電接着剤により電気的に接続すると共に、アダプター部材３０を接着剤によって接着することにより前記織物に強固な機械的接続を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、配列された複数の導電線を含む導電線網と所定の導電線に接続された少なくとも１つの電気部品とを含む織物に関する。また、本発明は、配列された複数の導電線を含む導電線網を有し、少なくとも１つの電気部品が所定の導電線に接続された織物の製造方法に関する。

このような織物に対する需要は急速に増加している。現代では、多くの人々が携帯電話、ＰＤＡまたはＭＰ３プレーヤなどの電子機器を常に携帯している。従って、そのような電子機器の機能を織物に組み込んだり、電気的・電子的機能を有する織物を提供するための多くの試みがなされている。

例えば、ドイツ特許出願公開第１０３ ０７ ５０７号及び米国特許出願公開第２００４／０２５９３９１号は、導電線が配列された織物を開示している。これらの導電線は、織物に固定された所定の電気部品に接続される。

そのため、電気部品は織物の導電線の配列に適合させた接続部を有する。しかし、小さな網目間隔を有する導電線網に接続部を固定しなければならない場合や、電気部品を複数の異なる接続部に固定しなければならない場合には、電気部品の接続によって問題が生じ得る。また、電気的接続とは別に、電気部品は機械的に信頼できる方法で織物に固定しなければならない。その場合に、電気部品と織物との電気的及び／または機械的接続の欠陥が繰り返し発生する場合がある。

本発明は、簡単かつ確実に電気部品を織物に接続することができる織物及びその製造方法を提供する目的に基づくものである。

本発明によれば、上記目的は、独立請求項に定義された織物及びその製造方法によって達成される。好ましい実施形態は各従属請求項に記載されている。

本発明に係る織物は、アダプター部材が電気部品と導電線網との間に配置され、アダプター部材が導電線の配列に適合させた少なくとも１つの接続部を片面に有し、電気部品の接続部に適合させた少なくとも１つの接続部を他方の面に有することを特徴とする。

本発明の基本的な着想は、電気部品を織物に直接固定しないという点にある。接続には、織物の導電線網の構造及び電気部品の接続部に適合させ、電気部品と導電線網との間に配置されたアダプター部材を使用する。その結果、織物の導電線構造を固定される電気部品に適合させたり、電気部品の接続部を導電線網に適合させることが必要ではなくなる。そのため、織物の導電線網の選択・設計及び電気部品の選択の自由度が増す。本発明によれば、様々な種類の接続部を有する電子部品、センサー、アクチュエーター、エネルギー供給源、スイッチなどの異なる電気部品を均一な導電線構造を有する織物に問題なく固定することができる。

本発明の別の利点は、織物と電気部品にアダプター部材を確実に接続することができるということである。従って、織物と電気部品との間で確実かつ信頼性のある電気的及び機械的な接続を達成することができる。
原則として、アダプター部材は任意に選択された厚みを有するように設計することができる。

本発明の好ましい実施形態では、アダプター部材は薄く、特に柔軟な板として設計されている。好ましくは、板は０．１〜３ｍｍの厚みを有し、接続部は板の両側で互いに電気的に接続される。

本発明では、アダプター部材が織物よりも低く、電気部品よりも高い柔軟性及び／または弾性を有することが特に好ましい。そのため、アダプター部材は、高い柔軟性を有する織物の大きく変化する機械的特性を、通常は柔軟性に欠ける電気部品の機械的特性と一致させることができる。従って、織物の使用時に、柔軟性に欠ける電気部品が柔らかく、変形しやすい織物から剥離することを防止することができる。アダプター部材は、ＰＥ、ＰＡ、ＰＵ、ＰＶＣ、ＦＲ−３、ＦＲ−４等の好適なプラスチックの層またはフィルムであることが好ましい。

特に良好な接続のために、本発明では、アダプター部材の表面を電気部品の表面積よりも大きくすることができる。これによって、アダプター部材を織物上に特に良好に機械的に固定することができる。また、１ｍｍ未満の導電線間隔を有する非常に間隔の狭い導電線網の場合でも、十分な間隔を空けた接続部を介して信頼性のある電気的接続を確立することができる。従って、不意の電気的ショートが発生することを回避することができる。

また、アダプター部材を複数の電気部品を実装するために使用することができる。

基本的に、導電線網は織物の上または内部に様々な方法で配置することができる。例えば、導電線網は、インプリントや織物の電気化学処理によって形成することができる。導電線網は任意の配列を有することができ、例えば、平行な導電線のみを有することもできる。ただし、本発明によれば、導電線網が織物に編み合わされたメッシュ状または網目状に配列された導電線を有することが特に好ましい。そのような配列は、例えば衣類としての織物の通常の使用を妨げることがほとんどない。また、交差する導電線を電気的に接続するか、導電線を適切に切断することによって、比較的簡単な方法で非常に複雑な導電線構造を織物内に形成することができる。好ましくは、実質的に直交して交差する導電線のメッシュまたは網目の間隔は０．２〜２０ｍｍである。

特に、非常に細かい網目状に設けられた導電線の場合には、本発明では、アダプター部材の導電線網に対向する面に位置する接続部が導電線に対して角度をなして延びるようにする。例えば、メッシュ間隔Ｄを有する正方形メッシュ構造と、アダプター部材が導電線に対して４５°の角度で傾斜して配置され、直線的に配置された接続部を有する場合には、各接続点間で約１．４倍増加する間隔とすることができる。特に、電子部品が非常に小さく、網目構造が非常に細かい場合には、上記構成はショートの発生しない信頼性のある電気的接続に有利である。また、そのような配置によって、断線のための織物の切断を回避することができる。その結果、織物の強度と安定性が向上する。

本発明によれば、アダプター部材の少なくとも片面に接着剤を設けることによって製造が容易となる。接着剤は、適切な熱的、化学的または機械的処理によって、織物のベース織物または電気部品との強固かつ安定した接続を形成する接着剤または可塑性層であってもよい。接着剤をアダプター部材の両面に使用する場合、接着剤は織物または電気部品に対応する異なる電気絶縁性手段であってもよい。接続部上には、導電性接着剤を設けることができる。

また、本発明によれば、織物の導電線網の導電線の配列に適合させた少なくとも１つの接続部が片面に設けられ、固定される電気部品の接続部に適合させた少なくとも１つの接続部が他方の面に設けられていることを特徴とするアダプター部材が提供される。アダプター部材は製造が容易なフィルム状の薄層であるため、アダプター部材を費用対効果に優れた方法で様々に製造することができる。従って、大きく異なる接続部を有する電気部品を均一な導電線網を有する織物に固定することができる。第１の接続部は、導電線網の所定の交点上に配置されるように調節する。

本発明に係る織物の製造方法は、アダプター部材を電気部品と導電線網との間に配置し、アダプター部材が、導電線の配列に適合し、所定の導電線に接続される少なくとも１つの接続部を片面に有し、電気部品の接続部に適合し、接続部に接続される少なくとも１つの接続部を他方の面に有することを特徴とする。

この方法によって、上述した織物に、簡単かつ信頼性がある様々な方法で様々な接続部を有する異なる電気部品を設けることができる。

好ましくは、導電線を外側絶縁体を有する導電糸として織物に編み合わせ、所定の導電糸を電気的に接続及び／または切断することによって所望の線構造を形成する。その結果、織物の製織時に信頼できる方法で導電線網を製造することができる。外側が絶縁された導電糸の電気的接続は、例えばレーザーまたはエッチングによって外側絶縁体を除去し、導電性接着剤などの電気的接続手段を塗布することによって行われる。ショートを防止するための導電糸の切断も、レーザー、エッチングまたは機械的切断工程によって行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、電気部品２０が設けられた本発明に係る織物１０を示す概略図である。織物１０は、非導電糸材料からなるベース織物、より詳細には、モノフィラメント糸及び／またはマルチフィラメント糸を含む非導電ベース織物からなる。導電糸からなる導電線網がベース織物に編み合わされている。電気部品は、電子部品、センサー、電気アクチュエータ、スイッチまたはキーボタン等の機械的スイッチング素子からなることができる。

図２は、織物１０にメッシュ状または網目状に設けられた導電線網１２上における２つの電気部品２０の基本的な配置を示す。導電線網１２は、均等に配列され、交差する複数の導電線１４からなる。導電線１４は、外側絶縁体を有する、導電性金属ワイヤー、より詳細には銅及び／または銀ワイヤーまたは導電性プラスチックの糸である。所望の導電線を形成するためには、交差する導電線１４の外側絶縁体を狭い領域内で所定の接続点１６において除去し、電気的接続手段によって導電接続を確立する。

電気部品２０は、所定の導電線１４に電気的に接続される複数の接続点を含む接続部２２を有する。そのため、上述したように、所定の点、好ましくは交点で所定の導電線１４の外側絶縁体を除去する。これらの接続点を、導電性プラスチックまたはハンダによって接続部２２の接続点と導電接続する。

電気部品２０を導電線網１２に接続する場合、図３を参照して説明するような様々な問題が生じる可能性がある。接続部２２が導電線網１２の配列に正確に適合しない場合や、電気部品２０が正確に調節されていない場合には、ａ）に示すように接触不良が発生する。この場合、所望の導電線１４との導電接続を確立することができない。また、接続部２２ａは位置ずれした状態で織物１０に配置され、接続部２２ａは所望の交点上に位置せず、横糸導電線上のみ（ｂ）または縦糸導電線上のみ（ｃ）に配置される。この場合も接触不良が発生する。

ｄ）に示すように、１つの接続点がメッシュ状の導電線網１２のグリッド間隔より大きい場合には、複数の導電線が意に反して接続される場合がある。この場合も同様に接触不良が発生し、電気部品２０が誤作動する。

これらの問題を回避するために、本発明では、図４に示すように、導電線網１２を有する織物１０と電気部品２０との間にアダプター部材３０を配置する。

そのため、本発明に係るアダプター部材３０は、図５に示すように、−織物１０に対向する面に第１の接続部３２を有し、第１の接続部３２はメッシュ状の導電線網１２のグリッドに合わせて配置されている。アダプター部材３０の片面の第１の接続部３２に対応して、接続点１８が導電線網１２に設けられており、接続点１８は上述したように導電線１４の外側絶縁体を除去することによって形成されている。板状またはフィルム状のアダプター部材３０の固定は、織物のベース織物との強固な機械的接続を形成する接着剤によって行われる。接続点１８の部分には導電性接着剤が設けられており、導電線網１２の接続点１８とアダプター部材３０の第１の接続部３２との間を選択的に電気的に接続することができる。

このようにして、例えば図６に示すように、様々な接続部２２を有する電気部品２０を信頼性のある方法で任意に選択された導電線網１２を使用して織物に配置することができる。図６に示す電気部品２０は、密接に配置された４つの接続部２２を各長辺上に含む。電気部品２０の接続部２２は、アダプター部材３０の織物１０とは反対側を向く面に配置された第２の接続部３４に対応している。第２の接続部３４からは、上面に配置されたライン３６がアダプター部材３０上の所望の端点に延びている。ライン３６の端点は、アダプター部材３０の下面の第１の接続部３２に対する位置に対応している。電気的接続は、上面からアダプター部材３０の薄い壁厚を介してアダプター部材３０の下面に配置された接続部３２に延びる導体によって達成される。または、アダプター部材３０の下面に沿って分配ラインを設けることもできる。

従って、図６に示すように、非常に密接に配置された電気部品２０の接続部２２を空間的に直線的にし、所与の導電線網１２に適合させることができる。アダプター部材３０の表面寸法は電気部品２０の表面積の数倍であってもよく、電気部品を織物１０に良好に機械的に固定することができる。また、アダプター部材３０の周縁部は、内部に配置された電気的接続点を保護・絶縁する。

図７の好ましい実施形態によれば、アダプター部材３０の第１の接続部３２を直交するメッシュ状の導電線網１２に対してオフセットして配置することができる。このオフセット配置によって、接続点１８は同一の導電線１４上に配置されることはない。その結果、その他の場合には必要となる導電線の切断を不要とすることができ、接触不良やショートの可能性がさらに減少し、安定性が向上する。アダプター部材３０の上面に位置する第２の接続部３４は点線によって模式的に示している。

本発明によって、図８に示すように、導電線網１２との接続に使用される第１の接続部３２と、アダプター部材３０の上面に配置され、電気部品２０の接続部２２との電気的接続に使用される第２の接続部３４との間で空間的な直線性を達成することができる。アダプター部材３０の下面に位置する第１の接続部３２の正方形の接続点とアダプター部材３０の上面に位置する円形の第２の接続部３４との間には、点線３６によって示す連結ライン３６が設けられている。

電気部品の織物への固定を示す。 導電線網上に位置する２つの電気部品の接続部を示す。 接続に関連する問題を示すために導電線網上の様々な接続部を示す。 本発明に係る電気部品の配置を示す。 織物上に配置された本発明に係るアダプター部材の接続部を模式的に示す。 固定された２つの電気部品を有する本発明に係る織物を示す。 本発明に従って角度をなして設けられた接続部を示す。 本発明に係るアダプター部材上に配置された接続部の２つの例を示す。

Claims (11)

1. 配列された複数の導電線を含む導電線網と、所定の導電線に接続された少なくとも１つの電気部品とを含む織物であって、アダプター部材が前記電気部品と前記導電線網との間に配置され、前記アダプター部材が、前記導電線の配列に適合させた少なくとも１つの接続部を片面に有し、前記電気部品の接続部に適合させた少なくとも１つの接続部を他方の面に有する織物。
2. 請求項１において、前記アダプター部材が薄く、特に柔軟な板として設計されている織物。
3. 請求項１において、前記アダプター部材が、前記織物よりも低く、前記電気部品よりも高い柔軟性及び／または弾性を有する織物。
4. 請求項１において、前記アダプター部材の表面が前記電気部品の表面積よりも大きい織物。
5. 請求項１において、前記導電線網が、メッシュ状または網目状に配列され、前記織物に編み合わされた導電線を有する織物。
6. 請求項１において、前記アダプター部材の前記導電線網に対向する面に位置する前記接続部が、前記導電線に対して角度をなして延びるように設計されている織物。
7. 請求項１において、前記アダプター部材の少なくとも片面に接着剤が設けられている織物。
8. 請求項１において、前記アダプター部材が、前記導電線のメッシュ状の配列に適合させた少なくとも２つの接続点を有する少なくとも１つの接続部を片面に有し、前記接続点が、前記接続点が同一の導電線上に配置されないように前記導電線網の前記メッシュ状の配置に対してオフセットして配置されている織物。
9. 請求項１に記載の織物のためのアダプター部材であって、前記織物の導電線網の導電線の配列に適合させた少なくとも１つの接続部が片面に設けられ、固定される電気部品の接続部に適合させた少なくとも１つの接続部が他方の面に設けられているアダプター部材。
10. 配列された複数の導電線を含む導電線網を有し、少なくとも１つの電気部品が所定の導電線に接続された織物の製造方法であって、アダプター部材を前記電気部品と前記導電線網との間に配置し、前記アダプター部材が、前記導電線の配列に適合し、前記所定の導電線に接続される少なくとも１つの接続部を片面に有し、前記電気部品の接続部に適合し、前記接続部に接続される少なくとも１つの接続部を他方の面に有する織物の製造方法。
11. 請求項１０において、前記導電線を、外側絶縁体を有する導電糸として前記織物に編み合わせ、所定の導電糸を電気的に接続及び／または切断することによって所望の線構造を形成する織物の製造方法。

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