JP6676658B2 - 導電性三軸織物構造体及びこれを利用した電子デバイス付き三軸織物構造 - Google Patents

Description

本発明は電子デバイスを搭載可能な導電性織物に関し、特に複数の導電線と複数の絶縁線が夫々６０度の交差角で交差することにより形成された正六角形メッシュを有する導電性三軸織物構造体、及びこの導電性三軸織物構造体の正六角形メッシュに受光機能または発光機能を有する複数の電子デバイスを配設して導電線と接続した電子デバイス付き三軸織物構造に関する。

身体に装着してデータを収集・送信可能な種々の電子デバイスにより、ヘルスチェックや行動の記録を行ったり、スマートフォン等から送信されたデータを身体に装着した小型のデバイスにより報知・表示したりするウェアラブルデバイスの発展に伴い、ウェアラブルな電子デバイスを搭載可能な軽量で柔軟性を有する電子テキスタイルの需要が高まっている。これに対応可能な織物として、特許文献１のような、緯糸または経糸の一方に導電糸を用い、他方に絶縁糸を用いて平織等の織物にした導電性二軸織物がある。また、特許文献２，３のような、導電性二軸織物の矩形メッシュに球状太陽電池素子等の電子デバイスを配設し導電糸に接続した導電性二軸織物がある。

特開平７−３２６２２５号公報 特許第５４３０７６７号公報 特表２００５−５２４７８３号公報

しかし、特許文献のような導電性二軸織物では、緯糸または経糸の延長方向に対して斜め方向に引っ張られると矩形メッシュ形状が大きく変形し、接続された電子デバイスの電極と導電糸との接続部が断線し機能しなくなる虞がある。また、矩形メッシュの各辺が隣り合う矩形メッシュの辺と共有されるため、導電糸に電子デバイスを接続すると電子デバイス同士が共有された接続部により固定されて柔軟性を損なう虞がある。

本発明の目的は、軽量で曲げや引張り強度に優れ、柔軟性と形態安定性を有し、受光機能または発光機能を有する複数の電子デバイスを高品質に搭載可能な導電性三軸織物構造体、及びこの導電性三軸織物構造体を利用した電子デバイス付き三軸織物構造を提供することである。

請求項１の導電性三軸織物構造体は、所定小間隔おきに平行に配列された複数の導電線と、前記所定小間隔と等しい所定小間隔おきに平行に配列され且つ前記複数の導電線と６０度の交差角で交差する複数の第１絶縁線と、前記所定小間隔と等しい所定小間隔おきに平行に配列され且つ前記複数の導電線及び前記複数の第１絶縁線と６０度の交差角で交差する複数の第２絶縁線とを製織した導電性三軸織物構造体であって、複数の導電線と複数の第１絶縁線と複数の第２絶縁線とで形成された複数の正六角形メッシュを有し、各正六角形メッシュにおいて、対向する第１の２辺が前記導電線で形成され、対向する第２の２辺が前記第１絶縁線で形成され、対向する第３の２辺が前記第２絶縁線で形成されたことを特徴としている。
このような構成によれば、織物が斜め方向に引っ張られても正六角形メッシュの変形が二軸織物の矩形メッシュと比較して小さく、折り曲げを繰り返しても織り込まれた糸がずれる虞が少なく、導電線同士の短絡が生じ難い導電性三軸織物構造体を提供することができる。

しかも、このような構成によれば、導電線を離隔して設けることができ、導電線同士の短絡を生じ難くすることができる。

請求項２の導電性三軸織物構造体は、請求項１において、前記複数の導電線は、所定数の第１色の導電線とこれに隣接する１本の第２色の導電線とを１群の導電線とする複数群の導電線で構成されていることを特徴としている。このような構成によれば、１群の導電線を視覚的に容易に判別することができ、電子デバイスを配置する際に位置合わせや検査等が容易になる。

請求項３の導電性三軸織物構造体は、請求項２において、前記第２色の導電線の端部に、外部と接続するための端子を形成したことを特徴としている。このような構成によれば、電源等の他のデバイスとの接続や分離を容易に行うことができる。

請求項４の導電性三軸織物構造体は、請求項１から３の何れか１項において、前記導電線は複数の導電糸又は複数の導電糸と複数の絶縁糸を束ねて形成され、前記第１，第２絶縁線は複数の絶縁糸を束ねて形成されたことを特徴としている。このような構成によれば、柔軟性を損なうことなく導電線及び絶縁線を太くすることができ、導電線の電気抵抗を低くすることができる。

請求項５の電子デバイス付き三軸織物構造は、請求項１から４の何れか１項に記載の導電性三軸織物構造体の複数の正六角形メッシュに電子デバイスが夫々配設され、前記対向する２辺の導電線に前記電子デバイスが接続されたことを特徴としている。このような構成によれば、斜め方向に引っ張られても正六角形メッシュの形状の変化が二軸織物の矩形メッシュと比較して小さく、接続された電子デバイスの電極と導電線との接続部で断線する虞が小さく、形態が安定した電子デバイス付き三軸織物構造を提供することができる。
また、正六角形メッシュが互いに辺を共有せずに並んでいるので、電子デバイスの接続部が他の電子デバイスの接続部と重なることがなく、電子デバイスを導電線に接続しても電子デバイス同士が共有された接続部により固定されることがないので、柔軟性を維持することができる。

請求項６の電子デバイス付き三軸織物構造は、請求項５において前記電子デバイスが球状の太陽電池素子であることを特徴としている。このような構成によれば、球状の太陽電池素子は小型なので柔軟性を有する導電性三軸織物構造体の正六角形メッシュに配設し導電線に接続するのに有利であり、軽量で持ち運びに適し、発電量に対して太陽光の入射方向の影響が小さいので決められた方向に向けて設置する必要がなく、太陽光が当たる場所へ容易に持ち運んで発電することができる。

請求項７の電子デバイス付き三軸織物構造は、請求項５において前記電子デバイスがＬＥＤ素子であることを特徴としている。このような構成によれば、ＬＥＤ素子は小型なので柔軟性を有する導電性三軸織物の正六角形メッシュに配設し導電線に接続するのに有利であり、軽量で持ち運びに適し、様々な形状に変化させ、あるいは様々な形状の物体を覆って、発光させることができる。

請求項８の電子デバイス付き三軸織物構造は、請求項５において前記導電性三軸織物構造体の少なくとも１群の導電線に複数の球状の太陽電池素子が接続され、少なくとも他の１群の導電線に複数のＬＥＤ素子が接続されたことを特徴としている。このような構成によれば、発電機能と発光機能を有する電子デバイス付き三軸織物構造を提供することができる。

請求項９の電子デバイス付き三軸織物構造は、請求項６の球状太陽電池素子付き三軸織物構造と請求項７のＬＥＤ素子付き三軸織物構造とが、光反射シートを介して積層されたことを特徴としている。このような構成によれば、一方の面に発電機能、他方の面に発光機能を有する電子デバイス付き三軸織物構造を提供することができる。また、球状太陽電池素子に入射しなかった太陽光の一部が光反射シートにより反射して球状太陽電池素子に入射するので、発電量を増やすことができる。

請求項１０の電子デバイス付き三軸織物構造は、請求項５から９の何れか１項において前記電子デバイス付き三軸織物構造の片側又は両側の表面が、柔軟性を有する透明の保護膜で被覆されたことを特徴としている。このような構成によれば、雨などの水分によって導電線間で短絡することを防止し、導電線や接続部の酸化、腐食による断線等を防いで電子デバイス付き三軸織物構造の信頼性と耐久性を高めることができる。

本発明によれば、軽量で曲げや引張り強度に優れ、柔軟性と形態安定性を有し、受光機能または発光機能を有する複数の電子デバイスを高品質に搭載可能な導電性三軸織物構造体、及びこの導電性三軸織物構造体を利用した電子デバイス付き三軸織物構造を提供することができる。

本発明の実施例に係る導電性三軸織物構造体の要部の平面図である。 （ａ）は導電線に接続される２端子のコネクタ（プラグ）を示す斜視図、（ｂ）は導電線に接続される２端子のコネクタ（ジャック）を示す斜視図である。 （ａ）は絶縁性マルチフィラメントからなる絶縁糸の要部の拡大斜視図、（ｂ）は絶縁糸に金属細線を巻いて形成した導電糸の要部の拡大斜視図である。 （ａ）はモノフィラメントの絶縁糸の要部の拡大斜視図、（ｂ）は前記絶縁糸の表面を金属皮膜で被覆した導電糸の要部の拡大斜視図である。 （ａ）は複数の導電糸からなる導電線の要部の拡大斜視図、（ｂ）は複数の絶縁糸からなる絶縁線の要部の拡大斜視図である。 （ａ）は複数の導電糸と複数の絶縁糸からなる導電線の要部の拡大斜視図、（ｂ）は複数の絶縁糸からなる絶縁線の要部の拡大斜視図である。 （ａ）は扁平状の絶縁糸の要部の拡大斜視図、（ｂ）は扁平状の導電糸の要部の拡大斜視図である。 （ａ）は球状太陽電池素子付き三軸織物構造の要部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。 球状太陽電池素子の拡大断面図である。 （ａ）はＬＥＤ素子付き三軸織物構造の要部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。 （ａ）はＬＥＤの発光部側から見た平面図、（ｂ）はＬＥＤの拡大断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。尚、導電性三軸織物構造体及び電子デバイス付き三軸織物構造について、図面の左右方向を左右方向、図面の上下方向を上下方向、図面に垂直な方向を前後方向として説明する。

図１に示すように、導電性三軸織物構造体１は、第１色の導電線２（緯糸）及び第２色の導電線３（緯糸）が上下方向に所定の間隔を空けて左右に延びるように並べられ、第１絶縁線４（第１の斜経糸）が第１色の導電線２、第２色の導電線３と６０度の交差角で交差するように所定の間隔を空けて並べられ、第２絶縁線５（第２の斜経糸）が、第１色の導電線２または第２色の導電線３、第１絶縁線４と夫々６０度の交差角で交差するように所定の間隔を空けて並べられ、且つ、交差点において緯糸及び第１，第２の斜経糸が他の２つの糸の一方に対して前に、他方に対して後ろになるように製織されている。

これらの第１色の導電線２、第２色の導電線３、第１絶縁線４、第２絶縁線５により正六角形メッシュ６が周期的に形成され、正六角形メッシュ６の大きさは使用される第１色の導電線２、第２色の導電線３、第１絶縁線４、第２絶縁線５の太さや設定される間隔によって変更可能である。尚、製織される導電性三軸織物構造体１の幅や長さは適宜変更可能であり、図１に示す範囲は、製織された導電性三軸織物構造体１の１領域に過ぎず、この外側にも同様の構造が続いている。

所定数の第１色の導電線２と、1本の第２色の導電線３が並べられて１群の導電線を形成している。例えば、３本の銀色の導電線２が並べられた下側に黒色の導電線３が並べられた１群の導電線が形成され、１群の導電線が上下方向に繰り返し並べられて複数群の導電線から導電性三軸織物構造体１が形成されている。第２色の導電線３を外部機器と接続する導線とすれば識別が容易であり、また、電子デバイスを配置する際の上下方向の位置の基準となって、位置合わせや検査等が容易になる。

第２色の導電線３は、外部との接続を容易にするための接続端子（コネクタ）を備えている。例えば、図２（ａ）に示すように、正負の電極となる１対の第２色の導電線３の端部に、接続する向きが一意に定められた公知の２端子のコネクタであるプラグ７ａを取付ける。または、図２（ｂ）に示すように、１対の導電線３の端部にジャック７ｂを取付ける。これにより、外部機器との接続や分離を容易に行うことができ、正負の電極を取り違えて誤接続することを防止できる。尚、プラグ７ａとジャック７ｂとは、接続可能に形成され、接続する外部機器はプラグ７ａまたはジャック７ｂを備えている。

また、プラグ７ａを１対の第２色の導電線３の一端に、ジャック７ｂを他端に備えていてもよい。左右に隣り合う導電性三軸織物構造体１のプラグ７ａとジャック７ｂを接続することにより、複数の導電性三軸織物構造体１を左右方向に容易に連結することができる。コネクタは２端子コネクタに限らず、第２色の導電線３ごとに設けられた１端子コネクタであってもよく、複数の第２色の導電線３に対応する複数の端子を有するコネクタであってもよい。

図示しないが、外部と接続する第２色の導電線３以外の第１色の導電線２、第１絶縁線４、第２絶縁線５は導電性三軸織物構造体１の左右両端で切断され、その両端は軟質樹脂等でほつれないよう固定されている。第１絶縁線４、第２絶縁線５が合成樹脂製の糸であれば、ヒートカットによる熱融着により固定されていてもよい。また、第１絶縁線４、第２絶縁線５は、導電性三軸織物構造体１の左右両端で折り返されて製織されていてもよく、耳部が織られていてもよい。同様に導電性三軸織物構造体１の上下端部においても、製織された第１色の導電線２、第２色の導電線３、第１絶縁線４、第２絶縁線５がほつれないよう固定されている。

また、図示しないが、導電性三軸織物構造体１の表面は、柔軟性を有する透明な保護膜８で覆われていてもよい。この導電性三軸織物構造体１の正六角形メッシュ６に電子デバイスを配設することはできないが、電子デバイスを搭載した導電性三軸織物構造体１と連結して使用することができる。

次に、導電線２，３の素材としての導電糸、絶縁線４，５の素材としての絶縁糸について説明する。最初に、マルチフィラメントの絶縁糸及び導電糸について説明する。
図３（ａ）に示すように、絶縁糸１０は、電子デバイス接続時の熱処理に耐え得る耐熱性を確保するために、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維等の合成樹脂繊維を束ねたり縒ったりした直径０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のマルチフィラメントを複数本バインダで接着し束ねて形成されている。但し、導電性を有する炭素繊維を絶縁糸１０として使用する場合は、表面を絶縁樹脂等で被覆する。

図３（ｂ）に示すように、導電糸９は、前記の絶縁糸１０の外周に、導体である２本の金属細線１１ａ，１１ｂが交差するように異なる方向にコイル状に巻き付けた糸である。
金属細線１１ａ，１１ｂとして直径０．０５ｍｍ程度の銅線やステンレス鋼線等を絶縁糸１０に巻き付けて、導電糸９を形成する。

金属細線１１ａ，１１ｂは、銅線や銅合金線、ステンレス鋼線の表面を金、銀、ニッケル、錫等で被覆する表面処理が行われたものを使用することができる。このような表面処理を施した金属細線１１ａ，１１ｂを使用することで電気抵抗を小さくすることができ、半田ペースト等により電子デバイスと接続し易くすることができる。尚、絶縁糸１０に巻き付ける金属細線の本数は、電気抵抗を低くすること及び断線を防ぐために、２本以上が好ましい。

次にモノフィラメントの絶縁糸及び導電糸について説明する。
図４（ａ）に示すように、モノフィラメントの絶縁糸１３は、アラミド繊維等の１本の合成樹脂繊維等で構成されている。図４（ｂ）に示すように、モノフィラメントの絶縁糸１３を芯材とする導電糸１２は、絶縁糸１３の外周面を金属皮膜で被覆する表面処理をして導電性を付加してある。例えば、絶縁糸１３の外周面に銅皮膜１４ａを形成し、この銅皮膜１４ａの表面に銀やニッケル等の皮膜１４ｂを形成して導電糸１２を形成することができる。

次に、第１，第２色の導電線２，３、第１，第２絶縁線４，５について説明する。
異なる色に染色した絶縁糸１０を芯材としたことにより色が異なる導電糸９、芯材である絶縁糸１３に異なる表面処理を行ったことにより色が異なる導電糸１２を用いて、異なる色の導電線２，３を形成することができる。また、異なる色に染色した絶縁糸１０，１３を用いて異なる色の絶縁線４，５を形成することができる。

図５（ａ）に示すように、第１色の導電線２及び第２色の導電線３は、上述の複数（例えば３本）の導電糸１２を扁平状に束ねて形成される。尚、導電糸１２の代わりに導電糸９を採用してもよい。図５（ｂ）に示すように、第１絶縁線４及び第２絶縁線５は、上述の複数（例えば３本）の絶縁糸１３を扁平状に束ねて形成される。尚、絶縁糸１３の代わりに絶縁糸１０を採用してもよい。

図６（ａ）に示すように、第１色の導電線２Ａ及び第２色の導電線３Ａは、上述の複数（例えば３本）の導電糸１２と複数（例えば５本）の絶縁糸１３を束ねて形成したものである。導電糸１２は露出するように束ねられる。尚、導電糸１２の代わりに導電糸９を採用してもよく、絶縁糸１３の代わりに絶縁糸１０を採用してもよい。

図６（ｂ）に示すように、第１絶縁線４Ａ及び第２絶縁線５Ａは、第１色の導電線２Ａ、第２色の導電線３Ａと略同じ太さになるように複数（例えば８本）の絶縁糸１３を束ねて形成される。尚、絶縁糸１３に代えて絶縁糸１０を採用してもよい。

次に、扁平状のモノフィラメントの絶縁糸及び導電糸について説明する。
図７（ａ）に示すように、モノフィラメントの絶縁糸１６は、合成樹脂製の扁平な線材で形成され、この絶縁糸１６により第１，第２絶縁線４Ｂ，５Ｂを構成してもよい。図７（ｂ）に示すように、モノフィラメントの導電糸１５は、前記モノフィラメントの絶縁糸１６を芯材として、この絶縁糸１６の外周面に金属皮膜１７ａを形成して導電性を付加し、金属皮膜１７ａの表面に銀やニッケル等の金属皮膜１７ｂを形成したものである。前記のモノフィラメントの導電糸１５により第１，第２色の導電線２Ｂ，３Ｂを構成してもよい。

以上説明した導電線２，３、絶縁線４，５を採用した場合、下記のような作用、効果が得られるが、導電線２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ、絶縁線４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを採用した場合にも同様の作用、効果が得られる。

第１色の導電線２、第２色の導電線３、第１絶縁線４、第２絶縁線５により製織された導電性三軸織物構造体１は、第１色の導電線２または第２色の導電線３と、第１絶縁線４と、第２絶縁線５とが互いに６０度の交差角で交差し、正六角形メッシュ６が周期的に形成された導電性三軸織物なので、導電性三軸織物構造体１が斜め方向に引っ張られても正六角形メッシュ６の変形が小さく、折り曲げを繰り返しても織り込まれた第１色の導電線２、第２色の導電線３、第１絶縁線４、第２絶縁線５がずれる虞が少なく、広げた状態において第１色の導電線２、第２色の導電線３の間で短絡が生じ難い。

さらに、複数の正六角形メッシュ６に夫々電子デバイスを組み込む場合に、正六角形メッシュ６の形状が安定しているので、電子デバイスと正六角形メッシュ６との位置合わせを高精度に行うことができる。

また、１群の導電線毎に第１色の導電線２と異なる第２色の導電線３が織り込まれているので、外部に接続する第２色の導電線３を識別し易くすることができ、第２色の導電線３にコネクタとしてプラグ７ａやジャック７ｂが備えられているので、外部との電気的な接続や分離を容易に行うことができる。

その上、導電線２，３が複数の導電糸、又は複数の導電糸と複数の絶縁糸を束ねて形成された場合には、第１色の導電線２、第２色の導電線３、第１絶縁線４、第２絶縁線５の太さを太くして、柔軟性を損なうことなく導電線の電気抵抗を小さくすることができ、正六角形メッシュ６の大きさを変えて製織することができる。さらに、第１絶縁線４、第２絶縁線５の色彩を変えて製織することができ、外観に色彩による美的要素を付加して導電性三軸織物構造体１の付加価値を高めることができる。

実施例１の導電性三軸織物構造体１の正六角形メッシュ６に球状太陽電池素子２０を配設した球状太陽電池素子付き三軸織物構造について説明する。既に説明した実施例１の導電性三軸織物構造体１と共通する部分には同じ符号を付し、説明を省略する。

図８（ａ）に示すように、導電性三軸織物構造体１の正六角形メッシュ６に球状太陽電池素子２０の正負の電極２１ａ，２１ｂの向き（導電方向）を揃えて配置する。例えば、１８個の球状太陽電池素子２０が正負の電極２１ａ，２１ｂの向きを揃えて導電性三軸織物構造体１の正六角形メッシュ６に配置され、左右に並んだ球状太陽電池素子２０は１対の第１色の導電線２または第１色の導電線２と第２色の導電線３に並列に接続され、上下方向には球状太陽電池素子２０が共通する第１色の導電線２や第２色の導電線３を介して直列に接続されている。つまり、並列接続された１列の球状太陽電池素子２０がアレイ２２を構成し、上下方向に並んだ複数のアレイ２２は導電線２，３を介して直列に接続されている。尚、図８（ａ）に示す範囲は、複数の球状太陽電池素子２０が配設された導電性三軸織物構造体１の１領域に過ぎず、この外側にも複数の球状太陽電池素子２０が同様に配設された導電性三軸織物構造体１が続いている。

図９に示すように、球状太陽電池素子２０は、直径が１．２ｍｍ〜１．８ｍｍ程度のｐ型の球状シリコン単結晶２３の一部に平坦部２３ａを有し、平坦部２３ａとその近傍を除いたシリコン球面に表面から１．５μｍ程度の深さまでｎ型シリコン層２３ｂが形成され、球面状のｐｎ接合が形成されている。平坦部２３ａにはｐ型シリコンと接続する正電極２１ａが設けられ、正電極２１ａと対向するようにｎ型シリコンと接続する負電極２１ｂがシリコン球面の一部に設けられ、電極２１ａ，２１ｂを除いた球状シリコン単結晶表面１３に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜からなる保護膜を兼ねた反射防止膜２４が形成されている。

図８（ａ）に示すように、この球状太陽電池素子２０の正負の電極２１ａ，２１ｂと、これらに対応する第１色の導電線２や第２色の導電線３が接続部２５において半田ペースト等により接続され、第１色の導電線２や第２色の導電線３を介して発電電力を外部に取り出せるように形成されている。球状太陽電池素子２０は、球状なので受光方向による発電量の変化が少なく、且つ小型軽量であるため、柔軟性と可搬性を備えた織物への搭載に適している。

第２色の導電線３の端部には、発電電力を外部へ取り出すことができるように、図２（ａ），（ｂ）に示すようなコネクタ（プラグ７ａ及びジャック７ｂまたはどちらか一方）を備えている。このコネクタには、図示しないが例えばリチウムポリマー電池等の２次電池が充電器を介して接続され、球状太陽電池素子２０で発電された電力により２次電池の充電が可能に構成されている。

球状太陽電池素子２０を搭載した導電性三軸織物構造体１は、使用する電圧、電流に応じてその並列、直列に接続する球状太陽電池素子２０の搭載数を適宜変更して形成することができる。また、発電電力を供給するデバイスの１例として２次電池を挙げたが、これに限定されるものではなく、電動モータや液晶表示デバイス等、球状太陽電池素子アレイ２２で発電された電力で作動可能なデバイスを接続することができる。

各アレイ２２を構成する並列に接続された球状太陽電池素子２０と並列にバイパスダイオードを接続してもよい。例えば、図８（ａ）において、何れかのアレイ２２において発電が停止した場合に、その発電停止したアレイ２２のバイパスダイオードを介して流れるので、直並列接続された球状太陽電池素子アレイ２２の一部に故障等が発生してもその影響を小さくすることができる。

図８（ｂ）に示すように、球状太陽電池素子２０が搭載された導電性三軸織物構造体１の表面は柔軟性を有する透明な保護膜８で覆われている。例えば、アクリルシリコン樹脂を被着して１７０度程度の熱処理により球状太陽電池素子２０が搭載された導電性三軸織物構造体１の表面に厚さ５μｍ〜５０μメートル程度の皮膜を形成する。この皮膜表面をフッ素樹脂で被覆し、低温の熱処理を行って、厚さが１０μｍ〜２００μｍ程度の保護膜８を形成する。

上述の球状太陽電池素子２０を搭載した導電性三軸織物構造体１によれば、前記複数の正六角形メッシュ６に球状太陽電池素子２０が夫々配設され、前記対向する２辺の導電線に前記球状太陽電池素子２０が接続されたので、斜め方向に引っ張られても正六角形メッシュ６の形状の変化が二軸織物の矩形メッシュと比較して小さく、接続された球状太陽電池素子２０の電極２１ａ，２１ｂと第１色、第２色の導電線２，３との接続部２５で断線する虞が小さく、形態が安定した球状太陽電池素子付き三軸織物構造を提供することができる。

また、正六角形メッシュ６が互いに辺を共有せずに並んでいるので、球状太陽電池素子２０の接続部２５が他の球状太陽電池素子２０の接続部２５と重ならないため、球状太陽電池素子２０同士が共有された接続部２５により固定される虞がなく、柔軟性を維持することができる。さらに、柔軟かつ軽量なので容易にたたんで持ち運ぶことができ、広げた状態で太陽光の入射方向によらない安定した発電を行うことができる。

その上、球状太陽電池素子付き三軸織物構造が屋外に設置されても、保護膜８で覆われているので、雨等による短絡を防ぎ、第１色、第２色の導電線２，３や接続部２５の腐食等を防止し、表面に汚れが付着することを防ぐことができ、球状太陽電池素子２０の電極２１ａ，２１ｂと第１色の導電線２や第２色の導電線３との接続部２５を補強することができるので、球状太陽電池素子付き三軸織物構造の信頼性と耐久性を向上させることができる。

実施例１の導電性三軸織物構造体１の正六角形メッシュ６にＬＥＤ３０を配設したＬＥＤ素子付き三軸織物構造について説明する。既に説明した導電性三軸織物構造体１と共通する部分には同じ符号付し、説明を省略する。

図１０（ａ）に示すように、導電性三軸織物構造体１の正六角形メッシュ６にＬＥＤ３０の電極３１ａ，３１ｂ、及び発光部３２の向きを揃えて配置する。例えば、１８個のＬＥＤ３０が、発光部３２が前に向けて発光するように、且つ正負の電極３１ａ，３１ｂの向き（導電方向）を揃えて正六角形メッシュ６に配置され、左右に並んだＬＥＤ３０は１対の第１色の導電線２Ａや第１色の導電線２Ａと第２色の導電線３Ａに並列に接続され、上下方向にはＬＥＤ３０が共通する第１色の導電線２Ａや第２色の導電線３Ａを介して直列に接続されている。つまり、並列接続された１列のＬＥＤ３０がアレイ３３を構成し、上下方向に並んだ複数のアレイ３３が導電線２Ａ，３Ａにより直列接続されている。尚、図１０（ａ）に示す範囲は、複数のＬＥＤ３０が配設された導電性三軸織物構造体１の１領域に過ぎず、この外側にも複数のＬＥＤ３０が同様に配設された導電性三軸織物構造体１が続いている。

図１１（ａ），（ｂ）に示すように、ＬＥＤ３０は、発光部３２であるＬＥＤチップ３２が、例えば１ｍｍ〜２ｍｍ程度の直径を有する円柱状の白色エポキシ樹脂製の基台３１ｃの上面に搭載されている。ＬＥＤチップ３２は上層がｐ型半導体３２ａ、下層がｎ型半導体３２ｂからなるｐｎ接合を有し、ｐ型半導体３２ａの表面にＬＥＤチップ正電極３４ａ、ｎ型半導体３２ｂの表面にＬＥＤチップ負電極３４ｂが設けられている。このＬＥＤチップ３２の正負の電極３４ａ，３４ｂが夫々金ワイヤ３５や導電性樹脂３６により、基台３１ｃの上面に設けられた正負の電極３１ａ，３１ｂに接続され、この正負の電極３１ａ，３１ｂは対向するように基台３１ｃの周面に延設されている。基台３１ｃの上面のＬＥＤチップ３２や金ワイヤ３５等は、透明エポキシ樹脂３７で半球状に覆われて保護されている。

図１０（ａ）に示すように、導電性三軸織物構造体１に配設されたＬＥＤ３０は、接続部３８において基台３１ｃの周面に設けられた正負の電極３１ａ，３１ｂが、これらに対応する第１色の導電線２Ａや第２色の導電線３Ａに、半田ペースト等により接続されている。尚、ＬＥＤ素子は上述の構造のものに限定されるものではなく、導電性三軸織物構造体１の正六角形メッシュ６に収まり、正負の電極３１ａ，３１ｂが対応する第１色の導電線２Ａや第２色の導電線３Ａに接続可能なものであればよい。

ＬＥＤ３０の電極３１ａ，３１ｂが接続された第２色の導電線３Ａは、２次電池等の電源と接続され、電源から供給された電力によってＬＥＤ３０が発光する。導電性三軸織物構造体１に配設された複数のＬＥＤ３０の動作電圧は同じであるが、各ＬＥＤ３０の発光色は同色であってもよく、異なっていてもよい。また、正六角形メッシュ６のすべてにＬＥＤ３０を配設してもよく、任意の図柄を形成するように異なる発光色のＬＥＤ３０を配設したり間隔を空けてＬＥＤ３０を配設したりしてもよい。複数の第１色の導電線２Ａを介して直並列に接続されたＬＥＤアレイ３３の両端に位置する第２色の導電線３Ａにコネクタを介して電源を接続してもよい。

図１０（ｂ）に示すように、ＬＥＤ３０が搭載された導電性三軸織物構造体１の表面は柔軟性を有する透明な保護膜８で覆われている。例えば、アクリルシリコン樹脂を被着して１７０度程度の熱処理によりＬＥＤ３０が搭載された導電性三軸織物構造体１の表面に厚さ５μｍ〜５０μメートル程度の皮膜を形成する。この皮膜表面をフッ素樹脂で被覆し、低温の熱処理を行って、厚さが１０μｍ〜２００μｍ程度の保護膜８を形成する。

上述のＬＥＤ３０を搭載した導電性三軸織物構造体１によれば、前記複数の正六角形メッシュ６にＬＥＤ３０が夫々配設され、前記対向する２辺の導電線に前記ＬＥＤ３０が接続されたので、斜め方向に引っ張られても正六角形メッシュ６の形状の変化が二軸織物の矩形メッシュと比較して小さく、接続されたＬＥＤ３０の電極３１ａ，３１ｂと、第１色、第２色の導電線２Ａ，３Ａとの接続部３８で断線する虞が小さく、形態が安定したＬＥＤ素子付き三軸織物構造を提供することができる。

また、正六角形メッシュ６が互いに辺を共有せずに並んでいるので、ＬＥＤ３０の接続部３８が他のＬＥＤ３０の接続部３８と重ならないため、ＬＥＤ３０同士が共有された接続部３８により固定される虞がなく、柔軟性を維持することができる。さらに、ＬＥＤ素子付き三軸織物構造は、軽量で持ち運びに適し、電源と接続して発光させることでき、柔軟性を有することを利用して様々な形状に変化させ、あるいは様々な形状の物体を覆って発光させることができる。その上、雨等による短絡を防ぎ、第１色、第２色の導電線２Ａ，３Ａや接続部３８の酸化・腐食を防止し、表面に汚れが付着することを防ぐことができ、接続部３８を補強することができるので、ＬＥＤ素子付き三軸織物構造の信頼性と耐久性を高めることができる。

次に、前記実施例を部分的に変更した形態について説明する。
［１］実施例１の導電性三軸織物構造体１の少なくとも１群の導電線に実施例２の複数の球状太陽電池素子２０を接続し、少なくとも他の１群の導電線に実施例３の複数のＬＥＤ３０を接続する。このような構成によれば、日中に屋外へ運んで、球状太陽電池素子２０が接続された１群の導電線に２次電池を接続して発電電力を蓄えた後、ＬＥＤ３０が接続された他の１群の導電線に２次電池を接続して蓄えられた電力で発光させることができる。

［２］実施例２の球状太陽電池素子２０を搭載した導電性三軸織物構造体１と、実施例３のＬＥＤ３０を搭載した導電性三軸織物構造体１とを、光反射シートを介して積層する。光反射シートは柔軟性を有し、その両面に電子デバイスを搭載した導電性三軸織物構造体１を貼り付けまたは縫い付け可能なものである。球状太陽電池素子２０に入射しなかった太陽光が光反射シートで反射されて球状太陽電池素子２０に入射するので、発電に利用される光量が増加し、発電量が増加する。日中は球状太陽電池素子２０を搭載した面で太陽光を受けて発電した電力を２次電池に蓄え、夜間は２次電池に蓄えられた電力でＬＥＤ３０を発光させることができる。光反射シートは、球面太陽電池素子側が太陽光をよく反射するように白色または銀色が好ましく、ＬＥＤ３０側の色は何色でもよい。この導電性三軸織物構造体１を積層したものも軽量なので、窓に設けられたカーテンレール等に吊るす等して使用することができる。

［３］実施例２で説明した球状太陽電池素子２０を搭載した導電性三軸織物構造体１、または実施例３で説明したＬＥＤ３０を搭載した導電性三軸織物構造体１を、左右に連結して幅広の導電性三軸織物構造体を形成してもよい。

［４］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１ 導電性三軸織物構造体
２，２Ａ，２Ｂ 第１色の導電線
３，３Ａ，３Ｂ 第２色の導電線
４，４Ａ，４Ｂ 第１絶縁線
５，５Ａ，５Ｂ 第２絶縁線
６ 正六角形メッシュ
７ａ プラグ（コネクタ）
７ｂ ジャック（コネクタ）
８ 保護膜
９ 導電糸
１０ 絶縁糸
１１ａ，１１ｂ 金属細線
１２ 導電糸
１３ 絶縁糸
１４ａ，１４ｂ 金属皮膜
１５ 導電糸
１６ 絶縁糸
１７ａ，１７ｂ 金属皮膜
２０ 球状太陽電池素子
２１ａ 正電極
２１ｂ 負電極
２２ 球状太陽電池素子アレイ
２３ ｐ型球状シリコン単結晶
２３ａ 平坦部
２３ｂ ｎ型シリコン層
２４ 反射防止膜
２５ 接続部
３０ ＬＥＤ
３１ａ 正電極
３１ｂ 負電極
３１ｃ 基台
３２ ＬＥＤチップ（発光部）
３２ａ ｐ型半導体
３２ｂ ｎ型半導体
３３ ＬＥＤアレイ
３４ａ ＬＥＤチップ正電極
３４ｂ ＬＥＤチップ負電極
３５ 金ワイヤ
３６ 導電性樹脂
３７ 透明エポキシ樹脂
３８ 接続部

Claims (10)

1. 所定小間隔おきに平行に配列された複数の導電線と、
   前記所定小間隔と等しい所定小間隔おきに平行に配列され且つ前記複数の導電線と６０度の交差角で交差する複数の第１絶縁線と、
   前記所定小間隔と等しい所定小間隔おきに平行に配列され且つ前記複数の導電線及び前記複数の第１絶縁線と６０度の交差角で交差する複数の第２絶縁線とを製織した導電性三軸織物構造体であって、
   複数の導電線と複数の第１絶縁線と複数の第２絶縁線とで形成された複数の正六角形メッシュを有し、各正六角形メッシュにおいて、対向する第１の２辺が前記導電線で形成され、対向する第２の２辺が前記第１絶縁線で形成され、対向する第３の２辺が前記第２絶縁線で形成されたことを特徴とする導電性三軸織物構造体。
2. 前記複数の導電線は、所定数の第１色の導電線とこれに隣接する１本の第２色の導電線とを１群の導電線とする複数群の導電線で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の導電性三軸織物構造体。
3. 前記第２色の導電線の端部に、外部と接続するための端子を形成したことを特徴とする請求項２に記載の導電性三軸織物構造体。
4. 前記導電線の少なくとも一部は複数の導電糸が束ねられて形成され、前記第１，第２絶縁線は複数の絶縁糸が束ねられて形成されたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の導電性三軸織物構造体。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の導電性三軸織物構造体の複数の正六角形メッシュに電子デバイスが夫々配設され、前記対向する２辺の導電線に前記電子デバイスが接続されたことを特徴とする電子デバイス付き三軸織物構造。
6. 前記電子デバイスが球状の太陽電池素子であることを特徴とする請求項５に記載の電子デバイス付き三軸織物構造。
7. 前記電子デバイスがＬＥＤ素子であることを特徴とする請求項５に記載の電子デバイス付き三軸織物構造。
8. 前記導電性三軸織物構造体の少なくとも１群の導電線に複数の球状の太陽電池素子が接続され、少なくとも他の１群の導電線に複数のＬＥＤ素子が接続されたことを特徴とする請求項５に記載の電子デバイス付き三軸織物構造。
9. 請求項６に記載の球状太陽電池素子付き三軸織物構造と、請求項７に記載のＬＥＤ素子付き三軸織物構造とが、光反射シートを介して積層された電子デバイス付き三軸織物構造。
10. 前記電子デバイス付き三軸織物構造の片側又は両側の表面が、柔軟性を有する透明の保護膜で被覆されたことを特徴とする請求項５から９の何れか１項に記載の電子デバイス付き三軸織物構造。

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