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KR101859046B1 - 차량용 사용자 인터페이스 장치 및 차량 - Google Patents

차량용 사용자 인터페이스 장치 및 차량 Download PDF

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KR101859046B1
KR101859046B1 KR1020160053427A KR20160053427A KR101859046B1 KR 101859046 B1 KR101859046 B1 KR 101859046B1 KR 1020160053427 A KR1020160053427 A KR 1020160053427A KR 20160053427 A KR20160053427 A KR 20160053427A KR 101859046 B1 KR101859046 B1 KR 101859046B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사용자 인터페이스 장치는 광원, 터치를 감지하는 터치 센서, 상기 광원에서 생성되는 광을 전달하는 광 가이드 및 상기 광원, 상기 터치 센서 상기 광 가이드를 커버하고, 상기 광 가이드에서 방출된 광을 차량 실내로 투과시켜 이미지를 투영하는 탑 커버를 포함하고, 상기 광원은 제1광원과 적어도 하나의 제2광원을 포함하고, 상기 광 가이드는 상기 제1광원에서 생성되는 광을 제공받아 상기 탑 커버의 제1영역으로 전달하는 제 1 광 가이드, 상기 제1광원에서 생성되는 광을 제공받아 상기 탑 커버의 제2영역으로 전달하는 제 2 광 가이드 및 상기 제2광원에서 생성되는 광을 제공받아 상기 탑 커버의 제3영역으로 전달하는 적어도 하나의 제 3 광 가이드를 포함하며, 상기 제1광원에서 생성되는 광은 상기 제 1 광 가이드와, 제 2 광 가이드로 분산하여 제공되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 사용자 인터페이스 장치 및 차량{User interface apparatus for Vehicle and Vehicle}
본 발명은 차량에 구비되는 차량용 사용자 인터페이스 장치 및 차량에 관한 것이다.
차량은 탑승하는 사용자가 원하는 방향으로 이동시키는 장치이다. 대표적으로 자동차를 예를 들 수 있다.
한편, 차량을 이용하는 사용자의 편의를 위해, 각 종 센서와 전자 장치 등이 구비되고 있는 추세이다. 특히, 사용자의 운전 편의를 위해 차량 운전자 보조 시스템(ADAS : Advanced Driver Assistance System)에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 나아가, 자율 주행 자동차(Autonomous Vehicle)에 대한 개발이 활발하게 이루어 지고 있다.
차량을 제어하는 사용자의 명령을 입력 받기 위해 물리적, 전자적 입력수단이 차량의 내부에는 구비되는 것이 일반적이다.
그러나, 종래의 사용자의 명령을 입력 받기 위한 입력수단은 차량의 실내 인테리어와 별개로 제작되어서, 차량의 실내에 설치되어서, 둘 사이에 일체감이 없는 문제점이 존재한다.
또한, 종래의 사용자의 명령을 입력 받기 위한 입력수단은 사용자가 부주의에 의해 터치되거나, 압력이 발생되더라도, 제어신호를 출력하는 문제점이 존재한다.
그리고, 종래의 사용자의 명령을 입력 받기 위한 입력수단에 사용자의 명령이 입력되는 경우 이를 확인할 수 있는 별도의 표시수단이 필요한 문제점이 존재한다.
본 발명의 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 미사용 시에 차량의 실내 인테리어와 일치감을 주고, 사용 시에는 사용자에게 사용자 명령을 입력하는 위치를 인식시키는 사용자 인터페이스 장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 사용자 인터페이스 장치를 포함하는 차량을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사용자 인터페이스 장치는 광원, 터치를 감지하는 터치 센서, 상기 광원에서 생성되는 광을 전달하는 광 가이드 및 상기 광원, 상기 터치 센서 상기 광 가이드를 커버하고, 상기 광 가이드에서 방출된 광을 차량 실내로 투과시켜 이미지를 투영하는 탑 커버를 포함하고, 상기 광원은 제1광원과 적어도 하나의 제2광원을 포함하고, 상기 광 가이드는 상기 제1광원에서 생성되는 광을 제공받아 상기 탑 커버의 제1영역으로 전달하는 제 1 광 가이드, 상기 제1광원에서 생성되는 광을 제공받아 상기 탑 커버의 제2영역으로 전달하는 제 2 광 가이드 및 상기 제2광원에서 생성되는 광을 제공받아 상기 탑 커버의 제3영역으로 전달하는 적어도 하나의 제 3 광 가이드를 포함하며, 상기 제1광원에서 생성되는 광은 상기 제 1 광 가이드와, 제 2 광 가이드로 분산하여 제공되는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 이러한 사용자 인터페이스 장치는 비활성화 상태에서 외부에 노출되지 않으므로, 사용자에게 주는 미감이 향상되는 이점이 존재한다.
둘째, 실시예는 제1터치 시에 사용자에게 사용자 명령을 입력할 위치를 인지시키고, 제2터치 시에 제어대상 장치를 제어할 제어신호를 생성하므로, 사용자가 사용자 명령을 쉽게, 오류 없이 입력할 수 있는 이점이 존재한다.
셋째, 실시예는 탑 커버와 외관이 차량의 실내 인테리어와 일체감을 주는 이점이 존재한다.
넷째, 실시예는 차량의 실내 디자인에 맞추어 인서트 성형으로 쉽고 빠르게 제조할 수 있는 이점이 존재한다.
다섯째, 실시예는 광원의 개수를 줄여서, 슬림한 디자인을 구현할 수 있는 이점이 존재한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스 장치의 외관을 예시한다.
도 3은 도 2에 도시된 사용자 인터페이스 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2a 에 도시된 사용자 인터페이스 장치에서 일부 구성을 제거한 도면이다.
도 5는 도 2a 의 A-A 선을 취한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 4의 B-B선을 취한 다양한 제2 광가이드의 실시예들을 도시한 단면이다.
도 7a 내지 도 7b는 도 2a 의 C-C 선을 취한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 인터페이스 장치의 분해 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 사용자 인터페이스 장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스 장치의 제어 블럭도이다.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 인터페이스 장치의 사용예를 도시한 참고도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성을 뒤집을 경우, 다른 구성의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성은 다른 구성의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성은 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 발광소자를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
본 명세서에서 기술되는 차량은, 자동차, 오토바이를 포함하는 개념일 수 있다. 이하에서는, 차량에 대해 자동차를 위주로 기술한다.
본 명세서에서 기술되는 차량은, 동력원으로서 엔진을 구비하는 내연기관 차량, 동력원으로서 엔진과 전기 모터를 구비하는 하이브리드 차량, 동력원으로서 전기 모터를 구비하는 전기 차량 등을 모두 포함하는 개념일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량(1)은 동력원에 의해 회전하는 바퀴, 차량(1)의 진행 방향을 조절하기 위한 조향 입력 장치를 구비할 수 있다.
실시예에 따라, 차량(1)은 자율 주행 차량(1)일 수 있다. 자율 주행 차량(1)의 경우, 사용자 입력에 따라 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다. 메뉴얼 모드로 전환되는 경우, 자율 주행 차량(1)은 조향 입력 장치를 통해 조향 입력을 수신할 수 있다.
차량(1)은, 화석 연료를 기반으로 동력을 공급하는 엔진, 또는 솔라셀 또는 배터리 등의 직류 전원을 이용하여 동력을 공급하는 전기 모터 등을 구비할 수 있다. 또한, 엔진으로부터의 동력을 회전력으로 변환하는 변속기, 차량(1)의 진행을 멈추기 위한 브레이크 등을 구비할 수 있다.
차량(1)은, 차량(1) 운전 보조 장치를 포함할 수 있다. 차량(1) 운전 보조 장치는, 다양한 센서에서 획득되는 정보를 기초로, 운전자를 보조하는 장치이다. 이러한 차량(1) 운전 보조 장치는, ADAS(Advanced Driver Assistance System)로 명명될 수 있다.
차량(1)은, 실내에, 출력 장치 및 입력 장치로 기능하는 사용자 인터페이스 장치(100)를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스 장치(100)는 사용자의 명령을 입력 받고, 사용자의 명령에 대응하는 시각정보를 출력한다.
사용자 인터페이스 장치(100)는 차량(1)의 실내 어느 하나에 위치된다. 예를 들면, 사용자 인터페이스 장치(100)는 대쉬 보드(10), 도어의 내면 등에 설치될 수 있다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스 장치(100)의 외관을 예시한다.
도 2a는 실시예의 사용자 인터페이스 장치(100)에 사용자 명령이 입력되어 광원이 활성화 된 상태를 도시한 도면이고, 도 2b는 실시예의 사용자 인터페이스 장치(100)에 사용자 명령이 입력되지 않아 광원이 비활성화 된 상태를 도시한 도면이다.
도 2b를 참조하면, 사용자 인터페이스 장치(100)의 외관을 형성하는 탑 커버(110)는 사용자 인터페이스가 설치되는 장소의 외관과 동일한 재질을 가진다. 예를 들면, 사용자 인터페이스 장치(100)는 대쉬 보드(10), 도어, 조향장치 등에 설치될 수 있다. 사용자 인터페이스 장치(100)가 대쉬 보드(10)에 설치되는 경우, 사용자 인터페이스 장치(100)의 커버는 대쉬 보드(10)의 재질과 동일한 재질로 형성되고, 대쉬 보드(10)의 일 영역을 형성한다. 사용자 인터페이스 장치(100)가 비활성화 상태인 경우, 입력수단 및 출력수단이 외부로 노출되지 않게 된다. 따라서, 이러한 사용자 인터페이스 장치(100)는 비활성화 상태에서 외부에 노출되지 않으므로, 사용자에게 주는 미감이 향상되는 이점이 존재한다.
도 2a를 참조하면, 사용자 인터페이스 장치(100)가 활성화 되면, 커버(대쉬 보드(10)의 일 영역)를 통해 이미지 또는 광이 투과되어 이미지가 출력된다. 사용자 인터페이스 장치(100)는 단수 또는 복수 개의 이미지가 출력된다. 구체적으로, 사용자 인터페이스 장치(100)는 복수개의 이미지를 투영하는 제1 내지 제3영역(11~13)을 가진다. 제1 내지 제3영역(11~13)은 서로 다른 제어신호에 따라 작동되거나, 서로 다른 의미를 가지는 문자를 표시할 수도 있다.
도 3은 도 2에 도시된 사용자 인터페이스 장치의 분해 사시도, 도 4는 도 2a 에 도시된 사용자 인터페이스 장치에서 일부 구성을 제거한 도면, 도 5는 도 2a 의 A-A 선을 취한 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 차량용 사용자 인터페이스 장치(100)는 광원, 터치를 감지하는 터치 센서(31), 광원에서 생성되는 광을 전달하는 광 가이드(140) 및 광원, 터치 센서(31) 광 가이드(140)를 커버하고, 광 가이드(140)에서 방출된 광을 차량(1) 실내로 투과시켜 이미지를 투영하는 탑 커버(110)를 포함한다.
광 가이드(140)는 광원에서 입사된 광을 확산하여 전달하는 역할을 한다. 즉, 입사된 광의 휘도를 균일하게 하고, 입사된 점광을 면광으로 변환하여 방출면(143a)을 통해 외부로 출사할 수 있다. 구체적으로, 슬림한 디자인의 사용자 인터페이스 장치(100)를 위해, 광 가이드(140)는 측 방향에서 광을 입사 받아 상부 방향으로 광을 출사하는 것이 바람직하다. 여기서, 측 방향은 좌우 및 전후 방향을 포함한다.
예를 들면, 광 가이드(140)는 내부로 광이 전파되는 투명재질, 내부가 빈 금속관 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 광 가이드(140)는 PMMA(polymethylmethacrylate)이나 투명 아크릴수지(resin)를 평면형태(flat type)나 쐐기형태(wedge type)로 제작하여 사용할 수 있으며, 유리 재질로 형성하는 것도 가능하고, 플라스틱 재질의 렌즈도 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 광 가이드(140)의 상부에는 광 가이드(140)에서 입사된 면광을 집광 및 광 확산하는 적어도 하나의 광학시트(미도시)를 포함할 수 있고, 광 가이드(140)의 하부에는 적어도 하나의 반사시트(미도시)를 포함할 수 있다.
반사시트는 광 가이드(140)의 하방에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 반사시트는 광원에서 발생한 빛을 광 가이드(140)의 상방으로 반사시켜 광 전달 효율을 높여줄 수 있다. 실시예에 따라서는 반사시트는 생략되고, 후술하는 버텀 커버(150)에서 광 가이드(140)가 위치되는 영역에 반사물질이 도포될 수도 있다.
광학시트는 광 가이드(140)에서 입사되는 면광을 집광 및 광 확산시키는 역할을 한다. 예를 들면, 광학시트는 광 가이드(140)로부터 입사되는 빛을 비드(bead) 등의 확산입자를 포함하여 광 가이드(140)의 상부 방향으로 확산시킨다. 물론, 광학시트, 반사시트는 광 가이드(140)와 일체로 형성되어 모듈을 이룰 수도 있다.
광 가이드(140)는 탑 커버(110)의 제1영역(11) 내지 제3영역(13)에 광을 전달하게 배치된다. 광 가이드(140)는 탑 커버(110)의 아래에 배치된다. 예를 들면, 광 가이드(140)는 제 1 광 가이드(141), 제 2 광 가이드(143) 및 제 3 광 가이드(145)를 포함한다.
제 1 광 가이드(141)는 광원에서 생성되는 광을 제공받아 탑 커버(110)의 제1영역(11)으로 전달한다. 구체적으로, 제 1 광 가이드(141)는 탑 커버(110)의 제1영역(11)을 커버하는 형상과 크기를 가진다. 제 1 광 가이드(141)는 탑 커버(110)의 제1영역(11)과 수직적으로 그 일부가 중첩되게 배치되는 것이 바람직하다.
제 2 광 가이드(143)는 광원에서 생성되는 광을 제공받아 탑 커버(110)의 제2영역(12)으로 전달한다. 구체적으로, 제 2 광 가이드(143)는 탑 커버(110)의 제2영역(12)을 커버하는 형상과 크기를 가진다. 제 2 광 가이드(143)는 탑 커버(110)의 제2영역(12)과 수직적으로 그 일부가 중첩되게 배치되는 것이 바람직하다.
제 3 광 가이드(145)는 광원에서 생성되는 광을 제공받아 탑 커버(110)의 제3영역(13)으로 전달한다. 구체적으로, 제 3 광 가이드(145)는 탑 커버(110)의 제3영역(13)을 커버하는 형상과 크기를 가진다. 제 3 광 가이드(145)는 탑 커버(110)의 제3영역(13)과 수직적으로 그 일부가 중첩되게 배치되는 것이 바람직하다.
제 1 광 가이드(141) 내지 제 3 광 가이드(145)는 일체로 형성되거나, 별개로 형성될 수 있다. 제 1 내지 제 3 광 가이드(141, 143, 145)가 일체로 형성되는 경우, 제1 내지 제 3 광 가이드(141, 143, 145)의 경계를 정의하는 구획벽(미도시)이 형성될 수 있다. 구획벽은 광 가이드(140) 내부에 빛이 투과하지 못하는 불투과성 재질로 형성된다.
제 1 내지 제 3 광 가이드(141, 143, 145)가 별개로 형성되는 경우, 제1 내지 제 3 광 가이드(141, 143, 145)의 경계를 정의하는 구획벽은 후술하는 버텀 커버(150)의 일부 영역으로 형성된다. 즉, 구획벽은 버텀 커버(150)의 일부 영역이 돌출되어 형성될 수 있다.
제 1 내지 제 3 광 가이드(141, 143, 145)는 각각 별도의 광원들에 의해 광을 공급 발을 수도 있지만, 실시예의 부품의 수를 줄이고, 부피를 줄이기 위해, 제 1 광 가이드(141)와, 제 2 광 가이드(143)는 광원을 공유하고, 제 3 광 가이드(145)는 별도의 광원이 사용될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
제 1 내지 제 3 광 가이드(145)는 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 구체적으로,제 1 광 가이드(141)는 사용자 인터페이스 장치(100)의 기능을 사용자에게 인지시키기 위해 광을 전달한다. 제 1 광 가이드(141)의 일측 방향에 제 2 광 가이드(143)가 배치된다. 제 2 광 가이드(143)의 길이는 제 1 광 가이드(141)의 길이 보다 길게 배치된다. 더욱 구체적으로, 제 2 광 가이드(143)는 좌우 방향으로 길게 배치된다.
제 2 광 가이드(143)는 사용자에게 터치 센서(31)의 위치를 인지시킨다. 따라서, 제 2 광 가이드(143)는 터치 센서(31)와 수직적으로 중첩되게 배치된다.
제 3 광 가이드(145)는 제 2 광 가이드(143)의 일측에 배치된다. 제 3 광 가이드(145)는 복수 개가 구비되어서, 사용자 인터페이스 장치(100)의 기능의 상태(레벨 등)를 사용자에게 인지시키기 위해 광을 전달한다. 구체적으로, 제 3 광 가이드(145)는 복수 개가 배치된다. 더욱 구체적으로, 복수의 제 3 광 가이드(145)들은 제 2 광 가이드(143)와 교차되는 방향으로 길게 배치된다. 복수의 제 3 광 가이드(145)들은 제 2 광 가이드(143)의 길이방향을 따라 일정한 피치를 가지고 배치될 수 있다. 복수의 제 3 광 가이드(145)는 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 복수의 제 3 광 가이드(145)의 길이는 제 2 광 가이드(143)의 길이방향으로 진행될 수록 증가된다.
물론, 제 3 광 가이드(145)는 하나의 광 가이드(140)가 내부의 빛을 차단하는 물질에 의해 다수의 구역으로 분할될 수도 있다.
광원은 광을 생성하여 광 가이드(140)에 제공한다. 광원에서 생성된 광은 광 가이드(140)를 통해 전달되어 커버를 통해 방출된다. 예를 들면, 광원은 광을 생성하는 모든 수단을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광원은 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 반도체 다이오드를 포함할 수 있다.
구체적으로, 광원은 도 3에 도시하는 바와 같이, 발광 다이오드가 후술하는 회로기판(130)에 실장된 칩 온 보드(Chip on board) 타입으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 광원은 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 유색 발광 다이오드 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 다이오드일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
광원은 단수 또는 복수 개가 배치될 수 있다. 예를 들면, 광원은 광 가이드(140)의 개수에 대응되거나, 하나의 광원이 복수 개의 광 가이드(140)에 광을 제공할 수 있다.
예를 들면, 광원은 제 1 광 가이드(141)와, 제 2 광 가이드(143)에 광을 제공하는 제1광원(70)과, 제 3 광 가이드(145)에 광을 제공하는 적어도 하나의 제2광원(80)을 포함한다.
제1광원(70)은 제 1 광 가이드(141)와, 제 2 광 가이드(143)에 분산하여 광을 제공한다. 제 1 광 가이드(141)와, 제 2 광 가이드(143)는 광원의 개수를 줄이고, 공간 활용을 위해 하나의 제1광원(70)을 공유한다. 즉, 제1광원(70)에서 생성되는 광은 제 1 광 가이드(141)와, 제 2 광 가이드(143)로 분산하여 제공된다.
구체적으로, 제1광원(70)은 제 1 광 가이드(141)와 제 2 광 가이드(143)에 인접하여 배치되고, 제 1 광 가이드(141)와, 제 2 광 가이드(143)에 빛을 분산하여 제공하는 다양한 구조를 가질 수 있다. 제1광원(70)은 제 2 광 가이드(143)의 길이방향의 일단에 인접하여 배치된다.
제1광원(70)은 터치 센서(31)에 제1 터치가 감지되는 경우 광을 생성하게 된다.
도 4에서 도시하는 바와 같이, 제1광원(70)은 제1광원(70)에서 제공된 광을 분산하여 제 1 광 가이드(141)와 제 2 광 가이드(143)로 제공하는 광 경로 변환부를 더 포함한다. 이때, 제1광원(70)은 광을 생성하는 발광소자로 구현된다.
광 경로 변환부는 제1광원(70)에서 입사되는 광의 경로를 분산하여 제 1 광 가이드(141)와 제 2 광 가이드(143)에 제공하는 다양한 구조를 가진다. 광 경로 변환부는 광 파이퍼 또는 리플렉터(72)를 포함할 수 있다. 실시예에서 광 경로 변환부는 리플렉터(72)로 구현된다.
리플렉터(72)는 제1광원(70)에서 제공된 광을 입사 받아 제 1 광 가이드(141) 방향으로 반사키는 제1반사면(72a)과, 제1반사면(72a)과 소정의 각도를 가지게 배치되고, 제1광원(70)에서 제공된 광을 입사 받아 제 2 광 가이드(143)로 반사시키는 제2반사면(72b)을 가진다.
구체적으로, 제1반사면(72a)과 제2반사면(72b)은 제 1 광 가이드(141) 및 제 2 광 가이드(143)의 크기를 고려하여 다른 면적을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 1 광 가이드(141)와 제 2 광 가이드(143)의 광 요구량이 동일한 경우, 제1반사면(72a)과 제2반사면(72b)은 동일한 면적을 가지고, 제1반사면(72a)과 제2반사면(72b)의 경계는 발광소자(71)의 중심과 중첩되게 배치된다.
다른 예를 들면, 제 2 광 가이드(143)의 길이가 제 1 광 가이드(141) 보다 긴 경우, 제1광원(70)에서 제2반사면(72b)으로 입사되는 광량은 제1광원(70)에서 제1반사면(72a)으로 입사되는 광량 보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 제2반사면(72b)은 제1반사면(72a) 보다 큰 면적을 가지고, 제2반사면(72b)과 제1반사면(72a)의 경계는 발광소자(71)의 중심과 중첩되는 위치에서 제 2 광 가이드(143) 방향으로 치우친 위치에 배치될 수 있다.
제1광원(70)은 리플렉터(72)를 지지하기 위한 몰딩부(74)를 더 포함한다. 발광소자에서 생성된 광은 리플렉터(72)에 반사되어 제 1 광 가이드(141) 및 제 2 광 가이드(143)에 제공된다.
몰딩부(74)는 적어도 발광소자를 덮게 배치된다. 몰딩부(74)는 투명한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성된다. 몰딩부(74)는 접착력을 가지고, 발광소자(71)와 리플렉터(72)를 서로 이격된 상태로 지지한다.
제2광원(80)은 제 3 광 가이드(145)에 광을 제공한다. 제2광원(80)은 제 3 광 가이드(145)에 대응되는 개수를 가진다. 예를 들면, 복수의 제2광원(80)은 제 3 광 가이드(145)의 길이 방향의 일측에 배치된다. 복수의 제2광원(80)들은 제 3 광 가이드(145)의 길이방향으로 광을 출사하게 배치된다. 복수 개의 제2광원(80)들은 터치 센서(31)에서 감지된 슬라이딩 터치에 의해 온/오프된다.
광원은 제 1 광 가이드(141) 또는 제 2 광 가이드(143)의 부족한 휘도를 보강하는 보조광원을 더 포함할 수 있다. 보조광원은 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드 등의 점광원을 포함할 수 있다. 보조광원은 제 2 광 가이드(143)의 휘도를 보강하는 제1보조광원(91)과, 제 1 광 가이드(141)의 휘도를 보강하는 제2보조광원(95)을 포함한다.
제1보조광원(91)은 제 2 광 가이드(143)에 광을 제공한다. 제1광원(70)에서 입사되는 광이 제 2 광 가이드(143)의 내부에서 확산되더라도 제 2 광 가이드(143)의 형상 및 길이로 인해 휘도가 낮은 부분이 존재한다. 제1보조광원(91)은 제 2 광 가이드(143)의 휘도가 낮은 부분에 광을 제공하도록 배치된다.
일 예로, 제1광원(70)이 제 2 광 가이드(143)의 길이방향 일단으로 광을 제공하고, 제1보조광원(91)은 제 2 광 가이드(143)의 길이방향의 타단으로 광을 제공할 수 있다. 이 때, 제1광원(70)은 제1보조광원(91) 방향으로 광을 제공하고, 제1보조광원(91)은 제1광원(70) 방향으로 광을 제공하도록 배치된다. 제1보조광원(91)의 개수는 제한이 없고, 제 2 광 가이드(143)의 크기에 따라 조정될 수 있다.
다른 예로, 제1보조광원(91)은 복수 개가 제 2 광 가이드(143)의 길이방향을 따라 일정한 피치를 가지고 반복되어 배치될 수도 있다.
제2보조광원(95)은 제 1 광 가이드(141)에 광을 제공한다. 제1광원(70)에서 입사되는 광이 제 1 광 가이드(141)의 내부에서 확산되더라도 제 1 광 가이드(141)의 형상 및 길이로 인해 휘도가 낮은 부분이 존재한다. 제2보조광원(95)은 제 1 광 가이드(141)의 휘도가 낮은 부분은 광을 제공하도록 배치된다.
광원은 회로기판(130)에 위치된다. 회로기판(130)은 광원이 위치되는 공간을 제공하고 광원에 전원과 제어신호를 전달한다. 예를 들면, 회로기판(130)은 전기 전도성을 갖는 전극패턴(미도시) 및 절연성을 가지며 전극패턴을 감싸고, 전극패턴의 일 영역이 노출되는 오프닝부(미도시)를 가지는 바디를 포함할 수 있다. 전극패턴에 광원이 전기적으로 연결된다. 회로기판(130)에는 외부전원과 전기적으로 연결되는 커넥터(미도시)가 구비될 수 있다. 커넥터는 외부전원과 회로기판(130)을 전기적으로 연결한다.
회로기판(130)의 바디는 절연성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, FR-4로 형성되거나, 폴리이미드(polyimide), 액정 폴리머(liquid crystal polymer) 및 폴리에스테르(polyester) PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), LCP(리퀴드 크리스탈 폴리머) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 회로기판(130)은 일반 인쇄회로기판(130)(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등일 수 있다.
회로기판(130)은 광 가이드(140)에서 방출되는 빛이 투과될 수 있도록, 광 투과성 또는 반 투과성 성질을 가지는 재질이 선택된다. 구체적으로, 투명한 수지계열의 바디에 ITO 등의 투명한 금속재질로 형성된 전극이 배치되는 구조를 가질 수 있다.
실시예는 광 가이드(140), 광원, 회로기판(130)의 위치를 고정하고, 이들을 지지하는 버텀 커버(150)를 더 포함한다. 버텀 커버(150)에는 광 가이드(140), 광원 및 회로기판(130)이 안착되는 다수의 안착홈(151)이 형성될 수 있다.
버텀 커버(150)는 광원과 광 가이드(140)에서 방출되는 것을 제한할 수 있다. 버텀 커버(150)는 불투과성 재질이 선택될 수 있다.
버텀 커버(150)에는 입사되는 광을 반사하는 반사물질이 도포될 수도 있다. 구체적으로, 버텀 커버(150) 상에는 광 가이드(140)가 배치되고, 광 가이드(140)가 배치되는 버텀 커버(150)의 일면에는 반사물질이 도포되어서, 광 가이드(140)를 통해 확산되는 광의 휘도를 증대시킬 수 있다.
버텀 커버(150)는 회로기판(130)과 광 가이드(140)의 아래 또는 위에 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 버텀 커버(150)는 광 가이드(140)와 회로기판(130)의 아래에 배치되고, 회로기판(130) 상부에는 탑 커버(110)가 배치된다. 즉, 버텀 커버(150)는 탑 커버(110)와 함께 내부에 공간을 정의하고, 그 내부의 공간에 광원, 광 가이드(140) 및 회로기판(130)이 위치되는 구조를 가질 수 있다.
버텀 커버(150)는 사출 성형에 의해 형성된다. 구체적으로, 실시예는 탑 커버(110)와, 광원, 광 가이드(140), 터치 센서(31), 회로기판(130)을 서로 접착시키거나 실장시킨 상태에서, 버텀 커버(150)와 함께 인서트 사출하는 방법이 사용된다.
버텀 커버(150)는 수지재질을 포함한다. 예를 들면, 버텀 커버(150)는 폴리 카보네이트(PC), ABS 수지(acrylonitrile butadiene styrene copolymer) 및 폴리 아미드 수지(PA) 중 하나 또는 2 개의 혼합물일 수 있다.
버텀 커버(150)와 광원, 광 가이드(140), 회로기판(130) 등이 인서트 사출되는 경우, 광원과 광 가이드(140) 사이에 버텀 커버(150)의 일부가 사출 과정에서 유입되어 광원이 광 가이드(140)에 광을 제공하는 것을 제한하게 된다. 따라서, 광원과 광 가이드(140) 사이의 공간에는 버텀 커버(150)의 유입을 방지하는 유입방지부(82)가 배치된다. 유입방지부(82)는 광을 투과하고 접착성을 가지는 레진을 포함한다. 예를 들면, 유입방지부는 투명재질의 우레탄, 아크릴 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
터치 센서(31)는 터치를 감지하여 후술하는 프로세서(20)에 터치 신호를 제공한다. 터치 센서(31)는 사용자의 명령을 입력받는 입력장치로 기능한다. 물론, 다른 예로, 터치 센서(31) 대신 다른 입력장치가 사용될 수도 있다. 이에 한정되는 것은 아니다.
터치 센서(31)는 용량변화식, 전기전도도 변화식(저항변화식) 및 광량변화식 중 어느 하나의 방식이 사용될 수 있다. 바람직하게는 터치 센서(31)는 저항변화식이 사용된다.
터치 센서(31)는 제 2 광 가이드(143)와 적어도 일부가 수직적으로 중첩되게 배치된다. 제 2 광 가이드(143)에서 방출되는 빛에 의해 사용자는 터치 명령을 입력시킨 터치 위치를 인지하게 된다.
터치 센서(31)는 광 가이드(140)에서 방출되는 빛을 차단하지 않는 투명한 재질이 선택될 수 있다. 일 예로, 터치 센서(31)는 회로기판(130)의 일부 영역에 투명한 ITO전극을 사용하여 구성될 수 있다. 다른 예로, 터치 센서(31)는 회로기판(130)의 일부 영역에 미세 굵기(나노크기) 얇은 전극을 사용하여 구성될 수 있다. 얇은 전극들 사이의 틈으로 광이 진행되게 된다.
또 다른 예로, 터치 센서(31)의 전극 자체가 광 가이드(140)에서 방출되는 광의 일부를 차단하여서 탑 커버(110) 상으로 방출되는 광의 형상을 조정할 수 있다. 즉, 터치 센서(31)가 광의 일부를 차단하고 다른 일부를 통과시키는 역할을 한다. 이 때, 후술하는 광차단 필터(125) 중 제 2 광 가이드(143)와 수직적으로 중첩되는 부분은 생략될 수 있다.
탑 커버(110)는 사용자 인터페이스 장치(100)의 외관을 형성한다. 탑 커버(110)는 광원, 터치 센서(31) 광 가이드(140)를 커버하고, 광 가이드(140)에서 방출된 광을 차량(1) 실내로 투과시켜 이미지를 투영한다. 탑 커버(110)는 사용자가 터치하는 공간을 제공한다.
탑 커버(110)는 광 가이드(140)에서 방출된 빛을 투과하면서, 사용자가 터치에 내마모성을 가지며, 차량(1)의 실내와 일치되는 디자인을 가지는 재질이 선택된다. 예를 들어, 탑 커버(110)는 내마모성, 투과성, 디자인성을 만족하는 단층 또는 다층구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 탑 커버(110)는 다수의 층이 본딩되어 형성될 수 있다. 탑 커버(110)는 외관 디자인을 형성하는 디자인층(미도시)과 강성, 내마모성을 보강하는 코팅층(미도시)을 포함할 수 있다. 디자인층은 가죽, 우드, 스톤, 수지, 금속 재질을 포함한다. 코팅층은 디자인층의 상부에 코팅되어서 디자인층의 마모 또는 손상을 방지한다. 코팅층은 투명한 수지 재질이 선택될 수 있다.
일 실시예로, 탑 커버(110)의 전체 영역은 광을 투과하는 재질로 형성되고, 탑 커버(110)의 하부에는 광차단 필터(125)가 배치되어, 탑 커버(110)의 일부 영역으로 광이 방출되도록 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 탑 커버(110)의 일부 영역이 광을 투과하고, 다른 일부 영역이 광을 차단하게 형성되고, 이 때, 광차단 필터(125)는 생략될 수 있다.
탑 커버(110)는 광이 투과되어 이미지를 투영하는 영역인 제1영역(11) 내지 제3영역(13)이 형성된다. 제1영역(11) 내지 제3영역(13)은 탑 커버(110)의 전체가 투명한 경우, 광차단 필터(125)에 의해 정의될 수 있다. 제1영역(11) 내지 제3영역(13)은 탑 커버(110)에서 다른 영역에 비해 광 투과도가 높은 영역으로 정의될 수도 있다.
탑 커버(110)는 광투과부(111)와 차단부(112)를 포함한다. 광투과부(111)는 제1영역(11) 내지 제3영역(13)을 형성하고, 소정의 광 투과도를 가진다. 차단부(112)는 탑 커버(110)에서 제1영역(11) 내지 제3영역(13)을 제외한 영역이다. 차단부(112)는 광을 차단한다. 광투과부(111)는 차단부(112) 보다 높은 광투과도를 가진다. 광투과부(111)는 차단부(112)와 상이한 재질로 구성될 수 있다. 또는, 광투과부(111)의 두께는 차단부(112) 보다 얇게 형성될 수 있다.
제1영역(11)은 제 1 광 가이드(141)와 대응되게 배치된다. 구체적으로, 제1영역(11)은 제 1 광 가이드(141)와 수직적으로 적어도 일부가 중첩되게 배치된다.
제2영역(12)은 제 2 광 가이드(143)와 대응되게 배치된다. 구체적으로, 제2영역(12)은 제 2 광 가이드(143)와 수직적으로 적어도 일부가 중첩되게 배치된다.
제3영역(13)은 제 3 광 가이드(145)와 대응되게 배치된다. 구체적으로, 제3영역(13)은 제 1 광 가이드(141)와 수직적으로 적어도 일부가 중첩되게 배치된다.
광차단 필터(125)는 광 가이드(140)에서 전달되는 광을 투과시켜서 탑 커버(110)의 제1영역(11) 내지 제3영역(13)에 제공하고, 광 가이드(140)에서 전달되는 광이 탑 커버(110)의 제1영역(11) 내지 제3영역(13)을 제외한 영역으로 전달되는 것을 제한한다. 광차단 필터(125)는 탑 커버(110)에서 제1영역(11) 내지 제3영역(13)을 정의하고, 제1영역(11) 내지 제3영역(13) 상에 표시되는 이미지를 정의할 수 있다.
광차단 필터(125)는 탑 커버(110)의 아래에 배치된다. 광차단 필터(125)는 탑 커버(110), 회로기판(130)과 레진 등으로 합지되어 형성된다. 광차단 필터(125)는 빛을 차폐하는 물질이 도포되어 형성된다.
실시예는 광 가이드(140)에서 공급된 광의 파장을 변경하여 탑 커버(110)의 제1영역(11) 내지 제3영역(13)에 제공하는 컬러필터(120)를 더 포함할 수 있다. 컬러필터(120)는 제1영역(11) 내지 제3영역(13)에 대응되게 배치된다. 구체적으로, 컬러필터(120)는 제1영역(11) 내지 제3영역(13)과 적어도 일부가 수직적으로 중첩되게 배치된다.
컬러필터(120)는 제 1 광 가이드(141)에서 입사된 광의 파장을 변경하여 제1영역(11)에 제공하는 제1컬러필터(121)와, 제 2 광 가이드(143)에서 입사된 광의 파장을 변경하여 제2영역(12)에 제공하는 제2컬러필터(122)와, 제 3 광 가이드(145)에서 입사된 광의 파장을 변경하여 제3영역(13)에 제공하는 제3컬러필터(123)를 포함할 수 있다.
컬러필터(120)는 탑 커버(110)를 통해 방출되는 광의 파장을 변경하고, 광을 통해 특정한 이미지를 정의한다. 컬러필터(120)에는 다양한 모양이 인쇄될 수 있다. 컬러필터(120)는 탑 커버(110)의 아래에 배치되고, 광차단 필터(125)와 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
이하, 제 2 광 가이드(143)의 구조에 대해 상술한다.
도 6a 내지 도 6c는 도 4의 B-B선을 취한 다양한 제 2 광 가이드의 실시예들을 도시한 단면이다.
도 6a는 제 2 광 가이드(143)의 일 실시예를 도시하고 있다. 도 6a를 참조하면, 제 2 광 가이드(143)는 적어도 입사면(143b), 방출면(143a) 및 전달면(143c)을 포함한다. 광 가이드(140)는 면광이 출사되는 방출면(143a), 방출면(143a)과 반대측의 전달면(143c)과, 방출면(143a)과 전달면(143c)을 연결하는 4개의 측면을 가지는 판 형태일 수 있다. 광 가이드(140)의 형태는 제 2 광 가이드(143)와 동일하거나 유사한 구조를 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
전달면(143c)은 광 가이드(140)의 하면을 형성하고, 복수의 광원에서 입사면(143b)을 통해 입사된 광을 난반사시켜 전달한다. 전달면(143c)은 방출면(143a)과 마주보게 배치된다.
예를 들면, 전달면(143c)은 수지재질에 반사율이 우수한 알루미늄층이 증착되어서 형성되거나, 수지재질에 반사율이 우수한 알루미늄층이 증착되고, 다수 개의 반사돌기(143d)가 랜덤하게 배치될 수도 있다. 상술한 반사돌기(143d)는 복수의 광원에서 입광된 광을 여러 방향으로 반사시킨다.
방출면(143a)은 광 가이드(140)의 상부면을 형성하고, 전달면(143c)에서 상부 방향으로 이격되어 배치된다. 전달면(143c)과 방출면(143a)의 사이에는 공기가 충진될 수 있다. 방출면(143a)과 전달면(143c)은 서로 평행하게 배치되는 것이 광을 효율적으로 전파할 수 있다. 방출면(143a)은 입사면(143b) 보다 큰 면적을 가진다.
구체적으로, 방출면(143a)은 규칙적으로 패터닝된 반사패턴이 배치될 수 있다. 방출면(143a)은 복수의 광원에서 입사면(143b)을 통해 입광된 광의 일부를 하부 방향으로 반사시켜서, 입사면(143b)의 반대방향으로 광을 전달하고, 복수의 광원에서 입사면(143b)을 통해 입광된 광의 다른 일부를 방출면(143a)을 통해 광 가이드(140)의 전방으로 배출하게 된다. 방출면(143a)은 입사면(143b)과 교차되게 배치된다.
입사면(143b)은 전달면(143c)과 방출면(143a)의 사이에 배치되어, 광원의 광원들에서 광을 입사 받는 공간이다.
제 2 광 가이드(143)의 방출면(143a) 전체에 걸쳐서 균일한 휘도를 유지하기 위해서, 반사돌기(143d)를 다양하게 배치할 수 있다. 반사돌기(143d)는 제 2 광 가이드(143)에 배치되어 제1광원(70) 또는/및 제1보조광원(91)에서 제공된 광을 난반사한다.
제1광원(70)에서 멀어질 수록 제 2 광 가이드(143)를 통해 전달되는 빛의 양은 줄게 들게 되므로, 제1광원(70)에서 멀어짐에 따라 반사돌기(143d)의 밀도가 증가된다. 여기서, 밀도는 상부 방향에서 보아 제 2 광 가이드(143)의 단위 면적당 반사돌기(143d)들의 면적의 합을 의미한다.
일 예로, 반사돌기(143d)들은 제1광원(70) 에서 멀어짐에 따라 크기가 증가되게 배치된다. 이 때, 반사돌기(143d)들 사이의 피치(Pitch)는 동일하다. 다른 예로, 도 6a에서 도시하는 바와 같이, 반사돌기(143d)들의 크기는 서로 동일하고, 반사돌기(143d)들의 피치는 제1광원(70)에서 멀어질수록 작아질 수 있다. 따라서, 제1광원(70)에서 멀게 위치된 제 2 광 가이드(143)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
실시예에서는 제 2 광 가이드(143)의 휘도를 보강하는 제1보조광원(91)이 일 방향으로 길게 형성되므로, 제1광원(70)과 제1보조광원(91) 사이의 중간지점에 배치되는 반사돌기(143d)들의 밀도가 가장 크고, 제1광원(70) 및 제1보조광원(91)과 가까워질 수록 반사돌기(143d)들의 밀도가 작아질 수 있다.
도 6b는 제 2 광 가이드(143)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 6b를 참조하면 다른 실시예의 제 2 광 가이드(143-1)는 도 6a의 실시예와 비교하면, 제 2 광 가이드(143)의 형상에 차이점이 존재한다.
다른 실시예의 제 2 광 가이드(143)의 전달면(143c)은 제1광원(70)에서 멀어질 수록 상향 경사지게 배치된다. 따라서, 광원에서 멀게 위치된 방출면(143a)의 휘도를 보상할 수 있다. 즉, 제 2 광 가이드(143)의 전달면(143c)은 제1광원(70)에서 멀어질수록 방출면(143a)과 가깝게 배치된다.
더욱 구체적으로, 제 2 광 가이드(143)에 제1광원(70) 및 제1보조광원(91)이 광을 제공하는 경우, 전달면(143c)은 제1광원(70)과 제1보조광원(91)에서 멀어질수록 상향 경사지게 배치되고, 제1광원(70)과 제1보조광원(91) 사이의 중간지점에서 정점을 이룬다. 즉, 전달면(143c)은 제1광원(70)과 제1보조광원(91) 사이의 중간지점에서 제1광원(70) 및 제1보조광원(91) 방향으로 하향 경사지게 배치된다.
따라서, 제1광원(70)과 제1보조광원(91)에 의해 공급되는 광의 양이 적은 제1광원(70)과 제1보조광원(91) 사이의 중간지점의 휘도를 향상시킬 수 있다.
이 때, 반사돌기(143d)는 균일한 밀도로 배치되거나, 도 6a의 실시예와 동일하게 배치될 수도 있다.
도 6c는 제 2 광 가이드의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 6c를 참조하면 또 다른 실시예의 제 2 광 가이드(143-2)는 도 6a의 실시예와 비교하면, 제 2 광 가이드(143-2)의 형상에 차이점이 존재한다.
다른 실시예의 제 2 광 가이드(143-2)의 전달면(143c)은 평평하게 형성되고, 전달면(143c)에 광가이드 리플렉터(147)가 더 형성될 수 있다.
광가이드 리플렉터(147)는 제1광원(70)에서 멀어질 수록 상향 경사진 반사면을 가질 수 있다. 따라서, 광원에서 멀게 위치된 방출면(143a)의 휘도를 보상할 수 있다. 더욱 구체적으로, 제 2 광 가이드(143)에 제1광원(70) 및 제1보조광원(91)이 광을 제공하는 경우, 광가이드 리플렉터(147)의 반사면은 제1광원(70)과 제1보조광원(91)에서 멀어질수록 상향 경사지게 배치되고, 제1광원(70)과 제1보조광원(91) 사이의 중간지점에서 정점을 이룬다. 광가이드 리플렉터(147)는 제1광원(70)과 제1보조광원(91) 사이의 중간지점에 배치된다.
따라서, 제1광원(70)과 제1보조과원에 의해 공급되는 광의 양이 적은 제1광원(70)과 제1보조광원(91) 사이의 중간지점의 휘도를 향상시킬 수 있다.
이 때, 반사돌기(143d)는 균일한 밀도로 배치되거나, 도 6a의 실시예와 동일하게 배치될 수도 있다.
상술한 제 2 광 가이드(143)에 대한 구조는 특별한 설명이 없는 한 제 3 광 가이드(145)의 구조에도 적용될 수 있다. 특히, 제 3 광 가이드(145)와 제2광원(80)의 배치에 의해 발생하는 불균일한 휘도를 보강하기 위한 구조는 제 2 광 가이드(143)의 구조와 유사한 구조를 가질 수 있다.
도 7a 내지 도 7b는 도 2a 의 C-C 선을 취한 단면도이다.
도 7a는 제 3 광 가이드의 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 7a를 참조하면, 실시예는 복수 개의 제 3 광 가이드(145) 사이의 누광을 방지하는 차단리브(133)를 더 포함한다.
차단리브(133)는 복수 개의 제 3 광 가이드(145) 사이에 빛을 차단한다. 구체적으로, 차단리브(133)는 회로기판(130)에서 돌출되어 형성된다. 차단리브(133)는 회로기판(130)과 일체로 형성될 수 있다. 차단리브(133)는 회로기판(130)의 바디를 형성하는 수지물질 또는 회로기판(130)의 전극을 형성하는 금속물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 차단리브(133)는 빛을 반사하는 반사물질 또는 불투명 물질일 수 있다.
차단리브(133)는 복수 개의 제 3 광 가이드(145)들 사이에 배치된다. 구체적으로, 차단리브(133)는 복수 개의 제 3 광 가이드(145)의 길이방향(전후 방향)으로 길게 배치된다.
도 7b는 제 3 광 가이드(145)의 일 실시예를 도시하고 있다. 도 7b를 참조하면, 실시예는 복수 개의 제 3 광 가이드(145) 사이의 누광을 방지하는 누광차단층(149)을 더 포함한다.
제 3 광 가이드(145a~145n)가 인접하여 복수개 배치되는 경우, 복수 개의 제 3 광 가이드(145) 사이에 광의 간섭이 일어나게 된다. 따라서, 누광차단층(149)은 제 3 광 가이드(145) 들 사이에 발생되는 누광을 차단한다.
누광차단층(149)은 제 3 광 가이드(145)의 적어도 일면에 반사물질 또는 불투명 물질이 코팅 또는 프린팅되어 형성될 수 있다. 누광차단층(149)은 제 3 광 가이드(145)의 적어도 일면에 반사물질 또는 불투명 물질이 부착되어 형성될 수 있다.
누광차단층(149)은 복수 개의 제 3 광 가이드(145)의 일 측면에 배치된다. 구체적으로, 복수개의 제 3 광 가이드(145)가 좌우방향으로 일정한 피치를 가지고 배치될 때, 누광차단층(149)은 좌우방향과 교차되는 제 3 광 가이드(145)의 일측면에 배치된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 인터페이스 장치의 분해 사시도, 도 9는 도 8에 도시된 사용자 인터페이스 장치의 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 다른 실시예에 따른 사용자 인터페이스 장치(100A)는 도 3의 실시예와 비교하면, 버텀커버(150A)와, 회로기판(130), 광원 및 광 가이드(140)의 위치에 차이점이 존재한다.
다른 실시예의 사용자 인터페이스 장치(100)는 탑 커버(110) 아래에 버텀커버(150A)가 배치되고, 버텀커버(150A)의 아래에 광원, 광 가이드(140)가 위치되고, 버텀커버(150A)와, 광원, 광 가이드(140)의 아래에 회로기판(130)이 위치된다.
광원에서 생성된 광이 광 가이드(140)를 통하여 탑 커버(110)의 상부로 방출될 수 있도록, 다른 실시예의 버텀커버(150A)는 투명한 재질로 이루어진다. 물론, 광 가이드(140)에서 방출된 광은 회로기판(130)을 통해 하부방향으로도 방출될 수 있다. 이 때, 회로기판(130)이 하부 외관을 형성하게 된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스 장치의 제어 블럭도이다.
사용자 인터페이스 장치(100)는, 입력부(30), 인터페이스부(40), 메모리(50), 프로세서(20) 및 전원 공급부(60)를 더 포함할 수 있다.
입력부(30)는, 사용자 입력을 수신할 수 있다. 입력부(30)는, 기계식 입력 장치, 터치식 입력 장치, 음성 입력 장치 또는 무선 입력 장치를 포함할 수 있다. 일 예로, 입력부는 상술한 바와 같이 터치 센서(31)로 구현된다.
터치 센서(31)는 광원을 제어 하기 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 터치 센서(31)는 차량(1)의 제어 대상을 제어하기 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다.
인터페이스부(40)는, 각종 신호, 정보 또는 데이터를 수신하거나, 프로세서(20)에서 처리 또는 생성된 신호, 정보 또는 데이터를 외부로 전송할 수 있다. 이를 위해, 인터페이스부(40)는, 유선 통신 또는 무선 통신 방식에 의해, 차량(1)의 ECU, 센싱부, 차량(1) 구동부 등과 데이터 통신을 수행할 수 있다.
인터페이스부(40)는, ECU 또는 센싱부로부터, 센서 정보를 수신할 수 있다.
여기서, 센서 정보는, 차량(1) 방향 정보, 차량(1) 위치 정보(GPS 정보), 차량(1) 각도 정보, 차속 정보, 차량(1) 가속도 정보, 차량(1) 기울기 정보, 차량(1) 전진/후진 정보, 배터리 정보, 연료 정보, 타이어 정보, 차량(1) 램프 정보, 차량(1) 내부 온도 정보, 차량(1) 내부 습도 정보, 비가 오는지에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이러한 센서 정보는, 헤딩 센서(heading sensor), 요 센서(yaw sensor), 자이로 센서(gyro sensor), 포지션 모듈(position module), 차량(1) 전진/후진 센서, 휠 센서(wheel sensor), 차량(1) 속도 센서, 차체 경사 감지센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 핸들 회전에 의한 스티어링 센서, 차량(1) 내부 온도 센서, 차량(1) 내부 습도 센서, 레인 센서 등으로부터 획득될 수 있다. 한편, 포지션 모듈은, GPS 정보 수신을 위한 GPS 모듈을 포함할 수 있다.
한편, 센서 정보 중, 차량(1) 주행과 관련한, 차량(1) 방향 정보, 차량(1) 위치 정보, 차량(1) 각도 정보, 차량(1) 속도 정보, 차량(1) 기울기 정보 등을 차량(1) 주행 정보라 명명할 수 있다.
메모리(50)는, 프로세서(20)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램, 사용자 인터페이스 장치(100) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(50)는, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있다. 메모리(50)는, 실시예에 따라, 프로세서(20)의 하위 구성으로 포함될 수 있다.
프로세서(20)는, 사용자 인터페이스 장치(100) 내의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(20)는, 입력부(30), 인터페이스부(40), 메모리(50), 광원 및 전원 공급부(60)와 전기적으로 연결될 수 있다.
프로세서(20)는, 인터페이스부(40)를 통해, 차량(1)의 정보를 수신할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(20)는 인터페이스부(40)를 통해 공기조화기의 송풍세기 정보, 오디오의 볼륨 정보 등을 수신할 수 있다.
프로세서(20)는 광원을 제어할 수 있다. 프로세서(20)는 터치 센서(31)에서 감지되는 터치 입력에 따라 광원을 제어할 수 있다. 프로세서(20)의 상세한 제어는 도 11에서 후술한다.
프로세서(20)는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
전원 공급부(60)는, 프로세서(20)의 제어에 의해, 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(60)는, 차량(1) 내부의 배터리 등으로부터 전원을 공급받을 수 있다.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 인터페이스 장치(100)의 사용예를 도시한 참고도이다.
초기에 사용자 인터페이스 장치(100)는 차량(1)의 실내에 은닉된 상태로 존재한다.
도 11a를 참조하면, 프로세서(20)는, 터치 센서(31)를 통해 제1 터치가 감지되는 경우, 제1 터치에 대응하여 광을 생성하도록 제1광원(70)을 제어한다. 여기서, 제1터치는 터치 센서(31)에 일정 시간 동안 터치 입력이 없는 상태에서 입력되는 첫번째 터치 입력으로 정의된다. 즉, 프로세서(20)는 제1터치가 감지되는 경우, 제1광원(70)이 온(on)되도록 제어하여서, 사용자에게 터치 입력 위치를 인식시키고, 터치 입력에 의해 제어되는 제어 대상 장치를 인식시킨다. 제1광원(70)의 광은 제 1 광 가이드(141)와 제 2 광 가이드(143)에 분산되어 제공된다. 도 11a에는 사용자에게 제어 대상 장치 및 사용자 인터페이스 장치(100)의 기능을 인식시키기 위해 제1영역(11)에 스피커의 형태로 광이 출광된다.
다른 예로, 프로세서(20)는, 터치 센서(31)를 통해 제1 터치가 감지되는 경우, 제1 터치에 대응하여 광을 생성하도록 제1광원(70), 보조광원을 제어한다. 제 1 광 가이드(141)와 제 2 광 가이드(143)의 균일한 휘도를 위해, 프로세서(20)는 제1터치가 감지되는 경우, 제1광원(70), 제1보조광원(91) 및 제2보조광원(95)이 온(on)되도록 제어한다.
도 11b를 참조하면, 프로세서(20)는, 터치 센서(31)를 통해 제2터치가 감지되는 경우, 제2터치에 대응하여 광을 생성하도록 복수의 제2광원(80)을 제어한다. 또한, 프로세서(20)는 터치 센서(31)를 통해 제2터치가 감지되는 경우, 제2터치에 대응하여 제어 대상 장치를 제어하는 제어신호를 출력한다.
여기서, 제2터치는 제1터치 후에 일정한 시간 내에 입력되는 터치 입력으로 정의될 수 있다. 일 예로, 제2터치는 제1터치 후 일정 시간 내에 입력되는 롱(Long) 터치, 슬라이드 터치일 수 있다.
구체적으로, 프로세서(20)는 제2터치의 슬라이딩 방향에 따라, 복수의 제2광원(80)이 온(on)되도록 제어하여서, 사용자에게 기능의 상태 기능의 레벨을 인식시킨다. 더욱 구체적으로, 프로세서(20)는 제2터치의 슬라이딩 방향에 따라, 오디오의 볼륨을 조정하고, 오디오의 볼륨에 대응하여 제2광원(80)들 중 일부 또는 전부를 온(on)되도록 제어한다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 광원;
    터치를 감지하는 터치 센서;
    상기 광원에서 생성되는 광을 전달하는 광 가이드; 및
    상기 광원, 상기 터치 센서, 상기 광 가이드를 커버하고, 상기 광 가이드에서 방출된 광을 차량 실내로 투과시켜 이미지를 투영하는 탑 커버;를 포함하고,
    상기 광원은 제1광원과 적어도 하나의 제2광원을 포함하고,
    상기 광 가이드는,
    상기 제1광원에서 생성되는 광을 제공받아 상기 탑 커버의 제1영역으로 전달하는 제 1 광 가이드;
    상기 제1광원에서 생성되는 광을 제공받아 상기 탑 커버의 제2영역으로 전달하는 제 2 광 가이드; 및
    상기 제2광원에서 생성되는 광을 제공받아 상기 탑 커버의 제3영역으로 전달하는 적어도 하나의 제 3 광 가이드를 포함하고,
    상기 제1광원에서 생성되는 광은 상기 제 1 광 가이드와, 제 2 광 가이드로 분산하여 제공되는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탑 커버는,
    상기 제1영역 내지 제3영역에 대응되고, 소정의 광 투과도를 가지는 광투과부와, 광을 차단하는 차단부를 포함하고,
    상기 광투과부의 두께는 상기 차단부 보다 얇은 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 광 가이드에서 공급된 광의 파장을 변경하여 상기 탑 커버의 제1영역 내지 제3영역에 제공하는 컬러필터를 더 포함하는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광 가이드에서 전달되는 광이 상기 탑 커버의 제1영역 내지 제3영역을 제외한 영역으로 전달되는 것을 제한하는 광차단 필터를 더 포함하는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 센서는 상기 제 2 광 가이드와 적어도 일부가 수직적으로 중첩되게 배치되는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 광 가이드 내지 제 3 광 가이드는 서로 분리되어 위치되는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 광 가이드 내지 제 3 광 가이드는 일체로 형성되고,
    상기 광 가이드는 상기 제 1 광 가이드 내지 제 3 광 가이드의 경계를 정의하고, 광을 차단하는 구획벽을 더 포함하는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1광원에서 제공된 광을 분산하여 상기 제 1 광가이드와 상기 제 2 광 가이드로 제공하는 광 경로 변환부를 더 포함하는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 광 경로 변환부는,
    상기 제1광원에서 제공된 광을 입사 받아 상기 제 1 광가이드 방향으로 반사키는 제1반사면과,
    상기 제1반사면과 소정의 각도를 가지게 배치되고, 상기 제1광원에서 제공된 광을 입사 받아 상기 제 2 광 가이드로 반사시키는 제2반사면을 가지는 리플렉터를 포함하는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 광 가이드의 길이는 상기 제 1 광 가이드의 길이 보다 긴 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1광원에서 상기 제2반사면으로 입사되는 광량은 상기 제1광원에서 상기 제1반사면으로 입사되는 광량 보다 큰 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 광 가이드에 광을 제공하는 제1 보조광원을 더 포함하는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1광원은 상기 제 2 광 가이드의 길이방향의 일단에 인접하여 배치되고, 상기 제1 보조광원은 상기 제 2 광 가이드의 길이방향의 타단에 인접하여 배치되는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 광 가이드에는 제1광원에서 제공된 광을 반사하는 반사돌기들을 더 포함하고,
    상기 반사돌기들의 피치는 상기 제1광원에서 멀어질수록 작아지는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 광 가이드는
    제1광원에서 광을 입사받는 입사면과,
    상기 입사면과 교차되게 배치되고, 상기 입사면 보다 큰 면적을 가지고 상기 입사면을 통해서 입사되는 광이 방출되는 방출면;
    상기 방출면과 마주보게 배치되고, 상기 입사면에서 입사되는 광을 반사시켜 전달시키는 전달면을 포함하고,
    상기 전달면은 상기 제1광원에서 멀어질수록 상기 방출면과 가깝게 배치되는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 제2광원은 복수 개가 배치되고,
    상기 제 3 광 가이드는 상기 제2광원에 대응되는 개수가 배치되고,
    상기 복수 개의 제 3 광 가이드 사이에 빛을 차단하는 차단리브들을 더 포함하는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 광원 및 터치 센서가 위치되는 공간을 제공하고, 광투과성을 가지는 회로기판을 더 포함하고,
    상기 차단리브는 상기 회로기판에서 돌출되어 형성되는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 광원 및 터치 센서가 위치되는 공간을 제공하고, 광투과성을 가지는 회로기판을 더 포함하는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 센서에서 감지되는 터치 입력에 따라 상기 광원을 제어하는 프로세서를 더 포함하는 차량용 사용자 인터페이스 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 터치 센서를 통해 제1 터치가 감지되는 경우, 상기 제1 터치에 대응하여 광을 생성하도록 상기 제1광원을 제어하는 차량용 사용자 인터페이스 장치.



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