KR102521934B1 - 터치 센서 및 이를 이용한 터치 감지 방법 - Google Patents

터치 센서 및 이를 이용한 터치 감지 방법 Download PDF

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KR102521934B1
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Abstract

본 발명은 터치 센서 및 이를 이용한 터치 감지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 터치 센서는, 기판 및 상기 기판 상에 제공되며, 터치의 위치와 압력을 감지하는 제1 센서 및 복수의 제2 센서를 포함하며, 상기 제1 센서는 상기 기판 일면의 중앙 영역에 위치하고, 상기 복수의 제2 센서는 상기 제1 센서를 둘러싸도록 배열되며, 상기 기판의 중심으로부터 멀어질수록 상기 복수의 제2 센서 각각의 폭은 증가한다.

Description

터치 센서 및 이를 이용한 터치 감지 방법{TOUCH SENSOR AND METHOD FOR SENSING TOUCH USING THEREOF}
본 발명은 터치 센서 및 이를 이용한 터치 감지 방법에 관한 것이다.
정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
최근의 표시 장치는 영상 표시 기능과 더불어 사용자의 터치를 입력받기 위한 터치 센서를 구비하고 있다. 이에 따라, 사용자는 터치 센서를 통해 보다 편리하게 표시 장치를 이용할 수 있게 되었다.
또한 최근에는 터치 위치뿐만 아니라, 터치로 인하여 발생하는 압력을 이용하여 사용자에게 다양한 기능을 제공하고자 하였다.
본 발명은 원의 형상에 최적화된 터치 센서 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 원의 형상에 최적화된 터치 센서를 이용하여 터치된 지점 및 터치의 세기를 복합적으로 파악하는 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 센서는, 기판 및 상기 기판 상에 제공되며, 터치의 위치와 압력을 감지하는 제1 센서 및 복수의 제2 센서를 포함하며, 상기 제1 센서는 상기 기판 일면의 중앙 영역에 위치하고, 상기 복수의 제2 센서 각각은 상기 제1 센서를 둘러싸도록 배열되며, 상기 기판의 중심으로부터 멀어질수록 상기 복수의 제2 센서 각각의 폭은 증가한다.
또한, 상기 복수의 제2 센서는, 상기 기판 일면과 대향하는 타면에 제공된다.
또한, 상기 제1 센서는 압력 감지 센서이고, 상기 복수의 제2 센서는 정전 용량 방식의 센서이다.
또한, 상기 기판 일면에 제공되며, 상기 제1 센서와 이격되어 상기 제1 센서의 적어도 일부를 감싸도록 형성되는 완충 부재를 더 포함한다.
또한, 상기 제1 센서는 적어도 두 개 이상이다.
또한, 상기 기판은 원의 형상을 갖는 평면 기판이다.
또한, 상기 기판은 돔 형상을 갖는 입체 기판이다.
또한, 상기 제1 센서 및 상기 복수의 제2 센서로부터 획득한 센싱 신호를 이용하여, 상기 터치의 위치와 압력의 세기를 산출하는 센서 제어부를 더 포함한다.
또한, 상기 센서 제어부는, 극 좌표계(Polar Coordinate)를 기준으로 하여 상기 터치의 위치를 산출한다.
또한, 상기 센서 제어부는, 상기 복수의 제2 센서로부터 획득한 센싱 신호를 참조로 하여 상기 터치의 각도 좌표를 산출한다.
또한, 상기 센서 제어부는, 상기 제1 센서에 의하여 상기 터치가 감지된 시각과 상기 제2 센서에 의하여 상기 터치가 감지된 시각을 참조로 하여 거리 좌표를 획득한다.
또한, 상기 센서 제어부는, 상기 제1 센서에서 감지된 압력의 세기를 산출한다.
또한, 상기 센서 제어부는, 상기 터치의 거리 좌표를 참조로 하여 상기 감지된 압력의 세기를 보상한다.
본 발명의 실시예에 의한 것으로서, 기판 상에 위치하는 제1 센서 및 복수의 제2 센서를 포함하는 터치 센서를 이용한 터치 감지 방법은, 상기 복수의 제2 센서에 의하여 감지된 신호로부터 상기 터치의 각도 좌표를 산출하는 단계, 상기 터치가 입력된 시점부터 상기 제1 센서에서 상기 터치를 감지하기까지 소요되는 시간을 산출하는 단계, 상기 소요되는 시간을 참조로 하여 상기 터치의 거리 좌표를 산출하는 단계 및 상기 각도 좌표와 상기 거리 좌표를 조합하여 상기 터치의 위치를 획득하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제1 센서에 의하여 감지된 신호를 참조로 하여 상기 터치에 의한 압력의 세기를 산출하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 제1 센서에 의하여 감지된 신호를, 상기 거리 좌표에 대응하는 비율만큼 보상하여 상기 압력의 세기를 산출한다.
또한, 상기 소요되는 시간은, 상기 제2 센서에 의하여 상기 터치가 감지된 시각과 상기 제1 센서에 의하여 상기 터치가 감지된 시각에 의하여 산출된다.
또한, 상기 거리 좌표는, 상기 소요되는 시간과 상기 기판에서의 파동의 속도에 의하여 산출된다.
또한, 상기 복수의 제2 센서 중 어느 하나의 제2 센서 상에 입력되는 터치들에 대하여는 동일한 각도 좌표를 갖는 것으로 판단한다.
또한, 상기 제1 센서는 압력 감지 센서이고, 상기 복수의 제2 센서는 정전 용량 방식의 센서이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 네트워크 연결된 차량을 제어하기 위한 표시 장치는, 제1 영역을 포함하는 영상 표시 영역을 통해 영상을 표시하는 표시부 및 상기 제1 영역으로 입력되는 터치를 검출하기 위한 터치 센서를 포함하고, 상기 표시부는, 수동 주행 모드에서 상기 제1 영역에 차량 제어용 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 표시한다.
또한, 상기 차량 제어용 GUI는, 상기 차량의 속도를 조절하기 위한 감속 제어 객체와 가속 제어 객체, 상기 차량의 주행 방향을 조절하기 위한 다수의 조향 제어 객체들 및 상기 차량의 기어를 조절하기 위한 다수의 기어 제어 객체들을 포함한다.
또한, 상기 가속 제어 객체는, 상기 감속 제어 객체의 우측에 위치한다.
또한, 상기 조향 제어 객체들은, 상기 감속 제어 객체와 상기 가속 제어 객체를 둘러싸며 위치한다.
또한, 상기 기어 제어 객체들은, 상기 감속 제어 객체, 상기 가속 제어 객체 및 조향 제어 객체들에 비해 우측에 위치한다.
또한, 상기 표시 장치는, 상기 차량으로부터 전달된 모드 변경 신호에 대응하여 상기 수동 주행 모드로 진입한다.
또한, 상기 수동 주행 모드 진입 시, 경고음을 발생하는 음향 출력부를 더 포함한다.
또한, 상기 수동 주행 모드 진입 시, 햅틱 효과를 제공하는 햅틱 모듈을 더 포함한다.
또한, 상기 영상 표시 영역은, 제2 영역을 더 포함하고, 상기 표시부는, 상기 수동 주행 모드에서 상기 제2 영역에 상기 차량의 주변 영상을 표시한다.
또한, 상기 터치 센서는, 상기 감속 제어 객체로 입력되는 터치를 감지하기 위한 감속 터치 센서, 상기 가속 제어 객체로 입력되는 터치를 감지하기 위한 가속 터치 센서, 상기 조향 제어 객체들로 입력되는 터치를 감지하기 위한 조향 터치 센서 및 상기 기어 제어 객체로 입력되는 터치를 감지하기 위한 기어 터치 센서를 포함한다.
또한, 상기 감속 터치 센서와 상기 가속 터치 센서는, 상기 터치의 압력을 감지할 수 있는 압력 센서인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조향 터치 센서와 상기 기어 터치 센서는, 정전용량 방식의 터치 센서인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치를 이용한 차량 제어 방법은, 차량의 자율 주행 중 이상이 발생한 경우, 수동 주행 모드로 진입하는 단계, 상기 차량이 수동 주행 모드로 진입하는 경우, 표시 장치가 제1 영역에 차량 제어용 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 표시하는 단계, 상기 차량 제어용 GUI에 입력되는 터치에 대응하여, 상기 차량의 주행이 제어되는 단계를 포함한다.
또한, 상기 차량이 수동 주행 모드로 진입하는 경우, 상기 표시 장치가 경고음을 발생하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 차량이 수동 주행 모드로 진입하는 경우, 상기 표시 장치가 햅틱 효과를 제공하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 차량 제어용 GUI는, 상기 차량의 속도를 조절하기 위한 감속 제어 객체와 가속 제어 객체, 상기 차량의 주행 방향을 조절하기 위한 다수의 조향 제어 객체들 및 상기 차량의 기어를 조절하기 위한 기어 제어 객체를 포함한다.
또한, 상기 가속 제어 객체는, 상기 감속 제어 객체의 우측에 위치한다.
또한, 상기 조향 제어 객체들은, 상기 감속 제어 객체와 상기 가속 제어 객체를 둘러싸며 위치한다.
또한, 상기 기어 제어 객체는, 상기 감속 제어 객체, 상기 가속 제어 객체 및 조향 제어 객체들에 비해 우측에 위치한다.
또한, 상기 표시 장치가 제1 영역에 차량 제어용(GUI)를 표시하는 단계에서는, 제2 영역에 상기 차량의 주변 영상을 표시하는 표시 장치를 이용한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 원의 형상에 최적화된 터치 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 단순한 구조로 배치된 센서를 이용하여 터치된 지점 및 터치의 세기를 복합적으로 파악할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 적은 개수의 센서와 배선만으로 터치 센서를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 데드 스페이스를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 높은 터치 해상도를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 I1-I1'선에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부를 포함하는 터치 센서를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4a 내지 4c는 도 1 및 도 2에 도시된 터치 센서를 이용하여 터치 위치를 검출하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시예에 의한 완충 부재를 포함하는 터치 센서를 나타내는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 I2-I2' 선에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 일체형 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예가 적용된 경우 원형 기판에 구비되는 센서의 개수와, 종래 기술이 적용된 경우 원형 기판에 구비되는 센서의 개수를 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선 수 감소 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하기 위해 제공되는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 센서를 나타낸 도면이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1 센서와 그의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1 센서와 그의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치를 이용한 차량 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 의한 차량을 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 의한 표시부 및 표시 구동부를 나타낸 도면이다.
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 실시예에 의한 수동 주행 모드에서의 영상 표시 영역을 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 의한 차량 제어용 그래픽 유저 인터페이스를 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 의한 표시부 및 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 의한 제1 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 26a, 도 26b 및 도 26c는 본 발명의 실시예에 의한 감속 터치 센서, 가속 터치 센서, 및 조향 터치 센서의 다양한 형태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 의한 감속 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 28a 및 도 28b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 감속 터치 센서와 그의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 29a 및 도 29b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 감속 터치 센서와 그의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치를 이용한 차량 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 31a, 도 31b, 도 31c 및 도 31d는 본 발명의 실시예에 의한 차량 제어 방법에 의해 수동 주행되는 모습을 나타낸 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서 및 그를 이용한 감지 방법에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의I1-I1'선에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(100)는 기판(110), 제1 센서(120) 및 복수의 제2 센서(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판(110)은 소정의 반지름을 갖는 원의 형상일 수 있다.
기판(110)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(110)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수도 있다.
예를 들어, 기판(110)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 기판(110)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
제1 센서(120)는 기판(110)의 일면에 위치하되 특히 기판(110)의 중앙 영역에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로는 기판(110)의 중심(O) 상에 위치할 수 있다.
제1 센서(120)는 터치 센서(100)에 가해지는 압력의 세기를 감지하는 센서일 수 있다.
제1 센서(120)의 종류 및 동작 방법은 이하에서 도 14 내지 도 16b를 참조로 하여 구체적으로 설명하도록 한다.
복수의 제2 센서(130)는 제1 센서(120)가 위치하는 기판(110) 일면의 반대 면에 위치할 수 있다. 또는, 복수의 제2 센서(130)와 제1 센서(120)가 기판(110)의 동일한 면에 위치할 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 센서(130) 각각은 소정의 중심각과 반지름으로 이루어진 부채꼴의 형상, 또는 소정의 꼭지각을 갖는 이등변 삼각형, 또는 이들과 유사한 형상(소정의 꼭지점, 또는 일변으로부터 멀어질수록 폭이 커지는 형상)을 가질 수 있다.
또한, 원의 형상을 갖는 기판(110)에 대응되도록, 복수의 제2 센서(130)는 원의 형상을 이루며 배열될 수 있다. 즉, 복수의 제2 센서(130)의 꼭지점들이 기판(110)의 중심 영역을 감싸고, 복수의 제2 센서(130)의 호(또는 엣지)들이 기판(110)의 원주에 대응되도록 배열될 수 있다.
한편 도 1에서는 기판(110)이 원의 형상인 것으로 상정하였으나 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
복수의 제2 센서(130) 각각은 정전용량의 변화량을 감지하기 위한 것으로서, 도전성 물질을 포함한다. 예를 들어, 제2 센서(130)를 구성하는 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
또는, 도전성 물질은 투명 도전성 물질로 이루어질 수도 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부를 포함하는 터치 센서를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(100)는 센서 제어부(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
센서 제어부(150)는 제1 센서(120) 및 제2 센서(130)에 의하여 감지된 신호를 획득하여 터치 센서(100)에 인가되는 터치의 위치 및 압력의 세기 등을 검출할 수 있다.
이를 위하여 센서 제어부(150)는 제1 센서(120) 및 복수의 제2 센서(130)와 연결될 수 있다.
한편, 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 제1 센서(120)에 의하여 감지된 신호와 제2 센서(130)에 의하여 감지된 신호가 동일한 센서 제어부(150)에서 처리되는 것으로 산정하여 도시하였으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 센서(120)로부터 출력되는 신호를 처리하기 위한 센서 제어부와 제2 센서(130)로부터 출력되는 신호를 처리하기 위한 센서 제어부가 각각 분리되어 구비될 수도 있다.
도 4a 내지 4c는 도 1 내지 도 3에 도시된 터치 센서를 이용하여 터치 위치를 검출하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 센서(100)는 압력의 세기를 감지하는 제1 센서(120)와 정전용량 변화를 감지하는 제2 센서(130)를 모두 포함하는 바, 센서 제어부(150)는 제1 센서(120)에 의하여 감지된 신호와 제2 센서(130)에 의하여 감지된 신호를 참조로 하여 터치 위치를 산출할 수 있다.
본 발명에 의하면, 도 4a에 도시된 바와 같이 극 좌표계(Polar Coordinate)를 이용하여 터치 위치를 산출할 수 있다.
보다 구체적으로, 터치 위치의 좌표를 T(r, θ)라고 할 때, 복수의 제2 센서(130)에 의하여 감지된 신호로부터 터치 위치의 각도 좌표(θ)를 획득하고, 복수의 제2 센서(130)에 의하여 감지된 신호 및 제1 센서(120)에 의하여 감지된 신호 모두를 참조로 하여 터치 위치의 거리 좌표(r)을 획득할 수 있다.
도 4b을 참조하면, 복수의 제2 전극(130) 중 어느 전극에 터치가 입력되었는지에 따라 터치 위치의 각도 좌표(θ)가 결정될 수 있다.
예를 들어, 도면부호 130-1에 대응하는 제2 센서가 터치 입력을 감지하는 경우 터치 위치의 각도 좌표(θ)는 θ1인 것으로, 도면부호 130-2에 대응하는 제2 센서가 터치 입력을 감지하는 경우 터치 위치의 각도 좌표(θ)는 θ2일 수 있다.
즉, 기판(110)의 중심(O)으로부터 얼마나 먼 거리만큼 떨어진 위치에 터치가 입력되었는지에 상관없이, 동일한 제2 센서(130-1) 상에 입력된 터치는 동일한 각도 좌표(θ1)를 갖는다.
이와 같이 터치 입력의 각도 좌표를 획득하기 위하여, 소정의 저장 장치(미도시됨)에는, 복수의 제2 센서(130) 각각에 지정된 번호와 그에 대응되는 각도 좌표 값이 매핑되어 저장될 수 있다.
다음으로, 정전용량 변화를 감지하는 제2 센서들(130)과는 달리, 제1 센서(120)는 손가락 등이 접촉함에 따라 발생된 굴곡 진동(bending wave)을 터치 신호로서 감지한다.
즉, 도 4c에 도시된 바와 같이 터치 입력에 의하여 발생한 굴곡 진동이 제1 센서(120)에 도달하기까지 소정의 시간(Δt)이 소요될 수 있으며, 상기 소정의 시간(Δt)은 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Δt = t2 - t1
(t1은 제2 센서(130)가 터치 입력을 감지한 시점, t2는 제1 센서(120)가 터치 입력을 감지한 시점에 해당함)
한편, 동일한 매질에서, 굴곡 진동은 그 진폭 크기와 상관없이(즉, 터치 압력의 세기와 상관없이) 항상 동일한 속도로 진행한다.
따라서, 제1 센서(120)가 터치 입력에 의하여 발생한 굴곡 진동을 감지하기까지 상기 진동이 이동한 거리(r)는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
r = v x Δt
(v는 기판에 대응하는 파동의 속도, Δt은 상기 수학식 1에 의하여 산출된 것으로서, 터치 입력 후 제1 센서(120)가 상기 터치 입력에 의한 진동을 감지하기까지 소요된 시간)
본 발명에 따르면 제1 센서(120)가 기판(110)의 중심(O)에 위치하므로, 기판(110)의 중심(O)으로부터 r만큼 떨어진 위치에 터치 입력이 발생한 것으로 볼 수 있으며, 따라서 r은 터치 위치의 거리 좌표가 될 수 있다.
즉, 제1 센서(120)가 터치 입력을 감지하는 시각과 제2 센서(130)가 터치 입력을 감지하는 시각에 대한 정보를 획득하면, [수학식 1]과 [수학식 2]에 따라 터치 위치의 거리 좌표(r)를 산출할 수 있다.
한편, 파동의 속도 v는 기판의 종류에 따라 달라질 수 있다.
상술한 방법에 따라 터치 위치의 각도 좌표(θ)와 거리 좌표(r)를 획득하면, 터치 위치 T(r, θ)를 최종 좌표로서 특정할 수 있다.
터치 위치 T(r, θ)를 판한 후에는, 제1 센서(120)에 의하여 감지되는 신호로부터 터치 시 가해지는 압력의 세기를 산출할 수 있다.
다만 본 발명에 따르면, 제1 센서(120)가 기판(110) 상에 복수 개 분산되어 위치하는 것이 아니라 기판(110)의 중앙에만 위치하므로, 터치 입력에 의하여 발생한 파동이 제1 센서(120)까지 이동하면서 점차 세기(Force Intensity)가 감쇠된다.
또한, 터치 입력된 위치와 제1 센서(120) 사이의 거리가 멀수록 큰 비율로 감쇠하게 된다.
따라서, 터치 입력 시 발생한 압력의 세기를 정확하게 산출하기 위하여는 파동이 이동함에 따라 감쇠한 크기를 보상하여야 한다. 이때, 터치 입력된 위치와 제1 센서(120) 사이의 거리가 멀수록 보상 값(또는 보상 비율)이 커질 수 있다.
터치 입력에 의한 압력의 세기는 아래의 [수학식 3]에 따라 보상될 수 있다.
[수학식 3]
Fc = Fs x (1 + a x rb)
(Fc는 보상 후 압력의 세기, Fs는 제1 센서(120)에 의하여 감지된 압력의 세기, r은 터치 입력 위치와 제1 센서(120) 사이의 거리, a 및 b는 임의의 상수)
이 경우, 매질 즉, 기판의 종류에 따라 a와 b의 값은 변경될 수 있다.
또한, 터치 입력 위치와 제1 센서(120) 사이의 거리 r은 앞서 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 통해 산출된 것일 수 있다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시예에 의한 완충 부재를 포함하는 터치 센서를 나타내는 도면이며, 도 5b는 도 5a의 I2-I2' 선에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(100)는 완충 부재(160)를 더 포함할 수 있다.
완충 부재(160)는 기판(110) 상에 구비되되, 제1 센서(120)가 위치하는 면과 동일한 면에 구비될 수 있다. 또한, 제1 센서(120)와 이격되어 위치하되 제1 센서(120)를 감싸는 형상으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 기판(110) 일면의 가장자리를 따라 형성될 수 있다.
완충 부재(160)는 제1 센서(120)가 기판(110) 상에 위치함에 따라 발생하는 단차를 보상하고, 외부의 충격을 완화하여 제1 센서(120)를 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
완충 부재(160)는 이를 위하여 탄성력을 가질 수 있다. 예를 들어 외부로부터의 압력에 의해 변형이 일어나며, 상기 외부로부터의 압력이 제거되면 다시 원 상태로 복원 가능한 탄성력을 가질 수 있다.
또한, 완충 부재(160)의 높이는 외부 충격으로부터 제1 센서(120)를 보호하기 위하여 제1 센서(120)의 높이와 같거나 그보다 높을 수 있다.
완충 부재(160)는 탄성력을 갖도록 다공성 고분자로 제공될 수 있다. 예를 들어, 완충 부재(160)는 스폰지와 같이 발포체 형태로 제공될 수 있다.
예를 들어, 완충 부재(160)는 열가소성 탄성 중합체(thermoplastic elastomer), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리우레탄 열가소성 탄성 중합체(polyurethane thermoplastic elastomers), 폴리아미드(polyamides), 합성고무(synthetic rubbers), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소부티렌(polyisobutylene), 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌)[poly(styrene-butadienestyrene)], 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리에틸렌(polyethylene), 실리콘(silicone), 등 및 이들의 조합들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5a 및 도 5b에서는 설명의 편의를 위하여 완충 부재(160)가 기판(110)의 가장자리 전체를 따라 형성된 원형의 띠 형상인 것으로 상정하여 도시하였으나 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 센서(120)가 기판(110)의 하부에 배치됨에 따라 발생한 단차를 보상하여 기판(110)을 지지할 수 있다면, 완충 부재(160)는 기판(110) 가장자리 중 적어도 일부에만 구비될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 일체형 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 실시예에 따른 터치 센서 일체형 표시 장치는 브라켓(170)과 브라켓(170) 내부에 수용되는 표시 패널(111), 제1 센서(120), 완충 부재(160) 및 윈도우(180)를 포함한다.
도 6에서는 터치 센서 일체형 표시 장치의 일례로서, 표시 패널(111)에 복수의 제2 센서(130)가 일체화되어 구현되고, 표시 패널(111)의 하부에 제1 센서(120)가 배치된 실시예를 도시하기로 한다.
단, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 센서들의 위치는 다양하게 변경 실시될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 도 1 내지 도 5b를 참조로 설명한 것과 같이 별개의 기판(110)을 기재로 하여 센서들(120, 130)이 구현될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 제2 센서(130)가 표시 패널(111)에 일체화되어 구현될 수도 있다.
또는, 제2 센서들(130)이 윈도우(180)와 일체로 구현되도록 변경 실시될 수도 있다. 예를 들어, 윈도우(180)의 하부면 상에 제2 센서들(130)을 형성할 수도 있다.
즉, 터치 센서 일체형 표시 장치 내에서, 제1 및 제2 센서(120, 130)의 위치나, 이와 일체화되는 구성 요소는 다양하게 변경 실시될 수 있을 것이다.
한편, 도 6에는 도시되지 않았으나, 표시 장치에는 편광판, 접착제 등이 더 포함되어 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서(100a)는 복수의 제1 센서(123, 125)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 복수의 제1 센서(123, 125)는 기판(110)의 중앙 영역에 위치하고, 복수의 제2 센서(130)는 상기 중앙 영역을 감싸는 형상을 갖도록 배열될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 실시예에서는, 제1 센서(120)의 중심이 기판(110)의 중심(O)에 대응되도록 배치된다.
이와 달리, 도 7에 따른 본 발명의 다른 실시예에서는 복수의 제1 센서(123, 125) 중 적어도 하나 이상은 기판(110)의 중심(O)과 소정의 거리만큼 이격된 상태일 수 있다.
터치 센서(100a)에는 단일 터치뿐만 아니라 멀티 터치(T1, T2)가 동시에 입력될 수 있으며, 각각의 멀티 터치(T1, T2)는 서로 다른 각도 좌표를 갖되 동일한 거리 좌표(r1)를 갖는 위치에 입력되는 경우가 발생할 수 있다.
이 때 멀티 터치 각각으로부터 발생된 파동들이 기판의 중심에 도달하기 까지 소요되는 시간은 동일하며, 따라서 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 실시예에 의할 경우, 제1 센서(120)는 상기 파동들을 동시에 감지하게 된다.
즉 제1 센서(120)가 서로 다른 터치에 의하여 발생한 신호로서 감지하지 못하고 하나의 신호로서 감지할 수 있으며, 터치 입력의 위치를 정확히 산출하지 못할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의할 경우, 복수의 제1 센서들(123, 125) 중 적어도 어느 하나 이상은 기판(110)의 중심(O)에 대응되지 않는 위치에 구비된다.
따라서 기판(110)의 중심(O)으로부터 동일한 거리(r)만큼 떨어진 위치에 멀티 터치(T1, T2)가 동시에 입력되더라도, 제1 센서(123, 125)와 멀티 터치 각각의 위치 사이의 거리는 다르다. 즉, 제1 센서(123, 125)는 서로 다른 시점에 터치 입력을 센싱할 수 있다.
한편, 도 7에서는 다른 실시예에 따른 터치 센서(100a)의 예로서, 두 개의 제1 센서(123, 125)가 배치된 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 센서(123, 125)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이며, 도 9는 도 8에 도시된 터치 센서의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 7를 참조로 설명한 본 발명의 실시예에서는 터치 센서의 기판(110)이 원의 형상을 갖는 평면이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서의 기판(113)은 도 8에 도시된 바와 같이 돔(dome) 형상을 가질 수 있으며, 따라서 기판(113)의 단면은 도 9에 도시된 바와 같이 아치(Arch) 형상일 수 있다.
제1 센서(120)는 돔 형상의 기판(113) 내부에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 돔 형상의 기판(113)에 있어서 높이가 가장 높은 지점을 기판(113)의 중심이라고 할 때, 제1 센서(120)는 상기 중심에 대응되는 위치에 구비될 수 있다.
다음으로, 복수의 제2 센서(130)는 기판(113)의 외면에 위치할 수 있으며, 제1 센서(120)가 구비되는 기판(113)의 중앙 영역을 감싸도록 배열될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 복수의 제2 센서(130) 각각은 제1 센서(120)로부터 멀어질수록 폭이 점점 커지는 형상일 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예가 적용된 경우 원형 기판에 구비되는 센서의 개수와, 종래 기술이 적용된 경우 원형 기판에 구비되는 센서의 개수를 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11에서는, 실제 터치 입력 가능한 활성화 영역이 20(mm)의 반지름을 갖는 원형이며 따라서 둘레는 40π(mm)인 것을 예로 들어 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예가 적용된 경우 원형 기판에 구비되는 센서의 개수를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10에서는, 기판 상에 배치되는 제2 센서(130)의 호의 길이 d1이 3.925(mm)인 부채꼴 형상인 것을 예로 들어 설명하도록 한다.
이 경우, 상기 기판 상에는 32개의 제2 센서(130)가 배치될 수 있다.
도 10에는 도시되지 않았으나 복수의 제2 센서(130) 각각에는 감지 신호를 출력하여 센서 제어부로 전달하기 위한 배선이 연결되며, 도 10에서는 제2 센서(130)의 개수가 32개이므로 필요한 배선의 개수 또한 32개가 된다.
또한, 제2 센서(130)가 원형 배열로 배치되므로 상기 활성화 영역 내에는 배선이 위치하지 않을 수 있다.
다음으로, 도 11은 종래 기술이 적용된 경우 원형 기판에 구비되는 센서의 개수를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10에 도시된 터치 센서와 객관적으로 비교하기 위하여, 도 11에서도 도 10에 도시된 것과 동일한 크기의 활성화 영역 내에 센서들(137)이 배치되는 것으로 한다.
또한, 종래 기술은 정전용량 변화량 감지 방식 중 자기 정전용량 방식의 터치 센서(self-capacitive touch sensor)인 것으로 한다.
또한, 종래 기술에 따른 센서(137)의 각 변의 길이 d2는 4(mm)로, 도 10에 도시된 제2 센서(130)의 호의 길이인 d1와 유사한 길이를 갖도록 한다.
도 11을 참조하면, 20(mm)의 반지름을 갖는 활성화 영역을 구현하기 위하여는 88개의 센서(137)가 필요하며, 따라서 각 센서(137)에 연결되는 배선 또한 88개가 구비되어야 한다.
즉, 도 10에 도시된 터치 센서와 비교할 경우 2.75 배 이상의 배선이 더 구비되어야 한다.
또한, 상기 배선들은 활성화 영역 내에 구비되게 되어 본 발명에 비하여 SNR(신호대잡음비, Signal to Noise Ratio)이 낮으며, 활성화 영역 외의 영역에도 센서(137)가 구비되므로 불필요한 공간인 데드 스페이스(dead space)가 증가한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선 수 감소 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 12에서는 반지름이 R인 원형 기판 상에 센서들이 배치되는 것을 예로 들어 설명한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 센서의 엣지의 길이(또는 부채꼴 형상인 경우 호의 길이), 종래 기술에 따른 자기 정전용량 방식의 터치 센서의 폭이 모두 4(mm)인 것을 예로 들어 설명한다. 즉, 도 10 및 도 11에 도시된 d1 및 d2 모두 4(mm)인 것으로 한다.
이 경우, 본 발명에 따른 제2 센서(130)는 기판 상에 약 (2πR)/4 개 구비된다. 또한, 종래 기술에 따른 자기 정전용량 방식의 터치 센서(137)는 기판 상에 약 πR2/16 개 구비된다.
즉, 본 발명의 실시예에 의할 경우, 원형의 기판 상에 구비되는 센서의 개수는, 종래 기술에 따른 자기 정전용량 방식의 터치 센서가 구비되는 것에 비하여 8/R만큼 감소한다.
또한, 상술한 바와 같이 터치 센서에 필요한 배선의 수는 기판 상에 구비되는 센서의 개수에 대응하므로, 본 발명에 의할 경우 터치 센서에 필요한 배선의 개수는 종래 기술에 비하여 8/R만큼 감소하는 효과가 있다.
예를 들어, 원의 반지름이 16(mm)인 경우에는 배선 수가 종래에 비하여 1/2로 감소하고, 반지름이 32(mm)인 경우에는 1/4로 감소한다. 즉, 도 12에 도시된 것과 같이 반지름이 커질수록 배선 감소의 효과는 증대된다.
한편, 도 10 내지 도 12에서는 종래 기술이 자기 정전용량 방식의 터치 센서인 것을 예로 들어 본 발명과 비교하였으나, 상기 종래 기술은 상호 정전용량 방식의 터치 센서(mutual-capacitive touch sensor)일 수도 있다.
다만 상호 정전용량 방식의 터치 센서는 구동 센서와 감지 센서를 이용하므로, 구동 센서가 위치하는 레이어와 감지 센서가 위치하는 레이어(layer)를 모두 구비하여야 한다.
즉, 상호 정전용량 방식의 터치 센서를 이용하는 종래 기술에 의하여 터치 센서를 구현하는 경우, 적어도 두 개 이상의 레이어가 필요하며, 따라서 본 발명에 의한 터치 센서를 구현할 때 보다 공정 과정이 복잡하다.
결론적으로, 본 발명의 실시예에 의할 경우, 종래 기술에 비하여 적은 수의 센서를 구비하며 그에 따른 배선의 개수 또한 줄일 수 있다. 따라서, 제조 공정을 단순화하거나, 배선에 의한 SNR 효율도 높일 수 있다.
또한, 센서들의 형상 및 배치 구성도 원형 기판에 대응되도록 하여 데드 스페이스를 감소시킬 수 있다.
또한, 기판 상에 배치된 제2 센서의 폭이 기판의 중심으로 갈수록 좁아지므로, 기판의 중심에 가까울수록 높은 터치 해상도(resolution)를 구현할 수 있다.
또한, 동일한 매질을 지나는 파동들은 중첩하더라도 서로 간섭하지 않으므로, 터치 센서 상에 멀티 터치가 입력되더라도 각각의 위치를 정확히 산출할 수 있다.
이하에서는 도 13을 더 참조로 하여 본 발명에 따른 터치 센서를 이용하여 터치를 감지하는 방법에 관하여 설명하도록 한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 방법을 설명하기 위해 제공되는 순서도이다.
본 발명에 따른 터치 센서 상에 터치 입력이 발생하면(S100), 먼저 제2 센서에서 상기 터치를 감지한다(S110).
다음으로, 제2 센서에서 감지한 신호를 참조로 하여 상기 터치의 각도 좌표를 산출한다(S120). 제2 센서를 이용하여 각도 좌표를 산출하는 방법은 앞서 도 4a 내지 도 4c를 참조로 하여 설명한 것과 동일하므로, 구체적인 방법에 대한 서술은 생략하도록 한다.
다음으로, 제1 센서에서 상기 터치를 감지한다(S130). 터치 센서 상에 터치가 입력되면, 그에 의하여 발생한 파동이 기판의 중앙에 위치하는 제1 센서에 도달하기까지의 시간이 소요되므로, 제1 센서는 제2 센서보다 늦게 상기 터치를 감지할 수 있다.
다음으로, 제2 센서에 의하여 상기 터치가 감지된 시각과 제1 센서에 의하여 상기 터치가 감지된 시각을 참조로 하여, 터치 입력 시부터 제1 센서가 이를 감지하기까지 소요된 시간을 산출한다(S140).
상기 소요 시간이 산출되면, 기판에서의 파동 속도 및 상술한 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하여 상기 터치의 거리 좌표를 산출한다(S150).
이후, 산출된 각도 좌표와 거리 좌표를 조합하여 상기 터치의 최종 좌표를 획득한다(S160).
다음으로, 제1 센서로부터 획득한 신호를 참조로 하여 상기 터치 입력에 대한 압력의 세기를 산출한다(S170). 이 때, 상술한 바와 같이, 파동이 진행함에 따라 힘의 세기가 감쇠하므로, 앞서 산출한 거리 좌표와 [수학식 3]을 이용하여 감쇠된 만큼의 압력 세기를 보상할 수 있다.
이하에서는 도 14 내지 도 16b를 참조로 하여 본 발명에 따른 제1 센서에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 센서를 나타낸 도면이다.
제1 센서는 상술한 바와 같이 기판에 입력되는 압력 및 그 세기를 감지하는 기능을 수행하기 위한 것일 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 센서는 가변 저항 요소일 수 있다.
가변 저항 요소는 변형된 정도에 따라 전기적 특성이 변경되는 구성 요소로서, 외부로부터 인가되는 압력(또는 힘)에 대응하여 저항이 변화될 수 있다.
예를 들어, 가변 저항 요소에 제공되는 힘이 증가할수록 가변 저항 요소의 저항은 감소할 수 있다. 또는, 그와 반대로 가변 저항 요소에 제공되는 힘이 증가할수록 가변 저항 요소의 저항이 증가할 수도 있다.
가변 저항 요소는 압력에 따라 저항이 변경되는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가변 저항 요소는 압력 감지 물질(force sensitive material) 또는 압력 감지 레지스터(force sensitive resistor)로 지칭되는 물질들을 포함할 수 있다.
가변 저항 요소는 PZT(lead zirconate titanate)와 PVDF(polyvinylidene fluoride) 등과 같은 압전 물질(piezo-electric materials), 카본 파우더(carbon powder), QTC(Quantum tunnelling composite), 실리콘(silicone), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 및 그래핀(graphene) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가변 저항 요소는 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 나노 입자는 나노 튜브, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공, 나노 와이어 등으로 제공될 수 있다.
상기 나노 입자는 탄소, 흑연, 준금속, 금속, 상기 준금속 또는 금속의 도전성 산화물, 또는 상기 준금속 또는 금속의 도전성 질화물의 입자들을 포함하거나, 절연성 비드 상에 상기 입자들이 코팅된 코어 쉘 구조의 입자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 준금속은, 안티몬(Sb), 게르마늄(Ge) 및 비소(As) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속은 아연(Zn), 알루미늄(Al), 스칸듐(Sc), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 인듐(In), 주석(Sn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 스트론튬(Sr), 텅스텐(W), 카드뮴(Cd), 탄탈륨(Ta), 타이타늄(Ti) 등, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전성 산화물은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 알루미늄 도프된 아연 산화물(AZO), 갈륨 인듐 아연 산화물(GIZO), 아연 산화물(ZnO) 등, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 나노 입자는 탄소 나노 튜브, 그래핀이나 은 나노와이어 중 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 가변 저항 요소의 형상은 도 14에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1 센서와 그의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15a를 참조하면, 본 발명에 따른 제1 센서는 제1 도전체(115a)와 제2 도전체(117a)를 포함할 수 있다.
제1 도전체(115a)와 제2 도전체(117a)는 상호 이격되어 위치할 수 있다.
또한, 제1 도전체(115a)와 제2 도전체(117a) 사이에는 별도의 구성요소가 위치할 수 있다.
제1 도전체(115a)와 제2 도전체(117a)는 도전성 물질을 포함한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 도전체(115a)와 제2 도전체(117a)는 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다. 제1 도전체(115a)와 제2 도전체(117a)는 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 상기 물질들 중 2 이상의 물질이 적층된 다중막을 포함할 수 있다.
제1 도전체(115a)와 제2 도전체(117a)는 도면 상에 판상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
또한, 제2 도전체(117a)는 제1 도전체(115a)와 동일 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 15a는 제1 센서에 압력(F)이 인가되지 않은 상태를 도시한 것이며, 도 15b은 압력(F)이 인가된 상태를 도시한 것이다.
도 15a를 참조하면, 제1 센서에 압력(F)이 인가되지 않은 경우, 제1 도전체(115a)와 제2 도전체(117a) 사이에는 제1 정전 용량(C1)이 형성된다.
도 15b를 참조하면, 사용자의 터치 등에 따라 제1 센서에 압력(F)이 가해지는 경우, 제1 도전체(115a)와 제2 도전체(117a) 사이의 거리가 변화되고, 이에 따라 제1 도전체(115a)와 제2 도전체(117a)의 정전 용량은 변화될 수 있다. 예를 들어, 제1 정전 용량(C1)은 인가되는 압력(F)에 의해 제2 정전 용량(C2)으로 변화될 수 있다.
결국, 제1 도전체(115a)와 제2 도전체(117a)의 상호 정전 용량은 외부로부터 인가되는 압력(F)에 대응하여 변경될 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 제1 센서와 그의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16a를 참조하면, 본 발명에 따른 제1 센서는 제1 기판(115b)과 제2 기판(117b)을 포함할 수 있다.
제1 기판(115b)과 제2 기판(117b)은 상호 이격되어 위치할 수 있다.
또한, 제1 기판(115b)과 제2 기판(117b) 각각에는 복수의 돌기(119)가 형성될 수 있다.
제1 기판(115b)과 제2 기판(117b)은, 제1 기판(115a)에 형성된 돌기(119)와 제2 기판(117b)에 형성된 돌기(119)가 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 또한, 제1 기판(115a)에 형성된 돌기(119) 각각은 제2 기판(117b)에 형성된 돌기(119) 각각과 대응되는 위치에 구비될 수 있다.
돌기(119)는 도전성 물질을 포함한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 돌기(119)를 구성하는 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속 및 합금의 종류는 상술한 것과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 돌기(119)는 도면 상에 타원의 일부를 제거한 것과 같은 형상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
한편, 도 16a는 제1 센서에 압력(F)이 인가되지 않은 상태를 도시한 것이며, 도 16b은 압력(F)이 인가된 상태를 도시한 것이다.
도 16a를 참조하면, 제1 센서에 압력(F)이 인가되지 않은 경우, 제1 기판(115b)에 형성된 돌기(119)와 제2 기판(117b)에 형성된 돌기(119)는 서로 이격된 상태이다.
도 16b를 참조하면, 사용자의 터치 등에 따라 제1 센서에 압력(F)이 가해지는 경우, 제1 기판(115b)과 제2 기판(117b) 사이의 거리가 변화되고, 이에 따라 제1 기판(115b)에 형성된 돌기(119)와 제2 기판(117b)에 형성된 돌기(119) 중 일부가 서로 접촉하게 된다.
이때, 압력(F)의 세기가 커질수록 제1 기판(115b)에 형성된 돌기(119)와 제2 기판(117b)에 형성된 돌기끼리의 접촉 면적이 넓어진다. 즉, 돌기(119)끼리 접촉된 면적으로부터 제1 센서에 인가된 압력(F)을 감지하고 그의 세기를 산출할 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에 의한 제1 센서는 도 14 내지 도 16b를 참조로 하여 설명한 센서들 중 하나로만 구성될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 상술한 여러 종류의 센서들 중 두 가지 이상의 센서들을 결합한 형태의 센서일 수도 있다.
이하에서는, 도 17 내지 도 31d를 참조로 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 및 이를 이용한 차량 제어 방법에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 구성
자율 주행 차량은 일반적으로 운전자의 조작없이 차량 스스로 주행환경을 인식하여 목적지까지 주행하는 차량을 말한다. 최근에는 인간의 부주의로 인한 교통사고를 상당 부분 줄일 수 있을 것이란 기대에서 자율 주행 기술이 주목받고 있다.
자율 주행 기술이 발전함에 따라, 차량의 좌석 배치 구조는 보다 자유롭게 변화할 수 있다. 예를 들어, 현재의 운전석 개념은 사라질 수 있으며, 운전자는 핸들 앞 특정 좌석에 위치할 필요가 없어질 수 있다.
차량이 안전한 자율주행을 보장한다 하더라도, 예기치 않은 변수 또는 필요에 의해 탑승자의 차량 조작이 요구될 수 있다.
예를 들어, 탑승자가 뒤를 향하고 있는 경우 차량의 주행 상황을 제대로 파악하지 못하거나 그에 맞는 제어를 하는데 어려움이 따를 수 있다.
따라서, 차량의 자율 주행에 따라 종래와 달라진 탑승자의 운전 환경에 대응하여, 사용자 편의 시설 향상과 함께 안전한 운전 조작에 대한 연구가 요구되고 있다.
도 17은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치를 이용한 차량 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 차량 제어 시스템은 표시 장치(1100)와 차량(1200)을 포함할 수 있다.
표시 장치(1100)는 화면에 컨텐츠를 표시함으로써 사용자에게 제공하는 일반적인 기능뿐만 아니라, 필요시 차량(1200)의 주행을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
예를 들어, 차량(1200)이 정상적으로 자율 주행을 수행하고 있는 경우, 사용자는 표시 장치(1100)를 통해 동영상, 사진 등과 같은 다양한 컨텐츠를 감상할 수 있다.
또한, 차량(1200)에 대한 사용자의 수동 조작이 필요한 경우, 사용자는 표시 장치(1100)를 통해 차량(1200)의 주행을 제어할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 표시 장치(1100)를 통해 차량(1200)의 주행 방향, 속도, 기어 변속 등을 제어할 수 있다.
차량(1200)은 자율 주행이 가능한 차량으로서, 자율 주행 또는 사용자의 조작에 의한 수동 주행이 가능하다.
예를 들어, 차량(1200)은 자율 주행 모드 동안 자율 주행을 수행하고, 수동 주행 모드 동안 수동 주행을 수행할 수 있다.
특히, 수동 주행 모드에서는 표시 장치(1100)로 입력되는 사용자의 명령에 따라 차량(1200)의 움직임이 제어될 수 있다.
표시 장치(1100)와 차량(1200)은 무선 네트워크를 통해 연결될 수 있다. 이에 따라, 차량(1200)의 탑승자는 위치에 관계없이 표시 장치(1100)를 용이하게 이용할 수 있다.
무선 네트워크는 다양한 방식을 이용할 수 있는데, 예를 들어 블루투스(Bluetooth), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wide Band), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등을 이용할 수 있다. 다만, 무선 네트워크의 종류는 이에 제한되지 않는다.
표시 장치(1100)는 사용자가 휴대할 수 있는 단말기로 구현될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1100)는 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 태블릿(tablet), 웨어러블 디바이스(wearable device) 등으로 구현될 수 있다.
또한, 표시 장치(1100)는 차량(1200) 내에 특정 장소에 고정 위치할 수도 있다.
한편, 표시 장치(1100)는 가요성(flexibility)을 가지거나 가지지 않을 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(1100)는 표시부(1110), 터치 센서(1120), 음향 출력부(1130), 햅틱 모듈(1140), 통신부(1150), 및 표시 제어부(1160)를 포함할 수 있다.
표시부(1110)는 영상 표시 영역을 통하여 소정의 영상을 표시할 수 있다. 이를 위하여, 표시부(1110)는 영상 표시 영역에 위치하는 다수의 화소들을 포함할 수 있다.
표시부(1110)는 다양한 방식의 표시 패널로 구현될 수 있는데, 예를 들어, 유기 발광 표시 패널(Organic Light Emitting diode Display Panel), 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display Panel), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel), 전기 영동 표시 패널(Electrophoretic Display Panel), 전기 습윤 표시 패널(Electro Wetting Display Panel) 등으로 구현될 수 있다. 다만, 표시부(1110)의 구현 방식은 이에 제한되지 않는다.
터치 센서(1120)는 표시 장치(1100)로 입력되는 사용자의 터치를 검출할 수 있다.
예를 들어, 터치 센서(1120)는 표시부(1110)와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치스크린을 구현할 수 있다.
구체적으로, 표시부(1110)의 영상 표시 영역으로 입력되는 터치를 인식하기 위하여, 터치 센서(1120)는 상기 영상 표시 영역의 적어도 일부와 중첩하도록 위치될 수 있다.
음향 출력부(1130)는 표시 장치(1100)의 동작에 필요한 소리를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 동영상 또는 음악 재생 시에 소리를 출력하고, 특정 기능 수행 시 이를 알리는 신호음(예를 들어, 경고음)을 발생할 수 있다.
이러한 음향 출력부(1130)는 소리를 출력하기 위한 스피커(speaker)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(1140)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 햅틱 효과를 발생시킬 수 있다. 햅틱 모듈(1140)이 발생시키는 햅틱 효과의 대표적인 예로는 진동이 될 수 있다. 햅틱 모듈(1140)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 표시 제어부(1160)의 설정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 햅틱 모듈(1140)은 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다
또한, 햅틱 모듈(1140)은 특정 기능 수행 시 이를 알리기 위한 햅틱 효과를 사용자에게 제공할 수 있다.
통신부(1150)는 차량(1200)과 무선 네트워크를 설정하고, 이를 통해 차량(1200)과의 데이터 송수신을 수행할 수 있다.
표시 제어부(1160)는 앞서 설명한 표시 장치(1100)의 구성 요소들을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
예를 들어, 표시 제어부(1160)는 차량(1200)의 주행 모드에 따라 표시부(1110), 터치 센서(1120), 음향 출력부(1130), 및 햅틱 모듈(1140)의 동작을 제어할 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예에 의한 차량을 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 차량(1200)은 조향 장치(1210), 감속 장치(1220), 가속 장치(1230), 기어 장치(1240), 영상 센서(1250), 거리 센서(1260), 통신부(1270), 및 차량 제어부(1280)를 포함할 수 있다.
차량 제어부(1280)는 자율 주행 모드에서 주행 장치들(1210, 1220, 1230, 1240)을 자동 제어함으로써, 차량(1200)의 자율 주행을 수행할 수 있다.
예를 들어, 차량 제어부(1280)는 영상 센서(1250)와 거리 센서(1260)를 통해 감지된 정보를 이용하여 주행 장치들(1210, 1220, 1230, 1240)을 자동 제어할 수 있다.
영상 센서(1250)는 차량(1200)에 장착되어 차량(1200)의 주변 영상(예를 들어, 전방 영상, 후방 영상, 측방 영상 등)을 획득할 수 있다.
영상 센서(1250)는 복수개가 설치될 수 있으며, 차량(1200)의 주변 영상을 촬영할 수 있는 카메라를 포함할 수 있다.
거리 센서(1260)는 차량(1200) 주변에 존재하는 물체(예를 들어, 차량, 장애물 등)를 검출하고 차량(1200)과 물체 간의 거리를 측정할 수 있다. 즉, 거리 센서(1260)는 차량(1200) 주변에 위치하는 물체에 대한 정보를 검출할 수 있다. 예를 들어, 거리 센서(1260)는 레이더(Radio Detection And Ranging, RADAR), 라이다(Light Detection And Ranging, LIDAR), 초음파 센서, 적외선 센서, 레이저 센서 등으로 구현될 수 있다. 다만, 거리 센서(1260)의 종류는 이에 제한되지 않는다.
다만, 자율 주행 모드 중 상황에 따라 탑승자에 의한 수동 주행이 필요한 경우가 있다.
예를 들어, 자율 주행에 필요한 영상 센서(1250) 또는 거리 센서(1260) 등에 이상이 발생한 경우, 더 이상 안정적인 자율 주행이 이루어질 수 없으므로, 차량(1200)은 수동 주행 모드로 진입할 수 있다.
이 경우, 차량 제어부(1280)는 통신부(1270)를 통해 표시 장치(1100)로 모드 변경 신호(Ce)를 전송할 수 있다.
이때, 표시 장치(1100)는 통신부(1150)를 통해 모드 변경 신호(Ce)를 수신할 수 있으며, 이 경우 표시 제어부(1160)는 차량(1200)이 수동 주행 모드로 진입하였음을 인식할 수 있다.
이에 대응하여 표시 제어부(1160)는 표시부(1110)에 차량 제어용 그래픽 유저 인터페이스(Graphical User Interface, GUI)를 제공할 수 있다.
사용자는 상기 차량 제어용 GUI에 대한 터치 입력을 통하여, 차량(1200)의 주행을 제어할 수 있다.
즉, 표시 제어부(1160)는 터치 센서(1120)를 통해 사용자의 터치 입력을 인식할 수 있으며, 이를 반영한 차량 제어 신호(Ca)를 생성할 수 있다. 이때, 생성된 차량 제어 신호(Ca)는 통신부(1150)를 통해 차량(1200)으로 전송될 수 있다.
따라서, 차량 제어부(1280)는 통신부(1270)를 통해 차량 제어 신호(Ca)를 수신할 수 있으며, 차량 제어 신호(Ca)에 대응하여 조향 장치(1210), 감속 장치(1220), 가속 장치(1230), 및 기어 장치(1240) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
예를 들어, 차량 제어 신호(Ca)는 차량(1200)의 조향을 제어하기 위한 조향 제어 신호, 차량(1200)의 속도를 제어하기 위한 감속 및 가속 제어 신호, 차량(1200)의 기어 변속을 제어하기 위한 기어 제어 신호를 포함할 수 있다.
한편, 차량 제어부(1280)는 영상 센서(1250)를 통해 획득한 차량(1200)의 주변 영상 정보(Cm)를 표시 장치(1100)로 전송할 수 있다.
이에 따라, 표시 장치(1100)의 표시 제어부(1160)는 차량(1200)으로부터 전달받은 주변 영상 정보(Cm)를 이용하여, 표시부(1110)의 영상 표시 영역에 차량(1200)의 주변 영상을 표시할 수 있다.
한편, 표시 제어부(1160)는 차량(1200)으로부터 모드 변경 신호(Ce)를 수신한 경우, 사용자에게 수동 주행 모드로 진입하였음을 알릴 수 있다.
예를 들어, 표시 제어부(1160)는 음향 출력부(1130)를 제어하여 수동 주행 모드로 진입하였음을 알리는 경고음을 발생시킬 수 있다. 또한 표시 제어부(1160)는 햅틱 모듈(1140)을 제어하여 수동 주행 모드로 진입하였음을 알리는 햅틱 효과(예를 들어, 진동)를 발생시킬 수 있다.
경고음과 햅틱 효과는 순차적으로 발생되거나 또는 동시에 발생될 수 있으며, 경고음과 햅틱 효과 중 어느 하나는 생략될 수 있다.
차량(1200)의 통신부(1270)는 표시 장치(1100)의 통신부(1150)와 기설정된 무선 네트워크를 통하여 무선 통신을 수행할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 의한 표시부 및 표시 구동부를 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시부(1110)는 다수의 데이터 라인들(D1~Dm), 다수의 주사 라인들(S1~Sn), 및 다수의 화소들(P)을 포함할 수 있다.
화소들(P)은 표시부(1110)의 영상 표시 영역(DA)에 배치되고, 데이터 라인들(D1~Dm) 및 주사 라인들(S1~Sn)과 연결될 수 있다.
또한, 각 화소(P)은 데이터 라인들(D1~Dm) 및 주사 라인들(S1~Sn)을 통해 데이터 신호 및 주사 신호를 공급받을 수 있다.
표시 구동부(1300)는 주사 구동부(1310), 데이터 구동부(1320) 및 타이밍 제어부(1350)를 포함할 수 있다.
주사 구동부(1310)는 주사 구동부 제어신호(SCS)에 응답하여 주사 라인들(S1~Sn)에 주사 신호들을 공급할 수 있다. 예를 들어, 주사 구동부(1310)는 주사 라인들(S1~Sn)에 주사 신호들을 순차적으로 공급할 수 있다.
주사 구동부(1310)는 별도의 구성 요소(예를 들어, 회로 기판(circuit board))를 통해 표시부(1110)에 위치한 주사 라인들(S1~Sn)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시예에서, 주사 구동부(1310)는 표시부(1110)에 직접 실장될 수 있다.
데이터 구동부(1320)는 타이밍 제어부(1350)로부터 데이터 구동부 제어신호(DCS)와 영상 데이터(DATA)를 입력받아, 데이터 신호를 생성할 수 있다.
데이터 구동부(1320)는 생성된 데이터 신호를 데이터 라인들(D1~Dm)에 공급할 수 있다.
데이터 구동부(1320)는 별도의 구성 요소(예를 들어, 회로 기판)를 통해 표시부(1110)에 위치한 데이터 라인들(D1~Dm)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시예에서, 데이터 구동부(1320)는 표시부(1110)에 직접 실장될 수 있다.
특정 주사 라인으로 주사 신호가 공급되면, 상기 특정 주사 라인과 연결된 일부의 화소들(P)은 데이터 라인들(D1 내지 Dm)로부터 전달되는 데이터 신호를 공급받을 수 있으며, 상기 일부의 화소들(P)은 공급받은 데이터 신호에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다.
타이밍 제어부(1350)는 주사 구동부(1310)와 데이터 구동부(1320)를 제어하기 위한 제어신호들을 생성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어신호들은 주사 구동부(1310)를 제어하기 위한 주사 구동부 제어신호(SCS)와, 데이터 구동부(1320)를 제어하기 위한 데이터 구동부 제어신호(DCS)를 포함할 수 있다.
또한, 타이밍 제어부(1350)는 주사 구동부 제어신호(SCS)를 주사 구동부(1310)로 공급하고, 데이터 구동부 제어신호(DCS)를 데이터 구동부(1320)로 공급할 수 있다.
타이밍 제어부(1350)는 데이터 구동부(1320)의 사양에 맞게 영상 데이터(DATA)를 변환하여, 데이터 구동부(1320)로 공급할 수 있다.
상술한 표시 구동부(1300)는 표시부(1110)를 제어하기 위한 역할을 수행할 수 있으며, 이는 앞서 설명한 표시 제어부(1160)에 포함될 수 있다.
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 실시예에 의한 수동 주행 모드에서의 영상 표시 영역을 나타낸 도면이다.
도 21a를 참조하면, 차량(1200)이 수동 주행 모드로 진입한 경우, 표시부(1110)는 영상 표시 영역(DA)의 적어도 일부 영역에 차량 제어용 GUI(M1)를 표시할 수 있다.
예를 들어, 영상 표시 영역(DA)에 포함된 제1 영역(A1)에 차량 제어용 GUI(M1)가 표시될 수 있다.
또한, 표시부(1110)는 영상 표시 영역(DA)의 다른 일부 영역(예를 들어, 제2 영역(A2))에 차량(1200)의 주변 영상(M2)를 표시할 수 있다.
이때, 차량(1200)의 주변 영상(M2)은 차량(1200)에 설치된 영상 센서(1250)를 통해 획득될 수 있다.
따라서, 탑승자는 차량(1200)의 주변 영상(M2)을 보며 차량 제어용 GUI(M1)을 통해 차량(1200)의 주행을 수동 제어할 수 있다.
도 21a에서는 영상 표시 영역(DA)이 좌우 두 개의 영역(A1, A2)으로 분할된 경우를 도시하였으나, 영상 표시 영역(DA)의 분할 방식은 다양하게 변화될 수 있으며, 또한 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 배치 구조는 다양하게 변화될 수 있다.
도 21b를 참조하면, 영상 표시 영역(DA)은 도 21a와 비교하여 추가적인 제3 영역(A3)을 더 포함할 수 있다.
이때, 제3 영역(A3)에는 동영상 또는 사진 등과 같은 컨텐츠(M3)가 표시될 수 있다.
예를 들어, 자율 주행 모드에서 사용자는 영상 표시 영역(DA)에 표시된 컨텐츠(M3)를 감상할 수 있다.
만약, 긴급 상황 발생에 의하여 수동 주행 모드로 진입하는 경우, 영상 표시 영역(DA)은 도 21a와 같이 변환되거나, 도 21b와 같이 변환될 수 있다.
영상 표시 영역(DA)이 도 21b와 같이 변환되는 경우, 자율 주행 모드에서 탑승자가 감상하던 컨텐츠(M3)가 지속적으로 표시될 수 있다.
도 21b에서는 영상 표시 영역(DA)이 세 개의 영역(A1, A2, A3)로 분할된 경우를 도시하였으나, 영상 표시 영역(DA)의 분할 방식은 다양하게 변화될 수 있으며, 또한 제1 영역(A1), 제2 영역(A2) 및 제3 영역(A3)의 배치 구조는 다양하게 변화될 수 있다.
자율 주행 모드 동안의 영상 표시 영역(DA)에 대해서는 별도로 도시하지 않았으나, 컨텐츠(M3)가 표시되는 제3 영역(A3)이 기본적으로 포함될 수 있다. 또한, 자율 주행 모드 동안의 영상 표시 영역(DA)에는 상기 제3 영역(A3) 이외에도 차량 제어용 GUI(M1)를 표시하는 제1 영역(A1) 및/또는 차량(1200)의 주변 영상(M2)을 표시하는 제2 영역(A2)이 추가적으로 포함될 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예에 의한 차량 제어용 그래픽 유저 인터페이스를 나타낸 도면이다.
도 22를 참조하면, 차량 제어용 GUI(M1)는 표시부(1110)의 영상 표시 영역(DA) 중 제1 영역(A1)에 표시될 수 있다.
이러한 차량 제어용 GUI(M1)는 차량(1200)의 주행을 제어하기 위한 다수의 객체들(1410, 1420, 1430, 1440)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 차량 제어용 GUI(M1)는 차량(1200)의 속도를 조절하기 위한 감속 제어 객체(1410)와 가속 제어 객체(1420), 차량(1200)의 주행 방향을 조절하기 위한 다수의 조향 제어 객체들(1430), 및 차량(1200)의 기어를 조절하기 위한 다수의 기어 제어 객체들(1440)을 포함할 수 있다.
이때, 감속 제어 객체(1410)는 차량의 브레이크(brake)에 대응하고, 가속 제어 객체(1420)는 차량의 액셀러레이터(accelerator)에 대응할 수 있다.
또한, 조향 제어 객체들(1430)은 차량의 핸들(steering wheel)에 대응하며, 기어 제어 객체들(1440)은 차량의 기어 제어 레버(gear control lever)에 대응할 수 있다.
가속 제어 객체(1420)는 감속 제어 객체(1410)의 우측에 위치할 수 있으며, 기어 제어 객체들(1440)은 감속 제어 객체(1410), 가속 제어 객체(1420), 및 조향 제어 객체들(1430)에 비하여 우측에 위치할 수 있다.
또한, 조향 제어 객체들(1430)은 감속 제어 객체(1410)와 가속 제어 객체(1420)를 둘러싸는 형상으로 배치될 수 있다.
기어 제어 객체들(1440)은 각각 자신에게 부여된 기어단(gear stage)을 함께 표시할 수 있다.
예를 들어, 기어 제어 객체들(1440)은 각각 P, R, N, D, 2, 1 등의 기어단을 함께 표시할 수 있다.
차량(1200)의 수동 주행 모드 동안 사용자는 감속 제어 객체(1410)와 가속 제어 객체(1420)를 터치함으로써 차량(1200)의 속도를 조절할 수 있고, 조향 제어 객체들(1430)을 터치함으로써 차량(1200)의 주행 방향을 조절할 수 있으며, 기어 제어 객체들(1440)을 터치함으로써 차량(1200)의 기어단을 조절할 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시예에 의한 표시부 및 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 23을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(1120)는 표시부(1110)와 중첩하도록 배치될 수 있다.
이는 표시부(1110)의 영상 표시 영역(DA)으로 입력되는 사용자의 터치를 감지하기 위한 것이며, 터치 센서(1120)는 영상 표시 영역(DA)의 적어도 일부와 중첩될 수 있다.
표시부(1110)와 터치 센서(1120)의 결합 방식은 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 인-셀(In-Cell) 방식 및 온-셀(On-Cell) 방식 등으로 구현될 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다.
터치 센서(1120)는 제1 영역(A1)으로 입력되는 터치를 감지하기 위한 제1 터치 센서(1121)를 포함할 수 있다. 이를 위하여, 제1 터치 센서(1121)는 제1 영역(A1)과 중첩되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 사용자는 제1 영역(A1)에 표시되는 차량 제어용 GUI(M1)를 인식하고, 상기 차량 제어용 GUI(M1)에 대하여 터치를 수행할 수 있다.
이때, 제1 터치 센서(1121)는 터치의 위치 및 압력 등을 감지할 수 있다. 추후, 제1 터치 센서(1121)에 관하여 보다 자세히 설명하도록 한다.
또한, 터치 센서(1120)는 영상 표시 영역(DA) 중 제1 영역(A1)을 제외한 나머지 영역(Ar)으로 입력되는 터치를 감지하기 위한 제2 터치 센서(1122)를 포함할 수 있다. 이를 위하여, 제2 터치 센서(1122)는 나머지 영역(Ar)과 중첩되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 사용자는 나머지 영역(Ar)에 표시되는 차량(1200)의 주변 영상(M2)과 컨텐츠(M3) 등에 대하여 터치를 수행할 수 있다.
이때, 제2 터치 센서(1122)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제2 터치 센서(1122)는 정전용량 방식의 터치 센서(capacitive touch sensor), 저항막 방식의 터치 센서(resistive touch sensor), 광감지 방식의 터치 센서(optical touch sensor) 등으로 구현될 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다.
도 24는 본 발명의 실시예에 의한 제1 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 24를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 제1 터치 센서(1121)는 감속 터치 센서(1510), 가속 터치 센서(1520), 조향 터치 센서(1530), 및 기어 터치 센서(1540)를 포함할 수 있다.
감속 터치 센서(1510)는 차량 제어용 GUI(M1)의 감속 제어 객체(1410)로 입력되는 터치를 감지할 수 있다.
또한, 실제 브레이크와 유사하게 동작하도록 감속 터치 센서(1510)는 터치의 압력을 감지할 수 있는 압력 센서로 구현될 수 있다.
터치 입력의 정확도를 높이기 위하여, 감속 제어 객체(1410)는 감속 터치 센서(1510)와 동일 또는 유사한 형태를 가질 수 있으며, 제1 영역(A1) 중 감속 터치 센서(1510)와 중첩되는 위치에 표시될 수 있다.
사용자가 수동 주행 모드에서 감속 제어 객체(1410)를 터치하는 경우, 표시 제어부(1160)는 입력된 터치의 압력을 검출할 수 있으며, 또한 검출된 압력을 반영한 차량 제어 신호(Ca)를 차량 제어부(1280)로 전송할 수 있다.
이때, 차량 제어부(1280)는 차량 제어 신호(Ca)에 포함된 압력 정보를 참고하여 감속 장치(1220)를 조절할 수 있고, 이에 따라 차량(1200)의 속도는 감소될 수 있다.
가속 터치 센서(1520)는 차량 제어용 GUI(M1)의 가속 제어 객체(1420)로 입력되는 터치를 감지할 수 있다.
또한, 실제 액셀러레이터와 유사하게 동작하도록 가속 터치 센서(1520)는 터치의 압력을 감지할 수 있는 압력 센서로 구현될 수 있다.
터치 입력의 정확도를 높이기 위하여, 가속 제어 객체(1420)는 가속 터치 센서(1520)와 동일 또는 유사한 형태를 가질 수 있으며, 제1 영역(A1) 중 가속 터치 센서(1520)와 중첩되는 위치에 표시될 수 있다.
실제 브레이크 및 액셀러레이터의 배치 구조와 동일하게 가속 터치 센서(1520)는 감속 터치 센서(1510)의 우측에 위치할 수 있다.
사용자가 수동 주행 모드에서 가속 제어 객체(1420)를 터치하는 경우, 표시 제어부(1160)는 입력된 터치의 압력을 검출할 수 있으며, 또한 검출된 압력을 반영한 차량 제어 신호(Ca)를 차량 제어부(1280)로 전송할 수 있다.
이때, 차량 제어부(1280)는 차량 제어 신호(Ca)에 포함된 압력 정보를 참고하여 가속 장치(1230)를 조절할 수 있고, 이에 따라 차량(1200)의 속도는 증가될 수 있다.
조향 터치 센서(1530)는 차량 제어용 GUI(M1)의 조향 제어 객체들(1430)로 입력되는 터치를 감지할 수 있다.
이때, 조향 터치 센서(1530)는 자기 정전용량 방식의 터치 센서(self-capacitive touch sensor)로 구현될 수 있다.
이를 위하여, 조향 터치 센서(1530)는 다수개의 전극들(1531)을 포함할 수 있으며, 표시 제어부(1160)는 전극들(1531)의 자기 정전용량(self-capacitance)의 변화량을 통하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
터치 입력의 정확도를 높이기 위하여, 조향 제어 객체들(1430)는 조향 터치 센서(1530)의 전극들(1531)과 동일 또는 유사한 형태를 가질 수 있으며, 제1 영역(A1) 중 각 전극들(1531)과 중첩되는 위치에 표시될 수 있다.
조향 터치 센서(1530)의 전극들(1531)은 감속 터치 센서(1510)와 가속 터치 센서(1520)를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다.
이때, 전극들(1531)의 형상 및 면적은 위치에 따라 동일하거나 상이하게 설정될 수 있다. 일례로, 전극들(1531)은 좌우 대칭되는 형태로 배치될 수 있다.
사용자가 수동주행 모드에서 조향 제어 객체들(1430) 중 적어도 하나를 터치하는 경우, 표시 제어부(1160)는 입력된 터치의 위치를 검출할 수 있으며, 검출된 터치 위치를 반영한 차량 제어 신호(Ca)를 차량 제어부(1280)로 전송할 수 있다.
이때, 차량 제어부(1280)는 차량 제어 신호(Ca)에 포함된 터치 위치 정보를 참고하여 조향 장치(1210)를 조절할 수 있고, 이에 따라 차량(1200)의 주행 방향은 변경될 수 있다.
또한, 조향 제어 객체들(1430)에 대하여 슬라이드 터치 등을 통하여 다수개의 터치 입력이 발생하는 경우, 표시 제어부(1160)는 터치 입력의 방향성을 검출할 수 있으며, 검출된 터치 입력의 방향성을 반영한 차량 제어 신호(Ca)를 차량 제어부(1280)로 전송할 수 있다.
따라서, 차량 제어부(1280)는 차량 제어 신호(Ca)에 포함된 터치 방향성 정보를 참고하여 조향 장치(1210)를 조절할 수 있고, 이에 따라 차량(1200)의 주행 방향은 변경될 수 있다.
조향 터치 센서(1530)의 전극들(1531)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
또한, 전극들(1531)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다. 전극들(1531)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 상기 물질들 중 2 이상의 물질이 적층된 다중층을 포함할 수 있다.
기어 터치 센서(1540)는 차량 제어용 GUI(M1)의 기어 제어 객체들(1440)로 입력되는 터치를 감지할 수 있다.
이때, 기어 터치 센서(1540)는 자기 정전용량 방식로 구현될 수 있다.
이를 위하여, 기어 터치 센서(1540)는 다수개의 전극들(1541)을 포함할 수 있으며, 표시 제어부(1160)는 전극들(1541)의 자기 정전용량의 변화량을 통하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
전극들(1541)의 형상 및 면적은 위치에 따라 동일하거나 상이하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 전극들(1541)은 사각형, 삼각형, 원형 등 다양한 형상으로 변화될 수 있다.
터치 입력의 정확도를 높이기 위하여, 기어 제어 객체들(1440)은 기어 터치 센서(1540)의 전극들(1541)과 동일 또는 유사한 형태를 가질 수 있으며, 제1 영역(A1) 중 각 전극들(1541)과 중첩되는 위치에 표시될 수 있다.
실제 기어 제어 레버의 배치 구조와 동일하게 기어 터치 센서(1540)는 감속 터치 센서(1510), 가속 터치 센서(1520), 및 조향 터치 센서(1530)와 비교하여 가장 우측에 위치할 수 있다.
사용자가 수동주행 모드에서 기어 제어 객체들(1440) 중 어느 하나를 터치하는 경우, 표시 제어부(1160)는 입력된 터치의 위치를 검출할 수 있으며, 이에 따라 사용자가 선택한 기어단을 인식할 수 있다.
따라서, 표시 제어부(1160)는 사용자가 선택한 기어단 정보를 반영한 차량 제어 신호(Ca)를 차량 제어부(1280)로 전송할 수 있다.
이때, 차량 제어부(1280)는 차량 제어 신호(Ca)에 포함된 기어단 정보를 참고하여 기어 장치(1240)를 조절할 수 있고, 이에 따라 차량(1200)의 기어단은 변경될 수 있다.
기어 터치 센서(1540)의 전극들(1541)은 조향 터치 센서(1530)의 전극들(1531)과 동일한 물질로 형성될 수 있고, 또한 그와 동일한 층 구조를 가질 수 있다.
도 25는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 25를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 조향 터치 센서(1530)는 정전용량 방식의 터치 센서(mutual-capacitive touch sensor)로 구현될 수 있다.
이를 위하여, 조향 터치 센서(1530)는 제1 전극들(1531)과 제2 전극들(1532)을 포함할 수 있다.
제1 전극들(1531)과 제2 전극들(1532)은 감속 터치 센서(1510)와 가속 터치 센서(1520)를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다.
이때, 제1 전극들(1531)과 제2 전극들(1532)은 상호 교차하도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 전극들(1531)이 도 25와 같이 배치되는 경우, 제2 전극들(1532)은 제1 전극들(1531)과 교차되도록 휘어지며 길게 연장될 수 있다.
이에 따라, 제1 전극들(1531)과 제2 전극들(1532) 사이에서는 상호 정전용량(mutual-capacitance)이 형성되며, 표시 제어부(1160)는 상호 정전용량의 변화량을 통하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
제1 전극들(1531)과 제2 전극들(1532) 사이의 전기적 연결을 방지하기 위하여, 제1 전극들(1531)과 제2 전극들(1532)의 교차 부위에는 절연막(미도시)이 위치할 수 있다.
도 26a, 도 26b 및 도 26c는 본 발명의 실시예에 의한 감속 터치 센서, 가속 터치 센서, 및 조향 터치 센서의 다양한 형태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 26a를 참조하면, 감속 터치 센서(1510)와 가속 터치 센서(1520)는 사각 형상을 가질 수 있다.
실제 감속 터치 센서(1510)와 가속 터치 센서(1520)의 형상은 다양하게 변화될 수 있는데, 예를 들어 반원형(도 24 참고), 원형, 삼각형 등의 형상을 가질 수 있다.
도 26b를 참조하면, 조향 터치 센서(1530)의 전극들(1531)은 외측으로 갈수록 폭이 넓어지는 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 전극들(1531)은 부채꼴 또는 그와 유사한 형태를 가질 수 있으며, 다양한 형상으로 변화될 수 있다.
도 26c를 참조하면, 조향 터치 센서(1530)의 전극들(1531)은 감속 터치 센서(1510)와 가속 터치 센서(1520)를 전체적으로 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다.
도 26a, 도 26b 및 도 26c은 본 발명의 센서들(1510, 1520, 1530, 1540)이 다양한 형상 및 배치 구조를 가질 수 있음을 예시적으로 보여주기 위한 것으로서, 이에 제한되지는 않는다.
이하에서는 도 27 내지 도 29b를 참조로 하여, 본 발명의 실시예에 의한 감속 터치 센서(1510)와 가속 터치 센서(1520)에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
이때, 감속 터치 센서(1510)와 가속 터치 센서(1520)는 동일한 구조를 가질 수 있으므로, 여기서는 감속 터치 센서(1510)를 중심으로 설명하도록 한다.
도 27은 본 발명의 실시예에 의한 감속 터치 센서를 나타낸 도면이다.
감속 터치 센서(1510)는 상술한 바와 같이 터치의 압력을 감지하는 압력 센서의 기능을 수행할 수 있다.
도 27을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 감속 터치 센서(1510)는 가변 저항 요소(1511)를 포함할 수 있다.
가변 저항 요소(1511)는 별도의 베이스층(1512)에 위치할 수 있다. 가변 저항 요소(1511)는 변형된 정도에 따라 전기적 특성이 변경되는 구성 요소로서, 외부로부터 인가되는 압력(또는 힘)에 대응하여 저항이 변화될 수 있다.
예를 들어, 가변 저항 요소(1511)에 제공되는 힘이 증가할수록 가변 저항 요소의 저항은 감소할 수 있다. 또는, 그와 반대로 가변 저항 요소(1511)에 제공되는 힘이 증가할수록 가변 저항 요소(1511)의 저항은 증가할 수도 있다.
따라서, 표시 제어부(1160)는 가변 저항 요소(1511)의 저항 변화량을 통하여 터치 압력을 검출할 수 있다.
가변 저항 요소(1511)는 압력에 따라 저항이 변경되는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가변 저항 요소(1511)는 압력 감지 물질(force sensitive material) 또는 압력 감지 레지스터(force sensitive resistor)로 지칭되는 물질들을 포함할 수 있다.
가변 저항 요소(1511)는 PZT(lead zirconate titanate)와 PVDF(polyvinylidene fluoride) 등과 같은 압전 물질(piezo-electric materials), 카본 파우더(carbon powder), QTC(Quantum tunnelling composite), 실리콘(silicone), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 및 그래핀(graphene) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가변 저항 요소(1511)는 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 나노 입자는 나노 튜브, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공, 나노 와이어 등으로 제공될 수 있다.
상기 나노 입자는 탄소, 흑연, 준금속, 금속, 상기 준금속 또는 금속의 도전성 산화물, 또는 상기 준금속 또는 금속의 도전성 질화물의 입자들을 포함하거나, 절연성 비드 상에 상기 입자들이 코팅된 코어 쉘 구조의 입자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 준금속은, 안티몬(Sb), 게르마늄(Ge) 및 비소(As) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속은 아연(Zn), 알루미늄(Al), 스칸듐(Sc), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 인듐(In), 주석(Sn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 스트론튬(Sr), 텅스텐(W), 카드뮴(Cd), 탄탈륨(Ta), 타이타늄(Ti) 등, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전성 산화물은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 알루미늄 도프된 아연 산화물(AZO), 갈륨 인듐 아연 산화물(GIZO), 아연 산화물(ZnO) 등, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 나노 입자는 탄소 나노 튜브, 그래핀이나 은 나노와이어 중 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 가변 저항 요소(1511)의 형상은 도 27에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다.
도 28a 및 도 28b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 감속 터치 센서와 그의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 28a 및 도 28b를 참조하면, 감속 터치 센서(1510)는 제1 도전체(1513)와 제2 도전체(1514)를 포함할 수 있다.
제1 도전체(1513)와 제2 도전체(1514)는 상호 이격되어 위치할 수 있다.
또한, 제1 도전체(1513)와 제2 도전체(1514) 사이에는 별도의 구성요소가 위치할 수 있다.
제1 도전체(1513)와 제2 도전체(1514)는 도전성 물질을 포함한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 도전체(1513)와 제2 도전체(1514)는 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다. 제1 도전체(1513)와 제2 도전체(1514)는 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 상기 물질들 중 2 이상의 물질이 적층된 다중층을 포함할 수 있다.
제1 도전체(1513)와 제2 도전체(1514)는 도면 상에 판상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
또한, 제2 도전체(1514)는 제1 도전체(1513)와 동일 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 28a는 감속 터치 센서(1510)에 압력(F)이 인가되지 않은 상태를 도시한 것이며, 도 28b는 감속 터치 센서(1510)에 압력(F)이 인가된 상태를 도시한 것이다.
도 28a를 참조하면, 감속 터치 센서(1510)에 압력(F)이 인가되지 않은 경우, 제1 도전체(1513)와 제2 도전체(1514) 사이에는 제1 정전용량(C1)이 형성된다.
도 28b를 참조하면, 사용자의 터치 등에 따라 감속 터치 센서(1510)에 압력(F)이 가해지는 경우, 제1 도전체(1513)와 제2 도전체(1514) 사이의 거리가 변화되고, 이에 따라 제1 도전체(1513)와 제2 도전체(1514)의 정전용량은 변화될 수 있다. 예를 들어, 제1 정전용량(C1)은 인가되는 압력(F)에 의해 제2 정전용량(C2)으로 변화될 수 있다.
결국, 제1 도전체(1513)와 제2 도전체(1514)의 상호 정전용량은 외부로부터 인가되는 압력(F)에 대응하여 변경될 수 있다.
따라서, 표시 제어부(1160)는 상호 정전용량의 변화량을 통하여 터치 압력(F)을 검출할 수 있다.
도 29a 및 도 29b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 감속 터치 센서와 그의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 29a 및 도 29b를 참조하면, 감속 터치 센서(1510)는 제1 기판(1515)과 제2 기판(1516)을 포함할 수 있다.
제1 기판(1515)과 제2 기판(1516)은 상호 이격되어 위치할 수 있다.
또한, 제1 기판(1515)과 제2 기판(1516) 각각에는 복수의 돌기들(1517, 1518)이 형성될 수 있다.
제1 기판(1515)과 제2 기판(1516)은, 제1 기판(1515)에 형성된 제1 돌기들(1517)과 제2 기판(1516)에 형성된 제2 돌기들(1518)이 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 또한, 제1 돌기들(1517) 각각은 제2 돌기들(1518) 각각과 대응되는 위치에 구비될 수 있다.
돌기들(1517, 1518)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 돌기들(1517, 1518)을 구성하는 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속 및 합금의 종류는 상술한 것과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 돌기들(1517, 1518)은 도면 상에 타원의 일부를 제거한 것과 같은 형상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
한편, 도 29a는 감속 터치 센서(1510)에 압력(F)이 인가되지 않은 상태를 도시한 것이며, 도 29b은 감속 터치 센서(1510)에 압력(F)이 인가된 상태를 도시한 것이다.
도 29a를 참조하면, 감속 터치 센서(1510)에 압력(F)이 인가되지 않은 경우, 제1 돌기들(1517)과 제2 돌기들(1518)은 서로 이격된 상태이다.
도 29b를 참조하면, 사용자의 터치 등에 따라 감속 터치 센서(1510)에 압력(F)이 가해지는 경우, 제1 기판(1515)과 제2 기판(1516) 사이의 거리가 변화되고, 이에 따라 제1 돌기들(1517)과 제2 돌기들(1518) 중 일부가 서로 접촉하게 된다.
이때, 압력(F)의 세기가 커질수록 제1 돌기들(1517)과 제2 돌기들(1518) 사이의 접촉 면적이 넓어질 수 있다.
따라서, 표시 제어부(1160)는 제1 돌기들(1517)과 제2 돌기들(1518) 사이의 접촉 면적의 변화량을 통하여 터치 압력(F)을 검출할 수 있다.
도 30은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치를 이용한 차량 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 30을 참조하면, 자율 주행 모드로 설정된 차량(1200)이 자율 주행을 수행할 수 있다(S1100 단계 참고).
이때, 탑승자는 상기 차량(1200)과 무선 네트워크 연결된 표시 장치(1100)를 이용하여 게임 및 컨텐츠를 자유롭게 이용할 수 있다.
그 후, 차량(1200)의 자율 주행 시스템에 이상이 발생했는지 여부를 판단하는 단계(S1200)가 수행될 수 있다.
예를 들어, 자율 주행에 필요한 영상 센서나 거리 센서 등에 이상이 발생한 경우, 차량(1200)은 자율 주행을 종료하고 수동 주행으로 전환할 수 있다(S1300 단계 참고).
수동 주행 모드로 진입 시, 사용자에게 이를 알리기 위하여 표시 장치(1100)는 경고음 및/또는 햅틱 효과를 발생시킬 수 있다.
만약 자율 주행 시스템에 이상이 없는 경우에는 자율 주행 모드가 계속 수행될 수 있다.
수동 주행 모드로 진입한 경우, 표시 장치(1100)는 영상 표시 영역(DA) 중 적어도 일부 영역(예를 들어, 제1 영역(A1))에 차량 제어용 GUI(M1)를 표시할 수 있다(S1400 단계 참고).
차량 제어용 GUI(M1)에 대해서는 도 22와 관련하여 이미 설명하였으므로, 여기서는 그 설명을 생략하도록 한다.
그 후, 차량 제어용 GUI(M1)로 입력되는 사용자의 터치에 대응하여 차량(1200)를 수동 제어하는 단계(S1500)가 진행될 수 있다.
즉, 수동 주행이 필요한 긴급 상황 발생시, 사용자는 차량 제어용 GUI(M1)에 포함된 감속 제어 객체(1410), 가속 제어 객체(1420), 조향 제어 객체들(1430), 및 기어 제어 객체들(1440)를 통하여 차량(1200)을 수동 제어할 수 있다.
이하, 도 31a 내지 도 31d를 참조하여, 표시 장치(1100)를 이용하여 차량(1200)을 실제 제어하는 모습을 살펴보기로 한다.
도 31a, 도 31b, 도 31c 및 도 31d는 본 발명의 실시예에 의한 차량 제어 방법에 의해 수동 주행되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 31a는 차량(1200)이 속도를 줄이며 좌회전을 하는 모습을 나타내었다. 사용자는 차량(1200)의 전진을 위하여 기어를 D단으로 설정할 수 있다. 이를 위하여, 사용자는 기어 제어 객체들(1440) 중 D단으로 설정된 기어 제어 객체를 터치할 수 있다.
수동 주행 모드로 진입 시 차량(1200)의 전진이 계속적으로 필요한 경우가 많으므로, 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로 변환 시 자동적으로 차량(1200)의 기어가 D단으로 설정될 수도 있다. 이 경우, 차량(1200)의 기어를 제어하기 위한 별도의 사용자 입력이 필요하지 않게 된다.
또한, 사용자는 차량(1200)의 감속 및 좌회전을 위하여, 감속 제어 객체(1410)를 터치한 상태에서 조향 제어 객체들(1430)에 대한 터치를 함께 수행할 수 있다.
조향 제어 객체들(1430)을 감속 제어 객체(1410)와 가속 제어 객체(1420)를 둘러싸는 형태로 배치함으로써, 사용자는 한 손(예를 들어, 엄지와 검지)으로 차량(1200)의 속도 및 조향을 제어할 수 있다.
차량(1200)은 감속 제어 객체(1410)에 대해 입력되는 터치 압력의 세기에 대응하여 감속될 수 있고, 조향 제어 객체들(1430)에 대해 입력되는 터치의 방향성에 대응하여 좌회전될 수 있다.
예를 들어, 사용자는 차량(1200)의 좌회전을 위해 조향 제어 객체들(1430)에 대한 터치 입력을 좌측으로 이동시킬 수 있다.
도 31b는 차량(1200)이 속도를 증가시키며 좌회전을 하는 모습을 나타내었다.
도 31a과 동일하게 사용자는 차량(1200)의 기어를 D단으로 유지할 수 있다.
또한, 사용자는 차량(1200)의 가속 및 좌회전을 위하여, 가속 제어 객체(1420)를 터치한 상태에서 조향 제어 객체들(1430)에 대한 터치를 함께 수행할 수 있다.
차량(1200)은 가속 제어 객체(1420)에 대해 입력되는 터치 압력의 세기에 대응하여 가속될 수 있고, 조향 제어 객체들(1430)에 대해 입력되는 터치의 방향성에 대응하여 좌회전될 수 있다.
예를 들어, 사용자는 차량(1200)의 좌회전을 위해 조향 제어 객체들(1430)에 대한 터치 입력을 좌측으로 이동시킬 수 있다.
도 31c는 차량(1200)이 후면 주차하는 모습을 나타내었다.
사용자는 차량(1200)의 후진을 위하여 기어를 R단으로 설정할 수 있다. 이를 위하여, 사용자는 기어 제어 객체들(1440) 중 R단으로 설정된 기어 제어 객체를 터치할 수 있다.
차량(1200)의 후진 시 감속 및 조향 제어가 필요한 경우, 사용자는 감속 제어 객체(1410)를 터치한 상태에서 조향 제어 객체들(1430)에 대한 터치를 함께 수행할 수 있다.
도 31d는 차량(1200)이 직진 상태에서 감속하는 모습을 나타내었다.
도 31a과 동일하게 사용자는 차량(1200)의 기어를 D단으로 유지할 수 있다.
또한, 차량(1200)의 감속을 위하여, 감속 제어 객체(1410)에 터치를 수행할 수 있다.
이때, 차량(1200)은 직진 상태이므로 별도의 조향이 필요치 않은 바, 조향 제어 객체들(1430)에 대한 터치 입력은 생략될 수 있다.
도 31a 내지 도 31d에서는 차량의 주행 모습 중 일부만을 예시적으로 나타낸 것이며, 사용자의 입력에 따라 다양한 방식의 주행 제어가 가능하다.
상술한 본 발명의 실시예에 의하면, 차량과 무선 네트워크 연결된 표시 장치를 통해 차량의 주행을 제어할 수 있다.
이를 통해, 탑승자는 위치에 관계없이 차량의 주행을 제어할 수 있으며, 이에 따라 긴급 상황에서 사고 위험이 대폭 감소될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100, 100a, 100b: 터치 센서 110, 113: 기판
120, 123, 125: 제1 센서
130, 130-1, 130-2: 제2 센서
150: 센서 제어부 160: 완충 부재
170: 브라켓 180: 윈도우
1100: 표시 장치 1110: 표시부
1120: 터치 센서 1130: 음향 출력부
1140: 햅틱 모듈 1150: 통신부
1160: 표시 제어부 1200: 차량
1510: 감속 터치 센서 1520: 가속 터치 센서
1530: 조향 터치 센서 1540: 기어 터치 센서

Claims (40)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 제공되며, 터치의 위치와 압력을 감지하는 제1 센서 및 복수의 제2 센서를 포함하며,
    상기 제1 센서는 상기 기판 일면의 중앙 영역에 위치하고,
    상기 복수의 제2 센서는 상기 제1 센서를 둘러싸도록 배열되며,
    상기 기판의 중심으로부터 멀어질수록 상기 복수의 제2 센서 각각의 폭은 증가하고,
    상기 제1 센서 및 상기 복수의 제2 센서로부터 획득한 센싱 신호를 이용하여, 상기 터치의 위치와 압력의 세기를 산출하는 센서 제어부를 더 포함하고,
    상기 센서 제어부는,
    상기 제1 센서에 의하여 상기 터치가 감지된 시각과 상기 복수의 제2 센서에 의하여 상기 터치가 감지된 시각을 참조로 하여 거리 좌표를 획득하는,
    터치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 센서는, 상기 기판 일면과 대향하는 타면에 제공되는 터치 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는 압력 감지 센서이고, 상기 복수의 제2 센서는 정전 용량 방식의 센서인 터치 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 일면에 제공되며,
    상기 제1 센서와 이격되어 상기 제1 센서의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 완충 부재를 더 포함하는 터치 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는 적어도 두 개 이상인 터치 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 원의 형상을 갖는 평면 기판인 터치 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 돔 형상을 갖는 입체 기판인 터치 센서.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 센서 제어부는, 극 좌표계(Polar Coordinate)를 기준으로 하여 상기 터치의 위치를 산출하는 터치 센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센서 제어부는, 상기 복수의 제2 센서로부터 획득한 센싱 신호를 참조로 하여 상기 터치의 각도 좌표를 산출하는 터치 센서.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 센서 제어부는, 상기 제1 센서에서 감지된 압력의 세기를 산출하는 터치 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 센서 제어부는, 상기 터치의 거리 좌표를 참조로 하여 상기 감지된 압력의 세기를 보상하는 터치 센서.
  14. 기판 상에 위치하는 제1 센서 및 복수의 제2 센서를 포함하는 터치 센서를 이용한 터치 감지 방법에 있어서,
    상기 복수의 제2 센서에 의하여 감지된 신호로부터 상기 터치의 각도 좌표를 산출하는 단계;
    상기 터치가 입력된 시점부터 상기 제1 센서에서 상기 터치를 감지하기까지 소요되는 시간을 산출하는 단계;
    상기 소요되는 시간을 참조로 하여 상기 터치의 거리 좌표를 산출하는 단계; 및
    상기 각도 좌표와 상기 거리 좌표를 조합하여 상기 터치의 위치를 획득하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 센서에 의하여 감지된 신호를 참조로 하여 상기 터치에 의한 압력의 세기를 산출하는 단계를 더 포함하는 터치 감지 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 센서에 의하여 감지된 신호를, 상기 거리 좌표에 대응하는 비율만큼 보상하여 상기 압력의 세기를 산출하는 터치 감지 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 소요되는 시간은,
    상기 제2 센서에 의하여 상기 터치가 감지된 시각과 상기 제1 센서에 의하여 상기 터치가 감지된 시각에 의하여 산출되는 터치 감지 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 거리 좌표는,
    상기 소요되는 시간과 상기 기판에서의 파동의 속도에 의하여 산출되는 터치 감지 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 제2 센서 중 어느 하나의 제2 센서 상에 입력되는 터치들에 대하여는 동일한 각도 좌표를 갖는 것으로 판단하는 터치 감지 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 제1 센서는 압력 감지 센서이고, 상기 복수의 제2 센서는 정전 용량 방식의 센서인 터치 감지 방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
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