CN1679986A

CN1679986A - 运动器具、娱乐工具及训练工具

Info

Publication number: CN1679986A
Application number: CNA2005100717532A
Authority: CN
Inventors: 桑原秀明
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: JP2012015511A; CN101073703B; TW201240702A; TWI406690B; CN1679986B; US20140203683A1; TW201341023A; KR101267287B1; US20050192129A1; JP4824042B2; TW200606994A; JP5463326B2; CN101073703A; TWI513489B; JP2008142561A; US8678958B2; TWI406688B; KR20060043117A

Abstract

本发明提供了一种运动器具，其特征在于能让使用者自由精确地进行调整。根据本发明，通过用形成在薄膜上的TFT构成多功能电路而不使用印刷电路板，这样可将重量轻高性能电路安装于多种运动器具中。使用形成在柔性塑料薄膜上的TFT的高性能电路重量轻，抗弯折和冲击能力强。这可以提供一种运动器具，由于使用者可以调节运动器具的特性，因而该运动器具在操作方面友好，在广大范围内适合多数使用者，而跟使用者的肌力或者体格无关。

Description

运动器具、娱乐工具及训练工具

技术领域

本发明涉及一种运动器具(适用于运动、运动工具及运动装备)，其包括一具有薄膜晶体管(下文简称TFT)的电路，该TFT使用半导体薄膜(其厚度约为几纳米至几百纳米)，特别是涉及一种含有发光显示装置的运动器具，其由压电元件、半导体电路或存机发光器件构成发光元件。此外，本发明还涉及一中由TFT配置的电路的娱乐工具或训练工具。

本说明书中，“半导体电路”包括利用半导体特性工作的普通电路。

背景技术

近年来，市面上出现了含有IC芯片(如由HEAD制成)的运动器具，如网球拍、单板滑雪板或双板滑雪板。参考文献1(US5,857,694)描述了这种特制的运动器具的配置。根据参考文献1，这种运动器具包括电子致动器和附于电子致动器上的电路。电子致动器消除振动并且针对各种情况来调节这种运动器具的性能。

用于这类运动器具的电路是一个放大控制电路，用来对运动器具检测出来的压力进行目互补偿，或仅通过调整运动器具的刚性来提高运动性能。用于这类运动器具的电路以芯片形式被安装。

发明内容

具有芯片的传统的运动器具将振动或冲击力转变成电功率，并利用电功率改变刚性。尽管传统的运动器具是根据使用环境调节的，但使用者仍需根据运动器具的性能来进行使用。

研发装有芯片的这种传统的运动器具以增强结构刚性或吸收冲击力等。

例如，就网球拍而言，这种效果的获得是这样的：将网球冲击或冲击吸收效应产生的机械能转换成的电功率来恢复球拍的结构外形。尽管由于网球拍结构的弯曲受到抑制并且球的冲击力也被减弱，打网球的人可以大力回击网球，但他/她不得不习惯这种方式。这种高性能网球拍可以将冲击力减小20％～60％，但由于只有一种击打模式，使用者容易感到疲劳。

鉴于上述缺陷，本发明提供了一种运动器具，其具有可由使用者自由并精确调节的特征。

本发明提供了一种运动器具、娱乐工具或训练工具，其中包含了一个轻质高性能电路，可以嵌入平面或曲面内，并能抗弯曲或冲击。

根据本发明，用于运动器具的电路具有使用者对电路进行输入并以分阶段方式调整运动器具的特征的功能。为了实现它，在运动器具上安装了更高集成和多功能电路的电路。为了集成一电路，必须增大芯片的面积。然而，由于用于传统运动器具的单晶硅芯片随着面积的减小，其机械强度增大，因而反过来，随着面积的增大，单晶硅芯片的抗冲击能力随之降低。当这种单晶硅芯片尺寸变大时，在一个昂贵的单个硅衬底(圆盘形状)上制造的芯片数量随之减少，由此导致制造成本的增加，这是一个缺点。因此，一旦使用单晶硅衬底，对于芯片的尺寸就有所限制。

根据参考文献1的说明书，公开了一种电路，其中包括双FET放大电路、传感器元件、二极管芯片、电阻器和电容器。运动器具中需留出空间以安装这种芯片。另外，这些部件被安在印刷电路板上，噪声容易相互叠加。

根据本发明可以明白，通过构成具有形成在薄膜上的TFT结构的不同功能的电路而不使用印刷电路板，就可以将重量轻、高性能电路(CPU、电源电路、存储器、接收电路、发射电路、放大电路、开关电路、显示部件等)就可安装在各种运动器具中。还可以将多个电路集成到同一个衬底上以降低成本，减小安装面积。由于TFT的膜状结构，其在运动器具内只占用很小的空间，安装/拆除这种可装卸的高性能电路就变得可能。例如，高性能电路(包括CPU、电源电路、存储器、接收电路、发射电路、放大电路、开关电路、显示部件等)可装在球上。由于多个电路附在同一个衬底上，噪声难以叠加。

特别的，将高性能电路安装在球体的曲面上，可把施加于球上的能量(冲击或振动)转换成电功率并放大，用来发光，这样的球就变成了一个新颖的娱乐工具。例如，这种球可用于游乐厅或类似场合内的足球运动比赛。如果运动者朝一个发光板踢足球，在踢中足球时，球被踢中的部位发光，并且在球击中板的同时，该球同样发光。。如果一个成像单元通过发光板设置在运动者的相对侧上，就能识别出足球击中/踼中在发光板上的区域。

例如，放大电路由TFT形成，连接了栅极与漏极的TFT被用作二极管(这种连接称为二极管连接)。中央处理器(CPU)包括运算部分和控制部分，或者存储器部分(内存)也可以由使用多晶半导体作为有源层的TFT构成。只要运动器具中提供了CPU，各种设置都是可能的。

另外，当使用高电子场效应迁移率对于TFT并不需要的电路时(如开关电路)，可使用半非晶的半导体或有机物(如并五苯或碳纳米管)的TFT，而不必仅限使用多晶半导体作为有源层的TFT。

另外，根据本发明，TFT被提供在柔性衬底上，特别是柔性塑料薄膜上。本申请供了一种分离方法可以使薄层在被剥离时不受损伤，并且这种分离方法没有日本专利公开号2003-174153中所述薄层剥离方法的限制，这就使分离及传输具有高电子性能的元件及包括该元件的电路成为可能。

利用日本专利公开号2003-174153中所述的技术，可以将使用多晶硅作为有源层的TFT提供在柔性衬底或薄膜上。这样，芯片的尺寸大小可以根据各种运动器具的不同形状来设计。注意，在柔性塑料薄膜上提供TFT的方法并不仅限于上述的方法(日本专利公开号2003-174153)。例如，在待剥落的层与衬底之间形成一个分离层的方法，利用化学制品(蚀刻剂)或蚀刻气体除去分离层，由此将待剥落的层分离出来；或者一种将由非晶硅(或多晶硅)构成的分离层形成于待剥落的层和衬底之间的方法，激光照射透过衬底到非晶硅上脱氢，形成空间，由此可将待剥落的层从衬底上分离。还需注意，优选的，在温度为410℃或略低的热处理环境中形成包含在待剥落的层中的元件，使得使用激光照射的情况中在分离前氢不会被释放。

图11、12所示的是被转送到薄膜衬底上的TFT的横截面扫描电子显微成像结果。图12是图11的放大视图。从图12中明显可看出，TFT结构具有一单漏极结构及1.2微米长的栅极。

作为高性能电路代表的CPU，制造出具有约27000个TFT的结构，并将其实现在100mm²的芯片的布局也是可能的。如图13所示，在一块5英尺大小的衬底上，可以获得12块芯片。

图14的照片是切割后由FPC压接(pressure-bonded)的一个芯片。当FPC被压接后，它在安装时，不会产生导致断线的缺陷，如破裂。

图17是一个芯片的工作框图，下面将详述。

当操作码输入到界面1701中，分析部1703(也称为指令解码器)对代码进行解密，并将信号输入到控制信号发生单元1704(CPU定时控制器)中。信号输入后，控制信号从控制信号发生单元1704输出到算术逻辑部1709(下文简称ALU)和记忆部1710(下文称寄存器)

控制信号发生单元1704包括用以控制ALU 1709的ALU控制器1705(下文简称ACON)，一个用以控制寄存器1710的单元1706(下文简称RCON)，一个用以控制定时的定时控制器1707(下文简称TCON)，和一个用以控制中断的中断控制器1708(简称ICON)。

另一方面，当操作码输入到界面1701中时，该操作码被输出到ALU 1709和寄存器1710。接着，执行基于从控制信号发生单元1704输入的控制信号(如内存读/写周期、I/O读/写周期等)的处理。

寄存器1710包括一通用寄存器、一个堆栈指针寄存器(SP)、一个程特计数器(PC)等。

地址控制器1711(下文简称ADRC)输出16位的地址。

图17中所示的CPU结构只是一个CPU的例子，并不仅限于本发明的这种结构。因此，使用除了附图17所示之外的其它已知的CPU结构也是可以的。

根据本发明，高性能电路(包括CPU、电源电路、存储器、接收电路、发射电路、放大电路、开关电路、显示部件等)装于运动器具中，使用者对高性能电路操作并调整运动器具的特性。使用形成于柔性塑料薄膜上的TFT的高性能电路重量轻，禁受弯折及冲击的能力也很强。

高性能电路(包括CPU、电源电路、存储器、接收电路、发射电路、放大电路、开关电路、显示部件等)还可用于服装。通过在衬衫或鞋罩内的每个点安装若干高性能电路，并追踪人体各个部位在运动和复原中的运动，就可以进行意图解释或者运动分析。使用者穿着具有高性能电路的衣服，该电路至少包括一个发射/接收电路，此外一个具有发射电路或者接收电路的门也被分别安装在起点和终点处，由此使得使用者可以自己独自训练并计算时间。

注意，上述说明中发射电路和接收电路的一个或者两个设有天线。

本发明的一个特点是，由于需要大量电功率来驱动各种电路，因而为运动器具提供了多个压电元件。压电元件变形产生电功率，放大电路将其放大以便使用。每次产生电功率时，由压电元件变形产生电功率并且在充电中充电。

能够非接触性充电的非接触性输电模块(pointless electric power transmissionmodule)设置在运动器具。非接触性输电模块通过如下方法充电：利用电磁感应方法非接触式的给次级线圈提供电功率，其中初级线圈(电池充电器)与次级线圈(主体)通过电磁耦合，初级线圈中产生的交变磁场在次级线圈中产生电压。

还可安装或者连接辅助电源(一次电池或二次电池)以协助不充足的电功率，如平板电池。

本说明书中描述的运动器具中的结构包括：压电元件，通过对压电元件施加振动或冲击而使其变形以产生信号；放大电路，与压电元件工作相连，放大所述信号以产生放大信号；指令单元，用以确定将放大信号施加于压电元件上。

在上述结构中，该运动器具还包括一个整流器，用以在将信号施加在压电元件之前，整流所述放大信号。

上述结构的特征之一是，还可以包括一个整流器，用以在将信号施加在压电元件之前，整流所述放大信号。

上述结构中，放大电路中包括至少一个TFT。

上述结构的特征之一是，还包括一个显示部件，用以显示从指令单元中获得的电压施加结果。

上述结构的特征之一是，还包括一个具有天线的接收电路，用以接收向压电元件施加的信号电压。

上述每个结构的特征之一是，还包括一个中央处理器。

上述每个结构的特征之一是，还包括一个存储器。

上述每个结构的特征之一是，通过对压电元件施加振动或冲击而使其变形，由此产生电功率，并且通过该电功率使得运动器具加热或冷却。

上述结构中，运动器具是一种击打运动器具、冬季运动器具、训练服装、鞋垫或鞋。

本说明书中的另一种结构是一种运动器具，包括：第一压电元件、第二压电元件、包括TFT的第一放大电路、包括TFT的第二放大电路、确定将电压施加于第一压电元件上的指令单元、存储电功率的充电单元，其中第二压电元件受振动或冲击变形而产生电功率，由此产生信号，第二放大电路将该信号放大。

还可以提供一种运动器具，由于使用者能够调节运动器具的特性，因而该运动器具在操作方面友好，在广大范围内适合多数使用者，而跟使用者的肌力或者体格无关。

本说明书中的另一个结构是一种运动器具，包括：压电元件、包括TFT的放大电路、确定给压电元件施加电压的指令单元、显示指令单元所确定的电压施加结果的显示部件、电功率产生单元、存储电功率的充电电源，其中信号在放大电路中被放大)。

按照本发明，为运动器具提供显示部件和输出已调节的值并且在显示部件上显示该值以使使用者识别，，这样使用者能够调整运动器具。该输出显示优选在采用电致发光元件(EL元件)的显示装置中进行。另外，显示装置可以用于单色显示或字符显示。根据本发明，电路可以形成在和显示装置相同的一个衬底上，并且安装于运动器具中。

对于难以在其中布置显示部件的运动器具，可以在该运动器具内设置发射电路，该发射电路可以从外部终端中的接收电路接收信号，以用外部终端进行确认显示。

本说明书中的另一个结构是一种运动器具，包括：第一压电元件、第二压电元件、包括TFT的第一放大电路、包括TFT的第二放大电路、用以接收施加到第一压电元件的信号电压的接收电路、储存电功率的充电单元，其中第二压电元件受振动或冲击变形而产生电功率，由此产生信号，第二放大电路将该信号放大。

运动器具可被外部终端通过远程控制来调节。这种情况下，最好使用一个可调节系统，该系统通过在运动器具中提供的一个接收电路来接收来自外部终端中的接收电路的信号，由中央处理单元中处理该信号，以便重写存储器部件的设置。如果为运动器具提供了发射电路和接收电路，就可以检查为该运动器具提供的电路是否正常工作。

充电单元优选驱动中央处理器。本说明书中的另一个运动器具的例子包括：第一压电元件、第二压电元件、包括TFT的第一放大电路、包括TFT的第二放大电路、控制给第一压电元件施加电压的中央处理器、储存电功率的充电单元，其中第二压电元件受振动或冲击变形而产生电功率，由此产生信号，第二放大电路将该信放大，中央处理器包括TFT。

因运动器具受冲击而获得的压电元件的电功率可能不足以驱动高性能电路，例如中央处理器。因此，最好还在运动器具内部安装或其上附着一个电功率产生单元，用以补偿电功率的不足，如光电池装置(如太阳能电池)或热电产生装置(如Seebeck元件)。

本说明书中的另一个结构是一种运动器具，包括：压电元件、包括TFT的放大电路、控制向压电元件施加电压的中央处理器、电功率产生单元、充电单元，其中在放大电路中将所述信号放大、中央处理器包括TFT。

上面的这些结构中，压电元件由下列材料通过溅射而成：单晶体，如石英晶体、LiNbO₃或LiTaO₃；陶瓷材料，如PZT；聚合物材料(高分子材料)如聚偏二氟乙烯(PVDF)，或偏二氟乙烯和氟化乙烯的共聚物；或ZnO、CdS、AiN等制成的半导体薄膜。另外，还可以利用产生压电效应的陶瓷纤维(常用智能压电纤维(Intellifiber))或塑料薄膜(其中包括陶瓷粉末、电石粉末、少量石英晶体或罗谢尔盐或少量钛酸钡)。如果TFT和压电元件集成在一起，优选使用聚合材料、喷溅半导体薄膜或塑料薄膜。

利用TFT受驱动放热的效应，使用TFT的电路(下文简称TFT电路)和压电元件被合理的布置在运动器具内。

本发说明书中的另一种结构是一个运动器具，包括：压电元件；包括TFT的电路，其中压电元件受到给定的振动或冲击发生弯曲，产生电功率，并用该电功率驱动包括TFT的电路以加热。

例如，如果将TFT电路布置在双板或单板滑雪板(不包括鞋底面)的触雪面附近的位置，底板可间接地被TFT的热量加热，这样增加了双板或单板滑雪板的滑行速度。通过将TFT电路安装在靠近双板或单板的边缘的部位内，并间接地对该边缘进行加热，可以提高单双板的滑行速度。如果TFT电路安装在靠近边缘的位置中，该TFT优选安装前端，而不是末端，不然会使雪块堆积阻碍前进。

压电元件安装在滑冰靴的底部，TFT电路装在靠近边缘的部位中以便间接地对其进行加热，从而提高滑冰速度。

进一步的，还可以将一个包括压电元件和TFT的放大电路安装到单板雪靴或双板雪靴的连接内。另外，当装有多个电路时，最好安装包括TFT的中央处理器(CPU)。连接和雪靴同样受到与单或双板在滑雪过程中的相类似的振动或冲击。例如，压电元件设置在雪靴底部，产生的电功率给充电单元充电，脚面部不包括它的底部的固定程度可由使用者通过转换指令来进行调节。通过给靴底提供压电元件有效进行吸收冲击。

用于靴底的压电元件最好设在雪靴的接头处，安装在雪靴的脚趾部分处的TFT电路利用底板受振动或冲击获得的电功率发热，这样就可以间接地给容易发生冻伤的脚趾加热，或者防止由于温度快速变化而产生的热辐射到外部。包含了压电元件和TFT的放大电路设置在鞋垫内，将该鞋垫置于雪靴中，这样就可以不必将它们直接集成到雪靴中。

含有压电元件和TFT的放大电路还可以设置在跑鞋中。另外，当有装有多种电路时，最好提供包括TFT的中央处理器(CPU)。压电元件设置在鞋底部，使用通过振动或冲击鞋底所产生的功率给TFT电路供电，从而在寒冷时给脚部加热。炎热时，单独设置的珀尔帖(peltiert)元件，利用从压电元件获得的功率驱动该珀尔帖元件以便给脚部降温。设置一个温度传感器，根据温度传感器的温度，用CPU控制以便自动地切换加热和冷却。

包括压电元件和TFT的放大电路可以布置在室内运动鞋中。另外，如果装有多种电路，最好还提供包括TPT的中央处理器(CPU)。例如篮球鞋，其底面是软的鞋具有较强的抓地能力，且防滑。如果减小鞋底厚度，它就可被运动者的脚底温度加热。然而，由于需要足够的鞋底厚度吸收冲击力或是为了设置气垫，那么就只有一种方法能够产生热量，即与地面的摩擦生热。因此，在鞋的底部提供压电元件，其最好设置在接头处，这样通过鞋底部上的振动或冲击而获得的电功率可以很快地对整个鞋底加热，并且树脂制成的鞋底表面被软化。

上述的这些例子中，所述的运动器具包括击打运动器具，例如网球拍、棒球棒、拳击手套、高尔夫球棒，以及冬季运动器具，如单板滑雪板、双板滑雪板、滑雪单板滑雪服、滑雪双板滑雪服和鞋子。

多种电路可以设置在训练工具中，如被使用者使其变形的训练器械、用于肌肉的健康设备、娱乐工具等，并不局限于上述运动器具。在训练器械中，通过安装电路，可以根据重复振动次数来使得负载变化。

根据本发明，多种电路被集成，和提供具有可调机制的运动器具。另外，使用者自己可自由地调节运动器具的性能。

本说明书中的另一种结构是一种运动器具，包括：通过由于施于其上的振动或冲击而发生弯曲以产生信号的压电元件，与压电元件工作连接以将所述信号放大从而产生放大信号的放大电路，确定将放大信号施加于压电元件上的指令单元，与放大电路工作连接的电源电路，与电源电路工作连接的储存电功率的充电单元。

在上述结构中，运动器具进一步包括一个整流器，用以在向压电元件施加放大信号之前对该放大信号进行整流。

上述结构的特征之一是，还可以包括一个整流器，用以在向压电元件施加放大信号之前对该放大信号进行整流。

上述结构中，放大电路中包括至一个TFT。

上述结构的特征之一是，还包括一个显示部件，用以显示在指令单元中获得的电压施加结果。

上述每个结构的特征之一是，还包括一个中央处理器。

上述每个结构的特征之一是，还包括一个存储器元件。

上述每个结构的特征之一是，还包括一个压电元件，其受振动或冲击而发生弯曲以产生电功率，通过该电功率对运动器具加热或冷却。

上述结构中，运动器具是一种击打运动器具、冬季运动器具、训练服装、鞋垫和鞋的其中一种。

本说明书中的另一个结构是一种运动器具，包括：通过由于施于其上的振动或冲击而发生弯曲以产生信号的压电元件，与压电元件工作连接以将所述信号放大从而产生放大信号的放大电路，确定将放大信号施加于压电元件上的指令单元，与放大电路工作连接的电源电路，与电源电路工作连接的用以存储电功率的充电单元，与充电单元工作连接的电功率产生单元。

上述结构中，放大电路中包括至少一个TFT。

上述每个结构的特征之一是，还包括一个中央处理器。

上述每个结构的特征之一是，还包括一个存储器元件。

本说明书中的另一个结构是一种运动器具，包括：通过由于施于其上的振动或冲击而发生弯曲以产生信号的第一压电元件，其与第一压电元件工作连接以将所述信号放大从而产生放大信号的第一放大电路，确定将所述放大信号施加于第一压电元件上的指令单元，与第一放大电路工作连接的电源电路，通过由于施于其上的振动或冲击而发生弯曲以产生电功率的第二压电元件，与电源电路和第二压电元件工作连接的第二放大电路，其中该第二放大电路将所述电功率放大以产生放大的电功率。

上述运动器具的结构中，还包括与电源电路工作连接的充电单元，用来存储电功率。

上述结构的特征之一是，还可以包括一个整流器，用以在向第一压电元件施加放大信号之前对该放大信号进行整流。

上述结构中，放大电路中包括至少一个TFT。

上述结构的特征之一是，还包括一个具有天线的接收电路，用以接收向第一压电元件施加的信号电压。

上述每个结构的特征之一是，还包括一个中央处理器。

上述每个结构的特征之一是，还包括一个存储器元件。

上述每个结构的特征之一是，第一压电元件和第二压电元件受振动或冲击而发生弯曲以产生电功率，通过该电功率对运动器具加热或冷却。

上述结构中，运动器具是一种击打运动器具、冬季运动器具、训练服装、鞋垫和鞋中的其中一种。

本说明书中的另一个结构是一种娱乐工具，其包括：压电元件，与压电元件工作连接的放大电路，和发光元件，其中该压电元件通过施于其上的振动或冲击而发生弯曲以产生电功率，所述发光元件利用该电功率发光。

上述结构中，放大电路包括至少一个TFT。

上述每个结构的特征之一是，还包括一个中央处理器。

上述结构中，娱乐工具是球、手套、鞋中的其中一种。

本说明书中的另一个结构是一种训练工具，其包括：压电元件，与压电元件工作连接的放大电路，包含天线的接收电路。其中该压电元件通过施于其上的振动或冲击而发生弯曲以产生电功率，并且将该电功率提供给所述放大电路和所述接收电路。

上述结构还包括一个中央处理器。

上述的每个结构还包括一个存储器元件。

上述结构中，放大电路包括至少一个TFT。

上述结构中，训练工具是训练器械、训练服装、滑雪单板滑雪服、滑雪双板滑雪服和鞋中的其中一种。

附图说明

附图中：

图1是实施模式1的框图；

图2A和2B分别是压电元件及TFT的横截图和等效电路图(实施模式1)；

图3是实施模式2的框图；

图4是实施模式3的框图；

图5A-SD是实施模式1中的每个电路图；

图6是实施例1中的运动器具的一个例子；

图7是实施例2中的运动器具的一个例子；

图8是实施例3中的运动器具的一个例子；

图9是实施例4中的运动器具的一个例子；

图10A和10B实施例5中的运动器具的一个例子；

图11是转移后的表面及横截面的照片；

图12是TFT横截面的SEM图片；

图13是形成在一块薄膜衬底上的多个CPU的照片；

图14是形成在一块薄膜衬底上的一个CPU芯片的照片；

图15A和15B各显示了实施例6中的运动器具的一个例子；

图16A-16C各显示了实施例7中的运动器具的一个例子；

图17是框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施模式进行说明。本发明可以以多种方式实现。应该明白，这些变化和更改对于本领域技术人员而言是显而易见的，除非这些变化和更改偏离了本发明的精神和范围。因此，本发明并不局限于这些实施模式。

实施模式1

图1是安装在运动器具中的电路元件的框图。

在运动器件中可以设置多个压电元件。此处为便于解释，为两个压电元件(第一压电元件100和第二压电元件105)。

运动器具在使用中受到冲击或者振动时，每个压电元件都发生应变，产生电功率。由于振动或者冲击通过压电效应转换成电能，因而能减小运动器具的振动。

第一压电元件100产生出来的电功率被第一整流器102整流。第一整流器102包括放大电路、平滑电路、波形整形电路、缓冲放大电路、开关电路、电阻器等适当的器件。第一整流器102中的至少N倍放大电路101是由TFT制成的。注意，TFT作为元件具有小电流能力，因此，为了提高该电流能力，需要使该元件更大。

平滑电路包括电阻器和电容器，可与TFT的形成步骤同时形成。波形整形电路可以通过使用TFT的变换器形成。

图2是一个例子，其中集成了使用了TFT和压电元件的放大电路。图2A是结构的断面图，图2B是等效电路图。

图2A中，参考标记10标示的是薄膜衬底，11是粘结层，12是绝缘底层，13是栅极绝缘层。振动穿透薄膜衬底10、粘结层11，绝缘底层12，栅极绝缘层13。因此，薄膜衬底10、粘结层11，绝缘底层12，栅极绝缘层13的材料最好是柔性的。另外，薄膜衬底10可采用塑料衬底(厚200-500μm)。薄膜衬底10最好具有低热膨胀性。

压电元件25包括第一电极23，第二电极19和置于二者之间的压电材料层21。

另外，衬底上提供用以放大压电元件25的输出值的放大电路包括电流镜电路，其含有n沟道TFT30、31和60。图2B中，一个n沟道TFT30、第一n沟道TFT31和第X个TFT60，即总共(X+1)片TFT来获得X倍的输出。例如，一个n沟道TFT30(沟道大小：L/W＝8μm/50μm)和100个(第1到第100个)n沟道TFT(沟道大小：L/W＝8μm/50μm)，以此获得100倍的输出。如果使用两个n沟道TFT30，两个n沟道TFT30和十个n沟道TFT31一起可将输出值放大五倍。

为了进一步放大输出值，放大电路中可包含一个运算放大电路，其中n沟道TFT或p沟道TFT被适当地组合。然而在这种情况下，终端的数量为5。在放大电路具有运算放大器且使用电平移动器的情况下，可通过减少电源的数量，将终端的数量降到4。

尽管本实施模式中的n沟道TFT30和31都是具有单一栅极结构的顶栅极型TFT，但还可以设置成双栅极结构以减小偏差。更进一步的，为了减小关断电流值，n沟道30和31可具有一LDD(轻掺杂的漏极)结构。LDD结构是一个掺杂了低浓度杂质元素的区域，称为LDD区，其位于在沟道形成区和通过加入高浓度杂质元素形成的源极或漏极之间。LDD结构有一个有用的优点是使漏极附近的电场衰减，防止因热载流子注入导致的特性恶化。而且，为了防止由于热载流子导致的导通电流值的降低，n沟道TFT30和31可以包括一个GOLD(栅极-漏极重叠LDD)结构。该GOLD结构的LDD区的布置贯穿整个栅极绝缘膜以覆盖栅极，这样就能比LDD结构更好的使漏极附近的电场衰减，并且防止因热载流子注入导致的特性恶化。因而，在防止由于漏极附近的电场强度衰减和热载流子的注入导致的特性恶化上，GOLD结构更加有效。

布线14与第一电极19相连并延伸到放大电路的TFT30的沟道形成区中，这样布线就可以作为栅电极。

布线15连接TFT31的第二电极23和TFT31的漏电极或源电极。参考标记16和18表示的是无机绝缘膜，17表示的是由涂覆方法形成的绝缘膜，20表示的是连接电极。

终端电极50以与布线14和15的相同的工艺形成。终端电极51以与电极19和20的相同的工艺形成。

这样，由于压电元件与放大电路形成在相同衬底上，因而可以降低噪声。输出值可以有效地被放大。另外，其他电路也可与放大电路一样，由TFT制成。图5A到5D各表示了一个这样的例子。

图5A表示的是含有p沟道TFT和n沟道TFT的开关电路的等效电路图。图5B是含有TFT的反相电路的等效电路图。图5C表示的是含有p沟道TFT电路的等效电路图，其中整流元件在电路中是二极管连接的，电路中同时使用了两个开关元件和整流元件。图5D是含有n沟道TFT电路的等效电路图，其中整流元件在电路中是二极管连接的，电路中同时使用了两个开关元件和整流元件。

指令单元103有一个开关，该开关可通过外界的温度、压力或信号而导通，以及可以通过人等操作。这里，指令单元103是一个用于通过使用者自由转换信号接通和关断的指令单元。如果使用者使信号接通，控制信号发生电路104形成控制信号，并向第一压电元件100发出该控制信号，以控制运动器具的应变。也就是说，控制信号发生电路104形成电信号以产生能抵消运动器具受振动或冲击所产生的波长的反相振动。

因此，第一压电元件100的压电材料最好采用具有通过电信号恢复压电元件的形状的特性的压电材料。另外，由于第一压电元件100是通过恢复压电元件的形状来改变特性的，因而当运动器具的性能变化很大时，第一压电元件100最好要尽可能的大。

当使用者关闭信号开关时，不形成用于控制应变的信号。

这样，通过使用者打开或者关闭信号开关，运动器具就会有两种工作状态。

本发明并不局限于这两种工作状态。如果安装一种可以在更多状态中进行微调的电路(如CPU等)，使用者就可以在多个阶段中调整运动器具的性能。

根据本发明，由于有充电单元，即使没有外部电源，系统也能工作。第二压电元件105中产生的电功率由第二整流器107整流。第二整流器107包括放大电路、平滑电路、波形整形电路、缓冲放大电路、开关电路、电阻器等适合部件。第二整流器107中至少一个m倍放大电路106是利用TFT形成的。

充电控制电路108和充电单元109利用由第二整流器107得到的脉冲电流作为直流电来被充电。第二电池最好用于充电单元109。每个电路的电压调整在使用由充电单元109提供的电功率的电源电路110中进行。

如果指令单元103的开关是关断的，第一压电元件100产生的电功率可以存储在充电单元109中，以储备更多的电功率。

由于第二压电元件105只产生电功率，如果增加放大电路106的放大倍率，该第二压电元件105就可以比第一压电元件小一些。第二压电元件105不像第一压电元件，它并不是特别必须使用具有通过电信号恢复压电元件的形状的特性的压电材料，因而可以选择与第一压电元件不同的材料作为第二压电元件105的材料。

实施模式2

实施模式2中示出了在运动器具中安装了显示部件的例子，该显示部件通过指令单元显示打开和关闭。图3是框图。

图3除了增加了显示部件130和电功率产生单元150外，其余与图1类似。因此，相同部件的描述将被省略。注意，图3与图1中相同的部件用相同的参考标记标示。

对于显示部件130，最好选用使用了电致发光(EL)元件的显示装置。如果使用了由电致发光元件制成的有源矩阵显示装置，它就可以与放大电路一样集成在相同衬底上并且安于运动器具内。当显示装置仅在用于单色显示或字符显示时，待安装的显示装置可以是无源矩阵显示装置。

电功率产生单元150还可以使用光电池装置(如太阳能电池)或热电产生器(如Seebeck元件)，而不必仅限于压电元件。在一个运动器具中可以使用多种功率产生器。使用非晶硅的太阳能电池可与放大电路一样集成在相同衬底上，并且装于运动器具内。

本实施模式可与实施模式1自由结合。

实施模式3

对于那些难以安装显示部件或指令单元的运动器具，运动器具具有一个发射电路，并且接收来自在外部终端内形成的接收电路的信号，这样就可以在外部终端上确认显示结果。

实施模式3是在运动器具内安装接收电路的一个例子。图4是框图。

图4与图1类似，除了提供接收电路406、CPU410和存储器411，并使用外部终端400之外。因此，相同部件的描述将被省略。注意，图4与图1中相同的部件用相同的参考标记际示。

下面将描述利用外部终端400对运动器具进行远程控制来调节的工作流程。想要改变运动器具特性的人(包括使用者)操作在外部终端400内形成的指令单元403，选择所需的设置，并且一个信号被发出。该信号通过通信控制电路404从发射电路405发射到运动器具内的接收电路406上。

可以在显示部件430中对所需的设置进行确认。参考标记409标示外部终端400的电源，其给外部终端400的每个电路提供功率。

接收电路406收到信号后，由中央处理器410对该信号进行处理，根据信号重写存储部件411的设置。根据存储部件411中重写的设置来产生信号，并对应变进行控制。

注意，图4中参考标记410为中央处理器(CPU)，402为控制部件，401为运算部件，411为存储部件(存储器)。

中央处理器410包括运算部件401和控制部件402。运算部件401包括逻辑运算单元(ALU)，其执行数学运算，如加或减，或逻辑运算，如AND、OR或NOT，临时存储数据或运算结果的多个寄存器，计数输入的数量1的计数器等。用于运算部件401的电路，如AND电路、OR电路、NOT电路、缓冲电路或寄存器电路等，可以用TFT制成。通过连续波的激光照射使结晶的半导体薄膜可形成为TFT的有源层，以获得高电子场效应迁移率。

控制部件402能够执行存储在存储部件411中的指令并控制整个操作。控制部件402包括程序计数器、指令寄存器、控制信号发生器。另外，控制部件402也可由TFT形成，并且可使用结晶的半导体薄膜作为TFT的有源层来形成。

存储部件411存储用于操作的数据和指令，还可以存储CPU经常执行的数据或程序。存储部件411包括主存储器、地址寄存器和数据寄存器。除主存储器外，还可以有高速缓存。这些存储器可以是SRAM、DRAM、闪存等。如果存储部件411也用TFT形成，这结晶的半导体薄膜可用作TFT的有源层。

首先，通过溅射方法在玻璃衬底上形成钨薄膜和氧化硅薄膜，在其上形成基绝缘膜(氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或氮氧化硅薄膜)，非晶硅薄膜再形成于其上。在后面的步骤中，通过使用在钨薄膜和氧化硅薄膜之间形成的氧化钨薄膜来进行分离。

下面的方法可用来形成结晶：一种是在非晶硅薄膜中加入一种作为催化剂的金属元素，对其加热获得多晶硅薄层，最后用脉冲激光照射获得结晶度更高的多晶硅薄膜；另一种是在非晶硅薄膜上发射连续波的激光来获得多晶硅薄膜；另一种是加热非晶硅薄膜获得多晶硅薄膜，并用连续波的激光照射该多晶硅薄膜上，从而获得结晶度更高的多晶硅薄膜；还有一种方法是在非晶硅薄膜中加入一种作为催化剂的金属元素，对其加热获得多晶硅薄膜，并用连续波的激光照射获得结晶度更高的多晶硅薄膜。在此，TFT利用已知的技术制造。

这样，利用这样获得的多晶硅薄膜作为有源层的TFT用于构成存储部件或CPU，待剥离的层包括CPU或存储部件从玻璃衬底上分离并被转移到塑料衬底上。如果使用了这种CPU，就可以在运动器具内进行多种设置。

另一个功率产生单元可以用来替代第二压电元件105。例如，可使用光电池装置(如太阳能电池)或热电产生器(如Seebeck元件)。一个运动器具中也可安装多种功率产生器。使用非晶硅的太阳能电池可集成到与放大电路一样的衬底上，并且装于运动器具内。

本实施模式可与实施模式1或2自由结合。

下面的实施例将对上面的各个结构进行更详细的描述。

实施例1

实施例1是一个将本发明应用于击球的网球拍作为运动器具的例子，如图6所示。

由于通过在柔性塑料薄膜上提供的TFT来配置电路，该电路可以附着并安装在具有任意形状的部位上，如弯曲的部位，细长的部位等。因而，电路不必局限于球拍把上，而可提供在框架的细薄部分。由于安装空间能得到保证，因而可以安装多种包括TFT的电路。这里，电路仅装在框架的一部分上，但在多个部分中都可以安装电路，如整个框架。

压电元件可以与包括TFT的电路集成在一起。当它们这样集成时，可以防止噪声的叠加。

特别的，如图6所示，压电元件601、603和608可设置在多个部位，包括TFT的放大电路602、604和609装在框架部分上。这种电路可安装在框架内，或附在框架上，并覆盖一层保护膜。除了放大电路外，其它整流器单元，例如平滑电路、波形整形电路、缓冲放大电路、开关电路、电阻器等可与该放大电路集成到一起。

在把手部分中设置开关606、控制信号发生电路605、包括TFT的集成电路(电源电路、存储器、CPU、接收电路等)607和电池(优选第二电池是可再充电的)610。整流器单元，如平滑电路、波形整形电路、缓冲放大电路、开关电路、电阻器等可与集成电路607集成到一起。注意，该框图可参考图1或图4。

球冲击产生的机械能通过压电元件601、603和608转换成电能，并由放大电路602、604和609将该电能放大。放大电路可与塑料薄膜TFT构成的压电元件相接触或位于其周边内。这样，压电元件产生的电功率可以被立即放大并被使用。

第一压电元件601和608还可根据来自控制信号发生电路605的信号来控制框架的应变。放大电路602和609的放大因子优选是2倍或更多，优选的是10到50倍。注意，控制信号发生单元605产生电信号以便产生抵消对球拍的振动或冲击所产生的波长的反相振动。

本实施例中，为了能在球拍中安装多种电路，设置了用以保证电功率的第二压电元件603和具有较大的放大因子例如100倍放大因子的放大电路604。第二压电元件603可以很小，并且可使用比第一压电元件有更高转换效率的压电材料或元件结构制成。

例如，使用图6所示的网球拍时，可有两种状态设置：中性设置，开关606关闭；增益模式，开关606打开，以从控制信号发生电路605向第一压电元件601和608发出信号，控制框架的应变，并且增强框架的刚性。

中性模式中，利用压电元件601、603和608的压电效应，通过将对球拍的振动或冲击转换成电能，从而减小球拍的振动。注意，中性模式中，第二压电元件603对产生的电功率立刻进行放大和整流，并用该电功率给电池610充电。

增益模式中，利用设置在结构中的压电元件601和608的压电效应，将振动或冲击转换成电能，使用该电能以控制提供有压电元件601和608的框架部分的应变。用于控制框架的应变的信导在控制信号发生电路605或集成电路607中形成。电功率从电池610提供给每个电路。

球拍的设置可以由使用者根据其意愿，通过球拍上的开关606进行选择。因此，即使使用者不改变摆动的力量，也可以通过改变球拍的设置，而击出两种不同的回击球。

在增益模式中，结构的刚性得到加强，无论来球速度是快还是慢，使用者都可以通过控制速度，轻松快速的回击出高速球。在正的模式中，由于结构的高刚性，触球时间很短，球也不易发生旋转。因而，增益模式中，使用者需要一种在回击中使球旋转的技术。进一步的，使用者还需要一种在来球速度很快时，回击出慢速球的技术。

如果使用者想回击出旋转球，他/她可选择中性模式以增加触球时间，从而实现高速旋转球并能控制回球方向。使用者可通过选择中性模式并且降低快速球的速度的方法回击出慢速球。

通常，使用者需要很高的技术用于利用同一个球拍回击出多种类型的球，但根据本发明，即使使用者没有这样的高技术，该使用者使用这样的球拍也能回击出多种类型的球。

由于使用者即使不改变击球方式和力量也能回击出多种球，因而对手难以对回球作出判断，由此使用者可以占据比赛主动。

对于传统球拍，因为球拍的绳弦随着使用的增加而张力降低，因而职业选手在比赛中需要多次更换球拍。如果使用根据本发明的球拍，即使由于对球拍使用的增加而在中性模式中绳弦的张力降低，但通过选择增益模式，就可以维持现同程度的响应。

开关606并不限于两种状态模式。如果集成电路607中包括了CPU或者存储器，借此可以在多种状态下进行微调，使用者就可自由调节球拍按其意愿将球回击。如果使用了日本专利公开号2003-174153中公开的技术，存储器或CPU可用TFT形成，并形成在塑料薄膜上。。

集成了CPU和存储器的集成电路607可自由的被安装或拆除。通过安装或拆除包括CPU和存储器的集成电路607，可以设定球拍。

本实施例可与实施模式1到3中的任何一个自由地组合。例如，将本实施例与实施模式2相结合，就可在球拍600中设置一个简单显示部件，这样可以便于使用者识别球拍当前的状态。另外，还可在集成电路607中设置功率产生单元，如太阳能电池。由于电池610无须更换，在球拍600还可中设置能够进行非接触性充电的非接触性输电模块。

本实施例与实施模式3相结合，可在集成电路607中集成一个接收电路，来自含有发射电路的外部终端(未图示)的信号在集成电路607中被接收和处理，从而对球拍进行设定。如果球拍600的设置可通过外部终端改变，球拍600的结构就可简化，而不用给球拍600提供开关。

实施例2

参见图7，实施例2是本发明应用于冬季运动器具中滑雪单板的一个例子。

对于传统的滑雪单板，使用者只能设定位置宽(stance width)和角度，而滑雪单板的弹性即刚性是依板的不同而不同的。这样，市面上就有多种弹性的滑雪单板可以选购。

通常，如果使用者要求硬的滑雪单板，他就应该买弹性较小的滑雪单板，如果使用者要求软的滑雪单板，他就必须买弹性较大的滑雪单板。

事实上，所需的弹性依雪的质量或应用而不同。例如，如果雪较轻，就需要更软的板子，这种板子也能在实际滑雪中占优。如果雪较重，硬的滑雪单板在滑雪中将更加稳定。

对于滑雪单板，近年来兴起了多种滑行运动，如在称为轨道的金属管上滑行，或滑行越过称作箱子的箱形障碍物，还有在半管中的滑行及滑行中的跳跃等。低弹性的硬板在半管、跳跃或轨道滑行中的滑行稳定性较好。

然而，使用硬板时，如果使用者必须在滑行中依靠自身体重弯曲滑雪单板，这就比使用软板需要更大的重量，这样力气较小或不熟练的使用者使用硬板就有困难。通常来讲，软板适合于初学者，而硬板适合于高手。也就是说，使用者在提高其单板滑雪技能的同时，适合的滑雪单板的弹性也在变化，因而使用者就需要在每个阶段都购买新滑雪单板。

根据本发明，图7的所示例子是滑雪单板700，在滑雪单板上安装一个包括TFT的集成电路，如压电元件702和703或放大电路704，使用者就可调整该滑雪单板的弹性。这种元件可以安在板内或贴在板上，并用保护膜覆盖。

通常，随着使用者技术的提高，他/她必须更换滑雪单板。然而，如果使用者使用的是根据本发明制造的滑雪单板，使用者就可根据技术的提高来调整滑雪单板的弹性，这样滑雪单板就能适合每个人。更进一步的，本发明的滑雪单板的弹性可根据雪的质量或应用来自由调整。

特别的，第一压电元件702设在滑雪单板需要变硬的部位内，通常是边缘附近，第二压电元件703设在滑雪单板最容易变形的部位内，通常是设置连接的部位701的附近。第二压电元件703对称设置在脚跟和脚尖处，连接设置部位701位于第二压电元件703之间。在四个部位共设有四个压电元件703，但其布置或数量并不局限于此。滑雪单板很宽，因而电路可以安装在任意部位上。滑行中滑雪单板受雪面冲击或振动发生变形而产生的机械能通过压电元件703转换成电功率，并且该电功率被放大电路704放大。放大电路704是由塑料薄膜TFT构成的，因而放大电路704可与第二压电元件相接触或在其附近内。因而第二压电元件产生的电功率可以立刻被放大和使用。

产生出的电功率在包括TFT的集成电路706中被立刻放大和整流，并进一步储存到电池707中。

另外，指令单元705有一个开关，其可通过外界的温度、压力或信号接通，以及通过人进行操作等。这里，指令单元705是通过使用者自由转换信号接通和关断的指令单元。

如果使用者使信号接通时，从电池提供电功率，在集成电路(如电源电路、控制信号发生电路、存储器、CPU或接收电路)中产生控制滑雪单板的应变的信号，并将该信号提供给第一压电元件702。第一压电元件702对称地设置在脚尖和脚跟处，连接设置部位701设在第二压电元件702之间。第一压电元件702相对于压电元件703更靠近边缘设置，在四个部位处共设有四个压电元件702，但其布置或数量并不局限于此。将用于产生抵消对滑雪单板的振动或冲击所产生的波的反相振动的电信号提供给第一压电元件702。这样，使用者通过使信号接通，使滑雪单板变硬。

左腿和右腿的肌肉力量通常不一样，不同的信号可以提供给左侧上的第一压电元件和右侧上的第一压电元件，这样就使得滑雪单板左脚范围内的刚性和右脚范围内的刚性不一样。使用者根据自身左腿和右腿的肌肉力量调整滑雪单板的每个的刚性，这样就可以使左腿和右腿下的滑雪单板具有相同程度的弯曲，即使左腿和右腿施加的力道不同，使用者也可以做出均匀转弯。

分别向脚跟处的第一压电元件和脚尖处的第一压电元件提供不同的信号，以使其下的刚性不同。当重量加在其上时，滑雪单板就容易扭转，也就是说，转矩变大，这样就容易用较小的重量做出弯曲。

当TFT被驱动时，它产生热。通过驱动含有TFT的集成电路706或放大电路704产生热。通过产生热来间接加热底部表面，由此可以降低与雪面的摩擦阻力，提高滑行速度。

加热元件(如电阻器)可以取代第一压电元件。例如，对于整体具有大刚性的滑雪单板，加热滑雪单板的一部分，被加热部分的周边材料变软，由此可以减小该滑雪单板的刚性。在滑雪单板的一个层内使用的树脂是通过加热可以变软的材料。使用加热元件将滑雪单板加热，可以降低与雪面的摩擦阻力，从而增加滑行速度。需要注意的是，如果设置了加热元件，由于是通过打开开关利用加热来增加滑雪单板的弹性，因而很难立刻改变滑雪单板的设置。

滑雪单板为层压结构，薄板状的包括TFT的电路706和704可作为其中的一层。

本实施例可自由的与实施模式1-3中的任意一个相组合。例如，将本实施例与实施模式2结合，滑雪单板700中可设置简单显示部件，这样便于使用者识别滑雪单板当前的状态。另外，还可在集成电路706中集成一个功率产生单元，如太阳能电池。由于电池707无须更换，在滑雪单板700中可以设置能够非接触性充电的非接触性输电模块。

将本实施例与实施模式3相结合，可在集成电路706中集成接收电路，来自含有发射电路的外部终端(未示出)的信号在集成电路706中被接收和处理，从而改变滑雪单板的设置。如果滑雪单板700的设置可通过外部终端调整，那么滑雪单板的外形可以简化，而不需要为滑雪单板700提供开关。

实施例3

参见图8A和8B，实施例3是本发明应用于冬季运动器具中滑雪双板的一个例子。图8A是滑雪双板的其中一只的平面图，图8B则显示了其底部的电路布置的示意图。

对于传统滑雪双板，使用者只能对连接位置和对连接中的雪靴的紧固度进行设定，而滑雪双板的弹性，即刚性是依滑雪双板的不同而不同的。因而，市面上有多种弹性的滑雪双板可以选购。

如图8A和8B所示，在本实施例中，将集成电路如含有TFT的压电元件802和803或放大电路804安装到滑雪双板800中，这样使用者就能调整滑雪双板的弹性。这些元件可安装到滑雪双板内或贴在滑雪双板上，并用保护膜覆盖。

由于滑雪双板是层压结构，因而含有TFT的薄板状的电路806和804可以作为其中的一层。

特别的，第一压电元件802设置在滑雪双板需要变硬的部位(通常是边缘附近)，第二压电元件803设置在滑雪双板容易变形的部位(通常是连接设置部801的附近)。第二压电元件803对称地设置在大脚趾和小脚趾侧(右边和左边)，连接设置部位于第二压电元件803之间。四个压电元件803分别设置在滑雪双板的四个位置处，但其布置或数量并不局限于此。滑行中滑雪双板受雪面冲击或振动发生变形而产生的机械能通过压电元件803转换成电能，并且该电能被放大电路804放大。放大电路804是由塑料薄膜TFT构成的，因而放大电路804可与第二压电元件相接触或在其附近。因而第二压电元件产生的电功率可以立刻被放大和使用。

产生出的电功率在包括TFT的集成电路806中被立刻放大和整流，并进一步储存到电池807中。

另外，指令单元805有一个开关，其可通过外界的温度、压力或信号而打开，以及通过人来操作等。这里，指令单元805是用于由使用者自由转换信号为接通和关断的指令单元。

如果使用者使信号接通，从电池提供电功率，集成电路(如电源电路、控制信号发生电路、存储器、CPU或接收电路)806中产生用于控制滑雪双板应变的信号，并且将该信号提供给向第一压电元件802。将用于产生抵消对滑雪双板的振动或冲击所产生的波的反相振动的电信号提供给第一压电元件802。这样，使用者通过使信号接通，使滑雪双板变硬。

左腿和右腿的肌肉力量通常不一样，不同的信号可以提供给左滑雪板上的第一压电元件和右滑雪板上的第一压电元件，这样就使得左滑雪板的刚性和右滑雪板的刚性不一样。使用者根据自身左腿和右腿的肌肉力量调整滑雪双板的每个的刚性，这样就能在左滑雪板和右滑雪板中得到相同的弯曲，即使左腿和右腿施加的力道不同，使用者也可以做出均匀转弯。

当TFT被驱动时，它产生热。通过驱动含有TFT的集成电路806或放大电路804，产生热。通过产生热来间接加热底部表面，，由此可以降低与雪面的摩擦阻力，提高滑雪速度。

加热元件(如电阻器)可以取代第一压电元件802。例如，对于整体具有大刚性的滑雪双板，加热滑雪双板的一部分，被加热部分的周边材料变软，由此可以减小该滑雪双板的刚性。在滑雪双板的一个层内使用的树脂是通过加热可以变软的材料。使用加热元件将滑雪双板加热，可以降低与雪面的摩擦阻力，从而增加滑雪速度。需要注意的是，如果设置了加热元件，由于是通过打开开关利用加热来增加滑雪双板的弹性，因而很难立刻改变滑雪双板的设置。

本实施例可与实施模式1到3中的任意一个自由组合。

实施例4

参见图9A和9B，实施例4是本发明应用于冬季运动器具中单板雪靴的一个例子。图9A是雪靴的外观图，图9B则显示了其底部的电路布置示意图。

本实施例中，雪靴900的靴底901设有压电元件902，通过该压电元件将来自雪面或滑雪板的冲击的机械能转换成电能以利用。通过将压电元件902设在雪靴的靴底901内来有效地吸收冲击能。

通过使用驱动TFT所产生的热，将包括TFT的电路903、905、906设置在雪靴900的靴底，用以给脚部加热。这些包括TFT的电路是薄片状的装置，它们每一个都采用柔性薄膜作为基底材料。因而，使用者不会感到脚部不适。注意，包括TFT的电路903是一个含有放大电路的整流器，包括TFT的电路905是一个温度控制产生电路，包括CPU、温度传感器，包括TFT的电路906是热产生电路，如弯曲的布线或者发热元件。压电元件902中产生的电功率可在充电部件904中被充电。

如图9A所示，包括TFT的电路903和905设置在雪靴的靴底901中，最好是确保安装空间的接头部分。包括TFT的电路906设置在雪靴的脚趾部分处，压电元件902设置在靴底的脚后跟部分处，电路906使用压电元件902受到振动或冲击所产生的电功率来产生热，从而给容易发生冻伤的脚趾加热，或者防止由于温度快速变化而产生的热辐射到外部。具有包括TFT的压电元件和电路的鞋垫可以置于雪靴内，这样就可以不必将其在制造中直接集成到雪靴中。

压电元件产生的电功率存储在充电部件904中，指令单元(未图示)设置在雪靴的外表面上，将脚面盖住部分但不包括其底部的紧固度或刚性可由使用者通过用指令进行转换来在CPU的控制下进行调节。

本发明还可用于双板的雪靴，发热鞋等，并不局限于本实施例中的单板雪靴。

本实施例可自由的与实施模式1到3中的任何一个相结合。

实施例5

参见图10A和10B，实施例5是本发明应用于运动器具中运动鞋的一个例子。图10A是运动鞋的外观图，图10B则显示了其底部的电路布置示意图。

本实施例中，运动鞋1000的鞋底1001设有压电元件1004，通过压电元件将来自地面或地板面的冲击的机械能转换成电功率以利用。将压电元件1004设在运动鞋的鞋底1001内可有效的吸收冲击能。

通过使用驱动TFT所产生的热，将包括TFT的电路1003、1005、1006设置在运动鞋的鞋底1001，用以间接地给运动鞋的脚底加热。这些包括TFT的电路是薄片状的装置，它们每一个都采用柔性薄膜作为基底材料。因而，使用者不会感到脚部不适。注意，包括TFT的电路1005是一个含有放大电路的整流器，包括TFT的电路1006是一个温度控制产生电路，包括CPU、温度传感器，包括TFT的电路1003是热产生电路，如弯曲的布线或者发热元件。压电元件1004中产生的电功率可被存储在充电部件1007中。

如图10B所示，包括TFT的电路1006和1008设置在运动鞋的鞋底1001中，最好是确保安装空间的接头部分，压电元件1004设置在鞋底的脚后跟部分处，包括部分布置的TFT的电路1003使用压电元件1004受振动或冲击所产生的电功率来产生热。

例如篮球鞋，通过加热包括TFT的电路1003，给树脂制成的鞋底加热，可以使鞋底变软，并抓地牢，不易滑动。

当鞋中装了多种电路时，最好设置包括TFT的中央处理器(CPU)。部位1002是安装CPU、传感器、充电部件和开关等的优选部位。

图10B中，被独立驱动的电路分别作为由含有电源1007的电路组和含有电源1002的电路组。然而并不局限于此，电路可以由二者协同的同时驱动。

可在跑鞋中设置含有压电元件或TFT的电路。压电元件设置在鞋底，使用对鞋底的振动或冲击产生的电功率用以使TFT电路发热，从而在寒冷时给脚加热。另外，发热元件可如TFT电路一样单独设置在鞋中。炎热时，利用从压电元件获得的电功率来驱动单独设置在鞋中的珀尔帖(peltiert)元件以便给脚部降温。这样，使用者可以自由调节鞋子的温度。配备一个温度传感器，CPU根据感测到的温度进行控制以自动地在加热和冷却之间转换。

本实施例可自由的与实施模式1到3中的任意一个结合。

例如，将本实施例与实施模式2结合，在运动鞋的部位1002中可设置简单显示部件，这样便于使用者识别该鞋的当前设置。另外，还可在鞋1000中提供集成了功率产生单元的集成电路，如太阳能电池。另外，由于电池无须更换，在运动鞋1000还可中设置能够非接触性充电的非接触性输电模块。

本实施例与实施模式3相结合，可在部位1002中设置一个接收电路，其接收来自含有发射电路的外部终端(未图示)的信号，在集成电路中对其进行处理，从而对运动鞋1000进行设置。如果鞋的设置可通过外部终端改变，就可以简化运动鞋1000，而不需要在运动鞋1000中提供开关。

实施例6

参见图15A，实施例6是本发明应用于运动器具中足球的一个例子。

图15A中的足球1501上附着多个集成电路1502，它们每个都含有压电元件、放大电路和发光元件。另外，最好这种含有压电元件、放大电路和发光元件的集成电路1502可自由地在球上附着和去掉。

本发明的足球1501被踢中时，踢中部位的压电元件产生电功率，并且该电功率被放大电路放大，发光元件利用该电功率发光。因而只有产生冲击或振动的部位才发光，而不是整个足球表面都发光。足球踢到地上或是墙上时，发光元件也类似发光。通常，由于在很大场地踢足球，因而很难在晚上练习。而使用具有用于夜晚的室外发光的场地又非常昂贵。如果使用本发明的足球，由于它能部分发光，因而使得夜间练球也成为了可能。当这种含有压电元件、放大电路和发光元件的集成电路1502通过给球的冲击而损坏时，可以更换一个新的集成电路。含有压电元件、放大电路和发光元件的集成电路1502形成在一个柔性薄膜上，该柔性薄膜具有粘性表面。因而，含有压电元件、放大电路和发光元件的集成电路1502可以自由地在类似球的球形表面上附着和去掉。集成电路1502可包括一个用于存储电功率的充电单元。

本发明的足球也是一种新颖的娱乐工具。例如，这种球可以在娱乐厅内用于足球运动。图1513中简要示出了本发明的球在娱乐中应用。游戏者1505将足球1501朝发光板1503上踢，足球被踢中时，被踢中的区域立刻发光，并且在球击中发光板是也立刻发光。发光板1503是柔性的，可以吸收足球的冲击，从而防止足球弹到游戏者身上。板1503是发光的，因此球发出的光经过发光板1503到游戏者1505的相对侧。如果一个成像单元1504(如CCD照相机)通过发光板提供在游戏者1505的相对侧上，就能识别出足球击中或踢中在发光板上的区域。这样可以确定足球的运动轨迹。如果游戏者踢球处的位置和足球击中的发光板处之间的距离是固定的，根据通过CCD照相机等所获得的两次发光之间的时间差，就可以计算和测量出球速。

含有压电元件、放大电路和发光元件的集成电路可安装在多种类型的球中，而不是仅限于足球。如，具有压电元件、放大电路和发光元件的集成电路可安装在网球或壁球中。又如，如果应用了图15B中的力法，就可提供一种自动网球区，通过设置一个与球网一样高的板，可自动判断球是否过网。

实施例7

参见图16，实施例7是本发明应用于衣服中的训练服的一个例子。

图16A中，服装1601中安有包括天线、压电元件、放大电路、存储器元件的集成电路1602。另外，包括天线、压电元件、放大电路、存储器元件的集成电路1602最好可自由地附着上服装和从服装中去掉。服装1601具有至少有一个发射电路或接收电路的集成电路1602。

本发明的衣服(服装)成为一种新的训练工具。例如，本发明的服转可用于测量两点之间的跑步时间。图16C简要示出了使用本发明的服装1601的训练。运动员1605身穿本发明的服装1601，戴上表1603，调节两个门上的时钟的时间。门1604设在起点，门1606设在终点。身穿本发明的服装1601的运动员1605靠近设在起点的门1604上的发射电路或接收电路时，用安装在服装上的集成电路来发射和接收信号。本实施例中，集成电路1602设在身穿本发明的服装1601的运动员1605的左臂上，如图16B所示。

压电元件受身体运动所带来的振动(如摆臂运动或衣服等伸展带来的弯曲等)产生应变，产生的电流在放大电路中放大，给集成电路提供电功率。进一步的，集成电路1602可包括充电单元用以存储电功率。

运动员1605离开起点处的门1604，并在该门中记录下时间。此时，信号的发射和接收都被暂停。当运动员跑到终点处的门1606跟前并且经过门1606时，发射和接收一个信号。该信号发射和接收的时间被记录在门1606中。通过比较每次记录在门1604和1606中的时间，就可计算出两点之间的跑步时间。精确测定田径项目中的时间对于运动员自己而言是很困难的。

本方法也可用于雪地或水上项目。通常，个人难以在冬季项目中独自精确测量时间。例如，根据本发明进行训练时，至少含有发射电路或接收电路的集成电路设在滑雪双板滑雪服装中，在起点和终点各设一个门。滑雪者在其间滑行，他/她就可自己测量时间。根据本发明进行训练时，至少含有发射电路或接收电路的集成电路设在滑雪单板雪服装中，在起点和终点各设一个门。单板滑雪者在其间滑行，他/她就也可自已测量时间。

根据本发明，用于运动器具中的电路或元件可用TFT形成，并且多个电路或元件可集成在一起。因而，本发明能有效的进行运动器具的大规模生产。

Claims

1.一种运动器具，包括：

压电元件，通过由于施于其上的振动或冲击而发生弯曲以产生信号；

放大电路，其与压电元件工作连接以将所述信号放大，从而产生放大信号；和

指令单元，其确定将所述放大信号施加于压电元件上。

2.如权利要求1所述的运动器具，还包括一个整流器，用以在向压电元件施加放大信号之前对该放大信号进行整流。

3.如权利要求1所述的运动器具，其中放大电路包括至少一个TFT。

4.如权利要求1所述的运动器具，还包括一个显示部件，用以显示在指令单元中获得的电压施加结果。

5.如权利要求1所述的运动器具，还包括一个具有天线的接收电路，用以接收向压电元件施加的信号电压。

6.如权利要求1所述的运动器具，还包括一个中央处理器。

7.如权利要求1所述的运动器具，还包括一个存储器元件。

8.如权利要求1所述的运动器具，其中压电元件受振动或冲击而发生弯曲以产生电功率，通过该电功率对运动器具加热或冷却。

9.如权利要求1所述的运动器具，其中运动器具是击打运动器具、冬季运动器具、训练服装、鞋垫和鞋中的其中一种。

10.一种运动器具，包括：

放大电路，其与压电元件工作连接以将所述信号放大，从而产生放大信号；

指令单元，其确定将所述放大信号施加于压电元件上；

电源电路，其与放大电路工作连接；和

充电单元，其与电源电路工作连接，用以存储电功率。

11.如权利要求10所述的运动器具，还包括一个整流器，用以在向压电元件施加放大信号之前对该放大信号进行整流。

12.如权利要求10所述的运动器具，其中放大电路包括至少一个TFT。

13.如权利要求10所述的运动器具，还包括一个显示部件，用以显示在指令单元中获得的电压施加结果。

14.如权利要求10所述的运动器具，还包括一个具有天线的接收电路，用以接收向压电元件施加的信号电压。

15.如权利要求10所述的运动器具，还包括一个中央处理器。

16.如权利要求10所述的运动器具，还包括一个存储器元件。

17.如权利要求10所述的运动器具，其中压电元件受振动或冲击而发生弯曲以产生电功率，通过该电功率对运动器具加热或冷却。

18.如权利要求10所述的运动器具，其中运动器具是击打运动器具、冬季运动器具、训练服装、鞋垫和鞋中的其中一种。

19.一种运动器具，包括：

指令单元，其确定将所述放大信号施加于压电元件上；

电源电路，其与放大电路工作连接；

充电单元，其与电源电路工作连接，用以存储电功率；和

电功率产生单元，其与充电单元工作连接。

20.如权利要求19所述的运动器具，还包括一个整流器，用以在向压电元件施加放大信号之前对该放大信号进行整流。

21.如权利要求19所述的运动器具，其中放大电路包括至少一个TFT。

22.如权利要求19所述的运动器具，还包括一个显示部件，用以显示在指令单元获得的电压施加结果。

23.如权利要求19所述的运动器具，还包括一个具有天线的接收电路，用以接收向压电元件施加的信号电压。

24.如权利要求19所述的运动器具，还包括一个中央处理器。

25.如权利要求19所述的运动器具，还包括一个存储器元件。

26.如权利要求19所述的运动器具，其中压电元件受振动或冲击而发生弯曲以产生电功率，通过该电功率对运动器具加热或冷却。

27.如权利要求19所述的运动器具，其中运动器具是击打运动器具、冬季运动器具、训练服装、鞋垫和鞋中的其中一种。

28.一种运动器具，包括：

第一压电元件，通过由于施于其上的振动或冲击而发生弯曲以产生信号；

第一放大电路，其与第一压电元件工作连接以将所述信号放大，从而产生放大信号；

指令单元，其确定将所述放大信号施加于第一压电元件上；

电源电路，其与第一放大电路工作连接；

第二压电元件，通过由于施于其上的振动或冲击而发生弯曲以产生电功率；和

第二放大电路，其与电源电路和第二压电元件工作连接，其中该第二放大电路将所述电功率放大以产生放大的电功率。

29.如权利要求28所述的运动器具，还包括与电源电路工作连接的充电单元，用来存储电功率。

30.如权利要求28所述的运动器具，还包括一个整流器，用以在向第一压电元件施加放大信号之前对该放大信号进行整流。

31.如权利要求28所述的运动器具，其中第一放大电路包括至少一个TFT。

32.如权利要求28所述的运动器具，还包括一个显示部件，用以显示在指令单元中获得的电压施加结果。

33.如权利要求28所述的运动器具，还包括一个具有天线的接收电路，用以接收向第一压电元件施加的信号电压。

34.如权利要求28所述的运动器具，还包括一个中央处理器。

35.如权利要求28所述的运动器具，还包括一个存储器元件。

36.如权利要求28所述的运动器具，其中第一压电元件和第二压电元件受振动或冲击而发生弯曲以产生电功率，通过该电功率对运动器具加热或冷却。

37.如权利要求28所述的运动器具，其中运动器具是击打运动器具、冬季运动器具、训练服装、鞋垫和鞋中的其中一种。

38.一种娱乐工具，包括，

压电元件；

与压电元件工作连接的放大电路；和

发光元件，

其中该压电元件通过施于其上的振动或冲击而发生弯曲以产生电功率，所述发光元件利用该电功率发光。

39.如权利要求38所述的娱乐工具，其中放大电路包括至少一个TFT。

40.如权利要求38所述的娱乐工具，还包括中央处理器。

41.如权利要求38所述的娱乐工具，其中娱乐工具是球、手套、鞋中的其中一种。

42.一种训练工具，包括：

压电元件；

与该压电元件工作连接的放大电路；和

包含天线的接收电路，

其中该压电元件通过施于其上的振动或冲击而发生弯曲以产生电功率，并且将该电功率提供给所述放大电路和所述接收电路。

43.如权利要求42所述的娱乐工具，还包括一个中央处理器。

44.如权利要求42所述的娱乐工具，还包括一个存储器元件。

45.如权利要求42所述的娱乐工具，其中放大电路包括至少一个TFT。

46.如权利要求42所述的娱乐工具，其中训练工具是训练器械、训练服装、滑雪单板滑雪服、滑雪双板滑雪服和鞋中的其中一种。