TWI385285B - 組合式感壓織物 - Google Patents

Description

組合式感壓織物

本發明是有關於一種感壓織物，且特別是有關於一種組合式感壓織物。

隨著時代與科技的日新月異，除了紡織技術本身的改進之外，也愈來愈多將紡織物結合其他元件的產品出現，現今已開發出包含導電紗與一般紡織纖維的導電織物。近來，導電織物的應用已經逐漸受到重視，如電熱織物、感壓織物等。

德國英飛凌與Haneln公司合作製作嵌入式感壓地毯，其作法是將電子元件內嵌於地毯內，使地毯能夠感應施加於地毯上的壓力。然而，這種感壓地毯內的電子元件容易因為過大的外力作用而被損壞，當多片嵌入式感壓地毯互相連接時，連接介面相當複雜，導致感壓地毯相互連接不易，而且內嵌電子元件的織物不易清洗。

針對感壓織物，已有多篇專利文獻提出一些改良的設計。例如在專利文獻US2006035554中揭露之織物結構，是在導電織物上設計及安置感壓積體電路，再將感壓積體電路連接至運算器以計算壓力變化，仍無法克服多片織物不易隨意組合，以及感壓積體電路容易被壓壞的問題。在專利文獻JP2004132765中提到以二層結構布形成荷重量測壓電感測布，可避免電子元件被壓壞的問題，但是各個織物之間無法互相連接的問題仍然存在。專利文獻US7365031中揭露的導電紡織品，是在單層結構布中加入導電織物，利用導電織物排列構成矩陣，以感測以及計算壓力之變化。但是，此方法仍無法任意組合各個織物，並且感壓區的導電織物無法隨意更換，使得產品的應用受到侷限。

本發明提供一種組合式感壓織物，可透過任意組合多個感壓織物單元的方式自由組成各種大小的感壓區域。

本發明提出一種組合式感壓織物，包括多個彼此連接之感壓織物單元。各感壓織物單元包括一第一基布、一壓阻感測織物、一第一電極、一第二電極、一第一表層織物以及一訊號讀出電路。第一基布具有一第一表面與一第二表面。壓阻感測織物、第一電極以及第二電極均配置於第一表面上，其中第一電極與第二電極彼此電性絕緣，第一電極與第二電極分別與壓阻感測織物電性連接，而各感壓織物單元中的第一電極與相鄰感壓織物單元中的第一電極電性連接，且各感壓織物單元中的第二電極與相鄰感壓織物單元中的第二電極電性連接。第一表層織物配置於第二表面上，訊號讀出電路與第一電極以及第二電極電性連接。

在本發明之一實施例中，各感壓織物單元中的第一基布包括一矩形第一基布，其中各感壓織物單元中的壓阻感測織物可為一帶狀壓阻感測織物或一複合絲線壓阻感測織物，且帶狀壓阻感測織物沿著矩形第一基布之其中一條對角線延伸。其中各感壓織物單元中的第一電極之延伸方向與矩形第一基布的其中一邊可為平行，而第一電極的延伸方向與第二電極的延伸方向實質上可為垂直。

在本發明之一實施例中，第一電極與第二電極之交錯處經過絕緣處理。

在本發明之一實施例中，第一電極的延伸方向為經向，而第二電極的延伸方向為緯向，且第一電極與第二電極彼此電性絕緣。

在本發明之一實施例中，第一電極與第二電極包括低電阻金屬纖維或金屬箔片。

在本發明之一實施例中，各第一表層織物包括一壓力分散織物。

在本發明之一實施例中，第一表層織物包括一光纖織物。

在本發明之一實施例中，其中訊號讀出電路包括一橫向掃描電路、一縱向掃描電路以及一控制單元。橫向掃描電路與第一電極電性連接，縱向掃描電路與第二電極電性連接，控制單元與橫向掃描電路以及縱向掃描電路電性連接。

在本發明之一實施例中，各感壓織物單元更包括一配置於第一表面上之底層，以覆蓋於壓阻感測織物、第一電極以及第二電極。

在本發明之一實施例中，組合式感壓織物更包括多個導電膠體，連接於第一電極之間以及第二電極之間。

在本發明之一實施例中，組合式感壓織物更包括多個金屬片，連接於第一電極之間以及第二電極之間。

在本發明之一實施例中，組合式感壓織物更包括多個導電橋接元件，跨越並電性連接於任二相鄰之第一電極以及任二相鄰連接之第二電極之間。

在本發明之一實施例中，各第一電極具有一第一嵌接槽，而各第二電極具有一第二嵌接槽，任二相鄰之第一電極透過第一嵌接槽彼此電性連接，且任二相鄰之第二電極透過第二嵌接槽彼此電性連接。

在本發明之一實施例中，組合式感壓織物更包括至少一非感壓織物單元，其中非感壓織物單元包括一第二基布、一第三電極、一第四電極以及一第二表層織物。第二基布具有一第三表面與一第四表面，壓阻感測織物、第三電極與第四電極均配置於第三表面上，其中第三電極與第四電極彼此電性絕緣，而各非感壓織物單元中的第三電極與相鄰感壓織物單元中的第一電極電性連接，且各非感壓織物單元中的第四電極與相鄰感壓織物單元中的第二電極電性連接。第二表層織物配置於第四表面上。

基於上述，本發明之組合式感壓織物具有多個感壓織物單元，各個感壓織物單元的第一電極能夠輕易的連接至相鄰的第一電極，而第二電極同樣地能夠輕易的連接至相鄰的第二電極，使感壓織物單元能夠輕易的組合擴充，增加配置的便利性。第一電極、第二電極、壓阻感測織物、第一基布以及第一表層織物均是互相獨立的構件，因此可自由更換壓阻感測織物或是電極，提高維修的便利性。而第一表層織物與第一基布沒有內嵌電子元件，能夠輕易的清洗或是更換。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A是依照本發明之一實施例之一種感壓織物單元的示意圖，圖1B是圖1A的側視圖。請參照圖1A與圖1B，感壓織物單元100包括一第一基布110、一壓阻感測織物120、一第一電極130、一第二電極140以及一第一表層織物150。在本實施例中，圖1A所繪示之第一基布110為矩形，然而實際應用上，第一基布110的形狀並不限定是矩形，可為三角形、五角形、六角形等任意之多邊形。

第一基布110具有一第一表面112與一第二表面114，壓阻感測織物120、第一電極130以及第二電極140均配置於第一表面112上。配置感壓織物單元100時，第一表面112例如朝向地面，而第二表面114例如朝向使用者，使壓力不會直接作用於壓阻感測織物120、第一電極130以及第二電極140。

舉例而言，壓阻感測織物120可為一帶狀壓阻感測織物或一複合絲線壓阻感測織物，並且沿著矩形之第一基布110的對角線的方向配置。然而，實際應用上，壓阻感測織物120的外型並不限於帶狀，只要能與第一電極130以及第二電極140連接即可。第一電極130與第二電極140可分別平行於第一基布110的兩鄰邊，換言之，第一電極130與第二電極140彼此互相垂直。第一電極130的一端連接於壓阻感測織物120，另一端延伸至第一基布110的邊緣。同樣地，第二電極140的一端連接於壓阻感測織物120，另一端延伸至第一基布110的邊緣。第一電極130與第二電極140延伸至第一基布110邊緣的一端可用以連接至其他感壓織物單元100的第一電極130與第二電極140。此外，在第一電極130與第二電極140的交錯處可進行絕緣處理，使彼此之間電性絕緣。在本實施例中，壓阻感測織物120可藉由高電阻導電紗線以及低電阻導電紗線所構成(如中華民國專利TWI294000)，其中高電阻導電紗線之比電阻例如介於10² Ω/cm至10⁶ Ω/cm之間，而低電阻導電紗線之比電阻例如是小於50Ω/cm之間。舉例而言。高電阻導電紗線例如是碳黑纖維、不鏽鋼紗線、銅離子纖維等，而低電阻導電紗線例如是金屬導線或是表面具有金屬鍍層的紡織纖維。值得注意的是，為了讓壓阻感測織物120具備一定程度的彈性，高電阻導電紗線斷裂伸度較佳為大於30%。

感壓織物單元100在第二表面114上具有一層第一表層織物150。在本實施例中，第一表層織物150可為壓力分散織物，例如是厚毛圈織物、或具有彈簧效果的織物。壓力分散織物可分散施加於感壓織物單元100的壓力，使壓阻感測織物120不會受到過度集中的壓力而發生故障或是感應不良的狀況，並且壓力分散織物還可提供使用者不同的踩踏觸感。而在另一實施例中，第一表層織物150可為光纖織物，而此光纖織物可與感壓織物單元100連動，讓感壓的位置即時反應發光，可作為遊樂器材或是指引照明等用途。

圖1C是圖1B之感壓織物單元覆蓋一底層的側視圖。請參照圖1C，在本實施例之感壓織物單元100更包括一底層160，覆蓋於壓阻感測織物120、第一電極130以及第二電極140。也就是說，第一電極130、第二電極140與壓阻感測織物120位於底層160與第一基布110之間。底層160可為防潮織物，用以保護第一電極130、第二電極140與壓阻感測織物120不受到地面的溼氣影響。

圖2是依照本發明之一實施例之組合式感壓織物的示意圖。請參照圖1A與圖2，組合式感壓織物200由多個感壓織物單元100互相連接而成，各感壓織物單元100中的第一電極130與相鄰的另一感壓織物單元100的第一電極130互相連接，各感壓織物單元100中的第二電極140也與相鄰的感壓織物單元100的第二電極140互相連接，這些互相連接的感壓織物單元100形成一個大面積的感壓區域，使用者可自行組合出需要的形狀與面積。在最外側的感壓織物單元100的第一電極130以及第二電極140將與訊號讀出電路170電性連接，使訊號讀出電路170能夠接收以及處理感壓織物單元100得到的資料。

在本實施例中，訊號讀出電路170包括一橫向掃描電路172、一縱向掃描電路174以及一控制單元176。橫向掃描電路172與各個第一電極130電性連接，縱向掃描電路174與第二電極140電性連接。在圖2中，多個連接於第一電極130的線路例如匯集成一條線路之後，再連接至橫向掃描電路172。相同地，多個連接於第二電極140的線路也是匯集成一條線路之後，再連接至縱向掃描電路174。在本發明其他的實施例中，各個第一電極130可直接連接於橫向掃描電路172，而各個第二電極140也可直接連接於縱向掃描電路174。控制單元176電性連接於橫向掃描電路172以及縱向掃描電路174，用以控制橫向掃描電路172與縱向掃描電路174。

圖3A~圖3D是圖2之多個電極的連接方法示意圖。以下圖3A~圖3D中的電極E可為圖2中的第一電極130或是第二電極140。在組合式感壓織物200中具有多對第一電極130或是第二電極140連接，以下圖3A~圖3D僅繪示出一對電極E作為代表。首先請參照圖3A，在本實施例中，組合式感壓織物200更包括多個金屬片210。當相鄰的感壓織物單元100互相連接時，這些金屬片210連接於兩個相鄰的電極E之間，使相鄰的電極E透過金屬片210保持電性連接。

請參照圖3B，圖3B所示之一實施例中，組合式感壓織物200更包括多個導電膠體220。當相鄰的兩個感壓織物單元100互相連接時，可在兩個相鄰的電極E之間配置導電膠體220，將相鄰的電極E互相貼合並且電性連接。

請參照圖3C，圖3C所示之一實施例中，各個電極E具有一嵌接槽230，這些嵌接槽230形狀互相適配，利用凹陷的部分互相卡合。當相鄰的感壓織物單元100互相連接時，任二相鄰之電極E透過嵌接槽230彼此固定並且電性連接。

請參照圖3D，圖3D所示之一實施例中，組合式感壓織物200更包括多個導電橋接元件240。當相鄰的兩個感壓織物單元100互相連接時，導電橋接元件240可跨越並連接於任二相鄰之電極E，用以固定各個電極E，並且相鄰的電極E可透過導電橋接元件240彼此電性連接。

圖4A是依照本發明之一實施例之非感壓織物單元的示意圖。圖4B是圖4A的側視圖。請參照圖4A與圖4B，非感壓織物單元300與圖1A所示之感壓織物單元100類似，惟二者主要差異之處在於非感壓織物單元300沒有壓阻感測織物120。非感壓織物單元300包括一第二基布310、一第三電極320、一第四電極330以及一第二表層織物340。第二基布310具有一第三表面312與一第四表面314，第三電極320與第四電極330均配置於第三表面312上，並且第三電極320與第四電極330彼此電性絕緣。第二表層織物340配置於第四表面314上，其功能與感壓織物單元100的第一表層織物150相同。值得注意的是，前述之第一基布110、第一表層織物150與第二基布310可以透過適當的織造工藝一次織造完成。

在本實施例中，圖2所示之組合式感壓織物200還可包括非感壓織物單元300。請參照圖2與圖4A，在圖2A繪示的組合式感壓織物200中，可利用圖4的非感壓織物單元300來替代感壓織物單元100。當非感壓織物單元300相鄰感壓織物單元100時，第三電極320連接於感壓織物單元100的第一電極130，第四電極330連接於感壓織物單元100的第二電極140。然而，非感壓織物單元300也可相鄰排列與另一非感壓織物單元300，此時第三電極320連接於相鄰的第三電極320，第四電極330連接於相鄰的第四電極330。非感壓織物單元300不具備壓力感測的功能，僅用於連接第一電極130以及第二電極140，使各個第一電極130之間以及各個第二電極140之間保持電性連接。在不需要進行感壓量測的位置可配置非感壓織物單元300，以節省配置成本。

綜上所述，本發明之組合式感壓織物具有多個感壓織物單元，各個感壓織物單元的第一電極能夠輕易的連接至相鄰的第一電極，而第二電極同樣地能夠輕易的連接至相鄰的第二電極，各個相鄰的電極例如利用導電膠體、金屬片、導電橋接元件或是嵌接槽等方式互相連接，使組合式感壓織物能夠輕易地組合拼裝成使用者需要的大小。

第一電極、第二電極、壓阻感測織物、第一基布以及第一表層織物均是互相獨立的構件，壓阻感測織物、第一電極與第二電極均可自由更換，以提高維修的便利性。此外，第一表層織物與第一基布沒有內嵌的電子元件，能夠輕易的清洗或是更換。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．感壓織物單元

110．．．第一基布

112．．．第一表面

114．．．第二表面

120．．．壓阻感測織物

130．．．第一電極

140．．．第二電極

150．．．第一表層織物

160．．．底層

170．．．訊號讀出電路

172．．．橫向掃描電路

174．．．縱向掃描電路

176．．．控制單元

200．．．組合式感壓織物

210．．．金屬片

220．．．導電膠體

230．．．嵌接槽

240．．．導電橋接元件

300．．．非感壓織物單元

310．．．第二基布

312．．．第三表面

314．．．第四表面

320．．．第三電極

330．．．第四電極

340．．．第二表層織物

E．．．電極

圖1A是依照本發明之一實施例之感壓織物單元的示意圖。

圖1B是圖1A的側視圖。

圖1C是圖1B之感壓織物單元覆蓋一底層的側視圖。

圖2是依照本發明之一實施例之組合式感壓織物的示意圖。

圖3A~圖3D是圖2之多個電極的連接方法示意圖。

圖4A是依照本發明之一實施例之非感壓織物單元的示意圖。

圖4B是圖4A的側視圖。

100．．．感壓織物單元

112．．．第一表面

120．．．壓阻感測織物

130．．．第一電極

140．．．第二電極

170．．．訊號讀出電路

172．．．橫向掃描電路

174．．．縱向掃描電路

176．．．控制單元

200．．．組合式感壓織物

Claims (18)

1. 一種組合式感壓織物，包括：多個彼此連接之感壓織物單元，各該感壓織物單元包括：一第一基布，具有一第一表面與一第二表面；一壓阻感測織物，配置於該第一表面上；一第一電極，配置於該第一表面上；一第二電極，配置於該第一表面上，其中該第一電極與該第二電極彼此電性絕緣，該第一電極與該第二電極分別與該壓阻感測織物電性連接，而各該感壓織物單元中的該第一電極與相鄰感壓織物單元中的該第一電極電性連接，且各該感壓織物單元中的該第二電極與相鄰感壓織物單元中的該第二電極電性連接；以及一第一表層織物，配置於該第二表面上；以及一訊號讀出電路，與該些第一電極以及該些第二電極電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，其中各該感壓織物單元中的該第一基布包括一矩形第一基布。
3. 如申請專利範圍第2項所述之組合式感壓織物，其中各該感壓織物單元中的該壓阻感測織物為一帶狀壓阻感測織物，且該帶狀壓阻感測織物沿著該矩形第一基布之其中一條對角線延伸。
4. 如申請專利範圍第3項所述之組合式感壓織物，其中各該壓阻感測織物為一複合絲線壓阻感測織物。
5. 如申請專利範圍第2項所述之組合式感壓織物，其中各該感壓織物單元中的該第一電極之延伸方向與該矩形第一基布的其中一邊平行。
6. 如申請專利範圍第5項所述之組合式感壓織物，其中該些第一電極的延伸方向與該些第二電極的延伸方向實質上垂直。
7. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，其中該些第一電極與該些第二電極之交錯處經過絕緣處理。
8. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，其中該第一電極的延伸方向為經向，而該第二電極的延伸方向為緯向，且該第一電極與該第二電極彼此電性絕緣。
9. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，其電極包括金屬纖維或金屬箔片。
10. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，其中各該第一表層織物包括一壓力分散織物。
11. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，其中該第一表層織物包括一光纖織物。
12. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，其中該訊號讀出電路包括：一橫向掃描電路，與該些第一電極電性連接；一縱向掃描電路，與該些第二電極電性連接；以及一控制單元，與該橫向掃描電路以及該縱向掃描電路電性連接。
13. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，其中各該感壓織物單元更包括一配置於該第一表面上之底層，以覆蓋於該壓阻感測織物、該第一電極以及該第二電極。
14. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，更包括多個導電膠體，連接於該些第一電極之間以及該些第二電極之間。
15. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，更包括多個金屬片，連接於該些第一電極之間以及該些第二電極之間。
16. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，更包括多個導電橋接元件，跨越並電性連接於任二相鄰之第一電極以及任二相鄰連接之第二電極之間。
17. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，其中各該第一電極具有一第一嵌接槽，而各該第二電極具有一第二嵌接槽，任二相鄰之第一電極透過該些第一嵌接槽彼此電性連接，且任二相鄰之第二電極透過該些第二嵌接槽彼此電性連接。
18. 如申請專利範圍第1項所述之組合式感壓織物，更包括至少一非感壓織物單元，其中該非感壓織物單元包括：一第二基布，具有一第三表面與一第四表面；一第三電極，配置於該第三表面上；一第四電極，配置於該第四表面上，其中該第三電極與該第四電極彼此電性絕緣，而各該非感壓織物單元中的該第三電極與相鄰感壓織物單元中的該第一電極電性連接，且各該非感壓織物單元中的該第四電極與相鄰感壓織物單元中的該第二電極電性連接；以及一第二表層織物，配置於該第四表面上。