JP5582531B2 - Contact structure for electronic textile and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、表面に電気的機能素子を形成したフレキシブルな繊維基材を織布化したエレクトロニクステキスタイル、すなわち機能性織布に関し、特に繊維基材をたて糸、よこ糸として織布化する際の両者の接点構造及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic textile obtained by weaving a flexible fiber base material having an electrical functional element formed on the surface thereof, that is, a functional woven fabric, and in particular, when both the fiber base material is woven as warp and weft. The present invention relates to a contact structure and a manufacturing method thereof.
センサーやアクチュエータ等に代表される微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを、ＰＥＴ等の繊維基材に成膜、パターニング、エッチング、インプリント等により形成し、こうした繊維基材同士をたて糸及びよこ糸として織り込んで、柔軟で所定の面積を有する機能性織布とするためには、たて糸及びよこ糸としての位置決めと物理的接続、そしてこれらを電気的に接続する電気的接点が必要となる。 Micro electro mechanical system (MEMS) devices represented by sensors and actuators are formed on fiber substrates such as PET by film formation, patterning, etching, imprinting, etc., and these fiber substrates are interwoven as warp yarns and weft yarns. In order to obtain a functional woven fabric that is flexible and has a predetermined area, positioning and physical connection as warps and wefts, and electrical contacts that electrically connect them are required.
下記特許文献１には、有機ＬＥＤが表面に形成された帯状の繊維基材と、ＲＡＭが表面に形成された帯状の繊維基材とをたて糸及びよこ糸として織り込んで機能性織布を形成することが記載されており、両繊維基材が接触する対向箇所に、凹凸の表面接点構造を形成し、両者を嵌合することにより、物理的接続と電気的接続を実現している。 In the following Patent Document 1, a functional woven fabric is formed by weaving a belt-like fiber base material with an organic LED formed on the surface and a belt-like fiber base material with a RAM formed on the surface as warp and weft. Is formed, and a concave and convex surface contact structure is formed at an opposite location where both fiber bases come into contact with each other, and physical connection and electrical connection are realized by fitting the two together.
また、下記特許文献２には、発光素子などの電気的素子とその接点が配列された機能性繊維基材に対し、接点部分で導電性繊維基材を交差させることにより、電気素子に電力を供給することが記載されている。 Further, in Patent Document 2 below, electric power is supplied to an electrical element by crossing a conductive fiber substrate at a contact portion with respect to a functional fiber substrate in which an electrical element such as a light emitting element and its contacts are arranged. Supplying is described.
こうした機能性織布は、使用形態に応じて様々な曲率に湾曲されるが、その際、繊維基材のたて糸とよこ糸間に３００μｍ程度のギャップが生じる可能性があり、上記特許文献１にみられるような構造では、このようなギャップを吸収することができず、凹凸の表面接点構造が離脱してしまい、繊維基材に形成された機能素子の電気的接続が断線され機能劣化を招くことになる。 Such a functional woven fabric is curved with various curvatures depending on the usage form. At that time, a gap of about 300 μm may be generated between the warp and the weft of the fiber base material. In such a structure, such a gap cannot be absorbed, the uneven surface contact structure is detached, and the electrical connection of the functional element formed on the fiber substrate is disconnected, resulting in functional deterioration. become.
そこで、本発明の目的は、機能性織布が様々な曲率で湾曲されても、たて糸とよこ糸間の接続部が柔軟に伸縮して、物理的接続、電気的接続を維持することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to maintain a physical connection and an electrical connection by flexibly expanding and contracting a connection portion between a warp and a weft even if the functional woven fabric is bent with various curvatures.
本発明では、上記の目的を達成するため、長さ方向に配線を備えた繊維基材をよこ糸及びたて糸として織り込み、交差箇所で両者の物理的結合を行うとともに、よこ糸用繊維基材及びたて糸用繊維基材の少なくとも一方に形成した機能素子を、両繊維基材の配線により電気的に接続する結合部を備えた機能性織布において、前記結合部は、前記よこ糸用繊維基材及びたて糸用繊維基材のそれぞれに形成した導電性のナノピラーからなり、該ナノピラーは、前記繊維基材の少なくとも一方に設けた導電性カンチレバーの先端部に形成され、両ナノピラーを互いに接触させて係合させることにより、両繊維基材の物理的結合及び電気的接続を行うようにした。 In the present invention, in order to achieve the above object, a fiber base material having wiring in the length direction is woven as a weft thread and a warp thread, and the two are physically connected at the intersection, and the fiber base material for the weft thread and the warp thread the functional element formed on at least one of the fibrous substrate, the functional fabric having a coupling portion for electrically connecting the wiring of both fiber substrate, wherein the coupling portion, the weft fiber base material and a warp It consists of conductive nanopillars formed on each of the fiber bases, the nanopillars are formed at the tip of a conductive cantilever provided on at least one of the fiber bases, and both nanopillars are brought into contact with each other and engaged. Thus, physical connection and electrical connection of both fiber base materials were performed.
前記ナノピラーの外周面に凹凸部を形成し、両ナノピラーを互いに接触させて係合させる際、双方の凹凸部を互い違いに接触させて係合させるようにしてもよい。 An uneven portion may be formed on the outer peripheral surface of the nanopillar, and when both nanopillars are brought into contact with each other and engaged, both the uneven portions may be alternately brought into contact with each other.
また前記導電性カンチレバーは、前記機能素子それぞれの裏面に設けられ、他方の繊維基材における前記機能素子との交差部分のそれぞれに、前記導電性カンチレバーの先端部に形成されたナノピラーと係合するナノピラーを形成してもよい。 Also, the conductive cantilever, provided on the back surface of the functional element their respective each of intersections of the functional element of the other fiber substrate, is formed on the tip portion of the conductive cantilever nanopillars You may form the nano pillar engaged with.
さらに、前記導電性カンチレバーは、前記よこ糸用繊維基材及びたて糸用繊維基材の双方に設けられ、該カンチレバーのそれぞれの先端に形成したナノピラーを互いに係合させることにより、両繊維基材の物理的結合及び電気的接続を行うようにしてよい。 Further, the conductive cantilever is provided on both the weft fiber base material and the warp fiber base material, and the nanopillars formed at the respective tips of the cantilever are engaged with each other to thereby physically Mechanical coupling and electrical connection may be made.
一方、本発明では、上記の機能性織布を効率よく製造するため、長さ方向に配線を備えた繊維基材をよこ糸及びたて糸として織り込み、交差箇所で両者の物理的結合を行うとともに、よこ糸用繊維基材及びたて糸用繊維基材の少なくとも一方に形成した機能素子を、両繊維基材の配線により電気的接続を行う結合部を備えた機能性織布の製造方法において、
前記繊維基材おける前記機能素子の裏面に均一なアモルファスフッ素樹脂層を塗布する工程と、前記機能素子の裏側に対応して、該アモルファスフッ素樹脂層に凹部をインプリントすることにより、前記結合部の基部を形成する工程と、前記基部が形成されたアモルファスフッ素樹脂層の表面にポリメタクリル酸メチル樹脂層を塗布する工程と、前記ポリメタクリル酸メチル樹脂層の上面にさらに導電性ポリマー層を塗布する工程と、前記ポリメタクリル酸メチル樹脂層と前記導電性ポリマー層の積層部における前記基部及び該基部の上端から前記繊維基材の表面に対し、所定厚さの前記アモルファスフッ素樹脂層を介して平行に延びるレバー部をインプリントにより形成する工程と、前記基部に充填された前記アモルファスフッ素樹脂層、及び、前記レバー部を構成する、前記ポリメタクリル酸メチル樹脂層及び前記導電性ポリマー層の積層部を除き、前記アモルファスフッ素樹脂層、前記ポリメタクリル酸メチル樹脂層及び前記導電性ポリマー層をすべて除去する工程、前記レバー部上面の前記導電性ポリマー層の表面にインプリントすることによりナノピラーを形成する工程とにより機能性織布を製造した。
On the other hand, in the present invention, in order to efficiently produce the above functional woven fabric, a fiber base material having wiring in the length direction is woven as weft yarn and warp yarn, and the two are physically coupled at the intersection, and the weft yarn In the method for producing a functional woven fabric provided with a coupling portion for electrically connecting the functional element formed on at least one of the fiber base material for warp and the fiber base material for warp by wiring of both fiber base materials,
The step of applying a uniform amorphous fluororesin layer on the back surface of the functional element in the fiber base , and imprinting a recess in the amorphous fluororesin layer corresponding to the back side of the functional element, Forming a base portion, applying a polymethyl methacrylate resin layer on the surface of the amorphous fluororesin layer on which the base portion is formed, and further applying a conductive polymer layer on the top surface of the polymethyl methacrylate resin layer a step of, the relative said base and a surface of the fibrous base material from the upper end of the base portion in the stacked portion of the polymethylmethacrylate resin layer wherein the conductive polymer layer, through the amorphous fluororesin layer having a predetermined thickness forming by imprinting a lever portion extending in parallel, the amorphous fluororesin layer filled in the base part, In addition, the amorphous fluororesin layer, the polymethyl methacrylate resin layer, and the conductive polymer layer are all removed except the laminated portion of the polymethyl methacrylate resin layer and the conductive polymer layer constituting the lever portion. And a step of forming nanopillars by imprinting on the surface of the conductive polymer layer on the upper surface of the lever portion to produce a functional woven fabric.
本発明の機能性織布によれば、さまざまな曲率に湾曲されても、よこ糸とたて糸の交差箇所が、先端のナノピラーで互いに結合されている導電性カンチレバーで結合されているため、カンチレバーが水平状態から直立状態になるまで追随し、物理的接続、電気的接続を確実に維持することが可能になる。 According to the functional woven fabric of the present invention, even if it is curved to various curvatures, the intersection of the weft yarn and the warp yarn is coupled by the conductive cantilever that is coupled to each other by the nanopillar at the tip. It is possible to follow the state from the state to the upright state, and to reliably maintain the physical connection and the electrical connection.
また本発明の機能性織布の製造方法によれば、繊維基材に均一に塗布したアモルファスフッ素樹脂層にインプリントすることにより、結合部としてのカンチレバーの基部を形成させるとともに、この基部に対応して、アモルファスフッ素樹脂層の上層に、インプリントによりポリメタクリル酸メチル樹脂層及び導電性ポリマー層の積層部からなるレバー部を形成した上で、アモルファスフッ素樹脂層を除去することにより、上記のカンチレバーを効率よく製造することが可能になる。 In addition, according to the method for producing a functional woven fabric of the present invention, a base portion of a cantilever as a coupling portion is formed by imprinting on an amorphous fluororesin layer uniformly applied to a fiber base, and this base portion is supported. Then, on the upper layer of the amorphous fluororesin layer, after forming a lever portion composed of a laminated portion of the polymethyl methacrylate resin layer and the conductive polymer layer by imprinting, the amorphous fluororesin layer is removed, A cantilever can be manufactured efficiently.
図１は、機能性織布の一例を示しており、よこ糸用繊維基材１及びたて糸用繊維基材２は、例えば、２〜３ｍｍ程度の幅を有するＰＥＴ製の帯状繊維基材３などからなり、交互に交差するよう織り込まれている。よこ糸用繊維基材１には、センサデバイスなどの機能素子４がたて糸用繊維基材２との交差部分近傍の上面に形成されている。この機能素子４は、機能性薄膜を印刷、あるいはダイコート等の手法で塗布したり、半導体製造工程を用いて直接形成されており、各機能素子４は、よこ糸用繊維基材１の上面に長さ方向に連続的に形成された配線５−１により電気的に接続されている。なお、機能素子４を予め半導体製造工程で多数製造しておき、配線５−１に電気的に接続されるよう、よこ糸用繊維基材１に貼付してもよい。 FIG. 1 shows an example of a functional woven fabric. A weft fiber base material 1 and a warp fiber base material 2 are made of, for example, a strip-shaped fiber base material 3 made of PET having a width of about 2 to 3 mm. It is woven to alternate. In the weft fiber base material 1, a functional element 4 such as a sensor device is formed on the upper surface in the vicinity of the intersection with the warp fiber base material 2. This functional element 4 is formed by directly applying a functional thin film by printing or die coating or using a semiconductor manufacturing process. Each functional element 4 is long on the upper surface of the weft fiber substrate 1. They are electrically connected by wiring 5-1 continuously formed in the vertical direction. A large number of functional elements 4 may be manufactured in advance in the semiconductor manufacturing process, and may be affixed to the weft fiber base material 1 so as to be electrically connected to the wiring 5-1.
一方、たて糸用繊維基材２にも配線５−２が形成されており、よこ糸用繊維基材１の各機能素子４の裏面とたて糸用繊維基材２の交差部分には、各機能素子４と配線５−２とを物理的かつ電気的に接続する接点構造６と接点構造７とが互いに対向するよう形成され、両接点構造６、７が結合することにより、よこ糸用繊維基材１の配線５−１、各機能素子４及びたて糸用繊維基材２の配線５−２が電気的に接続されることになる。なお、各機能素子４とよこ糸用繊維基材１側の接点構造とは、よこ糸用繊維基材１の側方を回り込む配線５−３により電気的に接続されている。
また、この例に示すように、よこ糸用繊維基材１及びたて糸用繊維基材２の間に、機能素子、配線、接点構造などをまったく備えていない繊維基材３そのものを交互に織り込み、機能性織布としての強度や屈曲性を強化するようにしてもよい。
On the other hand, wiring 5-2 is also formed in the warp fiber base material 2, and each functional element 4 is provided at the intersection of the back surface of each functional element 4 of the weft fiber base material 1 and the warp fiber base material 2. The contact structure 6 that physically and electrically connects the wiring 5-2 and the contact structure 7 are formed so as to be opposed to each other, and the contact structures 6 and 7 are joined together, so that the weft fiber base material 1 The wiring 5-1, each functional element 4, and the wiring 5-2 of the warp fiber base material 2 are electrically connected. Each functional element 4 and the contact structure on the weft fiber base material 1 side are electrically connected to each other by a wiring 5-3 that wraps around the side of the weft fiber base material 1.
In addition, as shown in this example, the fiber base material 3 itself that does not include any functional element, wiring, contact structure, or the like is alternately woven between the weft fiber base material 1 and the warp fiber base material 2 to function. You may make it strengthen the intensity | strength and flexibility as an elastic woven fabric.
また、各機能素子４については、どのよこ糸用繊維基材１とどのたて糸用繊維基材２の交差部分に配置されたものであるかを特定する必要があるため、各機能素子４毎に、よこ糸用繊維基材１、たて糸用繊維基材２に専用の配線５−１、５−２を複数本形成してもよいが、両繊維基材にそれぞれ１本の配線５−１、５−２に並列に接続し、各配線５−１、５−２からの信号を所定の周波数で繊維基材毎にスキャニングすることにより、各機能素子４の位置を特定するようにしてもよい。 In addition, for each functional element 4, it is necessary to specify which weft fiber base material 1 and which warp fiber base material 2 are arranged at the intersection, so for each functional element 4, A plurality of dedicated wirings 5-1 and 5-2 may be formed on the weft fiber base material 1 and the warp fiber base material 2, but one wiring 5-1 and 5-5 are respectively provided on both fiber base materials. 2, the position of each functional element 4 may be specified by scanning the signals from the wirings 5-1, 5-2 for each fiber base material at a predetermined frequency.
この接点構造６、７は、図２に示されるように、導電性を備えた樹脂から形成されたカンチレバー８からなり、このカンチレバー８は、図３（ａ）に示されるように、繊維基材３から垂直方向に延びる基部９と、該基部９の上端部から繊維基材３に所定の間隙を介して平行に延びるレバー部１０とからなるＬ字状のものである。 As shown in FIG. 2, the contact structures 6 and 7 include a cantilever 8 formed of a resin having conductivity. As shown in FIG. 3A, the cantilever 8 is a fiber base material. 3 is an L-shaped configuration including a base portion 9 extending in the vertical direction from 3 and a lever portion 10 extending in parallel from the upper end portion of the base portion 9 to the fiber base 3 via a predetermined gap.
以下、よこ糸用繊維基材１、たて糸用繊維基材２の製造工程について説明する。
（１）帯状のＰＥＴフィルムからなるよこ糸用繊維基材１の上面には、機能性薄膜の印刷等により機能素子４が形成されており、また、この機能素子４に電気的に接続するよう、よこ糸用繊維基材１の長さ方向にわたり配線５−１が形成されている。なお、この配線５−１は、導電性インクを凸版印刷、グラビア印刷、ダイコートあるいはインクジェットなどにより印刷することにより形成することができる。
Hereinafter, the manufacturing process of the fiber substrate 1 for the weft and the fiber substrate 2 for the warp will be described.
(1) The functional element 4 is formed on the upper surface of the weft fiber base material 1 made of a strip-shaped PET film by printing a functional thin film, and so as to be electrically connected to the functional element 4. Wirings 5-1 are formed over the length direction of the weft fiber substrate 1. The wiring 5-1 can be formed by printing conductive ink by letterpress printing, gravure printing, die coating or ink jet.
（２）よこ糸用繊維基材１の裏面（図３では上面）に、例えばＣＹＴＯＰ（登録商標）等のアモルファスフッ素樹脂層１１を均一に塗布する。 (2) An amorphous fluororesin layer 11 such as CYTOP (registered trademark) is uniformly applied to the back surface (upper surface in FIG. 3) of the weft fiber substrate 1.
（３）よこ糸用繊維基材１上の機能素子４の裏側に対応して、カンチレバー８の基部９に対応する凹部をアモルファスフッ素樹脂層１１にインプリントすることにより形成する。なお、この凹部は、機能素子４の接点に表裏で対応するよう、よこ糸用繊維基材１裏面に形成されている。 (3) A recess corresponding to the base 9 of the cantilever 8 is formed by imprinting on the amorphous fluororesin layer 11 corresponding to the back side of the functional element 4 on the weft fiber substrate 1. In addition, this recessed part is formed in the fiber base material 1 for weft yarn so that it may correspond to the contact of the functional element 4 on the front and back.
（４）この基部９に対応する凹部を含む表面上に、導電性ポリアニリンなど、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）層１２を塗布し、さらにその上面に導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ等）層１３を塗布して積層する。 (4) A polymethyl methacrylate resin (PMMA) layer 12 such as conductive polyaniline is applied on the surface including the concave portion corresponding to the base 9, and a conductive polymer (PEDOT-PSS etc.) layer 13 is further formed on the upper surface. Is applied and laminated.
（５）この基部９に対応する凹部に充填されたポリメタクリル酸メチル樹脂層１２と組み合わされて、その上面によこ糸用繊維基材１の表面と平行に延びるレバー部１０をインプリントにより形成し、それ以外のアモルファスフッ素樹脂層１１、ポリメタクリル酸メチル樹脂層１２及び導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ等）層１３をすべて除去する。これにより、ポリメタクリル酸メチル樹脂層１２より形成される基部９と、その基部９からよこ糸用繊維基材１に平行に延びるポリメタクリル酸メチル樹脂層１２と導電性ポリマー層１３との積層物からなるレバー部１０が形成される。 (5) In combination with the polymethyl methacrylate resin layer 12 filled in the concave portion corresponding to the base portion 9, a lever portion 10 extending parallel to the surface of the weft fiber substrate 1 is formed by imprinting on the upper surface. The other amorphous fluororesin layer 11, polymethyl methacrylate resin layer 12 and conductive polymer (PEDOT-PSS etc.) layer 13 are all removed. Thereby, from the base part 9 formed from the polymethyl methacrylate resin layer 12 and the laminate of the polymethyl methacrylate resin layer 12 and the conductive polymer layer 13 extending in parallel to the weft fiber base material 1 from the base part 9. A lever portion 10 is formed.
（６）レバー部１０表面の導電性ポリマー層１３のうち、先端側の表面に、図３（ａ）に示されるように、紫外線透過ガラスの裏面に貼付したナノピラーモールドに導電性ポリマーをコーティングし、導電性ポリマー層１３の上面に密着させた後、図３（ｂ）に示されるように、紫外線を照射し、ＵＶ硬化によりナノピラー１４を形成する。なお、このナノピラー１４は、図４に示されるように略円筒型で、この実施例ではその外周面には軸線方向に微小な凹凸が形成されている。
なお、ナノピラー１４をインプリントする際の型としては、図５に示されるように、シリコンモールドにＰＤＭＳ樹脂を真空キャスティングにより塗布し、硬化後にパーマネントボンディングによりガラス基板に固着し、シリコンモールドに予め形成した微小な凹凸を有するナノピラー形状を転写して、ナノピラーモールドを形成することができる。
(6) The conductive polymer layer 13 on the surface of the lever portion 10 is coated with a conductive polymer on the nanopillar mold affixed to the back surface of the ultraviolet transmissive glass on the tip side surface as shown in FIG. Then, after being brought into close contact with the upper surface of the conductive polymer layer 13, as shown in FIG. 3B, the nanopillars 14 are formed by UV irradiation and UV curing. The nanopillar 14 is substantially cylindrical as shown in FIG. 4, and in this embodiment, minute irregularities are formed in the axial direction on the outer peripheral surface thereof.
As shown in FIG. 5, a mold for imprinting the nanopillar 14 is formed by applying PDMS resin to a silicon mold by vacuum casting, and after fixing, fixing to a glass substrate by permanent bonding, and forming in advance on the silicon mold. A nanopillar mold can be formed by transferring the nanopillar shape having minute irregularities.
（７）ポリメタクリル酸メチル樹脂層１２及び導電性ポリマー層１３はインプリント温度からの冷却時に収縮するが、レバー部１０を形成するポリメタクリル酸メチル樹脂層１２の下方には、アモルファスフッ素樹脂層１１が所定の厚さで残存し、これにより保持され、レバー部１０は、図３（ｃ）に示されるように、ポリメタクリル酸メチル樹脂層１２及び導電性ポリマー１３のインプリント温度から冷却に伴い、異種材料間の熱膨張率等の相違により内部応力を蓄積した状態で水平を維持している。
なお、基部９及びレバー部１０を備えたカンチレバー８は機能素子４毎に設けられ、図２に示されるように、長手方向に直交する方向に櫛状に形成されている。
(7) Although the polymethyl methacrylate resin layer 12 and the conductive polymer layer 13 shrink when cooled from the imprint temperature, an amorphous fluororesin layer is formed below the polymethyl methacrylate resin layer 12 forming the lever portion 10. 11 remains at a predetermined thickness and is held thereby, and the lever portion 10 is cooled from the imprint temperature of the polymethyl methacrylate resin layer 12 and the conductive polymer 13 as shown in FIG. Along with this, level is maintained in a state where internal stress is accumulated due to a difference in thermal expansion coefficient between different materials.
In addition, the cantilever 8 provided with the base part 9 and the lever part 10 is provided for each functional element 4 and is formed in a comb shape in a direction orthogonal to the longitudinal direction as shown in FIG.
（８）そして、高圧空気を吹き込みことにより、レバー部１０下面のアモルファスフッ素樹脂層１１を除去すると、導電性ポリマー層１３は、インプリント温度からの冷却時に蓄積した内部応力により、図３（ｃ）の状態から、図２に示されるようにカンチレバー部１０は基部９を基点として弓状に屈曲する。なお、この屈曲率は、レバー部１０の長さと幅の比やポリメタクリル酸メチル樹脂、導電性ポリマーの熱膨張率などにより様々な値にすることができる。 (8) Then, when the amorphous fluororesin layer 11 on the lower surface of the lever portion 10 is removed by blowing high-pressure air, the conductive polymer layer 13 has an internal stress accumulated at the time of cooling from the imprint temperature. 2), the cantilever part 10 bends in an arcuate shape with the base part 9 as a base point, as shown in FIG. The bending rate can be varied depending on the ratio of the length and width of the lever portion 10 and the thermal expansion coefficient of the polymethyl methacrylate resin and the conductive polymer.
以上のように、配線５−１に電気的に接続される機能素子４毎に、電気的に接続されるカンチレバー８をよこ糸用繊維基材１となる繊維基材３に一挙に形成することができる。
なお、たて糸用繊維基材２についても、同様の製造工程で配線５−２に電気的に接続されるカンチレバー８を形成し、よこ糸用繊維基材１とたて糸用繊維基材２を織り込んで織布を形成する際、両カンチレバー８の端部を対向させ、図６に示されるように、両者のナノピラー１４が互いの間隙に入り込ませることにより、よこ糸用繊維基材１とたて糸用繊維基材２を物理的かつ電気的に強固に接続する接点構造６及び７とすることができる。
As described above, for each functional element 4 electrically connected to the wiring 5-1, the electrically connected cantilever 8 can be formed all at once on the fiber base material 3 serving as the weft fiber base material 1. it can.
The warp fiber base material 2 is also woven by forming the cantilever 8 electrically connected to the wiring 5-2 in the same manufacturing process, and weaving the weft fiber base material 1 and the warp fiber base material 2 When forming the cloth, the ends of both cantilevers 8 are opposed to each other, and as shown in FIG. 6, both nanopillars 14 enter the gap between each other, whereby weft fiber substrate 1 and warp fiber substrate. 2 can be the contact structures 6 and 7 that physically and electrically connect firmly.
すなわち、よこ糸用繊維基材１とたて糸用繊維基材２を織り込む際、一方のカンチレバー８に形成されたナノピラー１４を他方のナノピラー１４の間隙に押し込むことにより、一方のナノピラー１４の外周面に形成された凹凸部が、これを取り囲む他方側のナノピラー１４のいずれかと互いの凹凸部で互い違いに接触して係合し、繊維基材３がさまざまな曲率に湾曲されても、いずれかのナノピラー１４との接触した係合状態が維持され、双方のカンチレバーが水平状態から直立状態になるまで追随し、物理的接続、電気的接続を確実に維持することが可能になる。 That is, when weaving the weft fiber base material 1 and the warp fiber base material 2, the nanopillar 14 formed on one cantilever 8 is pushed into the gap between the other nanopillars 14, thereby forming on the outer peripheral surface of one nanopillar 14. Even if the formed uneven portion is in contact with and engaged with any one of the nanopillars 14 on the other side surrounding the uneven portion so that the fiber substrate 3 is curved to various curvatures, any one of the nanopillars 14 The contacted state is maintained, and both cantilevers follow up from the horizontal state to the upright state, so that the physical connection and the electrical connection can be reliably maintained.
よこ糸用繊維基材１とたて糸用繊維基材２の双方に、その長手方向に対し直交する方向にカンチレバー８を形成した場合、両カンチレバーは直交する方向で交差することになるが、図２あるいは図７（ｂ）に示されるように、よこ糸用繊維基材１とたて糸用繊維基材２の一方には、長手方向に直交する方向にカンチレバー８を形成し、他方には、長手方向にカンチレバー８を形成すれば、両カンチレバー８を直線上で対向させることができる。その際は、アモルファスフッ素樹脂層１１あるいはポリメタクリル酸メチル樹脂層１２及び導電性ポリマー１３の積層部をインプリントする型として、一方には繊維基材３の長手方向に直交する櫛状の凸部あるいは凹部を有するものを使用し、他方には、繊維基材３に対し長手方向の櫛状の凹部あるいは凸部を、繊維基材３の長手方向に断続的に複数有するものを使用すればよい。 When the cantilever 8 is formed in both the weft fiber base material 1 and the warp fiber base material 2 in a direction orthogonal to the longitudinal direction, both cantilevers intersect in the orthogonal direction. As shown in FIG. 7B, a cantilever 8 is formed in one of the weft fiber substrate 1 and the warp fiber substrate 2 in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and the other is a cantilever in the longitudinal direction. If 8 is formed, both cantilevers 8 can be made to oppose each other on a straight line. In that case, as a mold for imprinting the laminated portion of the amorphous fluororesin layer 11 or the polymethyl methacrylate resin layer 12 and the conductive polymer 13, a comb-like convex portion orthogonal to the longitudinal direction of the fiber substrate 3 is provided on one side. Or what has a recessed part is used, and what has the comb-shaped recessed part or convex part of the longitudinal direction intermittently with respect to the fiber base material 3 in the longitudinal direction of the fiber base material 3 may be used for the other. .
また、図７（ａ）に示されるように、カンチレバー８をよこ糸用繊維基材１あるいはたて糸用繊維基材２の一方のみに設け、他方に、このカンチレバー８のナノピラー１４のみを形成して、両ナノピラー１４を嵌合させるようにしてもよい。その際は、他方については、アモルファスフッ素樹脂層１１あるいはポリメタクリル酸メチル樹脂層１２及び導電性ポリマー１３の積層部をインプリントする型として、基部９のみを形成する凸部あるいは凹部を有するものを使用し、この基部９の最表面にナノピラー１４を形成すればよい。なお、ナノピラー１４の外周面に意図的に凹凸を形成しなくても、インプリントの際に必然的に発生する微少な凹凸でも十分な保持力を得ることができる。 Further, as shown in FIG. 7 (a), the cantilever 8 is provided only on one of the weft fiber substrate 1 or the warp fiber substrate 2, and only the nanopillar 14 of this cantilever 8 is formed on the other side. Both nanopillars 14 may be fitted. In that case, as for the other, as a mold for imprinting the laminated portion of the amorphous fluororesin layer 11 or the polymethyl methacrylate resin layer 12 and the conductive polymer 13, a mold having only a base portion 9 or a concave portion is formed. The nanopillars 14 may be formed on the outermost surface of the base 9. Even if the unevenness is not intentionally formed on the outer peripheral surface of the nanopillar 14, a sufficient holding force can be obtained even with a minute unevenness that is inevitably generated during imprinting.
さらにたて糸用繊維基材２となる繊維基材３については、図２に示されるようにカンチレバー８の基部９を繊維基材３の長さ方向に連続させ、カンチレバーカップリング接点として基部９自体を配線５−１として利用することもできる。 Further, as shown in FIG. 2, the base 9 of the cantilever 8 is continued in the length direction of the fiber base 3 and the base 9 itself is used as a cantilever coupling contact. It can also be used as the wiring 5-1.
よこ糸用繊維基材１及びたて糸用繊維基材２となる繊維基材３に形成するカンチレバー８の構造については、その他さまざまな態様が可能である。すなわち、
（１）よこ糸用繊維基材１及びたて糸用繊維基材２の双方に、機能素子４を形成し、それぞれに他方の機能素子４に接続される配線５を別個に設けるとともに、カンチレバー８を表裏交互に配置して、よこ糸用繊維基材１とたて糸用繊維基材２の交差箇所のすべてに、互いに対向する接点構造６、７を形成する。
Various other modes are possible for the structure of the cantilever 8 formed on the fiber base material 3 to be the weft fiber base material 1 and the warp fiber base material 2. That is,
(1) The functional element 4 is formed on both the weft fiber base material 1 and the warp fiber base material 2, and the wiring 5 connected to the other functional element 4 is separately provided, and the cantilevers 8 are Arranged alternately, contact structures 6 and 7 are formed at all the intersections of the weft fiber substrate 1 and the warp fiber substrate 2 so as to face each other.
（２）一つの機能素子４に対し、同方向、あるいは図２、図７（ｂ）に示されるように互いに対向するカンチレバー８を複数設けるとともに、他方の繊維基材３側に、これらのカンチレバー８のナノピラー１４と接触して係合するナノピラー１４を複数設け、複数のカンチレバー８でより確実な接点構造とする。その際、他方の繊維基材３にも対応するカンチレバー８を複数設け、これらの端部にナノピラー１４を形成してもよいし、カンチレバー８を設けず、基部９のみにナノピラー１４を形成してもよい。 (2) A plurality of cantilevers 8 facing each other in the same direction or as shown in FIG. 2 and FIG. 7B are provided for one functional element 4, and these cantilevers are disposed on the other fiber base 3 side. A plurality of nanopillars 14 that contact and engage with the eight nanopillars 14 are provided, and a plurality of cantilevers 8 provide a more reliable contact structure. At that time, a plurality of cantilevers 8 corresponding to the other fiber base 3 may be provided, and the nanopillars 14 may be formed at the ends thereof, or the nanopillars 14 may be formed only at the base 9 without providing the cantilevers 8. Also good.
（３）よこ糸用繊維基材１及びたて糸用繊維基材２の双方に両カンチレバー８を設け、これらを直線上で対向させるように配置する場合、両者の基部９を上下方向に同じ位置に配置し、同じ方向に延びるレバー部１０の先端に設けたナノピラー１４を互いに接触して係合するようにしてもよいし、両者の基部９の位置をずらし、レバー部１０を互いに対向する向きに伸ばし、両レバー部１０の先端に設けたナノピラー１４を互いに嵌合するようにしてもよい。 (3) When both cantilevers 8 are provided on both the weft fiber base material 1 and the warp fiber base material 2 and arranged so as to oppose each other in a straight line, the base portions 9 of both are arranged at the same position in the vertical direction. Alternatively, the nanopillars 14 provided at the tip of the lever portion 10 extending in the same direction may be brought into contact with each other and engaged with each other, or the positions of the base portions 9 may be shifted and the lever portions 10 may be extended to face each other. The nano pillars 14 provided at the tips of both lever portions 10 may be fitted to each other.
（４）カンチレバー８の基部９を形成する際、よこ糸用繊維基材１に関しては、インプリントにより機能素子４の接点を露出させるとともに、ポリメタクリル酸メチル樹脂層１２及び導電性ポリマー１３の積層部をインプリントする際、この積層部を貫通する穴を形成して、導電性樹脂等を充填することにより、カンチレバー８の導電性ポリマー１３と機能素子４の電極とを電気的に接続するようにしてもよい。なお、たて糸用繊維基材２に関しては、導電性ポリマー１３の上面からたて糸用繊維基材２の裏面まで貫通する穴を形成して、導電性樹脂等を充填することにより、カンチレバー８の導電性ポリマー１３とたて糸用繊維基材２の配線５−２とを電気的に接続するようにしてもよい。 (4) When forming the base portion 9 of the cantilever 8, the weft fiber base material 1 exposes the contact of the functional element 4 by imprinting, and is a laminated portion of the polymethyl methacrylate resin layer 12 and the conductive polymer 13 When imprinting, the hole penetrating this laminated portion is formed and filled with a conductive resin or the like so that the conductive polymer 13 of the cantilever 8 and the electrode of the functional element 4 are electrically connected. May be. For the warp fiber base material 2, a hole penetrating from the upper surface of the conductive polymer 13 to the back surface of the warp fiber base material 2 is formed and filled with a conductive resin or the like, whereby the conductivity of the cantilever 8 is increased. You may make it electrically connect the polymer 13 and the wiring 5-2 of the fiber base material 2 for warp.
以上説明したように本発明の機能性織布によれば、さまざまな曲率に湾曲されても、よこ糸とたて糸の交差箇所が、先端のナノピラーで互いに結合されている導電性カンチレバーで結合されているため、カンチレバーが水平状態から直立状態になるまで追随し、物理的接続、電気的接続を確実に維持することが可能になり、機能性織布の耐久性を高めその利用範囲を飛躍的に拡大することができる。 As described above, according to the functional woven fabric of the present invention, even if it is curved to various curvatures, the intersection of the weft and the warp is joined by the conductive cantilever that is joined to each other by the nanopillar at the tip. Therefore, it is possible to follow the cantilever from the horizontal state to the upright state, and to maintain the physical connection and the electrical connection reliably, thereby improving the durability of the functional woven fabric and dramatically expanding its usage range. can do.
また、本発明の機能性織布の製造方法によれば、インプリントによりポリメタクリル酸メチル樹脂層及び導電性ポリマー層を形成した上で、アモルファスフッ素樹脂層を除去することにより、上記のカンチレバーを効率よく製造することが可能になり、機能性織布の製造コストを低減することが可能になる。 Further, according to the method for producing a functional woven fabric of the present invention, the polymethyl methacrylate resin layer and the conductive polymer layer are formed by imprinting, and then the amorphous fluororesin layer is removed, whereby the above cantilever is formed. It becomes possible to manufacture efficiently and to reduce the manufacturing cost of a functional woven fabric.
１ よこ糸用繊維基材
２ たて糸用繊維基材
３ 帯状繊維基材
４ 機能素子
５ 配線
６、７ 接点構造
８ カンチレバー
９ 基部
１０ レバー部
１１ アモルファスフッ素樹脂層
１２ ポリメタクリル酸メチル樹脂
１３ 導電性ポリマー層
１４ ナノピラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Weft fiber base material 2 Warp fiber base material 3 Band-shaped fiber base material 4 Functional element 5 Wiring 6, 7 Contact structure 8 Cantilever 9 Base 10 Lever part 11 Amorphous fluororesin layer 12 Polymethylmethacrylate resin 13 Conductive polymer layer 14 Nanopillar
Claims (5)
前記結合部は、前記よこ糸用繊維基材及びたて糸用繊維基材のそれぞれに形成した導電性のナノピラーからなり、該ナノピラーは、前記繊維基材の少なくとも一方に設けた導電性カンチレバーの先端部に形成され、両ナノピラーを互いに接触させて係合させることにより、両繊維基材の物理的結合及び電気的接続を行うようにしたことを特徴とする機能性織布。 Weaving a fiber base material with wiring in the length direction as weft and warp yarns, physically connecting them at the intersections, and forming functional elements formed on at least one of the weft fiber base material and the warp fiber base material In the functional woven fabric provided with a coupling portion that is electrically connected by wiring of both fiber base materials,
The coupling part is composed of conductive nanopillars formed on the weft fiber base and the warp fiber base, and the nanopillar is formed at the tip of a conductive cantilever provided on at least one of the fiber bases. A functional woven fabric formed and brought into physical contact and electrical connection between both fiber substrates by bringing both nanopillars into contact with each other and engaging each other.
前記繊維基材おける前記機能素子の裏面に均一なアモルファスフッ素樹脂層を塗布する工程と、
前記機能素子の裏側に対応して、該アモルファスフッ素樹脂層に凹部をインプリントすることにより、前記結合部の基部を形成する工程と、
前記基部が形成されたアモルファスフッ素樹脂層の表面にポリメタクリル酸メチル樹脂層を塗布する工程と、
前記ポリメタクリル酸メチル樹脂層の上面にさらに導電性ポリマー層を塗布する工程と、
前記ポリメタクリル酸メチル樹脂層と前記導電性ポリマー層の積層部における前記基部及び該基部の上端から前記繊維基材の表面に対し、所定厚さの前記アモルファスフッ素樹脂層を介して平行に延びるレバー部をインプリントにより形成する工程と、
前記基部に充填された前記アモルファスフッ素樹脂層、及び、前記レバー部を構成する、前記ポリメタクリル酸メチル樹脂層及び前記導電性ポリマー層の積層部を除き、前記アモルファスフッ素樹脂層、前記ポリメタクリル酸メチル樹脂層及び前記導電性ポリマー層をすべて除去する工程、
前記レバー部上面の前記導電性ポリマー層の表面にインプリントすることによりナノピラーを形成する工程とからなる機能性織布の製造方法。 Weaving a fiber base material with wiring in the length direction as weft and warp yarns, physically connecting them at the intersections, and forming functional elements formed on at least one of the weft fiber base material and the warp fiber base material In the method for producing a functional woven fabric provided with a coupling portion for electrical connection by wiring of both fiber base materials,
Applying a uniform amorphous fluororesin layer to the back surface of the functional element in the fiber substrate;
Corresponding to the back side of the functional element, by imprinting a recess in the amorphous fluororesin layer, forming a base of the coupling portion;
Applying a polymethyl methacrylate resin layer on the surface of the amorphous fluororesin layer having the base formed thereon;
Applying a conductive polymer layer to the upper surface of the polymethyl methacrylate resin layer;
Wherein with respect to the base and the surface of the fibrous base material from the upper end of the base portion in the stacked portion of the polymethylmethacrylate resin layer wherein the conductive polymer layer, the lever extending parallel through the amorphous fluororesin layer having a predetermined thickness Forming a part by imprinting ;
The amorphous fluororesin layer, the polymethacrylic acid, excluding the amorphous fluororesin layer filled in the base and the laminated portion of the polymethyl methacrylate resin layer and the conductive polymer layer constituting the lever portion Removing all of the methyl resin layer and the conductive polymer layer;
Step whether Ranaru method of manufacturing a functional fabric to form a nanopillar by surface imprint of the conductive polymer layer of the lever upper surface.
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