TWM546991U - 智慧型織物 - Google Patents

Description

智慧型織物

本創作是有關於一種智慧型織物。

近年來，隨著穿戴式裝置的發展，許多電子裝置已經被設計成可以配戴的樣式，例如，智慧型手錶、穿戴式計步器、智慧型手環等。再者，搭配現今智慧型產品的盛行風潮，這些穿戴式電子裝置也已成為消費性市場的主流商品。另一方面，由於這些穿戴式電子裝置於消費性市場造成巨大迴響，結合電子裝置與穿著服飾的產品也陸續問世。除此之外，電子商務與傳統紡織也開始結盟，使得以織布為主體的機能性電子產品的發展性也更受看好。

有鑑於此，本創作提供一種智慧型織物，包含織物本體、織布層及織物模組，其中織物模組位於織物本體與織布層之間，並包含彈性防水膜、導電圖案及控制模組。透過所設置的導電圖案及控制模組，織物模組可做為感測模組、觸控模組或發光二極體陣列模組使用。此外，導電圖案以及控制模組被包覆在彈性防水膜內，以使得智慧型織物會具有可耐水洗 性。另一方面，當智慧型織物受到拉伸時，導電圖案並不會因為形變而產生斷路，並且保持原有的功能性。

本創作提供一種智慧型織物，包含織物本體、織物模組及織布層。織物本體具有內表面及外表面。織物模組設置於織物本體的內表面，且織物模組包含第一彈性防水膜、第二彈性防水膜、第一導電圖案及控制模組。第一彈性防水膜設置於織物本體的內表面。第二彈性防水膜設置於第一彈性防水膜上。第一導電圖案位於第一彈性防水膜及第二彈性防水膜之間，並黏附於第一彈性防水膜及第二彈性防水膜的其中一者的表面。控制模組電性連接第一導電圖案。第一彈性防水膜、第二彈性防水膜及控制模組位於織物本體與織布層之間。

於部分實施方式中，智慧型織物為運動型內衣、運動型上衣、心跳織帶、腿套、護腕、手套或運動褲。

於部分實施方式中，第一彈性防水膜以及第二彈性防水膜的材料為熱塑性聚氨酯彈性體(thermoplastic urethane；TPU)。

於部分實施方式中，第一導電圖案的材料包含銀粒子。

於部分實施方式中，第一導電圖案包含感測電極及導電路徑，且感測電極及導電路徑的厚度介於約10微米(μm)至20微米(μm)之間。

於部分實施方式中，第一導電圖案黏附於第一彈性防水膜上，且第二彈性防水膜及織布層共同具有開口，其中第一導電圖案自開口露出。

於部分實施方式中，織物模組為感測模組，且自開口露出的第一導電圖案為感測電極。

於部分實施方式中，感測電極為心電感測電極、肌電感測電極或腦電感測電極。

於部分實施方式中，織物模組為觸控模組或發光二極體陣列模組。

於部分實施方式中，控制模組包含控制器以及可撓性電路板。控制器設置於第一彈性防水膜與第二彈性防水膜之間。可撓性電路板設置於第一彈性防水膜與第二彈性防水膜之間，其中控制器透過可撓性電路板與第一導電圖案電性連接。

於部分實施方式中，控制模組包含控制器以及異方性導電膠。控制器設置於第一彈性防水膜與第二彈性防水膜之間，且控制器透過異方性導電膠與第一導電圖案電性連接。

於部分實施方式中，控制模組被包覆於第一彈性防水膜與第二彈性防水膜之間，且控制模組包含無線充電裝置及無線收發裝置。

100A、100B、100C、100D‧‧‧智慧型織物

102‧‧‧織物本體

104‧‧‧織布層

110‧‧‧織物模組

111‧‧‧第一彈性防水膜

112‧‧‧第二彈性防水膜

120‧‧‧第一導電圖案

121A、121B‧‧‧感測電極

122A、122B‧‧‧導電路徑

124‧‧‧第二導電圖案

130‧‧‧控制模組

132‧‧‧控制器

133、133A、133B‧‧‧接腳

134‧‧‧可撓性電路板

135‧‧‧線路圖案

136‧‧‧異方性導電膠

140‧‧‧電子元件

142‧‧‧第一接腳

144‧‧‧第二接腳

C‧‧‧區域

O1、O2‧‧‧開口

S1‧‧‧外表面

S2‧‧‧內表面

第1A圖及第1B圖依據本創作的第一實施方式繪示智慧型織物的正視示意圖。

第1C圖繪示第1B圖的區域C內的爆炸圖。

第1D圖繪示第1B圖的區域C內的放大圖。

第1E圖為對智慧型織物進行拉伸試驗的伸長率及所受拉力的關係圖。

第1F圖為對智慧型織物進行拉伸試驗的伸長率及電阻倍率變化的關係圖。

第2圖依據本創作的第二實施方式繪示智慧型織物的局部放大圖。

第3圖依據本創作的第三實施方式繪示智慧型織物的局部放大圖。

第4圖依據本創作的第四實施方式繪示智慧型織物的局部放大圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本創作所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本創作所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。

本文中的電性連接可包括透過無線連接或是透過有線連接實現。例如，當電性連接為無線連接時，無線連接可透過藍牙傳輸裝置、紅外線傳輸裝置、WIFI無線網路傳輸裝置、WT無線電波傳送裝置、NFC近距離無線通訊裝置、ANT+近距離無線通訊裝置或紫蜂無線通訊裝置(Zigbee)實現。當電性連接為有線連接時，有線連接可透過實體排線實 現，其中實體排線的連接方式可包含高畫質晰度多媒體介面(high definition multimedia interface；HDMI)、控制器區域網路(controller area network；CANbus)、RS-232或乙太網控制自動化技術(etherCAT)。

請參照第1A圖及第1B圖，第1A圖及第1B圖依據本創作的第一實施方式繪示智慧型織物100A的正視示意圖，其中第1B圖所繪為將第1A圖的智慧型織物100A由內向外翻後所呈現的態樣。如第1A圖及第1B圖所示，智慧型織物100A包含織物本體102、織布層104及織物模組110。本實施方式中，雖然將智慧型織物100A繪示成上衣的樣子，然而，於其他實施方式中，智慧型織物100A也可以是其他供使用者穿著的衣物，像是運動型內衣、運動型上衣、心跳織帶、腿套、護腕、手套或運動褲。

織物本體102具有外表面S1及內表面S2，其分別如第1A圖及第1B圖所示。織布層104及織物模組110設置於織物本體102的內表面S2上，且織布層104會覆蓋住部分的織物模組110。織物模組110可包含控制模組及至少一組的導電圖案，其中導電圖案可電性連接控制模組，使得智慧型織物100A可藉由織物模組110而具備機能性，以下將對此提供更進一步的說明。

請同時看到第1C圖及第1D圖，第1C圖繪示第1B圖的區域C內的爆炸圖，而第1D圖繪示第1B圖的區域C內的放大圖。如第1C圖所示，織物模組110包含第一彈性防水膜111、第二彈性防水膜112及控制模組130，且第一彈性防水膜111、 第二彈性防水膜112及控制模組130位於織物本體102與織布層104之間。

第一彈性防水膜111設置於織物本體102的內表面S2，第二彈性防水膜112設置於第一彈性防水膜111上，而控制模組130設置於第一彈性防水膜111與第二彈性防水膜112之間。第一彈性防水膜111以及第二彈性防水膜112的材料可為熱塑性聚氨酯彈性體(thermoplastic urethane；TPU)。除此之外，織布層104及第二彈性防水膜112可共同具有開口O1及O2。

接著，如第1D圖所示，織物模組110的第一導電圖案120黏附於第一彈性防水膜111的表面上，且第一導電圖案120會位於第一彈性防水膜111及第二彈性防水膜112之間。此外，雖本實施方式的第一導電圖案120是黏附在第一彈性防水膜111的表面上，然而，於其他實施方式中，第一導電圖案120也可以是黏附於第二彈性防水膜112的表面上，並位於第一彈性防水膜111及第二彈性防水膜112之間。可以是透過將導電墨水配置在第一彈性防水膜111的表面上以形成第一導電圖案120。具體而言，第一導電圖案120的材料可為導電墨水，且導電墨水例如是包含銀粒子的銀膠。

第一導電圖案120包含感測電極121A及121B、以及導電路徑122A及122B。感測電極121A及導電路徑122A相連接，而感測電極121B及導電路徑122B相連接。此外，於第一導電圖案120是透過導電墨水形成的實施方式中，第一導電圖案120的感測電極121A及121B及導電路徑122A及122B 的厚度可介於約10微米(μm)至20微米(μm)之間。詳細來說，由於導電墨水可同時形成感測電極121A、121B及導電路徑122A、122B以形成第一導電圖案120，故感測電極121A、121B及導電路徑122A、122B的厚度各自可介於約10μm至20μm。另一方面，如第1C圖及第1D圖所示，第一導電圖案120的感測電極121A及121B可分別透過織布層104及第二彈性防水膜112所共同具有的開口O1及O2露出。

控制模組130包含控制器132、可撓性電路板134、異方性導電膠136及無線模組138，且控制器132、可撓性電路板134、異方性導電膠136及無線模組138設置於第一彈性防水膜111及第二彈性防水膜112之間。

控制器132具有接腳133A及133B。可撓性電路板134具有導電盲孔(未繪示)及線路圖案135。線路圖案135可與第一導電圖案120的導電路徑122A及122B接觸，其中控制器132的接腳133A及133B可透過導電盲孔分別電性連接線路圖案135，使得控制器132的接腳133A及133B可分別電性連接第一導電圖案120的導電路徑122A及122B。

異方性導電膠136於第一彈性防水膜111的表面的法線方向上具有導電性，即異方性導電膠136於平行出(入)紙面的方向具有導電性。異方性導電膠136位於第一導電圖案120與線路圖案135之間，並與第一導電圖案120以及線路圖案135接觸，從而增強第一導電圖案120與線路圖案135的電性可靠度。此外，雖然第1D圖所繪的異方性導電膠136為長條狀，且其例如是異方性導電膠帶。然而，於其他實施方式中，異方 性導電膠136也可以是呈點狀，且例如是透過點膠的方式配置的液態異方性導電膠。

無線模組138電性連接控制器132，並可包含無線收發裝置及無線充電裝置。透過無線模組138的無線收發裝置及無線充電裝置，控制模組130可在被包覆於第一彈性防水膜111及第二彈性防水膜112之間的情況下，進行外界通訊及充電的程序。

本實施方式中，當使用者穿著智慧型織物100A(請見第1A圖或第1B圖)的時候，第一導電圖案120及控制模組130所成的組合可用來感測使用者的生理訊號，例如是人體的心電、肌電、或腦電。更具體而言，如第1B圖及第1C圖所示，當使用者穿著智慧型織物100A的時候，織布層104及第二彈性防水膜112所共同具有的開口O1及O2會將第一導電圖案120的感測電極121A及121B露出，以使其與使用者的皮膚接觸，其中露出的感測電極121A及121B可對應地做為心電感測電極、肌電感測電極或腦電感測電極。

另一方面，當藉由導電墨水形成導電圖案時，由於導電墨水所形成的導電圖案是黏附在彈性防水膜的表面，故當織物本體或彈性防水膜受到拉伸時，導電圖案不會輕易受到破壞，從而可持續感測人體的生理訊號。具體而言，以下將搭配對智慧型織物進行拉伸試驗做說明，其中所進行的拉伸試驗為使智慧型織物受力，並於其受力期間量測其伸長率及其內的導電圖案的電阻變化。

請看到第1E圖及第1F圖，第1E圖為對智慧型織 物進行拉伸試驗的伸長率及所受拉力的關係圖，其中第1E圖的橫軸及縱軸分別為伸長率(單位：百分比)及拉力(單位：公斤)；第1F圖為對智慧型織物進行拉伸試驗的伸長率及電阻倍率變化的關係圖，其中第1F圖的橫軸及縱軸分別為伸長率(單位：百分比)及電阻倍率變化(單位：倍率)。

結合第1E圖及第1F圖可知，當智慧型織物受到拉伸而伸長率至少為150%時，仍然具有穩定的電阻值。亦即，雖然智慧型織物會因拉伸而產生巨大的形變，然而其中的導電圖案並不會因為所承受的形變而破壞形成斷路。也就是說，智慧型織物會具有可拉伸性。

根據上述，本實施方式的智慧型織物包含織物本體、織布層及織物模組，其中織物模組包含兩層彈性防水膜、導電圖案及控制模組，且織物模組可透過導電圖案以及控制模組以提供感測人體生理訊號的功能。兩層彈性防水膜包導電圖案以及控制模組，從而可保護導電圖案及控制模組的電性不受到水分的影響，進而使得智慧型織物具有可耐水洗性。另一方面，當智慧型織物受到拉伸時，導電圖案並不會因形變而形成斷路，故智慧型織物更具有可拉伸性。

請再看到第2圖，第2圖為依據本創作的第二實施方式繪示智慧型織物100B的局部放大圖，其中第2圖的智慧型織物100B未繪示織布層及第二彈性防水膜。本實施方式中，織物本體102、第一彈性防水膜111、第二彈性防水膜、控制模組130及織布層之間的相對位置關係與第一實施方式類似，然而本實施方式與第一實施方式的至少一個差異點為：本 實施方式的智慧型織物100B的控制模組130不具有可撓性電路板，亦即，控制模組130的控制器132的接腳133A及133B是分別藉由異方性導電膠136而直接固定在第一導電圖案120的導電路徑122A及122B上。也就是說，控制器132的接腳133A及133B可直接透過異方性導電膠136電性連接第一導電圖案120。

請再看到第3圖，第3圖依據本創作的第三實施方式繪示智慧型織物100C的局部放大圖，其中第3圖的智慧型織物100C未繪示織物本體、織布層及第二彈性防水膜。本實施方式中，織物本體、第一彈性防水膜111、第二彈性防水膜、控制模組130及織布層之間的相對位置關係與第一實施方式類似，然而本實施方式與第一實施方式的至少一個差異點為：本實施方式的織物模組可更包含電子元件，且電子元件例如是發光二極體，以使得織物模組可為發光二極體陣列模組。此外，本實施方式中的織布層及第二彈性防水膜可不具有開口。

具體而言，如第3圖所示，除了第一導電圖案120以外，智慧型織物100C的織物模組可更包含第二導電圖案124及電子元件140。第一導電圖案120與第二導電圖案124共同黏附於第一彈性防水膜111的表面，且第二導電圖案124黏附於部分的第一導電圖案120上，使得第一彈性防水膜111上的第一導電圖案120與第二導電圖案124會部分重疊。第二導電圖案124可以是異方性導電膠，且此異方性導電膠於第一彈性防水膜111表面的法線方向上具有導電性，即第二導電圖案124於平行出(入)紙面的方向會具有導電性。

控制模組130包含控制器132、可撓性電路板134及異方性導電膠136，其中控制器132、可撓性電路板134及異方性導電膠136設置於第一彈性防水膜111上。同第一實施方式，控制器132具有接腳133A及133B，且控制器132的接腳133A及133B可透過可撓性電路板134的線路圖案135以及異方性導電膠136電性連接第一導電圖案120，在此不再贅述。電子元件140設置於第一彈性防水膜111上，並具有第一接腳142及第二接腳144，且第一接腳142及第二接腳144分別位於第一導電圖案120與第二導電圖案124的重疊處。

透過上述配置，當控制器132的接腳133A及133B分別輸出兩個不同電壓(例如，正電壓與負電壓)的時候，電子元件140的第一接腳142及第二接腳144分別會具有不同的電位，從而使電子元件140產生偏壓並發光。

請再看到第4圖，第4圖依據本創作的第四實施方式繪示智慧型織物100D的局部放大圖，其中第4圖的智慧型織物100D未繪示織物本體及織布層。本實施方式中，織物本體、第一彈性防水膜111、第二彈性防水膜112、控制模組130及織布層之間的相對位置關係與第一實施方式類似，然而本實施方式與第一實施方式的至少一個差異點為：本實施方式的織物模組可透過兩組導電圖案耦合出電容並且提供觸控功能，從而成為觸控模組。此外，本實施方式中的織布層及第二彈性防水膜可不具有開口。

具體而言，如第4圖所示，除了第一導電圖案120以外，智慧型織物100C的織物模組可更包含第二導電圖案 124，其中第一導電圖案120及第二導電圖案124可分別黏附於第一彈性防水膜111及第二彈性防水膜112的表面，且第一導電圖案120與第二導電圖案124透過第二彈性防水膜112分隔且彼此電性絕緣。此外，智慧型織物100C的織物模組可更包含第三彈性防水膜(未繪示)，其中第三彈性防水膜設置在第二彈性防水膜112上，並覆蓋住第二導電圖案124。

控制模組130包含控制器132、可撓性電路板134及異方性導電膠136，其中控制器132具有多個接腳133，且控制器132的接腳133可透過可撓性電路板134及異方性導電膠136電性連接第一導電圖案120及第二導電圖案124，其連接方式可同於第三實施方式，在此不再贅述。

藉由以上配置，第一導電圖案120及第二導電圖案124可做為觸控電極使用。舉例而言，第一導電圖案120可做為發射電極(Tx)使用，第二導電圖案124可做為接收電極(Rx)使用，其中控制器132可藉由發射電極與接收電極之間的耦合電容做為觸控偵測源，藉以使織物模組做為觸控模組使用。

除此之外，於第三實施方式與第四實施方式的智慧型織物中，織物模組的控制模組也可省略其中的可撓性電路板，而使控制器直接透過異方性導電膠電性連接導電圖案，其具體連接方式可同於第二實施方式。

綜合上述，本創作的智慧型織物包含織物本體、織布層及織物模組，其中織物模組位於織物本體與織布層之間，並包含彈性防水膜、導電圖案及控制模組。透過所設置的 導電圖案及控制模組，織物模組可做為感測模組、觸控模組或發光二極體陣列模組使用。此外，導電圖案以及控制模組會被包覆在彈性防水膜內，以避免水分入侵，並使得智慧型織物具有可耐水洗的性質。另一方面，當智慧型織物受到拉伸時，導電圖案並不會因拉伸而產生斷路，從而使得智慧型織物受到拉伸時仍可發揮原有功能。

雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100A‧‧‧智慧型織物

102‧‧‧織物本體

104‧‧‧織布層

110‧‧‧織物模組

111‧‧‧第一彈性防水膜

112‧‧‧第二彈性防水膜

120‧‧‧第一導電圖案

121A、121B‧‧‧感測電極

C‧‧‧區域

O1、O2‧‧‧開口

S2‧‧‧內表面

Claims (12)

1. 一種智慧型織物，包含：織物本體，具有內表面及外表面；織物模組，設置於所述織物本體的所述內表面，且所述織物模組包含：第一彈性防水膜，設置於所述織物本體的所述內表面；第二彈性防水膜，設置於所述第一彈性防水膜上；第一導電圖案，位於所述第一彈性防水膜及所述第二彈性防水膜之間，並黏附於所述第一彈性防水膜及所述第二彈性防水膜的其中一者的表面；以及控制模組，電性連接所述第一導電圖案；以及織布層，其中所述第一彈性防水膜、所述第二彈性防水膜及所述控制模組位於所述織物本體與所述織布層之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型織物，其中所述智慧型織物為運動型內衣、運動型上衣、心跳織帶、腿套、護腕、手套或運動褲。
3. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型織物，其中所述第一彈性防水膜以及所述第二彈性防水膜的材料為熱塑性聚氨酯彈性體(thermoplastic urethane；TPU)。
4. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型織物， 其中所述第一導電圖案的材料包含銀粒子。
5. 如申請專利範圍第4項所述的智慧型織物，其中所述第一導電圖案包含感測電極及導電路徑，且所述感測電極及所述導電路徑的厚度介於10微米(μm)至20微米(μm)之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型織物，其中所述第一導電圖案黏附於所述第一彈性防水膜上，且所述第二彈性防水膜及所述織布層共同具有開口，其中所述第一導電圖案自所述開口露出。
7. 如申請專利範圍第6項所述的智慧型織物，其中所述織物模組為感測模組，且自所述開口露出的所述第一導電圖案為感測電極。
8. 如申請專利範圍第7項所述的智慧型織物，其中所述感測電極為心電感測電極、肌電感測電極或腦電感測電極。
9. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型織物，其中所述織物模組為觸控模組或發光二極體陣列模組。
10. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型織物， 其中所述控制模組包含：控制器，設置於所述第一彈性防水膜與所述第二彈性防水膜之間；以及可撓性電路板，設置於所述第一彈性防水膜與所述第二彈性防水膜之間，其中所述控制器透過所述可撓性電路板與所述第一導電圖案電性連接。
11. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型織物，其中所述控制模組包含：控制器，設置於所述第一彈性防水膜與所述第二彈性防水膜之間；以及異方性導電膠，其中所述控制器透過所述異方性導電膠與所述第一導電圖案電性連接。
12. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型織物，其中所述控制模組被包覆於所述第一彈性防水膜與所述第二彈性防水膜之間，且所述控制模組包含無線充電裝置及無線收發裝置。