(57)【要約】  布地ベースの物品は、埋め込み回路機構を有する材料の編み合わされたストランドから形成された布地を含んでもよい。材料のストランドは、ポリマーなどの誘電材料から形成されてもよい。材料のストランドは、ポリマーストランド材料又は他の材料の結合されたセグメントから形成されてもよい。それぞれの結合されたセグメントは、潜在的に別個の回路を含んでもよい。いくつかの結合されたセグメントは、１本以上の導電線を含んでもよい。導電線は、結合されたセグメントの長さに沿って互いに平行に延び、回路の相互接続部を形成することができる。導電線は、集積回路上の、及び半導体ダイから形成された他の埋め込み部品上の接触パッドに結合されてもよい。布地内の材料のストランドに埋め込まれた集積回路から形成された制御回路機構と、他の制御回路機構とを、布地に埋め込まれた回路機構を制御するために使用することができる。
2021518938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の結合されたストランドセグメントを有する材料のストランドを含む材料の編み合わされたストランドから形成された布地であって、前記結合されたストランドセグメントは、ポリマーストランド材料内に埋め込まれ電気的に相互接続された電気デバイスを含む、布地と、
前記電気的に相互接続された電気部品を制御するように構成された制御回路機構と、
を備える、布地ベースの物品。
【請求項２】
前記結合されたストランドセグメントは、半導体ダイを有する第１のストランドセグメントであって、前記半導体ダイ上の接点に電気的に連結された埋め込み導電線によって第２のストランドセグメントに結合されている第１のストランドセグメントを含む、請求項１に記載の布地ベースの物品。
【請求項３】
前記半導体ダイのそれぞれは、対向する第１及び第２の側面と、前記埋め込み導電線のうちの第１の導電線に連結された前記第１の側面上の第１の接点と、前記埋め込み導電線のうちの第２の導電線に連結された前記第２の側面上の第２の接点と、を有する、請求項２に記載の布地ベースの物品。
【請求項４】
前記第１及び第２の導電線は、前記第１及び第２の接点にそれぞれ接着されたそれぞれの第１及び第２の金属線を含む、請求項３に記載の布地ベースの物品。
【請求項５】
前記第２のストランドセグメントはそれぞれ、前記結合されたストランドセグメントを有する前記材料のストランドに沿って延びる、前記ポリマーストランド材料に埋め込まれた少なくとも２本の平行導電線を含む、請求項２に記載の布地ベースの物品。
【請求項６】
前記半導体ダイは発光デバイスを含む、請求項５に記載の布地ベースの物品。
【請求項７】
前記半導体ダイは集積回路ダイを含む、請求項５に記載の布地ベースの物品。
【請求項８】
前記複数の結合されたストランドセグメントを有する前記材料のストランドは、それぞれが埋め込み導電線を含む第１のストランドセグメントを有するとともに、前記第１のストランドセグメントに電気的に連結された第２ストランドセグメントを有する、請求項１に記載の布地ベースの物品。
【請求項９】
前記第２のストランドセグメントはそれぞれ、発光デバイスを有する半導体ダイを含む、請求項８に記載の布地ベースの物品。
【請求項１０】
前記第２のストランドセグメントはそれぞれセンサを含む、請求項８に記載の布地ベースの物品。
【請求項１１】
前記第２のストランドセグメントはそれぞれ触覚出力デバイスを含む、請求項８に記載の布地ベースの物品。
【請求項１２】
前記制御回路機構は、前記結合されたストランドセグメントの前記ポリマーストランド材料に埋め込まれた集積回路を含む、請求項１に記載の布地ベースの物品。
【請求項１３】
編み合わされたポリマーストランドと、
前記ポリマーストランドに埋め込まれた電気部品であって、前記ポリマーのストランド内の埋め込み導電線に電気的に接続された接触パッドを有する、電気部品と、
を備える布地。
【請求項１４】
前記電気部品は集積回路ダイを含み、前記導電線は前記接触パッドに接着されている、請求項１３に記載の布地。
【請求項１５】
前記編み合わされたポリマーストランドのそれぞれは、第２のストランドセグメントに結合された第１のストランドセグメントを有し、前記第１及び第２のストランドセグメントはそれぞれ、前記第１のセグメント及び前記第２のストランドセグメントを回転して位置合わせするように構成された回転位置合わせ構造を有する、請求項１４に記載の布地。
【請求項１６】
前記第１のストランドセグメントはそれぞれ、前記電気部品のうちの各１つを含む、請求項１５に記載の布地。
【請求項１７】
前記第２のストランドセグメントはそれぞれ、前記導電線のうちの各１つを含む、請求項１６に記載の布地。
【請求項１８】
結合されたセグメントから形成された誘電材料のストランドであって、
第１のポリマーストランド材料に埋め込まれた第１及び第２の平行金属線をそれぞれ含む第１のストランドセグメントと、
第２のポリマーストランド材料に埋め込まれた半導体ダイをそれぞれ含む第２のストランドセグメントと、
を備える、誘電材料のストランド。
【請求項１９】
前記第１ストランドセグメントはそれぞれ、前記第１のポリマーストランド材料に埋め込まれており、当該ストランドセグメントの前記第１及び第２の平行金属線に平行に延びる第３の平行金属線を含む、請求項１８に記載の誘電材料のストランド。
【請求項２０】
前記第１及び第２のストランドセグメントは、回転位置合わせ構造を有する円形の断面形状を有する、請求項１９に記載の誘電材料のストランド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年９月１８日に出願された米国特許出願第１６／１３４，８３９号及び２０１８年３月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／６４５，０７９号の優先権を主張する。
本出願は、概して、布地ベースの物品に関し、より具体的には、埋め込み部品を有する材料のストランドを有する布地ベースの物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
布地を用いて袋、家具、衣類、身体に装着できる電子デバイス、及び他の物品を形成することが望ましい場合がある。いくつかの構成では、電気回路機構を布地に組み込むことが望ましい場合がある。しかし、注意が払われないと、布地ベースの物品は、所望の特徴を提供することができない場合がある。例えば、布地ベースの物品が、ユーザに出力を提供する若しくは入力を収集するための所望の回路機構を含まない、又は、かさばり、重く、かつ魅力のない回路機構を含むことがあり得る。
【発明の概要】
【０００３】
布地ベースの物品は、埋め込み回路機構を有する材料の編み合わされたストランドから形成された布地を含んでもよい。布地ベースの物品は、織物、編物、又は他の布地を含んでもよい。布地ベースの物品内の回路機構は、ユーザからの入力、及びユーザの周囲からの入力を収集することができる。回路機構は、視覚出力、音声出力、触知出力及び／又は他の出力を提供することができる。
【０００４】
材料のストランドは、ポリマーなどの誘電材料から形成されてもよい。材料のストランドは、ポリマーストランド材料又は他の材料の結合されたセグメントから形成されてもよい。結合されたセグメントはそれぞれ、ポリマーストランド材料内に埋め込まれた潜在的に別個の回路を含んでもよい。コンピュータで制御された組立装置は、カスタマイズされたストランドセグメントのコレクションを選択し結合して、所望の回路機能を実装するためのストランド又はストランドのセットを布地内に形成することができる。
【０００５】
ストランドセグメントは、熱可塑性材料を含んでもよく、熱結合され、又は他の結合技法を用いて結合されてもよい。いくつかの結合されたストランドセグメントは、１本以上の導電線を含んでもよい。導電線は、結合されたセグメントの長さに沿って互いに平行に延び、回路の相互接続部を形成することができる。導電線は、集積回路上の及び半導体ダイから形成された他の埋め込み部品上の接触パッドに接着されてもよい。半導体ダイは、ストランドに平行に延びる表面法線を有してもよい。布地内の材料のストランドに埋め込まれた集積回路から形成された制御回路機構又は他の制御回路機構を使用して、布地に埋め込まれた入出力部品及び他の電気部品を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態に係る、１つ以上の物品を有する例示的なシステムの概略図である。
【０００７】
【図２】一実施形態に係る例示的な布地の側面図である。
【０００８】
【図３】一実施形態に係る、一連の結合されたストランドセグメントから形成された例示的な材料のストランドの側面図である。
【０００９】
【図４】一実施形態に係る、埋め込み導電線を有する例示的な材料のストランドの端部断面図である。
【００１０】
【図５】一実施形態に係る、管のストランドなどの例示的な材料のストランドの端部断面図である。
【００１１】
【図６】一実施形態に係る電気部品を有する例示的な材料のストランドの端部断面図である。
【００１２】
【図７】一実施形態に係る、埋め込み導電線を有する例示的な材料のストランドの側断面図である。
【００１３】
【図８】一実施形態に係る、導電線の端部を露出させる処理後の図８の例示的な材料のストランドの側断面図である。
【００１４】
【図９】一実施形態に係る、追加セグメントに関連付けられた部品に連結された、図８のストランドセグメントなどの例示的なストランドセグメントの対の側断面図である。
【００１５】
【図１０】一実施形態に係る、図９のプロセスを用いて形成された例示的なストランドの側断面図である。
【００１６】
【図１１】一実施形態に係る、電気部品上の接点に結合された複数の導電経路を有する例示的な材料のストランドの側断面図である。
【００１７】
【図１２】一実施形態に係る、異なるそれぞれの回路を有する複数のセグメントを有する例示的なストランドの側断面図である。
【００１８】
【図１３】実施形態に係る、回転位置合わせ特徴部を有する例示的なストランドの端部断面図である。
【図１４】実施形態に係る、回転位置合わせ特徴部を有する例示的なストランドの端部断面図である。
【図１５】実施形態に係る、回転位置合わせ特徴部を有する例示的なストランドの端部断面図である。
【００１９】
【図１６】一実施形態に係る、それぞれ突出又は陥凹位置合わせ特徴部を有する一対のストランドの斜視図である。
【００２０】
【図１７】一実施形態に係る、例示的な分岐ストランドの側断面図である。
【００２１】
【図１８】一実施形態に係る例示的なストランド作製装置の側断面図である。
【００２２】
【図１９】一実施形態に係る、物品を形成するのに使用され得る種類の例示的な装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
物品は材料のストランドを組み込んでもよい。材料のストランドを、身体に装着できる物品及び他の物品に組み込むことができる。いくつかの構成では、材料のストランドから形成された布地が、衣類、ストラップ、袋、エンクロージャ、電子デバイスの筐体構造体、及び他の布地ベースの物品を形成する際に使用されてもよい。導電線、電気部品、及び他の回路を材料のストランドに埋め込むことによって、回路機構を物品に組み込むことができる。ストランドのセグメントを、所望のパターンで結合し、より複雑な回路を形成することができる。ストランドに埋め込まれた回路機構は、センサ入力（例えば、タッチ入力、力入力など）を収集するために使用することができ、かつ／又は出力（例えば、光、音、触覚出力、電気出力、音響出力など）を提供するために使用することができる。
【００２４】
図１は、１つ以上の例示的な物品１０を有するシステムの概略図である。図１に示すように、システム８は少なくとも１つの物品１０を有する。所望であれば、物品１０は、経路１８などの有線経路及び／又は無線経路を介して他の物品１０と相互作用することができる。例えば、第１の物品１０は腕時計用のストラップであってもよく、第２の物品１０は、ストラップに連結された金属ウォッチユニットであってもよい。
【００２５】
各物品１０は制御回路機構１２を含むことができる。制御回路機構１２は、電気部品１６（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路、デジタルシグナルプロセッサなどの１つ以上の集積回路）などの回路機構から形成されてもよい。制御回路機構１２は、物品１０内の電気的に制御可能な（電気的に調節可能な）部品を制御することによって、物品１０の動作を制御するのに使用することができ、他の物品１０との通信を（例えば、経路１８などの経路を介して）サポートするために使用することができる。
【００２６】
物品１０は、入出力デバイス１４などの入出力回路機構を含むことができる。デバイス１４（及び回路機構１２）は、１つ以上の電気部品１６（例えば、集積回路、半導体ダイ、抵抗器、インダクタ、及びコンデンサなどのディスクリート部品）を含んでもよい。入出力デバイス１４は、部品１０のユーザに出力を提供するための部品（例えば、発光ダイオード、レーザ、及び他の出力デバイスの画素アレイの一部として光を発する他の光生成部品、オーディオトランスデューサ、触覚出力（例えば、振動）を生成するための圧電デバイスなどの触覚出力デバイス、無線信号を送信するためのアンテナ、有線通信リンクを介してデータを伝送するための通信回路など）を含むことができる。
【００２７】
入出力デバイス１４はまた、ユーザから、及びユーザの周囲から入力を収集するための部品を含んでもよい。デバイス１４は、例えば、温度センサ、圧力センサ、力センサ、ガスセンサ（例えば、一酸化炭素センサ）、微粒子センサ、湿度センサ、光センサ、磁気センサ、容量センサ（例えば、タッチ又は近接測定用のセンサ）、ジェスチャセンサ、画像センサ、近接センサ、タッチセンサ、ボタンセンサ（例えば、可動ボタン部材又はボタン領域に連結されたスイッチ）、他の種類の入力を収集するセンサ及び／又はこれらのセンサのうちの任意の２つ以上からのセンサ機能を含むハイブリッドセンサを含むことができる。入力及び出力はまた、アクセサリ（例えば、ポインティングデバイスなどの他の物品１０など）を用いて提供することもできる。無線通信は、デバイス１４内の無線送受信機回路機構及びアンテナによってサポートされ得る。所望であれば、複数の部品１６を一緒に使用することができる。例えば、２次元タッチセンサを形成するために、複数のキャプティブセンサデバイスが物品１０内においてアレイとして一緒に使用されてもよい。別の例として、複数の発光ダイオード又はレーザを使用して、ユーザに対して画像を表示するように構成された画素アレイを形成することができる。
【００２８】
物品１０は材料のストランドを含むことができる。材料のストランドは、ポリマー又は他の結合剤に埋め込まれてもよいし、結合剤を含まなくてもよいし、編み合わされて布地を形成してもよいし、あるいは別の方法で物品１０に組み込まれてもよい。ストランドは、ポリマー、金属、ガラス、及び／又は他の材料から形成することができる。いくつかの構成では、物品１０内の材料のストランドは、複数の種類の材料（例えば、金属ワイヤ、ポリマーなどから形成された埋め込み導電経路）を含む。ワイヤは、絶縁性（例えば、プラスチック、ガラス、若しくは他の誘電体から形成された場合）であってもよく、かつ／又は導電性（例えば、ポリマーストランドが金属層でコーティングされ、かつ／又は１つ以上の金属線がポリマーでコーティングされてストランドを形成する場合）であってもよい。
【００２９】
物品１０の例示的な材料のストランドを図２に示す。図２の例では、ストランド２０が一体に編み合わされて布地２２を形成する。ストランド２０は、（一例として）織物において縦糸ストランド２０Ａ及び横糸ストランド２０Ｂを含んでもよい。図２の例示的な構成では、布地２２は織物ストランド２０の単一層を有する。所望であれば、多層布地構造を布地１２に使用することができる。布地２２は、織物、編物であってもよいし、又は他の編み合い技法（例えば、組紐）を用いて編み合わされた材料のストランドを含んでもよい。所望であれば、縫い付けられたストランド、フェルトに成形したストランド及び他のストランドを物品１０に組み込んでもよい。
【００３０】
ストランド２０を結合するため、結合剤（例えば、ポリマー）を布地２２に組み込んでもよい。センサアレイ、ディスプレイ、及び／又は他の入出力デバイス１４を形成するための回路機構をストランド２０に埋め込んでもよい。布地２２に組み込まれる回路部品及び材料の種類は、布地２２中で変化してもよい。結果として、布地２２の異なる領域は異なる特性を有してもよい。一例として、布地２２の領域Ａ１の特性は、布地２２の領域Ａ２の特性と異なってもよい。
【００３１】
布地２２全体にわたって変化し得る布地２２の特性（例えば、図２の例における領域Ａ１と領域Ａ２との間で異なり得る特性）としては、色、光反射率、光吸収率、及び／又は光透過率などの光学特性、剛性、耐湿性、耐摩耗性などの機械的特性、導電性などの電気的特性、入出力能力（例えば、表示能力、音響入出力能力、感知能力）などが挙げられる。これらのような特性は、布地２２に組み込まれる結合剤又は他の材料の量を調整すること、布地２２の形成の際に使用される布地構造（１インチ当たりのストランド、布地層の数、織物パターン、編物パターンなど）を調整すること、及び／又は個々のストランド２０の組成を調整することによって、変化させ得る。ストランド２０は、その長さに沿って変化する特性（例えば、剛性、直径、光学特性など）を有し得る。
【００３２】
ストランド２０は、図３のストランド２０のセグメント３０によって示されるように、異なる特性を有するセグメントを有してもよい。例えば、ストランドは、異なる埋め込み回路及び／又は他の選択された特性を有するセグメントを、一体に組み立てることによって形成されてもよい。ストランドセグメントは、一例として、熱可塑性ポリマーストランド材料を熱軟化し（例えば、溶融状態に溶融し）、その後再凝固させて固形化したポリマーストランドセグメント結合部を形成する熱結合技法などのストランドセグメント結合技法を用いて結合されてもよい。ストランドセグメント内の導電線は、ボールボンディング技法（例えば、超音波ボールボンディング技法、熱ベースのボールボンディング技法、電気火花溶接型ボールボンディング技法）、及び／又は他の好適な電気的接続形成技法を用いて結合することができる。コンピュータ制御されたストランド組立装置を使用して、ストランドセグメントのカスタム配列を組み立てることができ、それによって所望の回路網を製造することができる。カスタマイズされたストランド２０は、長さに沿って均一（又はほぼ均一）であるソースストランドから所望のセグメント３０を取り出し、図３に示すように、これらのセグメント３０を一体に結合することによって形成することができる。例示的な構成では、マルチセグメントストランドは、発光ダイオード、センサ、触覚出力デバイス、制御回路などの点在する電気部品との相互接続線を含む一連のストランドセグメントを含んでもよい。各部品は、ポリマーストランド材料内に完全に埋め込まれてもよく、それによって部品をその周囲環境から絶縁することができる。所望であれば、スペースを節約し、それによってストランド直径を縮小できるようにするために、埋め込み電気部品を、むき出しの半導体ダイ（例えば、シリコンダイ、化合物半導体ダイ、又は包み込み用のプラスチックパッケージなしの他の半導体ダイ）から形成することができる。
【００３３】
例示的なソースストランド２０を、図４、図５、及び図６のストランド３０の端部断面図に示す。
【００３４】
図４の例では、ストランド２０は、ストランド材料３２（例えば、ポリマー、ガラス、又は他の誘電体）内に埋め込まれた導電線３４を含む。材料３２は、熱可塑性ポリマー樹脂又は他の好適な誘電体（ポリマー、ガラスなど）であってもよい。導電線３４は、金属又は他の好適な導電材料から形成することができる。ストランド２０の長さに沿って延びる１本以上の線３４（例えば、１本以上の線３４、少なくとも２本の線３４、少なくとも３本の線３４、少なくとも４本の線３４、少なくとも５本の線３４、少なくとも１０本の線３４、２０本未満の線３４、８本未満の線３４など）が存在し得る。
【００３５】
図５は、ストランド２０の中央部分３８がストランド２０の外側部分と異なり得る様子を示す。一例として、ストランド２０の外側部分は、材料３２（例えば、ポリマー、ガラス若しくは他の誘電体、及び／又は他の好適な材料（単数又は複数））から形成されてもよい。内側の部分３８は中空であってもよいし、流体（例えば、水又は他の液体）、固体材料（例えば、ポリマー）、及び／又は他の材料で充填された開口部であってもよい。任意の粒子４０は、部分３８に形成されてもよい（例えば、部分３８は、電気泳動インク粒子、光ルミネッセンス粒子、気体若しくは他の材料の存在を感知するための粒子若しくは他の材料、及び／又は他の好適な任意の構造体を含んでもよい）。
【００３６】
図６に示すように、部品４２などの電気部品が、ストランド２０の材料３２に埋め込まれてもよい。材料３２は、例えば、部品４２を取り囲み、周囲環境から分離することができる。部品４２上には、電気接点４４（接触パッド又は端子と呼ばれることもある）を形成することができる。接点４４は、部品４２上に任意の好適な数（例えば、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも５つ、少なくとも２０個、３０個未満、１５個未満など）存在してもよい。接点４４は、部品４２の片面、部品４２の対向面、部品４２の側部などに形成することができる。
【００３７】
部品４２は、入出力回路部品（例えば、センサ、触覚出力デバイス、制御回路機構、及び／又は他の好適な部品（例えば、図１の電気部品１６を参照））であってもよい。所望であれば、部品４２は半導体ダイであってもよい。ダイは、その横方向寸法がストランド２０の長さに沿って延びるような向きとされてもよく、又は図６に示すように、ダイの表面法線ｎが図６のＺ軸に平行に延びるような向きとされてもよい（例えば、表面法線ｎは、ダイの平面がストランド２０の長手方向軸に垂直であるように、ストランド３０の長さに沿って延び得る）。この例示的な構成では、部品４２（例えば、発光ダイオード（単数又は複数）、レーザ（単数又は複数）、集積回路、センサなどのための半導体ダイ）は（図６のＸ−Ｙ平面において）、少なくとも１マイクロメートル、少なくとも５マイクロメートル、少なくとも１５マイクロメートル、少なくとも５０マイクロメートル、１０００マイクロメートル未満、５００マイクロメートル未満、２００マイクロメートル未満、１００マイクロメートル未満、５０マイクロメートル未満、２５マイクロメートル未満、１５マイクロメートル未満の横方向寸法、又は他の好適な横寸法を有することができる。例示的な例として、部品４２は、８マイクロメートルの横方向寸法、及び４マイクロメートル未満で少なくとも０．１マイクロメートルの厚さ、又は他の好適な厚さを有する発光ダイオードダイであってもよい。
【００３８】
図７、図８、図９、及び図１０は、コンピュータ制御されるセグメント結合装置を用いて所望の配列でセグメントを結合することによってストランドが形成され得る様子を示す、例示的なストランドの側断面図である。図７、図８、図９及び図１０の例では、第１のセグメント３０Ａ、第２のセグメント３０Ｂ、及び第３のセグメント３０Ｃが組み立てられつつある。
【００３９】
最初に、ストランド（例えば、図７の第１のストランドセグメント３０Ａ）は、線３４のいかなる部分も露出せずに誘電ストランド材料３２（例えば、ポリマーストランド材料）に埋め込まれた線３４などの導電線を有してもよい。図８に示すように、材料３２の先端の一部分を（例えば、熱の適用、化学物質の適用、又は他の材料移動技法によって）移動することができる。これにより、導電経路３４の先端部分３４’が露出する。このようにして、第１のセグメント３０Ａ及び第３のセグメント３０Ｃを用意することができる。
【００４０】
セグメントを結合するための組立装置を図９に示す。図９に示すように、ストランドセグメント３０Ａ及び３０Ｃは、管５０などの案内構造体の両端部に挿入されてもよい。管５０は、高温に耐えることができる非粘着性材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）から形成されてもよい。外側支持構造体４６は、セグメント結合作業中に（例えば、方向５２の）内向き圧力を適用するために使用されてもよい。構造体４６は、管から形成されてもよく、上部ダイ及び下部ダイ（例えば、２部分又は他の多部分圧縮スリーブ）から形成されてもよく、かつ／又は他の好適な支持構造体（例えば、クランプ構造、真空圧縮構造、空気圧圧縮構造など）から形成されてもよい。開口部４８などの任意の開口部が設けられてもよい。開口部は、セグメント結合作業後、（例えば、ガス及び／又は溶媒を使用して、ストランド２０を管５０の内部から解放するのを助けるため）圧縮ガス及び／又は溶媒を管５０の内部に導入することを可能とする。
【００４１】
管５０は、セグメント結合作業中に所望のセグメント３０を一緒に導くために使用されてもよい。１つの例示的な構成では、セグメント３０Ａ及び３０Ｃが互いに向かって押し込まれる際に、部品４２がセグメント３０Ａとセグメント３０Ｃとの間の管５０内に配置される。熱、超音波振動、電気などを任意で適用し、線３４と部品の接点４４との間の接着を容易にすることができる。これにより、導電線３４が（例えば、ボールボンディングを介して）部品４２上のそれぞれの接点４４と電気的に接続される。次いで、熱を（例えば、部品４２の近傍の進路支持構造４６によって）適用することができる。これにより、材料３２の部分を溶融させ部品４２の上に流れさせることができる。所望であれば、室温で液体であるポリマー又は他のコーティング材料を使用して部品４２をコーティングすることができる。部品４２に対してコーティング材料を提供するために材料３２の部分を溶融する熱の使用は、例示的である。導電線３４が接点４４に向けて押し込まれる間、電気的結合部（例えば、機械的接続部及び電気的短絡部）を、線３４と接点４４との間に形成することができる。任意の好適な電気的接続形成プロセスを使用することができる（例えば、ボールボンディング、はんだ、溶接、導電接着剤など）。
【００４２】
（例えば、材料３２の部分を部品４２上に再流し込みすることによる）セグメント３０Ｂの形成後、ストランド２０を案内管５０から取り出すことができ、図１０に示す外観を有することができる。所望であれば、左セグメント３０Ａが右に押された後にコーティング材料３２を部品４４の上に適用することができ、その間に右セグメント３０Ｃが左に押され、その結果、導電線３４がセグメントを互いに電気的に結合する。図９の例では、中央セグメント３０Ｂが部品４２から形成されつつあり、導電線３４を含むセグメント３０Ａとセグメント３０Ｃとの間に結合されつつある。一般に、各結合作業において、任意の好適な数のセグメント３０を管５０内で結合することができ、各セグメントは、次のような任意の所望の回路機構を含むことができる。１本以上の導電線；抵抗器、インダクタ、及びコンデンサなどのディスクリート部品；センサ；半導体ダイから形成された部品、例えば、発光ダイオード、レーザ、集積回路、触覚出力デバイス、入力を収集し出力を提供するための他の回路、スーパーキャパシタ及び他のエネルギー蓄積デバイス；並びに／又は他の好適な回路。図７、図８、図９、及び図１０の例は例示である。
【００４３】
図１１は、３つのセグメント（３０Ａ、３０Ｂ、及び３０Ｃ）から形成された例示的なストランド２０の側断面図であり、ストランド２０が２本以上の平行な埋め込み導電線３４（例えば、１本以上のデータ線、正の信号線、接地線、電力線など）を有することができる様子を示している。導電線３４は、部品４２の対向面上の接点４４に連結されてもよく、かつ／又は別の方法で接点４４に連結されてもよい。
【００４４】
図１２は、複数の平行な埋め込み導電線３４を有する別の例示的なストランドを示す。図１２の例では、ストランド２０は、第１のセグメント３０−１（例えば、４本の導電線３４を有するセグメント）、第２のセグメント３０−２（例えば、２本の左側線３４の間に短絡を形成し、それによってこれら２本の左側線３４を単一の右側線３４に連結する、金属部材又は他の部品４２−１を有するセグメント）、第３のセグメント３０−３（例えば、集積回路、発光ダイオード又はレーザ、センサ、触覚出力デバイスなどの３つの平行部品４２を含むセグメント）、及び３つのそれぞれの左側線３４と３つのそれぞれの右側線３４との間に連結された部品４２を含む第４のセグメント３０−４を含む。布地２２内の所与のストランド２０では、任意の好適な数のセグメント３０が存在してもよく、これらのセグメントのそれぞれは、潜在的に異なるそれぞれの埋め込み回路を有してもよい。セグメント３０に関連付けられた回路は、相互接続部（例えば、平行導電線３４から形成された信号経路をブリッジ及び／又は分割する役割を果たす導電線構造体を含む導電線３４）及び／若しくは半導体デバイス又は他の埋め込み部品４２を含み得る。布地２２では、１つ以上のストランド２０内のセグメント３０の回路機構が相互接続されてもよい。これにより、所望の回路（例えば、図１の制御回路機構１２及び／又は入出力デバイス１４を参照）を布地２２及び物品１０内に形成することが可能になる。所望であれば、外部制御回路機構及び／又は他の回路機構（電池など）が、ストランド２０内の回路機構を制御するために、ストランド２０に埋め込まれた回路機構に連結されてもよい。
【００４５】
ストランド２０は、円形の断面形状又は他の好適な断面形状を有してもよい。セグメント結合作業中にセグメント３０が回転して位置合わせされるのを助けるために、セグメント３０（例えば、材料のストランドであって、セグメント３０が切断された、又は別の方法で形成された、埋め込み導電線、埋め込み部品、及び／又は他の埋め込み回路を有する材料のストランド）は、回転位置合わせ構造を備えてもよい。回転位置合わせ構造の使用は、導電線３４が所望の嵌合する線３４に十分に結合されることを確実とするのを助けることができ、それにより各導電線３４が部品４２上の所望の接触パッド４４に結合されることを確実とし、また、隣接するセグメント３０の回路機構が十分に相互接続されることを別の方法で確実とすることができる。
【００４６】
図１３の例では、セグメント３０の外面のノッチ５４が回転位置合わせ特徴部を形成する。図１４の例では、セグメント３０の平面部分５６が回転位置合わせ特徴部を形成する。図１５は、ストランドセグメント３０の位置合わせ構造が平面表面５６及びノッチ５４を用いて形成され得る様子を示す。図１６は、セグメント３０の結合時に回転位置合わせを容易にするための、セグメント３０の先端が位置合わせ突出部５８及び嵌合する位置合わせ凹部６０などの構造体を備えることができる様子を示すセグメント３０の対の分解斜視図である。他の種類の位置合わせ構造を、セグメント３０の側面及び／又は端面上に設けて、互いに結合されつつあるセグメント３０が互いに回転して位置合わせされることを確実とするのを助けることができる。図１３、図１４、図１５、及び図１６の例は例示である。
【００４７】
所望であれば、ストランド２０は、単一のストランドセグメントを複数のストランドセグメントに結合する部分を備えてもよく、それによってストランド２０を分割及び／又は結合することができる。図１７に示すように、例えば、単一ストランド（ストランドセグメント）３０Ｌを、３つのそれぞれのストランド（ストランドセグメント）３０Ｒ１、３０Ｒ２、及び３０Ｒ３に結合してもよい。このようにして、ストランド２０は、複数のそれぞれのストランド２０のセットに分割することができ、かつ／又は複数のストランド２０を、単一の対応するストランド２０に集約することができる。この手法を使用して、中空管材から形成されているストランドセグメント、様々な部品４２から形成されているストランドセグメント、相互接続部を形成する線３４を含むストランド、及び／又は他のストランドを、分割し集約することができる。図１７の例では、ストランド３０Ｌは、絶縁材料３２（例えば、ポリマー）に埋め込まれた３つの平行導電線３４を含み、ストランド３０Ｒ１、３０Ｒ２、及び３０Ｒ３はそれぞれ、関連した３つの導電線３４のうちの対応する１つを含む。このようにして、信号経路が結合及び分割されて、信号のルーティングが容易とされ、（例えば、それぞれの接触パッドなどにはんだ付けされる個々のストランドに信号経路を分割することによる）配線用ハーネスを形成すること、又は結合された及び／又は分割された信号経路を有する他の構造体を形成することができる。
【００４８】
一部のセグメント結合作業では、支持リングなどの補助構造が、結合されたセグメント間の継ぎ目の周りに形成されてもよい。例えば、接着剤、熱可塑性材料の溶融及び再流し込み、及び／又は他の取り付け技法を用いて、ポリマー補強留め輪を継ぎ目の周りに取り付けてもよい。セグメント間の結合部（撚り継ぎ部）は、ストランドの長手方向軸に対して垂直に延びる撚り継ぎ面を使用して形成されてもよいし、ストランドの長手方向軸に対して角度（例えば３０°）を有する撚り継ぎ面を用いて形成されてもよい。
【００４９】
所望であれば、ストランド２０は、溶融紡糸、湿式及び乾式紡糸、電界紡糸、及び／又は熱延伸などの技法を用いて形成されてもよい。ストランドを形成する際に使用され得る例示的な溶融紡糸構成を図１８に示す。図１８に示すように、溶融紡糸ツール７０を使用して、ソース材料８０及び８２（例えば、少なくとも２つのソース材料、少なくとも３つのソース材料、少なくとも５つのソース材料、少なくとも１０個のソース材料、２０個未満のソース材料など）からストランド２０を形成することができる。ダイプレート・スタック７２は複数のダイプレート７８を含む。例えば、スタック７２内に少なくとも１０個、少なくとも４０個、少なくとも１００個、少なくとも２００個、２５０個未満、１２０個未満、又は５０個未満のダイプレート７８が存在し得る。各ダイプレート７８は、所望のセットの開口部７６を有する金属層７４などの支持構造体から形成することができる。スタック７２のプレート７８の開口部７６のパターンは、受け入れる材料ソース（例えば、ソース８０及び８２を参照）を操作し、それによって、ストランド２０がスタック７２を介して押し出され、ツール７０から方向８４に引き出される際に、ソース８０及び８２からの材料の所望のパターンを有するストランド２０を形成するように選択することができる。
【００５０】
ストランド２０への入力材料（例えば、ソース８０及び８２の材料）は、絶縁材料（例えば、ポリマー、ガラス、セラミックなどの誘電材料）、導電材料（例えば、金属粒子又は他の導電材料で充填されたポリマー）でもよく、半導体、光輝性材料、及び／又は埋め込み回路機構を形成するための他の所望の特性を有する材料であってもよい。いくつかの構成では、電気部品２０は、形成されている際にストランド内に形成され得る。他の構成では、（一例として）図９に関連して説明される種類の管ベースの構成を用いて、電気部品を他の回路と結合してもよい。
【００５１】
図１８のストランド２０などのストランド及び／又は埋め込み相互接続部の所望のパターンを有する他のストランド、埋め込み半導体ダイ、他の電気部品１６、及び／又は他の埋め込み回路、導波路などの光学部品などを形成した後、これらのストランド２０（軸方向に均一であってもよい）は、分割されて、それぞれのセグメント３０を形成することができ、コンピュータ制御されたストランドセグメント組立装置（例えば、図９の例示的な装置を参照）を用いて、結合されて、所望のパターンの相互接続されたストランドセグメント３０（例えば、その長さに沿って均一ではないストランド）を有する組み立てられたストランド２０を形成することができる。
【００５２】
システム８の物品１０を形成するための例示的な装置９０を図１９に示す。図１９に示すように、装置９０は、セグメント３０のソースストランドとして使用される埋め込み回路機構を有する材料のストランドを形成するための装置９２などのストランド形成ツールを含んでもよい。装置９２は、溶融紡糸、湿式及び乾式紡糸、電界紡糸、熱延伸などを用いてストランド２０又はストランド２０の部分を形成してもよい。回路機構は、１つ以上のストランド材料３２内に埋め込むことができ、ストランド２０はその長さに沿って均一又はほぼ均一になる。例えば、それぞれが同じ種類である部品の連続したセットを含む埋め込み部品（例えば、一連の発光ダイオード又は一連の集積回路）を含むストランド２０が形成されてもよい。これらの部品は、例えば、ストランドの長さに沿って一定の距離で設けられてもよい。ストランド２０の長さに沿った部品４２の線密度は、例えば、少なくとも１個／ｍｍ、少なくとも１０個／ｍｍ、少なくとも１００個／ｍｍ、少なくとも１０００個／ｍｍ、５００個／ｍｍ未満、１５０個／ｍｍ未満、２５個／ｍｍ未満などであってもよい。他の構成では、軸方向に均一なセンサ電極及び／又は他の軸方向に均一な構造体をソースストランド内に形成してもよい。
【００５３】
長さに沿って均一であるストランドを製造するプロセスを用いて、多数の埋め込み部品を有するソースストランドを形成することは比較的効率的であり得る。装置９２は、好適な数のソースストランド（例えば、少なくとも５個、少なくとも１０個、少なくとも１００個、少なくとも２５０個、１２５個未満、５０個未満など）を形成することができる。ソースストランドのそれぞれ（例えば、装置９２により製造された軸方向に均一な又は半均一なストランドのそれぞれ）は、所望のパターンの埋め込み回路を有するストランドを組み立てる際に使用するためのセグメント形成及び結合装置９６などの他の装置に利用可能であり得る。１つの例示的な構成では、回転するタレットを使用して、多数の異なるソースストランドのそれぞれを、コンピュータ制御されたストランドセグメント組立ヘッドに提供することができる。組立ヘッドは、利用可能なソースストランドのそれぞれの中からセグメントを選択する。
【００５４】
装置９６は、例えば、所望の長さのセグメント３０を所望のソースストランドから取り出し、次いで、これらの選択されたセグメント３０を所望のパターンで一緒に結合して、埋め込み回路機構の所望のネットワークを有する組み立てられたストランド２０を形成することができる。装置９６は、ストランドソースのセットから所望のストランドセグメントをピックし、これらのストランドセグメントを所望の集約したストランド２０の端から端まで配置する、コンピュータ制御式ピックアンドプレースツールとして機能し得る。カスタマイズされたストランドセグメントのセットを有するストランド２０と、所望であれば、軸方向に均一なストランドとを、物品１０を形成する際に使用することができる。
【００５５】
均一なストランド及び埋め込み回路の所望のカスタマイズされたパターンを有するストランドを形成した後、例えば、ストランド編み合わせ装置９４（例えば、織物、編物、組紐、縫製などを行うための装置）を、これらのストランドから布地２２を形成するために使用することができる。装置９８を用いて、布地２２及び他の材料から形成された構造体を用いる物品（単数又は複数）１０を形成することができる。
【００５６】
一実施形態によれば、複数の結合されたストランドセグメントを有する材料のストランドを含む材料の編み合わされたストランドから形成された布地であって、結合されたストランドセグメントは、ポリマーストランド材料内に埋め込まれ電気的に相互接続された電気デバイスを含む布地と、電気的に相互接続された電気部品を制御するように構成された制御回路機構と、を含む布地ベースの物品が提供される。
【００５７】
別の実施形態によれば、結合されたストランドセグメントは、半導体ダイを有する第１のストランドセグメントであって、半導体ダイ上の接点に電気的に連結された埋め込み導電線によって第２のストランドセグメントに結合されている第１のストランドセグメントを含む。
【００５８】
別の実施形態によれば、半導体ダイのそれぞれは、対向する第１及び第２の側面と、埋め込み導電線のうちの第１の導電線に連結された第１の側面上の第１の接点と、埋め込み導電線のうちの第２の導電線に連結された第２の側面上の第２の接点と、を有する。
【００５９】
別の実施形態によれば、第１及び第２の導電線は、第１及び第２の接点にそれぞれ接着されたそれぞれの第１及び第２の金属線を含む。
【００６０】
別の実施形態によれば、第２のストランドセグメントはそれぞれ、結合されたストランドセグメントを有する材料のストランドに沿って延びる、ポリマーストランド材料に埋め込まれた少なくとも２本の平行な導電線を含む。
【００６１】
別の実施形態によれば、半導体ダイは発光デバイスを含む。
【００６２】
別の実施形態によれば、半導体ダイは集積回路ダイを含む。
【００６３】
別の実施形態によれば、複数の結合されたストランドセグメントを有する材料のストランドは、それぞれが埋め込み導電線を含む第１のストランドセグメントを有するとともに、第１のストランドセグメントに電気的に連結された第２ストランドセグメントを有する。
【００６４】
別の実施形態によれば、第２のストランドセグメントはそれぞれ、発光デバイスを有する半導体ダイを含む。
【００６５】
別の実施形態によれば、第２のストランドセグメントはそれぞれセンサを含む。
【００６６】
別の実施形態によれば、第２のストランドセグメントはそれぞれ触覚出力デバイスを含む。
【００６７】
別の実施形態によれば、制御回路機構は、結合されたストランドセグメントのポリマーストランド材料に埋め込まれた集積回路を含む。
【００６８】
一実施形態によれば、編み合わされたポリマーストランドと、ポリマーストランドに埋め込まれた電気部品であって、ポリマーのストランド内の埋め込み導電線に電気的に接続された接触パッドを有する電気部品と、を含む布地が提供される。
【００６９】
別の実施形態によれば、電気部品は集積回路ダイを含み、導電線は接触パッドに接着されている。
【００７０】
別の実施形態によれば、編み合わされたポリマーストランドのそれぞれは、第２のストランドセグメントに結合された第１のストランドセグメントを有し、第１及び第２のストランドセグメントはそれぞれ、第１のセグメント及び第２のストランドセグメントを回転して位置合わせするように構成された回転位置合わせ構造を有する。
【００７１】
別の実施形態によれば、第１のストランドセグメントはそれぞれ、電気部品のうちの各１つを含む。
【００７２】
別の実施形態によれば、第２のストランドセグメントはそれぞれ、導電線のうちの各１つを含む。
【００７３】
一実施形態によれば、結合されたセグメントから形成された誘電材料のストランドであって、第１のポリマーストランド材料に埋め込まれた第１及び第２の平行金属線をそれぞれ含む第１のストランドセグメントと、第２のポリマーストランド材料に埋め込まれた半導体ダイをそれぞれ含む第２のストランドセグメントと、を含む、誘電材料のストランドが提供される。
【００７４】
別の実施形態によれば、第１ストランドセグメントはそれぞれ、第１のポリマーストランド材料に埋め込まれており、ストランドセグメントの第１及び第２の平行金属線に平行に延びる第３の平行金属線を含む。
【００７５】
別の実施形態によれば、第１及び第２のストランドセグメントは、回転位置合わせ構造を有する円形の断面形状を有する。
【００７６】
前述は、単なる例示に過ぎず、説明された実施形態に対して多様な変更を行うことができる。前述の実施形態は、個別に又は任意の組み合わせで実装することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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