JP6920444B2 - 導電性経路を含む伸縮性構造体およびその構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、導体、有利には導電性経路、特に伸縮性導電性経路と、構成要素とを含むかまたは受けるように構成された伸縮性構造体であって、構成要素と導電性経路とが互いに物理的に連結される、伸縮性構造体に関する。特に、本発明は、伸縮性構造体の伸張またはねじりによって導電性経路に誘発される極めて大きなまたは著しい損傷を防止するような様式で、前記伸縮性導電性経路を構成要素とともに受け、導入するためのインタフェース領域を有する伸縮性構造体に関する。加えて、本発明は伸縮性構造体の製造方法に関する。
伸縮性エレクトロニクスおよび構造体に使用される現在の導電性材料は、長さのある程度の伸張、例えば３０％の伸張を可能にする。しかし、伸縮性導電性材料が伸縮性構造体上に提供されるより剛性の高い構成要素に関連して使用されるときには、（例えば構造体の伸張またはねじりにより）実体に誘発される力が均一に分散されず、これによりいくつかの問題が誘発される。例えば、特に剛性構成要素ならびにより剛性の低い伸縮性エレクトロニクスおよび構造体の近くの相互接続領域において、局所的張力および力を制御することが非常に困難な課題である。
一つの既知の解決策は、伸張‐非伸張インタフェース間の相互接続領域に銅またはシリコンのような非伸縮性材料を使用することであり、蛇行パターン、予備伸張解決策および／またはプリーツ構造体を使用するなど、適切な形の導体および／または基板構造体を提供することによってシステム全体の伸縮性が達成される。
伸縮性構造体内に接合部または接合部が提供された連結部があるときには、伸縮性構造体と非伸縮性接合部もしくは導体または他の非伸縮性システムとの間にインタフェースが形成される。この場合、伸縮性構造体が任意の方向に伸張されるかまたはねじられると、構造体に応力がかかる。構造体および特に導電性経路が、特に相互接続領域またはインタフェース領域において、したがって伸縮性および非伸縮性部分または剛性および非剛性部分の付近のエリアにおいて容易に破損するであろう。既知の解決策は、蛇行パターンでさえも伸縮性インクの耐久性を弱めうるため、例えば伸縮性インクに適さないことも分かっている。これは、伸張が構造体の中または上に均一に現れず、むしろ曲線の内縁部で張力がより強くなる傾向があると考えられるためである。その結果は、少なくとも長期的には、構造体、蛇行パターンもしくは導電性経路、または場合によっては非伸縮性部分のひび割れおよび破損であることが多い。
本発明の目的は、既知の従来技術に関する問題を軽減および排除することである。特に本発明の目的は、導体またはその他のデバイスの破損またはその他の構造的変形が排除されるかまたは少なくとも最小化されるように、伸縮性構造体を提供することである。
本発明の目的は、独立請求項の特徴によって達成されうる。
本発明は、請求項１に記載の伸縮性構造体に関する。加えて本発明は、請求項１６に記載の伸縮性構造体の製造方法に関する。
本発明の一実施形態によれば、伸縮性構造体は、導電性経路とインタフェース領域とが伸縮性構造体の一体的部分であるかまたは一体的部分となるように、導電性経路（したがって導体）とインタフェース領域とを含むかまたは少なくとも受けるように構成される。伸縮性構造体は、構成要素も含んでもよく、または少なくとも構成要素を後で受けるように構成される。構成要素は通常、伸縮性構造体内に接着、もしくは高周波溶接など溶接、積層、または螺着されるなど一体化されることができ、または一体化される、非伸縮性および／または剛性の構成要素である。構成要素は、例えば電子構成要素、フォトニック構成要素、機械的構成要素または電気機械的構成要素、電子モジュール、プリント回路基板、センサ、電極、集積回路、ジッパーのような縫目、交差部、補強部分、スナップファスナー要素、デバイスまたは構成要素付属物でありうる。
導電性経路は、それ自体として伸縮性導電性経路である（伸縮性材料で作製される）かまたは伸縮性構造体が伸張されたときに導電性経路が伸縮性構造体とともに伸張することを可能にするような設計（例えば蛇行またはジグザグ設計）を有する伸縮性導電性経路であるのが有利である。また、伸縮性構造体は通常、導電性経路がそれに沿って少なくとも部分的に前記伸縮性構造体の中／上に延びる相互接続領域を有する。相互接続領域は、構造体の機械的伸縮性特性が少なくとも伸縮性構造体の中または上の導電性経路の方向に、および導電性経路と構成要素との間で変化する、伸縮性構造体内のエリアである。これは通常、構成要素および／またはインタフェース領域は剛性がより高いかまたはその伸縮性が前記構成要素を支持する伸縮性構造体の一つよりも低いことが多いためである。
伸縮性構造体は、外周線または境界線を含むインタフェース領域も含み、この線は少なくとも一つの内方湾曲部分を含む。内方湾曲部分の形は、例えば本質的にインタフェース領域の中心または内側エリアの方に向かった倒立涙滴型またはフィヨルド状凹部の形でありうる。本実施形態によれば、構成要素は前記インタフェース領域との接続部に有利に設けられ、インタフェース領域のエリア内または前記内方湾曲部分によって囲まれたエリア内での伸縮性構造体の伸張を防止または最小化し、それによって例えば前記内方湾曲部分を経由して電極またはその他の構成要素の接合部に入る伸縮性導電性経路などの伸縮性導電性経路に対する緊張を最小化するために、前記伸縮性導電性経路は前記構成要素とともに少なくとも部分的にインタフェース領域の前記外周線の前記内方湾曲部分を経由して導入される。
内方湾曲部分は、それに沿って伸縮性導電性経路の全体がまたはそれに沿って伸縮性導電性経路の少なくとも部分が構成要素に導入される伸縮性構造体の少なくとも部分を囲むのが有利である。一例として、伸縮性導電性経路は内方湾曲部分よりも狭くてもよく、その際には内方湾曲部分が導電性経路の全幅を囲む。
あるいは、伸縮性導電性経路は内方湾曲部分よりも広くてもよく、その際には内方湾曲部分が導電性経路の幅の一部分のみを囲み、導電性経路の幅の別の部分は、インタフェース領域の下および内方湾曲部分の「外に」延びる。しかし、本実施形態でも、伸縮性導電性経路の少なくとも部分は内方湾曲部分によって囲まれることに留意されたい。当然のことながら、伸縮性導電性経路の幅は、内方湾曲部分の幅と同じであってもよい。
加えて、伸縮性構造体は、全て同じ内方湾曲部分を経由して導かれるいくつかのより小さな導電性経路を有してもよいことに留意されたい。
内方湾曲部分の開き角度は、１８０°未満であるのが有利であり、または１３０°未満であるのがより有利であり、または９０°未満でさえあるが、これらの例のみに限定されず、必要性および用途次第である。一例として、内方湾曲部分を備えたインタフェース領域は、スイレン形、複数の先端を備えた雪片状または星状形、シャムロック、デイジーもしくは蝶形、またはＣ、Ｈ、Ｙ、Ｘ、Ｕ、Ｏ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｄ、Ｆ、Ｅ、ＫおよびＶの任意の文字の形、もしくは３もしくは８のような記号の形を有する。これらは例にすぎず、当然のことながら本発明の目的に適した他の形も使用されうる。
インタフェース領域は、伸縮性構造体の上または中の、伸縮性構造体自体よりも剛性が高いエリアまたは部分であるのが有利である。本発明の有利な実施形態によれば、伸縮性構造体が伸張されるかまたはねじられたときに、伸張効果、トルクまたは力が、インタフェース領域がない場合ほどには内方湾曲部分によって囲まれたエリアの内部に影響せず、伸張力またはねじり力が内方湾曲部分の開口部または「スロート」の方向に滑らかに減少または下落するように、インタフェース領域の内方湾曲部分が内方湾曲部分によって囲まれた伸縮性構造体のエリアに対して「保護効果」を有する。したがって、本発明による内方湾曲部分は、インタフェース領域のエリア内または前記内方湾曲部分によって囲まれたエリア内での伸縮性構造体の極めて大きなまたは著しい伸張を防止または最小化もしくは低減し、それによって特により剛性の高い構成要素との接続部において伸縮性導電性経路に対する緊張または他の望ましくない伸張力またはねじり力を最小化する。
インタフェース領域は、伸縮性構造体の中または上に多様なやり方で提供されうる。一例として、構成要素のベースまたは他の部分など、伸縮性構造体に提供される構成要素は、既に伸縮性構造体に組み立てられる前に内方湾曲部分を備えたインタフェース領域を含みうる。一実施形態によれば、構成要素は、電子モジュールのプラスチックプレートまたは同様のものなどの、ベースまたはカバープレートでありうる。内方湾曲部分は、例えばカッティング、ミリング、エッチングもしくは３Ｄプリンティングもしくは成形またはその他の既知の方法によって、複数の分岐部を備えた中空部または空洞として、例えば構成要素構造体の下側に提供されることができ、その際には最終システムにおいて中空部または空洞が構成要素と伸縮性構造体との間に前記内方湾曲部分を形成する。次いで、導電性経路が、構成要素構造体を通して構成要素の下側に、再び構成要素の「裏側」内に形成された内方湾曲部分の中空部もしくは空洞に、さらに内方湾曲部分を経由して相互接続領域に、または伸縮性構造体の中／上の剛性もしくは非伸縮性構成要素の本質的な影響の範囲の外部の外側領域に提供されうる。
構成要素自体が内方湾曲部分を備えたインタフェース領域の形である必要はなく、内方湾曲部分を備えたインタフェース領域は所望の形で構成要素構造体の下側に提供されうることに留意されたい。加えて、構成要素のサイズは、例えばインタフェース領域のサイズより大きくてもよいことに留意されたい。実施形態は、明らかな追加の利点、すなわちこのようにして構成要素の上側部分が例えば電気構成要素またはその他のデバイスのためのベースとしても働くことができ、それによって構成要素および導体が空間を節約するために互いにより近くに置かれうるという利点を提供する。さらに、構成要素は、伸縮性構造体内に接着、（高周波）溶接、積層または螺着されるなど一体化されうる、非伸縮性および場合によっては剛性でもある構成要素であるのが有利であることに留意されたい。
例示的な実施形態によれば、インタフェース領域は、補強領域の形状が前記内方湾曲部分を形成または導入するように、前記伸縮性構造体の中または上の前記補強領域として提供されてもよい。内方湾曲部分は、有利に前記補強材料または特徴を欠いており、それによって空のままであり前記内方湾曲部分として機能する。この実施形態では、補強領域の伸縮性は通常、伸縮性構造体自体の伸縮性よりも低い。
一例として、インタフェース領域は、伸縮性構造体の中／上に補強パターンまたは領域をプリンティング、積層、接着もしくは高周波溶接など溶接もしくはエッチングし、もしくは適切なマスクを使用し、または螺着し、それによって前記インタフェース領域を形成するとともに前記内方湾曲部分も導入することによって作製されうる。次いで、構成要素が、伸縮性構造体の中または上に提供された前記インタフェース領域との接続部に一体化されうる。
さらに加えて、インタフェース領域は、インタフェース領域の「葉」がインタフェース領域の「葉」または構造体によって囲まれた領域よりも高いままになり、それによって前記内方湾曲部分としての中空部または空洞を形成するように、メサ技術によって生成されてもよい。
加えて、伸縮性構造体のある所望の部分が、前記ある所望の部分を剛化して内方湾曲部分を備えたインタフェース領域を形成するために、例えば機械的に、化学的にまたは熱もしくは他の適切な既知の方法を使用して処理されうる。
さらに、一実施形態によれば、伸縮性構造体のある所望の部分が、接着性材料または補強材料がその部分内に粘着できるようにまたは粘着できないように疎水性／親水性領域となるように処理されることができ、それによって内方湾曲部分を備えた前記インタフェース領域を形成することができる。補強材料がプリントされたエリア内に粘着し、それによって内方湾曲部分を備えた前記インタフェース領域を形成するように、接着性材料によってインタフェース領域がプリントされることもできる。
本発明の実施形態によれば、インタフェース領域は、伸縮性構造体の内部または表面上のいずれかに提供されうることに留意されたい。加えて、インタフェース領域は、構成要素および／または導電性経路と同じ側または反対側のいずれかに提供されうる。インタフェース領域は、インタフェース領域がどちら側に提供されるかに関わらず、伸縮性構造体の両側の前記提供されたインタフェース領域の領域において伸縮性構造体を剛化し、剛性を高め、それによってインタフェースとの接続部に適切な内方湾曲部分を提供する。しかし、内方湾曲部分によって囲まれた領域は、インタフェース領域の剛性エリアよりも伸縮性が高いままであるのが有利である。
一例として、インタフェース領域は、伸縮性構造体上に位置する少なくとも二つの構成要素の間に、両構成要素が例えば細長部分を有し、内方湾曲部分が構成要素の前記細長部分の間に残されるように設けられてもよい。このようにして、構成要素が同じインタフェース領域と連結されることができ、例えば構成要素の間の導電性経路が、インタフェース領域の内方湾曲部分によって形成された「フィヨルド」部分を通して伸縮性構造内を導かれうる。
導電性経路は、従来技術から既知の方法で提供されることができ、例えば伸縮性および導電性インク、伸縮性および導電性ペースト、適切な形にカットされた伸縮性および導電性ポリマーフィルム、（形にカットされた）伸縮性および導電性布帛もしくは繊維、または蛇行もしくは波状形状のカーボン、金、銅、銀、鋼もしくはアルミニウムの導電性経路を含みうる。蛇行または波状形状のカーボン、金、銅、銀、鋼またはアルミニウムの導電性経路は、それ自体は実際には非伸縮性でありうるが、導電性経路の設計によって構造体の全体的な伸縮性が達成されることができ、その際には例えば導電性経路の２Ｄまたは３Ｄの変形によって構造体の全体的な伸縮性が可能になりうることに留意されたい。加えて、一実施形態によれば、蛇行または波状形状の導電性経路はそれ自体は本質的に非伸縮性経路であり、その際には、本発明のいくつかの実施形態によれば、内方湾曲部分が非伸縮性の蛇行または波状形状の経路など上記の非伸縮性経路の導電性経路を全体として囲むのが有利であることに留意されたい。
伸縮性構造体はそれ自体として基板として機能し、構成要素および導電性経路に加え、内方湾曲部分を備えたインタフェース領域を担持する。伸縮性構造体は、例えばポリマーフィルム、ゴム、シリコーンエラストマー、伸縮性布帛もしくは繊維、または布帛もしくは繊維、不織布帛もしくは紙を含む複合構造体を含みうる。
本発明は、既知の従来技術を上回る利点を提供する。導体または導電性経路が内方湾曲部分のフィヨルド状開口部を通して導かれると、それらは緊張が最も低い地点で剛性エリアに入ることができ、伸縮性領域から剛性エリアへの移行が目立ったインタフェースまたは機械的不連続性なしに提供されることができ、これによりインタフェース領域のエリア内または前記内方湾曲部分によって囲まれたエリア内の伸縮性構造体の伸張が防止または最小化され、それによって伸縮性導電性経路に対する緊張が最小化される。このように、本発明の構造体は、導体または導電性経路を伸縮性構造体の伸張および／またはねじりによる破損またはひび割れから保護するために効果的に使用されることができ、それによって本発明の構造体を有するシステム全体の寿命を大幅に延ばすことができる。
加えて、内方湾曲部分（例えば適切な中空部または空洞）を備えたインタフェース領域が、伸縮性構造体に対向させられる構成要素の下側などの構成要素との接続部に提供される場合には、構成要素の上側部分は、例えば電子構成要素またはその他のデバイスのためになお使用されることができ、その際には電子構成要素またはその他のデバイスが互いにより近くに置かれることができ、システム全体で空間が節約されることができる。また、内方湾曲部分を備えたインタフェース領域が構成要素の接続部によって直接提供される場合には、製造が非常に容易かつ迅速である。また、内方湾曲部分を備えたインタフェース領域は、例えば伸縮性構造体の表面上に直接プリントすることによって（または本明細書に記載された他のやり方によって）非常に容易に、正確に、迅速なやり方で提供されうる。
本明細書に提示された例示的な実施形態は、添付の特許請求の範囲の適用性に制限を課すものと解釈されてはならない。「含む」という動詞は、本明細書では、挙げられていない特徴の存在も排除しないオープンな制限として使用される。従属請求項に挙げられた特徴は、別段の明記がない限り互いに自由に組み合わせられうる。
本発明に特徴的と考えられる新規な特徴が、特に添付の特許請求の範囲に記載される。しかし、本発明自体は、その構造およびその運用方法の両方に関して、その追加の目的および利点とともに、添付の図面と関連して読んだときの以下の特定の実施形態例の説明から最もよく理解されるであろう。
次に、添付の図面にしたがって例示的な実施形態を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
図１Ａ〜Ｂは、伸縮性構造体１０１が剛性デバイス１０９と、剛性デバイス１０９と連結された導電性経路１０２とを担持する、例示的な従来技術の解決策の原理を示す。図１Ａでは、導電性経路１０２と剛性デバイス１０９との間の機械的インタフェースが非常に鋭く、剛性デバイス１０９の付近で導電性経路１０２に誘発される力が極めて大きく不連続でありうるため、それによって導電性経路１０２に対する機械的ひび割れによる破損を容易に引き起こしうる。
図１Ｂは、剛性デバイス１０９の付近で導電性経路１０２内に誘発される構造的応力を低減するために、特に非伸縮性構成要素１０９の付近で、導電性経路１０２に誘発される構造的応力を伸縮性構造体１０１の他の部分により円滑に、より大きな面積に分散させるべく使用される、従来技術の涙滴型構造体１１０を示す。しかし、この解決策も欠点、すなわち涙滴型構造体１１０が導電性経路１０２を横方向に保護せず、そのため伸縮性構造体１０１が導電性経路１０２の進行方向に対してほぼ直角の方向に例えばねじられるかまたは伸張されると、導電性経路１０２が横方向応力によって容易に破損するかまたはひび割れるであろうという欠点を有する。
図２は、本発明の有利な実施形態による、伸縮性構造体１０１において導電性経路１０２をインタフェース領域１０５と連結するための例示的な原理を示し、インタフェース領域１０５によって囲まれ形成された内方湾曲部分１０６がはっきりと見られる。本明細書に記載されるように、他の形も適用されうるものの、内方湾曲部分１０６の形は、インタフェース領域１０５の中心エリアに向かった「倒立涙滴型」またはフィヨルド状凹部の形であるのが有利である。内方湾曲部分の開き角度αは、例えば横方向の伸張またはねじりに対する保護効果を加えるために、１８０°未満であるのが有利であり、または１３０°未満であるのがより有利であり、または９０°未満でさえある。
図３Ａ〜１２Ｂは、本発明の有利な実施形態による、伸縮性構造体１０１に導電性経路１０２と、いくつかの内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５とに加え、任意の構成要素を提供するための例示的な実施形態を示す。図３Ａ〜Ｂは、導電性経路１０２が伸縮性構造体１０１の表面内に提供され、剛性構成要素（図示せず）の近くの相互接続領域１０３が形成される例を示す。
図４Ａ〜Ｂは、伸縮性構造体１０１の中または上に様々な形のインタフェース領域１０５を提供するための例示的な実施形態を示す。内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５の影響または保護効果は伸縮性構造体１０１を通して反対側にも広がるため、インタフェース領域１０５は伸縮性構造体１０１の構成要素および／または導電性経路１０２とは反対側に適用されてもよいことに留意すべきではあるが、インタフェース領域１０５は伸縮性構造体１０１と構成要素との間に適用されるのが有利である。加えて、本明細書の他所に記載されるように、インタフェース領域１０５は、伸縮性構造体１０１の中または上に多様なやり方で、所望の解決法および最終製品、インタフェース領域の設計または形に応じて提供されることができ、特にその外周線は、内方湾曲部分１０６の数およびその開き角度またはその他の特性とともに変動しうる。最終製品では、構成要素１０７が上部に、または他のやり方でインタフェース領域１０５との接続部に提供されうる。
図５Ａ〜Ｂは、導電性経路１０２が伸縮性構造体１０１の上に提供される例を示す。インタフェース領域１０５の外周線は、内方湾曲部分１０６とともに、図５Ａに既に見られる。例示的な実施形態によれば、内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５は、伸縮性構造体１０１の上に接着剤または他の接着性材料を提供することによって実施されることができ、その後、この接着剤または他の接着性材料の上に構成要素１０７が置かれることができ、その際、図５Ｂ〜５Ｅのように、内方湾曲部分１０６が構成要素と伸縮性構造体１０１との間の非接着エリアとして（または中空部もしくは空洞としても）残される。
図５Ｃ〜５Ｅは、本発明の例示的な実施形態による、伸縮性構造体１０１に関連して使用される様々な構成要素１０７（またはそれらのカバーまたはベース）を示す。構成要素１０７は、構成要素に既に直接提供された、適切な内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５も含みうる。例えば、内方湾曲部分は、中空部またはその他の空洞構造体１０８として構成要素１０７の下側部分内になど構成要素１０７に実施されることができ、これが次に伸縮性構造体１０１の表面に対向させられる。内方湾曲部分は、例えばカッティング、ミリング、エッチング、３Ｄプリンティングまたは成形によって実施されうるが、当然のことながら他の既知の従来技術の方法が使用されることもできる。
一実施形態によれば、伝導性経路１０２のために伸縮性構造体１０１の中または上に適切な内方湾曲部分１０６を提供するために、伸縮性構造体１０１および構成要素１０７の両方がインタフェース領域１０５の少なくとも部分を含みうる。構成要素１０７のサイズは、インタフェース領域のサイズと異なってもよく、例えばインタフェース領域１０５のサイズよりも大きくてもよいことに留意されたい。
図６Ａ〜Ｃは、構成要素１０７の下側内に接着性層を提供することによってインタフェース領域１０５が実施され、この接着性層はインタフェース領域１０５の形状にカットされる、例示的な実施形態を示す。接着性層は、例えばそれ自体がインタフェース領域１０５の形状にカットされる接着性フィルムによって実施されうる。代替的または追加的に、内方湾曲部分１０６のエリアを提供するために、追加の非接着性フィルム（マスク）が伸縮性構造体１０１と構成要素１０７（接着性フィルムを備えた構成要素）との間に使用されることもできる。
図６Ｃに見られるように、構成要素１０７の上側部分は、例えば電気構成要素のためのベースとしても働くことができる。このようにして、電気構成要素が互いにより近くに置かれて伸縮性構造体１０１の中／上に一体化されることができ、それによって空間を節約することができる。
図７は、伸縮性構造体１０１がその中または上に導電性経路１０２だけでなく内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５を含むかまたは受けるように構成された最終製品の例を示す。インタフェース領域１０５は、本明細書の他所に記載された任意のやり方で実施されることができ、接着性エリアとしてあってもよく、および／または構成要素１０７またはその他の剛性デバイス１０９の下側内に追加的に提供されてもよい。図８Ａ〜Ｂは、伸縮性構造体１０１の機械的剛性もしくは伸縮性が不連続性領域を有するかまたは伸縮性構造体１０１の機械的剛性もしくは伸縮性がはっきりと変化する領域の上または下に導電性経路１０２の保護「ブリッジ」を提供するために伸縮性構造体１０１の中または上に使用される内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５の例示的な実施形態を示す。この種の不連続性領域は、別の導電性経路１０２によって、または例えば衣類の縫目、ジッパーなどの別の構成要素１０７／１１１、例えば交差部、補強部分、またはスナップファスナー要素によって引き起こされうる。これらの実施形態では、インタフェース領域１０５は、伸縮性構造体１０１などの他の構成要素または構造体の材料よりも剛性が高いおよび／または伸縮性が低いのが有利である。加えて、インタフェース領域１０５は、構成要素１０７／１１１の材料よりもさらに剛性が高いおよび／または伸縮性が低いものとしうる。
図９Ａ〜Ｄは、本発明による様々な目的で伸縮性構造体１０１およびインタフェース領域１０５を実施するための例示的な実施形態を示す。インタフェース領域１０５および内方湾曲部分１０６の形もしくは形状または設計は、例えば最終的な必要性および製品によって変動し得、例えばスイレン形、複数の先端を備えた雪片状形、シャムロック、デイジーもしくは蝶形、またはＣ、Ｈ、Ｙ、Ｘ、Ｕ、Ｏ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｄ、Ｆ、Ｅ、ＫおよびＶの任意の文字の形でありうる。インタフェース領域１０５は、例えば導電性経路１０２の分岐点のための保護支持を提供するために使用されうる。
加えて、インタフェース領域１０５および内方湾曲部分１０６は、本明細書の他所に記載されるように、多様なやり方で提供されうる。例えば、図９Ｃ〜Ｄは、インタフェース領域１０５が前記伸縮性構造体１０１の中または上に提供される補強領域１０５であり、前記補強領域１０５の形状によって内方湾曲部分１０６が形成または導入される例を示す。本実施形態では、内方湾曲部分１０６が補強材料または特徴を欠くように、前記補強材料または特徴が伸縮性構造体１０１の中／上に施される。インタフェース領域１０５を提供する他のやり方は、インタフェース領域１０５の「葉」または構造体によって囲まれた領域よりも「葉」が高いままになるようにメサ技術を適用することである（メサ技術）。
インタフェース領域１０５は、伸縮性構造体１０１の中または上に補強パターン（領域）１０５を例えばプリンティング、積層、接着もしくは（高周波）溶接またはエッチングすることによって、または適切なマスクを使用し、それによってインタフェース領域１０５を形成するとともに内方湾曲部分１０６も導入することによって、製造または提供されうる。最終製品では、補強領域１０５の伸縮性は通常、伸縮性構造体１０１の伸縮性よりも低く、および／または補強領域１０５は通常、伸縮性構造体１０１よりも剛性が高い。
加えて、伸縮性構造体１０１のある所望の部分が、前記ある所望の部分を剛化して内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５を形成するために、例えば機械的に、化学的にまたは熱もしくは他の適切な既知の方法を使用して処理されうる。さらに、一実施形態によれば、伸縮性構造体１０１のある所望の部分が、接着性材料または補強材料がその部分内に粘着できるようにまたは粘着できないように疎水性／親水性領域となるように処理されることができ、それによって内方湾曲部分１０６を備えた前記インタフェース領域１０５を形成することができる。補強材料がプリントされたエリア内に粘着し、それによって内方湾曲部分１０６を備えた前記インタフェース領域１０５を形成するように、接着性材料によってインタフェース領域１０５がプリントされることもできる。
図１０Ａ〜１１Ｄは、伸縮性構造体１０１がその中または上の導電性経路１０２によって提供される、最終製品１００を製造するための例示的な実施形態および方法を示す。加えて、内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５が、例えばプリンティングもしくは積層によって、または下側が内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５として成形された構成要素１０７を使用することによって、提供される。インタフェース領域１０５は、本明細書の他所に記載された任意のやり方で実施されることができ、接着性エリアとしてあってもよく、および／または構成要素１０７の下側内に追加的に提供されてもよい。最終製品１００が図１０Ｂに示される。
図１１Ａ〜１１Ｂは、伸縮性構造体１０１の導電性経路１０２とは反対側に接着剤および構成要素１０７（プラスチックカバーまたは同様のもの）を提供することによって内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５が提供される別のやり方を示す。構成要素は、圧縮取付物１１２を使用することによって実施されうる。図１１Ｃ〜Ｄは、構成要素１０７としても機能しうる圧縮取付物１１２によって内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５が実施されるさらに別のやり方を示すが、このやり方では、圧縮取付物１１２を形成し、それによって内方湾曲部分１０６を備えたインタフェース領域１０５を形成するために、第一圧縮取付物１１２Ａが伸縮性構造体１０１の上側に提供され、第二圧縮取付物１１２Ｂが伸縮性構造体１０１の下側に提供される。最終製品１００が、図１１Ｂおよび１１Ｄに示される。
一例として、図１１Ｂに示される最終製品１００は、例えばフレックス回路コネクタのような通常の圧縮コネクタとともに使用される伸縮性導体ストリップとして機能しうる。加えて、図１１Ｄに示される最終製品１００は、例えば導電性経路１０２を備えた伸縮性構造体１０１をより剛性の高い構成要素１０７に連結するために使用されうる、フレックス回路コネクタなどの圧縮コネクタデバイスとして機能しうる。
図１２Ａ〜Ｂは、伸縮性構造体１０１が伸張されたときの、インタフェース領域１０５と内方湾曲部分１０６とを備えた伸縮性構造体１０１の原理を示す。インタフェース領域１０５は、伸縮性構造体１０１の上または中の、伸縮性構造体自体よりも剛性が高いエリアまたは部分であるのが有利である。図１２Ａ〜Ｂに見られるように、伸縮性構造体１０１が伸張されるかまたはねじられたときに伸張効果がインタフェース領域１０５の内方湾曲部分１０６または外周部によって囲まれたエリア１０６の内部にさほど影響せず、伸張力またはねじり力が内方湾曲部分１０６の開口部または「スロート」の方向に、したがってインタフェース領域１０５のスロートおよび中心エリアに向かって進んだとき滑らかに減少または下落するように、インタフェース領域１０５の内方湾曲部分１０６がインタフェース領域１０５によって囲まれた伸縮性構造体１０１のエリアに「保護効果」を提供する。内方湾曲部分１０６の端（内側）部分に向かって進んだときには導電性経路１０２に向けられる応力が減少し、内方湾曲部分１０６の端（内側）部分から外側部分（開口部）に向かって反対方向に進んだときには導電性経路１０２に対する応力が（インタフェース領域１０５外の）伸縮性構造体１０１の中／上に広がる周囲レベルまで増大するのが最も有利である。したがって、本発明による内方湾曲部分１０６は、インタフェース領域１０５のエリア１０６内または前記内方湾曲部分１０６によって囲まれたエリア内での伸縮性構造体１０１の極めて大きなまたは著しい伸張を防止または最小化もしくは低減し、それによって特により剛性の高い構成要素との接続部において導電性経路１０２に対する緊張または他の望ましくない伸張力またはねじり力を最小化する。
図１３Ａ〜１３Ｄは、内方湾曲部分１０６が伸縮性構造体１０１の少なくとも部分を囲む本発明のさらにいくつかの実施形態を示す。導電性経路１０２は、伸縮性構造体１０１に沿って（本明細書の他所に記載されるように伸縮性構造体１０１の表面に沿ってまたは伸縮性構造体１０１の内部で）構成要素１０７に導入されるのが有利である。伸縮性導電性経路１０２の幅は、図２、５Ａ〜６Ｂおよび９Ａ〜１２Ｂのように、内方湾曲部分１０６の地点で内方湾曲部分１０６（または内方湾曲部分１０６の「ドレイン」）の幅より狭くてもよく、その際には内方湾曲部分が導電性経路１０２の幅全体を囲む。伸縮性導電性経路１０２の幅は、図１３Ａ〜１３Ｄに示すように、内方湾曲部分１０６の地点で内方湾曲部分１０６の幅より広くてもよく、その際には内方湾曲部分１０６が導電性経路１０２の幅の一部分のみを囲む。その場合、導電性経路の幅の別の部分は、インタフェース領域１０５の下および内方湾曲部分１０６の「外部に」延びうる。しかし、本実施形態でも、伸縮性導電性経路１０２の少なくとも部分は内方湾曲部分１０６によって囲まれることに留意されたい。特に、導電性経路１０２は、基板または伸縮性構造体１０１自体と同じ幅であってもよく、または少なくとも構成要素または１０７全体と同じ幅であるかまたはそれよりも広い幅であってもよいことに留意されたい。
本明細書に記載された実施形態による伸縮性構造体は、衣類または衣服の一部など、多数の用途および解決策において利用されうることに留意されたい。
本発明が前述の実施形態を参照して以上に説明されており、本発明のいくつかの利点が示されている。本発明がこれらの実施形態だけに限定されず、本発明の考えおよび以下の特許請求の範囲の精神および範囲内の全ての考えられる実施形態を含むことは明らかである。加えて、従属請求項に挙げられた特徴は、別段の明示がない限り互いに自由に組み合わせられうる。
Claims (20)
- 伸縮性構造体であって、導電性経路およびインタフェース領域が前記伸縮性構造体の一体的部分であるように、前記導電性経路とインタフェース領域とを含むかまたは受けるように構成され、
‐前記導電性経路は伸縮性導電性経路であり、
‐前記インタフェース領域は、少なくとも一つの内方湾曲部分を含む外周線を含み、前記内方湾曲部分は前記伸縮性構造体の少なくとも部分を囲み、前記伸縮性構造体の前記部分は、前記伸縮性導電性経路の少なくとも部分を含み、前記インタフェース領域は、前記伸縮性構造体に一体化された前記伸縮性導電性経路を、前記インタフェース領域の前記外周線の前記内方湾曲部分を経由して受けるように設けられる、
伸縮性構造体。 - 前記インタフェース領域は、前記伸縮性構造体のうちの一つよりも剛性が高いかまたはその伸縮性がより低い、請求項１に記載の構造体。
- 前記内方湾曲部分は、前記インタフェース領域のエリア内または前記内方湾曲部分に囲まれたエリア内の前記伸縮性構造体の伸張を防止または最小化するように構成される、請求項１〜２のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記内方湾曲部分を備えた前記インタフェース領域は、スイレン形、複数の先端を備えた雪片状または星状形、シャムロック、デイジーもしくは蝶形、またはＣ、Ｈ、Ｙ、Ｘ、Ｕ、Ｏ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｄ、Ｆ、Ｅ、ＫおよびＶの任意の文字の形、もしくは３もしくは８を含む記号の形を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記内方湾曲部分の開き角度は１８０°未満である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記伸縮性構造体は、構成要素も含むかまたは受けるように構成され、前記構成要素は、前記内方湾曲部分を備えた前記インタフェース領域を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記伸縮性構造体は、構成要素も含むかまたは受けるように構成され、前記構成要素は、前記インタフェース領域を含み、前記内方湾曲部分は、前記構成要素と前記伸縮性構造体との間に中空部として提供される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記インタフェース領域は、補強領域の形状が前記内方湾曲部分を形成または導入するように前記伸縮性構造体の中または上に提供される前記補強領域である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記インタフェース領域は、前記伸縮性構造体の中または上に補強パターンをプリンティング、積層、接着もしくは溶接または螺着し、それによって前記インタフェース領域を形成するとともに前記内方湾曲部分も導入することによって作製される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記構成要素は、前記伸縮性構造体内に一体化される非伸縮性構成要素である、請求項６〜７のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記インタフェース領域は、前記伸縮性構造体の内部に、または前記伸縮性構造体の表面上の前記導電性経路もしくは構成要素と同じ側もしくは反対側のいずれかに提供される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記インタフェース領域は、少なくとも二つの構成要素の間に設けられ、両構成要素が同じインタフェース領域と連結されるようになっている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記構造体は、構成要素を含み、前記構成要素は、電子構成要素、フォトニック構成要素、機械的構成要素または電気機械的構成要素、電子モジュール、プリント回路基板、センサ、電極、集積回路、ジッパーのような縫目、交差部、補強部分、スナップファスナー要素、デバイスまたは構成要素付属物の少なくとも一つである、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記導電性経路は、伸縮性および導電性インク、伸縮性および導電性ペースト、伸縮性および導電性ポリマーフィルム、伸縮性および導電性布帛もしくは繊維、または蛇行もしくは波状形状のカーボン、金、銅、銀、鋼もしくはアルミニウムを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の構造体。
- 前記伸縮性構造体は、ポリマーフィルム、ゴム、シリコーンエラストマー、伸縮性布帛もしくは繊維、または前記布帛もしくは繊維、不織布帛もしくは紙を含む複合構造体を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の構造体。
- 伸縮性構造体を製造する方法であって、
‐前記伸縮性構造体に、前記伸縮性構造体の一体的部分として、伸縮性導電性経路と外周線を備えたインタフェース領域とを提供するステップと、
‐前記伸縮性構造体の少なくとも部分を囲むように、前記インタフェース領域の前記外周線に少なくとも一つの内方湾曲部分を提供するステップであって、前記伸縮性構造体の前記部分は、前記伸縮性導電性経路の少なくとも部分を含み、その結果、前記導電性経路は、前記インタフェース領域の前記外周線の前記内方湾曲部分を経由して前記インタフェース領域内に導かれる、ステップと
を含む、方法。 - 前記インタフェース領域は、接着剤もしくは他の化学物質を用いて前記インタフェース領域を形成するために前記伸縮性構造体の一部分を硬化させること、もしくは前記伸縮性構造体の弾性を変更することによって、または熱を用いることによって形成される、請求項１６に記載の方法。
- 前記インタフェース領域は、前記伸縮性構造体の中または上に提供される補強領域であり、前記補強領域の形状は、前記内方湾曲部分が前記補強材料または特徴を本質的に欠き、それによって前記内方湾曲部分を形成または導入するように生成される、請求項１６〜１７のいずれか一項に記載の方法。
- 前記インタフェース領域は、前記伸縮性構造体の中または上に補強パターンまたは領域をプリンティング、積層、接着もしくは溶接もしくはエッチングし、もしくは適切なマスクを使用し、または螺着し、それによって前記インタフェース領域を形成するとともに前記内方湾曲部分も導入することによって作製される、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
- 前記インタフェース領域は、前記伸縮性構造体の内部に、または前記伸縮性構造体の表面上の前記伸縮性構造体に提供される前記導電性経路もしくは構成要素と同じ側もしくは反対側のいずれかに提供される、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の方法。
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