KR20130087438A

KR20130087438A - 입력 장치

Info

Publication number: KR20130087438A
Application number: KR1020130008759A
Authority: KR
Inventors: 신스케 히사츠구
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2013-08-06
Also published as: JP2013157142A; US8847670B2; JP5533904B2; US20130194029A1

Abstract

입력 장치(100, 100A)는 터치 플레이트, 장식층, 필름 센서, 전극부, 와이어부, 및 가드층을 포함한다. 터치 플레이트(111)는 손가락 조작용 기판이다. 장식층(112)은 터치 플레이트의 전면 상에 있어서 전면을 장식한다. 필름 센서(113)는 터치 플레이트의 후면에 접합된다. 전극부(114)는 필름 센서 상에 있다. 와이어부(115)는 필름 센서 상에 있고 전극부에 접속되어 전극부로부터 출력된 신호를 전송한다. 가드층(112d, 112e)은 가드층 형성 재료를 포함하여 손가락과 와이어부 사이에 정전 용량을 억제한다. 가드층 형성 재료는 장식층과 가드층이 단일의 일체형 부재로서 제공되도록 장식층에 조합된다.

Description

입력 장치{INPUT APPARATUS}

본 발명은 사용자 손가락의 이동에 응답하여 손가락과 전극 사이에 생성된 정전 용량의 변동에 의해 소정 장치에 작동 조건을 입력하는 입력 장치에 관한 것이다.

특허 문헌 1: JP 2010-86385 A호

특허 문헌 1은 도전성 조작체로서 역할을 하는 사용자 손가락과 전극 사이에 커패시터를 발생시켜 커패시터 내의 정전 용량의 변화를 감지함으로써 의도된 입력을 가능하게 하는 종래의 입력 장치를 설명한다. 입력 장치는 터치 플레이트(즉, 터치 패널); 터치 플레이트의 후면을 향하는 유전체 필름(즉, 필름 센서); 유전체 필름의 터치 플레이트 측 상의 몇몇 전극; 및 하나의 단자 단부가 전극과 접속되고 다른 하나의 단자 단부가 회로 기판과 접속되어 검출 신호를 전송하는 배선을 포함한다. 유전체 필름은 배선을 덮기 위하여 터치 플레이트 측 위에 절연 발포층을 수용한다. 대안적으로, 발포층 대신, 스페이서가 터치 플레이트와 유전체 필름 사이에 개재되도록 구비되어, 공간 또는 공기층을 형성한다.

손가락이 터치 플레이트 위의 그리고 배선 대향측의 영역에 무심코 접근할 수 있다. 이러한 경우에, 상기 구성의 발포층 또는 공기 공간은 배선과 손가락 사이에 커패시터가 유발되거나 또는 정전 용량이 변하는 것을 방지하는 것을 돕는다. 이는 오조작 또는 오작동을 방지할 수 있다.

특허 문헌 1의 입력 장치는 유전체 필름 상에 발포층 또는 스페이서를 제공할 필요가 있으며, 이는 공수(man-hour) 비용을 필요로 한다.

본 발명의 목적은 제조를 위한 공수 비용을 증가시키지 않고서 손가락이 와이어부에 접근할 때에도 오조작 또는 오작동을 억제하는 입력 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따르면, 다음과 같은 입력 장치가 제공된다. 입력 장치는 사용자 손가락의 손가락 조작에 기초한 정전 용량을 이용함으로써 소정 장치에 작동 조건을 입력한다. 입력 장치는 터치 플레이트, 장식층, 필름 센서, 전극부, 와이어부, 및 가드층(guard layer)을 포함한다. 터치 플레이트는 손가락 조작용 기판이다. 장식층은 터치 플레이트의 전면 상에 구비되어 전면을 장식한다. 필름 센서는 터치 플레이트의 후면에 접합된다. 전극부는 필름 센서 상에 구비된다. 와이어부는 필름 센서 상에 구비되고 전극부에 접속되어 전극부로부터 출력된 신호를 전송한다. 가드층은 가드층 형성 재료를 포함하여 손가락과 와이어부 사이에 정전 용량의 발생을 억제한다. 더욱이, 가드층 형성 재료는 장식층과 가드층이 단일의 일체형 부재로서 제공되도록 장식층에 조합된다.

상기 구성 하에서, 가드층은 손가락과 와이어부 사이에 정전 용량이 발생하는 것을 억제한다. 의도하지 않고 또는 부주의하게 와이어부에 접근하는 손가락은 와이어부와 관련된 또는 그로부터 기인된 오조작 또는 오작동을 일으키지 않을 수 있다.

가드층 형성 재료가 장식층에 조합되어 가드층이 장식층으로 일체화되는 것을 허용한다는 것에 유의하여야 한다. 이는 가드층이 장식층을 제공함과 동시에 형성될 수 있도록 하여 가드층을 형성하기 위한 새로운 절차를 추가할 필요성을 배제한다. 따라서, 입력 장치를 제조할 때 공수 비용이 추가되지 않는다.

더욱이, 장식층으로 일체화되는 가드층을 제공하는 것은, 즉 가드층 및 장식층의 일체화된 층을 제공하는 것은, 가드층이 장식층과 상이한 층 또는 몸체로서 형성되는 경우와 비교하여, 장식층과 가드층과 와이어부 사이의 위치 오정렬 또는 이동을 억제할 수 있고 높은 가드 효과를 보장할 수 있다. 더욱이, 가드층의 위치 오정렬로 인한 그림자 및/또는 광 누출이 억제될 수 있고, 디자인의 조명 정밀도가 향상될 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 및 이점은 첨부 도면을 참조한 후속하는 상세한 설명으로부터 더욱 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 네비게이션 시스템의 전체 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 입력 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 네비게이션 시스템의 전체 구성을 도시하는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 몇몇 실시예를 설명할 것이다. 각각의 실시예는 이전 실시예의 것에 대응하는 부분을 가질 것이고, 그러한 부분에는 동일한 도면 부호가 부여되고 중복되는 설명은 생략한다. 각 실시예의 구성의 일부만을 설명하는 경우, 그 구성의 다른 부분은 이미 설명된 이전 실시예의 것을 취할 수 있다. 실시예들 사이의 부분적인 조합은 각 실시예에서 명확하게 설명된 부분뿐만 아니라 어떠한 문제도 일어나지 않는다면 명확하게 설명되지 않은 부분에 대해서도 가능할 수 있다.

(제1 실시예)

도 1 및 도 2를 참조하면, 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 입력 장치(100)를 갖는 차량용 입력 조작/디스플레이 시스템의 일례로서 네비게이션 시스템(10)을 설명할 것이다. 차량용 입력 조작/디스플레이 시스템은 네비게이션 시스템(10)에 더하여, 오디오 시스템, 공기 조화 시스템, 및 다른 차량 내 시스템을 포함할 수 있다.

차량에 장착된 네비게이션 시스템(10)은 디스플레이 장치(50) 및 입력 장치(100)를 포함하고, 이들 둘은 신호 라인 또는 링크에 의해 서로 접속된다. 디스플레이 장치(50)는 의도된 도착지에 도달하도록 지도 및 경로 안내 정보 상에 차량의 현재 위치 및 진행 방향을 표시한다.

디스플레이 장치(50)는 스크린(51) 상에 다양한 정보 또는 윈도우를 선택적으로 표시할 수 있다. 디스플레이 장치(50)는, 예를 들어, 차량의 사용자 또는 운전자가 용이하게 보도록 계기판의 중심 위치 위의 영역에 배치된다. 디스플레이 장치(50)는 액정 디스플레이 또는 유기 전계 발광 디스플레이를 포함한다. 디스플레이 장치(50)의 표시된 정보는 경로 안내와 관련된 지도 정보, 차량의 현재 위치 정보, 도착지 검색 정보, 문자를 이용한 안내 정보를 포함한다.

정전 용량을 이용하는 입력 장치(100)는 입력부(110) 및 제어 회로(120)를 포함한다. 입력부(110)는 운전자의 손가락 조작 또는 제어를 통하여 디스플레이 장치(50)에 작동 조건을 입력하기 위한 입력 장치 또는 수단이다. 구체적으로, 사용자는 디스플레이 장치(50)에 의도된 정보를 표시하기 위하여 입력 조작, 즉 손가락 조작을 수행한다. 입력부(110)는, 예를 들어 운전석과 조수석 사이의 변속 레버 근처에 배치된다. 입력부(110)는 도 2에 나타낸 바와 같이 터치 플레이트(111), 장식층(112), 필름 센서(113), 전극부(114), 및 와이어부(115)를 포함한다.

터치 플레이트(111)는 손가락 제어 또는 손가락 조작을 위한 기판의 역할을 한다. 터치 플레이트(111)는, 예를 들어, 사각형의 외형을 갖는 평탄한 또는 평면형 부재이고, 수지 재료로 형성된다.

장식층(112)은 터치 플레이트(111)의 전방 또는 전면을 장식 또는 디자인하여 전방 디자인, 색조, 및/또는 차광을 제공한다. 장식층(112)은 차례로 층화되고 적층되는 다수의 층으로 구성되는데, 다수의 층은 문자 디자인층(112a), 제1 패턴 디자인층(112b), 제2 패턴 디자인층(112c), 제1 배경 색상층(112d), 및 제2 배경 색상층(112e)을 차례로 포함한다. 장식층(112)의 층들(112a 내지 112e)은 코팅 필름, 인쇄 필름, 전사 포일 등으로 형성된다.

문자 디자인 부분(112a)은 장식층(112)의 전방층(즉, 제1 상부층)이고 소정의 디자인 색상으로 적용된다. 문자 디자인층(112a)의 디자인 영역은, 장식층(112)의 두께 방향으로 몇몇 전극부(114)에 대응하면서 (즉, 그를 향하거나 그에 지향되면서), 각각 사각형 테두리에 의해 둘러싸이도록 디자인된 스위치 디스플레이 부분(112a1, 112a2)을 포함한다. 스위치 디스플레이 부분(112a1, 112a2)은 기계적인 스위치는 아니고 문자 디자인층(112a) 상에 스위치를 나타내도록 그려진다. 문자 디자인층(112a)의 디자인 영역은 스위치 디스플레이 부분(112a1, 112a2)과 각각 쌍을 이루는 식별 디스플레이 부분(112a3, 112a4)을 추가로 포함한다. 식별 디스플레이 부분(112a3, 112a4)은 소정 디자인 색상이 문자 디자인층(112a)에 적용되지 않은 부분이다.

제1 패턴 디자인층(112b) 및 제2 패턴 디자인층(112c)은 식별 디스플레이 부분(112a4, 112a3)에 식별용 색상을 각각 제공한다. 즉, 제1 패턴 디자인층(112b) 및 제2 패턴 디자인층(112c)은 식별 디스플레이 부분(112a4, 112a3)에 대응하도록 (즉, 그를 향하거나 그에 지향되도록) 위치된 소정의 제1 색상 부분(112b1) 및 소정의 제2 색상 부분(112c1)을 각각 포함한다. 문자 디자인층(112a), 제1 패턴 디자인층(112b), 및 제2 패턴 디자인층(112c)이 모두 함께 적층되면, 식별 디스플레이 부분(112a3, 112a4)은 제2 및 제1 색상 부분(112c1, 112b1)을 이용하여 소정의 제2 및 제1 색상으로 각각 채색된다.

제1 및 제2 배경 색상층(112d, 112e)은 기초 배경 색상 또는 차폐 기능을 장식층(112)에 추가 또는 제공한다. 제1 및 제2 배경 색상층(112d, 112e)은 도색, 인쇄 필름, 전사 포일, 기상 증착, 도금 등으로 형성된다. 제1 및 제2 배경 색상층(112d, 112e)은 전극부(114)에 대응하는 (즉, 그를 향하거나 그에 지향되는) 부분을 포함하는데, 그러한 부분에는 어떠한 도색, 인쇄 필름, 전사 포일, 기상 증착, 도금 등이 제공되거나 적용되지 않는다. 따라서, 제1 및 제2 배경 색상층(112d, 112e)은 2개의 층으로 제공되지만, 이들 중 어느 하나의 단일 층으로 제공될 수도 있다.

필름 센서(113)는 터치 플레이트(111)와 등가인 외형을 갖는 얇은 필름 부재이다. 필름 센서(113)는, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 또는 폴리이미드로 형성된다. 필름 센서(113)는 터치 플레이트(111)의 후면 상에 (즉, 도 2에서 터치 플레이트(111)의 아래에) 배치 또는 적층된다. 터치 플레이트(111) 및 필름 센서(113)는, 예를 들어 양면 테이프 또는 접착제를 이용하여 서로 접합된다.

전극부(114)는 터치 플레이트(111) 및 필름 센서(113)를 통한 사용자 손가락 조작 동안 손가락과 함께 커패시터를 형성한다. 전극부(114)는 금속 포일, 또는 탄소, 금속, 도전성 중합체 등의 도전성 물질을 함유하는 페이스트 또는 잉크와 같은 인쇄 재료로 형성된다. 전극부(114)는 필름 센서(113)에, 필름 센서(113)의 전면 또는 후면에 (즉, 도 2에서 필름 센서(113) 아래 또는 위에) 형성 및 접합된다. 전극부(114)의 개수는 디스플레이 장치(50)에 대한 디스플레이 입력의 개수에 기초하여 준비된다. 본 실시예는, 예를 들어 2개의 전극부(114)를 갖는다.

와이어부(115)는 전극부(114)로부터 출력된 정전 용량과 관련된 신호를 전송한다. 하나의 단자 단부가 전극부(114)에 접속되고, 다른 하나는 제어 회로(120)에 접속된다. 와이어부(115)의 개수는 전극부(114)의 개수와 동일하여 쌍을 구성한다. 전극부(114)와 유사하게, 와이어부(115)는 금속 포일, 또는 탄소, 금속, 도전성 중합체 등의 도전성 물질을 함유하는 페이스트 또는 잉크와 같은 인쇄 재료로 형성된다. 와이어부(115)는 필름 센서(113)에, 필름 센서(113)의 전면 또는 후면에 (즉, 도 2에서 필름 센서(113) 아래 또는 위에) 형성 및 접합된다.

제어 회로(120)는 네비게이션 시스템(10)이 경로 안내를 수행할 때 디스플레이 장치(50)에서 필요한 정보의 표시 상태를 제어한다. 제어 회로(120)는 추가로 입력부(110)에 대한 사용자의 손가락 조작을 기초로 하여 다양한 디스플레이 정보를 선택적으로 변화시킨다.

본 실시예에 따른 입력 장치(100)에서, 장식층(112)에는 운전자의 손가락과 와이어부(115) 사이에 정전 용량이 발생하는 것을 억제하는 가드층이 구비된다. 가드층은 장식층(112)의 제1 배경 색상층(112d) 및 제2 배경 색상층(112e) 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 가드층은 가드층 형성 재료라고도 하는 절연 재료로 구성되는데, 절연 재료는, 예를 들어 터치 플레이트(111)의 유전율보다 낮은 유전율을 갖는다. 절연 재료의 성분은 제1 배경 색상층(112d) 및/또는 제2 배경 색상층(112e)을 형성하는 재료에 혼합 또는 조합되고, 도색, 인쇄, 전사, 기상 증착, 또는 도금을 이용하여 터치 플레이트(111)의 전면에 적용된다. 즉, 가드층은 제1 배경 색상층(112d) 및/또는 제2 배경 색상층(112e), 즉 장식층(112)에 조합 또는 일체화되는 것으로 제공된다. 다시 말해서, 가드층 및 장식층(112)은 단일의 일체화된 층 또는 단일의 일체화된 부재로서 제공된다.

다음은 입력 장치(100)의 작동을 설명할 것이다.

운전자는 손가락을 이용하여 의도된 스위치 디스플레이 부분(112a1(112a2))을 터치하여 네비게이션 시스템(10)을 작동시킨다. 이는 손가락에 의해 터치된 스위치 디스플레이 부분(112a1(112a2))의 위치에 대응하는 또는 그에 지향된 전극부(114)와 손가락 사이에 커패시터를 형성하여, 전기를 축적한다. 축적된 전기는 정전 용량을 변화시키는데, 이는 신호로서 전극부(114)로부터 와이어부(115)를 거쳐 제어 회로(120)로 출력된다. 제어 회로(120)는 신호를 수신하여, 디스플레이 장치(50)가 디스플레이된 정보를 운전자에 의해 요구된 정보로 바꾸도록 지시한다. 따라서, 운전자는 손가락 조작들을 스위치 디스플레이 부분들(112a1(112a2))에 적용하여, 디스플레이 장치(50)에서 디스플레이된 정보를 의도된 정보들로 순서대로 바꾼다.

본 실시예에 따른 입력 장치(100)에서, 가드층은 장식층(112)의 제1 배경 색상층(112d) 및/또는 제2 배경 색상층(112e)에 마련된다. 따라서, 이러한 가드층은 손가락과 와이어부(115) 사이에 정전 용량이 발생하는 것을 억제한다. 의도하지 않고 또는 부주의하게 와이어부(115)에 접근하는 손가락은 와이어부(115)(즉, 손가락과 와이어부(115) 사이의 정전 용량)에 기인한 오조작 또는 오작동을 일으키지 않을 수 있다.

가드층 형성 재료는 장식층(112)(제1 배경 색상층(112d) 및/또는 제2 배경 색상층(112e))에 조합 또는 혼합됨으로써, 가드층이 장식층으로 일체화되도록 한다. 이는 가드층이 장식층(112)을 제공함과 동시에 형성될 수 있도록 하여, 가드층을 제공하기 위한 새로운 절차를 추가할 필요성을 배제한다. 따라서, 본 실시예에 따른 입력 장치(100)의 제조에 공수 비용이 추가되지 않는다.

더욱이, 장식층(112)으로 일체화되는 가드층을 제공하는 것은, 즉 가드층 및 장식층(112)의 일체화된 층 또는 부재를 제공하는 것은, 가드층이 장식층과 상이한 몸체 또는 부재로서 형성되는 경우와 비교하여, 장식층(112)과 가드층과 와이어부(115) 사이의 오정렬을 억제할 수 있고 높은 가드 효과를 보장할 수 있다. 더욱이, 가드층의 위치 이동 또는 오정렬로 인한 그림자 및/또는 광 누출의 생성이 억제될 수 있어서, 디자인의 조명 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(제2 실시예)

이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 입력 장치(100A)가 설명될 것이다. 제2 실시예의 입력 장치(100A)는 상기 제1 실시예에 따른 입력 장치(100)의 가드층의 구성을 변경한다.

입력 장치(100A)에는 전위를 영(0)으로 만드는 접지(GND) 부분(130)이 설치된다. 와이어부(115), 제어 회로(120), 및 주변 도체(60)가 접지 부분(130)에 접속된다. 장식층(112)(제1 배경 색상층(112d) 및/또는 제2 배경 색상층(112e)) 내의 가드층은 도전성 재료, 예를 들어 금속, 탄소, 도전성 중합체, 희토류, 또는 터치 플레이트(111)의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 재료로 형성된다. 이러한 가드층은 도전성 재료, 예를 들어 전기 도전성 고무 및 스프링을 거쳐 접지 부분(130)에 직접 접속된다.

제2 실시예 하에서, 가드층 형성 재료는 전기 도전성 재료 또는 터치 플레이트(111)의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 재료를 사용한다. 이러한 구성은 손가락과 와이어부(115) 사이에 차폐 효과를 제공하여, 정전 용량의 생성을 억제할 수 있다. 도전성 재료 또는 터치 플레이트(111)의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 재료를 사용하는 가드층 형성 재료는 전류를 손가락으로부터 가드층 형성 재료를 거쳐 접지 부분(130)으로 흐르게 한다. 이러한 구성은 손가락과 와이어부(115) 사이에 정전 용량이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

(다른 실시예)

상기 제2 실시예에서, 가드층 형성 재료는 전기 도전성 재료 또는 터치 플레이트(111)의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 재료를 사용하고 접지 부분(130)에 접속된다. 그에 제한될 필요는 없다. 가드층은 접지 부분(130)에 접속되지 않을 수 있다. 이러한 구성은 또한 손가락과 와이어부(115) 사이에 차폐 효과를 제공할 수 있어서, 정전 용량의 생성을 억제할 수 있다.

더욱이, 가드층이 접지 부분(130)에 접속되지 않는 경우, 가드층은 필름 센서(113) 상의 접지 부분(130)의 패턴과 결합될 수 있는데, 즉 가드층 및 접지 부분(130)은 공간적 간격을 통해 위치 관계가 서로 일치할 수 있다. 이는 가드 효과를 제공할 수 있다.

더욱이, 상기 제1 및 제2 실시예에서, 장식층(112)은 문자 디자인층(112a), 제1 패턴 디자인층(112b), 제2 패턴 디자인층(112c), 제1 배경 색상층(112d), 및 제2 배경 색상층(112e)을 포함하는 다수의 층으로 형성된다. 전술된 구성에 제한될 필요 없이, 다른 구성이 채용될 수 있다. 장식층(112)은 적어도 하나의 층, 예를 들어 단지 문자 디자인층(112a)을 포함할 수 있다. 장식층(112)이 단지 하나의 층인 문자 디자인층(112a)을 포함하는 경우, 스위치 디스플레이 부분(112a1, 112a2)은 가드층을 갖지 않도록 제공된다.

본 발명이 그의 바람직한 실시예를 참조로 설명되었으나, 본 발명이 바람직한 실시예 및 구성으로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 다양한 변형 및 등가 구성을 포함하려고 한다. 더욱이, 다양한 조합 및 구성이 바람직하지만, 더 많은, 더 적은, 또는 단지 단일의 요소를 포함하는 다른 조합 및 구성이 또한 본 발명의 사상 및 범주 내에 있다.

Claims

사용자 손가락의 손가락 조작에 기초한 정전 용량을 이용함으로써 소정 장치(50)에 작동 조건을 입력하는 입력 장치(100, 100A)이며,
손가락 조작용 기판인 터치 플레이트(111);
터치 플레이트의 전면 상에 구비되어 전면을 장식하는 장식층(112);
터치 플레이트의 후면에 접합된 필름 센서(113);
필름 센서 상에 구비된 전극부(114);
필름 센서 상에 구비되고 전극부에 접속되어 전극부로부터 출력된 신호를 전송하는 와이어부(115); 및
가드층 형성 재료를 포함하여 손가락과 와이어부 사이에 정전 용량의 발생을 억제하는 가드층(guard layer)(112d, 112e)을 포함하고,
가드층 형성 재료는 장식층과 가드층이 단일의 일체형 부재로서 제공되도록 장식층에 조합되는 입력 장치(100, 100A).
제1항에 있어서, 가드층 형성 재료는 절연 재료를 포함하는 입력 장치(100).
제2항에 있어서, 절연 재료는 터치 플레이트의 유전율보다 낮은 유전율을 갖는 재료인 입력 장치.
제1항에 있어서, 가드층 형성 재료는 도전성 재료 또는 터치 플레이트의 유전율보다 높은 유전율을 갖는 재료인 입력 장치(100A).
제4항에 있어서, 전위를 영(0)으로 만드는 접지 부분(130)을 추가로 포함하고, 가드층 형성 재료는 접지 부분에 접속되는 입력 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 도전성 재료는 금속, 탄소, 도전성 중합체, 및 희토류 중 하나인 입력 장치.