KR20240047117A - 터치 입력 장치 및 이를 포함하는 차량 - Google Patents

Abstract

본 개시의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 터치 입력 장치는 차량에 형성된 장착 공간에 삽입되고, 내부에 수용 공간을 형성하는 하우징, 상기 수용 공간에 수용되는 메인 프레임, 상기 메인 프레임에 장착되어 진동을 발생시키는 햅틱 모듈, 및 상기 메인 프레임의 상부에 형성되고 상면이 외부로 노출되는 터치 패널을 포함하고, 상기 하우징과 상기 메인 프레임 사이에는, 상기 햅틱 모듈의 진동 시 상기 하우징으로의 진동 전달을 저감하는 댐퍼가 배치된다.

Description

터치 입력 장치 및 이를 포함하는 차량 {TOUCH INPUT APPARATUS AND VEHICLE INCLUDING SAME}

본 개시(disclosure)의 기술적 사상은 터치 입력 장치 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.

차량 내부에는 주행 조작을 위한 스티어링 휠, 기어 레버, 페달, 시동 스위치 등의 조작 장치와 함께, 편의 기능과 관련된 조작을 위한 조작 장치가 다양한 위치에 배치될 수 있다. 이러한 조작 수단 중 차량의 센터 콘솔에 배치되는 입력 장치는, 버튼, 다이얼, 터치 패드 등의 다양한 입력 수단을 포함할 수 있고, 사용자는 입력 장치를 조작하여 AVN(Audio/Video/Navigation) 시스템 등 차량 내에 구비된 구성들을 제어할 수 있다.

종래의 입력 장치는 물리 버튼이나 물리 다이얼 등의 물리적 입력 수단들을 주로 구비하였으나, 물리적 입력 수단의 경우 구조가 복잡하고, 각각이 별개의 분리된 부품으로 구현되어 제조 난이도 및 부품 수명 등에서 문제가 존재한다. 따라서 최근에는 터치 패널을 갖는 터치 입력 장치의 보급이 확대되고 있다.

이러한 터치 입력 장치는, 사용자의 터치 입력 시 촉각적인(햅틱) 피드백을 제공하기 위해 진동 모터 등의 수단을 포함하고 있다. 진동 모터는 구동 시 일 방향으로 진동하여 사용자에게 햅틱 피드백을 제공한다. 이 때, 사용자의 터치 입력 장치 조작을 위한 제스처의 방향과 진동 모터의 진동 방향이 동일한 경우, 및 터치 입력 장치가 차량에 고정되기 위한 고정부로 진동이 전달되는 경우, 사용자에게 햅틱 피드백이 효과적으로 전달되지 못한다는 문제가 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 사용자의 터치 입력 장치 조작 시 햅틱 피드백을 효과적으로 제공할 수 있는 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상에 의한 일 양태(aspect)에 따른 터치 입력 장치는 차량에 형성된 장착 공간에 삽입되고, 내부에 수용 공간을 형성하는 하우징, 상기 수용 공간에 수용되는 메인 프레임, 상기 메인 프레임에 장착되어 진동을 발생시키는 햅틱 모듈, 상기 메인 프레임의 상부에 형성되고 상면이 외부로 노출되는 터치 패널을 포함하고, 상기 하우징과 상기 메인 프레임 사이에는, 상기 햅틱 모듈의 진동 시 상기 하우징으로의 진동 전달을 저감하는 댐퍼가 배치된다.

일 실시 예에 따라, 상기 댐퍼는 제1 두께를 갖는 진동 전달 차단부, 상기 진동 전달 차단부의 외곽에 형성되어 상기 하우징과 접촉하고, 제2 두께를 갖는 하우징 조립부, 상기 진동 전달 차단부의 내측에 형성되고, 상기 메인 프레임의 프레임 돌기가 관통하는 프레임 돌기 관통부, 및 상기 프레임 돌기 관통부를 둘러싸도록 상기 프레임 돌기 관통부와 상기 진동 전달 차단부의 사이에 형성되는 제3 두께의 프레임 조립부를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 제1 두께는 상기 제2 두께 및 상기 제3 두께보다 얇을 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 제2 두께와 상기 제3 두께는 동일할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 댐퍼는 대략 직사각형 플레이트 형상을 갖고, 상기 진동 전달 차단부에 대응하는 면이 상기 메인 프레임의 진동 방향을 향하도록 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 댐퍼는 가로 방향의 길이가 세로 방향의 길이보다 길도록 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 햅틱 모듈은, 제1 방향으로 진동을 발생하도록 배치되는 제1 햅틱 모듈, 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 진동을 발생하도록 배치되는 제2 햅틱 모듈을 포함하고, 상기 댐퍼는, 상기 진동 전달 차단부에 대응하는 면이 상기 제1 방향을 향하도록 배치되는 제1 댐퍼, 및 상기 진동 전달 차단부에 대응하는 면이 상기 제2 방향을 향하도록 배치되는 제2 댐퍼를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 터치 입력 장치는 상기 터치 패널에 포함된 터치 센서의 감지 결과에 기초하여 상기 제1 햅틱 모듈 및 상기 제2 햅틱 모듈의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 터치 센서의 감지 결과에 기초한 터치 입력의 방향에 따라 상기 제1 햅틱 모듈과 상기 제2 햅틱 모듈의 구동을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 상기 댐퍼는 TPU(Thermoplastic Polyurethane) 또는 고무로 형성될 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 차량은 터치 입력 장치, 디스플레이, 및 상기 터치 입력 장치의 조작에 기초하여 상기 디스플레이를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 터치 입력 장치는, 상기 차량에 형성된 장착 공간에 삽입되고, 내부에 수용 공간을 형성하는 하우징, 상기 수용 공간에 수용되는 메인 프레임, 상기 메인 프레임에 장착되어 진동을 발생시키는 햅틱 모듈, 및 상기 메인 프레임의 상부에 형성되고 상면이 외부로 노출되는 터치 패널을 포함하고, 상기 하우징과 상기 메인 프레임 사이에는, 상기 햅틱 모듈의 진동 시 상기 하우징으로의 진동 전달을 저감하는 댐퍼가 배치된다.

본 개시의 기술적 사상에 따르면, 터치 입력 장치는 햅틱 모듈의 진동 시 하우징 및 이와 연결된 차량이 함께 진동하는 것을 방지하는 댐퍼를 구비함으로써, 진동력이 터치 패널을 통해 사용자에게 보다 효과적으로 전달될 수 있다. 또한, 하우징 및 차량의 진동이 방지됨에 따라 터치 입력 장치의 고정 상태를 안정적으로 유지하여 손상이나 고장 등을 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 터치 입력 장치는 서로 다른 방향으로 진동을 발생하기 위해 복수의 햅틱 모듈을 서로 다른 방향으로 배치함으로써, 사용자의 터치 입력 방향과 무관하게 햅틱 피드백을 안정적으로 제공할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 터치 입력 장치가 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 개시에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 터치 입력 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 입력 장치의 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 4는 도 2의 어퍼 프레임에 장착되어 구동하는 진동 모터를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 댐퍼를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 댐퍼를 A-A'방향으로 절개한 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 댐퍼에 의해 하우징으로의 진동 전달이 차단되는 모습을 보여주는 예시도들이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 터치 입력 장치를 포함하는 차량의 내부를 나타낸 도면이다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 예시적인 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 기술적 사상의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

본 개시에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역, 부위, 또는 구성 요소를 다른 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소는 본 개시의 기술적 사상의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 개시의 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것이다.

어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서 또는 과정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들면, 연속하여 설명되는 두 공정 또는 과정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.

또한, 본 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 프로세서(Processor), 마이크로 프로세서(Micro Processer), 마이크로 컨트롤러(Micro Controller), CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit), APU(Accelerate Processor Unit), DSP(Drive Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등과 같은 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있으며, 적어도 하나의 기능이나 동작의 처리에 필요한 데이터를 저장하는 메모리(memory)와 결합되는 형태로 구현될 수도 있다.

그리고, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.

여기에서 사용된 '및/또는' 용어는 언급된 부재들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 개시의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 터치 입력 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 터치 입력 장치의 분해 사시도이다. 도 3 내지 도 4는 도 2의 어퍼 프레임에 장착되어 구동하는 진동 모터를 도시한 평면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 터치 입력 장치(10)는 차량(1100; 도 10 참조)의 내부(예컨대 센터 콘솔 등)에 배치되어, 사용자로부터 차량의 각종 기능을 제어하기 위한 터치 입력을 수신할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 터치 입력 장치(10)는 하부 커버(11), 하우징(12), 복수의 댐퍼(100), 로어 프레임(lower frame; 13), 메인 PCB(15), 포스 센서(force sensor; 152), 보조 PCB(154), 어퍼 프레임(upper frame; 16), 터치 센서(17), 및 상부 커버(18)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 터치 입력 장치(10)의 구성들은 설명의 편의를 위한 일례로서, 터치 입력 장치(10)는 보다 많거나 적은 구성들을 포함할 수도 있다.

하부 커버(11)는 터치 입력 장치(10)의 저면을 형성할 수 있고, 하우징(12)과 체결되어 터치 입력 장치(10)의 주요 구성들을 수용하는 수용 공간을 형성할 수 있다. 하부 커버(11)는 메인 PCB(15)나 보조 PCB(154)의 업데이트/튜닝 시 이들을 수용 공간에서 꺼낼 수 있도록 탈착될 수 있다.

하우징(12)은 상부 커버(18)과 함께 터치 입력 장치(10)의 전반적인 외관을 형성하며, 상기 수용 공간에 수용되는 구성들(메인 PCB(15), 포스 센서(152), 보조 PCB(154) 등)을 보호할 수 있다. 상기 하우징(12)은 터치 입력 장치(10)를 차량에 고정시키는 고정부로서 기능할 수 있으며, 실시 예에 따라 차량의 장착 공간(예컨대 센터 콘솔 내부)에 삽입 및 장착될 수 있고, 이 경우 상부 커버(18)의 상면만이 센터 콘솔의 상부로 노출될 수 있다.

하우징(12)과 상부 커버(18)의 사이에는 로어 프레임(13) 및 어퍼 프레임(16)이 구비될 수 있다. 로어 프레임(13) 및 어퍼 프레임(16)은 하우징(12)과 상부 커버(18) 사이의 공간에 수용될 수 있고, 로어 프레임(13)과 어퍼 프레임(16)의 사이에 형성되는 공간에는 메인 PCB(15), 포스 센서(152), 및 보조 PCB(154) 등의 구성이 수용 및 장착될 수 있다. 상술한 로어 프레임(13)과 어퍼 프레임(16)은 터치 입력 장치(10)의 메인 프레임으로 정의될 수 있다.

한편, 로어 프레임(13)은 하우징(12)과 직접 체결되지 않고, 복수의 댐퍼(100)를 통해 체결될 수 있다. 복수의 댐퍼(100)는 후술할 햅틱 모듈(302, 304)에 의해 발생하는 진동이 하우징(12)으로 전달되는 것을 저감 또는 차단할 수 있도록 구현된다. 복수의 댐퍼(100)에 대해서는 추후 도 5 내지 도 9를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.

메인 PCB(15)에는 터치 입력 장치(10)의 주요 부품들이 장착될 수 있다. 예컨대, 메인 PCB(15)의 상면에는 상부 커버(18)의 상부로 광을 방출하는 LED들이 장착될 수 있고, 하면에는 포스 센서(152), 보조 PCB(154) 등의 부품이 장착 또는 연결되는 소켓들이 형성될 수 있다. 포스 센서(152)는 터치 입력의 세기를 감지하여 터치 입력의 유/무를 구분하거나 터치 입력의 세기를 레벨별로 구분할 수 있다. 보조 PCB(154)에는 제어부(MCU 등), 터치 IC 등의 부품이 장착될 수 있다.

어퍼 프레임(16)은 상술한 로어 프레임(13)과 체결되어, 내부에 메인 PCB(15), 포스 센서(152), 및 보조 PCB(154) 등의 구성을 수용 또는 장착할 수 있다. 어퍼 프레임(16)의 일부 영역에는 개구부가 형성되어, 메인 PCB(15)에 장착된 LED로부터 방출되는 광이 상기 개구부를 통해 터치 입력 장치(10)의 상부로 방출될 수 있다.

어퍼 프레임(16)의 상면에는 터치 센서(17) 및 상부 커버(18)를 포함하는 터치 패널이 장착될 수 있다. 실시 예에 따라, 어퍼 프레임(16)의 상면은 적어도 일부 영역이 상부 커버(18)와 대응하는 형상을 가짐으로써, 어퍼 프레임(16)과 상부 커버(18) 간의 안정적인 체결이 가능할 수 있다.

이러한 터치 센서(17)는 상부 커버(18)의 저면에 형성되는 도전 패턴을 포함할 수 있다. 예컨대 터치 센서(17)는 IME(In-mold electronics) 공법에 의해 상부 커버(18)과 일체의 구성으로서 형성될 수 있다. 터치 센서(17) 및 상부 커버(18)의 제조 공정의 일 실시 예를 간략히 설명하면 다음과 같다. 먼저 폴리카보네이트(PC) 등의 기판에 상기 도전 패턴이 인쇄되고, 전기 전도성 접착제 등을 이용하여 부품이 부착된 후, 도전 패턴 및 부품이 부착된 기판을 열성형(thermoforming)하여 원하는 곡률을 생성한 다음, 사출 성형을 통해 터치 센서(17)와 상부 커버(18)이 일체화된 터치 패널이 제조될 수 있다. 이에 따라, 터치 센서(17)는 3차원 형상을 갖는 상부 커버(18)의 다양한 영역, 특히 상부 커버(18)의 터치 다이얼 영역(182b)과 같은 평면이 아닌 영역에 대한 터치 입력까지도 정확히 인식할 수 있다. 다만, 실시 예에 따라서는 도 2에 도시된 바와 같이 터치 센서(17)와 상부 커버(18)는 별개로 제조된 후 조립되어 터치 패널을 구성할 수도 있다.

터치 입력 장치(10)는 터치 센서(17)의 감지 결과에 기초하여 터치 입력의 좌표나 터치 입력의 종류 등의 특성을 인식하고, 인식된 터치 입력의 특성에 대응하는 기능을 처리할 수 있다.

상부 커버(18)의 상면은 사용자의 손가락 등과 직접 접촉되는 면에 해당한다. 상부 커버(18)의 일부 영역은 3차원 형상을 가질 수 있다. 이러한 상부 커버(18)의 상면은 영역별로 서로 다른 형상을 가지고, 이러한 형상의 차이에 따라, 각 영역에 대한 터치 입력의 종류가 달라질 수 있다. 상부 커버(18)의 상면의 영역들은 사용자로 하여금 서로 다른 종류의 터치 입력을 용이하게 입력하도록 하기 위한 가이드에 해당할 수 있다. 예컨대, 상부 커버(18)의 상면에는 문자 입력 영역(182a), 터치 다이얼 영역(182b), 및 복수의 터치 버튼 영역(184, 186)이 형성될 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 상부 커버(18)의 형상은 설명의 편의를 위한 일 실시 예에 해당하는 바, 상부 커버(18)의 형상이 도 1의 실시 예로 한정되는 것은 아니다.

문자 입력 영역(182a)은 사용자로부터 문자나 기호, 화살표 등의 입력을 수신하는 영역으로서, 사용자는 입력할 문자 등에 대응하는 터치 드래그 입력을 수행할 수 있다. 예컨대, 사용자는 차량의 네비게이션 애플리케이션을 통해 목적지를 입력하는 등의 문자 정보를 입력하고자 할 때, 문자 입력 영역(182a)을 통해 원하는 문자 등에 대응하는 터치 입력(터치 드래그 등)을 수행할 수 있다. 터치 입력 장치(10)의 제어부(미도시)는 터치 센서(17)를 통해 문자 입력 영역(182a)에 대한 터치 입력을 획득 및 처리하여 사용자에 의해 입력된 문자를 인식 및 처리할 수 있다.

터치 다이얼 영역(182b)은 문자 입력 영역(182a)을 둘러싸도록 형성될 수 있고, 돌기를 포함하는 오목면 형상을 가질 수 있다. 사용자는 터치 다이얼 영역(182b)의 일 지점을 터치한 상태로, 터치 다이얼 영역(182b)의 오목면을 따라 손가락을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 이동시킴으로써 터치 다이얼 입력을 수행할 수 있다. 제어부는 터치 센서(17)를 통해 터치 다이얼 입력의 각도 및 방향을 감지하고, 감지된 입력에 기초한 다양한 처리 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부는 터치 다이얼 입력의 각도 및 방향에 기초하여 차량 내 스피커의 볼륨 조절, 메뉴 항목의 스크롤링, 맵 화면의 확대/축소, 공기조화기의 설정온도 조절 등의 기능을 수행할 수 있다. 실시 예에 따라, 제어부는 산출된 회전 각도에 기초하여 햅틱 모듈(302, 304)을 제어함으로써, 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 예컨대, 제어부는 기 설정된 회전 각도 단위로 햅틱 피드백을 제공함으로써, 사용자로 하여금 터치 다이얼 입력 시 회전 각도를 추정할 수 있도록 하고, 실제로 다이얼을 회전시키는 것과 같은 촉감을 제공할 수 있다.

복수의 터치 버튼 영역(184, 186)은 메뉴 버튼, 뒤로가기 버튼, 볼륨 조절 버튼, 기타 각종 기능 버튼 등과 같은 적어도 하나의 구획된 터치 버튼을 포함하고, 사용자는 원하는 기능에 대응하는 터치 버튼을 터치하여 기능 실행을 요청할 수 있다. 제어부는 터치 센서(17)를 통해 터치 버튼 영역(184, 186)에 대한 터치 입력을 획득하고, 획득된 터치 입력에 기초하여 소정 기능을 수행할 수 있다. 실시 예에 따라, 제어부는 터치 입력의 시간 및/또는 세기를 구분하여 인식하고, 인식 결과에 기초한 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부는 식별된 터치 버튼 및 터치 입력의 특성에 기초하여 메뉴 화면 출력, 이전 화면으로 이동, 메뉴 항목 선택 등의 기능을 수행할 수 있다.

실시 예에 따라, 제어부는 터치 버튼에 대한 입력에 기초하여 햅틱 모듈(302, 304)을 제어함으로써, 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 이 때, 제어부는 터치 버튼들 각각에 대해 서로 다른 형태의 햅틱 피드백을 제공함으로써, 사용자로 하여금 현재 터치한 터치 버튼이 무엇인지를 용이하게 인지하도록 할 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 터치 입력 장치(10)는 사용자의 터치 입력에 대응하여 촉각적인 피드백(햅틱 피드백)을 제공하기 위한 햅틱 모듈(302, 304)을 포함할 수 있다. 햅틱 모듈(302, 304)은 압전소자, 액추에이터, 및/또는 진동모터 등 공지된 형태의 다양한 진동 발생 장치를 포함할 수 있다.

예컨대, 햅틱 모듈(302, 304)은 구동 시 어느 한 방향으로 진동을 발생시킬 수 있다. 터치 입력 장치(10)가 하나의 햅틱 모듈만을 포함할 경우, 사용자의 조작 시 제스처의 방향과 햅틱 모듈의 진동 방향이 동일할 때 햅틱 피드백이 효과적으로 전달되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 상술한 문제를 해소하기 위해, 본 개시의 실시 예에 따른 터치 입력 장치(10)는 터치 입력 장치(10)의 제1 방향(좌우 방향)으로 진동을 발생하도록 배치되는 제1 햅틱 모듈(302)과, 터치 입력 장치(10)의 제2 방향(전후 방향)으로 진동을 발생하도록 배치되는 제2 햅틱 모듈(304)을 포함할 수 있다. 제1 방향과 제2 방향은 서로 직각을 이룰 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 터치 입력 장치(10)는 사용자의 터치 입력 시 제1 햅틱 모듈(302)과 제2 햅틱 모듈(304)을 함께 구동시키거나, 터치 입력의 방향에 따라 어느 하나를 선택적으로 구동시킴으로써, 사용자의 터치 입력 방향과 무관하게 햅틱 피드백을 효과적으로 제공할 수 있다. 또한, 터치 입력 장치(10)는 사용자의 터치 입력 종류나 터치 영역, 터치 세기, 터치 입력 시간, 터치 드래그 또는 터치 다이얼의 거리(각도) 등에 따라 서로 다른 촉각을 제공하도록 햅틱 모듈(302, 304)을 제어할 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1 햅틱 모듈(302) 및 제2 햅틱 모듈(304)은 어퍼 프레임(16)에 장착될 수 있다. 이 경우, 제1 햅틱 모듈(302) 및 제2 햅틱 모듈(304)로부터 발생하는 진동은 어퍼 프레임(16) 및 터치 패널(17, 18)을 통해 사용자에게 전달될 수 있다.

또한, 제1 햅틱 모듈(302) 및 제2 햅틱 모듈(304)로부터 발생하는 진동은 어퍼 프레임(16)과 체결되는 로어 프레임(13)으로도 전달될 수 있다. 만약 로어 프레임(13)으로 전달되는 진동이 차량에 고정된 하우징(12)으로도 전달된다면, 차량(예컨대 센터 콘솔)이 함께 진동함에 따라 진동력이 분산될 수 있다. 그 결과, 사용자에게 햅틱 피드백이 효과적으로 전달되지 않을 수 있고, 하우징(12)의 진동으로 인해 터치 입력 장치(10)와 차량 간의 안정적인 고정이 이루어지지 않을 수 있다.

이를 해소하기 위해, 본 개시의 실시 예에 따른 터치 입력 장치(10)는 로어 프레임(13)과 하우징(12) 사이에 장착되는 복수의 댐퍼(100)를 포함할 수 있다. 이하 도 5 내지 도 9를 통해 댐퍼(100)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 5는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 댐퍼를 나타낸 도면이다. 도 6은 도 5의 댐퍼를 A-A'방향으로 절개한 단면도이다. 도 7 내지 도 9는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 댐퍼에 의해 하우징으로의 진동 전달이 차단되는 모습을 보여주는 예시도들이다.

도 2를 함께 참조하면, 댐퍼(100)는 양면이 터치 입력 장치(10)의 전후 방향 및 좌우 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 양면이 터치 입력 장치(10)의 좌우 방향을 향하도록 배치되는 댐퍼(100)는 제1 햅틱 모듈(302)의 진동 시 하우징(12)으로의 진동 전달을 저감 또는 차단하도록 기능할 수 있다. 양면이 터치 입력 장치(10)의 전후 방향을 향하도록 배치되는 댐퍼(100)는 제2 햅틱 모듈(304)의 진동 시 하우징(12)으로의 진동 전달을 저감 또는 차단하도록 기능할 수 있다. 한편, 댐퍼(100)는 터치 입력 장치(10)의 가장자리 측에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 댐퍼(100)는 TPU(Thermoplastic Polyurethane), 고무 등의 연질 및 탄성을 갖는 재질로 형성될 수 있다.

댐퍼(100)는 개구부를 갖는 대략 직사각형 플레이트의 형상을 가질 수 있고, 가로 방향의 길이가 세로 방향의 길이보다 길게 형성되어 하우징(12)과 로어 프레임(13)의 사이에 안정적으로 장착될 수 있다. 이러한 댐퍼(100)는 진동 전달 차단부(102), 하우징 조립부(104), 프레임 돌기 관통부(106), 및 프레임 조립부(108)로 구성될 수 있다.

진동 전달 차단부(102)는 햅틱 모듈(302, 304)의 구동에 따른 로어 프레임(13)의 진동 시, 하우징(12)으로 진동이 전달되는 것을 저감 또는 차단하기 위한 구성이다. 진동 전달 차단부(102)는 로어 프레임(13)의 진동에 대응하여 탄성 변형하면서, 진동력이 하우징 조립부(104)로 전달되는 것을 저감 또는 차단할 수 있다.

하우징 조립부(104)는 댐퍼(100)를 하우징(12)에 고정시키기 위한 구성이다. 도시되지는 않았으나, 하우징 조립부(104)는 하우징(12)에 형성된 장착 홈(미도시)에 삽입 및 장착됨으로써 댐퍼(100)를 하우징(12)에 고정시킬 수 있다.

프레임 돌기 관통부(106)는 로어 프레임(13)에 포함된 프레임 돌기(132)가 관통하는 부분에 해당한다. 프레임 돌기 관통부(106) 및 프레임 돌기 관통부(106)를 둘러싸는 프레임 조립부(108)는 댐퍼(100)를 로어 프레임(13)과 체결하기 위한 구성에 해당한다. 로어 프레임(13)이 댐퍼(100)와 체결됨으로써, 로어 프레임(13)은 하우징(12)에 의해 형성되는 수용 공간 내에 안정적으로 수용될 수 있다.

한편, 도 6 내지 도 9를 참조하면, 댐퍼(100)의 두께는 영역별로 상이하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 진동 전달 차단부(102)의 제1 두께(T1)는, 하우징 조립부(104) 및 프레임 조립부(108)의 제2 두께(T2)보다 얇게 형성될 수 있다. 도 6에서는 하우징 조립부(104)와 프레임 조립부(108)의 두께(T2)가 동일한 경우를 도시하였으나, 이들의 두께는 상이하게 형성될 수도 있다.

이에 따라, 로어 프레임(13)의 진동에 의한 프레임 조립부(108)의 진동이, 두께가 상대적으로 얇은 진동 전달 차단부(102)로 효과적으로 전달될 수 있다. 반면 진동 전달 차단부(102)의 진동은, 두께가 상대적으로 두꺼운 하우징 조립부(104)로 잘 전달되지 않는다. 구체적으로, 로어 프레임(13)이 댐퍼(100)의 양면이 바라보는 방향으로 진동함에 따라, 프레임 돌기(132)를 통해 진동이 댐퍼(100)의 프레임 조립부(108)로 전달될 수 있다. 프레임 조립부(108)로 전달되는 진동은, 프레임 조립부(108)와 연결된 진동 전달 차단부(102)로 전달되며, 진동 전달 차단부(102)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 변형될 수 있다. 반면, 진동 전달 차단부(102)의 두께(T1)는 하우징 조립부(104)의 두께(T2)보다 얇으므로, 진동 전달 차단부(102)의 진동은 하우징 조립부(104)로 전달되지 않을 수 있다. 이에 따라, 하우징 조립부(104)가 삽입 및 장착된 하우징(102)에는 진동이 발생하지 않거나 최소한의 진동만이 발생하게 되어, 하우징(102) 및 차량(센터 콘솔 등)의 진동 발생이 최소화될 수 있다.

즉, 본 개시의 실시 예에 따른 터치 입력 장치(10)는 햅틱 모듈(302, 304)의 진동 시 하우징(12) 및 이와 연결된 차량(센터 콘솔 등)이 함께 진동하는 것을 저감 또는 차단하는 댐퍼(100)를 구비함으로써, 진동력이 상부 커버(18)을 통해 사용자에게 보다 효과적으로 전달될 수 있다. 또한, 하우징(12) 및 차량의 진동이 방지됨에 따라 터치 입력 장치(10)의 고정 상태를 안정적으로 유지하여 손상이나 고장 등을 방지할 수 있다.

도 10은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 터치 입력 장치를 포함하는 차량의 내부를 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 터치 입력 장치(10)는 차량(1100) 내부의 소정 위치에 배치될 수 있다. 일반적으로, 터치 입력 장치(10)는 차량(1100)의 운전석과 조수석 사이에 구비되는 센터 콘솔이나 센터페시아에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로, 터치 입력 장치(10)는 기어 변속 장치(미도시; 레버, 다이얼, 버튼 등)의 후방에 배치될 수 있다. 터치 입력 장치(10)가 기어 변속 레버와 인접하여 배치됨으로써, 운전자는 주행 전, 주행 중, 또는 주행 후 기어 변속 레버의 조작을 요구하지 않는 상황에서 터치 입력 장치(10)를 용이하게 조작할 수 있다.

예컨대, 사용자는 인스트루먼트 패널 등에 구비되는 디스플레이(1110)를 통해 출력된 인터페이스(메뉴 화면 등)에 기초하여 터치 입력 장치(10)를 조작할 수 있다. 차량(1100)은 터치 입력 장치(10)의 조작에 기초하여 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예컨대, 차량(1100)은 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부(미도시)를 포함하고, 제어부는 터치 입력 장치(10)의 조작에 기초하여 디스플레이(1110)의 출력 화면을 변경하거나, 차량(1100) 내에 구비된 구성들의 동작을 제어할 수 있다.

특히, 본 개시에 따른 터치 입력 장치(10)는 터치 영역 또는 터치 입력의 종류별로 상부 표면이 다르게 형성되어 있어, 사용자가 터치 입력 장치(10)를 육안으로 확인하지 않고도 터치 입력을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 터치 입력 장치(10)는 사용자의 터치 입력에 응답하여 진동 모터(302, 304)를 이용한 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 전방을 주시하면서도 터치 입력 장치(10)를 용이하게 조작할 수 있는 바, 터치 입력 시의 주행 안전성이 확보될 수 있다.

상기한 실시 예들의 설명은 본 개시의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것들에 불과하므로, 본 개시의 기술적 사상을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다.

또한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 개시의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.

Claims (10)

1. 차량에 장착되는 터치 입력 장치에 있어서,
   상기 차량에 형성된 장착 공간에 삽입되고, 내부에 수용 공간을 형성하는 하우징;
   상기 수용 공간에 수용되는 메인 프레임;
   상기 메인 프레임에 장착되어 진동을 발생시키는 햅틱 모듈; 및
   상기 메인 프레임의 상부에 형성되고 상면이 외부로 노출되는 터치 패널을 포함하고,
   상기 하우징과 상기 메인 프레임 사이에는, 상기 햅틱 모듈의 진동 시 상기 하우징으로의 진동 전달을 저감하는 댐퍼가 배치되는,
   터치 입력 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 댐퍼는,
   제1 두께를 갖는 진동 전달 차단부;
   상기 진동 전달 차단부의 외곽에 형성되어 상기 하우징과 접촉하고, 제2 두께를 갖는 하우징 조립부;
   상기 진동 전달 차단부의 내측에 형성되고, 상기 메인 프레임의 프레임 돌기가 관통하는 프레임 돌기 관통부; 및
   상기 프레임 돌기 관통부를 둘러싸도록 상기 프레임 돌기 관통부와 상기 진동 전달 차단부의 사이에 형성되는 제3 두께의 프레임 조립부를 포함하는,
   터치 입력 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 두께는 상기 제2 두께 및 상기 제3 두께보다 얇은,
   터치 입력 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 두께와 상기 제3 두께는 동일한,
   터치 입력 장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 댐퍼는 대략 직사각형 플레이트 형상을 갖고,
   상기 진동 전달 차단부에 대응하는 면이 상기 메인 프레임의 진동 방향을 향하도록 배치되는,
   터치 입력 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 댐퍼는 가로 방향의 길이가 세로 방향의 길이보다 길도록 배치되는,
   터치 입력 장치.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 햅틱 모듈은,
   제1 방향으로 진동을 발생하도록 배치되는 제1 햅틱 모듈; 및
   상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 진동을 발생하도록 배치되는 제2 햅틱 모듈을 포함하고,
   상기 댐퍼는,
   상기 진동 전달 차단부에 대응하는 면이 상기 제1 방향을 향하도록 배치되는 제1 댐퍼; 및
   상기 진동 전달 차단부에 대응하는 면이 상기 제2 방향을 향하도록 배치되는 제2 댐퍼를 포함하는,
   터치 입력 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 터치 패널에 포함된 터치 센서의 감지 결과에 기초하여 상기 제1 햅틱 모듈 및 상기 제2 햅틱 모듈의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 터치 센서의 감지 결과에 기초한 터치 입력의 방향에 따라 상기 제1 햅틱 모듈과 상기 제2 햅틱 모듈의 구동을 제어하는,
   터치 입력 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 댐퍼는 TPU(Thermoplastic Polyurethane) 또는 고무로 형성되는,
   터치 입력 장치.
   
10. 차량에 있어서,
    터치 입력 장치;
    디스플레이; 및
    상기 터치 입력 장치의 조작에 기초하여 상기 디스플레이를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 터치 입력 장치는,
    상기 차량에 형성된 장착 공간에 삽입되고, 내부에 수용 공간을 형성하는 하우징;
    상기 수용 공간에 수용되는 메인 프레임;
    상기 메인 프레임에 장착되어 진동을 발생시키는 햅틱 모듈; 및
    상기 메인 프레임의 상부에 형성되고 상면이 외부로 노출되는 터치 패널을 포함하고,
    상기 하우징과 상기 메인 프레임 사이에는, 상기 햅틱 모듈의 진동 시 상기 하우징으로의 진동 전달을 저감하는 댐퍼가 배치되는,
    차량.

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