KR101763001B1 - 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트 - Google Patents

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding

Abstract

본 발명은, 전원부로부터 전원을 입력받아 사용자의 접촉에 의한 정전용량 변화에 따른 전기적 신호 변화를 감지하는 터치 전극부를 구비하는 차량의 스티어링 휠에 장착되는 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트로서, 상기 터치 전극부는 중심으로부터 반경 방향으로의 원주 상에 배치되는 레이디얼 전극부와 중심에 배치되는 센트럴 전극부를 구비하되, 상기 레이디얼 전극부는 센틀럴 전극부를 중심으로 외측 원주 배치되고, 상기 레이디얼 전극부는 상기 터치 전극부의 중심으로부터 상이한 반경을 이루는 복수 개의 레이디얼 전극 라인을 구비하고, 상기 레이디얼 전극 라인은 각분할 배치되는 레이디얼 전극 라인 포션을 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트를 제공한다.

Description

차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트{TOUCH SWITCHING UNIT MOUNTED ON VEHICULAR STEERING WHEEL}
본 발명은 스위치 장치에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 차량의 스티어링 휠에 장착되어 터치 감지를 신뢰도를 높이고 강인하게 하는 스위치 장치에 관한 것이다.
자동차 등의 차량에는, 이동 수단으로서의 기능을 넘어서 사용자로 하여금 보다 안정적이면서도 편안한 주행 상태를 제공할 수 있도록 하는 각종 편의 수단으로서 기능이 요구되고 있다. 따라서, 차량에는 다양한 편의 시설과 이를 작동 및 제어하기 위한 각종 스위치 및 이들의 표시 장치들이 구비된다.
다양한 스위치들이 차량의 스티어링 휠에 집중되어 운전자의 편의성을 증대시키는데, 경우에 따라 복잡한 물리적 스위치의 배치는 운전자로 하여금 오작동을 발생시키거나 차량의 스티어링 휠에 시선을 고정시키게 만들어 오히려 안전 사고 위험성을 높이게 될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 간단한 구조를 취하여 단순화된 스위칭 구조를 이루도록 축약된 스위칭 구조를 이루되, 단순 접촉을 넘어 접촉 동작 인지를 가능하게 하여 동작성 및 기능성을 증대시킬 수 있도록 운전자 등의 접촉 동작을 정확하게 감지하고 접촉 방향 등의 정확한 인지 가능하게 하고, 제조 원가를 절감시킴과 동시에 시인성 증대 및 신속한 시각적 인지를 가능하게 하는 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전원부로부터 전원을 입력받아 사용자의 접촉에 의한 정전용량 변화에 따른 전기적 신호 변화를 감지하는 터치 전극부를 구비하는 차량의 스티어링 휠에 장착되는 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트로서, 상기 터치 전극부는 중심으로부터 반경 방향으로의 원주 상에 배치되는 레이디얼 전극부와 중심에 배치되는 센트럴 전극부를 구비하되, 상기 레이디얼 전극부는 센틀럴 전극부를 중심으로 외측 원주 배치되고, 상기 레이디얼 전극부는 상기 터치 전극부의 중심으로부터 상이한 반경을 이루는 복수 개의 레이디얼 전극 라인을 구비하고, 상기 레이디얼 전극 라인은 각분할 배치되는 레이디얼 전극 라인 포션을 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트를 제공한다.
상기 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 있어서, 상기 레이디얼 전극 라인 중 어느 하나의 레이디얼 전극 라인 포션의 중심은 인접한 다른 레이디얼 전극 라인 포션의 중심과 사전 설정된 사전 설정 포션 중심 각도로 교번 배치될 수도 있다.
상기 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 있어서, 각각의 상기 레이디얼 전극 라인의 레이디얼 전극 라인 포션은 90도 분할 배치되고, 상기 사전 설정 포션 중심 각도는 45도일 수도 있다.
상기 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 있어서, 상기 레이디얼 전극 라인 중 어느 하나의 레이디얼 전극 라인 포션의 중심은 인접한 다른 레이디얼 전극 라인 포션의 중심과 사전 설정된 사전 설정 포션 중심 각도로 교번 배치되고, 상기 레이디얼 전극 라인 포션은 원주 방향으로 적어도 하나 이상이 적어도 다른 하나와 상이한 중심각을 갖는 형상의 비균등 배치될 수도 있다.
상기 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 있어서, 상기 레이디얼 전극 라인 중 어느 하나의 레이디얼 전극 라인 포션의 중심은 인접한 다른 레이디얼 전극 라인 포션의 중심과 사전 설정된 사전 설정 포션 중심 각도로 교번 배치되고,
상기 터치 전극부에 의한 전기적 신호 변화에 기초하여 제어부의 광 출력 제어 신호에 따라 사전 설정된 빛을 출력하는 광출력부를 더 구비할 수도 있다.
상기 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 있어서, 상기 터치 전극부는 투명 전극을 구비하고, 상기 광출력부는 제 1 파장광을 출력하는 제 1 파장광원과, 상기 제 1 파장광과 상이한 파장대의 제 2 파장광을 출력하는 제 2 파장광원을 포함하는 광출력소자를 구비하고, 상기 터치 전극부의 하부에는 상기 광 출력소자의 상이한 파장대의 빛 중 적어도 하나를 선택 투과시킬 수 있는 컬러 필터를 구비할 수도 있다.
상기 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 있어서, 상기 컬러 필터는: 상기 제 1 파장광의 투과만을 허용하는 선택 투과부와, 상기 제 1 파장광 및 상기 제 2 파장광을 모두 투과시키는 전투과부를 구비할 수도 있다.
상기 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 있어서, 상기 컬러 필터는: 상기 전투과부의 일면 상에는 상기 전투과부를 투과한 빛의 투과를 사전 설정된 비율로 감광시키는 감광부가 더 구비될 수도 있다.
상기 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 있어서, 상기 광출력부는 상기 광출력소자와 상기 컬러 필터 사이에 배치되어 상기 광출력소자로부터의 빛을 상기 컬러 필터로 전달하는 광출력가이드를 구비할 수도 있다.
상기 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 있어서, 상기 광출력가이드의 상기 광출력소자를 향한 단부 면적은 상기 컬러 필터를 향한 단부 면적보다 작은 값을 구비하되, 상기 광출력가이드의 상기 컬러 필터를 향한 일면은 상기 광출력 소자로부터의 거리에 따라 변화되는 광출력가이드출사부를 구비하여 상기 광출력가이드의 상기 컬러 필터를 향한 일면을 통하여 출사되는 빛의 조도를 균일화시킬 수도 있다.
상기 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 있어서, 상기 터치 전극부의 감지 신호를 사전 설정 문턱값과 비교하고, 사전 설정된 문턱값 이상의 지속 시간을 사전 설정 지속 시간과 비교하여 상기 제어부로 필터링된 터치 감지 신호를 제공하는 터치 필터링부가 더 구비될 수도 있다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트는, 레이디얼 전극부와 센트럴 전극부를 구비하고, 레이디얼 전극부가 반경 방향으로 복수 개 분할 배치되는 구성을 이루고, 원주 방향으로 각분할되어 사용자의 터치 영역의 정확한 감지와 더불어, 접촉 영역의 변화를 통한 동작 감지를 간단한 구조를 통하여 정확하게 감지할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트는, 레이디얼 전극부와 센트럴 전극부를 구비하고, 레이디얼 전극부가 반경 방향으로 복수 개 분할 배치되는 구성을 이루고, 원주 방향으로 각분할됨과 동시에 반경 방향으로 교번 배치되어 사용자의 터치 영역의 정확한 감지와 더불어, 접촉 영역의 변화를 통한 동작 감지를 간단한 구조를 통하여 보다 정확하게 감지할 수 있고, 또한, 레이디얼 전극부의 원주 방향으로 비균등 배치를 통하여 스크롤 동작과 메뉴 선택 동작의 작동성을 보다 강화할 수도 있다.
둘째, 본 발명에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트는, 간단한 구조의 빛의 선별적 투과를 통하여 시인성 및 신속한 인지 증대를 이룸과 동시에 제조 원가를 현저하게 저감시킬 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트는, 기생 용량 등에 의한 노이즈를 대응한 터치 필터링부를 통하여 크기 및 시간을 통항 2중 필터링을 통하여 보다 정확한 터치 입력 여부를 파악 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유니트 스위치를 구비하는 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 대한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 개략적인 부분 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 개략적인 개념 상태도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 작동 상태도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 컬러필터에 대한 개략적인 부분 평면도 및 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 광출력부에 대한 개략적인 상태도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 광출력부의 광출력 가이드에 대한 부분 평면도 및 조도와 부식도의 관계도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 터치 필터링부의 작동 상태를 설명하는 상태도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 작동 상태도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 사시도 및 개략적인 부분 단면도이다.
도 18은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 레이디얼 전극부의 배치 상태도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 2채널 입력 신호를 통한 방향성 인지를 나타내는 신호 선도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트에 대한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트는 하우징(100)에 배치되는 터치 전극부(300)를 구비하고, 이러한 터치 전극부(300)를 가동시키는 전원부(600) 및 사용자에 의한 별도의 입력부(50) 등이 구비될 수 있고, 이러한 터치 전극부(300) 등의 동작에 의한 신호 변화는 제어부(20)로 전달되어 제어부(20)가 저장부(30)에 저장된 사전 설정 데이터를 이용하여 연산부(40)를 통한 소정의 연산 과정을 거쳐 대응되는 제어 신호를 작도웁(60)로 전달할 수도 있고, 제어부(20)가 입력부(50) 내지 터치 전극부(300) 등의 조작에 따라 광출력부(700)를 가동시킬 수도 있고, 경우에 따라 이러한 제어 신호는 통신부(900) 및 호스트를 거쳐 차량의 주 제어부(미도시)로 전달될 수도 있는 등 다양한 구성이 가능하다.
터치 전극부(300)를 구비하여 차량의 스티어링 휠에 장착되는 스위치 유니트로서, 터치 전극부(300)는 레이디얼 전극부(310)를 포함한다. 터치 전극부(300)는 ITO 등의 투명 전극으로 형성될 수 있다.
운전자의 조작 상의 편의를 제공하기 위하여 차량의 스티어링 휠(미도시)에는 다양한 스위치 장치들이 장착되는데, 본 발명의 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트(10)는 레이디얼 전극부(310)를 포함하는 터치 전극부(300)를 포함한다. 본 발명의 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트는 정전 용량 방식의 터치 전극부(300)를 구비하며, 터치 전극부(300)가 가동되는 정전 용량 방식은 통상적인 방식의 이격된 두 개의 평판형 전극으로 구성되어 운전자의 손가락 등의 신체가 접근 내지 접촉하는 경우 발생하는 정전기에 의한 정전 용량 변화 방식이므로 작동 과정에 대한 구체적 설명은 생략하고, 본원의 터치 전극부(300)가 구비하는 구체적 특징적 구조를 중심으로 설명한다. 본 실시예에서 터치 전극부(300)는 평면도를 중심으로 설명되어 쌍을 이루며 배치되는 전극 중 하나의 전극부를 중심으로 설명한다.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 개략적인 블록선도 및 단면도가 도시되고, 도 3 및 도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 터치 전극부의 배치 상태를 나타내는 개략적인 부분 평면도 및 배치 상태도가 도시된다.
차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트(10)는 하우징 커버(100)와, 하우징 커버(100)의 내부에 위치 고정되어 배치되는 기판(200)을 구비하고, 기판(200)은 커넥터(미도시)를 통하여 전기 장치와 연결되는데, 제어부(20, 도 1 참조) 등의 전기 요소는 기판(200)의 일면 상에 개별 배치될 수도 있고, 경우에 따라 외부에 별도 배치되는 구조를 취할 수도 있는 등 다양한 구성이 가능하다.
하우징(100)은 운전자의 조작에 의한 정전기 터치 상태의 변화를 원활하게 전달하고, 하기되는 광출력부(700)로부터 출력되는 빛을 원활하게 외부로 출사 가능하게 한다. 하우징(100)은 본 실시예에서 반투명 기능을 부여하여 내부 공간이 모두 보이지는 않되, 내부에 배치되는 광출력부(700)로부터 출사되는 빛은 출력 가능하게 하는데, 본 실시예에서 하우징은(100)은 반투명 재질의 PC(polycarbonate) 재질로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 하우징의 저면 측의 구조물에 대하여는 생략되었는데, 하우징(100)의 저면에는 스티어링 휠의 구성요소가 배치될 수 있다.
기판(200)은 하우징(100)의 내부에 배치되는데, 기판(200)의 일면 상에는 광출력부(700)가 배치된다. 광출력부(700)는 하기되는 터치 전극부(300)에 의한 전기적 신호 변화에 기초하여 제어부(20)의 신호에 따라 사전 설정된 빛을 출력 및 전달하는데, 광출력부(700)는 광출력소자(710)를 포함하고, 경우에 따라 광출력가이드(720)를 더 포함할 수 있다.
터치 전극부(300)는 하우징(100)의 상단 저면 측에 배치되는데, 기판(200)과 전기적 연결 구조를 형성한다. 전원부로(600)로부터 전원을 입력받아 사용자의 접촉에 의한 정전용량 변화에 따른 전기적 신호 변화를 감지하는데, 터치 전극부(300)는 하기되는 각각의 전극 접촉 등에 의한 정전용량 변화에 따른 전기적 신호 변화를 변환 출력하여 하기되는 제어부(20)로 전달하기 위한 센서 변환부(330)를 더 구비할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 전극부(300)는 센트럴 전극부(330)를 포함하는데, 센트럴 전극부(330)는 터치 전극부(300)의 중앙에 배치되고, 센트럴 전극부(320)의 외주 주변으로 레이디얼 전극부(310)가 배치된다. 센트럴 전극부(330)도 레이디얼 전극부(310)와 마찬가지로 ITO 등의 투명 전극으로 형성될 수 있다.
터치 전극부(300)는 레이디얼 전극부(310)를 포함하는데, 레이디얼 전극부(310)는 중심으로부터 반경 방향으로 원주 상에 배치된다. 레이디얼 전극부(310)는 복수 개의 레이디얼 전극 라인(310a,310b)를 포함하는데, 복수 개의 레이디얼 전극 라인(310a,310b)은 터치 전극부(300)의 중심으로부터 상이한 반경을 이룬다. 즉, 도면 부호 310a와 도면 부호 310b로 지시되는 레이디얼 전극 라인은 각각 외측 및 내측으로 서로 상이한 반경을 갖는 배치 구조를 이룬다.
또한, 각각의 레이디얼 전극 라인(310a,310b)은 각분할 구조를 이루는데, 레이디얼 전극 라인(310a,310b)을 이루는 각각의 각분할 구조는 레이디얼 전극 라인 포션(310a-1,310a-2,310a-3,310a-4; 310b-1,310b-2,310b-3,310b-4)를 포함한다. 본 실시예에선 레이디얼 전극 라인 포션은 등각 분할되는 구조를 이루며, 이러한 구성이 실제 사용에 있어 바람직하나, 이들의 각각의 레이디얼 전극 라인 포션은 서로 상이한 각분할 구조를 이룰 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 레이디얼 전극 라인(310a,310b)은 배치에 있어 각각의 레이디얼 전극 라인이 서로 상이한 배치 구조를 이룰 수도 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 레이디얼 전극 라인(310a,310) 중 어느 하나의 레이디얼 전극 라인에 있어 이의 레이디얼 전극 라인 포션의 중심은 인접한 다른 레이디얼 전극 라인 포션의 중심과 사전 설정된 사전 설정 포션 중심 각도(θ)로 교번 배치되는 구조를 이룬다. 즉, 레이디얼 전극부(310)에서의 중심을 도면 부호 O라고 할 때, 도면 부호 310a로 지시되는 레이디얼 전극 라인(310a)의 어느 하나의 레이디얼 전극 라인 포션(310a-1)의 중심선(O-Oo)은 인접한 다른 레이디얼 전극 라인(310b)의 인접한 레이디얼 전극 라인 포션(310b-2)의 중심선(O-Oi)와 사전 설정 포션 중심 각도(θ)만큼 사이각 형성되도록 각도 이격되어, 하나의 레이디얼 전극 라인(310a)의 각각의 레이디얼 전극 라인 포션(310a-1,310a-2,310a-3,310a-4)은 인접한 다른 레이디얼 전극 라인(310b)의 인접한 레이디얼 전극 라인 포션(310b-1,310b-2,310b-3,310b-4)과 중심선이 교차되지 않도록 각 중심선이 교번 배치되는 구조를 이룬다.
특히, 본 실시예에서 외측의 레이디얼 전극 라인(310a)은 90도 각분할되어 각각 1사분면, 2사분면, 3사분면,및 4사분면을 점유하고, 내측의 레이디얼 전극 라인(310b)도 90도 각 분할되되, 도면 부호 310a의 레이디얼 전극 라인(310a)과 45도의 사전 설정 포션 중심 각도(θ)만큼 이격되어 교번 배치되는 구조를 취한다. 이와 같은 구조를 통하여, 반경 방향과 원주 방향으로의 전극 배열을 효율적으로 배치함으로써 사용자, 특히 운전자에 의한 손가락 접촉으로 인한 작동시 진행 지점 내지 진행 방향 등을 보다 원활하게 감지 가능하다.
즉, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 사용자가 손가락으로 접촉하여 수평 방향으로 수평 방향 스와이핑(MH)을 실행하거나 또는 수직 방향으로 수직 방향 스와이핑(MV)를 실행하거나 또는 대각선 방향으로 대각 방향 스와이핑(MD)를 실행하는 경우, 대체적인 접촉이 최외곽 레이디얼 전극 라인(310a), 내측 레이디얼 전극 라인(310b) 및 센트럴 전극부(320)를 거쳐 다시 내측 레이디얼 전극 라인(310b) 및 최외곽 레이디얼 전극 라인(310a)의 순서로 접촉 동작에 의한 정전 용량 변화가 발생하고 이에 따른 전기적 신호의 변화가 발생 감지된다. 이 과정에서 각분할되어 인접 레이디얼 전극 라인의 레이디얼 전극 라인 포션들에 대하여 중심선이 교번 배치되는 구조를 취함으로써 각각의 레이디얼 전극 라인 포션의 전기적 신호의 변화를 통하여 사용자의 접촉 방향 내지 속도 등의 다양한 모션 상태를 감지 내지 추정 가능하다. 또한, 경우에 따라, 제어부(20)는 사용자의 동작이 최외곽 레이디얼 전극 라인, 내측 레이디얼 전극 라인, 센트럴 전극 라인, 내측 레이디얼 전극 라인, 최외곽 레이디얼 전극 라인의 순서로 진행되지 않고 이들 중의 어느 일단의 위치에서 다른 위치까지 변화하는 과정을 수평 스와이핑 동작, 수직 스와이핑 동작 내지 대각 스와이핑 동작 중의 어느 하나로 판단 가능하게 설정할 수도 있다. 예를 들어, 내측 레이디얼 전극 라인(31b-3), 센트럴 전극부(320), 내측 레이디얼 전극 라인(310b-2)의 순서로 진행되는 경우 제어부(20)가 대각 스와이핑 동작(MD)으로 인지하도록 판단 설정될 수도 있고, 내측 레이디얼 전극 라인(31b-3), 센트럴 전극부(320), 내측 레이디얼 전극 라인(310b-1)의 순서로 진행되는 경우 제어부(20)가 수평 스와이핑 동작(MH)으로 인지하도록 판단 설정될 수도 있는 등 사용자의 손가락의 터치 시작점과 터치 종료점이 최외곽 레이디얼 전극 라인의 레이디얼 전극 라인 포션이 아닌 경우에도 사용자의 동작에 대한 적정한 판단을 실행하도록 하는 제어 구조를 취할 수도 있다.
한편, 상기 실시예에서 레이디얼 전극 라인 포션은 원주 방향으로 등각 배치되는 구조를 취하였으나, 본 발명의 레이디얼 전극 라인 포션은 즉, 도 18에 도시된 바와 같이, 레이디얼 전극 라인 포션은 원주 방향으로 등각 분할 구조를 갖지 않고 비등각 구조를 이룰 수도 있는데, 이와 같은 비등각 구조의 레이디얼 전극 라인 포션(310aa-1, 310aa-2,310aa-3,310aa-4,310aa-5,310aa-6,310aa-7,310aa-8; 310bb-1, 310bb-2,310bb -3,310bb-4,310bb-5,310bb-6,310bb-7,310bb-8)은 원주 방향으로 8분할 배치되는 구조를 이루되, 레이디얼 전극 라인 포션(310aa-1, 310aa-2,310aa-3,310aa-4,310aa-5,310aa-6,310aa-7,310aa-8; 310bb-1, 310bb-2,310bb -3,310bb-4,310bb-5,310bb-6,310bb-7,310bb-8)은 원주 방향으로 상이한 크기를 갖는 도면 부호 θ1,θ2 (θ1>θ2)로 지시되는 각도로 분할되되, θ1,θ2의 각도를 갖는 레이디얼 전극 라인 포션이 원주 방향으로 교번 배치되는 구조를 취할 수 있다. 레이디얼 전극 라인 포션은 반경 방향으로도 교번 배치되는 구조를 취함은 상기 실시예에서와 동일하다. 레이디얼 전극 라인 포션 중 반경 방향으로의 최외곽 레이디얼 전극 라인 포션은 도면 부호 θ1로 지시되는 각도를 갖는 메뉴 레이디얼 전극 라인 포션((310aa-1,310aa-3,310aa-5,310aa-7)과, 도면 부호 θ2로 지시되는 각도를 갖는 스크롤 레이디얼 전극 라인 포션((310aa-2,310aa-4,310aa-6,310aa-8;)을 구비하는데, 메뉴 레이디얼 전극 라인 포션((310aa-1,310aa-3,310aa-5,310aa-7)은 넓은 커버리지를 통하여 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트의 소정의 메뉴 선택, 예를 들어 디스플레이 상에 표시되는 GUI 형태의 메뉴를 선택하기 위한 방향 선택 내지 차량의 오디오 컨트롤을 위하여 주파수 내지 음량의 증감과 같은 선택 동작을 가능하게 하는 메뉴 선택 등을 위한 기능을 수행함과 동시에 스크롤 동작시해당 방위에 대한 감지 전극으로서 기능하는 레이디얼 전극 라인 포션으로 기능하고, 작은 각도를 갖는 스크롤 레이디얼 전극 라인 포션은 메뉴 레이디얼 전극 라인 포션과의 교번 배치를 통하여 사용자에 의한 원주 방향으로의 소정의 스크롤 동작의 보다 정확한 감지 기능을 실행하도록 할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트(10)는 반경 방향으로 교번 배치되는 레이디얼 전극 라인을 통하여 발생된 신호는 제어부에 2채널로 입력될 수 있다. 입력되는 신호는 도면 부호 310a로 지시되는 외곽 레이디얼 전극 라인과 도면 부호 310b로 지시되는 내측 레이디얼 전극 라인의 신호가 형성되는데, 제어부는 대응 전극으로부터 출력되는 신호의 시간 간격(df,db)를 이용하여 도면부호 df 및 db로 지시되는 시간 간격을 갖는 경우 각각 정시계방향 내내지 반시계 방향으로의 스크롤 동작의 여부를 신속하게 확인 가능하다. 이와 같은 구성을 통하여 도면에 도시된 바와 같이 반경 방향으로의 각각 대응되는 레이디얼 전극 라인 포션에 의한 입력 신호 간의 시간차가 발생하는데 제어부는 이로부터 현재 사용자에 의한 터치 조작의 진행 방향, 즉 사용자에 의한 스크롤 동작 등의 방향성 인지를 보다 용이하게 할 수 있다.
한편, 상기 언급된 바와 같이 본 발명의 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트(10)는 광출력부(700)를 더 구비한다. 광출력부(700)는 터치 전극부(300)에 의한 전기적 신호 변화에 기초하여 제어부(200의 광출력 제어 신호에 따라 사전 설정된 빛을 출력하는데, 광출력부(700)는 광출력소자(710)를 포함하고, 광출력가이드(720)를 더 포함할 수 있다. 광출력소자(710)는 동일한 파장대의 빛을 출력하는 소자, 예를 들어 LED 등으로 구현될 수도 있으나, 본 실시예에서의 광출력소자는 서로 다른 파장대의 빛을 출력하는 광출력소자(710;711,713)를 구비하는 구조를 취한다. 광출력소자(710;711,713)는 제 1 파장 광원(711)과 제 2 파장 광원(713)을 구비하는데, 제 1 파장 광원(711)의 제 1 파장광과 제 2 파장 광원(713)의 제 2 파장광은 서로 상이한 파장대의 빛을 형성한다. 예를 들어, 제 1 파장 광원(711)은 청색광을 출력하는 청색 LED로 구현되고, 제 2 파장광원(713)은 적색광을 출력하는 적색 LED로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트(10)는 컬러필터(500)를 포함하는데, 컬러 필터(500)와 터치 전극부(300)의 사이에는 폴리카보네이트 재질 등의 투명 플레이트(400)가 배치되어 컬러필터와 터치 전극부 간의 간섭을 방지할 수도 있다.
컬러필터(500)를 통하여 소정의 빛의 선택적 투과 내지 감광 기능을 구현하는 구조를 취할 수 있다. 즉, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 컬러필터(500)는 터치 전극부(300)의 하부에 배치되어 광 출력소자(700)의 상이한 파장대의 빛을 선택적으로 투과하여 출사 내지 감광시키는 기능을 실행하는데, 컬러필터(500)는 선택 투과부(AFS)와 전투과부(AF)를 구비한다. 컬러필터(500)는 제 1파장광만을 투과시키는 컬러필터 제1포션(510b)와 제 2파장광만을 투과시키는 컬러필터 제2포션(510a)로 구성되는 컬러필터 베이스(510)를 포함하는데, 경우에 따라 컬러필터(500)는 감광부(520)를 더 포함한다. 컬러필터 베이스(510)가 형성하는 컬러필터 제1포션(510b)이 이루는 선택 투과부(AFS)와, 컬러필터 제2포션(510a)가 이루는 전투과부(AF)에 있어, 선택 투과부(AFS)는 두 개의 파장광 중 어느 하나, 본 실시예에서는 제 1 파장광의 투과만을 허용하고, 제 2 파장광은 차단하여 외부로의 출사를 억제한다. 전투과부(AF)는 제 1 파장광 및 제 2 파장광을 모두 투과시키는데, 컬러필터 제2포션(510a)에 의하여 형성되는 전투과부(AF)의 일면 상에는 감광부(520)가 배치되는데, 감광부(520)는 전투과부(AF)의 일면 상에 배치되어 전투과부(AF)를 통과하는 빛의 투과를 사전 설정된 비율로 감광시키는데, 감광부(520)는 특정 재질로 형성되어 제 1 파장광과 제 2파장광에 대하여 출사되는 광량을 제한하는 방식으로 형성될 수도 있고, 감광부(520)의 표면에 미세한 홈이 형성되어 출사되는 빛의 분산을 통한 광량 조절을 이루는 방식을 취할 수도 있는 등 다양한 방식이 가능하다. 본 실시예에서는 감광부가 구비되는 컬러필터를 중심으로 기술되었으나 경우에 따라 컬러 필터가 배제되는 구조를 취할 수도 있다.
또한, 광출력부(700)는 광출력소자(710)와 더불어 기판(200)으로부터 이격된 하우징(100)까지 빛을 안정적으로 전달, 구체적으로 하우징(100)의 상단 저면에 배치되는 컬러필터(500)까지 안정적으로 전달하기 위한 요소로 광출력가이드(720)를 더 구비할 수 있다. 광출력가이드(720)는 사다리꼴 형상을 이루는데, 광출력소자(710)와 마주하는 단부는 출사되는 빛의 인입을 위하여 광출력소자(710)에 대응하는 너비를 갖고, 광출력가이드(720)의 상단, 즉 컬러필터(500)를 향한 단부는 보다 넓은 너비를 갖는다.
경우에 따라, 사다리꼴 형상의 광출력가이드(720)의 광량 거리의 상이함으로 인한 조도 변화로 인한 사용자의 시각적 품질 차이로 인한 제품성 저하를 방지하기 위하여 광출력가이드(720)의 일면은 광출력가이드출사부를 구비하는 구성을 취할 수동 있다. 광출력가이드출사부는 광출력소자(710)로부터 컬러필터(500)까지의 거리에 따라 변화되는 표면 부식도를 갖는다. 즉, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 광출력 소자(710)로부터 외측으로 향할수도록 표면 부식도가 감소되고(A,C), 중앙으로 향할수록 표면 부식도가 증대된다(B). 이는 광출력소자(710)로부터의 외측에서의 광경로(A,C)가 중앙에서의 광경로(B)보다 훨씬 길기 때문이며, 이에 따라 중앙 부위에서의 빛의 출사율을 소정 저감시키는 방식을 취함여 전체 표면에서의 빛의 출사율의 균일성을 유지할 수도 있다.
상기와 같은 구성을 통하여 차량의 전원 미인가 등의 경우 오프 상태(도 13참조)를 형성한다. 전원이 인가되는 경우 입력부(50)를 통한 입력 내지 터치 전극부(300)를 통한 입력에 의하여 제어부(20)의 제어 신호에 따라 광출력부(700)의 광출력소자(710)가 소정의 빛을 출력하는데, 도 14에 도시된 바와 같이 제 2 파장 광원(713)의 작동에 의하여 제2파장광인 적색광이 출력되고, 제 1 파장광원(711)이 오프되는 경우, 적색광은 전투광부(AF)를 통하여 외부로 출사되되, 선택 투과부(AFS)에서는 차단되어 외부로의 출사가 억제된다. 반면, 제 1 파장 광원(711)이 온되고, 제 2 파장 광원(713)이 오프되는 경우, 전투과부(AF) 및 선택 투과부(AFS)는 모두 청색광을 출력한다(도 15 참조).
또한, 경우에 따라, 본 발명의 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트(10)의 터치 전극부(300)에 의한 정전용량 변화에 의한 신호는 문턱값 이상의 경우에만 작동하도록 하는데, 이 과정에서 전원부(600)로부터의 전원 신호를 제어부(20) 내지 경우에 따라 별도의 전원 감지회로에 의하여 전원 신호 변화를 감지하고 이에 대응하여 사전 설정 문턱값을 일정 크기만큼 지속적으로 변동시켜, 전압 변화에 따른 감도 변화 등에 능동적으로 대응할 수도 있다.
그런 후, 기생 용량 등에 의한 노이즈 등이 발생하더라도 사용자에 의한 터치 여부를 판단하기 위한 터치 필터링부(800)에 의한 터치 여부 선별이 이루어질 수 있다. 즉, 도 12에 도시된 바와 같이, 터치 필터링부(800)에 의한 필터링은 1차 필터링과 2차 필터링 구조를 형성하는데, 1차 필터링은 전압 크기로 필터링 과정을 이루고, 2차 필터링은 지속 시간으로 필터링 과정을 실행한다. 1차 필터링의 경우 문턱값보다 작은 N1 등은 제거되고 문턱값 이상의 N2, T, N3는 유지되는데, 2차 필터링의 경우 N2, T, N3에 대한 지속 시간을 파악하여 이에 대응하는 NF2, Tf, NF3 중 사전 설정된 사전 설정 지속 시간(미도시)보다 긴 TF만이 잔존하고 NF2, NF3는 제거된다. 이와 같은 방식을 통하여 사용자의 접촉에 의한 정전용량 변화를 감지하고 대응되는 신호를 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 터치 전극부의 레이디얼 전극부는 필름 등의 베이스(기재; 미도시)에 배치되는 접촉 배치되는 구조를 취할 수도 있으나, 경우에 따라 하우징(100a)에는 각 분할 영역을 격리시키는 하우징 리브(101a)가 더 구비되고, 터치 전극부의는 각분할된 레이디얼 전극 라인 포션은 하우징 리브(101a)가 형성하는 공간에 개별 삽입되는 구조를 취할 수도 있다. 이 경우, 개별 삽입 배치되는 터치 전극부와 마찬가지로 컬러필터(500) 및 투명 플레이트(400)도 분할되어 개별 삽입되는 구조를 취할 수도 있다.
이와 같은 구성을 통하여 본 발명의 차량용 스티어링 휠 스위치 유니트는 소정의 터치 동작을 보다 정확하고 강인하게 감지 실행하고 시인성 증대로 인한 정확한 위치 확인을 가능하게 할 수 있다.
상기 실시예에서는 본 발명을 설명하기 위한 일예로서 본 qkfuad은 이에 국한되지 않고 다양한 구성이 가능하며, 청구범위에 의하여 해석된다.
10...차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트
100...하우징
200...기판 300...터치 전극부

Claims (11)

  1. 전원부로부터 전원을 입력받아 사용자의 접촉에 의한 정전용량 변화에 따른 전기적 신호 변화를 감지하는 터치 전극부를 구비하는 차량의 스티어링 휠에 장착되는 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트로서, 상기 터치 전극부는 중심으로부터 반경 방향으로의 원주 상에 배치되는 레이디얼 전극부와 중심에 배치되는 센트럴 전극부를 구비하되, 상기 레이디얼 전극부는 센틀럴 전극부를 중심으로 외측 원주 배치되고, 상기 레이디얼 전극부는 상기 터치 전극부의 중심으로부터 상이한 반경을 이루는 외측 레이디얼 전극 라인 및 내측 레이디얼 전극 라인을 구비하고, 상기 외측 및 내측 레이디얼 전극 라인은 각각 각분할 배치되는 레이디얼 전극 라인 포션을 구비하고,
    상기 터치 전극부(300)의 동작에 의한 신호 변화를 전달 입력받고, 저장부(30)에 저장된 사전 설정 데이터를 이용하여 연산부(40)를 통한 연산 과정을 거쳐 대응되는 제어 신호를 작동부(60)로 전달하는 제어부(20)를 더 구비하고,
    상기 외측 및 내측 레이디얼 전극 라인 중 어느 하나의 레이디얼 전극 라인 포션의 중심은 다른 레이디얼 전극 라인의 인접한 레이디얼 전극 라인 포션의 중심과 사전 설정된 사전 설정 포션 중심 각도로 교번 배치되고,
    상기 터치 전극부에 의한 전기적 신호 변화에 기초하여 제어부의 광 출력 제어 신호에 따라 사전 설정된 빛을 출력하는 광출력부를 더 구비하고,
    상기 터치 전극부는 투명 전극을 구비하고, 상기 광출력부는 제 1 파장광을 출력하는 제 1 파장광원과, 상기 제 1 파장광과 상이한 파장대의 제 2 파장광을 출력하는 제 2 파장광원을 포함하는 광출력소자를 구비하고, 상기 터치 전극부의 하부에는 상기 광 출력소자의 상이한 파장대의 빛 중 적어도 하나를 선택 투과시킬 수 있는 컬러 필터를 구비하고,
    상기 광출력부는 상기 광출력소자와 상기 컬러 필터 사이에 배치되어 상기 광출력소자로부터의 빛을 상기 컬러 필터로 전달하는 광출력가이드를 구비하고,
    상기 광출력가이드의 상기 광출력소자를 향한 단부 면적은 상기 컬러 필터를 향한 단부 면적보다 작은 값을 구비하되, 상기 광출력가이드의 상기 컬러 필터를 향한 일면은 상기 광출력 소자로부터의 거리에 따라 변화되는 광출력가이드출사부를 구비하여 상기 광출력가이드의 상기 컬러 필터를 향한 일면을 통하여 출사되는 빛의 조도를 균일화시키고,
    상기 광출력가이드출사부는 상기 광출력소자로부터 상기 컬러필터(500)까지의 거리에 따라 변화되는 표면 부식도를 구비하고, 상기 표면 부식도는 상기 광출력 소자에 대응하는 중앙으로부터 외측으로 향할수록 감소되고,
    상기 컬러 필터는: 상기 제 1 파장광의 투과만을 허용하는 선택 투과부와, 상기 제 1 파장광 및 상기 제 2 파장광을 모두 투과시키는 전투과부를 구비하고,
    상기 컬러 필터는: 상기 전투과부의 일면 상에는 상기 전투과부를 투과한 빛의 투과를 사전 설정된 비율로 감광시키는 감광부가 더 구비되고,
    상기 제어부는 상기 센트럴 전극부 및 상기 내측 레이디얼 전극 라인(310b) 및 외측 레이디얼 전극 라인(310a)의 전기적 신호의 변화를 통하여 사용자의 수평 스와이핑 동작, 수직 스와이핑 동작 내지 대각 스와이핑 동작 중 하나를 판단 가능하고,
    각각의 상기 레이디얼 전극 라인의 레이디얼 전극 라인 포션은 90도 분할 배치되고, 상기 사전 설정 포션 중심 각도는 45도인 것을 특징으로 하는 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트.
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  4. 전원부로부터 전원을 입력받아 사용자의 접촉에 의한 정전용량 변화에 따른 전기적 신호 변화를 감지하는 터치 전극부를 구비하는 차량의 스티어링 휠에 장착되는 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트로서, 상기 터치 전극부는 중심으로부터 반경 방향으로의 원주 상에 배치되는 레이디얼 전극부와 중심에 배치되는 센트럴 전극부를 구비하되, 상기 레이디얼 전극부는 센틀럴 전극부를 중심으로 외측 원주 배치되고, 상기 레이디얼 전극부는 상기 터치 전극부의 중심으로부터 상이한 반경을 이루는 외측 레이디얼 전극 라인 및 내측 레이디얼 전극 라인을 구비하고, 상기 외측 및 내측 레이디얼 전극 라인은 각각 각분할 배치되는 레이디얼 전극 라인 포션을 구비하고,
    상기 터치 전극부(300)의 동작에 의한 신호 변화를 전달 입력받고, 저장부(30)에 저장된 사전 설정 데이터를 이용하여 연산부(40)를 통한 연산 과정을 거쳐 대응되는 제어 신호를 작동부(60)로 전달하는 제어부(20)를 더 구비하고,
    상기 외측 및 내측 레이디얼 전극 라인 중 어느 하나의 레이디얼 전극 라인 포션의 중심은 다른 레이디얼 전극 라인의 인접한 레이디얼 전극 라인 포션의 중심과 사전 설정된 사전 설정 포션 중심 각도로 교번 배치되고,
    상기 터치 전극부에 의한 전기적 신호 변화에 기초하여 제어부의 광 출력 제어 신호에 따라 사전 설정된 빛을 출력하는 광출력부를 더 구비하고,
    상기 터치 전극부는 투명 전극을 구비하고, 상기 광출력부는 제 1 파장광을 출력하는 제 1 파장광원과, 상기 제 1 파장광과 상이한 파장대의 제 2 파장광을 출력하는 제 2 파장광원을 포함하는 광출력소자를 구비하고, 상기 터치 전극부의 하부에는 상기 광 출력소자의 상이한 파장대의 빛 중 적어도 하나를 선택 투과시킬 수 있는 컬러 필터를 구비하고,
    상기 광출력부는 상기 광출력소자와 상기 컬러 필터 사이에 배치되어 상기 광출력소자로부터의 빛을 상기 컬러 필터로 전달하는 광출력가이드를 구비하고,
    상기 광출력가이드의 상기 광출력소자를 향한 단부 면적은 상기 컬러 필터를 향한 단부 면적보다 작은 값을 구비하되, 상기 광출력가이드의 상기 컬러 필터를 향한 일면은 상기 광출력 소자로부터의 거리에 따라 변화되는 광출력가이드출사부를 구비하여 상기 광출력가이드의 상기 컬러 필터를 향한 일면을 통하여 출사되는 빛의 조도를 균일화시키고,
    상기 광출력가이드출사부는 상기 광출력소자로부터 상기 컬러필터(500)까지의 거리에 따라 변화되는 표면 부식도를 구비하고, 상기 표면 부식도는 상기 광출력 소자에 대응하는 중앙으로부터 외측으로 향할수록 감소되고,
    상기 컬러 필터는: 상기 제 1 파장광의 투과만을 허용하는 선택 투과부와, 상기 제 1 파장광 및 상기 제 2 파장광을 모두 투과시키는 전투과부를 구비하고,
    상기 컬러 필터는: 상기 전투과부의 일면 상에는 상기 전투과부를 투과한 빛의 투과를 사전 설정된 비율로 감광시키는 감광부가 더 구비되고,
    상기 제어부는 상기 센트럴 전극부 및 상기 내측 레이디얼 전극 라인(310b) 및 외측 레이디얼 전극 라인(310a)의 전기적 신호의 변화를 통하여 사용자의 수평 스와이핑 동작, 수직 스와이핑 동작 내지 대각 스와이핑 동작 중 하나를 판단 가능하고,
    상기 레이디얼 전극 라인 중 어느 하나의 레이디얼 전극 라인 포션의 중심은 인접한 다른 레이디얼 전극 라인 포션의 중심과 사전 설정된 사전 설정 포션 중심 각도로 교번 배치되고,
    상기 레이디얼 전극 라인 포션은 원주 방향으로 적어도 하나 이상이 적어도 다른 하나와 상이한 중심각을 갖는 형상의 비균등 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트.
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  11. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 전극부의 감지 신호를 사전 설정 문턱값과 비교하고, 사전 설정된 문턱값 이상의 지속 시간을 사전 설정 지속 시간과 비교하여 상기 제어부로 필터링된 터치 감지 신호를 제공하는 터치 필터링부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 차량 스티어링 휠 터치 스위치 유니트.
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