具有不同針模式的針織紡織品襯底和電子紡織品的製作方法

2023-05-26 01:19:46 2

專利名稱：具有不同針模式的針織紡織品襯底和電子紡織品的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於電子紡織品的紡織品襯底，並且涉及一種包括這種紡織品襯底的電子紡織品。
背景技術：
許多類型的紡織品被用在我們的日常生活中。當電子產品被不引人注目地集成到這些紡織品中以創建電子紡織品時，新的應用領域出現了。新應用的一個這樣的示例是發光紡織品，其他示例包括基於紡織品的感測系統、可穿戴的電子產品等等。對於這些新應用中的一些，比如對於旨在圍繞用戶的移動的身體部分應用的電子紡織品，電子紡織品的拉伸性是重要的。目前提出的電子紡織品是可懸掛的(drapable)，即它們可以圍繞一個形狀懸掛。然而，具有高拉伸性的電子紡織品有待發展。

發明內容
鑑於現有技術的上述和其他缺陷，本發明的總體目的在於實現可拉伸的電子紡織品的製造。根據本發明，提供一種針織襯底，其用於將電子組件電連接到該針織襯底，該針織襯底包括:用導致第一抗拉剛度的第一針模式針織的第一組襯底部分；和用導致第二抗拉剛度的第二針模式針織的第二組襯底部分，第二抗拉剛度高於第一抗拉剛度，其中第一組襯底部分中的襯底部分被提供在第二組襯底部分中的襯底部分之間，並且第二組襯底部分中的每一個襯底部分包括導電紗，其被布置成允許電子組件中的至少一個電連接到所述導電紗。在本申請的上下文中，「抗拉剛度」應當被理解為在由針織紡織品襯底限定的平面中至少一個方向上的剛度。抗拉剛度可以由楊氏模量表不。「紗」可以包括一個或若干個纖維，並且特別地，導電紗可以包括多個導電束，其可以例如被扭曲、編織或織結。如上述背景技術部分中所陳述，對於一些應用而言，非常希望的是提供一種可拉伸的電子紡織品。然而，據預期，拉伸電子紡織品會導致電子紡織品中包括的電子組件上和/或電子組件與其上安裝有電子組件的可拉伸襯底的導線分布圖之間的電連接上的過度應力，這將有可能導致這種電子紡織品的過低的可靠性。本發明基於如下認識:通過提供一種具有用於組件安裝的相對堅硬部分和在堅硬部分之間提供的相對可拉伸部分的紡織品襯底來將希望的拉伸性與滿意的可靠性結合。本發明的發明人已進一步認識到，這樣的相對堅硬部分和相對可拉伸部分可以方便地通過提供一種針織襯底來實現，該針織襯底在組件安裝位置處和在組件安裝位置之間的襯底部分處具有不同的針模式。 第二組襯底部分中的襯底部分可以有利地由導電紗和非導電紗針織而成。
而且，在第二組襯底部分中的襯底部分之間提供的第一組襯底部分的所述襯底部分可以是羅紋針織的。通過羅紋針織，可以方便地實現高拉伸性。而且，第二組襯底部分中的至少一個襯底部分可以以彈力織物模式來針織，這導致具有相對較低拉伸性(取決於應變的方向)的針織。根據一個實施例，第一組襯底部分中的襯底部分和第二組襯底部分中的襯底部分可以以交替的條紋來布置。該實施例考慮到易於製造並且可能特別適合用於其中預期拉伸應變主要沿著拉伸應變的已知主導方向發生的應用。當針織襯底在使用中時，交替條紋可以有利地被布置成基本垂直於拉伸應變的該主導方向延伸。根據另一個實施例，第二組襯底部分中的襯底部分可以被布置為島狀物，每個島狀物基本上被第一組襯底部分的相關襯底部分圍繞。對於其中預期應變同時在若干個方向上發生或者其中拉伸應變的主要方向未知或預期隨時間變化或處於包括針織襯底的設備之間的應用而言，根據該實施例的針織襯底可能是特別有利的。而且，根據本發明的各個不同的實施例的針織襯底可以有利地包括在進一步包括多個電子組件的電子紡織品中，每個電子組件以這樣的方式附接到針織襯底中所包括的第二組襯底部分的襯底部分:使得電子組件電連接到至少一個導電紗。


現在將參照示出本發明的示例實施例的附圖更詳細地描述本發明的這些和其他方面，其中:
圖1是根據本發明的包括針織襯底的第一實施例的電子紡織品的示例性應用的示意性圖示；
圖2示意性圖示了圖1的電子紡織品；
圖3是圖2中的電子紡織品的第一部分的放大圖，其中針織襯底具有帶有相對較高剛度的針模式；
圖4是圖2中的電子紡織品的第二部分的放大圖，其中針織襯底具有帶有相對較低剛度的針模式；以及
圖5示意性圖示了根據本發明的包括針織襯底的第二實施例的電子紡織品。
具體實施例方式在下面的描述中，參照用於對用戶身體部分進行光療的發光可拉伸帶形式的電子紡織品來描述本發明。該電子紡織品基於具有以交替條紋布置的具有不同剛度的襯底部分的針織襯底。具有相對較高剛度的襯底部分通過所謂的彈力織物針模式形成，而具有相對較低剛度的襯底部分通過羅紋針法形成。應當注意，這絕不限制本發明的範圍，其同樣適用於具有用導致第一剛度的第一針模式針織的第一組襯底部分和利用導致大於第一剛度的第二剛度的第二針模式的第二組襯底部分的其他針織襯底。例如，針模式不需要以交替條紋布置，而是可以以任何配置方式來布置，只要第一組襯底部分(具有相對較低的剛度)中的襯底部分被提供在第二組襯底部分(具有相對較高的剛度)中的襯底部分之間。而且，存在許多可以被用來創建不同襯底部分的不同種類的針模式，並且對本領域技術人員而言，檢驗不同針模式的(抗拉)剛度將是簡單明了的。圖1是根據本發明的包括針織襯底的第一實施例的電子紡織品的示例性應用的示意性圖示，該示例性應用的形式是用於對用戶2的身體部分進行光療的發光可拉伸帶I。另一個典型示例是圍繞諸如肘或膝之類的關節的帶(局部拉伸高達40%)。在圖2中，更詳細地示出圖1中的發光可拉伸帶I。如在圖2中可以看出，發光可拉伸帶I包括多個電子組件，在這裡其形式為布置在針織紡織品襯底4上的發光二極體(LED)3(為了繪圖的清楚，僅用附圖標記指示一個LED)。針織紡織品襯底包括以第一針模式針織的第一組襯底部分5a_e和以第二針模式針織的第二組襯底部分6a_f。第一和第二針模式被選擇，以使得第二組襯底部分中的襯底部分6a_f的抗拉剛度(楊氏模量E2)大於第一組襯底部分中的襯底部分5a_e的抗拉剛度(楊氏模量E1X如在圖2中可以 看出，LED 3附接到第二組襯底部分中的襯底部分6a_f。儘管在圖2中無法看出，但是針織紡織品襯底4由非導電紗和導電紗製成，並且LED 3電連接到導電紗。這將在下文中參照圖3進一步描述，圖3是第二組襯底部分中的一個襯底部分6b的放大圖。繼續參照圖2，發光可拉伸帶I進一步包括用於將發光可拉伸帶I附著到選定的身體部分的緊固部分8a_b。該緊固部分8a_b可以例如是鉤_環(hook-and_loop)類型的緊固部分、子母鈕或類似物。此外，發光可拉伸帶I包括諸如一個或若干個電池之類的電源(未示出)。儘管未在圖1中示出，但是如圖1中那樣的光療設備可以具有附加層，比如用於使LED與用戶的皮膚之間保持最小距離的間隔層和皮膚兼容頂層。當發光可拉伸帶I附著到選定的身體部分時，例如如圖1中所示，發光可拉伸帶I被拉伸，以使得緊固部分8a_b可以相互接合併且將發光可拉伸帶I保持在適當位置。當發光可拉伸帶I以此方式被拉伸時，針織紡織品襯底4將伸展並變長，如圖2中箭頭示意性所示。第一組襯底部分中的襯底部分5a_e將容易拉伸，而相比於第一組襯底部分中的襯底部分5a_e具有更高抗拉剛度的第二組襯底部分中的襯底部分6a_f 將在不怎麼伸長的情況下吸收應力。這減少了 LED 3上和LED 3的墊與針織紡織品襯底4的導線分布圖之間的電(機械)連接上的應力，繼而減小了電子紡織品故障的風險。而如果LED 3附接到沿其整個長度具有均勻(且高)拉伸性的襯底，則許多應力將被相對堅硬的LED 3和它們到襯底的連接所吸收。現在將參照圖3和圖4描述針織紡織品襯底4的一種示例性配置。圖3是第二組襯底部分中的襯底部分6b的放大圖。如圖3中示意性所示，僅使用具有下針9的所謂彈力織物針模式來針織襯底部分6b(如從圖3中可見的一側看到的)。襯底部分6b包括非導電紗10和導電紗lla-b。導電紗lla-b限定了圖3中LED 3所連接的導線分布圖。LED 3可以以任何適當的方式仳如通過焊接或使用導電膠等等)電連接到導電紗lla-bo圖4是第一組襯底部分中的襯底部分5c的放大圖。如圖4中示意性所示，使用具有一行下針9和一行反針12的周期模式的所謂Ixl羅紋針織來針織襯底部分5c。通過羅紋針法，圖4中所示的襯底部分5c將至少在行方向(圖2中箭頭指示的方向)上具有比圖3中所示的襯底部分6b明顯更低的抗拉剛度(更低的楊氏模量E1X儘管對於諸如圖1所示之類的應用而言，圖2中所示的具有以交替條紋布置的來自第一組襯底部分的襯底部分5a_e和來自第二組襯底部分的襯底部分6a_f的配置是足夠的，但是可能存在其他應用，其中拉伸應變的主要方向未知或者可以隨時間變化。對於這樣的應用，電子紡織品可以有利地基於具有對第一組襯底部分中的襯底部分和第二組襯底部分中的襯底部分的另一種配置的針織紡織品襯底。圖5示意性圖示了包括根據本發明的第二實施例的針織紡織品襯底16和多個附接到針織紡織品襯底16的電子組件17a-f的電子紡織品15。如圖5中示意性所示，針織紡織品襯底16包括由導致相對較高的抗拉剛度(高楊氏模量E2)的針模式製成的襯底部分18a_f。這些襯底部分18a_f中的每一個被由導致相對較低的抗拉剛度(低楊氏模量E1)的針模式製成的襯底部分19a_f圍繞。此外，本領域技術人員在實踐要求保護的發明時，通過研究附圖、公開內容和所附權利要求能夠理解並實現對所公開的實施例的變形。例如可以使用許多其他類型的針模式。對本領域技術人員而言，確定哪些針模式導致高或低的抗拉剛度(高或低的楊氏模量)將是簡單明了的。在權利要求中，詞語「包括」不排除其他元件或步驟，並且不定冠詞「一」不排除多個。單個處理器或其他單元可以實現權利要求中敘述的若干項的功能。在相互不同的從屬權利要求中敘述某些措施的起碼事實並不表示這些措施的組合不能被有利地使用。
權利要求
1.一種針織襯底(4 ;16)，其用於將電子組件(3 ；17a-f)電連接到該針織襯底，該針織襯底包括: -用導致第一抗拉剛度的第一針模式針織的第一組襯底部分(5a_e ；19a-f);和 -用導致第二抗拉剛度的第二針模式針織的第二組襯底部分(6a_f ;18a_f)，第二抗拉剛度大於第一抗拉剛度， 其中所述第一組襯底部分(5a_e ；19a-f)中的襯底部分被提供在所述第二組襯底部分中的襯底部分(6a_f ；18a-f)之間，並且 其中所述第二襯底部分(6a_f ；18a-f)中的每一個襯底部分包括導電紗(lla_b)，所述導電紗被布置成允許所述電子組件(3 ；17a-f)中的至少一個電連接到所述導電紗。
2.根據權利要求1的針織襯底(4;16)，其中所述第二組襯底部分(6a-f ；18a-f)中的襯底部分由所述導電紗(lla-b)和非導電紗(10)針織而成。
3.根據權利要求1或2的針織襯底(4;16)，其中在所述第二組襯底部分中的襯底部分之間提供的所述第一組襯底部分(5a_e ；19a-f)中的所述襯底部分是羅紋針織的。
4.根據前述權利要求中任一項的針織襯底(4;16)，其中所述第二組襯底部分(6a_f ；18a_f)中的至少一個所述襯底部分以彈力織物模式來針織。
5.根據前述權利要求中任一項的針織襯底(4)，其中所述第一組襯底部分(5a_e)中的襯底部分和所述第二組襯底部分(6a_f)中的襯底部分以交替的條紋來布置。
6.根據權利要求1-4中任一項的針織襯底(16)，其中所述第二組襯底部分(18a-f)中的襯底部分被布置為島狀物，每個島狀物基本上被所述第一組襯底部分中的相關襯底部分(19a-f)圍繞。
7.—種電子紡織品(I ;15),包括: -根據權利要求1-6中任一項的針織襯底(4 ;16);以及 -多個電子組件(3 ;17a_f)，每個電子組件以這樣的方式附接到針織襯底中所包括的所述第二組襯底部分(6a_f ；18a-f)中的襯底部分:使得所述電子組件電連接到至少一個導電紗(lla-b)。
全文摘要
一種針織襯底(4；16)，其用於將電子組件(3；17a-f)電連接到該針織襯底。該針織襯底包括用導致第一抗拉剛度的第一針模式針織的第一組襯底部分(5a-e；9a-f)；和用導致第二抗拉剛度的第二針模式針織的第二組襯底部分(6a-f；18a-f)，第二抗拉剛度大於第一抗拉剛度。第一組襯底部分(5a-e；19a-f)中的襯底部分被提供在第二組襯底部分中的襯底部分(6a-f；18a-f)之間，並且第二組襯底部分(6a-f；18a-f)中的每一個襯底部分包括導電紗(11a-b)，其被布置成允許電子組件(3；17a-f)中的至少一個電連接到所述導電紗。
文檔編號F21V33/00GK103109009SQ201180045773
公開日2013年5月15日 申請日期2011年9月15日 優先權日2010年9月22日
發明者F.A.範阿比倫, L.範皮伊特森, G.周, A.A.M.霍伊維納亞斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司