KR102354135B1 - 근접센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부 노출면이 금속재질로 마련되어 심미감이 향상된 근접센서에 관한 것이다. 차량의 내부에 장착되는 근접센서에 있어서, 상기 근접센서는, 비전도성 재질로 마련되는 프레임과, 상기 프레임의 외면을 커버하도록 마련되는 금속층과, 상기 금속층과 접촉되는 센서 전극 및 상기 금속층으로 사용자의 손이 근접하거나 접촉하는 것을 감지하도록 상기 센서 전극과 연결되는 센서 IC를 포함할 수 있다.

Description

근접센서{PROXIMITY SENSOR}
본 발명은 차량용 근접센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전용량 방식 근접센서에 관한 것이다.
근접센서는 물체가 접근하는 것을 감지하는 장치로서, 다양한 기술분야에 사용되고 있다.
예를 들면, 근접센서는 차량의 오디오, 비디오, 네비게이션 및 공조 등을 제어하는 입력 장치에 설치되어, 사용자의 손가락 등의 근접 여부를 감지할 수 있다.
금속재질을 선호하는 사용자들의 니즈를 충족하기 위해, 차량 내부에 마련되는 입력 장치의 외관을 금속재질로 제작하려는 시도가 이루어지고 있다.
다만, 차량 내부에 일반적으로 설치되는 적외선 근접센서의 경우, 그 전방에 금속과 같은 비투과성 물질이 배치되면 적외선이 이를 통과하지 못해 근접센서의 기능을 상실한다. 따라서, 금속재질의 외관 제작에 난점이 있다.
또한, 적외선 근접센서의 경우, 적외선 센서 모듈의 부피가 상대적으로 크고, 이를 설치하기 위한 별도의 공간이 필요하다.
본 발명의 일 측면은 외관이 금속재질로 마련되어 심미감이 향상된 근접센서를 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은 기구 설계가 용이하고, 구조가 단순한 근접센서를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 측면은 별도의 설치공간을 필요로 하지 않아 공간 활용성이 향상된 근접센서를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 측면은 재질 선택 및 디자인 자유도가 향상된 근접센서를 제공한다.
본 발명의 사상에 따르면, 차량의 센터페시아에 장착되는 근접센서에 있어서, 상기 근접센서는, 비전도성 재질로 마련되는 프레임과, 상기 프레임의 외면을 커버하도록 마련되는 금속층과, 상기 금속층과 접촉되는 센서 전극 및 상기 금속층으로 사용자의 손이 근접하거나 접촉하는 것을 감지하도록 상기 센서 전극과 연결되는 센서 IC를 포함할 수 있다.
상기 근접센서는 상기 금속층과 상기 프레임의 상기 외면 사이에 마련되는 프라이머층을 더 포함할 수 있다.
상기 센서 전극은 상기 프라이머층과 상기 프레임의 상기 외면 사이에 배치될 수 있다.
상기 센서 전극은 상기 금속층과 상기 프레임의 상기 외면 사이에 배치될 수 있다.
상기 프레임은 금속 복합체를 포함하고, 상기 센서 전극은 상기 프레임에 레이저를 조사하여 형성되는 전극홈을 금속화하여 마련될 수 있다.
상기 금속층은 상기 프레임의 상기 외면에 금속 도금 또는 금속 증착하여 형성될 수 있다.
상기 센서 전극은 적어도 일부분이 연성인쇄회로기판에 형성될 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 차량의 센터페시아에 장착되는 근접센서에 있어서, 상기 근접센서는, 비전도성 재질로 마련되고, 상기 센터페시아의 외부에 배치되는 프레임과, 상기 프레임의 외면을 커버하는 금속층과, 상기 금속층과 소정거리 이격되게 배치되는 센서 전극 및 상기 금속층으로 사용자의 손이 근접하거나 접촉하는 것을 감지하도록 상기 센서 전극과 연결되는 센서 IC를 포함할 수 있다.
상기 프레임은 금속 복합체를 포함하고, 상기 센서 전극은 상기 프레임의 내면에 레이저를 조사하여 형성되는 전극홈을 금속화하여 형성될 수 있다.
상기 근접센서는 상기 프레임과 결합하고, 상기 센서 IC가 실장되는 인쇄회로기판을 수용하는 패널을 더 포함할 수 있다.
상기 패널은 금속 복합체를 포함하고, 상기 센서 전극은 상기 패널에 레이저를 조사하여 형성되는 전극홈을 금속화하여 형성될 수 있다.
상기 근접센서는 상기 센서 전극을 포함하고, 상기 패널에 결합되는 센서 전극 베이스를 더 포함할 수 있다.
상기 센서 전극 베이스는 금속 복합체를 포함하고, 상기 센서 전극은 상기 센서 전극 베이스에 레이저를 조사하여 형성되는 전극홈을 금속화하여 형성될 수 있다.
상기 금속층은 상기 프레임의 상기 외면에 금속 도금 또는 금속 증착하여 형성될 수 있다.
상기 센서 전극은 연성인쇄회로기판에 마련될 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 외관이 금속재질로 마련되어 심미감이 향상된 근접센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 기구 설계가 용이하고, 구조가 단순한 근접센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 별도의 설치공간을 필요로 하지 않아 공간 활용성이 향상된 근접센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 재질 선택 및 디자인 자유도가 향상된 근접센서를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 내부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서가 차량의 센터페시아에 설치된 모습을 도시한 도면으로서, 사용자가 근접하기 이전의 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 근접센서에 사용자가 근접한 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 로터리 스위치의 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서를 분해하여 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 근접센서에서, 일 실시예에 따른 프레임의 단면을 도시한 개념도이다.
도 7은 도 5에 도시된 근접센서에서, 다른 실시예에 따른 프레임의 단면을 도시한 개념도이다.
도 8은 도 5에 도시된 근접센서에서, 또 다른 실시예에 따른 프레임의 단면을 도시한 개념도이다.
도 9는 도 5에 도시된 근접센서에서, 또 다른 실시예에 따른 프레임의 단면을 도시한 개념도이다.
도 10은 도 5에 도시된 근접센서의 단면을 도시한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근접센서를 분해하여 도시한 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 근접센서의 단면을 도시한 개념도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량(100)은 차량(100)의 외관을 형성하는 본체(1)와, 차량(100) 내부의 운전자에게 차량(100) 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(30)와, 차량(100)을 이동시키는 차륜(51, 52)과, 차륜(51, 52)을 회전시키는 구동 장치(60)와, 차량(100) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(71)와, 운전자에게 차량(100) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(81, 82)를 포함할 수 있다.
전면 유리(30)는 본체(100)의 전방 상측에 마련되어 차량(100) 내부의 운전자가 차량(100) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 하는 것으로서, 윈드쉴드 글래스(windshield glass)라고도 한다.
차륜(51, 52)은 차량(100)의 전방에 마련되는 전륜(51)과 차량(100)의 후방에 마련되는 후륜(52)을 포함하며, 구동 장치(60)는 본체(1)가 전방 또는 후방으로 이동하도록 전륜(51) 또는 후륜(52)에 회전력을 제공할 수 있다. 이와 같은 구동 장치(60)는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(engine) 또는 축전기(미도시)로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor)를 채용할 수 있다.
도어(71)는 본체(1)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(100)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(100)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다. 도어(71)에는 밖을 내다 보거나 밖에서 안을 볼 수 있는 윈도우(72)가 설치될 수 있다. 실시 예에 따라 윈도우(72)는 한쪽에서만 볼 수 있도록 마련될 수 있으며, 개폐 가능하도록 마련될 수도 있다.
사이드 미러(81, 82)는 본체(1)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러(81) 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러(82)를 포함하며, 차량(100) 내부의 운전자가 차량(100) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 내부를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면 차량(100)은 운전자 등이 탑승하는 시트(110)와, 기어 박스(120), 센터페시아(130) 및 스티어링 휠(140) 등이 마련된 대시보드(150)(dashboard)를 포함할 수 있다.
기어 박스(120)에는 차량(100) 변속을 위한 변속 레버(121)와, 차량(100)의 기능 수행을 제어하기 위한 터치 패드(122)가 설치될 수 있다. 한편, 필요에 따라 다이얼 조작부(123)가 선택적으로 설치될 수도 있다.
센터페시아(130)에는 공조 장치(131), 시계(132), 오디오 장치(133) 및 AVN 장치(134) 등이 설치될 수 있다.
공조 장치(131)는 차량(100) 내부의 온도, 습도, 공기의 청정도, 공기의 흐름을 조절하여 차량(100)의 내부를 쾌적하게 유지한다. 공조 장치(131)는 센터페시아(130)에 설치되고 공기를 토출하는 적어도 하나의 토출구(131a)를 포함할 수 있다. 센터페시아(130)에는 공조 장치(131) 등을 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 등이 설치될 수 있다. 운전자 등의 사용자는 센터페시아(130)에 배치된 버튼을 이용하여 공조 장치(131)를 제어할 수 있다.
시계(132)는 공조 장치(131)를 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 주위에 마련될 수 있다.
오디오 장치(133)는 오디오 장치(133)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(134)는 차량(100)의 센터페시아(130) 내부에 매립되어 형성될 수 있다. AVN 장치(134)는 사용자의 조작에 따라 오디오 기능, 비디오 기능 및 내비게이션 기능을 통합적으로 수행할 수 있는 장치이다. AVN 장치(134)는 AVN 장치(134)에 대한 사용자 명령을 입력 받고, 오디오 기능과 관련된 화면, 비디오 기능과 관련된 화면 또는 내비게이션 기능과 관련된 화면을 표시하는 디스플레이(135)를 포함할 수 있다.
또한, 센터페시아(130)에는 사용자의 손이나 터치 펜과 같은 입력수단이 근접하거나 접촉하는 것을 인식하도록 마련되는 근접센서(200)를 포함할 수 있다. 근접센서(200)는 사용자의 근접 및 터치에 의한 정전 용량의 변화량에 기초하여 사용자의 근접 및 터치 여부를 인식할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서가 차량의 센터페시아에 설치된 모습을 도시한 도면으로서, 사용자가 근접하기 이전의 상태를 도시한 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 근접센서에 사용자가 근접한 상태를 도시한 도면이다.
근접센서(200)는 제어부(미도시)와 연결될 수 있다. 제어부는 공조장치(131), 오디오 장치(133) 및 AVN 장치(134)를 제어할 수 있다. 근접센서(200)는 사용자의 근접 여부를 인식하여 이와 관련한 신호를 제어부로 전달할 수 있다. 제어부는 상기 신호를 수신하여 공조장치(131), 오디오 장치(133) 및 AVN 장치(134)의 버튼, 다이얼 및 디스플레이 등에 마련되는 발광유닛(미도시)의 밝기를 조절할 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자가 근접센서(200)에 접근하기 이전에는 센터페시아(130)에 마련되는 버튼 또는 다이얼에 마련되는 발광유닛의 조도가 낮게 유지될 수 있다. 이는 야간 주행 시, 과도한 실내 조명으로 인한 빛 공해를 제거하기 위함이다. 야간 주행 시, 사용자가 의도하지 않은 과도한 실내 조명은 사용자의 주의력을 흐트러뜨리고, 이로 인한 사고가 발생할 수 있다. 따라서, 사용자의 사용 의도가 없는 센터페시아의 버튼 등에 마련되는 발광유닛의 전원을 오프(off)시키거나, 그 조도를 낮춰 운전에 방해가 되지 않도록 할 수 있다.
사용자가 근접센서(200)에 접근하거나 근접센서(200)를 터치하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 센터페시아(130)에 마련되는 버튼 등에 마련되는 발광유닛의 조도가 높아질 수 있다. 이를 통해, 사용자는 각 버튼의 위치 또는 상태 등을 용이하게 확인할 수 있다. 이와 같이, 사용자의 사용 의도가 있는 경우에는 발광유닛의 조도가 높아지더라도 빛 공해로 인해 운전에 방해가 되지 않고, 오히려 버튼 등의 위치 파악이 용이하여 운전에 도움이 될 수 있다. 또한, 사용자의 근접만으로 해당 기능의 현재 상태를 표시할 수 있어 사용자에게 첨단 이미지를 부각시킬 수 있고, 실내 인테리어의 고급감을 부각시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 사상에 따르면, 근접센서(200)의 외부 재질은 금속 재질로 마련될 수 있다.
최근의 사용자들은 차량의 실내 인테리어에 금속 재질이 사용되는 것을 선호하는 추세이다. 금속(metal)이 주는 고급스러운 이미지를 사용자들이 선호하기 때문이다. 이에 따라, 근접센서의 외부 노출면에 금속 재질을 사용하려는 시도가 이루어졌으나, 기존의 적외선 센서의 경우 금속과 같은 비투과성 재질이 센서 전방에 배치되는 경우 적외선이 이를 통과하지 못해 그 사용이 제한된다는 문제가 있었다.
본 발명의 사상에 따른 근접센서(200)는 정전용량 방식의 근접 센서 IC를 포함하여 금속의 비투과성으로 인한 문제가 발생하지 않는다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 근접센서의 구조에 대해 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서를 분해하여 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 근접센서(200)는 센터페시아(130)의 외부로 노출되도록 배치되는 프레임(210)과, 프레임(210)의 배면에 결합되어 상기 프레임(210)을 지지하는 패널(240)과, 상기 패널(240)의 내부에 수용되는 인쇄회로기판(250) 및 상기 인쇄회로기판(250)에 실장되는 센서 IC(251)를 포함할 수 있다.
도면에 구체적으로 도시되지는 않았으나, 프레임(210)의 외면에는 금속층(220)이 마련될 수 있다. 또한, 센서 IC(251)와 연결되는 센서 전극(230)이 마련될 수 있다. 센서 전극(230)은 인쇄회로기판(250)과 연결되고, 이를 통해 센서 IC(251)와 연결될 수 있다.
프레임(210)은 비전도성 재질로 마련될 수 있다. 예를 들면, 프레임(210)은 플라스틱 재질로 마련될 수 있으며, 사출성형에 의해 제조될 수 있다. 프레임(210)의 형상에는 제약이 없으며, 프레임(210)의 일부분이 곡면으로 마련될 수도 있고, 꺾인 면을 포함할 수도 있다.
한편, 일 실시예에 따르면, 프레임(210)은 센터페시아(130)에 마련되는 각종 버튼 또는 디스플레이의 외측 테두리를 형성하는 베젤(bezel)을 포함할 수 있다. 베젤에 사용자가 접근하는 것을 센서 IC가 인식할 수 있다면, 베젤의 내측에 배치되는 버튼 또는 터치부를 터치하기 위해 사용자가 근접하는 것 또한 센서 IC가 인식할 수 있다. 즉, 베젤에 근접센서가 마련되면, 버튼에 근접센서가 따로 마련되지 않더라도 사용자가 버튼에 근접하는지를 인식할 수 있다.
프레임(210)은 센터페시아(130)의 외부로 노출될 수 있다. 최근 금속재질을 선호하는 사용자의 니즈를 충족시키기 위해 프레임(210)은 금속재질로 마련될 수 있다.
프레임(210) 전체를 금속재질로 제조하면, 무게가 무겁고, 비용이 증가하여 생산원가 증가의 원인이 될 수 있다.
따라서, 프레임(210)을 기존과 같이 플라스틱 재질로 사출 성형 등을 통해 마련한 후, 프레임(210)의 외면에 금속 도금 또는 IPE(Ion Plasma Evaporation)하여 금속 재질의 외면을 형성할 수 있다. 예를 들면, 크롬 도금을 할 수 있다.
이를 통해, 센터페시아(130)의 외부로 노출되는 프레임(210)의 외면에는 금속재질을 포함하는 금속층(220)이 형성될 수 있다. 프레임(210)의 외면이 금속재질로 마련됨에 따라, 차량 내부의 고급감과 심미감을 향상시킬 수 있다.
도 6 내지 도 9는 도 5에 도시된 근접센서에서, 다양한 실시예에 따른 프레임의 단면을 도시한 개념도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 프레임(210)의 일면에는 센서 전극(230)이 형성될 수 있다. 이 때, 센서 전극(230)은 LDS(Laser Directing Structure) 공법을 이용하여 형성할 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.
프레임(210)은 금속 복합체를 포함하는 재질로 마련될 수 있다. 프레임(210)을 레이저에 노출시켜 전극홈(미도시)을 프레임(210) 상에 형성할 수 있고, 이러한 전극홈을 금속화하여 센서 전극(230)을 형성할 수 있다.
센서 전극(230)은 프레임(210)의 외면 일부 영역에만 마련될 수 있다. 프레임(210)의 외면에 센서 전극(230)이 마련되는 영역은 프레임(210) 외면 전체와 비교하면 매우 작은 영역일 수 있다.
센서전극(230)이 마련되는 일부 영역을 제외한 프레임(210)에는 프라이머층(211)이 형성될 수 있다. 프라이머층(211)은 금속층(220)과 프레임(210)을 안정적으로 결합하기 위한 구성으로서, 일종의 접착제 역할을 한다. 프라이머층(211)은 금속층(220)을 형성하기 이전에 프레임(210)에 마련될 수 있다. 프라이머층(211)은 센서 전극(230)이 프레임(210) 상에 마련되는 영역보다는 넓은 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.
도 6에는 프라이머층(211)의 일부가 센서 전극(230)을 커버하는 것이 도시되었으나, 이에 한하는 것은 아니다. 프라이머층(211)과 센서 전극(230)은 서로 겹치지 않을 수 있다.
프라이머층(211)은 프레임(210)의 외면 일부 영역에만 마련될 수 있다. 금속층(220)을 형성하는 금속 도금 영역 또는 금속 증착 영역이 프라이머층(211)을 형성하는 프라이머 영역 보다 크게 마련될 수 있다.
금속층(220)은 프라이머층(211)과 센서 전극(230)을 커버할 수 있다. 센서 전극(230)과 금속층(220)이 물리적으로 접촉하는 구조를 가지므로, 센서 전극(230)과 전도성을 가지는 금속재질의 금속층(220)은 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 센서 전극(230)뿐만 아니라 센서 전극(230)과 전기적으로 연결되는 금속층(220)에 사용자가 근접하거나 접촉하는 것을 센서 IC(230)가 감지할 수 있다. 즉, 금속층(220)은 센싱부로서 기능할 수 있다.
한편, 프레임(210)에 형성된 센서 전극(230)은 인쇄회로기판(250)과 연결되고, 이를 통해 인쇄회로기판(250) 상에 실장되는 센서 IC(251)와 연결될 수 있다.
센서 전극(230)은 다양한 방식으로 인쇄회로기판(250)과 연결될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 근접센서(200)는 프레임(210)에 형성된 센서 전극(230)과 인쇄회로기판(250)을 연결하는 연성인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 프레임(210)의 외면에는 센서 전극(230)이 형성되고, 센서 전극(230)의 상면에 프라이머층 없이 곧바로 금속층(220)이 마련될 수도 있다. 이 경우, 프라이머층이 없어 금속층(220)과 센서 전극(230) 또는 프레임(210)과의 접착력이 상대적으로 약할 수 있으나, 프라이머층을 형성하기 위한 공정을 생략할 수 있어 생산성이 향상될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 센서 전극(230)의 상면에 프라이머층(211)이 마련되고, 프라이머층(211)의 상면에 금속층(220)이 마련될 수도 있다. 이 경우, 프라이머층(211)이 마련되므로 금속층(220)이 안정적으로 프레임(210) 또는 센서 전극(230)과 결합할 수 있다. 프라이머층(211)은 그 두께가 매우 얇기 때문에, 금속층(220)과 센서 전극(230)이 물리적으로 접촉하고 있지 않더라도, 금속층(220)이 센싱부로서 기능할 수 있다. 다만, 금속층(220)과 센서 전극(230)이 물리적으로 접촉하는 경우에 비해서는 센싱 감도가 저하될 수 있다.
도 9는 도 5에 도시된 근접센서에서, 또 다른 실시예에 따른 프레임의 단면을 도시한 개념도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 금속층(220)은 프레임(210)의 외면에 마련되고, 센서 전극(230)은 프레임(210)의 내면에 마련될 수 있다. 달리 표현하면, 금속층(220)은 프레임(210)의 일면에 마련되고, 센서 전극(230)은 프레임(210)의 타면에 마련될 수 있다.
센서 전극(230)은 도 6 내지 도 8과 마찬가지로, 다양한 방법을 통해 인쇄회로기판(250)과 연결될 수 있다.
센서 전극(230)은 프레임(210)에 LDS(Laser Directing Structure) 공법을 통해 형성될 수 있다. 센서 전극(230)과 금속층(220)은 프레임(210)의 두께만큼 이격될 수 있다. 이 때, 프레임(210) 두께는 고정된 값이므로, 금속층(220)과 센서 전극(230) 사이에 발생하는 캐패시터 값은 일정하다. 반면, 사용자와 금속층(220) 사이에 발생하는 캐패시터 값은 사용자와 금속층(220) 사이의 거리에 따라 변한다. 따라서, 사용자와 금속층(220) 사이의 거리가 변함에 따라, 센서 전극(230)에서의 캐패시터 값이 변한다. 센서 IC(251)는 센서 전극(230)의 정전용량 변화량을 감지할 수 있다. 센서 IC(251)는 센서 전극(230)에서의 정전용량 변화량이 다소 작아지더라도 이를 감지하여 사용자의 금속층(220)에 대한 근접 또는 터치 여부를 인식할 수 있다.
도 10은 도 5에 도시된 근접센서의 단면을 도시한 개념도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 센서 전극(230)은 패널(240)의 일면에 형성될 수 있다. 구체적으로, 프레임(210)과 마주보는 패널(240)의 일면에 센서 전극(230)이 형성될 수 있다. 센서 전극(230)은 LDS(Laser Directing Structure) 공법을 통해 형성될 수 있다. 이를 위해, 패널(240)은 금속 복합체를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
센서 전극(230)은 금속층(220)과 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 프레임(210)과 센서 전극(230)이 d1만큼 이격되어 있고, 프레임(210)의 두께가 d2라고 할 때, 센서 전극(230)과 금속층(220)은 d1 + d2만큼 이격될 수 있다. 이 때, 프레임(210)의 두께 d2는 고정된 값이고, 센서 전극(230)과 프레임(210) 사이의 거리 d1도 고정된 값이므로, d1 + d2는 고정된 값이다. 따라서, 금속층(220)과 센서 전극(230) 사이에 발생하는 캐패시터 값은 일정하다. 반면, 사용자와 금속층(220) 사이에 발생하는 캐패시터 값은 사용자와 금속층(220) 사이의 거리에 따라 변한다. 따라서, 사용자와 금속층(220) 사이의 거리가 변함에 따라, 센서 전극(230)에서의 캐패시터 값이 변한다. 센서 IC(251)는 센서 전극(230)의 정전용량 변화량을 감지할 수 있다. 센서 IC(251)는 센서 전극(230)에서의 정전용량 변화량이 다소 작아지더라도 이를 감지하여 사용자의 금속층(220)에 대한 근접 또는 터치 여부를 인식할 수 있다.
한편, 센서 전극(230)과 프레임(210) 사이의 빈 공간에는 공기층이 형성될 수 있다. 센서 전극(230)과 프레임(210) 사이에 공기층이 형성되면, 금속층(220)에 정전기 등으로 인해 순간적으로 높은 전압이 발생하더라도 그 전압이 센서 전극(230) 및 센서 IC(251)로 전달될 가능성이 작아진다. 따라서, 정전기로 인해 센서 IC(251)가 손상될 가능성이 매우 작다는 장점이 있다. 즉, 내구성 또는 안정성이 향상될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근접센서를 분해하여 도시한 도면이고, 도 12는 도 11에 도시된 근접센서의 단면을 도시한 개념도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 근접센서(200)는 프레임(210)과, 프레임(210)의 외면에 형성되는 금속층(220)과, 프레임(210)과 결합하는 패널(240)과, 센서 전극(230)을 포함하고 패널(240)과 결합되는 센서 전극 베이스(260)와, 패널(240)의 내측에 수용되는 인쇄회로기판(250) 및 인쇄회로기판(250)에 실장되는 센서 IC(251)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 근접센서(200)는 패널(240)과는 별도로 마련되고, 패널(240)에 결합되는 센서 전극 베이스(260)를 포함할 수 있다.
센서 전극 베이스(260)는 센서 전극(230)을 포함할 수 있다. 센서 전극 베이스(260)는 패널(240)과 결합하여 센서 전극(230)을 인쇄회로기판(250)과 연결하도록 마련될 수 있다.
센서 전극 베이스(260) 상에 형성되는 센서 전극(230)은 LDS(Laser Directing Structure) 공법을 통해 형성될 수 있다. 이를 위해, 센서 전극 베이스(260)은 금속 복합체를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 센서 전극 베이스(260)가 패널(240)에 결합하면, 프레임(210)의 후면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 이 때, 센서 전극(230)이 프레임(210)의 후면과 접촉하도록 마련될 수 있다. 프레임(210)의 전면에는 금속층(220)이 금속 도금 또는 금속 증착을 통해 형성되고, 프레임(210)의 전면에 프라이머층(미도시)을 마련한 후에 금속층(220)을 형성할 수 있다. 상기한 바와 같이, 금속층(220)과 프레임(210)의 안정적인 결합을 위해 프라이머층이 마련되는 것이 바람직하나 경우에 따라 생략될 수도 있다.
센서 전극(230)과 금속층(220)은 프레임(210)의 두께만큼 이격될 수 있다. 이 때, 프레임(210) 두께는 고정된 값이므로, 금속층(220)과 센서 전극(230) 사이에 발생하는 캐패시터 값은 일정하다. 반면, 사용자와 금속층(220) 사이에 발생하는 캐패시터 값은 사용자와 금속층(220) 사이의 거리에 따라 변한다. 따라서, 사용자와 금속층(220) 사이의 거리가 변함에 따라, 센서 전극(230)에서의 캐패시터 값이 변한다. 센서 IC(251)는 센서 전극(230)의 정전용량 변화량을 감지할 수 있다. 따라서, 센서 IC(251)는 센서 전극(230)에서의 정전용량 변화량이 다소 작아지더라도 이를 감지하여 사용자의 금속층(220)에 대한 근접 또는 터치 여부를 인식할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 센서 전극 베이스(260)가 마련되는 경우에도 센서 전극(230)과 프레임(210)의 후면 사이에는 공기층이 형성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 공기층이 형성되면 센서 IC(251)의 손상 가능성이 작아져 내구성이 향상될 수 있다.
센서 전극 베이스(260)가 패널(240)과 별도로 마련되면, 생산원가가 절감되고 생산성이 향상될 수 있다.
구조가 상대적으로 복잡한 패널(240)을 고정한 후 패널(240)에 레이저를 조사하여 센서 전극을 형성하는 것에 비해, 그 구조가 단순하고 고정이 용이한 센서 전극 베이스(260)에 센서 전극을 형성하는 것이 수월하다. 즉, 부피가 크고 센서 전극 형성을 위한 가공이 상대적으로 까다로운 패널 대신, 부피가 작고 가공이 용이한 센서 전극 베이스에 센서 전극을 형성할 수 있기 때문에 근접센서의 생산성이 향상될 수 있다. 한편, 센서 전극 베이스(260)는 패널(240)에 끼움 결합 등에 의해 용이하게 결합되도록 마련될 수 있다.
또한, 부피가 상대적으로 큰 패널(240)에 LDS(Laser Directing Structure) 공법으로 센서 전극을 형성하기 위해서는 패널(240) 전체가 금속 복합체를 포함하는 재질로 마련되어야 한다. 반면, 센서 전극 베이스(260)는 그 부피가 패널(240)보다 작아 금속 복합체를 포함하는 재질로 마련되더라도 그 생산원가의 상승폭이 작다. 또한, 센서 전극 베이스(260)는 다양한 형상의 패널에 공용으로 사용될 수 있어 대량 생산이 가능하고, 이를 통해 생산원가를 절감할 수 있다.
반면, 금속 면과 센서 전극 사이의 거리는 근접센서의 패키징이 완료되고 난 후에는 일정하다. C1과 마찬가지로 금속 면과 센서 전극 사이의 정전용량 값은, 금속 면과 센서 전극 사이의 거리에 따라 정해진다. 따라서, C2는 입력수단의 접근 여부와 관계 없이 일정한 값이다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
200 : 근접센서
210 : 프레임
220 : 금속층
230 : 센서 전극
240 : 패널
250 : 인쇄회로기판
251 : 센서 IC
260 : 센서 전극 베이스

Claims (15)

  1. 차량의 센터페시아에 장착되는 근접센서에 있어서, 상기 근접센서는,
    비전도성 재질로 마련되고 상기 센터페시아의 외부로 노출되도록 배치되는 프레임;
    상기 프레임의 외면을 커버하도록 마련되는 금속층;
    상기 금속층과 소정거리 이격되게 배치되며, 상기 금속층과의 사이에 공기층을 형성하는 센서 전극; 및
    상기 금속층으로 사용자의 손이 근접하거나 접촉하는 것을 감지하도록 상기 센서 전극과 연결되는 센서 IC; 를 포함하는 근접센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 프레임의 상기 외면 사이에 마련되는 프라이머층을 더 포함하는 근접센서.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 금속 복합체를 포함하고,
    상기 센서 전극은 상기 프레임에 레이저를 조사하여 형성되는 전극홈을 금속화하여 마련되는 근접센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 상기 프레임의 상기 외면에 금속 도금 또는 금속 증착하여 형성되는 근접센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서 전극은 적어도 일부분이 연성인쇄회로기판에 형성되는 근접센서.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프레임과 결합하고, 상기 센서 IC가 실장되는 인쇄회로기판을 수용하는 패널을 더 포함하는 근접센서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 패널은 금속 복합체를 포함하고,
    상기 센서 전극은 상기 패널에 레이저를 조사하여 형성되는 전극홈을 금속화하여 형성되는 근접센서.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 센서 전극을 포함하고, 상기 패널에 결합되는 센서 전극 베이스를 더 포함하는 근접센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 센서 전극 베이스는 금속 복합체를 포함하고,
    상기 센서 전극은 상기 센서 전극 베이스에 레이저를 조사하여 형성되는 전극홈을 금속화하여 형성되는 근접센서.
  14. 삭제
  15. 삭제
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