KR101443574B1 - 전자 디바이스의 연결을 위한 직물 - Google Patents

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Abstract

전도성 날실 원사(104a-b; 303a-e; 406a-b)의 상단 어레이를 포함하는 상단 날실층(101)과, 전도성 날실 원사(106a-b; 306a-e; 421a-d)의 하단 어레이를 포함하는 하단 날실층(102)과, 상기 상단 날실층(101)과 하단 날실층(102) 사이에 배열되는 중간 날실층(103)을 포함하는, 복수층 날실을 구비하는 직물(100; 300; 400)이 개시된다. 이 직물은 추가로, 상기 전도성 날실 원사(104a-b; 303a-e; 406a-b)의 상단 어레이를 교차하여, 전기적 접촉이 상기 상단 어레이와의 사이에서 달성되는 전도성 씨실 원사(108; 302a-f; 407a-b)의 제 1 세트와, 상기 전도성 날실 원사(106a-b; 306a-e; 421a-d)의 하단 어레이를 교차하여, 전기적 접촉이 상기 하단 어레이와의 사이에서 달성되는 전도성 씨실 원사(109a-b; 305a-f; 424, 430, 440)의 제 2 세트를 포함한다. 전도성 씨실 원사(109a-b; 305a-f; 424, 430, 440)의 제 2 세트는 상기 상단 씨실층(101)과 중간 씨실층(103)에 있는 비전도성 날실 원사 주위에 루프(110; 425, 431, 441)를 형성하고, 루프(110; 425, 431, 441) 각각은 상기 제 1 상단층 연결점(307; 408-410)과 제 2 상단층 연결점(308) 사이에서 전자 디바이스(309; 401-403)의 연결을 가능하게 하기 위한 제 1 상단층 연결점(307; 408-410)을 제공한다.
Figure R1020097007224
직물, 전자, 날실, 씨실, 어레이

Description

전자 디바이스의 연결을 위한 직물{TEXTILE FOR CONNECTION OF ELECTRONIC DEVICES}
본 발명은 섞여 짜여진(interwoven) 전기적으로 전도성 및 비전도성 원사로부터 형성된, 전기 디바이스의 연결을 가능하게 하는 직물, 및 이러한 직물을 포함하는 전자 직물에 관한 것이다.
현재, 전자 직물 분야에서의 연구가 매우 활발하고, 상당한 고급 전자 직물 제품이 오늘날 시장에서 발견될 수 없지만, 많은 새로운 제품이 가까운 장래에 소비자에 도달될 것이 기대된다.
소비자에게 호소할 것으로 기대되는 제품 그룹 중 한 예는 능동적으로 광을 방출하는 직물로 만들어진 제품이다. 파워 서플라이에 연결되고, 선택적으로는 원단으로 제공되는 전도체 패턴을 통하여 LED 제어기에 연결되는 발광 다이오드(LED)와 같은 광원 메트릭스를 구비할 수 있는 이러한 직물은 커텐 또는 베개 덮개, 및 의류와 같은 가정용 직물을 만들기 위해 사용될 수 있다.
국제특허출원번호 제WO 03/095729호에서, 일실시예가 공개되는데, 여기서 복수의 LED를 포함하는 기능성 원사가 전도성 및 비전도성 원사와 섞여 짜여져 LED가 개별적으로 어드레싱될 수 있는 어드레싱 가능한 수동 매트릭스 디스플레이를 형성 한다.
위에 참조된 특허 문서에 공개된 바와 같은, 수동 매트릭스 타입 전자 직물에서, 파워 서플라이로부터 특정 LED로 인도하는 행 및 열 전도체 둘 다는 특정 LED가 동작될 수 있도록 본래대로 있을 필요가 있다. 이는 이러한 타입의 전자 직물의 단점인데, 왜냐하면 보통 직물은 가정용 직물 또는 의료의 제조를 허용하기 위해 적당한 형상 및 치수로 재단될 필요가 있다. 그러므로, 그 기능성을 잃지 않으면서도 조정을 위해 끊어질 수 있는 전자 직물을 위한 필요성이 있다.
종래 기술의 위에 언급된 것과 다른 단점에 비추어, 본 발명의 일반적인 목적은 전자 디바이스의 연결을 위해 개선된 직물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 그 기능성을 잃지 않으면서도 조정을 위해(measure) 끊어질 수 있는 전자 직물을 제공하는 것이다.
본 발명 제 1 양상에 따르면, 이들 및 다른 목적은 섞여 짜여진 전기적으로 전도성 및 비전도성 원사로부터 형성된, 전자 디바이스의 연결을 가능하게 하는 직물을 통하여 달성되며, 이 직물은, 전도성 날실 원사의 상단 어레이를 포함하는 상단 날실층과, 전도성 날실 원사의 하단 어레이를 포함하는 하단 날실층과, 상기 상단 날실층과 하단 날실층 사이에 배열되는 중간 날실층을 포함하는 복수층 날실, 및 전기적으로 전도성 및 비전도성 씨실 원사를 포함하는 씨실을 포함한다. 이 직물에 있어서, 전도성 씨실 원사의 제 1 세트는 전도성 날실 원사의 상단 어레이와 교차하여, 전기적 접촉이 그 사이에서 달성되고, 전도성 씨실 원사의 제 2 세트는 전도성 날실 원사의 하단 어레이와 교차하여, 전기적 접촉이 그 사이에서 달성되며, 여기서 선택된 루프 위치에서의 상기 전도성 씨실 원사의 제 2 세트는 상기 상단 날실층과 중간 날실층에 있는 비전도성 날실 원사 주위에 루프를 형성하며, 이 루프 각각은 상기 전도성 날실의 상단 어레이로부터의 전도성 날실 원사 및 상기 전도성 씨실 원사의 제 1 세트로부터의 전도성 씨실 원사 중 하나 위에 제공된 상기 제 1 상단층 연결점과 제 2 상단층 연결점 사이에서 전자 디바이스의 연결을 가능하게 하기 위한 제 1 상단층 연결점을 제공한다.
본 발명에 따른 직물은 전자 디바이스의 연결을 위한 각 연결점 쌍에 다수의 연결 경로를 제공한다. 이에 의해, 본 발명에 따른 직물로부터 형성된 전자 직물은 직물에서의 재단에 매우 견고할 수 있다. 달리 말하면, 비록 특정 전자 디바이스로 인도하는 많은 연결 경로가 차단될지라도, 일부 경로는 남아있게 되어 전자 디바이스가 마치 아무일이 일어나지 않은 것처럼 기능할 수 있을 가능성이 높다. 이는 본 발명에 따른 직물의 사용을 통하여 전자 직물이 전자 직물 내에 있는 전자 디바이스의 동작에 영향을 미치지 않고서도 조정을 위해 끊어질 수 있음을 의미한다. 파워 서플라이의 적절한 위치 지정, 또는 여분의 파워 서플라이를 통해, 이는 심지어 전자 직물내에 있는 전자 디바이스가 전원을 공급받아 동작중인 경우에도 끊어질 수 있다.
본 발명에 따른 직물에 있어서, 선택된 루프 위치에서의 상기 전도성 씨실 원사의 제 1 세트는 상기 하단 날실층과 중간 날실층에 있는 비전도성 날실 원사 주위에 루프를 형성하되, 상기 루프 각각은 상기 전도성 날실 원사의 하단 어레이로부터의 전도성 날실 원사 및 상기 전도성 씨실 원사의 제 2 세트로부터의 전도성 씨실 원사 중 하나 위에 제공된 상기 제 1 하단층 연결점과 제 2 하단층 연결점 사이에서 전자 디바이스의 연결을 가능하게 하기 위한 제 1 하단층 연결점을 제공한다.
이와 같은 방식으로, 직물로의 전자 디바이스의 양면 연결이 가능하게 된다.
더욱이, 상단 전도성 격자가 복수의 상단 격자 소자를 포함하여 형성되도록, 전기적 접촉이 상기 전도성 날실 원사의 상단 어레이 내의 상기 전도성 원사 각각과 상기 전도성 씨실 원사의 제 1 세트 사이에서 달성되고, 하단 전도성 격자가 복수의 하단 격자 소자를 포함하여 형성되도록, 전기적 접촉이 상기 전도성 날실 원사의 하단 어레이 내의 상기 전도성 원사 각각과 상기 전도성 씨실 원사의 제 1 세트 사이에서 달성되고, 상기 루프 위치는 상기 루프가 상기 상단 격자와 하단 격자 중 적어도 하나에 있는 각 격자 소자에 대하여 상기 상단 전도성 격자와 하단 전도성 격자 사이에서 전기적 디바이스의 연결을 가능하게 하도록 선택된다. 이러한 배열을 통하여, 매우 많은 수의 연결 경로가 직물에 연결된 파워 서플라이와 전자 디바이스 사이에 보장된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 적어도 상기 하단 날실층은 전도성 날실 원사의 복수의 하단 어레이를 포함하고, 상기 전도성 씨실 원사는 복수의 세트로 분할되고, 상기 복수의 세트로부터 전도성 씨실 원사의 대응하는 세트에 의해 상기 전도성 날실 원사의 하단 어레이 각각이 교차되어, 전기적 접촉이 그 사이에서 달성된다.
본 발명의 본 실시예를 통하여, 별도의 파워 서플라이 및/또는 예를 들면 다르게 컬러화된 LED와 같은 연결된 전자 디바이스의 수개 세트의 제어가 가능하고, 한편으로는 전자 디바이스의 동작에 영향을 미치지 않으면서도 조정을 위해 끊어질 수 있는 능력을 유지한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 이 루프의 적어도 일부분은 각각 상기 상단층에서 보다 상기 중간층에 있는 더 많은 수의 비전도성 날실 원사 주위에 형성될 수 있다.
이렇게 하여, 복수층 조직(weave)의 중간층(들)은 더 많은 정도로 제직(weaving)에 관련되며, 이는 개선된 무결성을 가지는 더 강한 조직의 생성을 가능하게 한다. 루프가 전도성 씨실 원사의 제 1 세트에 의해 형성되는 경우, 이들 루프는 물론 유사하게 하단 층에서 보다 중간층에서 다 많은 수의 비전도성 날실 원사 주위에 형성될 수 있다.
예를 들면, 루프는 계단식으로 직물을 횡단함으로써 형성될 수 있으며, 따라서 루프는 루프의 원점으로부터 루프의 전환부분으로 감소하는 개수의 원사 주위에 형성된다. 3층 짜임의 가장 단순한 경우에 대하여, 루프는 예를 들면 하단층의 3개 날실 원사, 중간층의 2개 날실 원사 및 상단층의 1개 날실 원사 주위에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 직물은 더욱이 전자 직물 내에 포함될 수 있으며, 이 전자 텍스타일은 복수의 전자 디바이스를 추가로 포함하되, 각각은 이 직물의 제 1 연결점과 제 2 연결점에 연결된다.
전자 디바이스는 본 발명에 따른 직물에 연결 가능한 임의 종류의 디바이스를 포함할 수 있다. 비록 본 발명의 직물이 예를 들면 LED 또는 센서와 같은 수개의 동일한 콤포넌트 또는 콤포넌트 그룹에 가장 적합한 것으로 기대될지라도, 다른 구성이 가능하다.
하나 또는 수개의 파워 서플라이가 이 목적을 위해 제공된 연결 위치에서의 직물에 연결될 수 있고/거나, 파워 서플라이 커넥터가 직물 전역의 하나 또는 바람직하게는 수개 위치에서 외부 전력의 연결을 가능하게 하기 위해 제공될 수 있다. 예를 들면, 외부 전력을 위한 이러한 연결은 날실 및/또는 씨실 방향에서 규칙적인 간격으로 제공될 수 있다.
전자 직물의 일실시예에 따르면, 전자 디바이스의 각각은 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 전자 디바이스의 각각은 상이한 특성을 갖는 상이한 발광 다이오드를 보상하기 위한 안정기 회로를 추가로 포함할 수 있다.
일반적인 경우와 같이, 상이한 LED가 상이한 전압 휘도 특성을 갖는 경우, 상이한(심지어 매우 상이한) 양의 전류는 안정기 회로가 없는 때에도 상이한 LED를 통과하여 흐를 것이다. 이는 사용자에게 바람직하지 않을 수 있는 LED 매트릭스 전자 직물의 비균일한 외관을 야기할 것이다.
이러한 안정기 회로는 유리하게는 저항을 포함할 수 있다.
각 LED와 직렬로 연결된 저항을 추가함으로써, LED를 통과하는 전류는 제한되고, 어느 정도까지는 정규화된다.
이 안정화 회로는 적어도 하나의 저항을 추가로 포함할 수 있으며, 이에 의해 LED로의 전류의 더 효율적인 정규화가 실현될 수 있다.
특히 양호한 균일성이 각 LED에 대하여 소위 전류 미러(current mirror)의 구현을 통하여 획득될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 측면이 이제 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 보여주는 첨부된 도면을 참조하여 더 상세하게 기술될 것이다.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직물의 개략적인 사시 단면도.
도 1b는 A-A 선을 따라 도 1a의 직물의 날실 방향에서의 단면도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직물의 날실 방향에서의 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직물을 이용하는 전자 직물의 견고성을 예시하는 개략도.
도 4a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 직물의 개략적인 평면도로서, 이 직물은 이에 연결된 LED 형태의 전자 디바이스를 구비하는 평면도.
도 4b는 B-B 선을 따라 도 4a의 직물의 날실 방향에서의 단면도.
도 4c는 C-C 선을 따라 도 4a의 직물의 날실 방향에서의 단면도.
도 4d는 D-D 선을 따라 도 4a의 직물의 날실 방향에서의 단면도.
도 5a-c는 본 발명에 따른 전자 직물의 가능한 전자 디바이스 구성의 3가지 예시를 보여주는 개략적인 회로도.
이하 설명에서, 본 발명은 3개의 날실층 및 특정하고 단순화된 조직 레이아웃(weave layout)을 가지는 직물을 참조하여 기술된다. 이는 본 발명의 범위를 결코 제한하는 것이 아니며, 본 발명은 더 많은 개수의 날실층은 물론 다른 종류의 조직 레이아웃을 구비하는 직물에 동일하게 적용될 수 있다.
더욱이, 이하에서 기술되는 예시적인 전자 직물은 LED를 포함한다. 이는 명백하게는 다른 종류의 전자 디바이스를 구비하는 전자 직물을 배제하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 반대로, 본 발명에 따른 직물에 연결되는, 예를 들면 센서, 조명 디바이스, 통신 디바이스 등과 같은 임의 종류의 전자 디바이스를 갖는 전자 직물은 본 발명의 범위 내에 들어가는 것으로 여겨져야만 한다.
이하의 설명에서, 반복적으로 날실 원사와 씨실 원사가 언급된다. 제직(weaving)에 있어서, 제직 방향으로의 일반적인 연장을 갖는 원사는 보통 날실 원사로서 언급되는 반면에, 제직 방향(및 날실 원사쪽)과 실질적으로 수직하게 연장되는 원사는 씨실 원사로 언급된다. 비록 날실 원사와 씨실 원사가 일반적으로 서로 수직할지라도, 이는 반드시 그 경우가 아니며, 본 발명은 서로에 수직인 날실 원사와 씨실 원사를 가지는 것으로 제한되는 것으로서 이해되지 않아야 한다.
도 1a에 있어서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 3층으로 짜여진 직물(100)은 개략적으로 중간 날실층(103)에 의해 분리되는 상단 날실층(101) 및 하단 날실층(102)을 갖는 것으로 도시된다. 상단 날실층(101)은 비전도성 날실 원사(105a-e)에 의해 분리되는 전도성 날실 원사(104a-b)의 어레이를 포함하며, 현재 예시된 예에서, 하단 날실층(102)은 전도성(106a-b) 및 비전도성(107a-e) 날실 원사의 동일 한, 그러나 변형된 구성을 갖는다. 중간 날실층(103)은 여기서 모든 비전도성 날실 원사로 구성된다. 그러나, 이는 반드시 그러한 것은 아니다.
씨실 방향으로, 전도성 씨실 원사의 제 1 세트로부터의 하나의 전도성 씨실 원사(108) 및 전도성 씨실 원사의 제 2 세트로부터의 2개의 전도성 씨실 원사(109a-b)가 도 1a에 도시될 수 있다. 비전도성 씨실 원사는 도 1a에 도시된 전도성 씨실 원사 사이에 존재할 수 있지만, 그러나 여기서 명확화를 위해 생략된다.
도 1a를 참조하면, 전도성 씨실 원사(109a)는 비전도성 날실 원사(107d)를 교차할 때까지 하단 날실층(102) 내에 있는 비전도성 날실 원사 위 및 아래로 교대로 진행하고, 이 비전도성 날실 원사 이후 전도성 씨실 원사(109a)가 하단 날실층(102) 내에 있는 하나의 비전도성 날실 원사(107e), 중간층(102)내에 있는 하나의 비전도성 날실 원사(111) 및 상단 날실층(101) 내에 있는 하나의 비전도성 날실 원사(105b) 주위에 루프(110)를 형성한다. 동일한 전도성 씨실 원사(109a)를 계속 따르게 되면, 이 전도성 씨실 원사는 하단 날실 원사층(102) 내에 있는 전도성 날실 원사(106b)를 교차하게 되므로 전기적 접촉이 이들 사이에서 달성된다. 전도성 씨실 원사의 전도성 씨실 원사(109a-b)의 제 2 세트와 하단 날실층(102)내에 있는 전도성 날실 원사(106) 사이에서의 이러한 교차를 통하여, 하단 전도성 격자가 직물(100)의 하단 날실층면(112) 상에 형성된다. 위에 기술된 바와 같이, 각 전도성 씨실 원사(109a-b)의 제 2 세트는 복수의 루프를 형성하고, 이들 루프는 모두 전기적으로 이 하단 전도성 격자에 연결된다.
유사하게는, 전도성 씨실 원사의 제 1 세트의 전도성 씨실 원사(108)는 상단 날실층(101) 내에 있는 전도성 날실 원사(104)와 함께 상단 전도성 격자를 형성한다. 전도성 씨실 원사(108)의 제 1 세트는 단순하게는 상단 전도성 격자를 형성하는 것을 도울 수 있거나, 도 1b에 예시된 바와 같이, 직물(100)의 하단면(112)으로부터 연장되는 루프(110)를 위해 위에서 기술된 동일한 방식으로 직물(100)의 하단면(112)쪽에 루프(113)를 형성할 수 있다.
A-A 선을 따라 도 1a의 직물(100)의 개략적인 단면도를 보여주는 도 1b를 참조하면, 전도성 씨실 원사의 제 1 세트의 전도성 씨실 원사(108)는 상단층 내에 있는 비전도성 날실 원사(105a), 중간 날실층(103) 내에 있는 비전도성 날실 원사(114) 및 하단 날실층(102) 내에 있는 비전도성 날실 원사(107d) 주위에 루프(113)를 형성하기에 앞서, 상단 날실층 내에 있는 전도성 날실 원사(104a)를 교차하여 이 전도성 날실 원사와 전기적 접촉을 만든다.
본 발명에 따른 직물의 제 2 실시예를 개략적으로 예시하는 도 2에서, 루프(201)가 도시되며, 이들 루프는 전도성 씨실 원사의 제 1 세트의 전도성 씨실 원사(108)에 의해, 상단 날실층(101) 내에 있는 비전도성 원사(202a-e), 중간 날실층(103) 내에 있는 비전도성 원사(203a-c), 및 하단 날실층(102) 내에 있는 비전도성 원사(108) 주위에 형성된다. 본 실시예에 따르면, 전도성 씨실 원사(204)는 더 큰 정도로 중간 날실층(103)의 날실 원사와 상호작용하게 되며, 이는 전도성 씨실 원사(108)에 대해 고정(anchoring)을 더 좋게 하는 것을 야기한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직물을 이용하는 전자 직물의 견고성을 예시하는 개략도이다.
도 3에서, 전자 직물(300) 부분의 전도체 패턴이 개략적으로 도시되며, 여기 서 상단층 전도성 격자(301)는 행(302a-f)과 열(303a-e)의 실선 격자선에 의해 표시되고, 하단층 전도성 격자(304)는 행(305a-f)과 열(306a-e)의 점선 격자선에 의해 표시된다.
하단층 전도성 격자(304)로부터, 전도성 씨실 내에 루프가 형성되고, 이는 결국 각 상단 격자 소자내에 표시된 연결점(307)을 야기한다(하나의 루프 연결점만이 참조 번호에 의해 표시되어 도면의 혼란함을 피하게 한다). 상단 전도성 격자의 이들 연결점의 각각과 대응하는 연결점(308) 사이에, LED(309)가 연결된다(다시 한번, 이들 각각 중 하나만이 참조 번호에 의해 표시된다).
LED에 전원을 공급하기 위해, 여기서는 전압 소스(310)로서 단순하게 표시된 파워 서플라이가 상단 전도성 격자 및 하단 전도성 격자(301, 304) 사이에 연결된다. 본 발명에 따른 직물에 기초하여 전자 직물의 견고성을 증명하기 위해, LED(309)가 상단 및 하단 전도성 격자(301, 304)를 통해 파워 서플라이(310)에 의해 전원을 공급받는 동안 조정을 위해 끊어질 수 있는 전자 직물에 대응하는 상황이 이제 예시될 것이다.
도 3을 계속 참조하면, 전자 직물(300)에서 LED(309a)의 수개 면상에 재단이 이루어지고, 더 상세하게는 재단(311a-f)은 각자 표시된 위치에서의 격자선(302e 및 305e, 302d 및 305d, 303d 및 306d, 303e 및 306e)을 통해 이루어진다. 전자 직물이 종래의 행-열 어드레싱 가능한 LED-매트릭스라면, 부분적으로 격리된 LED(109a)는 이점에서 발광되지 않을 것이다. 한편으로는 본 발명의 실시예에 따른 직물이 사용되는 경우, 도 3에서 화살표 및 문자 i에 의해 표시된 바와 같이, 수개 의 나머지 전류 경로를 통해, LED(309a)는 여전히 예시된 상황에서 전원을 공급받을 것이다.
도 4a-d를 참조하면, 직물(400)의 모든 상단 격자 소자(404)에 대하여, 여기서는 LED 형태의 3개의 독립적인 전자 디바이스(401, 402, 403)의 연결을 가능하게 하는, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 직물(400)이 이하에서 기술될 것이다.
도 1a-b와 연결하여 이전에 기술된 바와 같이, 상단 전도성 격자(405)는 여기서는 전도성 날실 원사(406a-b)및 전도성 씨실 원사(407a-b)에 의해 형성된다. 각 상단 격자 소자에 있어서, 3개의 상단층 연결점(408, 409, 410)은 도 4b-d와 연결하여 설명되는 바와 같이, 3개의 각 별도 하단 전도성 격자로부터의 씨실 원사 루프에 의해 형성된다.
도 4a-d에 예시된 구성을 통하여, 상이하게 컬러화된 LED와 같은 3개의 전자 디바이스 세트가 서로로부터 별개로 제어될 수 있으므로, 따라서 예를 들면, 전자 직물에 의해 방출된 광의 컬러는 사용된 LED에 의해 한정된 색역 전역에서 튜닝될 수 있다.
도 4b에 있어서, B-B 선을 따라 도 4a의 직물(400)의 날실 방향에서 본 단면도가 보여질 수 있다. 이전에 설명된 실시예에 있어서와 같이, 직물(400)은 날실 원사와 씨실 원사로 구성되는데, 이 날실 원사는 상단, 하단 및 중간 날실층(101, 102, 103)으로 배열되며, 여기서 상단층(101)과 하단층(102)은 (선택된) 전도성 날실 원사(406a-b, 421a-d), 및 비전도성 날실 원사(422a-m, 423a-m)를 구비하고, 중간층(103)은 모든 비전도성 날실 원사를 구비한다. 전도성 씨실 원사(424)는 3개의 날실층(101, 102, 103)의 날실 원사와 섞여 짜여져 전도성 씨실 원사(424)와 전도성 날실 원사(421b) 사이에서 전기적 접촉을 달성하기 위해 하단 날실층 내에 있는 전도성 날실 원사의 제 1 세트의 어레이 내에 포함되는 전도성 날실 원사(421b)를 교차한다. 전도성 날실 원사(421b)를 교차한 후, 전도성 씨실 원사(424)는 하단 날실층(102) 내에 있는 비전도성 날실 원사(423f), 중간층(103) 내에 있는 비전도성 날실 원사(426) 및 상단 날실층(101) 내에 있는 비전도성 날실 원사(422d) 주위에 루프(425)를 형성하여 루프(425)에 의해 형성된 연결점과 제 1 날실층(101) 내에 있는 전도성 날실 원사(406a) 사이의 여기서는 LED(403) 형태의 전자 디바이스의 연결을 가능하게 한다. 루프(425)가 완성된 이후, 전도성 씨실 원사(424)는 전도성 날실 원사(421c 및 421d)와의 접촉을 피하게 하는데, 이 전도성 날실 원사는 2개의 다른 하단 전도성 격자 내에 포함된다.
도 4c-d는 도 4a의 각기 C-C 선 및 D-D 선에 따른 단면도이고, 전도성 씨실 원사의 배열에서만 도 4b와 다르다. 도 4c에서, 전도성 씨실 원사(430)는 전도성 날실 원사(421c)와 교차하여 이 사이에 전기적 접촉을 달성하고 이후 루프(431)를 형성하는데, 이는 루프(431)에 의해 형성된 연결점과 전도성 날실 원사(406a) 사이에서의 LED(402) 연결을 가능하게 한다. 도 4d에서, 전도성 씨실 원사(440)는 전도성 날실 원사(421d)와 교차하여 이 사이에 전기적 접촉을 달성하고 이후 루프(441)를 형성하는데, 이는 루프(431)에 의해 형성된 연결점과 전도성 날실 원사(406a) 사이에서의 LED(401) 연결을 가능하게 한다.도 4a-d와 연결하여 위에 기술된 바와 같이 직물(400)의 각 격자 소자(404)에 3개의 상이하게 컬러화된 LED를 연결하는 것에 대한 대안으로서, 다른 종류의 전자 디바이스가 상단 전도성 격자(404)와 하단 전도성 격자 사이에 연결될 수 있다. 예를 들면, 하나의 LED, 하나의 태양 전지 및 하나의 배터리가 각기 상단층 연결점(408, 409, 및 410)을 경유하여, 상단 전도성 격자(404)와 하단 전도성 격자의 각각 사이에 연결될 수 있다. 이러한 구성을 통하여, LED를 구동하기 위해 요구되는 외부 전력의 양은 상당히 감소될 수 있다.
도 5a-c는 본 발명에 따른 전자 직물의 가능한 전자 디바이스 구성의 3가지 예를 보여주는 개략적인 회로도이다. 도 5a는 동일한 전력면(502) 및 접지면(503)에 연결되는 일련의 LED(501a-d)를 보여주는 기본적인 전기 회로도를 도시한다. 이 회로도는 이러한 설계의 가장 기본적인 구현예를 나타낸다. 만일 LED 모두가 동일한 전압-휘도 특성을 갖는 다면, 이러한 전기적 설계는 매트릭스를 조정을 위해 끊어질 경우 구현예를 위해 충분하다.
만일 LED가 동일한 전압-휘도 특성을 갖지 않는다면, 도 5a에 예시된 매트릭스 내에 있는 LED(501a-d)의 각각을 통과하는 전류에서 매우 큰 차이가 있을 수 있다.
도 5b를 참조하면, 저항(504a-d)이 각 LED(501a-d)의 앞에 놓일 수 있다. 이 저항은 전류 소스로서 동작할 것이고 각 LED에 훨씬 더 협소한 전류 범위를 제공하기 위해 제 1 차 안정화 회로로서 동작하며, 이에 의해 LED의 경우에 더 균일한 광방출은 상이한 전압-휘도 특성을 갖는다.
이제 도 5c를 참조하면, LED 전류의 추가 안정화는 매트릭스 내의 각 LED(501)에 대하여, 저항(504), 2개 트랜지스터(505, 506) 및 LED(501)를 갖는 전 류 미러 시스템을 형성함으로써 달성될 수 있다. 이러한 전류 미러는 시스템에 제 2 차 안정화로서 동작하게 되는데, 이는 시스템 내의 상이한 LED에 거의 불변의 전류를 제공한다.
당업자라면 본 발명이 결코 바람직한 실시예에 한정되지 않음을 이해할 것이다. 예를 들면, 수개의 전도성 날실 및/또는 씨실 원사가 단일의 전도성 날실 및/또는 씨실 원사로서 예시된 위의 설명 및 첨부된 도면에 있는 것과 대응하게 기능하도록 서로 근접하게 제공될 수 있다. 이러한 "번들링(bundling)"은 전도성 원사(원사 번들(yarn bundle))의 전도성 및/또는 내구성을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 하단 날실층 및 상단 날실층 내에 있는 전도성 날실 원사는 씨실 방향으로 변형 또는 일치될 수 있다. 추가적으로는, 비록 위에 기술된 전자 디바이스 구성이 LED, 저항 및 트랜지스터를 포함할지라도, 이들 콤포넌트가 수개의 다른 타입의 콤포넌트 및 디바이스로 대체되거나 이들로 보완될 수 있음이 당업자에 의해 쉽게 이해된다. 예를 들면, LED는 센서, 통신 디바이스, 다른 조명 디바이스 등으로 대체되거나 이들로 보완될 수 있고, 위에 기술된 전류 안정화 회로 내에 포함된 저항 및 트랜지스터는 예를 들면 추가 트랜지스터, 다이오드 등과 같은 다른 콤포넌트로 대체되거나 이들 콤포넌트로 보완될 수 있다.
본 발명은 섞여 짜여진(interwoven) 전기적으로 전도성 및 비전도성 원사로부터 형성된, 전기 디바이스의 연결을 가능하게 하는 직물에 이용가능하다. 또한, 본 발명은 이러한 직물을 포함하는 전자 직물에 이용가능하다.
이 경우, 이 직물은, 전도성 날실 원사의 상단 어레이를 포함하는 상단 날실층과, 전도성 날실 원사의 하단 어레이를 포함하는 하단 날실층과, 상기 상단 날실층과 하단 날실층 사이에 배열되는 중간 날실층을 포함하는 복수층 날실, 및 전기적으로 전도성 및 비전도성 씨실 원사를 포함하는 씨실을 포함한다.

Claims (10)

  1. 섞여 짜여진 전기적으로 전도성 및 비전도성 원사로 형성된, 전자 디바이스의 연결을 가능하게 하는 직물(100; 300; 400)로서,
    복수층 날실로서,
    전도성 날실 원사(104a-b; 303a-e; 406a-b)의 상단 어레이를 포함하는 상단 날실층(101)과,
    전도성 날실 원사(106a-b; 306a-e; 421a-d)의 하단 어레이를 포함하는 하단 날실층(102)과,
    상기 상단 날실층(101)과 하단 날실층(102) 사이에 배열되는 중간 날실층(103)을 포함하는, 복수층 날실;
    전기적으로 전도성 및 비전도성 씨실 원사를 포함하는 씨실,
    상기 전도성 날실 원사(104a-b; 303a-e; 406a-b)의 상단 어레이를 교차하여, 전기적 접촉이 상기 상단 어레이와의 사이에서 달성되는 전도성 씨실 원사(108; 302a-f; 407a-b)의 제 1 세트; 및
    상기 전도성 날실 원사(106a-b; 306a-e; 421a-d)의 하단 어레이를 교차하여, 전기적 접촉이 상기 하단 어레이와의 사이에서 달성되는 전도성 씨실 원사(109a-b; 305a-f; 424, 430, 440)의 제 2 세트를 포함하되,
    선택된 루프 위치에서의 상기 전도성 씨실 원사(109a-b; 305a-f; 424, 430, 440)의 제 2 세트는 상기 상단 날실층(101)과 중간 날실층(103)에 있는 비전도성 날실 원사 주위에 루프(110; 425, 431, 441)를 형성하고,
    상기 루프(110; 425, 431, 441) 각각은 상기 전도성 날실 원사(104a-b; 303a-e; 406a-b)의 상단 어레이로부터의 전도성 날실 원사 및 상기 전도성 씨실 원사(108; 302a-f; 407a-b)의 제 1 세트로부터의 전도성 씨실 원사 중 하나 위에 제공된 제 1 상단층 연결점(307; 408-410)과 제 2 상단층 연결점(308) 사이에서 전자 디바이스(309; 401-403)의 연결을 가능하게 하기 위한 제 1 상단층 연결점(307; 408-410)을 제공하는, 전자 디바이스의 연결을 가능하게 하는 직물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    선택된 루프 위치에서의 상기 전도성 씨실 원사(108; 302a-f; 407a-b)의 제 1 세트는 상기 하단 날실층(102)과 중간 날실층(103)에 있는 비전도성 날실 원사 주위에 루프(113; 201)를 형성하되,
    상기 루프(113; 201) 각각은 상기 전도성 날실(106a-b; 306a-e; 421a-d)의 하단 어레이로부터의 전도성 날실 원사 및 상기 전도성 씨실 원사(109a-b; 305a-f; 424, 430, 440)의 제 2 세트로부터의 전도성 씨실 원사 중 하나 위에 제공된 제 1 하단층 연결점과 제 2 하단층 연결점 사이에서 전자 디바이스의 연결을 가능하게 하기 위한 제 1 하단층 연결점을 제공하는, 전자 디바이스의 연결을 가능하게 하는 직물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상단 전도성 격자(301)가 복수의 상단 격자 소자를 포함하여 형성되도록, 전기적 접촉이 상기 전도성 날실 원사(104a-b; 303a-e; 406a-b)의 상단 어레이 내의 상기 전도성 원사 각각과 상기 전도성 씨실 원사(108; 302a-f; 407a-b)의 제 1 세트 사이에서 달성되고,
    하단 전도성 격자(304)가 복수의 하단 격자 소자를 포함하여 형성되도록, 전기적 접촉이 상기 전도성 날실 원사(106a-b; 306a-e; 421a-d)의 하단 어레이 내의 상기 전도성 원사 각각과 상기 전도성 씨실 원사(109a-b; 305a-f; 424, 430, 440)의 제 2 세트 사이에서 달성되고,
    상기 루프 위치는 상기 상단 격자와 하단 격자 중 적어도 하나에 있는 각 격자 소자에 대하여 상기 상단 전도성 격자(301)와 하단 전도성 격자(304) 사이에서 전기적 디바이스(309; 401-403)의 연결을 가능하게 하도록 선택되는, 전자 디바이스의 연결을 가능하게 하는 직물.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 상기 하단 날실층(102)은 전도성 날실 원사(421a-d)의 복수의 하단 어레이를 포함하고,
    상기 전도성 씨실 원사는 복수의 세트(425, 431, 441)로 분할되고,
    상기 복수의 세트로부터 전도성 씨실 원사의 대응하는 세트(425, 431, 441)에 의해 상기 전도성 날실 원사(421a-d)의 하단 어레이 각각이 교차되어, 전기적 접촉이 그 사이에서 달성되는, 전자 디바이스의 연결을 가능하게 하는 직물.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 루프(201)의 적어도 일부분 각각은 상기 상단 날실층(101)에서 보다 상기 중간 날실층(103)에 있는 더 많은 수의 비전도성 날실 원사 주위에 형성되는, 전자 디바이스의 연결을 가능하게 하는 직물.
  6. 전자 직물(300; 400)로서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 따른 직물(100; 300; 400); 및
    각각이 상기 제 1 연결점(307; 408-410)과 제 2 연결점(308)에 연결된 복수의 전자 디바이스(309; 401-403)
    를 포함하는, 전자 직물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스(309; 401-403)의 각각은 발광 다이오드를 포함하는, 전자 직물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스(309; 401-403)의 각각은 상이한 특성을 갖는 상이한 발광 다이오드(501a-d)를 보상하기 위한 안정기 회로(504a-d; 505a-d; 506a-d)를 추가로 포함하는, 전자 직물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 안정기 회로는 저항(504a-d)을 포함하는, 전자 직물.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 안정기 회로는 적어도 하나의 트랜지스터(505a-d; 506a-d)를 포함하는, 전자 직물.
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