KR101856929B1 - 터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제어방법 - Google Patents

터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이져 가공을 이용한 전극을 설치하여 터치 신호를 입력함과 동시에 터치 입력장치에 발생한 물 또는 습기 등 수분을 감지하여 열을 가함으로써 수분을 제거하는 터치 입력장치에 관한 기술이다.
일 실시예에 따른 터치 입력장치는, 열선 패턴홈, 열선 패턴홈에 마련되어 발열하는 열선 전극, 열선 전극에 고주파를 인가하는 고주파 발생부, 및 열선 전극에 인가된 고주파를 통해 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지하고, 수분이 감지된 경우 상기 열선 전극에 고주파를 인가하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제어방법{TOUCH CONTROLL DEVICE, VEHICLE COMPRISING THE SAME, AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이져 가공을 이용한 전극을 설치하여 터치 신호를 입력함과 동시에 터치 입력장치에 발생한 물 또는 습기 등 수분을 감지하여 열을 가함으로써 수분을 제거하는 터치 입력장치에 관한 것이다.
터치 조작이 가능한 터치 입력장치를 구현하는 방법으로는 저항 방식, 정전용량 방식, 표면 초음파 방식, 트랜스미터 방식 등이 사용되고 있다.
이 중 정전용량 방식을 이용한 터치 입력장치에는 서로 교차하는 방향으로 전극 패턴을 형성하고, 손가락 등의 입력수단이 접촉했을 때, 전극간의 정전용량이 변하는 것을 검지하여 입력위치를 검출하는 타입의 것이 있다. 또는, 투과성 도전막의 양단에 동상인 동전위를 인가하고, 손가락 등의 입력수단이 접촉 또는 근접해서 캐패시터가 형성될 때에 흐르는 미약 전류를 검지하여 입력위치를 검출하는 타입의 것도 있다.
일반적으로, 터치 입력장치는 제1 기판에 제1 방향(예컨대 x축 방향)으로 배열된 제1 감지패턴들과 이러한 감지패턴들의 위치를 계산하기 위한 센서회로를 전기적으로 연결하는 다수의 제1 금속패턴을 포함하는 제1 패널과, 제2 기판에 제2 방향(예컨대 y축 방향)으로 배열된 제2 감지패턴들과 이러한 감지패턴들의 위치를 계산하기 위한 센서회로를 전기적으로 연결하는 다수의 제2 금속패턴을 포함하는 제2 패널을 접착제를 이용하여 접착하는 2패널 적층 구조로 되어 있다.
또한, 일반적인 터치 입력장치의 제조방법에는 터치패널에 적용하기 위해 투명전극인 ITO를 사용하는 방식과, 메탈 메쉬를 사용하는 방법과, FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 연성회로기판)를 사용하는 방법 등이 사용된다.
그러나 위의 공정들은 다수의 공정 단계들이 필요하여 복잡할 뿐만 아니라 공정 비용이 상당히 비싼 문제가 있으며, 기존의 공정들에 의해 제조된 터치 입력장치는 접착 방식을 이용하는 것으로 외부 진동 및 충격이나 고열에 취약한 문제가 있다. 따라서 제품의 내구성이 저하되고, 진동 및 고열이 수반되는 장치들에 적용이 어렵다.
또한, 일반적인 터치 입력장치의 경우, 주변의 온도 변화 또는 습도 변화에 따라 터치 입력장치에 물이나 습기 등 수분이 발생하면, 사용자의 터치 신호가 정확히 입력되지 않고 오류가 발생하는 경우가 있었다. 따라서, 터치 입력장치에 발생한 수분을 제거해야 될 필요성이 대두되었다.
레이져 가공을 이용한 전극을 설치하여 고주파를 인가함으로써 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지하고, 레이져 가공을 통해 마련된 전극을 발열시킴으로써 터치 입력장치의 수분을 제거하는 것을 목적으로 한다.
터치 입력장치에 발생한 물 또는 습기 등의 수분을 제거함으로써, 레이져 가공을 통해 마련된 전극이 사용자로부터 입력 받는 터치 신호의 오인식을 방지하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 터치 입력장치는,
열선 패턴홈, 상기 열선 패턴홈에 마련되어 발열하는 열선 전극, 상기 열선 전극에 고주파를 인가하는 고주파 발생부, 및 상기 열선 전극에 인가된 고주파를 통해 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지하고, 상기 수분이 감지된 경우 상기 열선 전극에 고주파를 인가하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 열선 전극에 고주파를 인가하여 정전 용량(capacitance)을 측정하고, 상기 측정된 정전 용량에 기초하여 유전율을 산출하고, 상기 산출된 유전율에 기초하여 상기 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 감지된 수분이 위치하는 영역에 대응되는 상기 열선 전극이 발열되도록 상기 열선 전극에 상기 고주파를 인가할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 열선 전극의 좌표 정보에 기초하여 상기 감지된 수분이 위치하는 영역을 결정할 수 있다.
또한, 터치 패턴홈 및 상기 터치 패턴홈에 마련되어 터치 명령을 입력 받는 터치 전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 열선 패턴홈은, 금속 복합체를 포함하는 제 1베이스의 일 면에 형성되고, 상기 터치 패턴홈은, 금속 복합체를 포함하는 제 2베이스의 일 면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 열선 패턴홈은, 제 1열선 패턴홈 및 상기 제 1열선 패턴홈과 인접하여 배치되는 제 2열선 패턴홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 패턴홈은, 제 1터치 패턴홈 및 상기 제 1터치 패턴홈과 인접하여 배치되는 제 2터치 패턴홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 열선 전극은, 상기 제 1열선 패턴홈에 마련되는 제 1열선 패턴과, 상기 제 2열선 패턴홈에 마련되는 제 2열선 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 전극은, 상기 제 1터치 패턴홈에 마련되는 제 1터치 패턴과, 상기 제 2터치 패턴홈에 마련되는 제 2터치 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2베이스는 상기 제 1베이스 위에 적층되고, 상기 제 1베이스 및 상기 제 2베이스는 수지, 유리, 또는 가죽의 일 면에 코팅될 수 있다.
또한, 상기 제 1베이스 및 상기 제 2베이스는 PC(Polycarbonate), PA(Polyamide), 및 ABS(acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer) 중 어느 하나 이상을 포함하는 레진(Resin)과 Mg, Cr, Cu, Ba, Fe, Ti, 및 Al 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 열선 전극은, 니크롬선 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 터치 전극이 입력 받는 터치 명령 또는 제스처를 입력 신호로 변환하여 송출할 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 터치 입력장치 제어방법은,
열선 전극에 고주파를 인가하고, 상기 열선 전극에 인가된 고주파를 통해 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지하고, 상기 수분이 감지된 경우 상기 열선 전극에 고주파를 인가한다.
또한, 상기 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지하는 것은, 상기 열선 전극에 고주파를 인가하여 정전 용량을 측정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지하는 것은, 상기 측정된 정전 용량에 기초하여 유전율을 산출하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지하는 것은, 상기 산출된 유전율에 기초하여 상기 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지할 수 있다.
또한, 상기 수분이 감지된 경우 상기 열선 전극에 고주파를 인가하는 것은, 상기 감지된 수분이 위치하는 영역에 대응되는 상기 열선 전극이 발열되도록 상기 열선 전극에 상기 고주파를 인가할 수 있다.
또한, 상기 감지된 수분이 위치하는 영역을 결정하는 것은, 상기 열선 전극의 좌표 정보에 기초하여 상기 감지된 수분이 위치하는 영역을 결정할 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 터치 입력장치를 포함하는 차량은, 상기 터치 입력장치 중 어느 하나를 포함하는 차량일 수 있다.
또한, 상기 터치 입력장치는 기어박스에 설치되는 중앙 집중형 조작계에 설치될 수 있다.
레이져 가공을 이용한 전극을 LDS(Laser Directing Structure) 공법을 이용하여 설치하므로, 터치 입력장치가 곡면의 형상인 경우에도 터치 신호 입력을 위한 터치 전극을 형성하기 용이하다. 특히, 터치 입력장치가 복곡면으로 마련되는 경우에도 터치 전극을 형성할 수 있다.
레이져 가공을 이용한 전극을 설치하여 고주파를 인가함으로써 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지하고, 레이져 가공을 통해 마련된 전극을 발열시킴으로써 터치 입력장치의 수분을 제거할 수 있다.
또한, 터치 입력장치에 발생한 물 또는 습기 등의 수분을 제거함으로써, 레이져 가공을 통해 마련된 전극이 사용자로부터 입력 받는 터치 신호의 오인식을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 열선 전극 및 터치 전극 배치 모습을 나타내는 구조도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 내부 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 열선 전극 또는 터치 전극을 나타내는 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 열선 전극 또는 터치 전극을 상세히 나타내는 확대도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치 입력장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 제어 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따라 터치 입력장치에 발생한 수분에 의해 변화되는 유전율을 측정하는 것을 도시한 개념도이다.
도 8은 일 실시예에 따라 터치 입력장치의 일 영역에 수분이 발생한 모습을 도시한 것이다.
도 9는 일 실시예에 따라 열선 전극의 좌표 정보에 기초하여 터치 입력장치에 발생한 수분이 위치하는 영역을 도시한 것이다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치 입력장치 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 11은 일 실시예에 따라 차량에 설치되는 터치 입력장치를 나타내는 사시도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 터치 입력장치가 설치된 기어박스를 나타내는 사시도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 터치 입력장치가 설치된 차량의 실내 모습을 나타내는 도면이다.
개시된 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도 면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
개시된 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람 직한 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제어방법을 후술된 실시예들에 따라 상세하게 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 나타내며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 실시예를 통하여 발명을 통상의 기술자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 다만, 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다.
이하에서 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 이하에서 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 통상의 기술자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 이하에서 선택적으로 기재된 양상이나 선택적으로 기재된 실시예의 구성들은 비록 도면에서 단일의 통합된 구성으로 도시되었다 하더라도 달리 기재가 없는 한, 통상의 기술자에게 기술적으로 모순인 것이 명백하지 않다면 상호간에 자유롭게 조합될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
터치 입력장치는 터치패드(Touch Pad) 형태로 마련될 수 있고, 또는 터치패널(Touch Panel) 형태로 마련될 수 있다. 그리고 터치 입력장치는 사용자의 손가락 등의 입력수단의 접촉(또는 근접)에 의해 신호를 입력 받고, 접촉(또는 근접)된 위치를 파악할 수 있는 수단이다.
터치패드(Touch Pad)는 주로 노트북 등의 입력장치로 사용되고, 최근에는 차량의 입력장치로 사용되고 있다. 그리고 터치패널(Touch Panel)은 사용자가 스크린을 보면서 직접 위치를 지정할 수 있는 대화형 그래픽 입력장치의 일종이다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 열선 전극 및 터치 전극 배치 모습을 나타내는 구조도이다.
도 1은 터치 입력장치(100) 내부에 마련되는 열선 전극(120) 및 터치 전극(140)의 배치 모습을 나타내는 구조도로서, 실제 보이는 것과는 다르지만 터치 입력장치(100)의 동작 방법을 알기 쉽게 나타내기 위한 평면도이다.
터치 입력장치(100)는 사용자의 입력수단(일 예로, 손가락 또는 터치 펜)과 접촉할 수 있는 터치부(10), 터치부(10)와 일체로 형성되거나 터치부(10) 하부에 마련되는 터치 전극(140), 터치 전극(140) 하부에 마련되는 열선 전극(120), 이와 연결되는 배선부(30)와 접속패드(40)를 포함할 수 있다.
터치 전극(140)은 사용자가 손가락, 터치 펜 등으로 터치 입력장치(100)를 접촉하면 정전용량의 변화를 감지하여 그 위치를 감지할 수 있도록 일정한 패턴으로 형성될 수 있다. 이 때, 접촉(터치)은 직접적인 접촉 및 간접적인 접촉을 모두 포함하는 의미로 정의될 수 있다. 즉, 직접적인 접촉은 객체가 터치 입력장치(100)에 닿은 경우를 나타내고, 간접적인 접촉은 터치 입력장치(100)에 닿지는 않았지만 터치 전극(140)이 객체를 감지할 수 있는 범위 내에서 접근한 상태를 나타낸다.
열선 전극(120)은 제 1방향(도면에서 수평 방향)으로 일정한 구획을 나누어 배열될 수 있으며, 터치 전극(140)은 제 1방향과 다른 방향(도면에서 수직 방향)으로 일정한 구획을 나누어 배열될 수 있다. 열선 전극(120)과 터치 전극(140)은 서로 다른 층에 마련될 수 있고, 교차부(11)를 형성할 수 있다. 교차부(11)에서는 열선 전극(120)과 터치 전극(140)이 직접 접촉하지 않고 절연부를 사이에 두고 겹쳐질 수 있다.
후술할 바와 같이, 열선 전극(120)은 고주파의 인가에 의해 터치 입력장치(100)에 발생한 수분을 감지할 수 있고, 발생한 수분을 제거하도록 발열할 수 있다.
도 1에서는 열선 전극(120)과 터치 전극(140)이 수직으로 교차하여 겹쳐지는 것이 도시되어 있으나, 도 1에서와 달리 열선 전극(120)과 터치 전극(140)이 같은 방향으로 배열될 수 있으며, 전극의 배열 형태는 다양한 실시예가 존재할 수 있다.
열선 전극(120) 및 터치 전극(140)의 일 단은 금속배선 등으로 이루어지는 배선부(30)와 연결될 수 있고, 배선부(30)의 일 단에는 접속패드(40)가 마련되고, 각 배선부(30)는 접속패드(40)를 통해 회로기판(미도시)과 연결될 수 있다.
또한, 열선 전극(120) 및 터치 전극(140)의 일단부에는 접속부(20)가 마련될 수 있다. 접속부(20)는 열선 전극(120) 및 터치 전극(140)의 너비보다 넓게 마련되므로 배선부(30)를 전기적으로 접속시키기 용이하다. 접속부(20)와 배선부(30)는 도전성 접착제(일 예로, 솔더(solder))에 의해 접착될 수 있다.
입력수단이 터치 전극(140)에 접촉하는 경우, 정전용량이 감소하게 되고, 배선부(30)와 접속패드(40)를 통해 정전용량에 대한 정보가 제어부로 동작하는 회로기판에 도달하여, 제어부는 어느 위치에 입력 수단이 접촉하였는지를 판단할 수 있다. 또한, 입력수단이 터치 전극(140)에 가까워지는 경우에 정전용량이 감소하도록 구성될 수도 있고 이 경우, 제어부는 어느 위치에 입력 수단이 가까워졌는지 판단할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참고하여 터치 입력장치(100)의 구성에 대하여 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 내부 모습을 나타내는 사시도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 열선 전극 또는 터치 전극을 나타내는 평면도이며, 도 4는 일 실시예에 따른 열선 전극 또는 터치 전극을 상세히 나타내는 확대도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 터치 입력장치를 나타내는 단면도이다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참고하여, 터치 전극(140)의 구조를 설명하지만 터치 전극(140)의 하부에 마련되는 열선 전극(120) 역시 터치 전극(140)과 구성 및 동작이 동일하다.
도 2 내지 도 5를 참고하면, 터치 입력장치(100)는 사용자의 입력수단(일 예로, 손가락 또는 터치 펜)과 접촉할 수 있는 터치부(10), 터치부(10)와 일체로 형성되거나 터치부(10) 하부에 마련되어 터치 신호를 입력 받는 터치 전극(140)을 포함할 수 있고, 이러한 터치 전극(140)은 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)을 포함할 수 있다.
또한, 터치 입력장치(100)는 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)과 연결되는 배선부(30), 이와 연결되는 접속패드(40), 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)이 형성되는 제 2베이스(62) 및 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142) 상에 적층되는 제 2도장층(52)을 포함할 수 있다. 다만, 도 2는 제 2도장층(52)에 가려서 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)이 노출되지 않은 상태를 도시한다.
또한, 터치 입력장치(100)는 터치 전극(140) 하단에 마련되어 고주파의 인가에 따라 터치 입력장치(100)에 발생한 수분을 감지하고, 발열하여 수분을 제거하는 열선 전극(120)을 포함할 수 있다. 이러한 열선 전극(120)은 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)을 포함할 수 있다.
제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)은 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)과 마찬가지로 배선부(30)에 연결되어 접속패드(40)에 연결될 수 있다. 이 때, 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)이 연결되는 배선부(30) 및 접속패드(40)는 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)이 연결되는 배선부(30) 및 접속패드(40)와 동일할 수도 있고, 별개일 수도 있다. 또한, 터치 입력장치(100)는 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)이 형성되는 제 1베이스(61) 및 제 1베이스(61) 하단에 마련되는 제 1도장층(51)을 포함할 수 있다.
도 3을 참고하면, 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)은 사용자가 손가락, 터치 펜 등으로 터치 입력장치(100)를 접촉하면 정전용량의 변화를 감지하여 그 위치를 감지할 수 있도록 일정한 패턴으로 형성될 수 있다. 여기서, 접촉(터치)은 직접적인 접촉 및 간접적인 접촉을 모두 포함하는 의미로 정의될 수 있다. 즉, 직접적인 접촉은 객체가 터치 입력장치(100)에 닿은 경우를 나타내고, 간접적인 접촉은 터치 입력장치(100)에 닿지는 않았지만 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)이 객체를 감지할 수 있는 범위 내에서 접근한 상태를 나타낸다. 이러한 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)은 동일 평면 상에 마련될 수 있고, 다양한 형태의 패턴을 형성할 수 있다.
도 4를 참고하면, 제 1터치 패턴(141)은 서로 떨어져 배치되는 복수의 패턴을 포함할 수 있다. 그리고 각각의 패턴들은 연속된 "ㄹ" 형상일 수 있다. 구체적으로, n 번째 가로패턴(141a)의 오른쪽 단에 n 번째 세로패턴(141b)이 아래로 연결되고, n 번째 세로패턴(141b)의 아래 단에 n+1 번째 가로패턴(141c)이 왼쪽으로 연장되고, n+1 번째 가로패턴(141c)의 왼쪽 단에 n+1 번째 세로패턴(141d)이 아래로 연장되는 것의 반복일 수 있다.
그리고 제 1터치 패턴(141)은 송신부 전극(TX 전극)일 수 있다. 제 1터치 패턴(141)은 제1 방향(도면에서 수평 방향)으로 일정 간격 떨어져 나란하게 배치되고, 서로 떨어져 배치되는 패턴의 열의 개수는 가로 해상도에 대응될 수 있다.
제 2터치 패턴(142)은 인접하는 제 1터치 패턴(141)의 사이에 배치되는 복수의 패턴을 포함할 수 있다. 그리고 각각의 패턴들은 제 1터치 패턴(141)과 일정한 거리만큼 떨어져 배치될 수 있다. 구체적으로, 제 1터치 패턴(141)의 n 번째 가로패턴(141a)의 위로 p 거리만큼 떨어져 제 2터치 패턴(142)의 n 번째 가로패턴(142a)이 배치되고, 제 1터치 패턴(141)의 n 번째 세로패턴(141b)의 오른쪽으로 p 거리만큼 떨어져 제 2터치 패턴(142)의 n 번째 세로패턴(142b)이 배치되고, 제 1터치 패턴(141)의 n+1 번째 가로패턴(141c)의 아래로 p 거리만큼 떨어져 제 2터치 패턴(142)의 n+1 번째 가로패턴(142c)이 배치되고, 제 1터치 패턴(141)의 n+1 번째 세로패턴(141d)의 오른쪽으로 p 거리만큼 떨어져 제 2터치 패턴(142)의 n+1 번째 세로패턴(142d)이 배치되는 것의 반복일 수 있다.
그리고 제 2터치 패턴(142)은 수신부 전극(RX 전극)일 수 있다. 제 2터치 패턴(142)은 제1 방향(도면에서 수평 방향)으로 일정 간격 떨어져 나란하게 배치되고, 서로 떨어져 배치되는 패턴의 열의 개수는 가로 해상도에 대응될 수 있다.
또한, 제 2터치 패턴(142)은 연속된 패턴의 중간 중간마다 연장되어 배선부(30)로 연결되는 연장패턴을 포함할 수 있다. 연장패턴은 제2 방향(도면에서 수직 방향)으로 일정 간격 떨어져 나란하게 배치될 수 있다. 구체적으로, 하나의 제 2터치 패턴(142)의 n 번째 세로패턴(142b)에서 연장되어 배선부(30)로 연결되는 p번째 연장패턴(142e)과, n+6 번째 세로패턴(142f)에서 연장되어 배선부(30)로 연결되는 p+1번째 연장패턴(142g)을 포함할 수 있다.
또한, 서로 떨어져 배치되는 연장패턴의 행의 개수는 세로 해상도와 관련될 수 있다.
서로 인접하는 두 개의 연장패턴(142e, 142g) 사이의 제 1터치 패턴(141)과 제 2터치 패턴(142)은 하나의 픽셀을 형성할 수 있다. 그리고 픽셀의 총 개수는 가로 해상도와 세로 해상도의 곱으로 표현될 수 있다.
하나의 픽셀은 좌표로서 인식될 수 있다. 즉, 입력수단이 어느 하나의 픽셀에 접촉한 경우와 입력수단이 이와 인접하는 픽셀에 접촉하는 경우를 구분할 수 있고, 입력수단이 어느 위치의 픽셀에 접촉하였는지를 알아낼 수 있다. 따라서 동일한 면적에 픽셀이 많이 형성될수록 터치 입력장치(100)의 해상도는 증가한다.
다시 도 2를 참고하면, 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)의 일 단은 금속배선 등으로 이루어지는 배선부(30)와 연결될 수 있다. 그리고 배선부(30)의 일 단에는 접속패드(40)가 마련되고, 각 배선부(30)는 접속패드(40)를 통해 회로기판(미도시)과 연결될 수 있다.
그리고 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)의 일 단부에는 배선부(30)와 연결되는 접속부(20)가 마련될 수 있다. 접속부(20)는 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)과 전기적으로 접속되되, 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)의 너비보다 넓게 마련된다. 따라서 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)에 배선부(30)를 접속시키기 용이하다. 그리고 접속부(20)와 배선부(30)는 도전성 접착제(일 예로, 솔더(Solder))에 의해 접착될 수 있다.
또는 도면과 달리 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)이 배선부(30)와 일체로 형성되는 것을 포함할 수 있다. 즉, 도면에 도시된 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)은 터치부(10)에만 마련되지만, 이와 달리 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)이 터치부(10) 외부의 영역에 까지 확장되어 회로기판과 연결되는 접속패드(40)와 직접 연결될 수 있다.
배선부(30)는 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)의 감지신호를 접속패드(40)를 통해 회로기판으로 전달할 수 있다. 이러한 배선부(30)와 접속패드(40)는 도전성 물질로 형성될 수 있다.
입력수단이 터치부(10)의 일 영역을 접촉하는 경우 접촉된 터치 픽셀의 정전용량이 감소하게 되고, 배선부(30)와 접속패드(40)를 통해 정전용량에 대한 정보가 제어부로 동작하는 회로기판에 도달하고, 제어부는 어느 위치에 입력수단이 접촉하였는지를 판단할 수 있다. 또한, 입력수단이 터치부(10)의 일 영역에 가까워지는 경우에 정전용량이 감소하도록 구성할 수도 있다. 이 경우 제어부는 어느 위치에 입력수단이 가까워졌는지를 판단할 수 있다.
도 3 및 도 4는 터치 입력장치(100)에 마련되는 터치 전극(140)이 포함하는 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)의 구성 및 동작에 대해 설명하고 있으나, 터치 전극(140)의 하부에 마련되는 열선 전극(120)은 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)을 포함할 수 있고, 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)의 구성 및 동작은 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)과 동일할 수 있으므로, 중복된 설명은 생략한다.
터치 입력장치(100)의 일 영역에 물이나 습기 등 수분이 발생한 경우, 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)으로부터 형성된 픽셀의 정전용량이 변하게 되고, 배선부(30)와 접속패드(40)를 통해 정전용량에 대한 정보가 제어부로 전달되어 제어부는 어느 위치에 수분이 발생했는지 판단할 수 있다.
도 5를 참고하면, 일 실시예에 의한 터치 입력장치(100)는 평면으로 마련될 수 있다. 그러나, 이는 설명의 편의를 위해 개략적으로 나타낸 것이므로, 터치 입력장치(100)의 터치면은 다양한 곡면 형태 또는 불연속면 형태로 마련될 수 있다. 이 때, 불연속면 형태는 경사면이 결합된 형태를 포함할 수 있다.
터치 입력장치(100)는 열선 패턴홈(130)을 포함하는 제 1베이스(61)를 포함할 수 있다. 열선 패턴홈(130)은 제 1베이스(61)의 일 면에 형성될 수 있고 제 1열선 패턴홈(131) 및 제 2열선 패턴홈(132)을 포함할 수 있다.
제 1베이스(61) 하단에는 제 1도장층(51)이 코팅되어 형성될 수 있고, 제 1도장층(51)은 외부의 충격 또는 오염물질로부터 제 1베이스(61)에 마련된 열선 전극(120)을 보호할 수 있다.
제 1열선 패턴(121)은 제 1열선 패턴홈(131)에 도금될 수 있고, 제 2열선 패턴(122)은 제 2열선 패턴홈(132)에 도금될 수 있으며, 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)은 제 1베이스(61)의 일 면에 LDS(Laser Directing Structure) 공법을 이용하여 형성될 수 있다. 여기서 LDS 공법은 비전도성이며 화학적으로 안정한 금속 복합체를 포함하는 재질로 지지재를 형성하고, 지지재의 일부를 UV(Ultra Violet) 레이저 또는 엑시머(Excimer) 레이저 등의 레이저에 노출시킴으로써 금속 복합체의 화학적 결합을 해체하여 금속 시드를 노출시킨 후, 지지재를 금속화(Metalizing) 하여 지지재의 레이저 노출 부위에 도전성 구조를 형성하는 공법을 의미한다. 이러한 LDS 공법에 대하여서는, 한국 등록특허공보 제374667호, 한국 공개특허공보 제4001-40872호, 및 한국 공개특허공보 제4004-21614호에 개시되어 있으며, 본 명세서는 이들을 참조하도록 한다.
제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)은 제 1베이스(61)의 일 면에 사출 공정, 에칭 공정, 또는 기계적 가공을 통해 형성될 수 있다. 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)은 도전성 물질로 마련되며, 일 예로, 금속일 수 있는데, 전도성과 경제성을 고려하여 금속 중에서도 구리(Cu)를 사용할 수 있고, 니켈(Ni)에 크롬(Cr)을 합금하여 만든 니크롬선을 사용할 수 있다. 다만, 금(Au) 등의 금속으로 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
제 1베이스(61)는 금속 복합체를 포함할 수 있다. 일 예로, 제 1베이스(61)는 레진(Resin)과 금속산화물을 포함하는 복합체일 수 있다. 여기서 레진(Resin)은 PC(Polycarbonate), PA(Polyamide), 및 ABS(acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 금속산화물은 Mg, Cr, Cu, Ba, Fe, Ti, 및 Al 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
제 1베이스(61)의 일 면에는 제 1열선 패턴(121)을 수용하는 제 1열선 패턴홈(131)과 제 2열선 패턴(122)을 수용하는 제 2열선 패턴홈(132)이 형성될 수 있다. 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)은 제 1열선 패턴홈(131) 및 제 2열선 패턴홈(132)의 내부에 마련될 수 있다.
제 1열선 패턴홈(131) 및 제 2열선 패턴홈(132)은 제 1베이스(61)의 일 면에 레이저를 조사하여 형성될 수 있다. 이 때, 홈이 형성되면서 발생하는 열에 의해 제 1열선 패턴홈(131) 및 제 2열선 패턴홈(132)은 금속으로 환원되고, 금속으로 환원된 부분은 제 1열선 패턴홈(131) 및 제 2열선 패턴홈(132)에 금속 시드(seed)를 형성할 수 있다.
제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)은 제 1열선 패턴홈(131) 및 제 2열선 패턴홈(132) 상에 도금됨으로써 형성된다. 금속 시드 상에 도금하는 공정은 일반적으로 알려진 도금 기술을 이용할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다. 또는, 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)은 증착 공정에 의해 형성될 수도 있고, 도금 공정과 증착 공정을 결합한 형태로 형성될 수도 있다.
제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)은 구리(Cu) 도금을 포함할 수 있고, 구리 도금 상에 니켈(Ni)을 도금하여 산화방지 처리를 할 수 있다. 또한, 금(Au) 도금을 사용하는 경우 도전성이 향상될 수 있다.
터치 입력장치(100)는 터치 패턴홈(150)을 포함하는 제 2베이스(62)를 포함할 수 있다. 터치 패턴홈(150)은 제 2베이스(62)의 일 면에 형성될 수 있고 제 1터치 패턴홈(151) 및 제 2터치 패턴홈(152)을 포함할 수 있다.
제 2베이스(62) 상단에는 제 2도장층(52)이 코팅되어 형성될 수 있고, 제 2도장층(52)은 외부의 충격 또는 오염물질로부터 제 2베이스(62)에 마련된 터치 전극(140)을 보호할 수 있다.
제 1터치 패턴(141)은 제 1터치 패턴홈(151)에 도금될 수 있고, 제 2터치 패턴(142)은 제 2터치 패턴홈(132)에 도금될 수 있으며, 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142) 역시 제 2베이스(62)의 일 면에 LDS 공법을 이용하여 형성될 수 있다. 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)이 제 2베이스(62)의 일 면에 형성되는 것은 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)이 제 1베이스(61)의 일 면에 형성되는 것과 과정이 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
이하 도 6 내지 도 9를 참조하여 일 실시예에 따라 터치 입력장치(100)의 열선 전극(120)에 고주파를 인가함으로써 터치 입력장치(100)에 발생한 수분을 감지하고, 수분이 감지된 경우 열선 전극(120)을 발열시켜서 수분을 제거하는 터치 입력장치(100) 제어방법을 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 제어 블록도이다. 도 7은 일 실시예에 따라 터치 입력장치에 발생한 수분에 의해 변화되는 유전율을 측정하는 것을 도시한 개념도이다. 도 8은 일 실시예에 따라 터치 입력장치의 일 영역에 수분이 발생한 모습을 도시한 것이고, 도 9는 일 실시예에 따라 열선 전극의 좌표 정보에 기초하여 터치 입력장치에 발생한 수분이 위치하는 영역을 도시한 것이다.
도 6을 참고하면, 터치 입력장치(100)는 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)을 포함하는 열선 전극(120), 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)을 포함하는 터치 전극(140), 제어부(160), 고주파 발생부(170), 저장부(180)를 포함할 수 있다.
열선 전극(120)은 열선 패턴홈(130)에 마련되어 고주파 발생부(170)로부터 고주파를 인가 받을 수 있고, 발열하여 터치 입력장치(100)에 발생한 수분을 제거할 수 있다. 구제적으로 제 1열선 패턴(121)은 제 1열선 패턴홈(131)에 마련되고, 제 2열선 패턴(122)은 제 2열선 패턴홈(132)에 마련된다.
이러한 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)은 도전성 물질로 마련되며, 일 예로, 금속일 수 있는데, 전도성과 경제성을 고려하여 금속 중에서도 구리(Cu)를 사용할 수 있고, 니켈(Ni)에 크롬(Cr)을 합금하여 만든 니크롬선을 사용할 수 있다.
터치 입력장치(100)에 물이나 습기 등 수분이 발생하는 경우, 사용자 또는 입력 수단으로부터 입력되는 터치 신호에 오인식이 발생할 수 있다. 따라서, 열선 전극(120)의 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)에 인가된 고주파를 통해 터치 입력장치(100)에 발생한 수분을 감지하고, 열선 전극(120)이 발열되도록 하여 터치 입력장치(100)에 발생한 수분을 제거할 수 있다.
이하 도 7을 참조하여 열선 전극(120)을 통해 터치 입력장치(100)에 발생한 수분을 감지하는 것을 설명한다.
도 3 내지 5에서 상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 터치 입력장치(100)는 열선 전극(120)이 마련된 제 1베이스(61)와 그 위에 적층되고 터치 전극(140)이 마련된 제 2베이스(62)로 구성된다. 제 1베이스(61)와 제 2베이스(62)의 두께는 매우 얇으며, 열선 전극(120) 및 터치 전극(140)은 도 3 및 도 4에서와 같이 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122), 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)으로 구성될 수 있다.
터치 전극(140)이 사용자 또는 입력수단의 터치 신호 입력에 의한 정전용량의 변화에 기초하여 그 위치가 감지될 수 있는 것과 마찬가지로 열선 전극(120)은 터치 입력장치(100)에 발생한 물이나 습기 등의 매질로 인한 정전용량의 변화에 기초하여 수분이 발생한 위치를 감지할 수 있다.
일반적인 캐패시터(축전기; capacitor)는 고주파가 공급되는 두 개의 도체 판 사이에 유전체가 포함되어 있고, 이 경우 캐패시터의 정전 용량은 수학식 1 및 수학식 2로 나타내어진다.
Figure 112016064210914-pat00001
Figure 112016064210914-pat00002
여기서, A는 도체 판의 넓이이고, d는 도체 판 사이의 거리에 해당하며,
Figure 112016064210914-pat00003
는 진공상태의 유전상수로서 8.854 * 10-12[F/m]의 값을 가진다. 또한,
Figure 112016064210914-pat00004
은 비유전율(Relative Permittivity)이고,
Figure 112016064210914-pat00005
은 도체 판 사이에 포함된 유전체의 유전율이다.
즉, 캐패시터에 고주파 교류 전력을 신호를 인가하여 정전 용량이 변하는 경우에는 도체 판 사이에 포함된 유전체의 유전율이 변한 것으로 알 수 있다.
이하 설명에서 말하는 캐패시터의 두 개의 도체판은 열선 전극(120)의 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)에 해당하며, 터치 입력장치(100)에 수분이 발생한 경우에는 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)으로부터 측정되는 정전 용량에 변화가 생긴다.
도 7은 터치 입력장치(100)에 물이나 습기 등 수분(W)이 발생한 경우를 도시한 것이다. 제어부(160)는 터치 입력장치(100)에 발생한 수분을 감지하기 위해 고주파 발생부(170)를 제어하여 열선 전극(120)의 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)에 고주파 교류 신호를 인가할 수 있다. 수분을 감지하기 위해 열선 전극(120)에 인가하는 고주파 신호의 주파수는 300MHz 정도이며, 제어부(160)는 열선 전극(120)에 인가된 고주파 신호로부터 열선 전극(120)의 정전 용량 변화를 측정할 수 있다. 다만, 수분의 감지를 위해 인가되는 고주파의 주파수는 설정에 따라 달라질 수 있으며, 실시예에 한정되지 않는다.
제어부(160)는 측정된 정전 용량에 기초하고 수학식 1 및 수학식 2 및 저장부(180)에 저장되어 있는 물질의 유전율에 관한 데이터를 이용하여 터치 입력장치(100)에 발생한 수분을 감지할 수 있다. 수분의 유전율은 증류수를 예로 들면, 상온에서 75~80 정도의 값을 가지므로, 제어부(160)가 측정한 정전 용량에 기초하여 산출된 유전율이 상술한 수치에 해당하는 경우 터치 입력장치(100)에 수분이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
터치 입력장치(100)에 발생하는 수분은 발생하는 영역의 위치와 넓이가 다양할 수 있으므로, 제어부(160)는 터치 입력장치(100) 상에서 수분이 발생한 영역의 위치와 넓이를 판단해야 한다.
도 8을 참고하면, 터치 입력장치(100)에 수분이 발생한 영역은 다양한 위치와 넓이에 해당할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 수분이 S1 및 S2 위치에 발생한 경우, 제어부(160)는 수분이 발생한 S1 및 S2 영역을 결정해야 한다.
도 3 및 도 4에서 설명한 것을 참조하면, 열선 전극(120)에 포함된 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)은 하나의 픽셀을 형성할 수 있고, 하나의 픽셀은 좌표로서 인식될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)은 다양한 형태로 배열될 수 있으므로 배열 형태에 따라서 다양한 형태의 좌표 정보를 가질 수 있다.
제어부(160)는 고주파 발생부(170)를 제어하여 열선 전극(120)의 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)에 고주파를 인가할 수 있고, 인가된 고주파를 통해 측정된 정전 용량 및 열선 전극(120)의 좌표 정보에 기초하여 터치 입력장치(100)에 발생한 수분이 위치하는 영역(S1, S2)을 결정할 수 있다.
제어부(160)는 도 8에서와 같이 터치 입력장치(100)에 발생한 수분의 위치 및 영역을 도 9에서와 같이 열선 전극(120)의 좌표 정보에 기초한 데이터로 획득하여 저장부(180)에 저장할 수 있다.
제어부(160)는 터치 입력장치(100)에 발생한 수분이 감지된 경우, 열선 전극(120)에 고주파를 인가하여 열선 전극(120)이 발열되도록 할 수 있다. 즉, 제어부(160)는 고주파 발생부(170)를 제어하여 100kHz의 주파수를 가지는 고주파 교류 신호를 열선 전극(120)에 인가함으로써 열선 전극(120)에 포함되는 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)이 발열되어 터치 입력장치(100)에 발생한 수분이 제거될 수 있다. 다만, 수분의 제거를 위해 인가되는 고주파의 주파수는 설정에 따라 달라질 수 있으며, 실시예에 한정되지 않는다.
이 때, 제어부(160)는 터치 입력장치(100)에 발생한 수분이 위치하는 영역의 좌표 정보에 기초하여, 수분이 위치하는 영역에 대응되는 열선 전극(120)이 발열되도록 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)에 고주파를 인가할 수 있다. 즉, 터치 입력장치(100)에 포함되는 열선 전극(120)의 전체 영역에 고주파를 인가하지 않고 수분이 발생한 영역에 대응되는 위치의 열선 전극에만 고주파를 인가하여 인가된 영역의 열선 전극을 발열시킬 수 있다.
도 8 및 도 9를 참고하면 터치 입력장치(100)에 발생한 수분이 위치하는 영역은 S1, S2에 해당하므로 S1, S2 영역에 대응하는 열선 전극(120)의 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)에 고주파를 인가하여 S1 및 S2 영역에 발생한 수분을 제거할 수 있다.
터치 전극(140)은 터치 패턴홈(150)에 마련되어 터치 명령을 입력 받는다. 구체적으로, 제 1터치 패턴(141)은 제 1터치 패턴홈(151)에 마련되고, 제 2터치 패턴(142)은 제 2터치 패턴홈(152)에 마련된다.
사용자가 터치 입력장치(100)의 터치 전극(140)을 접촉하면 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)에 의해 정전용량의 변화가 감지될 수 있고, 그로부터 터치 위치가 감지될 수 있다. 즉, 사용자 또는 입력수단이 터치 전극(140)에 접촉하는 경우, 정전용량이 감소하게 되고, 배선부(30)와 접속패드(40)를 통해 정전용량에 대한 정보가 제어부(160)로 전달되고, 제어부(160)는 어느 위치에 입력 수단이 접촉하였는지를 판단할 수 있다.
제어부(160)는 터치 전극(140)이 입력 받는 터치 명령 또는 제스처를 입력 신호로 변환하여 송출할 수 있고, 송출된 신호에 기초하여 차량에 마련된 디스플레이부(미도시)에 터치 명령 또는 제스처에 기초한 입력 신호가 표시될 수 있다.
상술한 제어부(160)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수 있다.
저장부(180)는 터치 입력장치(100)의 제어와 관련된 데이터를 저장할 수 있다. 특히, 다양한 물질의 유전율에 관한 데이터를 저장하여 제어부(160)가 터치 입력장치(100)에 수분이 발생하였음을 판단하는데 사용될 수 있다.
또한, 저장부(180)는 제어부(160)가 열선 전극(120)의 좌표 정보에 기초하여 획득한 수분의 위치 및 영역에 대한 데이터를 저장할 수 있다.
이러한 저장부(180)는 예를 들어, 롬(Read Only Memory: ROM), 램(Random Access Memory: RAM), 피롬(Programmable Read Only Memory: PROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자, 또는 램(Random Access Memory: RAM)과 같은 휘발성 메모리 소자, 또는 하드 디스크, 광 디스크와 같은 저장 매체로 구현될 수 있으나 이에 한정 되는 것은 아니다. 또한, 저장부(180)는 터치 입력장치(100)와 탈착이 가능할 수 있다. 예를 들어, CF 카드(Compact Flash Card), SD 카드(Secure Digital Card), SM카드(Smart Media Card), MMC(Multimedia Card) 또는 메모리 스틱(Memory Stick)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치 입력장치 제어방법을 도시한 순서도이다.
제어부(160) 고주파 발생부(170)를 제어하여 터치 입력장치(100)의 열선 전극(120)에 고주파를 인가할 수 있다(S100). 열선 전극(120)은 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)을 포함하며, 이 때 인가되는 고주파 교류 신호는 300MHz의 주파수를 갖는 신호이다.
제어부(160)는 열선 전극(120)에 인가된 고주파 신호로부터 열선 전극(120)의 정전 용량을 측정할 수 있고(S110), 측정된 정전 용량에 기초하여 유전율을 산출할 수 있다(S120). 터치 입력장치(100)에 수분이 발생한 경우에는 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)으로부터 측정되는 정전 용량에 변화가 생기므로, 수학식 1 및 수학식 2에 기초하여 유전율을 측정하고, 저장부(180)에 저장된 물질의 유전율에 대한 데이터에 기초하여 터치 입력장치(100)에 발생한 수분을 감지할 수 있다(S130).
터치 입력장치(100)에 발생한 수분이 감지되는 경우, 제어부(160)는 열선 전극(120)의 좌표 정보에 기초하여 감지된 수분이 위치하는 영역을 결정할 수 있다(S140). 즉, 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)는 하나의 픽셀을 형성할 수 있고, 하나의 픽셀은 좌표로서 인식될 수 있으므로, 제어부(160)는 터치 입력장치(100)에 발생한 수분의 위치 및 영역을 열선 전극(120)의 좌표 정보에 기초한 데이터로 획득하여 저장부(180)에 저장할 수 있다. 감지된 수분이 위치하는 영역을 결정하는 방법은 상술하였는바, 중복되는 설명은 생략한다.
제어부(160)는 고주파 발생부(170)를 제어하여 감지된 수분이 위치하는 영역에 대응되는 열선 전극(120)에 고주파를 인가할 수 있고(S150), 고주파의 인가에 따라 열선 전극(120)의 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)이 발열하여 터치 입력장치(100)에 발생한 수분이 제거될 수 있다(S160).
이 때, 터치 입력장치(100)에 발생한 수분의 제거를 위해서 인가되는 고주파는 100kHz의 주파수를 가질 수 있으며, 제어부(160)가 획득한 열선 전극(120)의 좌표 정보에 기초하여 수분이 발생한 위치의 영역에 대응되는 열선 전극(120)이 발열되도록 제 1열선 패턴(121) 및 제 2열선 패턴(122)에 고주파를 인가할 수 있다.
상술한 방법에 의해 터치 입력장치(100)에 발생한 수분이 제거되는 경우, 터치 전극(140)을 통한 터치 명령 또는 제스처 신호 입력이 용이하고 정확하게 이루어질 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따라 차량에 설치되는 터치 입력장치를 나타내는 사시도이다.
일 실시예에 따른 터치 입력장치(100)는 장착면(195) 상에 설치되는 터치부(10)를 포함할 수 있다.
터치부(10)는 사용자의 터치 신호를 입력 받을 수 있는 일정 영역으로 마련될 수 있다. 일 예로, 도면에 도시한 바와 같이 평면 형상이 원형으로 마련될 수 있다. 또는 타원형을 포함하는 다양한 평면 형상으로 마련되는 것이 가능하다.
터치부(10)는 사용자가 손가락 또는 터치펜 등의 포인터로 접촉하거나 근접하는 경우 신호가 입력되는 터치패드일 수 있다. 사용자는 터치부(10)에 미리 정해진 터치 제스처를 입력하여 원하는 지시나 명령을 입력할 수 있다.
터치패드는 그 명칭에 불구하고 터치센서를 포함하는 터치필름 또는 터치시트 등을 포함할 수 있다. 또한, 터치패드는 스크린에 터치가 가능한 디스플레이 장치인 터치패널을 포함할 수도 있다.
한편, 포인터가 터치패드에 접촉되지 않으면서 근접한 상태에서 포인터의 위치를 인식하는 것을 "근접 터치(Proximity touch)"라고 하고, 포인터가 터치패드에 접촉하는 경우 위치를 인식하는 것을 "접촉 터치(Contact touch)"라고 한다. 이 때, 근접 터치가 되는 위치는 포인터가 터치패드에 근접할 때 포인터가 터치패드에 대해 수직으로 대응되는 위치일 수 있다.
터치패드는 저항막 방식, 광학 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식, 또는 압력 방식 등을 사용할 수 있다. 즉, 공지된 다양한 방식의 터치패드를 사용할 수 있다.
터치부(10)는 테두리부(190) 내측에 설치될 수 있다. 테두리부(190)는 터치부(10)의 주위를 둘러싸는 부분을 의미하며, 터치부(10)와 별도의 부재로 마련될 수 있다. 또한, 테두리부(190)는 장착면(194)과 일체로 형성되거나, 장착면(195)과 터치부(10) 사이에 마련되는 별도의 부재일 수 있다. 또한, 테두리부(190)는 생략 가능한 것으로, 이 경우 터치부(10)는 장착면(195) 내측에 바로 설치될 수 있다.
터치부(10)의 하단에는 제 1터치 패턴(141) 및 제 2터치 패턴(142)이 제 2베이스(62)의 일 면에 LDS 공법을 이용하여 마련될 수 있다.
테두리부(190)에는 터치부(10)를 둘러싸는 키 버튼 또는 터치 버튼(191)이 위치할 수 있다. 즉, 사용자는 터치부(10)에서 제스처를 입력할 수도 있고, 터치부(10) 주위의 테두리부(190)에 마련되는 버튼(191)을 이용하여 신호를 입력할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 입력장치(100)는 터치부(10)의 하부에 위치하여 사용자의 손목을 지지하는 손목 지지수단(196)을 더 포함할 수 있다. 이 때, 손목 지지수단(196)의 지지면은 터치부(10)의 터치면 보다 높게 위치할 수 있다. 이는 사용자가 손목 지지수단(196)에 손목을 지지한 상태에서 손가락으로 터치부(10)에 제스처를 입력할 때에 손목이 위로 꺾이는 것을 방지할 수 있다. 따라서 반복된 터치 입력 과정에서 발생할 수 있는 사용자의 근곤격계 질환을 방지하고 보다 편안한 조작감을 제공할 수 있다.
일 예로, 도면에 도시한 바와 같이 손목 지지수단(196)은 장착면(195)과 일체로 형성되되, 장착면(195)으로부터 돌출되도록 형성될 수 있다. 또는 손목 지지수단(196)은 장착면(195) 상에 마련되는 별도의 부재일 수도 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 터치 입력장치가 설치된 기어박스를 나타내는 사시도이고, 도 13은 일 실시예에 따른 터치 입력장치가 설치된 차량의 실내 모습을 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면 기어박스(300)에는 차량(200) 변속을 위한 변속레버(301)와, 차량(200)의 기능 수행을 제어하기 위한 디스플레이부(302)와, 차량(200)의 각종 장치를 실행하기 위한 버튼(303)이 설치될 수 있다. 그리고 개시된 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치(100)가 설치될 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 입력장치(100)는 기어박스(300)에 설치되어 운전자가 운전 중 전방을 주시한 상태에서 조작 가능하도록 위치할 수 있다. 일 예로, 변속레버(301)의 하부에 위치할 수 있다. 한편, 터치 입력장치(100)는 센터페시아(220)에 설치되거나, 조수석에 설치되거나, 후석에 설치될 수도 있다.
터치 입력장치(100)는 차량(200) 내부의 디스플레이 장치들과 접속되어, 디스플레이 장치들에 표시되는 각종 아이콘 등을 선택하거나 실행할 수 있다. 차량(200)에 설치되는 디스플레이 장치에는 오디오장치(313), AVN 장치(314), 또는 계기판(324) 등이 있을 수 있다. 또한 필요에 따라 디스플레이부(302)가 기어박스(300)에 설치될 수 있다. 또한 디스플레이 장치는 HUD(Head Up Display) 장치 또는 백미러 등과 접속될 수도 있다.
일 예로, 터치 입력장치(100)는 디스플레이 장치 상에 표시되는 커서(Cursor)를 움직이거나 또는 아이콘(Icon)을 실행할 수 있다. 아이콘(Ion)은 메인 메뉴, 선택 메뉴, 설정 메뉴 등을 포함할 수 있다. 또한, 터치 입력장치(100)를 통해 내비게이션을 동작하거나, 차량의 운행 조건을 설정하거나, 차량의 주변 기기들을 실행할 수 있다.
도 13을 참고하면, 차량(200)은 운전자 등이 탑승하는 시트(210)와, 기어박스(300), 센터페시아(220) 및 스티어링휠(230) 등이 마련된 대시보드(240)(dashboard)를 포함할 수 있다.
센터페시아(220)에는 공조장치(310), 시계(312), 오디오장치(313) 및 AVN 장치(314) 등이 설치될 수 있다.
공조장치(310)는 차량(200) 내부의 온도, 습도, 공기의 청정도, 공기의 흐름을 조절하여 차량(200)의 내부를 쾌적하게 유지한다. 공조장치(310)는 센터페시아(220)에 설치되고 공기를 토출하는 적어도 하나의 토출구(311)를 포함할 수 있다. 센터페시아(220)에는 공조장치(310) 등을 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 등이 설치될 수 있다. 운전자 등의 사용자는 센터페시아(220)에 배치된 버튼을 이용하여 공조장치(310)를 제어할 수 있다.
시계(312)는 공조장치(310)를 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 주위에 마련될 수 있다.
오디오장치(313)는 오디오장치(313)의 기능 수행을 위한 다수의 버튼들이 마련된 조작패널을 포함한다. 오디오 장치는 라디오 기능을 제공하는 라디오 모드와 오디오 파일이 담긴 다양한 저장매체의 오디오 파일을 재생하는 미디어 모드를 제공할 수 있다.
AVN 장치(314)는 차량(200)의 센터페시아(220) 내부에 매립되거나 대시보드(240) 상에 돌출되어 형성될 수 있다. AVN 장치(314)는 사용자의 조작에 따라 오디오 기능, 비디오 기능 및 내비게이션 기능을 통합적으로 수행할 수 있는 장치이다. AVN 장치(314)는 AVN 장치(314)에 대한 사용자 명령을 입력받는 입력부(315)와, 오디오 기능과 관련된 화면, 비디오 기능과 관련된 화면 또는 내비게이션 기능과 관련된 화면을 표시하는 디스플레이부(316)를 포함할 수 있다. 한편, AVN 장치(314)와 중복되는 범위 내에서는 오디오장치(313)가 생략될 수 있다.
스티어링휠(230)은 차량(200)의 주행 방향을 조절하기 위한 장치로, 운전자에 의해 파지되는 림(321) 및 차량(200)의 조향 장치와 연결되고 림(321)과 조향을 위한 회전축의 허브를 연결하는 스포크(322)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라서 스포크(322)에는 차량(200) 내의 각종 장치, 일례로 오디오 장치 등을 제어하기 위한 조작장치(323)가 형성될 수 있다.
또한 대시보드(240)는 차량의 운행중 운전자에게 차량속도, 주행거리, 엔진회전수, 주유량, 냉각수온도, 각종 경고 등의 다양한 차량정보 등을 알려주는 계기판(324) 및 각종 물건을 수납할 수 있는 글로브 박스(325)(globe box) 등을 더 포함할 수도 있다.
기어박스(300)는 일반적으로 차량(200) 내부의 운전석과 조수석 사이에 설치되어 있을 수 있고, 운전자가 차량(200)을 운전하는 도중에 조작할 필요가 있는 조작장치들이 장착될 수 있다.
이상과 같이 예시된 도면을 참조로 하여, 바람직한 실시예들을 중심으로 터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제어방법에 대해 설명 하였다. 상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제어방법에 의하면, 차량에 마련된 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지하고 열선 전극을 발열시킴으로써 수분을 제거하여 터치 입력을 용이하게 제어할 수 있다.
터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제어방법의 예는 이에 한정되는 것이 아니며 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이다. 그러므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
51 : 제 1도장층
52 : 제 2도장층
61 : 제 1베이스
62 : 제 2베이스
100 : 터치 입력장치
120 : 열선 전극
121 : 제 1열선 패턴
122 : 제 2열선 패턴
130 : 열선 패턴홈
131 : 제 1열선 패턴홈
132 : 제 2열선 패턴홈
140 : 터치 전극
141: 제 1터치 패턴
142 : 제 2터치 패턴
150 : 터치 패턴홈
151 : 제 1터치 패턴홈
152 : 제 2터치 패턴홈
160 : 제어부
170 : 고주파 발생부
180 : 저장부

Claims (22)

  1. 제 1베이스;
    상기 제 1베이스의 일 면에 형성되는 열선 패턴홈;
    상기 열선 패턴홈의 내부에 도금됨으로써 형성되어 발열하는 열선 전극;
    상기 제 1베이스의 일 면에 마련되고, 곡면 또는 불연속면 중 적어도 하나를 포함하는 제 2베이스;
    상기 제 2베이스의 곡면 또는 불연속면 중 적어도 하나의 형상에 대응하도록 상기 제 2베이스의 일 면에 형성되는 터치 패턴홈;
    상기 제 2베이스의 곡면 또는 불연속면 중 적어도 하나의 형상에 대응하도록 상기 터치 패턴홈에 마련되어 터치 명령을 입력 받는 터치 전극;
    상기 열선 전극에 교류 신호를 인가하는 고주파 발생부; 및
    상기 열선 전극에 인가된 교류 신호를 통해 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지하고, 상기 수분이 감지된 경우 상기 열선 전극에 교류 신호를 인가하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열선 전극에 교류 신호를 인가하여 정전 용량(capacitance)을 측정하고, 상기 측정된 정전 용량에 기초하여 유전율을 산출하고, 상기 산출된 유전율에 기초하여 상기 터치 입력장치에 발생한 수분을 감지하는 터치 입력장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 수분이 위치하는 영역에 대응되는 상기 열선 전극이 발열되도록 상기 열선 전극에 상기 교류 신호를 인가하는 터치 입력장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열선 전극의 좌표 정보에 기초하여 상기 감지된 수분이 위치하는 영역을 결정하는 터치 입력장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 열선 패턴홈은,
    금속 복합체를 포함하는 상기 제 1베이스의 일 면에 형성되고,
    상기 터치 패턴홈은,
    금속 복합체를 포함하는 상기 제 2베이스의 일 면에 형성되는 터치 입력장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 열선 패턴홈은,
    제 1열선 패턴홈 및 상기 제 1열선 패턴홈과 인접하여 배치되는 제 2열선 패턴홈을 포함하는 터치 입력장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 패턴홈은,
    제 1터치 패턴홈 및 상기 제 1터치 패턴홈과 인접하여 배치되는 제 2터치 패턴홈을 포함하는 터치 입력장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 열선 전극은,
    상기 제 1열선 패턴홈에 마련되는 제 1열선 패턴과, 상기 제 2열선 패턴홈에 마련되는 제 2열선 패턴을 포함하는 터치 입력장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 터치 전극은,
    상기 제 1터치 패턴홈에 마련되는 제 1터치 패턴과, 상기 제 2터치 패턴홈에 마련되는 제 2터치 패턴을 포함하는 터치 입력장치.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2베이스는 상기 제 1베이스 위에 적층되고, 상기 제 1베이스 및 상기 제 2베이스는 수지, 유리, 또는 가죽의 일 면에 코팅되는 터치 입력장치.
  12. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1베이스 및 상기 제 2베이스는 PC(Polycarbonate), PA(Polyamide), 및 ABS(acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer) 중 어느 하나 이상을 포함하는 레진(Resin)과 Mg, Cr, Cu, Ba, Fe, Ti, 및 Al 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속 산화물을 포함하는 터치 입력장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 열선 전극은,
    니크롬선 전극을 포함하는 터치 입력장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 터치 전극이 입력 받는 터치 명령 또는 제스처를 입력 신호로 변환하여 송출하는 터치 입력장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제 1항 내지 제 4항, 제 6항 내지 제 14항 중 어느 한 항의 터치 입력장치를 포함하는 차량.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 터치 입력장치는 기어박스에 설치되는 중앙 집중형 조작계에 설치되는 차량.
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