TWI485300B - 導電織物、織物電路及其製造方法 - Google Patents

Description

導電織物、織物電路及其製造方法

本發明係關於一種導電織物(conductive fabric)及其製造方法。更具體而言，本發明係關於一種分層之導電織物及其製造方法。

現代生活中之織物大多係用於編織成一般的服飾。此種織物除用於保暖及追求時尚外，並無其他附加功能。近來，隨著科技之快速進步，更開發出織物多樣化之功能，以增加人類生活之便利。舉例而言，某些織物上可附著某些電子元件，藉此，由附有電子元件之織物製成之服飾，則可應用至更多新領域。例如，可將發光二極體(light emitting diode；LED)燈作為指示燈用於服飾上，以向他人顯示前進方向或用於其他應用。

然而，附著電子元件至織物頗為複雜，因此，並不利於量產。此外，對於附著有電子元件之織物而言，最重要之問題之一在於發展適當之絕緣結構。具體而言，對於電子元件，織物必須導電。因此，若電路未完全絕緣，則電子元件將容易對人體短路，以致傷及穿著由此種織物所製成之服飾者。綜上所述，一種更佳之導電織物結構及一種導電織物之製造方法係屬必要。

為解決上述問題，本發明提供一種導電織物及其製造方法。因導電織物具有一分層結構，織物之電路便可正常運作而不會造成任何短路，俾使一電子元件附著至織物時亦能夠正常運作。

本發明之主要目的在於提供一種導電織物。導電織物包含一第一層及一第二層。第一層具有至少一第一導電絲線及複數第一非導電絲線。至少一第一導電絲線係編織於第一非導電絲線中。第二層具有至少一第二導電絲線及複數第二非導電絲線。至少一第二導電絲線係編織於第二非導電絲線中。第一層係與第二層相編織，且與第二層絕緣，俾使一電子元件可附著並電性連接至第一層之至少一第一導電絲線與第二層之至少一第二導電絲線。

本發明之另一目的在於提供一種用於製造一種導電織物之方法。該方法包含以下步驟：將至少一第一導電絲線編織於複數第一非導電絲線中，以形成具有至少一第一帶芯紗線之一第一層；將至少一第二導電絲線編織於複數第二非導電絲線中，以形成具有至少一第二帶芯紗線之一第二層；以及將第一層與第二層與複數第三非導電絲線相編織。

本發明之再一目的在於提供一種織物電路。織物電路包含至少一電子元件及一導電織物。導電織物包含一第一層及一第二層。第一層具有至少一第一導電絲線及複數第一非導電絲線，其中至少一第一導電絲線係編織於第一非導電絲線中。第二層具有至少一第二導電絲線及複數第二非導電絲線。至少一第二導電絲線係編織於第二非導電絲線中。第一層係與第二層相編織，且與第二層絕緣，俾使一電子元件可附著並電性連接至第一層之至少一第一導電絲線與第二層之至少一第二導電絲線。至少一電子元件附著至導電織物並電性連接至至少一第一導電絲線及至少一第二導電絲線。

在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，此技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其他目的、優點以及本發明之技術手段及實施態樣。

請參閱第1A圖，其顯示本發明之一第一實施例之一織物電路1。織物電路1能夠被整合至任何傳統織物或布料之一部分中，以擴展織物或布料之原有功能。具體而言，織物電路1包含一導電織物2及附著於導電織物2上之至少一電子元件3。本發明之導電織物2基本上係為一種能夠電性連接諸如發光二極體(light emitting diode；LED)、晶片或相似材料之任何電子元件之織物。

接著請一併參閱第1B圖及第1C圖。導電織物2包含一第一層21及一第二層22。第一層21具有四第一導電絲線210及複數第一非導電絲線212。第一導電絲線210係為撓性的，並編織於該等第一非導電絲線212中。同樣，第二層22具有四第二導電絲線220及複數第二非導電絲線222。第二導電絲線220係為撓性的，並編織於該等第二非導電絲線222中。然而，上述僅用於例舉，其並非用以囿限第一導電絲線210及第二導線絲線220之數量。

需特別注意，第一導電絲線210及第二導電絲線220可由具有導電性之任何導電纖維製成，例如不銹鋼纖維、碳纖維、濺鍍纖維(sputtered silver)、或其組合，然並非限制其材料。此外，第一導電絲線210及第二導電絲線220係具有足夠之撓性，以與任何傳統織物或布料互相編織。此外，第一層21之第一非導電絲線212及第二層22之第二非導電絲線222係皆由任何非導電材料製成，例如聚酯纖維、PET、棉、純聚氨基甲酸酯(polyurethane；PU)聚合物、或其組合。

第1D圖更詳細地顯示第一層21，其係為第一層21沿第1B圖之線段A-A’截取之一剖視圖。可清楚地看出，第一非導電絲線212係形成為一分層結構。較佳地，第一非導電絲線212之一部分包含複數第一覆蓋部2120。於本實施例中，四第一覆蓋部2120係存在於該分層結構中，且各第一導電絲線210係被相對應之第一覆蓋部2120覆蓋，以形成一第一帶芯紗線(cored yarn)214。隨後，第一帶芯紗線214將用於與第一非導電絲線212之另一部分互相編織，以形成第一層21。須特別強調，帶芯紗線係為具有良好絕緣特性之導電織物之一基本導電單元，更者，帶芯紗線係為撓性的，並可易於纏繞於一織梭(shuttle)上，俾使帶芯紗線可容易地用於任何傳統紡織機械中。

同樣地，第1E圖係為第二層22沿第1C圖之線段B-B’截取之一剖視圖。如同詳細例示第一層21，第1E圖詳細例示第二層22。第二非導電絲線222亦形成為一分層結構，且第二非導電絲線222之一部分包含分別覆蓋四第二導電絲線220之四第二覆蓋部2220，並形成存在於其中之四第二帶芯紗線224。然後，第二帶芯紗線224將用於與第二非導電絲線222之另一部分相編織，以形成第二層22。

如上所述，第一導電絲線210及第二導電絲線220係編織或針織於第一非導電絲線212及第二非導電絲線222中，以分別形成第一層21及第二層22。此外，其他製造方法，例如刺繡、或印刷或類似之方法，亦可用於形成該分層結構。更者，第一層21可與第二層22相編織或刺繡於一起，以形成織物電路1，其中第一層21係與第二層22絕緣。為增強織物電路1與人體之絕緣，導電織物2可更包含至少一絕緣層，其用於覆蓋第一層21與第二層22其中之一。如第4圖所示之較佳實施例，其具有二絕緣層41、42，分別覆蓋第一層21及第二層22。絕緣層可由任何非導電材料塗覆、印刷或黏合至第一層21及第二層22，以下將更詳細地闡述。於一較佳實施例中，導電織物2更包含複數第三非導電絲線232，其用以將第一層21及第二層22編織於一起，並使得其相互絕緣。如第1F圖及第1G圖所示，係為第1A圖之織物電路1之剖視圖。具體而言，第三非導電絲線232可形成為第一層21與第二層22之間之一分層結構。第三非導電絲線232係由任何非導電材料製成，例如由聚酯纖維、PET、棉、純聚氨基甲酸酯聚合物、或其組合製成，俾使第一層21與第二層22彼此完全絕緣。

另外，於本實施例中，第一層21及第二層22係如上所述相編織，同時導電織物2中之第一帶芯紗線214及第二帶芯紗線224係如第1A圖所示以經紗及緯紗形式配置。因此，第一帶芯紗線214與第二帶芯紗線224將因相交而形成之許多交叉處，而分佈於導電織物2上之交叉處係排列成一矩陣、一陣列或任何其他配置形式。

請參閱第1A、1F及1G圖，其繪示織物電路1之一上視圖及二剖視圖。電子元件3可附著至鄰近織物電路1之任何交叉處之一位置。詳細來說，電子元件3具有二引腳31，用於附著至導電織物2。具體而言，二導電縫製絲線24用於將電子元件3之引腳31縫製於一位置，該位置係與導電織物2之一特定交叉處具有一微偏移量d，且電子元件3之各引腳31於該交叉處附近，分別電性連接至第一導電絲線210其中之一與第二導電絲線220其中之一。同樣地，導電縫製絲線24係由任何具有導電性之導電纖維製成，例如不銹鋼纖維、碳纖維、濺鍍纖維、或其組合至少其中之一，然並非用以限制其材料。與在布料上縫製紐扣之方式相似，電子元件3可藉由任何傳統縫製機縫製於導電織物2上。因此，導電織物2與織物電路1二者皆可以量產之方式，藉由任何傳統紡織機械及/或縫製機製造。電子元件3係可拆卸式地附著並有系統地電性連接至第一層21之第一導電絲線210其中之一及第二層22之第二導電絲線220其中之一，且當第一導電絲線210及第二導電絲線220電性連接至電源系統(圖未示出)時，電子元件3可正確地運作。此外，當織物電路1係排列成一矩陣電路時，電子元件3(例如LED)可針對不同之特定應用(例如娛樂、指引、信號指示)，由任何傳統控制程式驅動。應注意，縫製絲線24在經由刺穿過第一層21及第二層22數次之縫製機針驅動下，可使第一導電絲線210及第二導電絲線220與電子元件3之引腳直接電性連接。

第2A圖及第2B圖例示一第二實施例之一織物電路1’。於此實施例中，第一層21之第一帶芯紗線214及第二層22之第二帶芯紗線224係以平行方式編織。織物電路1’之其他特徵類似於織物電路1之相同特徵，故，織物電路1’之詳細結構將不予贅述。

基於以上所述，可達成另二種織物矩陣。請參閱第3A圖及第3B圖，其分別繪示本發明之一第三實施例及一第四實施例。複數電子元件3附著至鄰近織物電路1及織物電路1’之交叉處之位置。於實際實施例中，若電子元件3包含多個LED，則可於織物電路1及織物電路1’上達成不同之發光圖案。

本發明之一第五實施例繪示於第4圖中。導電織物2包含二絕緣層41、42，其分別用於覆蓋第一層21及第二層22。其他元件係於上文所述之彼等元件相同。該二絕緣層41、42係用以增強織物電路1與人體之絕緣。本實施例之其他細節係類似於上文所述。

本發明之一第六實施例係為一種用於製造一導電織物之方法，該導電織物係類似於如上所述之導電織物2、2’。參閱第5圖，其為本發明之方法之一流程圖。首先，執行步驟501，將至少一第一導電絲線編織於複數第一非導電絲線中，以形成具有至少一第一帶芯紗線之一第一層。具體而言，部份該等第一非導電絲線係用於覆蓋該至少一第一導電絲線，以形成該至少一第一帶芯紗線。若存在多於一條之第一帶芯紗線，則使用其餘第一非導電絲線將多於一條之第一帶芯紗線編織於一起。接著，執行步驟502，將至少一第二導電絲線編織於複數第二非導電絲線中，以形成具有至少一第二帶芯紗線之一第二層。同樣地，部份該等第二非導電絲線係用於覆蓋該至少一第二導電絲線，以形成該至少一第二帶芯紗線。若存在多於一條之第二帶芯紗線，則使用其餘第二非導電絲線將多於一條之第二帶芯紗線編織於一起。

執行步驟503，藉由複數第三非導電絲線將該第一層與該第二層編織於一起。具體而言，將該等第三非導電絲線編織於該第一層與該第二層間之一層，並同時將該第一層與該第二層編織於一起。最後，可選擇性地執行步驟504，提供分別用於覆蓋該第一層及該第二層之二絕緣層。類似於對該第一層及該第二層實施絕緣及編織之第三非導電絲線，該二絕緣層可分別編織至該第一層與該第二層上。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1．．．織物電路

1’．．．織物電路

2．．．導電織物

2’．．．導電織物

3．．．電子元件

21．．．第一層

22．．．第二層

24．．．導電縫製絲線

31．．．引腳

42．．．絕緣層

210．．．第一導電絲線

212．．．第一非導電絲線

214．．．第一帶芯紗線

220．．．第二導電絲線

222．．．第二非導電絲線

224．．．第二帶芯紗線

232．．．第三非導電絲線

2120．．．第一覆蓋部

2220．．．第二覆蓋部

第1A圖係為本發明之一第一實施例之示意圖；

第1B圖係為本發明之一第一層之示意圖；

第1C圖係為本發明之一第二層之示意圖；

第1D圖係為第一層沿第1B圖之線段A-A’截取之剖視圖；

第1E圖係為第二層沿第1C圖之線段B-B’截取之剖視圖；

第1F圖係為一織物電路1沿第1A圖之線段A-A’截取之剖視圖；

第1G圖係為織物電路沿第1A圖之線段B-B’截取之剖視圖；

第2A圖係為本發明之一第二實施例之示意圖；

第2B圖係為一織物電路1’沿第2A圖之線段C-C’截取之剖視圖；

第3A圖係為本發明之一第三實施例之示意圖；

第3B圖係為本發明之一第四實施例之示意圖；

第4圖係為本發明之一第五實施例之示意圖；以及

第5圖係為本發明之一第六實施例之流程圖。

1．．．織物電路

2．．．導電織物

3．．．電子元件

24．．．導電縫製絲線

31．．．引腳

210．．．第一導電絲線

220．．．第二導電絲線

Claims (19)

1. 一種導電織物，包含：一第一層，具有至少一第一導電絲線及複數第一非導電絲線，其中該至少一第一導電絲線係編織於該等第一非導電絲線中；以及一第二層，具有至少一第二導電絲線及複數第二非導電絲線，其中該至少一第二導電絲線係編織於該等第二非導電絲線中；其中該第一層係與該第二層相編織，且與該第二層絕緣，俾使一電子元件可分別附著並電性連接於該第一層之該至少一第一導電絲線及該第二層之該至少一第二導電絲線。
2. 如請求項1所述之導電織物，其中該等第一非導電絲線包含一第一覆蓋部，該至少一第一導電絲線係被該第一覆蓋部覆蓋以形成至少一第一帶芯紗線(cored yarn)。
3. 如請求項2所述之導電織物，其中該等第二非導電絲線包含一第二覆蓋部，該至少一第二導電絲線係被該第二覆蓋部覆蓋以形成至少一第二帶芯紗線。
4. 如請求項3所述之導電織物，其中該第一層之該至少一第一帶芯紗線及該第二層之該至少一第二帶芯紗線係以經紗及緯紗(warp and weft)方式編織。
5. 如請求項3所述之導電織物，其中該第一層之該至少一第一帶芯紗線及該第二層之該至少一第二帶芯紗線係以平行方式編織。
6. 如請求項3所述之導電織物，更包含複數第三非導電絲線， 用於將該第一層與該第二層相編織。
7. 如請求項6所述之導電織物，其中該等第一非導電絲線、該等第二非導電絲線及該等第三非導電絲線係由聚酯纖維、PET、棉、純聚氨基甲酸酯(polyurethane；PU)聚合物及其組合至少其中之一製成。
8. 如請求項1所述之導電織物，更包含至少一絕緣層，用於覆蓋該第一層及該第二層其中之一。
9. 如請求項1所述之導電織物，其中該至少一第一導電絲線及該至少一第二導電絲線係由具有導電性之複數導電纖維製成。
10. 如請求項9所述之導電織物，其中該等導電纖維係由不銹鋼纖維、碳纖維、濺鍍纖維(sputtered fiber)及其組合至少其中之一製成。
11. 一種用於製造一導電織物之方法，包含以下步驟：將至少一第一導電絲線編織於複數第一非導電絲線中，以形成具有至少一第一帶芯紗線之一第一層；將至少一第二導電絲線編織於複數第二非導電絲線中，以形成具有至少一第二帶芯紗線之一第二層；以及將該第一層與該第二層以複數第三非導電絲線相編織，使該第一層與該第二層相互絕緣。
12. 如請求項11所述之方法，更包含以下步驟：提供至少一絕緣層，以覆蓋該第一層與該第二層其中之一。
13. 一種織物電路，包含： 至少一電子元件；以及一導電織物，包含：一第一層，具有至少一第一導電絲線及複數第一非導電絲線，其中該至少一第一導電絲線係編織於該等第一非導電絲線中；以及一第二層，具有至少一第二導電絲線及複數第二非導電絲線，其中該至少一第二導電絲線係編織於該等第二非導電絲線中；其中該第一層係與該第二層相編織，且與該第二層絕緣，俾使該至少一電子元件附著於該導電織物，並電性連接於該至少一第一導電絲線及該至少一第二導電絲線。
14. 如請求項13所述之織物電路，更包含至少一導電縫製絲線(conductive sewing thread)。
15. 如請求項14所述之織物電路，其中該至少一電子元件具有至少二引腳，該至少二引腳係藉由該至少一導電縫製絲線縫製於該導電織物上，且該電子元件之至少二引腳係分別電性連接於該至少一第一導電絲線及該至少一第二導電絲線。
16. 如請求項14所述之織物電路，其中該至少一電子元件係為一發光二極體(light emitting diode)，其中該發光二極體具有二引腳，該二引腳係用於藉由該至少一導電縫製絲線縫製於該導電織物上，且該發光二極體之二引腳係分別電性連接於該至少一第一導電絲線及該至少一第二導電絲線。
17. 如請求項13所述之織物電路，其中該等第一非導電絲線包含一第一覆蓋部，且該等第二非導電絲線包含一第二覆蓋部， 該至少一第一導電絲線係被該第一覆蓋部覆蓋以形成至少一第一帶芯紗線，該至少一第二導電絲線係被該第二覆蓋部覆蓋以形成至少一第二帶芯紗線。
18. 如請求項17所述之織物電路，其中該第一層之該至少一第一帶芯紗線及該第二層之該至少一第二帶芯紗線係以經紗及緯紗方式編織。
19. 如請求項18所述之織物電路，其中該至少一電子元件係附著於鄰接一交叉處之一位置，該交叉處係由該至少一第一帶芯紗線相交於該至少一第二帶芯紗線所形成。