KR20160039629A - 접촉 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스 - Google Patents

접촉 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스 Download PDF

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KR20160039629A
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우베 하이만
미하엘 프린츠
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디일 아카오 스티프퉁 운트 캄파니 카게
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Abstract

터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스는, 제어부(14a)가 있는 커버 플레이트(14)로서, 입력 디바이스의 사용자를 바라보는 제어부(14a)의 면은 사용자용 제어 필드를 형성하고, 사용자 반대 방향을 바라보는 제어부(14a)의 면은 센서면(A)을 형성하는, 커버 플레이트(14); 사용자 반대 방향을 바라보는 커버 플레이트(14)의 면에 배치되고, 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)의 지역 내에 적어도 하나의 용량성 센서 필드(18)를 가지는, 센서막(16); 사용자 반대 방향을 바라보는 상기 센서막(16)의 면에 배치되는 캐리어 플레이트(26)로서, 적어도 하나의 전기 콘택 필드가 캐리어 플레이트(26) 상에 제공되는, 캐리어 플레이트(26); 및 센서막(16)의 적어도 하나의 센서 필드(18)를 캐리어 플레이트(26)의 적어도 하나의 전기 콘택 필드에 통전하도록 연결하기 위하여, 캐리어 플레이트(26)와 센서막(16) 사이에 배치되는 적어도 하나의 전기 콘택 소자(30)를 포함한다. 예를 들어, 가전 제품의 제어 패널로의 센서 필드의 3차원 적응과 더불어 상기 센서 필드의 신뢰성있는 전기적 접촉을 획득하기 위하여, 커버 플레이트(14)는 센서면(A)의 일 방향으로 제어부(14a)와 인접하게 배치되는 접촉부(contact section; 14b)를 더 가지고, 사용자 반대 방향을 바라보는 상기 접촉부의 면은 접촉면(B)을 형성하며; 센서막(16)은, 상기 센서면(A)의 일 방향으로 상기 적어도 하나의 센서 필드(18)와 인접하게 배치되고 상기 적어도 하나의 센서 필드(18)에 통전하도록 연결되는 적어도 하나의 전기 콘택 필드(20)를 가지고; 상기 적어도 하나의 전기 콘택 소자(30)는 상기 센서막(16)의 적어도 하나의 전기 콘택 필드(20)를 상기 캐리어 플레이트(26)의 적어도 하나의 전기 콘택 필드에 통전하도록 연결한다.

Description

접촉 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스{CONTACT AND/OR PROXIMITY-SENSITIVE INPUT DEVICE}
본 발명은 특히 용량성 작동 원리를 가지고 특히 가전 제품용인 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스 및, 이러한 입력 디바이스를 가지는 가전 제품에 관한 것이다.
많은 전기 제품 또는 전자 제품, 특히 또한 오븐, 쿡탑(stovetops), 전자렌지, 식기 세척기, 세탁기, 건조기, 냉장고 및 기타 등등과 같은 가전 제품에서, 터치- 및/또는 근접성-감지 버튼 또는 터치 또는 근접성 스위치가 흔히 사용되고, 예를 들어 이들은 사용자가 터치하거나 가깝게 사용자의 손가락을 이동시킴으로써 특정한 스위칭 프로세스를 개시하고 및/또는 기기 설정을 변경한다("터치 제어").
용량성 스위치의 경우에, 전도성 재료로 제조된 용량성 센서 소자는 사용자의 손가락과 함께, 예를 들어 유전체(흔히 절연 재료로 제조된 커버 플레이트의 형태임)를 통해, 스위치의 활성화, 즉 접촉 또는 비접촉, 또는 손가락을 용량성 센서 소자와 연관된 제어 필드에 가깝게 또는 가깝지 않게 이동하는 것에 따라서 변동할 수 있는 커패시턴스를 형성한다. 용량성 센서 소자의 커패시턴스의 값의 변화는 센서 회로의 출력 신호에 대응하는 효과를 가져오는데, 이것은 필요할 경우 용량성 스위치의 활성화를 해석하기 위하여 전자적 평가 유닛에 의하여 처리되고 평가될 수 있다.
이러한 용량성 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스는, 예를 들어 센서 소자로서 도전하도록 코팅된 캐리어막의 형태인 휨가능하거나 가요성인 평평한 재료를 가질 수 있는데, 이러한 재료는, 예를 들어 EP 1 629 330 B1 에 개시되는 바와 같이, 일측에서는 전기적으로 절연성 커버 플레이트 뒤에 배치되고 타측에서는 회로 보드 상의 콘택 단말 상에 기계적으로 홀딩되고 전기적으로 접촉된다. EP 2 045 923 B1 에서, 센서 소자와 회로 보드 사이의 전기적 연결선은 Z-형 콘택 스프링에 의하여 이루어지고, WO 2011/160960 A1의 경우에는 C-형 콘택 스프링에 의하여 이루어지는데, 이러한 콘택 스프링은 양자 모두의 경우에 제어 필드 뒤에 직접적으로 각각 포지셔닝된다.
본 발명은 개선된 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스를 제공하려는 목적에 기초한 것이다. 개선된 입력 디바이스는 전자적 평가 유닛으로, 특히 제어 패널의 상이한 디자인의 경우에 양호한 신호 출력 및 양호한 전기적 연결선을 보장할 수 있도록 의도된다.
이러한 목적은 제 1 항의 특징을 가지는 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스에 의하여 달성된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예 및 개발예가 종속항의 대상이다.
본 발명의 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스는: 제어부가 있는 커버 플레이트로서, 입력 디바이스의 사용자를 바라보는 상기 제어부의 면은 사용자용 제어 필드를 형성하고, 사용자 반대 방향을 바라보는 상기 제어부의 면은 센서면을 형성하는, 커버 플레이트; 사용자 반대 방향을 바라보는 상기 커버 플레이트의 면에 배치되고, 상기 제어부의 지역 내의 적어도 하나의 용량성 센서 필드를 가지는, 센서막; 사용자 반대 방향을 바라보는 상기 센서막의 면에 배치되는 캐리어 플레이트로서, 적어도 하나의 전기 콘택 필드가 상기 캐리어 플레이트 상에 제공되는, 캐리어 플레이트; 및 상기 센서막의 적어도 하나의 센서 필드를 상기 캐리어 플레이트의 적어도 하나의 전기 콘택 필드에 통전하도록 연결하기 위하여, 상기 캐리어 플레이트와 상기 센서막 사이에 배치되는 적어도 하나의 전기 콘택 소자를 포함한다. 상기 커버 플레이트는 센서면의 일 방향으로 상기 제어부와 인접하게 배치되는 접촉부(contact section)를 더 가지고, 사용자 반대 방향을 바라보는 상기 접촉부의 면은 접촉면을 형성한다. 상기 센서막은, 상기 센서면의 일 방향으로 상기 적어도 하나의 센서 필드와 인접하게 배치되고 상기 적어도 하나의 센서 필드에 통전하도록 연결되는 적어도 하나의 전기 콘택 필드를 가진다. 상기 적어도 하나의 전기 콘택 소자는 상기 센서막의 적어도 하나의 전기 콘택 필드를 상기 캐리어 플레이트의 적어도 하나의 전기 콘택 필드에 통전하도록 연결한다.
예를 들어 가전 제품의 제어 패널은 본질적으로 평평한 디자인을 가지거나 3-차원의 구조(예를 들어, 만곡형, 돔형, 등)를 가진다. 최적 신호 출력을 획득하기 위하여, 용량성 센서 필드는 제어 패널의 형태와 정합해야 하고, 즉 사용자를 바라보는 그들의 외부면들로부터 가능한 한 균일한 간격을 가져야 한다. 반면에, 용량성 센서 필드는 전자적 평가 유닛에 연결되기 위하여, 캐리어 플레이트의 전기 콘택 필드에 통전하도록 전기적으로 연결되어야 한다. 본 발명에 따르는 입력 디바이스에서, 일면에서 센서막은 별개의 용량성 센서 필드 및 전기 콘택 필드를 가지고, 다른 면에서 커버 플레이트는 제어부와 그 제어부에 인접한 접촉부를 가진다. 이러한 측정의 결과로서, 용량성 센서 유닛 및 전기적 콘택(contacting)의 기능성은 공간적으로 분리된다. 결과적으로, 이들은 최적으로는 서로 독립적으로 구성될 수 있다. 제어 패널의 디자인이 어떤 것이던지와 무관하게, 따라서 신뢰가능한 센서 유닛 및 간단하고 안전한 전기적 콘택이 보장될 수 있다. 바람직하게는, 따라서 간단히 설계된 컴포넌트, 특히, 예를 들어 간단한 스탬핑된(stamped)/휘어진(bent) 부품과 같은 표준 컴포넌트가 전기 콘택 소자에 대하여 사용될 수 있다. 제어 패널의 온 3-차원의 디자인에 의존하여 다소 복잡한 센서 유닛 및 콘택의 공간적 구성은, 바람직하게는 커버 플레이트로 전달될 수 있고, 센서막은 간단하게 커버 플레이트의 구조에 맞게 적응될 수 있다. 커버 플레이트는 바람직하게는 간단한 사출-성형된 부품으로서 제조될 수 있다. 본 발명의 입력 디바이스는, 전체적으로, 간단한 컴포넌트로 이루어지지만 그럼에도 불구하고 복잡한 3-차원의 구조에 적응될 수 있다.
전기적 콘택은 센서막 및 바람직하게는 탄성 콘택 소자에 대한 캐리어로서의 강성 커버 플레이트에 의하여 획득된다. 결과적으로 어셈블리의 품질, 재현성, 및 자동화가능성의 관점에서의 장점이 획득될 수 있다. 더욱이, 예를 들어 가요성 케이블 출력단을 연결하거나 또는 해당 센서막 자체를 위하여 특정 커넥터 소자가 더 이상 필요하지 않게 하는 것도 가능하다.
이와 관련하여, 캐리어 플레이트는 바람직하게는 회로 보드 또는 플라스틱 플레이트이다. 캐리어 플레이트는 바람직하게는 안정한 플레이트 보디로서 설계되는데, 하지만 가요성일 수도 있고 및/또는 단지 막의 두께와 같은 두께만을 가질 수 있다. 바람직한 본 발명의 실시예에서, 전자적 평가 유닛은 또한 캐리어 플레이트 상에 배치되고, 적어도 하나의 전기 콘택 소자에 통전하도록 전기적으로 연결된다. 본 발명과 연계하여, 전자적 평가 유닛은, 스위치의 작동(사용자가 사용자의 손가락을 커버 플레이트의 제어부의 제어 필드에 접촉시키거나 가깝게 이동시킴으로써)을 구축하기 위하여, }특히 센서막의 적어도 하나의 용량성 센서 필드에서 검출된 출력 신호를 처리하고 평가하는 역할을 한다. 이러한 전자적 평가 유닛은, 예를 들어, 그 안에 본 발명의 입력 디바이스가 설치될 수 있고, 전자적 평가 유닛이 연결되며, 전자적 평가 유닛과 함께 캐리어 플레이트 상에 또는 가정용 기기의 다른 위치에 배치될 수 있는, 가정용 기기의 관리 유닛과는 구별되어야 한다. 일부 애플리케이션에서, 전자적 평가 유닛은 또한 이러한 관리 유닛 내에 통합되는 것이 바람직하다.
여기서, 사용자를 바라보거나 사용자 반대 방향을 바라보는 면이란, 입력 디바이스의 설치된 상태(예를 들어, 가전 제품 내에 설치된 상태)에서 사용자를 바라보거나(즉, 외부를 바라보거나) 사용자의 반대 방향을 바라보는(즉, 내부를 바라보는) 것을 지칭하는 것으로 의도된다.
센서막 및 센서 필드의 개수에 따라서, 여기에서 입력 디바이스는 용량성 측정 원리에 따르는 하나 이상의 터치- 및/또는 근접성-감지 스위치를 가질 수 있다.
센서막은 바람직하게는 플라스틱 재료로 제조된 캐리어막에 기초한다. 캐리어막은 바람직하게는 PET, PC 또는 기타 등등으로 제조된다. 캐리어막은 단일- 또는 다중층 구조를 가질 수 있다. 센서 필드 및 전기 콘택 필드는 바람직하게는 캐리어막 상에 각인(imprint)되거나 코팅된다(예를 들어 전도성 페인트, 페이스트, 또는 잉크로써). 각인 또는 코팅은 바람직하게는 하나 이상의 층에서 수행된다. 센서 필드 및 콘택 필드는, 바람직하게는, 캐리어막 상에 인쇄되거나 코팅된 전기적 연결선을 이용하여 통전하도록 서로 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 센서막은 바람직하게는 최대 0.5 mm, 바람직하게는 최대 0.3 mm 미만의 층 두께를 가진다. 센서막은 바람직하게는 가요성 컴포넌트의 형태를 가진다. 따라서 센서막은 바람직하게는 커버 플레이트의 구조와 정합할 수 있다. 센서 필드 및 콘택 필드는 바람직하게는 커버 플레이트의 반대 방향을 바라보는 캐리어막의 측면 상에 배치되지만, 선택적으로 커버 플레이트를 바라보는 측면에도 제공될 수 있다.
커버 플레이트 또는 적어도 이것의 제어부는 바람직하게는 절연 재료로 제조되어 센서 필드와 사용자 사이의 유전체로서 역할을 한다. 대안적으로는, 전기로 절연 소자가 사용자를 바라보는 커버 플레이트의 해당면 상에 추가적으로 제공된다. 커버 플레이트는 바람직하게는 플라스틱 재료(예를 들어 PC, PMMA), 유리, 유리 세라믹 또는 기타 등등으로 제조된다. 커버 플레이트는, 이것의 재료에 따라서 유리 커버라고도 지칭될 수 있다. 커버 플레이트는 바람직하게는 사출-성형된 부품으로서 제조된다. 커버 플레이트는 바람직하게는 강성, 즉 치수가 안정된 컴포넌트이다. 접촉부는 바람직하게는 커버 플레이트의 제어부에 단단하게 연결된다. 커버 플레이트는 바람직하게는 단일-조각 컴포넌트이다. 커버 플레이트는 바람직하게는, 예를 들어 가전 제품의 제어 패널 내에 삽입될 수 있는데, 특히 커버 플레이트의 제어부의 디자인은 제어 패널의 구성과 정합한다(즉 예를 들어 본질적으로 평평하거나 휘거나/만곡형 디자인을 가진다).
사용자 반대 방향을 바라보는 커버 플레이트의 제어부의 해당 면은 센서면이라고 지칭된다. 여기서, 센서면은 반드시 센서막의 용량성 센서 필드가 그 안에 놓이는 면을 정확하게 가리키는 것은 아니고, 그것에 대한 베이스면을 규정한다. 센서막의 센서 필드는 바람직하게는 센서면에 평행하게 배치된다. 여기서, 센서면은 반드시 기하학적인 공간적 평면이 아니고, 바람직하게는 커버 플레이트 또는 사용자를 바라보는 제어 패널의 해당하는 외부면과 나란하게 연장되는 면인 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 센서막은 또한 커버 플레이트 또는 사용자를 바라보는 제어 패널의 해당 외부면과 나란하게 연장되는 것이 바람직하다. 이것은 또한 3-차원의 구조(즉 휘거나, 만곡형, 돔형, 등)를 가지는 제어 필드 또는 제어 패널의 경우에도 역시 적용되는 것이 바람직하다.
사용자 반대 방향을 바라보는 커버 플레이트의 접촉부의 해당 면은 접촉면이라고 지칭된다. 여기서, 접촉면은 반드시 센서막의 전기적 콘택 필드가 그 안에 놓이는 면을 정확하게 가리키는 것은 아니고, 그것에 대한 베이스면을 규정한다. 센서막의 콘택 필드는 접촉면과 나란하게 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 접촉면은 반드시 기하학적인 공간적 평면일 필요가 없으며, 바람직하게는 캐리어 플레이트와 나란하게 연장되는 면인 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 센서막의 전기 콘택 필드도 캐리어 플레이트에 나란하게 연장됨으로써 센서 유닛과 전자적 평가 유닛 사이의 전도성 연결선이 이제 간단한 전기 콘택 소자를 사용하여 형성될 수 있게 하는 것이 바람직하다. 이제 이러한 전기적 콘택은 제어 필드 또는 제어 패널의의 각각의 3-차원의 구조(즉 휘거나, 만곡형, 돔형, 등) 또는 평평한 디자인과 독립적으로 신뢰성있게 획득될 수 있다. 접촉면 및 캐리어 플레이트의 나란한 성질 덕분에, 바람직하게는 입력 디바이스의 조립된 상태에서 균등하게 충전(거의)되고 매우 경제적으로 맞춤될 수 있는 동일하거나 유사한 콘택 소자가 사용될 수 있다.
본 발명의 입력 디바이스에서, 커버 플레이트의 접촉부의 접촉면은 기본적으로는 커버 플레이트의 제어부의 센서면의 방위로부터 독립적이다. 제어 패널의 디자인에 따라서, 특히 접촉면은 반드시 센서면과 나란하게 연장될 필요가 없다. 대신에, 제어부의 센서면은, 예를 들어 가전 제품의 제어 패널과 매칭되고, 접촉부의 접촉면은 입력 디바이스의 캐리어 플레이트에 매칭된다.
여기서, 전기 콘택 소자란 두 개의 컴포넌트들 또는 콘택 필드들 사이에 전도성 연결선을 생성하기에 적합한 구성 소자를 지칭한다. 콘택 소자는 바람직하게는 전도성 재료(바람직하게는 금속)로 형성되고 및/또는 통전하도록 코팅된다. 적어도 하나의 전기 콘택 소자는 바람직하게는 탄성적으로 구성되고 및/또는 접촉면을 가로지르는 방향으로 배치된다. 적어도 하나의 전기 콘택 소자는 바람직하게는 스프링 소자, 바람직하게는 리프 스프링 소자의 형태를 가진다. 적어도 하나의 전기 콘택 소자는 바람직하게는 Z-형, S-형, C-형 또는 나선형 스프링 소자의 형태를 가진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 커버 플레이트는 접촉부를 제어부에 본질적으로 단단하게 연결시키는 연결부를 가진다. 연결부는, 특히 센서면 및 접촉면이 동일한 평면에서 본질적으로 지향되는 경우, 본질적으로 평평하도록 설계될 수 있다. 연결부는 바람직하게는 제어부 및 커버 플레이트의 접촉부의 공간적 방위 및/또는 캐리어 플레이트로부터의 그들의 스페이싱에서의 차이를 보상한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 커버 플레이트의 연결부는, 상기 커버 플레이트의 제어부에 의하여 형성되는 상기 센서면과 상기 커버 플레이트의 접촉부에 의하여 형성되는 상기 접촉면은 상기 캐리어 플레이트에 대하여 상이한 거리 및/또는 방위로 연장되도록 만곡된 디자인을 가진다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 이러한 연결부는 본질적으로 평평한 디자인을 가진다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 센서막은 사용자 반대 방향을 바라보는 커버 플레이트의 해당 면에 견고하게 연결된다. 이러한 견고한 연결선은 바람직하게는 영구적이거나 탈부착가능하도록 설계된다. 센서막은 바람직하게는 접착제 결합, 적층, 또는 주입(바람직하게는 인몰드 레이블링(in-mold labeling; IML))을 이용하여 커버 플레이트에 연결된다. 이러한 실시예에서, 커버 플레이트는 센서막을 위한(치수적으로 안정한) 캐리어를 형성한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 전기 콘택 소자는 센서막의 적어도 하나의 전기 콘택 필드로 또는 캐리어 플레이트의 적어도 하나의 전기 콘택 필드로 견고하게 연결된다. 다른 바람직한 실시예에서, 전기 콘택 소자는 캐리어 플레이트의 콘택 필드에 용접된다. 다른 바람직한 대안적 실시예에서, 전기 콘택 소자는, 예를 들어 가열 적층(heat stack), 사출 성형, 클립온(clip on), 푸시온(push on) 또는 압착(press in) 등에 의하여 센서막에 또는 자신의 콘택 필드에 일체화되어 부착된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 적어도 하나의 전기 콘택 소자는, 상기 센서막의 적어도 하나의 전기 콘택 필드를 바라보는 자신의 면 위에, 상기 센서막의 적어도 하나의 전기 콘택 필드 내로 적어도 부분적으로 침투하도록 설계되는 콘택부를 가진다. 표면 위에 살포되면, 도전성 플라스틱은 흔히 비-도전성이거나, 또는 도전성이 열악한 층을 형성한다. 플라스틱 내로 도입된 도전성 입자는 입상 형태로 균일한 분포를 가지지만, 프로세스 파라미터 및 프로세스 조건에 기인하여 표면에서 분리된다. 특히 탄성력이 거의 없는 탄성 콘택 소자의 경우에, 이것은 전도성 연결선이 이루어지는 데에 문제점이 될 수 있다. 콘택 소자의 특수한 디자인이 주어지면, 전도성 콘택 소자는 적어도 부분적으로 센서막의 콘택 필드 내로 관통하여 들어가고, 따라서 콘택 필드의 전도성 층과의 전도성 연결선을 보장한다. 바람직하게는, 이것은 콘택 필드의 열악한 도전층을 천공하기 위하여 센서막의 콘택 필드의 표면을 스크래치하거나 인사이징(incising)함으로써 획득될 수 있다. 콘택 소자의 바람직한 실시예들에서, 이것은 전기 콘택 소자의 콘택부 상의 스탬핑(stamping) 버(burr)의 위치를 조절하거나 콘택부 상에 절단 또는 스크래칭 에지(cutting or scratching edge)를 형성함으로써 획득될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 센서막의 콘택 필드는 또한, 예를 들어 콘택 필드의 구조를 깎아 내거나 기계적 조면화에 의하여 조면화(roughen)될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 디스플레이 디바이스가 상기 캐리어 플레이트 상에 배치되고, 상기 커버 플레이트 및 센서막은 적어도 부분적으로 투명하도록 설계된다. 이러한 측정의 결과로서, 입력 디바이스의 제어 필드는 후방조명될 수 있고, 및/또는 커버 플레이트의 제어부 내의 용량성 센서 필드의 포지션은 시각적으로 식별/조명될 수 있다. 더욱이, 입력 디바이스의 이러한 실시예에서 제어 필드는 디스플레이 필드로서(예를 들어 세트 동작 파라미터의 현재 값, 현재 동작 상태, 등) 동시에 사용될 수 있다. 여기서, 디스플레이 디바이스는 간단한 LED 또는 LED의 그룹, LED 디스플레이, TFT 모니터, LCD 디스플레이, 또는 기타 등등인 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 또한 적어도 하나의 본 발명의 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스를 가지는 가전 제품을 제공하는 것이다. 바람직하게는 (대형) 가정용 기기는 세탁기(예를 들어 세탁기, 건조기, 등), 식기 세척기, 쿡탑, 오븐, 냉장고 및/또는 냉동고, 또는 기타 등등이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따르는 입력 디바이스의 커버 플레이트의 제어부는 적어도 부분적으로 투명한 제어 패널 뒤에 또는 제어 패널의 함요부 내에 배치된다.
본 발명의 위에 설명된 특징 및 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 비한정적인 예시적인 실시예의 후속하는 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것인데, 도면들은 다음과 같다(부분적으로 개략적으로):
도 1 은 본 발명에 따르면 입력 디바이스의 평면 사시도를 도시한다;
도 2 는 본 발명의 제 1 예시적 실시예에 따르는 입력 디바이스의 사시 분해도를 도시한다;
도 3 은 도 2 의 입력 디바이스의 단면의 두 개의 부분 사시도를 도시한다;
도 4 는 도 2 의 입력 디바이스의 단면의 두 개의 다른 사시도를 도시한다;
도 5 는 본 발명의 제 2 예시적 실시예에 따르는 입력 디바이스의 사시 분해도를 도시한다; 그리고
도 6 은 도 5 의 입력 디바이스의 단면의 부분 사시도를 도시한다.
예를 들어 세탁기 또는 식기 세척기와 같은 (대형) 가정용 기기에서 사용될 수 있는 바와 같은 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스의 제 1 예시적 실시예가 이제 도 1 내지 도 4 를 참조하여 자세하게 설명된다.
입력 디바이스는, 예를 들어 플라스틱 또는 유리 세라믹으로 제조된 제어 패널(10) 뒤의 가정용 기기 내에 설치된다. 이러한 경우에 직사각형인 함요부(12)가 제어 패널(10)에 제공된다. 제어 패널(10)은 함요부(12) 대신에 투명 지역을 더 가질 수 있다. 이러한 예시적인 실시예들에서, 제어 패널(10)은 적어도 입력 디바이스의 지역 내에서는 본질적으로 평평하도록 설계된다. 사용자를 바라보는 제어 패널(10) 또는 입력 디바이스의 해당(외부)면은 도 1 내지 도 4 의 각각의 경우에 위를 가리킨다.
예를 들어 투명한 전기적 절연 플라스틱, 유리, 또는 유리 세라믹 재료로 제조되는 커버 플레이트(14)는 사용자 반대 방향을 바라보는 제어 패널(10)의 해당 면에 배치된다. 이러한 커버 플레이트(14)는 본질적으로 평평한 제어부(14a)를 가진다. 이러한 제어부(14a)는 커버 플레이트(14)의 나머지보다 더 두껍도록 설계되고, 함요부(12)내로 돌출되고 제어 패널(10)의 외부 면과 본질적으로 나란하도록(도 3 및 도 4 참조), 제어 패널(10) 내의 함요부(12)에 따라서 성형되고 치수가 결정된다.
도 2 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)는, 제어부(14a)에 연결되고 바람직하게는 제어부와 통합되도록 설계되는 접촉부(14b)에 의하여 원주방향으로 둘러싸인다. 접촉부(14b)의 층 두께는 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)의 층 두께보다 더 작다.
입력 디바이스의 사용자의 반대 방향을 바라보는 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)의 해당 면은 센서면(A)을 형성하거나 규정한다. 입력 디바이스의 사용자의 반대 방향을 바라보는 접촉부(14b)의 해당 면은 접촉면(B)을 형성하거나 규정한다. 본질적으로 평평한 제어 패널(10)이 있는 이러한 예시적인 실시예들에서, 커버 플레이트(14)의 제어부(14a) 및 접촉부(14b)도 역시 본질적으로 평평하도록 설계된다. 더욱이, 이러한 예시적인 실시예들에서 제어부(14a)의 센서면(A) 및 접촉부(14b)의 접촉면(B)은 서로 동일한 평면 내에 배치된다(A = B, 도 3 및 도 4 참조). 층 두께가 상이하게 선택되는 경우에, 센서면(A) 및 접촉면(B)도 역시 서로 나란하게 배치된다.
커버 플레이트(14)는 단일 조각으로 설계되고 강성의, 즉 치수적으로 안정한 컴포넌트를 형성하는 것이 바람직하다. 이것은, 예를 들어 사출-성형된 부품으로서 생산될 수 있다.
커버 플레이트(14)는, 예를 들어 제어 패널(10)에 접착식으로 결합되고, 제어부(14a)와 함요부(12)의 에지 사이의 임의의 갭은 실링되거나 접착식으로 결합되는 것이 바람직하다.
설명된 커버 플레이트(14)는 센서막(16)에 대한 안정한 캐리어로서의 역할을 한다. 센서막(16)은 가요성 컴포넌트로서 설계되고 사용자 반대 방향을 바라보는 커버 플레이트(14)의 면에 단단하게 연결되는데, 예를 들어 상기 커버 플레이트(14)에 투명 접착제를 사용하여 접착식으로 결합되거나 커버 플레이트에 적층된다.
센서막(16)은 본질적으로 캐리어막(예를 들어 PET 또는 PC)으로 이루어진다. 이것에는 전도성 구조가 더 인쇄되는데, 이러한 구조는 특히 용량성 센서 필드(18), 전기 콘택 필드(20), 및 이들 사이의 전기적 연결선(22)을 형성한다. 이들은 커버 플레이트(14) 반대 방향을 바라보는 센서막(16)의 면에 제공되는 것이 바람직하다. 용량성 센서 필드(18)가 센서면(A)과 나란한 커버 플레이트(14) 제어부(14a)의 지역 내에 포지셔닝되는 반면에, 전기 콘택 필드(20)는 접촉면(B)과 나란한 커버 플레이트(14)의 접촉부(14b)의 지역 내에 제공된다. 각각의 센서 필드(18)는 전기적 연결선(22)을 통해 콘택 필드(20)에 통전하도록 연결되는 것이 원칙이다. 응용예에 따라서, 사용자에게 하나 이상의 제어 소자를 제공하기 위하여 하나 이상의 센서 필드(18)가 제공될 수 있다.
각각의 용량성 센서 필드(18)는 예를 들어 사용자의 손가락과 함께 그리고 유전체로서 커버 플레이트(14) 또는 이것의 제어부(14a)를 통하여, 입력 디바이스 활성화, 즉 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)와의 접촉 또는 비접촉, 또는 이것에 근접하거나 근접하지 않게 손가락을 이동시키는 것에 따라서 변동할 수 있는 커패시턴스를 형성한다. 용량성 센서 필드(18)의 커패시턴스의 값의 변화는 이러한 센서 필드(18)에 연결되며 적합한 전자적 평가 유닛에 의하여 처리되고 평가되는 센서막(16)의 해당 콘택 필드(20)에서 캡쳐될 수 있다. 이제 전자적 평가 유닛은 기기 관리 유닛에 연결되거나 기기 관리 유닛에 통합된다.
전자적 평가 유닛은, 예를 들어 캐리어 플레이트(26) 상에 배치된다. 평평한 제어 패널(10)의 경우에, 이러한 캐리어 플레이트(26)는 제어 패널(10)과 본질적으로 나란하게 지향된다. 다수의 전기 콘택 필드가 제어 패널(10)을 바라보는 캐리어 플레이트(26)의 해당 면에 형성된다.
센서막(16)의 전기 콘택 필드(20)(및 따라서 또한 센서막(16)의의 용량성 센서 필드(18))는 전도성 재료(예를 들어, 금속)로 제조되는 구조적으로 동일한 C-형 리프 스프링(leaf spring) 소자(30)를 통하여 캐리어 플레이트(26)의 전기 콘택 필드에 통전하도록 연결된다. 입력 디바이스의 조립된 상태에서(도 3 및 도 4 참조), 리프 스프링으로서 설계된 전기 콘택 소자(30)는 서로 다소 압착되어, 그들의 탄성력을 통하여 센서막(16) 및 캐리어 플레이트(26)의 전기 콘택 필드와 양호한 전기 콘택을 형성하게 된다.
대안적인 실시예에서, 전기 콘택 소자(30)는 캐리어 플레이트(26)의 전기 콘택 필드에 용접된다. 다른 대안적인 실시예에서, 전기 콘택 소자(30)는, 예를 들어 가열 적층, 사출 성형, 클립온, 푸시온 또는 압착 등에 의하여 센서막(16)에 또는 자신의 전기적 콘택 필드(20)에 일체화되어 부착된다.
특히 전기 콘택 소자들(30)이 캐리어 플레이트(26)의 전기 콘택 필드에 용접된다면, 소자들은 센서막(16)의 전기 콘택 필드(20)를 바라보는 그들의 면에, 입력 디바이스의 조립된 상태에서 센서막(16)의 각각의 전기 콘택 필드(20) 내로 적어도 부분적으로 침투하도록 설계되는 콘택부를 각각 가진다. 예를 들어 스탬핑 버(stamping burr)의 위치는 이에 상응하도록 적응되거나, 절삭 또는 스크래칭 에지가 전기 콘택 소자(30)의 콘택부에 형성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 센서막(16)의 전기 콘택 필드(20)는 또한, 예를 들어 콘택 필드(20)의 구조를 깎아 내거나 기계적 조면화에 의하여 조면화(roughen)될 수 있다.
전기 콘택 소자(30)의 이러한 디자인을 통하여, 전도성 콘택 소자(30)의 탄성력에 기인하여, 전도성 콘택 소자는 입력 디바이스의 조립된 상태에서 센서막의 전기 콘택 필드(20) 내로 적어도 부분적으로 침투해 들어가고, 따라서, 도전성이 열악할 수도 있는 콘택 필드(20)의 층을 타공하기 위하여 센서막(16)의 콘택 필드(20)의 표면을 전삭하거나 스크래치함으로써 콘택 필드의 전도성 층과의 전도성 연결이 이루어지도록 보장한다.
위에서 설명되고 도 2 내지 도 4 에서 예시되는 바와 같이, 커버 플레이트(14)의 접촉부(14b)는 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)와 인접하는 제어 패널(10) 내의 함요부(12) 외부에 위치된다. 대응하는 방식으로, 센서막(16)의 용량성 센서 필드(18)는 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)의 지역 내에 배치되는 반면에, 센서막(16)의 전기 콘택 필드(20)는 제어 패널(10) 내의 함요부(12)와 인접하는 커버 플레이트(14)의 접촉부(14b)의 지역 내에 배치된다. 센서막(16)의 전기 콘택 필드(20)를 캐리어 플레이트(26)의 전기 콘택 필드에 통전하도록 연결시키기 위한 전기 콘택 소자(20)는 제어 패널(10) 내의 함요부(12) 외부에 이에 상응하여 유사하게 배치된다. 각각의 경우에 본 명세서에서 사용되는 포지션 정보 "외부(outside)" 및 "인접하는(next to)" 은 센서면(A)의 공간적 평면 내의 방향을 지칭한다.
입력 디바이스의 이러한 특수 디자인의 결과로서, 일면에서 센서 유닛의 그리고 다른 면에서는 전기적 콘택의 기능성이 공간적으로 분리될 수 있다. 결과적으로 센서 유닛은 각각의 제어 패널(10)에 최적으로 적응될 수 있다. 특히 센서막(16)의 용량성 센서 필드(18)는 제어 패널의 외부면의 임의의 공간적 구조에 대하여 해당 외부면과 본질적으로 나란하게 연장되고, 따라서 양호하고 균일한 신호 출력이 가능해지게 할 수 있다. 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)가 이것을 수행하기 위하여 이에 상응하도록 성형되는 것이 필요하다. 이러한 것과 무관하게, 접촉면(B)은 캐리어 플레이트(26)와 본질적으로 평행하게 지향될 수 있는데, 이것이 센서막(16)의 콘택 필드(20)를 통한, 그리고 또한 간단한 콘택 소자(30)와의 센서 필드(18)의 간단하고 신뢰가능한 전기적 콘택을 가능하게 한다.
도 2 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 예를 들어 LED, LCD 또는 TFT 디스플레이의 형태인 디스플레이 디바이스(28)가 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)의 지역 내의 캐리어 플레이트(26)에 추가적으로 배치된다. 전기적으로 비-도전성 재료로 제조되는 스페이싱 및 실링 소자(24)가 커버 플레이트(14)를 바라보는 상부 디스플레이 디바이스(28)의 해당 면과 센서막(16) 사이에 배치된다.
광학적 디스플레이 및/또는 이러한 디스플레이 디바이스(28)에 의하여 제공되는 조명을 볼 수 있기 위하여, 센서막(16) 및 적어도 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)는 적어도 부분적으로 투명하도록 설계된다.
비록 도시되지 않지만, 예를 들어 센서막(16)의 용량성 센서 필드(18)에 의하여 형성되는 입력 디바이스의 제어 필드를 식별하기 위한 장식 소자가 선택적으로 제공될 수 있다. 장식 소자는, 예를 들어 적어도 부분적으로 투명한 장식막(decorative film)에 의하여 형성된다. 이러한 장식막은, 예를 들어 디스플레이 디바이스(28), 센서막(16) 또는 커버 플레이트(14)에 단단하게 연결, 예를 들어 접착식으로 접합될 수 있다. 대안적으로는, 시각적 장식 소자는 또한 센서막(16) 내에 통합될 수 있다.
예를 들어 세탁기 또는 식기 세척기와 같은 (대형) 가정용 기기에서 사용될 수 있는 바와 같은 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스의 제 2 예시적 실시예가 이제 도 5 및 도 6 을 참조하여 자세하게 설명된다. 여기에서 제 1 예시적 실시예에서와 동일한 참조 번호를 이용하여 마킹된다.
이러한 제 2 예시적 실시예에서, 센서 유닛 및 본 발명에 따르는 입력 디바이스의 전기적 콘택의 기능성을 분리하는 것은 더욱 명확하다.
도 5 및 도 6 에 도시된 입력 디바이스의 예시적인 실시예는 특히 센서면(A) 및 접촉면(B)이 서로 동일한 평면(A)에서 연장되지 않는다는 사실에서 도 1 내지 도 4 의 제 1 예시적인 실시예와 상이하다.
특히, 이것은 커버 플레이트(14)의 특수 디자인에 의하여 달성된다. 센서면(A)을 형성하는 커버 플레이트(14)의 제어부(14a), 및 접촉면(B)을 형성하는 커버 플레이트(14)의 접촉부(14b)는 동일한 평면에서 연장되지 않으며, 캐리어 플레이트(26)로부터 상이한 거리에(도 6 참조) 및/또는 캐리어 플레이트(26)에 상대적인 상이한 방위로 연장된다. 커버 플레이트(14)의 제어부(14a) 및 접촉부(14b)는 여기에서 커버 플레이트(14)의 강성 연결부(14c)에 의하여 서로 일체화되어 연결된다. 여기에서 연결부(14c)는 여러번 만곡되거나, 각진 형태이거나(angled), 꼬인 형태이거나(twisted), 뒤틀린 형태(contorted), 또는 기타 등등인 커버 플레이트(14)의 두 개의 다른 섹션(14a, 14b) 사이에서 연장되는 것이 바람직하다.
가요성 컴포넌트로서, 센서막(16)은 커버 플레이트(14)의 디자인에 용이하게 적응한다.
이러한 예시적인 실시예들에서 제어 패널(10)도 역시 본질적으로 평평하게 설계된다. 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)는 이에 상응하여 역시 본질적으로 평평하도록 설계된다. 그러나, 이러한 실시예의 특별한 장점들은 3차원으로 구성되는(예를 들어, 만곡형, 돔형, 등) 제어 패널(10)의 경우에도 역시 나타나는데, 이러한 경우에 플레이트(14)의 제어부(14a)가 이러한 구조에 맞게 적응된다. 이러한 경우에, 커버 플레이트(14)의 접촉부(14b)도 역시 본질적으로 평평하도록 설계되고 캐리어 플레이트(26)에 본질적으로 나란하게 연장된다.
도 5 및 도 6 의 입력 디바이스의 잔여 컴포넌트는 제 1 예시적인 실시예의 컴포넌트들에 대응한다.
참조 번호들의 목록
10 제어 패널
12 함요부
14 커버 플레이트
14a 제어부
14b 접촉부
14c 연결부
16 센서막
18 용량성 센서 필드
20 전기 콘택 필드
22 전기적 연결선
24 커플링 소자
26 캐리어 플레이트
28 디스플레이 디바이스
30 전기 콘택 소자
A 센서면
B 접촉면

Claims (12)

  1. 특히 가전 제품용 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스로서,
    제어부(14a)가 있는 커버 플레이트(14)로서, 입력 디바이스의 사용자를 바라보는 상기 제어부(14a)의 면은 사용자용 제어 필드를 형성하고, 사용자 반대 방향을 바라보는 상기 제어부(14a)의 면은 센서면(A)을 형성하는, 커버 플레이트(14);
    사용자 반대 방향을 바라보는 상기 커버 플레이트(14)의 면에 배치되고, 상기 제어부(14a)의 지역 내의 적어도 하나의 용량성 센서 필드(18)를 가지는, 센서막(16);
    사용자 반대 방향을 바라보는 상기 센서막(16)의 면에 배치되는 캐리어 플레이트(26)로서, 적어도 하나의 전기 콘택 필드가 상기 캐리어 플레이트(26) 상에 제공되는, 캐리어 플레이트(26); 및
    상기 센서막(16)의 적어도 하나의 센서 필드(18)를 상기 캐리어 플레이트(26)의 적어도 하나의 전기 콘택 필드에 통전하도록 연결하기 위하여, 상기 캐리어 플레이트(26)와 상기 센서막(16) 사이에 배치되는 적어도 하나의 전기 콘택 소자(30)
    를 포함하고,
    상기 커버 플레이트(14)는 센서면(A)의 일 방향으로 상기 제어부(14a)와 인접하게 배치되는 접촉부(contact section; 14b)를 더 가지고, 사용자 반대 방향을 바라보는 상기 접촉부의 면은 접촉면(B)을 형성하며;
    상기 센서막(16)은, 상기 센서면(A)의 일 방향으로 상기 적어도 하나의 센서 필드(18)와 인접하게 배치되고 상기 적어도 하나의 센서 필드(18)에 통전하도록 연결되는 적어도 하나의 전기 콘택 필드(20)를 가지고;
    상기 적어도 하나의 전기 콘택 소자(30)는 상기 센서막(16)의 적어도 하나의 전기 콘택 필드(20)를 상기 캐리어 플레이트(26)의 적어도 하나의 전기 콘택 필드에 통전하도록 연결하는, 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)에 의하여 형성되는 상기 센서면(A)은 상기 제어 필드에 본질적으로 평행하게 연장되는, 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트(14)의 접촉부(14b)에 의하여 형성되는 상기 접촉면(B)은 상기 캐리어 플레이트(26)에 본질적으로 평행하게 연장되는, 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트(14)는, 상기 접촉부(14b)를 본질적으로 단단하게 상기 제어부(14a)에 연결하는 연결부(14c)를 가지는, 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트(14)의 연결부(14c)는, 상기 커버 플레이트(14)의 제어부(14a)에 의하여 형성되는 상기 센서면(A)과 상기 커버 플레이트(14)의 접촉부(14b)에 의하여 형성되는 상기 접촉면(B)이 상기 캐리어 플레이트(26)에 대하여 상이한 거리 및/또는 방위로 적어도 부분적으로 연장되도록 만곡된 디자인을 가지는, 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서막(16)은 상기 사용자 반대 방향을 바라보는 상기 커버 플레이트(14)의 면에 견고하게 연결되는, 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 콘택 전기 콘택 소자(30)는 상기 접촉면(B)을 가로지르는 방향에서 탄성을 가지도록 설계 및/또는 구성되는, 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기 콘택 소자(30)는 상기 센서막(16)의 적어도 하나의 전기 콘택 필드(20)에 또는 상기 캐리어 플레이트(26)의 적어도 하나의 전기 콘택 필드에 견고하게 연결되는, 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기 콘택 소자(30)는, 상기 센서막(16)의 적어도 하나의 전기 콘택 필드(20)를 바라보는 자신의 면 위에, 상기 센서막(16)의 적어도 하나의 전기 콘택 필드(20) 내로 적어도 부분적으로 침투하도록 설계되는 콘택부를 가지는, 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 디스플레이 디바이스(28)가 상기 캐리어 플레이트(26) 상에 배치되고,
    상기 커버 플레이트(14) 및 센서막(16)은 적어도 부분적으로 투명하도록 설계되는, 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 적어도 하나의 터치- 및 근접성-감지 입력 디바이스를 가지는 가전 제품.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 입력 디바이스의 상기 커버 플레이트(14)의 제어부(14b)는 적어도 부분적으로 투명한 제어 패널(10) 후면에 또는 제어 패널(10)의 함요부(12) 내에 배치되는, 터치- 및/또는 근접성-감지 입력 디바이스.
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