文档介绍：该【电子织物以及用于确定电子织物的功能区域的方法 】是由【开心果】上传分享，文档一共【20】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【电子织物以及用于确定电子织物的功能区域的方法 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。电子织物以及用于确定电子织物的功能区域的方法
专利名称:电子织物以及用于确定电子织物的功能区域的方法
技术领域:
本发明涉及电子织物以及用于确定电子织物的功能区域的方法。本发明还涉及用于确定电子织物的功能区域的控制器。
背景技术:
在我们日常生活中使用织物。当织物和电子设备集成时,新的应用领域就出现了。在许多领域中,比如在服装工业中,从大的片料切割得到织物从而形成期望的形状和特征。相反,电子部件典型地安置在预定电路板上,该电路板已经针对功能性而调整尺寸。如果电子设备置于织物上,制造成本将降低,并且如果电子织物片料可以切割成任意形状而不损失功能性,用户通用性将提高。US2006/0035554公开了一种织物布料(textilefabric),其可以大尺寸生产且可以切割成期望形状。该布料具有遍布织物布料用于电子数据处理的多个微电子部件。这些微电子部件相互交换电子消息以实现自组织,从而使该电子织物适应所获得的具体尺寸。US2006/0035554中公开的电子织物的缺点在于,需要大量的能够进行处理和数据通信的微电子装置,这导致电子织物的成本增加。
发明内容
鉴于现有技术的上述以及其它缺点,本发明的总体目的是提供一种成本有效且通用的确定电子织物的功能区域的方式。依照本发明的第一方面,这些和其它目的是通过一种用于确定电子织物的功能区域的方法来实现的,该电子织物包括具有第一多个导体和第二多个导体的织物衬底,其中该织物衬底配置成使得多个电容器跨过该电子织物的基本上整个表面而形成,每个所述电容器包括由电介质分隔的来自所述第一多个导体的导体以及来自所述第二多个导体的导体,对于每个所述电容器,该方法包括下述步骤在与该电容器关联的来自所述第一多个导体的导体和与该电容器关联的来自所述第二多个导体的导体之间施加电压;检测表示该电容器的电容的电特性;评估所检测的电特性;以及基于该评估,确定该电容器是否包括在该电子织物的功能区域中。由于该方法利用了电子织物中固有的物理特性,比如在电子织物中的导体之间形成的电容器,因而无需将电子装置(比如,例如现有技术中描述的微电子部件)布置在电子织物上以确定功能区域。这降低了成本且也提供了增强的通用性,因为可以在任何电子装置布置在电子织物上之前或之后确定功能区域。此外,所有所需的功能性可以容纳在单个控制器中,该控制器适合于控制施加到导体的电压。控制器可布置在电子织物上,或者设置在外部装置中(例如,设置在便携的或固定的测试装置中
)。可以在制造期间和/或当电子织物在工作时使用该方法。该方法可以用于例如在电子织物切割为期望形状之后确定电子织物的功能区域,且也可以用于检测电子织物中的连接故障(比如断开的导体)。这允许控制器针对功能区域修改任意驱动数据,例如如果电子织物用作织物显示器,则该控制器可以将图像调整到静止可寻址像素(stilladdressablepixel)的尺寸和形状。功能区域在这里应理解为可寻址的电子织物的区域。在电子织物切割成期望形状的应用中,功能区域可以指未被切掉的织物部分。然而,也可以从功能区域排除其中导体断开的电子织物部分。本发明是基于下述认识,通过恰当配置具有多个导体的织物衬底,导体可形成具有可测量的电容的多个电容器。发明人还意识到,通过基本上跨过电子织物的整个表面提供这种电容器并且评估电容器的电容,可以确定功能区域。本领域技术人员应当理解的是,例如由于应用的原因,确切的分布将变化。举例而言,如果电子织物用于织物显示装置,则可以优选地配置电子织物,使得形成用于每个可寻址像素的可测量的电容器。电子织物在这里应理解为设置有电导体的织物衬底。织物衬底可以基于刚性或柔性衬底。在特别有利的实施例中,该衬底为布料。导体可以是交织的导电经纱和/或纬纱,或者可以,例如通过缝纫、刺绣、钳夹、超声结合、层压、绗缝、钩编附着到织物衬底。其它可替换方案的实例为使用导电墨、电镀、化学淀积
或者经刻蚀的导体图案。所施加的电压可以是交变电压,而表示电容的所检测的电特性可以是交变电流。电容器也可以形成滤波器,其中经滤波的AC(交变电流)信号的输出可以作为表示电容的电特性而被检测。此外,对该AC信号的电压响应可以作为表示电容的电特性而被检测。依照可替换实施例,可以施加DC电压以对电容器充电。放电电流于是可以作为表示电容的电特性而被检测。然而,与使用交变电压的方法相比,这通常花费更长时间。评估所检测的电特性的步骤可包括将所检测的电特性与预定阈值比较。然而,也可以通过与针对多个其它电容器检测的电特性的值比较,对该评估进行标准化。与所评估的(多个)电容器不关联的任何(多个)导体可以保持在恒定电压(例如,通过将所述导体保持在地电势,即0V),同时该电压施加在与所评估的电容器关联的导体之间。优点在于,可以检测与所评估的电容器关联的电容,而不受到源于其它导体的其它并联和串联电容的影响。依照本发明的第二方面,提供了一种电子织物,该电子织物包括具有第一多个导体、第二多个导体和多个电容器的织物衬底,每个电容器包括由电介质分隔的来自所述第一多个导体的导体和来自所述第二多个导体的导体,所述电容器跨过该电子织物的基本上整个表面分布,其中每个电容器具有至少IOpF的电容。这种电子织物可以通过传统制造技术,例如通过编织来制造。此外,可以确定该电子织物的功能区域,而不需要在其上布置任何电子装置。此外,本发明的此第二方面的效应
和特征很大程度上类似于结合第一方面在上文所述的效应和特征。与该电容器关联的来自所述第一多个导体的导体和与该电容器关联的来自所述第二多个导体的导体之间的距离可以是这样的,其使得电容器具有至少IOpF的电容。例如,当织物衬底由交织的导电和不导电纱形成,且电容器形成于两条导电纱之间的交叉处时,通过改变分隔两条导电纱的经层(warp-layer)的数目,可以修改该电容。类似地,当电容器形成于并排布置的两条导电纱之间时,通过改变布置在两条导电纱之间的不导电纱的数目,可以修改该电容。约IOpF的电容典型地是可以以合理成本为测量设备(比如控制器)提供的最低电容。
在与该电容器关联的来自所述第一多个导体的导体和与该电容器关联的来自所述第二多个导体的导体之间的电介质可以具有这样的介电常数,其使得电容器具有至少IOpF的电容。与该电容器关联的来自所述第一多个导体的导体的导电区域和与该电容器关联的来自所述第二多个导体的导体的导电区域可以使得电容器具有至少IOpF的电容。对于编织织物衬底的情形,例如通过使用直径更大的导电纱或者通过编织彼此相邻的两条或更多条导电纱以形成单个导体,可以增大导电区域。通过修改构成该电容器的导电纱的一部分的长度,也可以改变导电区域。织物衬底可配置成使得每个电容器具有至少
IOOpF的电容。这可以通过配置导体、导电区域和/或电介质之间的距离来实现。如果具有高介电常数的不导电纱用作构成电容器一对导体之间的电介质,这些高介电常数纱可以有选择地编织到织物衬底中(例如,仅仅编织在应构成电容器的导体之间)以避免杂散电容。使用电容至少为IOOpF的电容器使得能实现更鲁棒方法,这种方法例如对噪声较不敏感。此外,越高的电容越容易检测,藉此可以降低测量设备(例如控制器)的成本。电子织物可进一步包括布置成驱动一组电子部件的第一组和第二组驱动导体。驱动导体典型地配置成使得电子装置(例如LED)可以容易地布置在来自第一组驱动导体的导体和来自第二组驱动导体的导体之间。例如,驱动导体可以是在织物表面可接入的,且可以布置在允许电子部件将被连接的距离处。优点在于,第一和第二多个导体可以用于确定电子织物的功能区域而不影响连接到驱动导体的任何电子装置。例如在敏感电子部件被施加电压以评估电容从而确定电子织物的功能区域的情况下,这一点是有利的,否则会具有损坏效果。第一和第二多个导体可以通过电绝缘层与第一组和第二组驱动导体分隔。对于由交织的导电和不导电纱形成的织物衬底,该电绝缘层可以是仅仅包括不导电纱的至少一个经层(而没有导电纬纱与此至少一个经层交叉)。依照本发明的第三方面,提供了一种可连接到电子织物用于确定其功能区域的控制器。该控制器配置成通过下述操作来评估每个所述电容器在与该电容器关联的来自所述第一多个导体的导体和与该电容器关联的来自所述第二多个导体的导体之间施加电压,
检测表示该电容器的电容的电特性,评估所检测的电特性,以及基于该评估,确定电容器是否包括在该电子织物的功能区域中。控制器可配置成使得与所评估的(多个)电容器不关联的任何导体保持在恒定电压,同时该电压被施加在与所评估的电容器关联的导体之间。该控制器可以布置在电子织物上或者布置在可用于确定电子织物的功能区域的测试装置中。该测试装置可以是固定的或者便携的。通过使用测试装置,无需为每个电子织物提供新控制器,从而进一步降低成本。
参考附图,现在更详细描述本发明的这些和其它方面,附图示出了本发明的当前优选的实施例,在附图中
图Ia示意性说明依照本发明的实施例的三层编织电子织物。
6
图1b为图1中的织物的示意性截面图。图2为说明第一多个导体和第二多个导体的布局的示意性视图。图3为依照本发明的方法的示意性流程图。图如-b示意性说明断开的导体的检测。图fe示意性说明在切割成期望形状之前的电子织物。图恥示意性说明电子织物的一部分,其中右上角已经被切掉。图6a_e为分别示出依照本发明的电子织物的实施例的示意性截面图。图
7示意性说明依照本发明的电子织物的又一实施例。应指出,这些图是概略性的且未按比例绘制。为了清楚和方便,在尺寸上夸大或缩小地示出这些图的各部分的相对尺度和比例。
具体实施例方式在下述说明书中,参考具有非常有限数目的经纱和纬纱以及某些简化的编织布局的织物来描述本发明。这绝不是限制本发明的范围,本发明同样可适用于具有其它类型的编织布局的织物。此外,尽管本发明是利用分隔相邻导体的居间不导电纱进行描述,不过还存在其它方式来提供位于相邻导体之间的电介质。举例而言,导体可以设置有电绝缘涂层。此外,作为交织导电纱的可替换方案,例如通过缝纫、刺绣、钳夹、超声结合、层压、绗缝或钩编,导体可以附着到织物衬底。还可能使用导电墨、经刻蚀的导体图案、电镀或者化学镀。在下面的说明书中反复提到经纱和纬纱。在编织中,具有在编织方向上的大体延伸的纱通常称为经纱,而基本上垂直于编织方向(且垂直于经纱)延伸的纱称为纬纱。尽管经纱和纬纱典型地相互垂直,但是情况不一定如此,并且本发明不应看作是限于具有相互垂直的经纱和纬纱。图1示意性说明依照本发明的电子织物100的实施例。在图Ia中示意性示出依照本发明的第一实施例的三层编织织物衬底,该织物衬底具有由居间经层103分隔的上经层101和下经层102。下经层102包括由不导电经纱lOfe-k分隔的三条导电经纱
104a-c,而上经层101和居间经层103在这里都由不导电经纱组成。在纬向上,在图1中可以看到两条导电纬纱108a_b。不导电纬纱可以存在于图Ia所示的导电纬纱108a_b之间,但是在这里为了清楚起见而略去。参考图Ib,其示出图Ia中的织物衬底沿着线A-A的示意性截面图,导电纬纱108b与导电经纱10交叉,而仍然与导电经纱10电绝缘。由于居间层103中的不导电纱103a形成位于导电纬纱108b和导电经纱10之间的电介质,小的电容器112形成于导体104a、108b之间的交叉处。如本领域技术人员所认识到的,电容器的电容取决于电介质的介电常数、导电板(即构成电容器的导体的部分)的面积以及导电板之间的距离。因而,例如通过修改分隔导体的不导电纱的数目,电容器的电容可以配置成为至少IOpF(皮法),且更优选地为至少100pF。已经发现,对于由重量为110克每10000米(对应于110分特)的一条聚酰胺不导电纱分隔的一对交叉导体,可以获得高于IOOpF的电容。分隔导体的纱的数目典型地为一条或两条纱,但是视应用而定,可以使用更多条纱。尽管附加的纱减小了电容,但是有时会期望具有多于一条不导电纱以分隔导体,例如因为这可以降低短路的风险。
当交变电压施加在导电纬纱108b和导电经纱10之间时,这引起交变电流。交变电压的频率越高,越多的电流在导电纬纱108b和导电经纱10之间流动。该频率优选地可以在