JP6716701B2 - 電子機能部材およびそれを用いた編物製品並びに電子機能部材の製造方法 - Google Patents

電子機能部材およびそれを用いた編物製品並びに電子機能部材の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子機能部材およびそれを用いた編物製品並びに電子機能部材の製造方法に関する。
従来、衣料品等の合成繊維の表面に機能性素材を塗布または含浸させることで合成繊維に保温性や抗菌性等の機能を付与することが広く行われている。これに対し、近年、糸や布帛に電子部品を担持させることで、糸や布帛に電気電子機能を付与することが検討されている。
例えば、特許文献１には、導電性パターンが形成された糸の表面に、電子部品を取り付けた支持体を巻き付けて固定し、糸の周囲に保持糸を巻き付けて電子部品の少なくとも一部を被覆した、複合糸およびそれを用いた布帛が記載されている。
特開２０１３−１８９７１８号公報
しかしながら、特許文献１の複合糸は、保持糸自体に柔軟性がなく電子部品や配線に局所的に応力が加わると破損しやすいという問題がある。また、複合糸を用いた布帛についても曲げや引っ張り力が加わると複合糸に局所的に力が加わりやすく、断線や部品の破損が生じやすいという問題がある。
そこで、本発明は、電気電子機能を内蔵し、柔軟性や耐久性に優れた糸状の電子機能部材およびそれを用いた編物製品並びに電子機能部材の製造方法を提供することを目的とした。
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係る電子機能部材は、少なくとも２本の金属線と、該少なくとも２本の金属線の一部が露出するように該少なくとも２本の金属線を被覆する絶縁層と、該少なくとも２本の金属線の各々に対して電気的に導通された電子機能部とを含む芯線部と、前記芯線部を被覆する編地を含む鞘部と、を有する。
第１の態様によれば、電気電子機能を内蔵し、曲げや衝撃に強い、編成可能な電子機能部材を提供することができる。
また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記編地は、熱可塑性合成樹脂を少なくとも一部に含むものである。
第２の態様によれば、編地が熱により溶融して変形し易いので、芯線部の被覆率を大きくすることが可能である。
また、本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記編地により前記芯線部が被覆された領域において、前記芯線が外部に対し密閉されているものである。
第３の態様によれば、鞘部の耐水性を高めることができる。
また、本発明の第４の態様は、第１の態様において、前記鞘部が、前記編地からなり前記芯線部側にある第１被覆部と、該第１被覆部の少なくとも一部を覆い、該第１被覆部を前記芯線部側に押圧する第２被覆部とを含むものである。
第４の態様によれば、第１被覆部を芯線部にさらに密着させることができる。
また、本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記第２被覆部が、前記第１被覆部の周囲に螺旋状に巻き付けられた長尺部材であるものである。
第５の態様によれば、芯線部を傷つけることなく、第１被覆部を芯線部に密着させることができる。
また、本発明の第６の態様は、第１〜第５のいずれか１つの態様において、前記電子機能部が、チップ部品、電子機能物質含有膜、電池、入力素子、表示素子、センサ、アンテナ、およびこれらの複合素子並びに集積回路から成る群から選択されるものである。
第６の態様によれば、実装する電子機能部材の大きさや厚さをより小さくできるので、電子機能部材をより細くすることが可能となる。
また、本発明の第７の態様は、第１〜第６のいずれか１つの態様において、前記芯線部が複数の前記電子機能部を含み、該複数の電子機能部が前記金属線により相互接続されて回路を形成している。
第７の態様によれば、チップ等の部品に代えて回路を用いることで、電子機能部材をより小型化することができる。
また、本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記回路が、前記電子機能部としてセンサ部を含んでいる。
第８の態様によれば、電子機能部材を計測ツールとして用いることが可能となる。
また、本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記回路が、前記電子機能部として、さらに、前記センサ部の動作を制御する制御部と、前記センサ部からの情報を外部へ出力する通信部と、前記センサ部と前記制御部と前記通信部に電力を供給する電源部とを含んでいる。
第９の態様によれば、電子機能部材を計測ツールとして、より小型化することが可能となる。
また、本発明の第１０の態様は、第１〜第９のいずれか１つの態様に係る電子機能部材を少なくとも一部用いて編成してなる編物製品である。
第１０の態様によれば、電気電子機能を有し、曲げや衝撃に強い編物を提供することができる。
また、本発明の第１１の態様は、第１０の態様において、前記少なくとも２本の金属線を介して前記電子機能部と電気的に接続されている電源部を含む編物製品である。
第１１の態様によれば、外部電源を不要とすることができる。
また、本発明の第１２の態様は、第１０の態様において、センサ部と、前記センサ部の動作を制御する制御部と、前記センサ部からの情報を外部へ出力する通信部と、前記センサ部と前記制御部と前記通信部に電力を供給する電源部とが相互接続されてなる回路を含む前記電子機能部材を少なくとも一部に用いて編成してなる編物製品である。
第１２の態様によれば、回路にセンサ部を含む電子機能部材を少なくとも一部に用いて編成した編物は、被測定対象の形状に限定されることなく、被測定対象に取り付けることができるので、新たな計測ツールとして用いることが可能となる。
また、本発明の第１３の態様は、少なくとも２本の金属線と、該少なくとも２本の金属線の一部が露出するように該少なくとも２本の金属線を被覆する絶縁層と、該少なくとも２本の金属線の各々に対して電気的に導通された電子機能部とを含む芯線部を形成する工程と、前記芯線部を被覆する鞘部を形成する工程とを含み、前記の鞘部を形成する工程は、前記芯線部の周囲に緯編みにより編地を編成して、前記芯線部を被覆する工程を少なくとも含む、電子機能部材の製造方法である。
第１３の態様によれば、電気電子機能を内蔵し、曲げや衝撃に強い電子機能部材を製造することができる。
また、本発明の第１４の態様は、第１２の態様において、前記の鞘部を形成する工程が、前記編地の周囲に、長尺部材を螺旋状に巻き付ける工程を含むものである。
第１４の態様によれば、第１被覆部を芯線部にさらに密着させることができる。
本発明によれば、柔軟性や耐久性に優れた糸条の電子機能部材およびそれを用いた編物を提供することが可能となる。
本発明の実施の形態１に係る電子機能部材の一部破断平面図である。 本発明の実施の形態１に係る電子機能部材の模式縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る電子機能部材に用いる編地の展開図である。 本発明の実施の形態２に係る電子機能部材の一部破断平面図である。 本発明の実施の形態２に係る電子機能部材の模式縦断面図である。 本発明の実施の形態３に係る電子機能部材の一部破断平面図である。 本発明の実施の形態３に係る電子機能部材の模式縦断面図である。 本発明の実施の形態４に係る電子機能部材の一部破断平面図である。 本発明の実施の形態４に係る電子機能部材の模式縦断面図である。 本発明の電子機能部材の構造の一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態５に係る電子機能部材の内蔵回路の一例を示すブロック図である。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。
実施の形態１
本実施の形態に係る電子機能部材は、少なくとも２本の金属線と、該少なくとも２本の金属線の一部が露出するように該少なくとも２本の金属線を被覆する絶縁層と、該少なくとも２本の金属線の各々に対して電気的に導通された電子機能部とを含む芯線部と、前記芯線部を被覆する編地を含む鞘部と、を有する。
図１は、本実施の形態に係る電子機能部材の一部破断平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ‘線縦断面図である。電子機能部材１は、芯線部５と、その芯線部５を被覆する鞘部２０とを有している。芯線部５は、その長手方向に延びる第１絶縁被覆金属線１０と第２絶縁被覆金属線１１、並びに第１絶縁被覆金属線１０および第２絶縁被覆金属線１１の各々に対して電気的に導通させた電子機能部１２を含んでいる。鞘部２０には、編地２１を用いている。また、電子機能部１２にはチップ部品を用いている。
図２に示すように、第１絶縁被覆金属線１０は、絶縁層１０ｂにより被覆された金属線１０ａからなり、第２絶縁被覆金属線１１は、絶縁層１１ｂにより被覆された金属線１１ａからなる。絶縁層１０ｂの一部は除去されて、露出した金属線１０ａに接するように接合部１６が形成されている。また、絶縁層１１ｂの一部は除去されて、露出した金属線１１ａに接するように接合部１７が形成されている。電子機能部１２は、矩形形状を有し、両端部には電子機能部である一対の外部電極１２ａ，１２ｂを有している。外部電極１２ａを接合部１６に接続し、外部電極１２ｂを接合部１７に接続することで、電子機能部１２は、金属線１０ａと金属線１１ａに電気的に接続されている。このように、電気的に接続された電子機能部１２と金属線１０ａ，１１ａの周囲は、編地２１により被覆されている。なお、接合部１６、１７はめっき等により接合材とは別の構造体として構成してもよいが、絶縁層１０ｂ、１１ｂが薄い場合には、はんだや導電性接着剤等の接合材により接合部１６、１７を構成することもできる。
芯線部を構成する金属線には、銅線やニッケル線を用いることができる。好ましくは銅線である。金属線の直径は、編地に編成できる大きさであれば特に限定されないが、１μｍ以上１ｍｍ以下、好ましくは１μｍ以上０．５ｍｍ以下である。また、絶縁層は、金属線同士が直接接触するのを防止するもので、ポリウレタン樹脂やアクリル樹脂、あるいは長尺状の絶縁シートまたはテープを用いることができる。本形態では、絶縁層は、電子機能部との電気的導通を確保するために、金属線の一部を露出させている。ここで、金属線の一部とは、金属線の全面以外であればよく、その面積は特に限定されない。
また、電子機能部は、トランジスタ、ダイオード、ペルチェ素子等の能動素子や、抵抗、コンデンサ、インダクタ、サーミスタ等の受動素子の機能を有するものであり、チップ部品、電子機能物質含有膜、電池、入力素子、表示素子、センサ、アンテナ、およびこれらの複合素子、並びに集積回路から成る群から選択されるものを用いることができる。
受動素子はチップ部品でも、電子機能物質含有膜、例えば厚膜抵抗、薄膜抵抗、薄膜コンデンサ、薄膜インダクタでもよい。また、受動素子は電子機能物質を含有する有機材料、コンポジット材料、ペースト材料であってもよい。電子機能物質含有膜は、スピンコーティングやスクリーン印刷等の公知の厚膜印刷法を用いて、複数の金属線の表面に、素子原料、例えば誘電体原料を含む溶液を塗布し、加熱処理することで形成することができる。また、薄膜プロセスによりパターニングした電子機能物質含有膜を用いることもできる。その場合、例えば、リフトオフ法、蒸着、スパッタリング等を用いることができる。リフトオフ法では、レジストを複数の金属線の表面に塗布した後、レジストをリソグラフィーによりパターニングした後、素子原料を含む溶液を塗布し、その後、レジストを剥離し、目的とする薄膜のパターンだけを残すことができる。電子機能部の具体例としては、例えば、ＮＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタ、ペルチェ素子等を挙げることができる。電子機能部材を用いた衣料にこれらの素子を用いると、例えば、ＮＴＣサーミスタを用いると衣料の温度測定が可能となる、またＰＴＣサーミスタを用いると衣料を暖めることができ、またペルチェ素子を用いると衣料を冷やすことができる。
また、電子機能部は、外部装置との信号送受信を行う複数の端子部を有している。端子部の具体例としては、外部電極、端子、電極パッド等を挙げることができる。例えば、２つの端子部が２つの端子である場合、一方の端子を１つの金属線に接続し、他方の端子を別の金属線に接続することができる。
また、鞘部は、芯線部を被覆する編地を含むものであり、芯線部の外周に積層された１以上の被覆部で構成することができる。いずれの被覆部にも編地を用いることができるが、芯線部側にあり、少なくとも一部が芯線部に接する第１被覆部に用いることが好ましい。本実施の形態では、鞘部を編地からなる第１被覆部のみで構成した例を示している。
編地２１の展開図を図３に示す。編地２１は、編成糸を緯編みすることにより、芯線部５の周囲を覆う、筒状編地を形成することができる。緯編みは経編みに比べて編み目を細かくすることができるので好ましい。また、緯編みは、縦方向の芯線部を編成糸で巻き込むように編目を編成するので、鞘部の編成糸により芯線部を比較的強く締め付けることができるので、芯線部に鞘部を密着させることができる。
また、編成糸には、少なくとも一部に熱可塑性樹脂を含む糸を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂等を挙げることができる。好ましくは、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性合成繊維糸を用いることができる。また、編成糸の太さは、３３デシテックス以上２５０デシテックス以下が好ましい。３３デシテックスより小さいと、芯線部に対する編地の被覆が十分ではなく、また２５０デシテックスよりも大きいと、編成糸が太すぎて編み機による編成が困難になるからである。また、異なる融点の熱可塑性樹脂からなる複数の熱可塑性合成繊維糸や、熱可塑性合成繊維糸と熱可塑性を有さない糸等からなる複合繊維を用いることもできる。
また、編地における同一コースの編み目の数は、２個以上６個以下が好ましい。筒状編地の直径を小さくすることができるので、芯線部に対する編地の密着性をさらに向上させることができる。
また、編地における同一ウェールの自然長１ｃｍあたりの編み目の数は、６個以上１４個以下が好ましい。ここで、自然長とは、テンション等を与えない状態、すなわちそのまま台の上に自然に置いた状態での長さを意味する。編地における同一ウェールの自然長１ｃｍあたりの編み目の数が６個以上であれば、芯線部に対する編地の被覆率を高めることができる。また、編地における同一ウェールの自然長１ｃｍあたりの編み目の数が１４個以下であれば、編目が細かくなり過ぎることによる、編地編目の目かぶり（タックキズ）による不良発生を抑制することができる。
また、編成糸に少なくとも一部に熱可塑性樹脂を含む糸を用いる場合、編成後、電子機能部材を、必要に応じて加圧しながら加熱することができる。編地に含まれる熱可塑性樹脂を加熱溶融させることで、冷却後、固化した編地の芯線部に対する被覆率と密着性を向上させることにより、電子機能部材や金属線を、洗濯時や汗由来の水分から保護することができる。また、加圧しながら加熱することで、芯線部と鞘部の密着性をさらに向上させることができる。編成糸に、異なる融点の熱可塑性樹脂からなる複数の熱可塑性合成繊維糸からなる複合繊維を用いる場合、融点の低い熱可塑性樹脂の融点より高く、融点の高い熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に加熱することで、高融点の熱可塑性樹脂は編地の状態を保ち、低融点の熱可塑性樹脂のみ溶融することで耐久性を高めることができる。
また、本実施の形態に係る電子機能部材は、例えば、以下の方法を用いて製造することができる。すなわち、本実施の形態に係る電子機能部材の製造方法は、少なくとも２本の金属線と、該少なくとも２本の金属線の一部が露出するように該少なくとも２本の金属線を被覆する絶縁層と、該少なくとも２本の金属線の各々に対して電気的に導通された電子機能部とを含む芯線部を形成する工程と、前記芯線部を被覆する鞘部を形成する工程とを含み、前記の鞘部を形成する工程は、前記芯線部の周囲に緯編みにより編地を編成して、前記芯線部を被覆する工程を少なくとも含んでいる。
芯線部を形成する工程は、さらに、複数の金属線に導電パターンを形成する工程と、少なくとも１つの電子機能部を複数の金属線に実装する工程を含むことができる。例えば、２本の金属線を用いる場合、図２に示すように、各金属線の表面の絶縁層の一部を削除して金属線の表面を露出させ、導電パターンを与える接合部を形成する。導電パターンの数は、電子機能部の入出力端子数や電子機能部の数に応じて選択することができる。また導電パターンの形状は、線状、矩形状、円形状、点状等種々の形状を用いることができる。電子機能部を複数の金属線に実装する場合、伸縮性および耐久性の観点から、互いに平行な複数の金属線に対し、それら複数の金属線に長手方向に垂直な方向に電子機能部を実装することが好ましい。また複数の電子機能部を金属線の長手方向に実装する場合、金属線の長手方向に沿って所定間隔で複数の導電パターンを形成することができる。導電パターンは、導電ペーストを用いる印刷法や、電気めっき法を用いて形成することができる。
芯線部を被覆する工程は、丸編機を用い、編成糸を緯編みすることにより、芯線部の周囲を覆う、筒状編地を形成することができる。丸編機には、例えば実開昭６０−１９３９９３号公報に記載されているような公知の丸編機を用いることができる。
また、本実施の形態に係る電子機能部材は、編機に供給し、通常の糸として編成することで、編物を製造することができる。電子機能部材は、通常の天然繊維糸、半合成繊維糸、合成繊維糸等と組み合わせ、編機に給糸してもよく、あるいは電子機能部材を単独で編機に供給することもできる。電子機能部材を通常の合成繊維糸と組み合わせる方法としては、例えば、電子機能部材と通常の合成繊維糸を、異なる表糸の糸道から給糸し編成する方法、同じ表糸の糸道から給糸して引き揃えて編成する方法等がある。編地は、平編み、リブ編み、両面編み、パール編み等で編成することが出来る。また、電子機能部材と通常の合成繊維糸を、それぞれ表糸の糸道と裏糸の糸道から給糸し、プレーティング編み（添え編み）を用いることができる。また、経済的観点からは、電子機能部材をインターシャ編み（両面編み）で特定の必要な部分だけに編みこむことができる。
また、編物は、電子機能部に電気的に接続されている少なくとも１つの電源部を含むことができる。電子機能部と電源部との電気的接続は芯線部を構成する金属線により行うことができるので、新たに引き出し線を設けて電子機能部と電源部とを接続することが不要となる。これにより、電子機能部と電源部の接続を簡単に行うことができる。電子機能部と電気的に接続できる外部装置は電源部に限定されず、信号発生器、送信装置、受信装置、検出装置、測定装置、表示装置、入力装置等も用いることができる。
本実施の形態によれば、電気電子機能を内蔵するとともに、伸縮性や耐久性に優れた電子機能部材を提供することができる。また、電源部等の外部装置と電子機能部との電気的接続を、芯線部を構成する金属線により行うことができるので、外部装置と電子機能部との接続を簡単に行うことができる。
実施の形態２
本実施の形態に係る電子機能部材は、鞘部が、編地からなり芯線部に接する第１被覆部と、第１被覆部の少なくとも一部を覆い、第１被覆部を芯線部側に押圧する第２被覆部とを含む以外は、実施の形態１の電子機能部材と同様の構成を有している。
図４は、本実施の形態に係る電子機能部材の一部破断平面図であり、図５は図４のＶ−Ｖ‘線縦断面図である。以下、実施の形態１と共通する部分の説明は省略し、異なる部分のみについて説明する。
電子機能部材２は、芯線部５と、その芯線部５を被覆する鞘部２０とを有している。鞘部２０は、さらに編地からなり芯線部５側にある第１被覆部２２と、第１被覆部２２に巻き付けられた第２被覆部２３とを含んでいる。第２被覆部２３は、第１被覆部２２を芯線部５側に押圧し、第１被覆部２２を芯線部５にさらに密着させることができる。
第２被覆部には、長尺部材を用いることができる。長尺部材には、綿や麻、毛などの天然繊維糸、セルロースなどの半合成繊維糸、ナイロン、アクリル、ポリエステル、ポリウレタンなどの合成繊維糸のほか、複数の繊維素材を組み合わせた複合糸、テープや紐等を挙げることができる。長尺部材を用いることで、芯線部を傷つけることなく、第１被覆部を芯線部に密着させることができる。また、第１被覆部に熱可塑性樹脂を含む合成繊維糸を用いた場合、第２被覆部にも熱可塑性樹脂を含む合成繊維糸を用いることができる。第２被覆部で被覆後、合成繊維糸を加熱溶融させることで、冷却後、第１被覆部の芯線部に対する密着性をさらに向上させることができる。
本実施の形態に係る電子機能部材は、第１被覆部形成後、第１被覆部の周囲に長尺部材を螺旋状に巻き付ける工程を含む製造方法を用いて製造することができる。第２被覆部は、例えば特開昭６３−２８２３０４号公報に記載されている公知の鞘糸巻き付け装置を用いることで、上方向または下方向に第１被覆部を形成した電子機能部材を移動させながら、ボビンに巻回された紐を、ボビンを回転させながら繰り出して、電子機能部材に巻き付けることで第２被覆部を形成することができる。なお、電子機能部材の長手方向における第２被覆部の巻線間隔は、必要に応じて調整することができる。巻線間隔を小さくすることで（あるいは巻回数を増やすことで）、第１被覆部の芯線部に対する密着性をさらに向上させることができる。また、第２被覆部を構成する糸の径を大きくすることで、巻線間隔を小さくして、第１被覆部の芯線部に対する密着性をさらに向上させることもできる。
本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加え、第２被覆部を設けることで、第１被覆部の芯線部に対する密着性をさらに向上させることができる。
なお、本実施の形態では、第２被覆部を設けた例を示したが、必要に応じてさらに被覆部を設けることもできる。例えば、第２被覆部は、電子機能部材の長手方向に螺旋状に巻き付ける一方、第２被覆部の上に、第２被覆部とは逆方向に巻き付けられ、第２被覆部と交差する第３被覆部を設けることもできる。第３被覆部を設けることにより、第１被覆部の芯線部に対する密着性をさらに向上させることができる。
実施の形態３
本実施の形態に係る電子機能部材は、電子機能部としてチップ部品に代えて電子機能物質含有膜を用いた以外は、実施の形態１の電子機能部材と同様の構成を有している。
図６は、本実施の形態に係る電子機能部材の一部破断平面図であり、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ‘線縦断面図である。以下、実施の形態１と共通する部分の説明は省略し、異なる部分のみについて説明する。
電子機能部材３は、芯線部６と、その芯線部６を被覆する鞘部２０とを有している。芯線部６は、第１絶縁被覆金属線１０と、第２絶縁被覆金属線１１と、第１絶縁被覆金属線１０および第２絶縁被覆金属線１１の各々に対して電気的に導通可能に配設された電子機能物質含有膜からなる電子機能部１３を含んでいる。
上述したように、電子機能物質含有膜は、スピンコーティング等の公知の印刷法を用いて、複数の金属線の表面に、素子原料、例えば誘電体原料を含む溶液を塗布し、加熱処理することで形成することができる。また、パターニングした薄膜を用いることもできる。ここで、電子機能物質には、誘電材料、導電材料、磁性材料、圧電材料、半導体材料、焦電材料等が含まれる。
本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加え、電子機能物質含有膜を用いることで、金属線に実装する電子機能部の大きさや厚さを柔軟に変更することができるので、電子機能部材を用途に応じて最適設計することが可能となる。
実施の形態４
本実施の形態に係る電子機能部材は、金属線を被覆する絶縁層として長尺の絶縁部材を用い、電子機能部としてチップ部品に代えて、複数の金属線の外周を帯状に被覆するように形成された電子機能物質含有膜を用いた以外は、実施の形態１と同様の構成を有している。
図８は、本実施の形態に係る電子機能部材の一部破断平面図であり、図９は図８のＩＸ−ＩＸ‘線縦断面図である。電子機能部材４は、芯線部７と、芯線部７を被覆する鞘部２０とを有している。芯線部７は、絶縁部材１５を介して長手方向に延びる金属線１０ａ，１１ａと、金属線１０ａ，１１ａの外周を帯状に被覆するように形成され、金属線１０ａ，１１ａと電気的に導通可能に配設された電子機能物質含有膜１４を含んでいる。鞘部２０には、編地２１を用いている。
本実施の形態に用いる絶縁部材としては、金属線の間に介在する長尺状の絶縁シート、金属線の長手方向に沿って貼り付けられた絶縁テープ、金属線の長手方向に沿って形成された絶縁層等を挙げることができる。絶縁層には、ポリウレタン樹脂やアクリル樹脂等を用いることができる。
上述したように、電子機能物質含有膜は、スピンコーティング等の公知の印刷法を用いて、複数の金属線の表面に、素子原料、例えば誘電体原料を含む溶液を塗布し、加熱処理することで形成することができる。また、パターニングした薄膜素子を用いることもできる。
本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加え、電子機能物質含有膜を用いることで、金属線に実装する電子機能部の大きさや厚さを柔軟に変更することができるので、電子機能部材を用途に応じて最適設計することが可能となる。
実施の形態１〜４では、電子機能部が１個の例について説明したが、本発明の電子機能部材は、複数の電子機能部を備えることもできる。例えば、少なくとも２本の金属線から成る第１の配線部の各々の金属線に対して電気的に導通可能に配設された第１の電子機能部と、前記第１の配線部とは異なる、少なくとも２本の金属線から成る第２の配線部の各々の金属線に対して電気的に導通可能に配設された第２の電子機能部を有していてもよい。同様に、第３の配線部と第３の電子機能部、第４の配線部と第４の電子機能部、さらに第５の配線部と第５の電子機能部等を有していてもよい。第１の電子機能部と他の電子機能部は互いに異なっていてもよく、あるいはすべての電子機能部が同じでもよい。例えば、第１の電子機能部に温度センサ素子（例えばＮＴＣサーミスタ）を用い、第２の電子機能部に発熱素子（例えばＰＴＣサーミスタ）を用いることができる。
図１０は、上述した、複数の電子機能部を備えた電子機能部材の構造の一例を示す模式図であり、鞘部は省略している。芯線部３０は、それぞれが絶縁層で被覆された金属線３１，３２，３３，３４，３５，３６を有している。２本の金属線３１，３２は、第１の配線部３７を構成し、別の２本の金属線３３，３４は第２の配線部３８を構成、別の２本の金属線３５，３６は第３の配線部３９を構成している。金属線３１の一部が露出した接合部３１ａと、金属線３２の一部が露出した接合部３２ａとには第１の電子機能部４１が接合されている。また、金属線３３の一部が露出した接合部３３ａと、金属線３４の一部が露出した接合部３４ａとには第２の電子機能部４２が接合されている。また、金属線３５の一部が露出した接合部３５ａと、金属線３６の一部が露出した接合部３６ａとには第３の電子機能部４３が接合されている。図１０では、６本の金属線を並列に配置した例を示したが、第１〜第３の電子機能部が互いに接触しないように束ねることもできる。
また、本発明の電子機能部材は、複数の電子機能部を少なくとも２本の金属線により相互接続して回路を形成するようにしてもよい。この形態については、以下の実施の形態５で、さらに詳しく説明する。
実施の形態５
本実施の形態に係る電子機能部材では、芯線部が複数の電子機能部を含み、該複数の電子機能部が少なくとも２本の金属線により相互接続されて回路を形成している（以下、その回路を内蔵回路ともいう）。図１１は、その内蔵回路の構成の一例を示すブロック図である。回路６０は、回路を構成する複数の回路素子部を有し、該回路素子部が電子機能部に相当する。回路６０は、回路素子部として、受動素子部６１と、能動素子部６２と、受動素子部６１と能動素子部６２の動作を制御する制御部６３と、外部との通信信号の出力と入力を行う通信部６４と、各部に電力を供給する電源部６５と、受動素子部６１からのデータ信号をＡ／Ｄ変換して制御部６３に出力するＡ／Ｄコンバータ部６６と、制御部６３からの制御信号をＤ／Ａ変換して能動素子部６２に供給するＤ／Ａコンバータ部６７と、外部との無線送受信を行う送受信アンテナ部６８と、外部からの電力用電波を受信し、その電力用電波から生成した電力を電源部６５に出力する無線充電部６９と、を有している。また、外部装置として、制御部６３からの所定の画像情報を表示する表示部７０を有している。
受動素子部６１には、受動素子として、例えばセンサを用いることができる。その場合、受動素子部をセンサ部ともいう。センサとしては、温度センサ、赤外線センサ、湿度センサ、音センサ、光センサ、磁気センサ、圧力センサ、加速度センサ、位置センサ等を挙げることができる。また、能動素子部６２には、能動素子として、例えば、発熱体や振動体を用いることができる。受動素子と能動素子の組み合わせは、電子機能部材の用途に応じて様々に選択することができる。例えば、受動素子に温度センサを用い、能動素子に発熱体を用いることで、電子機能部材に温度調整機能を付与することができる。また、電源部６５には、例えばコンデンサや二次電池を用いることができる。
複数の電子機能部の相互接続は、例えば、２本の金属線の長手方向に沿って複数の電子機能部を配置し、各電子機能部をそれぞれの金属線に電気的に導通させることにより行うことができる。
本実施の形態に係る電子機能部材も、実施の形態１に記載した方法と同様の方法を用いることで編物とすることができる。すなわち、内蔵回路を有する電子機能部材を編機に供給し、通常の糸として編成することで、編物を製造することができる。
本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加え、チップ等の複数の部品に代えて回路を用いることで、電子機能部材をより小型化することができる。さらに、回路にセンサ部を含む電子機能部材を少なくとも一部に用いて編成した編物は、被測定対象の形状に限定されることなく、被測定対象に取り付けることができるので、新たな計測ツールとして用いることが可能となる。
なお、本実施の形態では、受動素子部と能動素子部以外の回路素子部については、電子機能部材に内蔵させず、代わりに外部装置を用いることもできる。その場合、外部装置は編物に保持させるが、受動素子部と能動素子部以外の回路素子部と外部装置との電気的接続は、実施の形態１で説明したように、芯線部を構成する金属線により行うことができる。
また、図１１に示した回路素子部は一例であり、用途に応じて種々の回路素子部を用いることが可能である。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、それらは例示であって、本発明の範囲内で種々の変形例が可能であることを当業者は理解することができる。例えば、実施の形態２では、第２被覆部として編成糸を螺旋状に第１被覆部に巻き付けた例を示したが、編地を用いて第２被覆部を形成してもよく、プレーティング編み（添え編み）を用いて形成してもよい。
本発明によれば、電子電気機能を内蔵した衣料品等の新規な編物製品を提供することが可能となる。
１，２，３，４ 電子機能部材
５，６，７ 芯線部
１０ 第１絶縁被覆金属線
１１ 第２絶縁被覆金属線
１０ａ，１１ａ 金属線
１０ｂ，１１ｂ 絶縁層
１２，１３，１４ 電子機能部
１２ａ，１２ｂ 外部電極
１５ 絶縁部材
１６，１７ 接合部
２０ 鞘部
２１ 編地
２２ 第１被覆部
２３ 第２被覆部
３０ 芯線部
３１，３２，３３ 金属線
３４，３５，３６ 金属線
３１ａ，３２ａ，３３ａ 接合部
３４ａ，３５ａ，３６ａ 接合部
３７ 第１の配線部
３８ 第２の配線部
３９ 第３の配線部
４１ 第１の電子機能部
４２ 第２の電子機能部
４３ 第３の電子機能部
６０ 回路
６１ 受動素子部
６２ 能動素子部
６３ 制御部
６４ 通信部
６５ 電源部
６６ Ａ／Ｄコンバータ部
６７ Ｄ／Ａコンバータ部
６８ 送受信アンテナ部
６９ 無線充電部

Claims (16)

  1. 少なくとも２本の金属線と、該少なくとも２本の金属線の一部が露出するように該少なくとも２本の金属線を被覆する絶縁層と、該少なくとも２本の金属線の各々に対して電気的に導通された電子機能部とを含む芯線部と、
    前記芯線部を被覆する編地を含む鞘部と、を有し、
    前記鞘部が、前記電子機能部と直接接している、電子機能部材。
  2. 前記編地は、熱可塑性合成樹脂を少なくとも一部に含む請求項１に記載の電子機能部材。
  3. 前記編地により前記芯線部が被覆された領域において、前記芯線部が外部に対し密閉されている請求項１または請求項２に記載の電子機能部材。
  4. 前記鞘部は、前記編地からなる前記芯線部側の第１被覆部と、該第１被覆部の少なくとも一部を覆い、該第１被覆部を前記芯線部側に押圧する第２被覆部とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機能部材。
  5. 前記第２被覆部は、前記第１被覆部の周囲に螺旋状に巻き付けられた長尺部材である、請求項４記載の電子機能部材。
  6. 前記電子機能部は、チップ部品、電子機能物質含有膜、電池、入力素子、表示素子、センサ、アンテナ、およびこれらの複合素子並びに集積回路から成る群から選択される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子機能部材。
  7. 前記芯線部が複数の前記電子機能部を含み、該複数の電子機能部が前記少なくとも２本の金属線により相互接続されて回路を形成している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子機能部材。
  8. 前記回路が、前記電子機能部としてセンサ部を含む、請求項７記載の電子機能部材。
  9. 前記回路が、前記電子機能部として、さらに、前記センサ部の動作を制御する制御部と、前記センサ部からの情報を外部へ出力する通信部と、前記センサ部と前記制御部と前記通信部に電力を供給する電源部とを含む、請求項８記載の電子機能部材。
  10. 前記芯線部は、前記少なくとも２本の金属線の各々が、前記少なくとも２本の金属線の各々の一部が露出するように前記絶縁層で被覆された、少なくとも２本の絶縁被覆金属線を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子機能部材。
  11. 前記編地が、緯編みである請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子機能部材。
  12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電子機能部材を少なくとも一部に用いて編成してなる編物製品。
  13. 前記少なくとも２本の金属線を介して前記電子機能部と電気的に接続されている電源部を含む、請求項１２記載の編物製品。
  14. センサ部と、前記センサ部の動作を制御する制御部と、前記センサ部からの情報を外部へ出力する通信部と、前記センサ部と前記制御部と前記通信部に電力を供給する電源部とが前記少なくとも２本の金属線により相互接続されてなる回路を含む前記電子機能部材を少なくとも一部に用いて編成してなる、請求項１２記載の編物製品。
  15. 少なくとも２本の金属線と、該少なくとも２本の金属線の一部が露出するように該少なくとも２本の金属線を被覆する絶縁層と、該少なくとも２本の金属線の各々に対して電気的に導通された電子機能部とを含む芯線部を形成する工程と、
    前記芯線部を被覆する鞘部を形成する工程とを含み、
    前記の鞘部を形成する工程は、前記芯線部の周囲に緯編みにより編地を編成して、前記芯線部を被覆する工程を少なくとも含む、電子機能部材の製造方法。
  16. 前記の鞘部を形成する工程は、前記編地の周囲に、長尺部材を螺旋状に巻き付ける工程を含む、請求項１５記載の電子機能部材の製造方法。
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