複數層編織電子紡織品、物品和方法

2023-05-31 22:57:16

專利名稱：複數層編織電子紡織品、物品和方法
技術領域：
本專利申請案要求2002年5月10日提交的第60/379,723號美國臨時專利申請案、2002年10月17日提交的第60/419,159號美國臨時專利申請案和2003年5月8日提交的第10/_,_號美國專利申請案(SAR14576A)的權利。
本發明涉及一種編織物品和方法，且具體說來，是涉及一種其中具有編織的電子電路的複數層編織紡織品和/或物品和用於其的方法。
背景技術：
在從軍事到運動到服裝的許多致力領域中，存在對用以併入織物和由織物製成的物品中的電子電路的需要。在某些狀況中，例如在電熱毯和導電織物中，將電阻器和/或電導體編入具有絕緣紗的織物中來提供想要的電阻加熱和/或導電性特徵。在此等相對簡單的排列中，電阻加熱紗的特徵決定了編織的電熱毯的加熱特徵且導電紗的導電性大體上決定了織物的導電性特徵。換句話說，導電紗的數目和尺寸決定織物的導電性。
除了上述的相對簡單的排列之外，當需要更複雜的電功能性時，在織物被編織成之後將電路添加加入到織物中。在這些方法中有到織物的將電路基板層壓到織物中的迭層(例如，如標題為″Method of Manufacturing a FabricArticle to Include Electronic Circuitry and an Electrically ActiveFabric Article，″的B.Farrell等人的第2002/0076948號美國專利公開案中所述的描述)，和到織物之上的將電導體和電路的刺繡和/或嵌花到織物之上(例如，如標題為″Electrically Active Texiles and Articles MadeTherefrom″的E.R.Post等人的第6,210,771號美國專利中和和發表於IBMSystems Journal，Volume第39卷，Numbers第3及4期，pages第840-860頁，2000年中的由E.R.Post等人所著的標題為″E-BroideryDesign and Fabrication of Texile-Based Computing″的文章中的描述所述)。此外，Jayaraman等人的標題為″Fabric or Garment With IntegratedFlexible Information Infrastructure″的第6,381,482號美國專利中描述了諸如通過將組件連接到導電紗(通過焊接和/或通過電導電粘合劑)而將電組件附加到包括導電紗的編織織物(包括導電紗)的排列，例如通過焊接和/或導電粘合劑將該等組件連接到導電紗。
在上述的排列中，在編織織物已經織成之後(例如)通過刺繡或通過嵌花或通過機械聯接固定來添加電的電子功能，藉此從而向制製造過程添加了額外步驟和額外複雜性。此外，其中的特定排列好象是似乎適於具有相應的特定製製造的一個特定應用或使用用途，而似乎不像是適用於有效的，相對一般的製造(其中直到織物織成(意即製成)之後才需要指定或決定所生成的織物的功能與操作運作不需要被指定或判定直到織物被編織(意即被製造)之後)的有效而相對一般的製造。

發明內容
因此，需要一種其中具有織成的電子電路功能的編織紡織品和物品。
為此目的，本發明的多層編織物品包括在具有界定其間的至少一個空腔的複數層的多層編織中交織的經紗和緯紗，安置於經紗中和/或緯紗中的並具有界定該至少一個空腔的複數層的一者中的其一部分的至少一個導電紗，和安置於空腔中的並具有與該至少一個導電紗形成電連接的至少一個暴露的電觸點的一個電路載波，其中該電路載波包括用於執行一功能的至少一個電子裝置。
根據本發明的另一方面，多層編織物品包括界定經紗中的複數層的複數個電絕緣紗和導電紗，在多層編織中與經紗中的複數層中的複數個電絕緣紗和導電紗交織的緯紗中的複數個電絕緣紗和導電紗，其中與緯紗中的導電紗交叉的經紗中的導電紗在其交叉處形成與其的電連接；和經紗中和/或緯紗中的至少一個導電紗，其編織入複數層的至少第一層和第二層中，以與經紗和/或緯紗的另一者中的至少一個導電紗交叉而不形成與其的電接觸。


當結合圖式來閱讀時，將更容易地且更好地理解本發明的較佳實施例的詳細描述，其包括圖1A為其中包括電子電路的示例實施例的示例織物的平面示意圖；圖1B為其中包括電子電路的示例實施例的示例多層織物的一部分的等距示意圖；圖2為關於圖1A和1B的織物的包括示例電子電路功能的紗的平面示意圖；圖3A至3D為包括適於如圖1A和1B中說明的編織織物的示例電子電路功能的紗的示例實施例的平面示意圖；圖4A、4B和4C為包括適於如圖1A和1B中說明的編織織物的示例電子電路功能的電路載波的示例實施例的平面示意圖，且圖4D為折迭時的其等距示意圖；圖5為部分的橫截面示意圖，其說明安置於多層編織織物的空腔中的示例電路載波；圖6A和6B為說明適於製成本文中描述的織物的示例實施例的示例織機排列的示意圖；圖7為適於編織和完成根據圖6A至6B而編織的織物的示例載波插入排列和示例滾筒排列的示意圖；圖8為包括適用於圖6A至6B的示例織機排列的示例電子電路功能的示例紗的示意圖；且圖9為示例編織紡織品的示意圖，其說明了結合圖1A至3B的排列有用的普通編織和複雜編織。
在附圖中，如果一組件或特性顯示於一個以上的圖形中，那麼相同的字母數字符號可用來表示每個圖形中的組件或特徵，且如果緊密相關或改良的組件顯示於圖形中，那麼原來的相同的字母數字符號可用來表示改良的組件或特性。類似地，可通過附圖的不同圖形中的相似字母數字符號和用說明書中的相似術語來表示相似組件或特性，但在附圖中在其前面加上了所述實施例所獨有的數字。應注意的是，根據共同實踐，附圖的各個特性不是按比例描畫的，且為簡潔起見各個特性的尺寸是經任意放大或縮小的。
具體實施例方式
編織紡織品通常包括兩組相對直的紗——交叉並交織來形成織物的經紗和緯紗。通常在編織時經紗與緯紗大約以直角交叉，但可以以任何角度交叉。同樣，織物通常被編織成具有一給定寬度，但可具有任何想要的長度。經紗是沿織物的長度方向(通常為其較長尺寸)前進，而緯紗是沿其交叉或寬度方向(通常為其較短的尺寸)前進，其大體上為較短尺寸。由於現代化電腦控制織機，可自動執行編織過程且可響應在電腦指令中描述和/或源自電腦輔助設計程序的編織指令。此等現代化織機將不難完成更複雜的編織，如紗羅編織，其中一對經紗以8字型系列與緯紗纏繞，可採用兩組以上的紗和/或除了經紗和/或緯紗中的平紋編織之外的編織。
可以單層編織和/或以複數層編織來編織紡織品和/或織物。應注意的是，具有兩層或更多層(意即，複數層)的紡織品和/或織物通常且大體上被稱為多層編織。某些編織可被特定地賦予名稱，例如，兩層編織織物可被稱為雙層編織。雙層和其它多層編織為常規的且在例如D.Chandler，Learning to Weave.Interweave Press，1995，第10課，″Double Weave″的許多公開案中均有描述。
在複數層(多層)編織中，經紗被指定為在兩層或更多層的一層中，且緯紗與任何一層或多層中的經紗交織，以編織具有不同於單層薄片狀結構的織物。可通過使用多層編織(例如，通過提供一個或多個區域，其中編織的兩個上覆層不在區域中交織且一個或多個區域散布於其中多層進行交織的區域之間並由該等區域環繞)來提供一層或更多層、紗管、口袋、空腔、或其它複雜編織結構。為簡潔起見，其中複數層不交織的任何或所有該等區域可被稱為「口袋」，或者被一般地且正式地稱為「空腔」。
通常是選擇長的、柔韌的且相對薄的紗來提供所要的長度、耐損性、洗滌、耐久性和打算使用織物的最終用途的其它要求。如果經紗和/或緯紗中的一部分是導電的，那麼編織織物可以以類似於電路板的方式來起作用，意即，該導電紗可按照需要在編織織物的多個位置之間提供電連接、且/或電連接到織物之外的位置、且/或與概括在該織物中的電氣組件和/或電子組件進行電連接。本文的編織紡織品和/或織物的實施例大體上包括一個載波，其包括用於運作執行所有或部分電子功能的電子電路。該等載波的示例包括電路載波(在某些情況下也被稱為載波、模塊或「電路板」)和「功能紗」。
電路載波是一個相對緊密的部分，其包括一個或多個電子部分和/或裝置和其間的互連，且其還具有一個或多個暴露的觸點，其中在該等觸點上可形成與紡織品或織物中的導電紗的電連接。可(例如)通過編織一個口袋、紗管或其它空腔(通過複數層或多層編織)來將一個或多個電路載波放置到成形於編織紡織品或織物中的空腔中。本文中的排列包括具有經紗和/或緯紗中的一個或多個導電紗的編織紡織品或織物中的電路載波。
電路載波的另一示例在本文中被稱為「功能紗」，其可在經紗和/或緯紗中，但通常在緯紗中。功能紗包括一個伸長的電基板和/或電子基板，其中在該基板上安置有一個或多個電導體和連接到一個或多個電導體的複數個電氣和/或電子裝置。換句話說，功能紗可為包括執行電氣和/或電子功能的電導體和電氣和/或電子裝置的任何電基板和/或電子基板，其中該基板可用作一個紗和編織物。
圖1A為包括電子電路的示例實施例的示例編織織物100的平面示意圖，且圖2為對於圖1A和1B的編織織物而言的包括示例電子電路功能的紗150的平面示意圖。織物100為平紋編織織物，其包括經紗中的絕緣紗110和導電紗120和緯紗中的絕緣紗130和功能紗150。織物100還可包括緯紗中的導電紗。絕緣紗110被安置在經紗中相鄰的導電紗120之間以在其間提供絕緣分隔物分隔物，且絕緣紗130被安置在緯紗中相鄰的功能紗150(和/或導電紗(若存在))之間以在其間提供絕緣分隔物分隔物。
圖1B為包括電子電路的示例實施例的示例多層編織織物100′的一部分的等距視圖示意圖。示例織物100′為多層編織織物，特定說來為三層編織物，其包括(例如)每一層101和103的經紗中的絕緣紗110和導電紗120，且包括(例如)緯紗中的絕緣紗130，導電紗140和功能紗150。示例層102包括經紗和緯紗中的絕緣紗110，130以提供安置於層101和103中的導電紗120，140之間的絕緣分離。層102可包括經紗中的導電紗120和/或功能紗150，但導電經紗120和/或功能紗150僅可包括於不接近層101和/或103的一者或兩者中的導電經紗120的位置以避免短路。示例織物100′可包括經紗中的和/或緯紗中的功能紗150。絕緣紗110安置於經紗中的相鄰導電紗120之間來提供其間的絕緣分隔物且絕緣紗130安置於經紗中的相鄰功能紗150和/或導電紗140之間來提供其間的絕緣分隔物。
某些緯紗(例如某些緯紗130、140、150)與經紗層101、102、103中的某些經紗110、120(且與某些經紗功能紗150(若存在))交織，以編織多層織物。在所說明的織物部分中，一個經紗140a與層101、102和103交織且另一經紗140b與層102和103交織。多層交織的經紗中的導電紗120和/或功能紗150和緯紗中的導電紗140和/或功能紗150的組合提供具有一層或多層之上的電導體和/或功能的多層結構，藉此來提供稍微類似於多層迭層電子印刷電路板的結構的電結構。
應注意的是，雖然已知的導電紗為完全不絕緣的，但部分絕緣的導電紗可用於上述的紡織品，織物和/或物品中，其中其不絕緣部分編織到向該處形成電連接的一個位置中，例如，在其它導電紗和/或功能紗的交叉處，其中向該處形成電連接。如本文中的使用，交替地使用術語導電紗和不絕緣導電紗來指代完全或部分不絕緣的導電紗。
可編織複數個相鄰的緯紗(通常為兩個或多個經紗層101、102、103之間的絕緣紗130和導電紗140)的交織來形成(例如)如空腔106a、106b所提出的口袋、紗管或凹座，其中在該等空腔中放置電路載波。較佳地，如下文的描述，空腔106編織為封閉的口袋且在編織過程中將電路載波插入到口袋中且當口袋被編織後將電路載波密封到其中。通常，相鄰層被緯紗130、140連結，然而，當其將形成如上所述的空腔或口袋時其可作為單獨層而被編織。絕緣紗的外部或整個表面層可作為外層被編織以提供包括於內部(封閉的或內部的)層中的導電紗120、140和功能紗150的絕緣。
圖2的功能紗150包括在絕緣電基板或電子基板152之上的多個電導體154、156、158和電子裝置160。在圖1和圖2的特定實例中，電子裝置160為回應施加至其的電信號而發光的發光二極體(LED)160。基板152為柔性絕緣材料(如聚醯亞胺或聚酯或適用作電基板的其它材料)的伸長帶。可通過任何適當的途徑使導體154-158成形於基板152上，例如通過使用已知用來製造柔性印刷電路的方法來蝕刻一附著到基板152的導電金屬層(如銅層)及其類似方法。如所說明的，導體154大體上延伸了基板152的長度以提供到其上的所有LED160的共同連接，且向其施加用於啟動LED160的電信號。導體158提供電觸點158，向該觸點158施加一電信號用來啟動LED160，且每個觸點158均通過導體156連接到相應的LED160。
經紗中的導電紗120與緯紗中的功能紗150和/或導電紗之間的電連接可通過其間的實體接觸以具有通常的紗緊密度和/或密度的平紋編織來圓滿地達成，而無需任何機械附著。視需要，可通過(例如)如少許的導電粘合劑或焊料的機械附著而在每個接點158處補充由實體接觸(例如摩擦接觸)提供的電連接。為適當電觸點，可配準功能紗150使得其上的觸點158各自位於它們所交叉的導電紗120之下。為此，功能紗150可包括位於其一端的一個或多個配準標誌或標記180，使得織機可在編織過程中感測其位置以提供適當的配準。視需要，導體154和/或觸點158可塗覆有一絕緣塗層——除了將與其形成電連接的位置之外。同樣，導體154和/或觸點158視需要可在與其形成電連接的位置塗覆少許導電粘合劑，例如在LED160的終端位置和/或與導電紗120的相交處。可通過任何合適的途徑(例如通過焊接或導電粘合劑)將LED160連接到基板152。
每個LED160可通過在共同導體154和與該LED相關聯的觸點158之間施加適當電信號來照明。在織物100中，每個導電紗120與功能紗150相交以覆蓋於其觸點158中的一個之上。因此，每個LED160的一個終端通過觸點158被連接到可在織物100的邊緣接入的導電紗120，且一端被連接到可在織物100的另一邊緣接入的導體154，因而每個LED160可通過向合適的導電紗120和導體154施加電信號而啟動。織物100的LED160聚集為一具有行導體120和列導體154的可尋址被動矩陣顯示中，藉此可尋址任何一個或多個LED160。或者且視情況，可為功能紗150的每個LED160或LED160組提供限流電阻器R。
所述織物100是編織被動矩陣顯示，其中可通過在選中的導體120與154之間施加適當的電信號來照明任何模式的LED160。然而，藉助功能紗150上的額外導體和/或電子裝置，可提供主動矩陣顯示和/或非矩陣顯示和/或具有個別可尋址像素(LED)的顯示，如下文所述。因此，LED160或任何其它電子裝置160可以以程序化的模式和/或順序來通電和/或操作，(例如)用以提供字母數字的或其它字符顯示，或用以提供像素顯示，或用以提供循序感測不同的試劑和/或處理所感測到的數據的傳感器陣列織物。應注意的是，在諸如紡織品或紡織品物品的實際應用中，織物100可能更大且可在經紗和緯紗二者中含有更多的一種或多種類型的紗，且功能紗150可能更長且含有更多的LED160。因此，可將圖1和圖2和本文的其它圖形理解為說明織物的一部分或功能紗的一部分。適當的絕緣紗包括但不限於(例如)棉花、羊毛、絲綢、亞麻布、亞麻、絲綢透明硬紗(silk organza)、合成纖維織物、塑料、聚酯和其類似物的紗和/或線和/或纖維，無論是否是纖維、線、單絲、多股的、紡成的、捻合的或是以其它方式構成的，此可為常規的或非常規的。
適當的導電紗包括但不限於(例如)銅、鋼、不鏽鋼、鎳、銀、金和/或其它金屬線，不管是單絲或多股的、捻合的或編辮的或金屬絲或片金(flatstrip)、導電金屬和絕緣線和/或繩股的組合、導電塑料和其類似物。一種適當的導電紗為Aracon紗，其包括具有金屬鍍層的Kevlar聚合物的一個或多個繩股或絲線且可自EX duPont de Nemoirs和Company of Wilmington，Delaware購得。Aracon紗的導電率可接近於銅的導電率(例如，約10-3歐姆/cm)。其它適當的導電紗包括金屬包覆紗和金屬電鍍紗和其類似物。圖3A至3D為包括適於如圖1A和1B中說明的編織織物的示例電子電路功能的紗150a、150b、150c的示例實施例的平面示意圖。
圖3A為對於圖1A和1B的編織織物的包括另一示例電子電路功能的紗150a的平面示意圖。功能紗150a包括在絕緣電基板或電子基板152上的複數個電導體154、155、156和電子裝置160。在此特定示例中，電子裝置160為傳感器，例如溫度傳感器。基板152為絕緣材料的伸長帶，例如，聚醯亞胺或聚酯或其它適用作電基板的材料。功能紗150a為「背後」視圖，仿佛基板152是透明的，使得其前表面上的導體154、155、156和附著至其的傳感器160為可見的。可通過任何適當的途徑使導體154至156成形於基板152上，例如通過使用已知用來製造印刷電路的方法來蝕刻一附著到基板152的導電金屬層(如銅層)及其類似方法。如所說明的，導體154、155和156各自延伸大體上基板152的長度，以提供到其上的所有傳感器160的三個共同連接。導體154提供一共同或接地連接，導體156通過觸點166為每個傳感器160提供用於電源連接。導體155提供一導體和觸點165，用於施加一用於啟動和/或讀取傳感器160的電信號並接收一包括自傳感器160讀出的數據或信息的電信號。
經紗中的導電紗120與緯紗中的功能紗150a和/或導電紗的導體154、155、156之間的電連接可通過其間的實體接觸以具有通常的紗緊密度和/或密度的平紋編織來圓滿地達成，且可通過(例如)少許的導電粘合劑在每個接點158處補充之。為適當電觸點，可配準功能紗150a，使得其上的觸點158g、158d、158p各自位於它們所交叉的導電紗120之下。為此，功能紗150a可包括位於其一端的一個或多個配準標誌或標記180，使得織機可在編織過程中感測其位置以提供適當的配準。
視需要，導體154、155和/或156可塗覆有一絕緣塗層，除了界定與其形成電連接的觸點158g、158d、158p的位置158g、158d、158p之外。同樣，觸點158g、158d、158p視情況可(例如)在與導電紗120的交叉處施加有少許的導電粘合劑，以形成與其的電連接。可通過任何適當途徑來將傳感器160連接到基板152，例如，通過焊接或導電粘合劑。
電子裝置160較佳為可尋址傳感器，其具有唯一標識或地址，且當通過其數據終端165接收到包括此標識和/或地址的數據信號的信號時，其執行一特定功能。所執行的功能可如感測當前存在的條件(如溫度)、或記錄歷經一段時間(不論是一個給定時間段還是直到再次接收到信號為止)的給定條件一般簡單，或可為更複雜，例如提供與所感測到的條件相關的處理數據。可通過在連接到功能紗150a的導體154和156的導電紗120與124之間施加的電功率向每個傳感器160供電，且可通過在共同導體154與數據導體155之間(意即兩個導電紗120之間)施加適當的電尋址信號來啟動每個傳感器160。合適的可尋址傳感器的一個實例為可從位於加利福亞州桑尼維爾的Dallas Semiconductor-Maxim Integrated Products，Inc.公司購得的DS18B20X型溫度傳感器和/或恆溫器倒裝片集成電路和其類似物通過。
在織物100中，每一導電紗120與功能紗150a相交來覆於其觸點158中的一個之上。因此，每一傳感器160的終端通過觸點158g、158d、158p被連接到可在織物100的邊緣接入的導電紗120，使得織物100的所有功能紗150a之上的所有傳感器160可自織物100的單一邊緣處接近。此外，如果導電紗120處於經紗中而功能紗150a處於緯紗中，那麼織物100可編織為任何想要的長度且可以以相同形式在一個邊緣處連接，例如在可被標準化的單一界面上。或者，織物100可被裁減成任何想要的長度且每一長度均可通過標準化的界面而加以連接。又或者，導體154、155、156可在功能紗150a的大體長度上是連續的，在此狀況下，可僅需要三個導電紗120來尋址可尋址的傳感器160，或者導體154、155、156可在功能紗150a的長度上是不連續的，在此狀況下，需要多於三個導電紗120來尋址傳感器160。
因此，織物100的傳感器160聚集為一具有可在單一邊緣處獲得的導體120的個可尋址的傳感器矩陣顯示，藉此可尋址任何一個或多個傳感器160。應注意的是，在諸如紡織品或紡織品物品的實際應用中，織物100可能更大且可在經紗和緯紗二者中含有更多的一種或多種類型的紗，且功能紗150可能更長且含有更多的LED160。因此，可將圖1A和1B和本文的其它圖形理解為說明織物的一部分或功能紗的一部分。與織物100連接和/或操作織物100所需要的電路載波、連接器和/或電池和/或其它組件可在(例如)編織在其中的空腔106中和/或其邊緣上和/或另一方便的位置處附著到或併入到織物100。該等組件的實例包括(例如)用於LED和/或用於LED的一個或多個行和/或列的解碼器和/或驅動器，然而，該等組件較佳地被安置在功能紗150上。
或者且視需要，電子裝置160可為從數據導體155上的數據和/或信號獲得其工作功率的類型。或者，可通過迭加功率信號上的數據和/或信號而通過功率導體156向電子裝置160供電。適用於該排列的傳感器裝置160的一個實例為可從Dallas Semiconductor-Maxim Integrated Products，Inc公司購得的DS18B20X型溫度傳感器。因此，功能紗150a可為(例如)圖3A的三個導體功能紗150a的雙導體對等物。也可採用其它尋址排列，例如需要多於三個導體的排列，如需要時鐘信號導體的I2C方案。
圖3B為包括功能紗150上的電子裝置170的功能紗150b的示例實施例，其可用以提供具有獨立地可尋址像素(LED)160的編織非矩陣顯示。導體154大體上延伸基板152的長度，導體154的終端164連接到所有裝置160且其終端174連接到電子裝置170，以(例如)提供接地連接。導體158大體上延伸基板152的長度，導體158的終端178連接到所有的電子裝置170以(例如)提供功率連接。導體155同樣大體上延伸基板152的長度，導體155的終端175連接到所有電子裝置170以(例如)向其提供用於尋址電子裝置170的數據信號，以通過輸出終端176和導體156將來自導體158的電功率選擇性地施加到LED160的終端168。如上所述，功能紗150b可包括一個或多個配準標記180。
因此，電功率通過功率導體158而施加到所有電子裝置170，且通過由尋址信號(例如由數據導體155提供的串聯尋址信號)而尋址的某些電子裝置170將其選擇性地施加到某些電子裝置160。電子裝置170較佳為具有唯一標識或地址且當通過其數據終端175接收到包括該標識和/或地址的數據信號時執行一特定功能的可尋址開關。所執行的功能可如形成或斷開其終端176與178兩者之間的連接(無論是否歷經一個給定時間段還是直到再次接收到信號為止)一般簡單，或者可更複雜，例如在其一個或多個終端之上或之間提供調寬信號或調時信號或頻率信號。
在用於發光像素的簡單的非掃描、非矩陣陣列的功能紗150b中，可通過尋址適當的開關並設定其狀態來設定每一像素的狀態，例如，將開關狀態設為「接通」或「斷開」以將像素的狀態設定為「接通」或「斷開」。合適的可尋址開關的一個實例為可從位於加利福亞州桑尼維爾的DallasSemiconductor-Maxim Integrated Products，Inc.公司購得的DS2406型。或者，可尋址開關170具有用於控制複數個電子裝置160的複數個可控輸出。在一個實施例中，可尋址開關170具有七個輸出，此可便於尋址顯示數字0-9的七段LED顯示。此功能紗150b和包括其的編織織物顯示了採用串聯尋址且適用於顯示靜止圖像和/或文本或字符消息。如果可獲得充分的尋址帶寬或平行尋址，那麼織物顯示也可用於顯示活動圖像，例如視頻速率顯示。因為LED是發射性的，所以其可產生不僅可輕易在黑暗中看見的也可以在白天看見的顯示。
圖3C和3D為包括功能紗基板152上的功率和接地導體154、156、多種電阻器R和電子裝置160的功能紗150c的示例實施例，其可用於提供具有其上電子裝置160(例如LED160)的模式的編織非矩陣顯示。特定而言，功能紗150c具有紗基板152，其可與附著至其的多種不同裝置160和電阻器R(例如在多種串聯和/或並聯電路中)一起使用，此對於製造唯一的和/或特定的功能紗是有利的。圖3D中展示紗基板152的一部分，其上未安裝電子裝置160和電阻器R。
具有相應的觸點158a、158d和159a和159d的導體模式158和159沿基板152的相對邊緣以間距2P而間隔，電子裝置160和電阻器R被連接到該等相應觸點。模式158、159的一對觸點158a、159a沿基板152的相對邊緣以間距P而間隔，電子裝置160可附著到該等觸點。交互的相鄰對的觸點158a通過一包括自基板152的邊緣延伸出來的觸點158d的導體158b而彼此連接，且交互的相鄰對的觸點159a通過一包括自基板152的邊緣延伸出來的觸點159d的導體159b而彼此連接。導體158b、159b通常關於此對觸點158a和159a而交互地安置，使得複數個裝置160可串聯連接(若需要)，且使得觸點158d和159d以間距2P交替。
提供複數個觸點154d的導體154在功能紗150c的基板152的中心區域中沿其大體長度延伸，在該等複數個觸點154d處可通過導體154形成連接(如接地連接)。提供複數個觸點156d的導體156同樣在基板152的中心區域中沿其大體長度延伸，在該等觸點156d處可通過導體156形成連接(如電源連接)。觸點154d和觸點156d通常以間距2P而間隔開來且被安置成最接近相應的觸點158d和159d，使得可在其間安裝電子裝置170(如電阻器R)。觸點154c和156c接近功能紗150c的一端或兩端，用於分別將導體154和156連接到外電路(如連接到電源和接地電位)。導體154、156、158、159和其觸點通常為絕緣基板152上的蝕刻銅模式，且可被一絕緣塗層覆蓋(而非在其多個觸點外)。
在圖3C說明的示例實施例中，該圖左側的五個電子裝置160(例如LED)通過某些導體模式158、159而串聯連接，且串聯的裝置160通過兩個電阻器R連接至導體154和156，其中該電阻器R具有一歐姆值，該值是選作一流經具有在導體154、156之間施加的特定值的電位的裝置160的電流的期望值。由於有兩個電阻器R與串聯的裝置160相串聯，所以必要的電阻值可以任何所要的比例分配在兩個電阻器R之間。通常，一個電阻器R具有低歐姆值(例如1歐姆)來充當一對連接154d、158d或156d、159d之間的跨接線，而另一電阻器R為連接在另一對連接154d、158d或156d、159d之間的較高歐姆值(例如100歐姆)，以測定流經裝置160的電流的電平。
在功能紗150c的示例實施例中，基板152的長度約為40cm且寬度約為4mm且由聚醯亞胺材料製成。在一個和五個LED160之間提供串聯，其觸點158a、159a的面積均為約1mm乘2mm且以約為9.5mm的間距重複。觸點154d、156d、158d和159d均為約0.5mm乘0.5mm，且以約為0.6mm的間隔分離。LED160在約為20毫安的電流下運作，在導體154與156之間施加約12伏。對五個串聯連接的LED160使用1-歐姆電阻器R和100-歐姆電阻器R，而對更少數目的串聯LED160使用更高值的電阻器R。如果LED160的兩個串聯電路將電流引導經過相同的電阻器R，那麼電阻器R的值成比例地減少使得約20毫安的電流流經LED160的兩個串聯電路的每一個。將各自具有安裝至其的不同預定模式的LED160的若干功能紗150c編織到約1.35m乘0.37m(約53英寸乘14.5英寸)的橫幅標誌的緯紗中，其中LED160被照明時形成的字符和/或符號拼出一條消息，例如″WondersNever Cease″。編織銅的導電紗編織到其經紗中以形成與每個功能紗150c的觸點154a、156a的摩擦電連接，以向其施加12伏工作電位和接地電位。絕緣紗提供該編織標記的經紗和緯紗中的導電紗與功能紗150c的所要的間隔。
通過在LED160終端之間施加適當的電位來照明該等LED160，藉此照明獨立地作為一組和/或作為一帶的功能紗150的一個或多個LED160，且可通過適當地選擇所施加的電位和/或所流經的電流來選擇亮度。適用於功能紗的LED包括可購自Nichia Corporation of Japan和其它來源LED，其可包括產生「白」和其它顏色(如紅、綠、藍、琥珀黃和/或其組合)的光的LED以及可在兩種或多種顏色之間切換的LED。
可包括在功能紗之上的電氣和/或電子裝置和/或組件的實例包括但不限於(例如)溫度傳感器、化學藥品傳感器、力傳感器、壓力傳感器、聲音傳感器、電場傳感器、磁場傳感器、光傳感器、加速度傳感器和/或任何其它條件的傳感器、光源、力源、熱源、電磁輻射源和/或聲源、紅外線和/或無線發射器和/或接收器、成像器、CCD成像器、熱電傳感器、冷卻器、加熱器和/或發生器、液晶組件、電致發光組件、有機發光組件、OLED、電泳材料、LED、壓電組件和/或轉換器、傳聲器、擴音器、聲換能器、電阻器、處理器、數位訊號處理器、微處理器、微控制器、CPU、模擬數字變換器、數字模擬變換器、數據產生裝置、數據使用裝置、處理裝置、開關、人界面裝置、人輸入裝置、閃光燈和/或閃光器、電池、燃料電池、太陽能電池、光致電壓裝置、電源等等。任何一個或多個或所有該等裝置可通過簡單地向其施加電功率來加以啟動(不管是通過一個還是多個導體)，且/或可回應施加至其的尋址信號而主動地可尋址。
通常，功能紗上的一個或多個導體用來將電源和/或接地電位傳導到其上的電子裝置，且一個或多個其它導體可用來從該等裝置傳導數據或將數據傳導到該等裝置。連接到各個導電紗和/或功能紗的電功率源包括在織物之外的和/或附著於織物的和/或附著於功能紗的一個或多個電池、太陽能電池、光致電壓裝置和/或其它功率源。
一個或多個數據和/或信號導體可將數據和/或信號傳送到功能紗上的一個或多個外部電源和/或電子裝置和/或從該等電源和/或電子裝置傳送數據和/或信號，和/或可在功能紗上的電子裝置之間傳送數據和/或信號。功能紗上的所有電子裝置無需具有相同或相似種類。舉例而言，傳感器和處理器的組合可包括於一個或多個功能紗之上，藉此可在編織織物的功能紗和/或複數個功能紗之內收集、感測、分布和/或處理數據。因此，功能紗上的電子裝置可連網在一起且/或可與另一功能紗上的或織物之外的其它電子裝置連網。
通常，功能紗是從聚醯亞胺或聚酯或其它聚合材料片而裂開或切開，且其寬度為約0.2至0.5mm且厚度為約0.01至0.25mm，但該材料可為更寬或更窄和/或更厚或更薄。其它適用於功能紗的尺寸為0.3至3mm寬度且約75至125μm厚度的範圍之間。舉例而言，已發現約1mm寬且約0.1mm厚的功能紗適用於編織0.1-0.4米寬的織物。在自動織機之上，例如該功能紗可通過標準劍杆織機插入緯紗中。如果要將功能紗編織入織物的緯紗中，則其需與織物的寬度一樣長；且如果要將功能紗編織入織物的經紗中，則其需與織物的長度一樣長或更長。儘管功能紗可與常規切膜紗(slit-filmyarn)在它是從一片材料上裂開方面相似，但是其在以下方面有實質上的不同常規切膜紗不包括本文所述的任何電氣和/或電子裝置和/或功能性。
應注意的是，功能紗可製作成具有形成於其上或施加至其的電導體且具有附著到和/或施加到其上的電氣和/或電子裝置的電基板片或板，該片或板接著被切成或裂成或以其它方式分成單獨的功能紗。舉例而言，適用作電基板的一片聚醯亞胺、聚酯或其它塑料上具有一層導電材料，其可被圖案化(例如，通過光蝕刻)以按需要形成用於功率、接地、數據和其類似物的電導體。或者，可通過導電墨水或環氧樹脂或粘合劑來印刷該導體模式。通常，電子裝置作為倒裝晶片和/或表面安裝裝置而附著。如果通過使用焊料或導電粘合劑來連接電子裝置，那麼焊接球或導電粘合劑可沉積於導體上連接電子裝置的終端的位置中。接著，將電子裝置置放於基板上並通過其終端而連接到基板。可將一諸如環氧樹脂或「glop-drop」或「glob-drop」塗層的塗層、或一絕緣薄膜施加到其上以額外地將電子裝置緊固到基板上和/或使可阻礙或以其它方式幹擾編織過程的任何邊緣或凸出部分變平滑。還可採用未充滿的封裝。接著，將該薄片基板撕成或以其它方式切成帶狀、或以蛇紋模式切割，其中每個帶均為一個或多個其上具有電導體和電子裝置的功能紗的長度。通常，每個帶的長度為一個功能紗的長度，但也可為其倍數。
功能紗還可被製作成具有成形於其上或施加至其的電導體且具有附著到其上和/或施加到其上的電氣和/或電子裝置的電基板的帶或卷，以提供功能紗，該帶或卷可包括複數個功能紗且可接著被撕成功能紗的單獨的個別長度或者可包括功能紗的單一寬度且因此不需要被切成或撕成或以其它方式分離成個別功能紗。電導體以與上文所述的相似方式形成於該帶及連接到其上的電子裝置上。功能紗的每一帶或卷含有功能紗的許多長度且被切成如饋給到織機中以編織的一個功能紗的長度。功能紗可如上所述加以塗覆。圖4A、4B和4C為包括適於如圖1A和1B中說明的編織織物的示例電子電路功能的電路載波300的示例實施例的平面示意圖，且圖4D為當被折迭時的其等距視圖示意圖。圖4A和4B說明例如柔性的印刷電路的短帶的大體上為矩形的基板310的相對面，基板在折線312上或鄰近312處被折迭成「U」型使得基板310的相對面是大體上平行的，藉此來形成載波300。基板310可在折線312處或鄰近折線312折迭得相對較厲害或可被折迭成具有一由折線312之間的基板310的部分形成的半徑(如需要)。
用於接觸紡織品和/或織物100′(載波300放置在其中)的經紗和緯紗中的導電紗120、140的相應載波接觸WAC、WEC在鄰近其相對端的基板310(圖4A)的一個側面(寬廣表面)上。雖然僅僅提供了一個觸點，但通常提供複數個觸點WAC和WEC。較佳地，經紗觸點WAC為在沿導電經紗120的長度的方向上具有更長尺寸的大體上平行的矩形觸點。平行的經紗載波觸點WAC以約與其間具有一個或多個絕緣經紗110的相鄰的導電經紗120之間的距離相同的距離而間隔。同樣，緯紗觸點WEC類似地較佳為具有垂直於經紗觸點WAC的尺寸的更長尺寸的大體上平行的矩形觸點，意即，緯紗觸點WEC在沿導電緯紗140的長度的方向上為更長。平行的緯紗載波觸點WEC以約與其間具有一個或多個絕緣經紗130的相鄰的導電經紗140之間的距離相同的距離而間隔。
在基板310(圖4B)的另一側面(寬廣表面)上安裝有用於執行所有或部分電子功能的一個或多個電子裝置160。電子裝置160可以包括集成電路、半導體、電晶體二極體、傳感器、主動組件、被動組件和其類似物，其對執行想要的電子功能為必要的和合乎需要的，且可包括關於本文中的裝置160和/或170而描述的任何或所有裝置和功能。通常，某些電子裝置160具有不同尺寸和形狀，且可為(例如，通過使用焊料或導電粘合劑的)表面安裝或倒裝晶片型，且通常(但不必要)包括執行更多複雜功能的裝置，例如微處理器、編碼器和解碼器、可尋址的驅動器和/或開關和其類似物。通常，裝置160由形成於基板310上的模式中的金屬導體以包括關於常規印刷電路板的任何適當方式加以互連。可通過導電信道和/或通過電鍍通孔和/或通過任何其它適當的方式來形成穿過基板310到觸點WAC、WEC的連接。
如圖4D中的說明，其上具有電子裝置160的基板310被折迭使得觸點WAC、WEC被暴露且裝置160是封閉的，且較佳地由密封劑320填充和/或密封以密封電子裝置160並保持包括在載波300中大體上呈平行關係的觸點WAC和WEC的基板310的表面。舉例而言，觸點WAC、WEC可視需要塗覆有在編織過程中被設定的導電粘合劑，如下文的描述。
通常，基板310可由其上具有銅印刷布線導體的聚醯亞胺材料的薄片形成，或由關於任何其它基板而描述的任何材料形成。通常，將許多個基板構造在一片基板材料之上，使電接觸和導體模式成形於其上，安裝電子裝置160，且接著將個別的或成行的基板310從其薄片切出來。接著，折迭該基板310或成行的基板310且用密封劑320進行密封。適當的密封劑包括可購自位於加利福尼亞州工業工業城的Henkel Loctite Corporation的Hysol牌密封劑。載波300的典型示例的尺寸可在自約0.5×0.5×0.1cm至約2.5×2.5×1cm的範圍之間，但按需要和/或期望其可為更大或更小。舉例而言，如果電子裝置160太大而不能被方便地安裝到功能紗150，那麼可以使用載波300。
當織物被織成時將載波300放置到多層織物中的空腔中，且預定口袋的經緯密度精確性和尺寸使得載波310為口袋中的大體上適貼配合，使得經紗中的和緯紗中的導電紗120、124具備充分的精確性以分別接觸經紗和緯紗觸點WAC和WEC。由於適當的紗張力和編織密度，導電紗120、140與觸點WAC、WEC之間的實體接觸足以在其間提供可靠的電連接。若需要，可將導電粘合劑或焊膏施加到載波300的觸點WAC、WEC以在其間形成機械連接以及電連接。
圖4C說明載波300的基板310的可選擇的變化，其中沿基板310的任何一個或多個邊緣提供一個或多個不規則性和/或缺口。提供該等不規則性和/或缺口是為了將導電紗120、140導入與觸點WAC、WEC的配準中。適當的不規則性的實例包括「V」型凹口316和/或彎曲的或圓形的缺口318。在每一示例中，不規則性316、318大體上以與與其的導電紗120、140的想要的配準相似的方式與矩形觸點WAC，WEC的長軸配準。
圖5為部分的橫截面示意圖，其說明安置在多層編織織物100的空腔106中的示例電路載波300。載波300被密合地封閉在空腔106中，其中導電經紗120(由對角線而橫截)與經紗方向上的經紗載波觸點WAC形成實體和電接觸，且其中導電緯紗140與緯紗方向上的緯紗載波觸點WEC形成實體和電接觸。絕緣經紗110與緯紗130彼此交織來界定空腔106。雖然所說明的橫截面是沿緯紗方向而切成的，但如果沿經紗方向而切開，所得的橫截面好象是相似的，儘管經紗和緯紗的指示將被互換。
應注意的是，紗的張力易於將載波300密合地封閉在空腔106內的適當的位置中使得導電經紗120與載波經紗觸點WAC之間的，和導電緯紗140與載波緯紗觸點WEC之間的可靠的電連接僅由於其間的實體接觸而被提供，而不需要焊料或導電粘合劑連接(但是可以採用該等連接)。
圖6A和6B為說明適用於製成本文所述的示例實施例的示例織機排列的示意圖。劍杆織機200將經紗210和緯紗220編織到織物或紡織品100中。經紗210的交替第一紗210a被升高而經紗210介於其中間的第二紗210b被降低，此時從緯紗源222引出的緯紗220通過劍杆230分別在升高和降低的經紗210a、210b之間拉伸。精梳或鋼筘214保持經紗210在由編織過程中交替升高和降低的分離的經紗210a、210b所形成的開口或梭口中的的間隔和位置。通常，劍杆230為柔性劍杆230且在劍杆絞盤輪240之間前後拉動以將緯紗220自緯紗源222中拉出並穿過升高與降低的經紗210a、210b之間的間隔。接著，升高的第一經紗210a降低而降低的第二經紗210b升高，且來自緯紗源222的另一緯紗220由劍杆230在其間拉動。下一步，升高的第二經紗210b降低而降低的第一經紗210a升高，且來自緯紗源222的另一緯紗由劍杆230在其間拉動，且該編織順序重複交織經紗和緯紗210、220來編織織物/紡織品210。
對多層編織而言，每一層中的或一層的部分中的經紗210當將緯紗220編織穿過其中時根據想要的編織模式而被升高和被降低，此在編織的技術中對常規織物而言為已知的。經紗210的升高和降低和緯紗220的編織產生編織織物中的空腔106，其中兩層被分離地編織在界定空腔106的區域中且交織於環繞該空腔的區域中，藉此來形成封閉的空腔或口袋106。當空腔106被織成時，在空腔106被織成為封閉狀態來環繞載波300之前將電路載波300插入到每個經部分織成的空腔106中。現代化的自動電腦控制織機可以非常迅速地且以複雜的模式迅速地且可靠地升高和降低少數或許多經紗，其對在織物中的想要的位置中編織空腔106是合乎需要的。
經紗210可以包括任何想要的順序的絕緣紗、導電紗和/或功能紗。通常，一個或多個絕緣紗編織在導電紗和/或功能紗之間，以提供其相鄰兩者之間的實質間隔和電絕緣。
如果緯紗源222提供不同顏色或不同類型的緯紗220，例如絕緣紗、導電紗和/或功能紗，那麼選擇器224在適當時間選擇適當緯紗220來提供織物100所要的緯紗的順序。舉例而言，如果緯紗220是導電的，那麼選擇器224選擇用於絕緣紗之前和之後編織的緯紗絲線的絕緣紗220，使得相鄰的導電紗不鄰接，而是由絕緣紗間隔開來且因此彼此相絕緣。然而，在某些情況下，需要複數個導電紗彼此鄰接，例如呈並聯方式以增加載流量和/或增加在其交叉點與導電經紗和/或功能性經紗接觸的可靠性。
舉例而言，若需要生產一種其中將不同的功能紗編織到該緯紗中的織物或紡織品100，則緯紗源222提供不同顏色或不同類型的功能紗紗220，選擇器224在適當時間選擇適當功能緯紗220來提供所要的緯紗順序。採用不同的功能紗的織物的一個實例為關於兩色、三色或四色顯示的多色顯示織物。在此狀況下，緯紗源222選擇其上具有適當顏色發光體的功能緯紗。舉例而言，具有產生紅光的LED的功能紗、具有產生綠光的LED的功能紗、和具有產生藍光的LED的功能紗可以以紅-綠-藍的次序編織到織物100中以提供顯示織物，該顯示織物具有當在適當時間和適當光照強度啟動紅、綠和藍發光組件時能產生彩色圖像的能力。
圖6B為說明適用於圖6A的示例織機200的示例絞盤240和滾筒242排列的示意圖。絞盤輪順時針和逆時針(意即雙向)旋轉以通過織機100饋給任何正在編織中的緯紗。滾筒242裝有彈簧或另外被偏壓以向絞盤輪240施壓以保持緯紗與其形成摩擦接觸，使得其可以通過織機100插入到所編織的織物/紡織品的緯紗中。特定而言，功能緯紗150是通過絞盤輪240而被如此編織到織物的緯紗中。所以功能紗150可以關於織物100的緯紗方向而適當定位，傳感器250被定位在一可探測到功能紗150的一個或多個配準標記180的位置中鄰近絞盤輪240處。傳感器250可以為用於探測功能紗150上的一個或多個光學(例如反射性)標記的光學探測器和/或可為用於探測功能紗150的一個或多個導電(例如金屬接觸)標記180的電探測器(如連續性探測器)和/或可為用於探測功能紗150的一個或多個機械特性的機械探測器。
或者，可使用一附著到織機100的支臂將紗自梭口拉出以抵消劍杆將紗拉入梭口，藉此適當地定位功能紗150並配準其組件。又或者，如果劍杆被設計成將緯紗拉入為具有適當公差的預定距離的梭口中，那麼配準標記180可用於以預定方式來定位功能紗150，用來隨後以預定劍杆距離將其拉入織機中。
圖7為適於編織和完成根據圖6A至6B而編織的多層編織織物的示例載波插入排列260和示例滾筒排列270的示意圖。可通過(例如)側向地(如由雙端箭頭指示)移入梭口或移出梭口(未圖示的鋼筘或精梳214)以將電路載波300插入到織物100中的空腔106中的載波插入棒260來提供載波插入。當編織進行到其中一個或多個空腔106得以部分織成的程度時，通過劍杆的緯紗的編織停止一較短時間，其中載波插入棒被插入到梭口中且將預定方位中的電路載波300分布到該部分織成空腔106中。當載波被插入到該部分織成空腔106時，插入棒260被取回且緯紗的編織繼續完成封閉載波106的空腔106的編織。
載波插入棒260可一次分布一個載波(例如，如在挑選-和-放置的運作中)，或可一次分布複數個載波300(例如，如在同時的挑選-和-放置的運作中)。或者，插入棒260可包括載波供給排列，其中載波300沿插入棒260而被供給並且自其上的一個或多個位置而被分布。任何上述物均可被採用，其中所有載波300均是相似類型和/或其中載波300是不同類型。
可選擇的滾筒270包括一對加熱的滾筒270a、270b，其中當在織機200上編織時編織織物100穿過此對加熱滾筒。其中電路載波300包括(例如)用於向其形成連接的觸點WAC、WEC上的熱塑性的和/或熱固性的導電粘合劑，加熱滾筒270a、270b施加用於溶化熱塑性粘合劑和/或用於溶化和/或固化熱固性粘合劑的適當的熱和壓力。如果該熱塑性粘合劑和/或熱固性粘合劑被包括在功能紗150的觸點之上時，加熱滾筒260同樣地可被採用。
圖8為包括適用於圖6A-6B的示例織機排列200的示例電子電路功能的示例紗150的示意圖。功能紗150包括適用於載運其上的電氣和/或電子電路的柔性基板152。舉例而言，基板152載運附著至其並連接到導電電路跡線154、156的複數個電路組件160。可通過一個或多個觸點158形成與功能紗150的導體154、156的外接，其一說明實例位於或接近於基板152的一端或兩端。舉例而言，可通過導電粘合劑159(如熱塑性或熱固性粘合劑)來形成與其的固定連接和/或永久連接，該導電粘合劑159通常填充有在受熱服從的壓墊或滾筒下被固定或固化的導電粒子。功能紗150通常還包括用於配準功能紗150(例如當功能紗150用於緯紗中時關於經紗配準)的位於或接近於紗150的一端的一個或多個配準標誌或標記180。功能紗150的此配準(例如)用於定位觸點158在織物100中的位置(其中它們將與其經紗中的導電紗形成電連接)和/或用於關於彼此和織物100來定位電子裝置160。為此目的，配準標記180位於沿功能紗150的基板152的長度關於其觸點158和/或電子組件/裝置160的已知的預定位置。標誌/標記180可具有任何想要的形狀且可視需要為反射性的(當打算供光學探測器使用時)和/或可為導電性的(當打算供電連續性或導電性探測器使用時)。配準標誌180還可用於適當地配準其中將功能紗用於織物的經紗中的織機上的功能紗。
圖9為示例編織紡織品100的示意圖，其說明可結合本文中的單層和/或多層的任何一者而使用的普通編織和複雜編織。示例織物100包括經紗中的絕緣紗110和導電紗120和緯紗中的絕緣紗130和導電紗140。通常，正如導電紗120和/或140與功能紗之間的連接，經紗中的導電紗120與緯紗中的導電紗140之間的電連接可通過其間的實體接觸以具有通常的紗緊密度和/或密度的平紋編織來圓滿地達成。據觀察，如此製得的織物顯示出穩定的連接，例如，如在來自LED的明亮、穩定的光線中，在施予織物的剪切力、彎曲織物、和以其它方式扭曲和/或統一織物形狀的的應用下。
對更疏鬆的編織和/或其中高度可靠的電接觸是比較重要的情形而言，可採用更複雜的編織。舉例而言，可使用紗羅編織，其使複數個導電紗120a和120b纏繞成如同將它們編織以提供導電紗120′一樣。由於兩個導電紗120a、120b在其交叉的地方環繞導電紗140(和/或功能紗)，因此提供了此處的緊密編織和更高可靠性的連接。雖然在紗羅編織的情況下將纏繞的導電紗120′以實例方式說明成在經紗中，但捻合的導電紗可用於經紗和/或緯紗中且捻合的紗在其它編織中可與絕緣和/或導電紗一起使用。雖然導電紗和功能紗在編織織物或紡織品中大體上為正交的和交叉的，但是導電紗和功能紗不必是正交的，且導電紗和功能紗可在織物或紡織品中相同的編織方向中前進。而且，雖然導電紗和功能紗中的一者或兩者可在經紗和/或緯紗中的一者或兩者中編織，但通常最好是將該導電紗編織在經紗中而將功能紗編織在緯紗中，(例如)以容許在織物/紡織品中使用不同的功能紗。舉例而言，通過相同織物中使用含有傳感器和/或光源的第一類型的功能紗和含有處理器的第二類型的功能紗，可編織出一種「智能」織物，其既可感測數據又可處理所感測到的數據和/或產生用於照明用光源的尋址並照明該尋址光源。
包括本文所述的電子功能的編織紡織品適用於具有用於消費者、個人、公眾、專業人士、商業、政府、軍事和其它組織的用途的許多不同應用和/或物品。其中有(例如)關於交通警報、廣告、窗口標記、橫幅、可攜式標記的可編程字母數字標誌圖樣，服裝和布飾物品(例如，用於人類和/或動物)、安全穿著圍兜、背心和其它安全性服裝、鞋襪、，用於嬰兒和/或幼兒的服裝和物品、個人漂浮裝置、救生設備、毯子、醫療裝置、光毯、加溫毯、傳感毯，運動用設備和/或裝備、運動服裝、制服、玩具、娛樂裝置、卡車和其它車輛標誌圖樣、建築和/或工作區標誌、指向標誌、照明、應急照明、照明板、裝飾燈、強光燈、閱讀燈、用於帳篷、油布、帆布和/或雨傘的照明、顯示照明、傳感器織物、環境和/或化學和/或生物製劑傳感器陣列、偽裝、降落傘、制服(例如，用於政府、軍事、運動和/或醫療人員)、光感應陣列、成像陣列和包括編織織物的任何其它物品。
在每個應用中，由於物品為編織織物物品，其具有織物的彈性和懸垂性特徵，且因此可被懸掛、懸垂、折迭、捲起或以其它方式置於非平面狀況中。因此，即使非常大的物品也可被折迭、捲起或以其它方式貯藏在小空間中。舉例而言，2乘3米的標誌可輕易地折迭和/或捲起並置於例如警車、消防車、救護車或其它應急車輛的車輛的車廂或其它儲藏間和/或卡車或汽車的存儲空間中。此外，與供露營帳篷使用的支承框架相似的輕型彈跳支承框架可供本文所述的紡織品物品使用。當展開時，編織織物物品可懸垂或以其它方式放置以符合所要的表面和/或形狀。
與編織標誌的尺寸和清晰度和/或想要的像素或顯示組件尺寸和/或織機(不管是自動織機還是手工織機)用來編織寬紗的能力一致，在編織織物中所使用的紗可更寬。舉例而言，標準現代化織機可編織高達約10mm寬的紗。例如橫幅記分板的大顯示和/或標誌可為10米長1米寬，且可由寬度為約2至3cm的紗和功能紗帶編織而成。由於由該等大標誌和橫幅所展示的消息容易更換，所以一個標誌或橫幅可為許多不同目的而重新使用許多次，其成本低於如果為每個時間使用不同的印刷標記，且在黑暗中使用期間不需要外部照明。標誌和橫幅可以被捲起，例如卷在遮光窗簾型滾軸上以方便和快速設立和移除，或可簡單進行折迭。雖然根據上述例示性實施例描述了本發明，但是所屬領域的技術人員將不難了解在由下述權利要求所界定的本發明的範圍和精神之內的改變。舉例而言，雖然多層編織織物中的空腔最好是封閉的，意即完全環繞安置於其中的一個電路載波，但是封閉的載波不為強制的。開口口袋可用於此狀況在織物被織成之後其中的電路載波可被輕易地移除和插入，藉此促進電子紡織品的功能的重新配置或修正，或用於其修理、維護、升級和/或更新的目的。
可在織物的邊緣上直接向功能紗或通過交叉導電紗來形成到功能紗的接觸和/或導體的電連接，其中在織物的邊緣上形成到交叉導電紗的連接，或者可採用連接排列的組合。
此外，功能紗可包括其上置有電子裝置和用於其的觸點的導電基板，其中絕緣層和/或絕緣區域的模式被安置在該導電基板上以為該等觸點提供絕緣。此外，織物中的功能紗的放置和配準可用來配準其上的電子裝置，或者該能紗的配準可用來以不同於校準模式的模式來放置該等裝置，此可能是用於偽裝的電子功能織物所需要的。雖然通常是在紗於織物中交叉的位置處形成導電紗和/或功能紗之間的充分電連接，但是其它導電粘合劑(例如紫外線固化粘合劑)可視需要用以改良此連接。如本文所述，在經紗和緯紗之一中具有一特定紗的織物、紡織品和/或物品的實例旨在用以描述在經紗、緯紗、或經紗和緯紗之一者中具有此紗的織物、紡織品和/或物品。可採用任何編織，其包括(但不限於)平式或平紋式、斜紋式、跳花式(overshot)、襯緯式、紗羅式、紗網式、回線式、雙面式(double)、多層式、其組合和任何其它編織。
本文中交替使用術語電氣裝置、電子裝置、電氣組件和電子組件，且其任一者均用以含蓋任一或所有其它項。術語導體、觸點和終端(例如，在功能紗和/或電子裝置的上下文中)和術語「電(的)」和「電子(的)」同樣如此。同樣地，「光學」裝置包括(例如)探測和/或產生電磁輻射和/或以其它方式在電磁頻譜的可見的、紅外線的、紫外線的、x-射線和/或其它區域中運作的裝置，包括其一窄頻帶(如將界定一「顏色」)。
權利要求
1.一種其中編織有一電子功能的多層編織物品，其包括交織在一多層編織中的的經紗和緯紗，該多層編織具有複數個層界定其間的至少一個空腔；至少一個導電紗，其被安置在該經紗中和/或該緯紗中且其一部分在界定該至少一個空腔的該等複數個層之一中；和一電路載波，其被安置在該空腔中且具有與所述至少一個導電紗成電連接的至少一個暴露的電觸點，所述電路載波包括用來執行一功能的至少一個電子裝置。
2.一種具有一經紗和一緯紗且界定一電路的多層編織物品，所述多層編織物品包括界定該經紗中的複數個層的複數個電絕緣紗和非絕緣導電紗；在一多層編織中與該經紗中的複數個層中的所述複數個電絕緣紗和非絕緣導電紗交織的該緯紗中的複數個電絕緣紗和非絕緣導電紗；其中該經紗中的一非絕緣導電紗與該緯紗中的一非絕緣導電紗交叉在其交叉處形成與其的電連接；和該經紗中和/或該緯紗中的至少一個非絕緣導電紗被編織到該等複數個層中的至少第一和第二層中，以與該經紗和/或該緯紗的該另一者中的至少一個非絕緣導電紗交叉；藉此提供一編織多層物品，其中安置於橫向方位中的導體被編織以在某些交叉處連接而不在其它交叉處連接，以界定一電路。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的多層編織物品，其進一步包括安置於該經紗和該緯紗的至少一者中的至少一個功能紗，所述功能紗包括一包括安置於其上的至少一個電導體的伸長基板，和在所述伸長基板上的至少一個電子裝置，其中所述伸長基板上的該至少一個電導體電連接所述功能紗的所述電子裝置和至少一個導電紗。
4.根據權利要求1所述的多層編織物品，其中所述至少一個導電紗和所述電路載波的所述至少一個電觸點在所述至少一個導電紗與該編織物品中的所述電路載波的該等觸點交叉的位置處呈電接觸，而在此位置上無機械附著。
5.根據權利要求1所述的多層編織物品其中所述至少一個導電紗包括用於通過其至少一個暴露的電觸點而向所述電路載波的所述電子裝置提供電功率的導電紗；和/或其中所述至少一個導電紗包括用於通過其至少一個暴露的電觸點而向所述電路載波的所述電子裝置提供電功率的導電紗，且進一步包括一用於通過所述電路載波的該至少一個暴露的電觸點而控制和/或啟動所述至少一個電子裝置的信號和/或數據導體；和/或其中所述電路載波的該至少一個暴露的電觸點是伸長的且與該經紗中的一導電紗配準，且其中所述電路載波的一第二暴露的電觸點是伸長的且與該緯紗中的一導電紗配準。
6.根據權利要求1或權利要求2所述的多層編織物品，其中該經紗中的至少一個導電紗與該緯紗中的至少一個導電紗在其一交叉處呈電連接，而在此處無機械附著該導電紗。
7.根據權利要求1或權利要求2所述的多層編織物品，其進一步包括被編織到該等複數個層的第一層與第二層之間的一第三層中的電絕緣紗，用來在該等複數個層的該第一層與該第二層中的導電紗之間插入一絕緣層。
8.一種電路載波，其包括一電路基板，其具有界定兩個相對板外表面的兩個大體上平行的平坦部分和一內部空腔，所述電路基板在該等外表面的一第一外表面上的一第一方位中安置有至少一第一伸長電觸點且在該等外表面的一第二外表面上的一第二方位中安置有至少一第二伸長電觸點，其中該第二方位橫截該第一方位；至少一個電子裝置，其被安置在所述電路基板的該等兩個大體上平行的平坦部分之間的該內部空腔中，其中所述至少一個電子裝置電耦合到所述第一和第二伸長電觸點；和一密封劑，其大體上填充該內部空腔並密封其中的所述至少一個電子裝置。
9.根據權利要求8所述的電路載波，其中所述電路基板為一單一電路基板，其被折迭以界定該等兩個大體上平行的平坦部分；其中安置於該等外表面的該第一外表面上的該至少一第一伸長電觸點和安置於該等外表面的該第二外表面上的該至少一第二伸長電觸點被安置在所述單一電路基板的一第一表面上；和其中所述至少一個電子裝置被安裝到所述單一電子電路基板的一第二表面。
10.一種用於編織一具有一經紗和一緯紗的多層織物和/或紡織品物品的方法，其包括提供界定該經紗中的複數個層的複數個電絕緣紗和/或導電紗；在一多層編織中用該經紗中的複數層中的所述複數個電絕緣紗和/或導電紗編織該緯紗中的複數個電絕緣紗和/或導電紗，以界定其兩層之間的至少一個空腔；其中該經紗中和/或該緯紗中的至少一個導電紗被編織在一界定該至少一個空腔的層中；和將一電路載波置於該至少一個空腔中，其中該電路載波包括暴露的電觸點，該等暴露的電觸點在該電路載波中的一電子裝置與被編織在界定該至少一個空腔的該層中的該經紗和/或該緯紗中的該至少一個導電紗之間提供電連接。
11.一種用於編織一具有一經紗和一緯紗的多層織物和/或紡織品電路物品的方法，其包括提供界定該經紗中的複數個層的複數個電絕緣紗和非絕緣導電紗；在一多層編織中用該經紗中的複數個層中的所述複數個電絕緣紗和非絕緣導電紗編織該緯紗中的複數個電絕緣紗和非絕緣導電紗；其中該經紗中的一非絕緣導電紗與該緯紗中的一非絕緣導電紗交叉在其交叉處形成與其的電連接；和將該經紗中和/或該緯紗中的至少一個非絕緣導電紗編織到該等複數個層的至少第一層和第二層中，以與該經紗和/或緯紗的該另一者中的至少一個非絕緣導電紗交叉，但未形成與其的電觸點；藉此提供一織成的多層電路物品，其中安置於橫向方位中的導體被編織以在某些交叉處連接而不在其它交叉處連接。
12.根據權利要求10或權利要求11的方法，其中所述編織複數個電絕緣紗和/或導電紗的過程包括控制該編織的緊密度和/或紗的密度，以保持該經紗中的至少一個導電紗與該緯紗中的至少一個導電紗其一交叉處呈電連接，而該導電紗在此處無機械附著該導電紗。
13.根據權利要求10或權利要求11所述的方法，其進一步包括在該經紗和該緯紗之一者中鄰近其一電絕緣紗處編織至少一個功能紗，其中該功能紗包括一伸長基板，其包括安置在其上的至少一個電導體和在該伸長基板上且電連接到其上的該至少一個電導體的至少一個電子裝置，其中該經紗和該緯紗的該另一者中的該至少一個電導體和至少一個導電紗交叉以提供一與該電子裝置的電連接。
全文摘要
一種具有複數個編織層的編織物品(100′)，其包括在經紗(110、120)中的複數個電絕緣和/或導電紗和與經紗中的紗交織的緯紗(130、140、140a、140b)中的複數個電絕緣和/或導電紗。通過安置於該多層編織物品中的空腔(106a、106b)中的一個或多個電路載波和/或經紗和/或緯紗中的一個或多個功能紗(150)來提供電功能，其中，該電路載波和/或功能紗包括用於連接到經紗和/或緯紗中的導電紗的電觸點。
文檔編號H05K3/10GK1650057SQ03810112
公開日2005年8月3日 申請日期2003年5月9日 優先權日2002年5月10日
發明者央·格雷戈裡·希爾, 魯賓·塞思·託爾特茲, 喬治·赫爾伯特·尼達姆·裡德爾, 大衛·斯圖爾特·布魯克斯泰因, 穆圖·戈文達拉 申請人:沙諾夫股份有限公司