特許第6971554号(P6971554)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6971554
(24)【登録日】2021年11月5日
(45)【発行日】2021年11月24日
(54)【発明の名称】タッチセンサ
(51)【国際特許分類】
   G06F 3/041 20060101AFI20211111BHJP
   G06F 3/0488 20130101ALI20211111BHJP
   B60W 50/10 20120101ALI20211111BHJP
【FI】
   G06F3/041 602
   G06F3/041 422
   G06F3/0488
   B60W50/10
【請求項の数】10
【全頁数】44
(21)【出願番号】特願2016-205496(P2016-205496)
(22)【出願日】2016年10月19日
(65)【公開番号】特開2017-224266(P2017-224266A)
(43)【公開日】2017年12月21日
【審査請求日】2019年10月9日
(31)【優先権主張番号】10-2016-0073200
(32)【優先日】2016年6月13日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】512187343
【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社
【氏名又は名称原語表記】Samsung Display Co.,Ltd.
(74)【代理人】
【識別番号】110002619
【氏名又は名称】特許業務法人PORT
(72)【発明者】
【氏名】洪 元 基
(72)【発明者】
【氏名】李 鐘 瑞
【審査官】 木村 慎太郎
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2015/041268(WO,A1)
【文献】 特開2014−095968(JP,A)
【文献】 特開2011−258043(JP,A)
【文献】 国際公開第2015/179760(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G06F 3/041
G06F 3/0488
B60W 50/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に備えられ、タッチの位置と圧力を検知する第1センサ及び複数の第2センサと、を含み、
前記第1センサは、タッチ入力による屈曲振動を検知し、
前記第2センサは、前記タッチ入力による静電容量の変化を検知し、
前記第1センサは、前記基板の一面の中央領域に位置し、前記第1センサが設けられた領域以外の領域であって、前記第2センサが設けられた領域に対するタッチの圧力を検知し、
前記複数の第2センサは、前記第1センサを囲むように放射状に配置され、
前記複数の第2センサのそれぞれの幅は、前記基板の中心から離れるほど増加し、
タッチの位置を極座標系で表す場合に、
前記第2センサによって、タッチの位置の角度座標を取得し、
前記第1センサ及び前記第2センサによって、タッチの位置の距離座標を取得することを特徴とする、タッチセンサ。
【請求項2】
前記複数の第2センサは、前記基板の一面と対向する他面に備えられることを特徴とする、請求項1に記載のタッチセンサ。
【請求項3】
前記第1センサは、圧力検知センサであり、前記複数の第2センサは、静電容量方式のセンサであることを特徴とする、請求項1または2に記載のタッチセンサ。
【請求項4】
前記基板は、円状の平面基板であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタッチセンサ。
【請求項5】
前記第1センサ及び前記複数の第2センサから取得したセンシング信号を用いて、前記タッチの位置と圧力の強さを算出するセンサ制御部をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のタッチセンサ。
【請求項6】
前記センサ制御部は、極座標(Polar Coordinate)を基準として、前記タッチの位置を算出することを特徴とする、請求項5に記載のタッチセンサ。
【請求項7】
前記センサ制御部は、前記複数の第2センサから取得したセンシング信号を参照して、前記タッチの角度座標を算出することを特徴とする、請求項5または6に記載のタッチセンサ。
【請求項8】
基板と、
前記基板上に備えられ、タッチの位置と圧力を検知する第1センサ及び複数の第2センサと、
前記第1センサ及び前記複数の第2センサから取得したセンシング信号を用いて、前記タッチの位置と圧力の強さを算出するセンサ制御部と、を含み、
前記第1センサは、前記基板の一面の中央領域に位置し、
前記複数の第2センサは、前記第1センサを囲むように配置され、
前記複数の第2センサのそれぞれの幅は、前記基板の中心から離れるほど増加し、
前記センサ制御部は、
前記第1センサによって前記タッチが検知された時刻及び前記第2センサによって前記タッチが検知された時刻を参照して、距離座標を取得することを特徴とするタッチセンサ。
【請求項9】
前記センサ制御部は、前記第1センサによって検知した圧力の強さを算出することを特徴とする、請求項8に記載のタッチセンサ。
【請求項10】
基板と、
前記基板上に備えられ、タッチの位置と圧力を検知する第1センサ及び複数の第2センサと、
前記第1センサ及び前記複数の第2センサから取得したセンシング信号を用いて、前記タッチの位置と圧力の強さを算出するセンサ制御部と、を含み、
前記第1センサは、前記基板の一面の中央領域に位置し、
前記複数の第2センサは、前記第1センサを囲むように配置され、
前記複数の第2センサのそれぞれの幅は、前記基板の中心から離れるほど増加し、
前記センサ制御部は、前記タッチの距離座標を参照して前記検知した圧力の強さを補償することを特徴とするタッチセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タッチセンサ及びこれを用いたタッチ検知方法に関する。
【背景技術】
【0002】
情報ディスプレイに関する関心が高まり、携帯できる情報媒体への利用ニーズが増えるに伴って、表示装置に対する研究及び商業化が重点的に行われている。
【0003】
最近の表示装置は、映像表示機能に加えてユーザのタッチ入力を受けるためのタッチセンサを備えている。これにより、ユーザはタッチセンサを介してより便利に表示装置を利用できるようになった。
【0004】
また、最近では、タッチ位置だけでなく、タッチにより発生する圧力を用いてユーザに多様な機能を提供しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】韓国特許公開第10−2015−0115104号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、円状に最適化されたタッチセンサの構造を提供することにその目的がある。
【0007】
本発明は、円状に最適化されたタッチセンサを用いてタッチ地点及びタッチの強さを複合的に把握する方法を提供することに他の目的がある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の実施例によるタッチセンサは、基板と、上記基板上に備えられ、タッチの位置と圧力を検知する第1センサ及び複数の第2センサと、を含み、上記第1センサは上記基板の一面の中央領域に位置し、上記複数の第2センサは上記第1センサを囲むように配置され、上記複数の第2センサのそれぞれの幅は、上記基板の中心から離れるほど増加する。
【0009】
また、上記複数の第2センサは、上記基板の一面と対向する他面に備えられる。
【0010】
また、上記1センサは圧力検知センサで、上記複数の第2センサは静電容量方式のセンサである。
【0011】
また、上記基板の一面に備えられ、上記第1センサと離隔して上記第1センサの少なくとも一部を囲むように形成される緩衝部材をさらに含む。
【0012】
また、上記第1センサは少なくとも2つ以上である。
【0013】
また、上記基板は円状の平面基板である。
【0014】
また、上記基板はドーム状の立体基板である。
【0015】
また、上記第1センサ及び上記複数の第2センサから取得したセンシング信号を用いて上記タッチの位置と圧力の強さを算出するセンサ制御部をさらに含む。
【0016】
また、上記センサ制御部は、極座標(Polar Coordinate)を基準として上記タッチの位置を算出する。
【0017】
また、上記センサ制御部は、上記複数の第2センサから取得したセンシング信号を参照して上記タッチの角度座標を算出する。
【0018】
また、上記センサ制御部は、上記第1センサによって上記タッチが検知された時刻及び上記第2センサによって上記タッチが検知された時刻を参照して距離座標を取得する。
【0019】
また、上記センサ制御部は、上記第1センサによって検知した圧力の強さを算出する。
【0020】
また、上記センサ制御部は、上記タッチの距離座標を参照して上記検知した圧力の強さを補償する。
【0021】
本発明の実施例による基板上に位置する第1センサ及び複数の第2センサを含むタッチセンサを用いたタッチ検知方法は、上記複数の第2センサによって検知した信号から上記タッチの角度座標を算出する段階と、上記タッチが入力された時点から上記第1センサで上記タッチを検知するまでに要する時間を算出する段階と、上記所要時間を参照して上記タッチの距離座標を算出する段階と、上記角度座標と上記距離座標を合わせて上記タッチの位置を取得する段階と、を含む。
【0022】
また、上記第1センサによって検知した信号を参照して上記タッチによる圧力の強さを算出する段階をさらに含む。
【0023】
また、上記第1センサによって検知した信号を、上記距離座標に対応する割合分だけ補償して上記圧力の強さを算出する。
【0024】
また、上記所要時間は、上記第2センサによって上記タッチが検知された時刻及び上記第1センサによって上記タッチが検知された時刻によって算出される。
【0025】
また、上記距離座標は、上記所要時間と上記基板における波動の速度によって計算される。
【0026】
また、上記複数の第2センサのうちいずれか1つの第2センサ上に入力されるタッチは、同じ角度座標を有すると判断する。
【0027】
また、上記第1センサは圧力検知センサで、上記複数の第2センサは静電容量方式のセンサである。
【0028】
本発明の他の実施例によるネットワークで接続された車両を制御するための表示装置は、第1領域を含む映像表示領域を介して映像を表示する表示部と、上記第1領域に入力されるタッチを検知するためのタッチセンサと、を含み、上記表示部は手動走行モード中に上記第1領域に車両制御用グラフィカルユーザインターフェース(GUI)を表示する。
【0029】
また、上記車両制御用GUIは、上記車両の速度を調節するための減速制御オブジェクト及び加速制御オブジェクトと、上記車両の走行方向を調節するための複数の操向制御オブジェクトと、上記車両のギアを調節するための複数のギア制御オブジェクトと、を含む。
【0030】
また、上記加速制御オブジェクトは、上記減速制御オブジェクトの右側に位置する。
【0031】
また、上記操向制御オブジェクトは、上記減速制御オブジェクトと上記加速制御オブジェクトを囲んで位置する。
【0032】
また、上記ギア制御オブジェクトは、上記減速制御オブジェクト、上記加速制御オブジェクト及び操向制御オブジェクトより右側に位置する。
【0033】
また、上記表示装置は、上記車両から伝送されたモード変更信号に応じて上記手動走行モードに切り替わる。
【0034】
また、警告音を発生させる音響出力部をさらに含み、当該音響出力部は、上記手動走行モードに切り替わる際、警告音を発生させる。
【0035】
また、ハプティック効果を提供するハプティックモジュールをさらに含み、当該ハプティックモジュールは、上記手動走行モードに切り替わる際、ハプティック効果を提供する。
【0036】
また、上記映像表示領域は第2領域をさらに含み、上記表示部は上記手動走行モード中に上記第2領域に上記車両の周辺映像を表示する。
【0037】
また、上記タッチセンサは、上記減速制御オブジェクトに入力されるタッチを検知するための減速タッチセンサと、上記加速制御オブジェクトに入力されるタッチを検知するための加速タッチセンサと、上記操向制御オブジェクトに入力されるタッチを検知するための操向タッチセンサと、上記ギア制御オブジェクトに入力されるタッチを検知するためのギアタッチセンサと、を含む。
【0038】
また、上記減速タッチセンサと上記加速タッチセンサは、上記タッチの圧力を検知できる圧力センサである。
【0039】
また、上記操向タッチセンサと上記ギアタッチセンサは、静電容量方式のタッチセンサである。
【0040】
本発明の他の実施例による表示装置を用いた車両の制御方法は、車両の自律走行中に異常が発生した場合、手動走行モードに切り替わる段階と、上記車両が手動走行モードに切り替わる場合、表示装置が第1領域に車両制御用グラフィカルユーザインターフェース(GUI)を表示する段階と、上記車両制御用GUIに入力されるタッチに応じて上記車両の走行が制御される段階と、を含む。
【0041】
また、上記車両が手動走行モードに切り替わる場合、上記表示装置が警告音を発生させる段階をさらに含む。
【0042】
また、上記車両が手動走行モードに切り替わる場合、上記表示装置がハプティック効果を発生させる段階をさらに含む。
【0043】
また、上記車両制御用GUIは、上記車両の速度を調節するための減速制御オブジェクト及び加速制御オブジェクトと、上記車両の走行方向を調節するための複数の操向制御オブジェクトと、上記車両のギアを調節するためのギア制御オブジェクトと、を含む。
【0044】
また、上記加速制御オブジェクトは、上記減速制御オブジェクトの右側に位置する。
【0045】
また、上記操向制御オブジェクトは、上記減速制御オブジェクトと上記加速制御オブジェクトを囲んで位置する。
【0046】
また、上記ギア制御オブジェクトは、上記減速制御オブジェクト、上記加速制御オブジェクト及び操向制御オブジェクトより右側に位置する。
【0047】
また、上記表示装置が第1領域に車両制御用(GUI)を表示する段階では、第2領域に上記車両の周辺映像を表示する表示装置を用いる。
【発明の効果】
【0048】
本発明によれば、円状に最適化されたタッチセンサを提供することができる。
【0049】
また、本発明によれば、単純な構造に配置されたセンサを用いてタッチ地点及びタッチの強さを複合的に把握することができる。
【0050】
また、本発明によれば、少ない数のセンサと配線だけでタッチセンサを実現することができる。
【0051】
また、本発明によれば、デッドスペースを低減させることができる。
【0052】
また、本発明によれば、高いタッチ解像度を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0053】
図1】本発明の一実施例によるタッチセンサを示す平面図である。
図2図1のI1−I1’線に沿う断面図である。
図3】本発明の一実施例によるセンサ制御部を含むタッチセンサを概略的に示すブロック図である。
図4a図1及び図2に示したタッチセンサを用いてタッチ位置を検出する動作を説明するための図である。
図4b図1及び図2に示したタッチセンサを用いてタッチ位置を検出する動作を説明するための図である。
図4c図1及び図2に示したタッチセンサを用いてタッチ位置を検出する動作を説明するための図である。
図5a】本発明の一実施例による緩衝部材を含むタッチセンサを示す図である。
図5b図5aのI2−I2’線に沿う断面を示す図である。
図6】本発明の実施例によるタッチセンサを含むタッチセンサ一体型の表示装置を示す図である。
図7】本発明の他の実施例によるタッチセンサを示す図である。
図8】本発明の他の実施例によるタッチセンサを示す図である。
図9】本発明の他の実施例によるタッチセンサを示す図である。
図10】本発明の一実施例を適用した場合の円形基板に備えられるセンサの数を例示して説明するための図である。
図11】比較例として、従来技術を適用した場合の円形基板に備えられるセンサの数を説明するための図である。
図12】本発明の一実施例による配線数の低減効果を説明するための図である。
図13】本発明の実施例によるタッチ検知方法を説明するためのフローチャートである。
図14】本発明の一実施例による第1センサを示す図である。
図15a】本発明の他の実施例による第1センサとその動作方法を説明するための図である。
図15b】本発明の他の実施例による第1センサとその動作方法を説明するための図である。
図16a】本発明の他の実施例による第1センサとその動作方法を説明するための図である。
図16b】本発明の他の実施例による第1センサとその動作方法を説明するための図である。
図17】本発明の実施例による表示装置を用いた車両制御システムを示す図である。
図18】本発明の実施例による表示装置を示す図である。
図19】本発明の実施例による車両を示す図である。
図20】本発明の実施例による表示部及び表示駆動部を示す図である。
図21a】本発明の実施例による手動走行モードでの映像表示領域を示す図である。
図21b】本発明の実施例による手動走行モードでの映像表示領域を示す図である。
図22】本発明の実施例による車両制御用グラフィカルユーザインタフェースを示す図である。
図23】本発明の実施例による表示部及びタッチセンサを示す図である。
図24】本発明の実施例による第1タッチセンサを示す図である。
図25】本発明の他の実施例による第1タッチセンサを示す図である。
図26a】本発明の実施例による減速タッチセンサ、加速タッチセンサ、及び操向タッチセンサの様々な形態を例示的に示す図である。
図26b】本発明の実施例による減速タッチセンサ、加速タッチセンサ、及び操向タッチセンサの様々な形態を例示的に示す図である。
図26c】本発明の実施例による減速タッチセンサ、加速タッチセンサ、及び操向タッチセンサの様々な形態を例示的に示す図である。
図27】本発明の実施例による減速タッチセンサを示す図である。
図28a】本発明の他の実施例による減速タッチセンサとその動作方法を説明するための図である。
図28b】本発明の他の実施例による減速タッチセンサとその動作方法を説明するための図である。
図29a】本発明のさらに他の実施例による減速タッチセンサとその動作方法を説明するための図である。
図29b】本発明のさらに他の実施例による減速タッチセンサとその動作方法を説明するための図である。
図30】本発明の実施例による表示装置を用いた車両制御方法を示すフローチャートである。
図31a】本発明の実施例による車両制御方法により手動走行する様子を示す図である。
図31b】本発明の実施例による車両制御方法により手動走行する様子を示す図である。
図31c】本発明の実施例による車両制御方法により手動走行する様子を示す図である。
図31d】本発明の実施例による車両制御方法により手動走行する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0054】
その他の実施例の具体的な内容は、詳細な説明及び図面に含まれている。
【0055】
本発明の利点及び特徴並びにこれらを達成する方法は、添付の図面とともに詳細に後述する実施例を参照すれば明確であろう。しかし、本発明は、以下に開示する実施例に限定されるものではなく、異なる多様な形態に実現されてもよい。以下の説明において、ある部分が他の部分と接続されているとは、直接接続されている場合だけでなく、その中間に他の素子を介して電気的に接続されている場合も含む。また、図面において本発明と関係のない部分は、本発明の説明を明確にするために省略しており、明細書の全体を通じて類似する部分には同じ図面符号を付した。
【0056】
以下、本発明の実施例に係る図面を参照して、本発明の実施例によるタッチセンサ及びこれを用いた検知方法について説明する。
【0057】
本発明の実施例によるタッチセンサの構成
図1は本発明の一実施例によるタッチセンサを示す平面図であり、図2図1のI1−I1’線に沿う断面図である。
【0058】
図1及び図2を参照すると、本発明の一実施例によるタッチセンサ100は、基板110、第1センサ120、及び複数の第2センサ130を含んで構成されることができる。
【0059】
基板110は、所定の半径を有する円状であってもよい。
【0060】
基板110は、ガラス、樹脂(resin)などの絶縁性材料からなってもよい。また、基板110は、曲げるか折ることができるように可撓性(flexibility)を有する材料からなってもよく、単層構造または多層構造であってもよい。
【0061】
例えば、基板110は、ポリスチレン(polystyrene)、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol)、ポリメチルメタクリレート(Polymethyl methacrylate)、ポリエーテルスルホン(polyethersulfone)、ポリアクリレート(polyacrylate)、ポリエーテルイミド(polyetherimide)、ポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate)、ポリフェニレンスルファイド(polyphenylene sulfide)、ポリアリレート(polyarylate)、ポリイミド(polyimide)、ポリカーボネート(polycarbonate)、トリアセテートセルロース(triacetate cellulose)、セルロースアセテートプロピオネート(cellulose acetate propionate)のうち少なくともいずれか1つを含んでもよい。しかし、基板110を構成する材料は多様に変わってもよく、繊維強化プラスチック(FRP、Fiber reinforced plastic)などであってもよい。
【0062】
第1センサ120は基板110の一面に位置するが、特に基板110の中央領域に位置することができる。より具体的には基板110の中心O上に位置してもよい。
【0063】
第1センサ120は、タッチセンサ100に加わる圧力の強さを検知するセンサであってもよい。
【0064】
第1センサ120の種類及び動作方法は、以下に図14図16bを参照して具体的に説明する。
【0065】
複数の第2センサ130は、第1センサ120が位置する基板110の一面の反対面に位置してもよく、複数の第2センサ130と第1センサ120は、基板110の同じ面に位置してもよい。
【0066】
図1に示すように、複数の第2センサ130のそれぞれは、所定の中心角と半径からなる扇子(扇型)状、または所定の頂角を有する二等辺三角形、または、これらに類似する形状(所定の頂点、または一辺から離れるほど幅が大きくなる形状)を有することができる。
【0067】
また、円状の基板110に対応するように、複数の第2センサ130は円状をなすように配列されていてもよい。即ち、複数の第2センサ130の頂点が基板110の中心領域を囲み、複数の第2センサ130の弧(またはエッジ)が基板110の円周に対応するように配列されてもよい。
【0068】
一方、図1では、基板110が円状であると想定したが、これに限らず、必要に応じて様々な形状に変えてもよい。
【0069】
複数の第2センサ130のそれぞれは静電容量の変化量を検知するためのものであって、導電性物質を含む。例えば、第2センサ130を構成する導電性物質は金属やこれらの合金を含んでもよい。上記金属には、金(Au)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)、銅(Cu)、白金(Pt)などが挙げられる。
【0070】
または、導電性物質は透明導電性物質からなってもよい。上記透明導電性物質には、銀ナノワイヤー(AgNW)、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Antimony Zinc Oxide)、ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)、ZnO(Zinc Oxide)、SnO2(Tin Oxide)、カーボンナノチューブ(Carbon Nano Tube)、グラフェン(graphene)などが挙げられる。
【0071】
図3は、本発明の一実施例によるセンサ制御部を含むタッチセンサを概略的に示すブロック図である。
【0072】
図3を参照すると、本発明の一実施例によるタッチセンサ100はセンサ制御部150をさらに含んで構成されることができる。
【0073】
センサ制御部150は、第1センサ120及び第2センサ130により検知された信号を取得し、タッチセンサ100に印加されたタッチの位置及び圧力の強さなどを検出することができる。
【0074】
このため、センサ制御部150は、第1センサ120及び複数の第2センサ130と接続されてもよい。
【0075】
一方、図3では、説明の便宜上、第1センサ120によって検知された信号と第2センサ130によって検知された信号が同じセンサ制御部150で処理されると想定して示したが、これに限定されない。例えば、第1センサ120から出力される信号を処理するためのセンサ制御部と第2センサ130から出力される信号を処理するためのセンサ制御部がそれぞれ分離されて備えられていてもよい。
【0076】
図4a〜4cは、図1図3に示したタッチセンサを用いてタッチ位置を検出する動作を説明するための図である。
【0077】
上述したように、本発明によるタッチセンサ100は、圧力の強さを検知する第1センサ120と静電容量の変化を検知する第2センサ130をともに含んでおり、センサ制御部150は、第1センサ120によって検知された信号と第2センサ130によって検知された信号を参照してタッチ位置を算出することができる。
【0078】
本発明によると、図4aに示したように、極座標系(Polar Coordinate)を用いてタッチ位置を算出することができる。
【0079】
より具体的には、タッチ位置の座標をT(r、θ)とするとき、複数の第2センサ130によって検知された信号からタッチ位置の角度座標θを取得し、複数の第2センサ130によって検知された信号及び第1センサ120によって検知された信号の両方を参照してタッチ位置の距離座標rを取得することができる。
【0080】
図4bを参照すると、複数の第2センサ130のうちのいずれのセンサにタッチが入力されたかによってタッチ位置の角度座標θが決まる。
【0081】
例えば、図面符号の130−1に該当する第2センサがタッチ入力を検知する場合は、タッチ位置の角度座標θはθ1であり、図面符号の130−2に該当する第2センサがタッチ入力を検知する場合は、タッチ位置の角度座標θはθ2でありうる。
【0082】
即ち、タッチの入力位置と基板110の中心Oからの離隔距離には関係なく、同じ第2センサ130−1上に入力されたタッチは、同じ角度座標θ1を有する。
【0083】
このように、タッチ入力の角度座標を取得するために、所定の記憶装置(不図示)には複数の第2センサ130のそれぞれに付された番号とそれに対応する角度座標値がマッピングされて記憶されてもよい。
【0084】
次いで、静電容量の変化を検知する第2センサ130とは異なり、第1センサ120は、指などの接触によって発生した屈曲振動(bending wave)をタッチ信号として検知する。
【0085】
即ち、図4cに示したように、タッチ入力によって発生した屈曲振動が第1センサ120に達するまでに所定時間Δtがかかることがあり、上記所定時間Δtは下記の数1のように表すことができる。
【0086】
【数1】
【0087】
(t1は第2センサ130がタッチ入力を検知した時点、t2は第1センサ120がタッチ入力を検知した時点に該当する。)
一方、同じ媒質において、屈曲振動の波はその振幅の大きさ(サイズ)に関係なく(即ち、タッチ圧力の強さに関係なく、)常に同じ速度で進行する。
【0088】
したがって、第1センサ120がタッチ入力によって発生した屈曲振動を検知するまでに上記振動が移動した距離rは、以下の数2のように表すことができる。
【0089】
【数2】
【0090】
ここで、vは基板に対応する波動の速度、Δtは上記数1によって算出されたもので、タッチ入力後に第1センサ120が上記タッチ入力による振動を検知するまでに要した時間である。
【0091】
本発明によると、第1センサ120が基板110の中心Oに位置するため、基板110の中心Oからrだけ離れた位置にタッチ入力が発生したと考えることができる。したがって、rはタッチ位置の距離座標となりうる。
【0092】
即ち、第1センサ120がタッチ入力を検知した時刻と、第2センサ130がタッチ入力を検知した時刻に対する情報と、を取得すると、上記[数1]と[数2]に基づいてタッチ位置の距離座標rを算出することができる。
【0093】
一方、波動の速度vは、基板の種類によって変わりうる。
【0094】
上述した方法によりタッチ位置の角度座標θと距離座標rを取得すると、タッチ位置T(r、θ)を最終座標として特定することができる。
【0095】
タッチ位置T(r、θ)を把握した後には、第1センサ120によって検知された信号からタッチ時に加えられた圧力の強さを算出することができる。
【0096】
しかし、本発明によると、第1センサ120が基板110上に複数個分散して位置するのではなく、基板110の中央のみに配置するため、タッチ入力によって発生した波動が第1センサ120まで移動するにつれて次第に強さ(Force Intensity)が減衰する。
【0097】
また、上記波動は、タッチが入力された位置と第1センサ120との距離が離れるほど、大きな割合で減衰する。
【0098】
したがって、タッチ入力時に発生した圧力の強さを正確に算出するためには、波動が移動するにつれて減衰した分を補償しなければならない。このとき、タッチが入力された位置と第1センサ120との距離が離れるほど、補償値(または補償比率)が大きくなることがある。
【0099】
タッチ入力による圧力の強さは、以下の数3によって補償することができる。
【0100】
【数3】
【0101】
ここで、Fcは補償後の圧力の強さ、Fsは第1センサ120によって検知された圧力の強さ、rはタッチ入力位置と第1センサ120との距離、a及びbは任意の定数である。
【0102】
また、媒質、即ち、基板の種類に応じて、aとbの値は変わりうる。
【0103】
また、タッチ入力位置と第1センサ120との距離rは、上記[数1]及び[数2]により算出されたものであってもよい。
【0104】
図5aは本発明の一実施例による緩衝部材を含むタッチセンサを示す図であり、図5bは図5aのI2−I2’線に沿う断面図である。
【0105】
図5a及び図5bを参照すると、本発明の実施例によるタッチセンサ100は緩衝部材160をさらに含むことができる。
【0106】
緩衝部材160は、基板110上に備えられ、第1センサ120が位置する面と同じ面に備えられてもよい。また、緩衝部材160は、第1センサ120と離隔して位置し、第1センサ120を囲む形状に備えられてもよい。例えば、緩衝部材160は、基板110の一面の縁に沿って形成されることができる。
【0107】
緩衝部材160は、第1センサ120が基板110上に位置することにより発生する段差を補償し、外部からの衝撃を緩和して第1センサ120を保護する機能を有することができる。
【0108】
そのため、緩衝部材160は、弾性力を有することができる。例えば、緩衝部材160は、外部からの圧力によって変形が生じ、上記外部からの圧力が取り除かれると、再び元の状態に復元できる弾性力を有することができる。
【0109】
また、緩衝部材160の高さは、外部の衝撃から第1センサ120を保護するために、第1センサ120の高さと同一またはそれより高くてもよい。
【0110】
緩衝部材160は、弾性力を有するように多孔性高分子からなってもよい。例えば、緩衝部材160は、スポンジのような発泡体の形態であってもよい。
【0111】
例えば、緩衝部材160は、熱可塑性エラストマー(thermoplastic elastomer)、ポリスチレン(polystyrene)、ポリオレフィン(polyolefin)、ポリウレタン熱可塑性エラストマー(polyurethane thermoplastic elastomers)、ポリアミド(polyamides)、合成ゴム(synthetic rubbers)、ポリジメチルシロキサン(polydimethylsiloxane)、ポリブタジエン(polybutadiene)、ポリイソブチレン(polyisobutylene)、ポリ(スチレン−ブタジエン−スチレン)[poly(styrene−butadienestyrene)]、ポリウレタン(polyurethanes)、ポリクロロプレン(polychloroprene)、ポリエチレン(polyethylene)、シリコーン(silicone)など、及びこれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されるものではない。
【0112】
図5a及び図5bでは、説明の便宜上、緩衝部材160が基板110の全縁に沿って形成された円形の帯状であると想定して示したが、これに限定されない。即ち、第1センサ120が基板110の下部に配置されることにより発生した段差を補償して基板110を支持できるのであれば、緩衝部材160は基板110の縁のうち少なくとも一部のみに設けられてもよい。
【0113】
図6は、本発明の実施例によるタッチセンサを含むタッチセンサ一体型の表示装置を示す図である。
【0114】
図6を参照すると、本発明の実施例によるタッチセンサ一体型の表示装置は、ブラケット170と、ブラケット170の内部に収容される表示パネル111と、第1センサ120と、緩衝部材160と、ウィンドウ180と、を含む。
【0115】
図6には、タッチセンサ一体型の表示装置の一例として、表示パネル111に複数の第2センサ130が一体化しており、表示パネル111の下部に第1センサ120が配置された実施例が示されている。
【0116】
しかし、本発明はこれに限定されず、センサの位置は多様に変更されてもよい。例えば、図1図5bを参照して説明したように、別の基板110を基材にしてセンサ120、130を実現してもよく、図6に示すように、第2センサ130が表示パネル111と一体化して実現されてもよい。
【0117】
または、第2センサ130がウィンドウ180と一体に実現されるように変更実施されてもよい。例えば、ウィンドウ180の下部面上に第2センサ130を形成してもよい。
【0118】
即ち、タッチセンサ一体型の表示装置内において、第1及び第2センサ120、130の位置やこれと一体化される構成要素は多様に変更実施されてもよい。
【0119】
一方、図6には図示しなかったが、表示装置には偏光板、接着剤などがさらに含まれて構成されてもよい。
【0120】
図7は、本発明の他の実施例によるタッチセンサを示す平面図である。
【0121】
図7を参照すると、本発明の他の実施例によるタッチセンサ100aは、複数の第1センサ123、125を含んで構成されることができる。
【0122】
このとき、複数の第1センサ123、125は基板110の中央領域に位置し、複数の第2センサ130は上記中央領域を囲む形に配列されてもよい。
【0123】
図1及び図2に示した実施例では、第1センサ120の中心が基板110の中心Oに対応するように配置される。
【0124】
これとは異なり、図7による本発明の他の実施例では、複数の第1センサ123、125のうち少なくとも1つ以上は、基板110の中心Oと所定距離だけ離隔された状態であってもよい。
【0125】
タッチセンサ100aには、シングルタッチ(1ヶ所のタッチ)だけでなく、マルチタッチ(複数の箇所のタッチ)T1、T2が同時に入力されてもよい。たとえば、それぞれのマルチタッチT1、T2は、異なる角度座標を有するが、同じ距離座標r1を有する位置に入力される場合が生じ得る。
【0126】
このとき、マルチタッチT1、T2のそれぞれから発生した波動が基板の中心部に達するまでに要する時間は同じであるため、図1及び図2に示したような実施例では、第1センサ120は上記波動を同時に検知するようになる。
【0127】
即ち、第1センサ120が相違するタッチにより発生した信号として検知できず、1つの信号として検知し、タッチ入力の位置を正確に算出できない可能性がある。
【0128】
図7に示すような本発明の他の実施例によると、複数の第1センサ123、125のうち少なくともいずれか1つ以上は、基板110の中心Oに対応しない位置に設けられる。
【0129】
したがって、基板110の中心Oから同じ距離r離れた位置にマルチタッチT1、T2が同時に入力されても、第1センサ123、125とマルチタッチそれぞれの位置との距離は異なる。即ち、第1センサ123、125は異なる時点にタッチ入力を検知することができる。
【0130】
一方、図7には、他の実施例によるタッチセンサ100aの例として、2つの第1センサ123、125が配置された実施例が示されているが、本発明はこれに限定されない。即ち、第1センサ123、125の数は、多様に変更されてもよい。
【0131】
図8は本発明の他の実施例によるタッチセンサを示す図で、図9図8に示したタッチセンサの断面図である。
【0132】
図1図7を参照して説明した本発明の実施例では、タッチセンサの基板110は円状の平面である。
【0133】
しかし、本発明の他の実施例によるタッチセンサの基板113は、図8に示すようにドーム(dome)状であってもよい。そのため、基板113の断面は図9に示すようにアーチ(Arch)状でありうる。
【0134】
第1センサ120は、ドーム状の基板113の内部に位置してもよい。より具体的には、ドーム状の基板113において、高さが最も高い地点を基板113の中心とするとき、第1センサ120は上記中心に対応する位置に設けられることができる。
【0135】
また、複数の第2センサ130は基板113の外面に位置してもよく、第1センサ120が設けられる基板113の中央領域を囲むように配列されてもよい。
【0136】
また、図8に示すように、複数の第2センサ130のそれぞれは第1センサ120から離れるほど、幅が大きくなる形状であってもよい。
【0137】
図10及び図11は、本発明の一実施例が適用された場合の円形の基板に備えられるセンサの数と、従来技術が適用された場合の円形の基板に備えられるセンサの数とを比較して説明するための図である。
【0138】
図10及び図11では、実際、タッチ入力が可能な活性化領域が20(mm)の半径を有する円形であるため、円周は40π(mm)であることを例に挙げて説明する。
【0139】
図10は、本発明の一実施例が適用された場合の円形の基板に備えられるセンサの数を例示的に示す図である。
【0140】
図10では、基板上に配置される第2センサ130の弧の長さd1が3.925(mm)の扇子状であることを例に挙げて説明する。
【0141】
このとき、上記基板上には32個の第2センサ130が配置されうる。
【0142】
図10には示されていないが、複数の第2センサ130のそれぞれには検知信号を出力してセンサ制御部に伝達するための配線が接続されており、図10は第2センサ130の数が32個であるため、必要な配線の数も32個となる。
【0143】
また、第2センサ130が円形に配列されて配置されるため、上記活性化領域内には配線が位置しないこともある。
【0144】
図11は、比較例として、従来技術が適用された場合の円形の基板に備えられるセンサの数を例示的に示す図である。
【0145】
図10に示されたタッチセンサと客観的に比較するために、図11でも図10に示したのと同じ大きさの活性化領域内にセンサ137が配置されることとする。
【0146】
また、従来技術は静電容量の変化量の検知方式の1つである自己静電容量方式のタッチセンサ(self−capacitive touch sensor)であるとする。
【0147】
また、従来技術によるセンサ137の各辺の長さd2は4(mm)で、図10に示した第2センサ130の弧の長さであるd1と類似する長さにする。
【0148】
図11を参照すると、20(mm)の半径を有する活性化領域を実現するためには、88個のセンサ137が必要であるため、各センサ137に接続される配線も88個備えなければならない。
【0149】
即ち、図10に示したタッチセンサと比較すると、2.75倍以上の配線をさらに備えなければならない。
【0150】
また、上記配線は活性化領域内に備えられるようになり、本発明に比べてSNR(信号対雑音比、Signal to Noise Ratio)が低く、活性化領域以外の領域にもセンサ137が備えられて、不要な空間であるデッドスペース(dead space)が増加する。
【0151】
図12は、本発明の一実施例による配線数の減少効果を説明するための図である。
【0152】
図12は、半径がRの円形の基板上にセンサが配置されることを例に挙げて説明する。また、本発明の一実施例による第2センサのエッジの長さ(または、扇子状の場合は弧の長さ)及び従来技術による自己静電容量方式のタッチセンサの幅が両方とも4(mm)であることを例に挙げて説明する。即ち、図10及び図11に示したd1及びd2は両方とも4(mm)であるとする。
【0153】
この場合、本発明による第2センサ130は基板上に約(2πR)/4個備えられ、従来技術による自己静電容量方式のタッチセンサ137は基板上に約πR/16個備えられる。
【0154】
即ち、本発明の実施例によると、円形の基板上に備えられるセンサの数は、従来技術による自己静電容量方式のタッチセンサに備えられるセンサの数に比べて8/Rの分だけ減少する。
【0155】
また、上述したように、タッチセンサに必要な配線の数は、基板上に備えられるセンサの数に対応するため、本発明によると、タッチセンサに必要な配線の数も従来技術に比べて8/Rの分だけ減少する効果がある。
【0156】
例えば、半径が16(mm)の場合には、配線の数が従来に比べて1/2に減少し、半径が32(mm)の場合には、1/4に減少する。即ち、図12に示したように、半径が大きくなるほど、配線の減少効果が増大する。
【0157】
一方、図10図12では、従来技術が自己静電容量方式のタッチセンサであることを例に挙げて本発明と比較したが、上記従来技術は相互静電容量方式のタッチセンサ(mutual−capacitive touch sensor)であってもよい。
【0158】
但し、相互静電容量方式のタッチセンサは、駆動センサと検知センサを用いるため、駆動センサが位置する層と検知センサが位置する層(layer)の両方を備えなければならない。
【0159】
即ち、相互静電容量方式のタッチセンサを用いる従来技術によりタッチセンサを実現する場合、少なくとも2つ以上の層が必要である。従って、本発明によりタッチセンサを実現するときより工程が複雑になる。
【0160】
結局、本発明の実施例によると、従来技術より少ない数のセンサを備えるため、それに伴う配線の数も減らすことができる。したがって、製造工程を簡略化でき、配線によるSNR効率を上げることができる。
【0161】
また、センサの形状及び配置構成も円形の基板に対応させてデッドスペースを低減することができる。
【0162】
また、基板上に配置された第2センサ130の幅が基板の中心に向かうほど、狭くなるため、基板の中心部に近いほど、高いタッチ解像度(resolution)を実現することができる。
【0163】
また、同じ媒質を通過する波動は重なっても互いに干渉しないため、タッチセンサ上にマルチタッチが入力されてもそれぞれの位置を正確に算出することができる。
【0164】
以下では、図13を参照して、本発明によるタッチセンサを用いてタッチを検知する方法について説明する。
【0165】
図13は、本発明の実施例によるタッチ検知方法を説明するためのフローチャートである。
【0166】
本発明によるタッチセンサ上にタッチ入力が発生する(S100)と、まず第2センサで上記タッチを検知する(S110)。
【0167】
次いで、第2センサで検知した信号を参照して上記タッチの角度座標を算出する(S120)。第2センサを用いて角度座標を算出する方法は、図4a〜図4cを参照して上述した通りであるので、具体的な方法に関する説明は省略する。
【0168】
次いで、第1センサで上記タッチを検知する(S130)。タッチセンサ上にタッチが入力されると、それによって発生した波動が基板の中央に位置する第1センサに達するまでに時間がかかるため、第1センサは第2センサより遅く上記タッチを検知しうる。
【0169】
次に、第2センサによって上記タッチが検知された時刻と、第1センサによって上記タッチが検知された時刻とを参照して、タッチ入力時から第1センサがこれを検知するまでに要した時間を算出する(S140)。
【0170】
上記所要時間が算出されると、基板での波動速度及び上述した[数1]と[数2]を用いて上記タッチの距離座標を算出する(S150)。
【0171】
それから、算出した角度座標と距離座標を合わせて上記タッチの最終座標を取得する(S160)。
【0172】
次に、第1センサで取得した信号を参照して上記タッチ入力に対する圧力の強さを算出する(S170)。このとき、上述したように、波動が進行するにつれて力の強さが減衰するため、先に算出した距離座標と、[数3]とを用いて、減衰した分の圧力の強さを補償することができる。
【0173】
以下では、図14図16bを参照して本発明による第1センサについて具体的に説明する。
【0174】
図14は、本発明の一実施例による第1センサを示す図である。
【0175】
第1センサは、上述したように、基板に入力される圧力及びその強さを検知する機能を有するものであってもよい。
【0176】
図14を参照すると、本発明の一実施例による第1センサは可変抵抗要素であってもよい。
【0177】
可変抵抗要素は、変形した程度に応じて電気的特性が変化する構成要素であって、外部から印加される圧力(または力)に応じて抵抗が変わりうる。
【0178】
例えば、可変抵抗要素に加わる力が増加するほど、可変抵抗要素の抵抗は減少することができる。または、逆に、可変抵抗要素に提供される力が増加するほど、可変抵抗要素の抵抗が増加することもできる。
【0179】
可変抵抗要素は、圧力に応じて抵抗が変化する物質を含んでもよい。例えば、可変抵抗要素は、圧力検知物質(force sensitive material)または圧力検知レジスター(force sensitive resistor)と称される物質を含んでもよい。
【0180】
可変抵抗要素は、PZT(lead zirconate titanate)とPVDF(polyvinylidene fluoride)などの圧電物質(piezo−electric materials)、カーボンパウダー(carbon powder)、QTC(Quantum tunnelling composite)、シリコーン(silicone)、カーボンナノチューブ(Carbon Nano Tube)、及びグラフェン(graphene)のうち少なくともいずれか1つを含んでもよい。
【0181】
また、上記可変抵抗要素はナノ粒子を含んでもよい。上記ナノ粒子はナノチューブ、ナノコラム、ナノロッド、ナノ気孔、ナノワイヤーなどであってもよい。
【0182】
上記ナノ粒子は、炭素、黒鉛、半金属、金属、上記半金属または金属の導電性酸化物、または上記半金属または金属の導電性窒化物の粒子を含むか、絶縁性ビーズ上に上記粒子がコートされたコアシェル構造の粒子またはこれらの組み合わせを含んでもよい。上記半金属は、アンチモン(Sb)、ゲルマニウム(Ge)及びヒ素(As)のいずれか1つまたはこれらの合金を含んでもよい。上記金属は、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、スカンジウム(Sc)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、インジウム(In)、スズ(Sn)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)、カドミウム(Cd)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)などまたはこれらの合金を含んでもよい。上記導電性酸化物は、インジウムスズオキサイド(ITO)、インジウム亜鉛オキサイド(IZO)、アルミニウムがドープされた亜鉛酸化物(AZO)、ガリウムインジウム亜鉛酸化物(GIZO)、亜鉛酸化物(ZnO)などまたはこれらの混合物を含んでもよい。
【0183】
本発明の一実施例では、上記ナノ粒子はカーボンナノチューブ、グラフェンや銀ナノワイヤーのうち少なくともいずれか1つであってもよいが、これに限定されない。
【0184】
また、可変抵抗要素の形状は図14に示した形状に限定されず、多様に変化してもよい。
【0185】
図15a及び図15bは、本発明の他の実施例による第1センサとその動作方法を説明するための図である。
【0186】
図15aを参照すると、本発明による第1センサは第1導電体115aと第2導電体117aを含むことができる。
【0187】
第1導電体115aと第2導電体117aは互いに離隔して位置してもよい。
【0188】
また、第1導電体115aと第2導電体117aの間には別の構成要素が位置してもよい。
【0189】
第1導電体115aと第2導電体117aは導電性物質を含む。本発明の実施例における上記導電性物質は、金属やこれらの合金を含んでもよい。上記金属には、金(Au)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)、銅(Cu)、白金(Pt)などが挙げられる。
【0190】
本発明の実施例における上記第1導電体115aと第2導電体117aは透明導電性物質からなってもよい。上記透明導電性物質には、銀ナノワイヤー(AgNW)、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Antimony Zinc Oxide)、ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)、ZnO(Zinc Oxide)、SnO(Tin Oxide)、カーボンナノチューブ(Carbon Nano Tube)、グラフェン(graphene)などが挙げられる。第1導電体115aと第2導電体117aは単一膜または多重膜からなってもよく、例えば、上記物質のうち2以上の物質が積層された多層膜を含んでもよい。
【0191】
第1導電体115aと第2導電体117aは、図面上に板状に示されているが、これに限定されず、様々な形状に変形されてもよい。
【0192】
また、第2導電体117aは、第1導電体115aと同一物質または異なる物質からなってもよい。
【0193】
一方、図15aは第1センサに圧力Fが印加されていない状態を示したものであり、図15bは圧力Fが印加された状態を示したものである。
【0194】
図15aを参照すると、第1センサに圧力Fが印加されていない場合、第1導電体115aと第2導電体117aの間には第1静電容量C1が形成される。
【0195】
図15bを参照すると、ユーザのタッチなどによって第1センサに圧力Fが加わる場合、第1導電体115aと第2導電体117aの距離が変化し、それに応じて第1導電体115aと第2導電体117aの静電容量は変化しうる。例えば、第1静電容量C1は、印加される圧力Fによって第2静電容量C2に変化しうる。
【0196】
即ち、第1導電体115aと第2導電体117aの相互静電容量は、外部から印加される圧力Fに応じて変化することができる。
【0197】
図16a及び図16bは、本発明の他の実施例による第1センサとその動作方法を説明するための図である。
【0198】
図16aを参照すると、本発明による第1センサは第1基板115bと第2基板117bを含むことができる。
【0199】
第1基板115bと第2基板117bは互に離隔して位置してもよい。
【0200】
また、第1基板115bと第2基板117bのそれぞれには複数の突起119が形成されてもよい。
【0201】
第1基板115bと第2基板117bは、第1基板115bに形成された突起119と第2基板117bに形成された突起119が対向するように配置されてもよい。また、第1基板115bに形成された突起119のそれぞれは、第2基板117bに形成された突起119のそれぞれと対応する位置に設けられてもよい。
【0202】
突起119は導電性物質を含む。本発明の実施例において、突起119を構成する導電性物質は金属やこれらの合金を含んでもよい。上記金属及び合金の種類は上述したものと同じであるため、これに対する具体的な説明は省略する。
【0203】
また、図面上には、突起119は楕円の一部を除去したような形状に示されているが、これに限定されず、様々な形状に変形されてもよい。
【0204】
一方、図16aは第1センサに圧力Fが印加されていない状態を示すもので、図16bは圧力Fが印加された状態を示すものである。
【0205】
図16aを参照すると、第1センサに圧力Fが印加されていない場合、第1基板115bに形成された突起119と第2基板117bに形成された突起119は互いに離隔している。
【0206】
図16bを参照すると、ユーザのタッチなどによって第1センサに圧力Fが加わる場合、第1基板115bと第2基板117bの距離が変化し、これに応じて第1基板115bに形成された突起119と第2基板117bに形成された突起119のうち一部が接触するようになる。
【0207】
このとき、圧力Fの強さが強くなるほど、第1基板115bに形成された突起119と第2基板117bに形成された突起同士の接触面積が広くなる。即ち、突起119同士が接触した面積から第1センサに印加された圧力Fを検知し、その強さを算出することができる。
【0208】
一方、本発明の実施例による第1センサは、図14図16bを参照して説明したセンサのいずれか1つのみで構成されてもよいが、本発明はこれに限定されない。即ち、上述した様々な種類のセンサのうち2つ以上のセンサを組み合わせた形態のセンサであってもよい。
【0209】
以下では、図17図31dを参照して、本発明の他の実施例による表示装置及びこれを用いた車両制御方法について説明する。
【0210】
本発明の他の実施例による表示装置の構成
自律走行車とは、一般的に運転者が操作せずに車が自ら走行環境を認識し、目的地まで走行する車のことである。最近では、人間の不注意による交通事故を大幅に減らすことができるとの期待から自律走行技術が注目を浴びている。
【0211】
自律走行技術が発展するにつれ、車両の座席配置構造をより自由に変化できるになる。例えば、現在の運転席の概念は無くなり、運転者はハンドルの前の特定座席にいる必要がなくなることもあり得る。
【0212】
しかし、車の安全な自律走行を確保したとしても、予期しない変化または必要に応じて搭乗者に車の操作が求められることがある。
【0213】
その場合、搭乗者が後向きになっていると、車の走行状況がきちんと把握できないか、それに合わせた制御が困難なことがあり得る。
【0214】
そのため、車の自律走行によって従来とは異なる搭乗者の運転環境に対応する、ユーザへの便利な設備及び安全な運転操作に関する研究が求められている。
【0215】
図17は、本発明の実施例による表示装置を用いた車両制御システムを示す図である。
【0216】
図17を参照すると、本発明の実施例による車両制御システムは、表示装置1100と車両1200を含むことができる。
【0217】
表示装置1100は、画面にコンテンツを表示することで、ユーザに提供する一般的な機能だけでなく、必要に応じて車両1200の走行を制御する機能を有しうる。
【0218】
例えば、車両1200が正常に自律走行をしている場合、ユーザは表示装置1100を介して動画、写真などの様々なコンテンツを鑑賞することができる。
【0219】
また、車両1200に対するユーザの手動操作が必要な場合、ユーザは表示装置1100を介して車両1200の走行を制御することができる。
【0220】
例えば、ユーザは、表示装置1100を介して車両1200の走行方向、速度、ギア変速などを制御することができる。
【0221】
車両1200は、自律走行が可能な車両であって、自律走行またはユーザの操作による手動走行が可能である。
【0222】
例えば、車両1200は、自律走行モード中には自律走行を、手動走行モード中には手動走行を行うことができる。
【0223】
特に、手動走行モードでは、表示装置1100に入力されるユーザの命令に応じて車両1200の動きを制御することができる。
【0224】
表示装置1100と車両1200は無線ネットワークを介して接続されてもよい。これにより、車両1200の搭乗者は位置に関係なく表示装置1100を容易に利用することができる。
【0225】
無線ネットワークには多様な方式を用いることができるが、例えば、ブルートゥース(登録商標)(Bluetooth(登録商標))、Wi−Fi(Wireless−Fidelity)、RFID(Radio Frequency Identification)、赤外線通信(Infrared Data Association;IrDA)、UWB(Ultra Wide Band)、ZigBee、NFC(Near Field Communication)などを用いることができる。但し、無線ネットワークの種類はこれに限定されない。
【0226】
表示装置1100はユーザが携帯できる端末であってもよい。例えば、表示装置1100は、スマートフォン(smart phone)、ラップトップコンピュータ(laptop computer)、PDA(personal digital assistants)、PMP(portable multimedia player)、タブレット(tablet)、ウェアラブルデバイス(wearable device)などであってもよい。
【0227】
また、表示装置1100は、車両1200内の特定場所に固定されてもよい。
【0228】
一方、表示装置1100は可撓性(flexibility)であってもよく、そうでなくてもよい。
【0229】
図18は、本発明の実施例による表示装置を示す図である。
【0230】
図18を参照すると、本発明の実施例による表示装置1100は、表示部1110、タッチセンサ1120、音響出力部1130、ハプティックモジュール1140、通信部1150、及び表示制御部1160を含むことができる。
【0231】
表示部1110は、映像表示領域を介して所定の映像を表示することができる。このため、表示部1110は、映像表示領域に位置する複数の画素を含んでもよい。
【0232】
表示部1110は、多様な方式の表示パネルで実現されてもよく、例えば、有機発光表示パネル(Organic Light Emitting diode Display Panel)、液晶表示パネル(Liquid Crystal Display Panel)、プラズマ表示パネル(Plasma Display Panel )、電気泳動表示パネル(Electrophoretic Display Panel)、電気湿潤表示パネル(Electro Wetting Display Panel)などで実現されることができる。但し、表示部1110の実現方式はこれに限定されない。
【0233】
タッチセンサ1120は、表示装置1100に入力されるユーザのタッチを検出することができる。
【0234】
例えば、タッチセンサ1120は、表示部1110と相互層構造をなすか、一体型に形成されることで、タッチスクリーンを実現することができる。
【0235】
具体的には、表示部1110の映像表示領域に入力されるタッチを認識するために、タッチセンサ1120は上記映像表示領域の少なくとも一部と重なるように位置してもよい。
【0236】
音響出力部1130は、表示装置1100の動作に必要な音をユーザに提供することができる。例えば、動画または音楽の再生時に音を出力し、特定の機能を実行する際にこれを知らせる信号音(例えば、警告音)を発することができる。
【0237】
このような音響出力部1130は、音を出力するためのスピーカー(speaker)を含んでもよい。
【0238】
ハプティックモジュール1140はユーザが感じられる様々なハプティック(haptic)効果を発生させることができる。ハプティックモジュール1140が発生させるハプティック効果の代表的な例には振動がある。ハプティックモジュール1140で発生する振動の強さとパターンなどは、ユーザの選択または表示制御部1160の設定によって制御されることができる。例えば、ハプティックモジュール1140は、異なる振動を合成して出力するか、順に出力することもできる。
【0239】
また、ハプティックモジュール1140は、特定の機能を実行する際に、これを知らせるためのハプティック効果をユーザに提供することができる。
【0240】
通信部1150は、車両1200と無線ネットワークを設定し、これを介して車両1200とのデータ送受信を行うことができる。
【0241】
表示制御部1160は、上述した表示装置1100の構成要素を制御する役割を果たすことができる。
【0242】
例えば、表示制御部1160は、車両1200の走行モードに応じて、表示部1110、タッチセンサ1120、音響出力部1130、及びハプティックモジュール1140の動作を制御することができる。
【0243】
図19は、本発明の実施例による車両を示す図である。
【0244】
図19を参照すると、本発明の実施例による車両1200は、操向装置1210、減速装置1220、加速装置1230、ギア装置1240、映像センサ1250、距離センサ1260、通信部1270、及び車両制御部1280を含むことができる。操向装置、減速装置、加速装置、およびギア装置を合せて「走行装置」と称する。
【0245】
車両制御部1280は、自律走行モードで走行装置1210、1220、1230、1240を自動制御することにより、車両1200の自律走行を行うことができる。
【0246】
例えば、車両制御部1280は、映像センサ1250と距離センサ1260を介して検知した情報を用いて、走行装置1210、1220、1230、1240を自動制御することができる。
【0247】
映像センサ1250は、車両1200に装着されて車両1200の周辺映像(例えば、前方映像、後方映像、側方映像など)を取得することができる。
【0248】
映像センサ1250は複数個設けられてもよく、車両1200の周辺映像が撮影できるカメラを含んでもよい。
【0249】
距離センサ1260は、車両1200の周辺に存在する物体(例えば、車両、障害物など)を検出し、車両1200と物体との距離を測定することができる。即ち、距離センサ1260は、車両1200の周辺に位置する物体に関する情報を検出することができる。例えば、距離センサ1260は、レーダー(Radio Detection And Ranging、RADAR)、ライダー(Light Detection And Ranging、LIDAR)、超音波センサ、赤外線センサ、レーザーセンサなどであってもよい。しかし、距離センサ1260の種類はこれに限定されない。
【0250】
ただし、自律走行モード中の状況に応じて、搭乗者による手動走行が必要な場合があり得る。
【0251】
例えば、自律走行に必要な映像センサ1250または距離センサ1260などに異常が生じた場合は、これ以上安定した自律走行ができないため、車両1200は手動走行モードに切り替わることができる。
【0252】
この場合、車両制御部1280は、通信部1270を介して表示装置1100にモード変更信号Ceを伝送することができる。
【0253】
このとき、表示装置1100は通信部1150を介してモード変更信号Ceを受信することができ、この場合、表示制御部1160は車両1200が手動走行モードに切り替わったことを認識することができる。
【0254】
これに応じて、表示制御部1160は、表示部1110に車両制御用グラフィカルユーザインターフェース(Graphical User Interface、GUI)を提供することができる。
【0255】
ユーザは、上記車両制御用GUIへのタッチ入力を通じて車両1200の走行を制御することができる。
【0256】
即ち、表示制御部1160は、タッチセンサ1120を介してユーザのタッチ入力を認識し、これを反映した車両制御信号Caを生成することができる。このとき、生成された車両制御信号Caは、通信部1150を介して車両1200に伝送されうる。
【0257】
したがって、車両制御部1280は、通信部1270を介して車両制御信号Caを受信し、車両制御信号Caに応じて操向装置1210、減速装置1220、加速装置1230、及びギア装置1240のうち少なくとも1つを制御することができる。
【0258】
例えば、車両制御信号Caは、車両1200の操向を制御するための操向制御信号と、車両1200の速度を制御するための減速及び加速制御信号と、車両1200のギア変速を制御するためのギア制御信号と、を含んでもよい。
【0259】
一方、車両制御部1280は、映像センサ1250を介して取得した車両1200の周辺映像情報Cmを表示装置1100に伝送することができる。
【0260】
これにより、表示装置1100の表示制御部1160は車両1200から伝送された周辺映像情報Cmを用いて、表示部1110の映像表示領域に車両1200の周辺映像を表示することができる。
【0261】
一方、表示制御部1160は、車両1200からモード変更信号Ceを受信した場合、ユーザに手動走行モードに切り替わったことを知らせることができる。
【0262】
例えば、表示制御部1160は、音響出力部1130を制御して手動走行モードに切り替わったことを知らせる警告音を発生させることができる。また、表示制御部1160は、ハプティックモジュール1140を制御して手動走行モードに切り替わったことを知らせるハプティック効果(例えば、振動)を発生させることができる。
【0263】
警告音とハプティック効果は順に、または同時に発生することができ、警告音とハプティック効果のいずれかは省略されてもよい。
【0264】
車両1200の通信部1270は、表示装置1100の通信部1150と既設定の無線ネットワークを介して無線通信を行うことができる。
【0265】
図20は、本発明の実施例による表示部及び表示駆動部を示す図である。
【0266】
図20を参照すると、本発明の実施例による表示部1110は、複数のデータラインD1〜Dm、複数の走査ラインS1〜Sn、及び複数の画素Pを含むことができる。
【0267】
画素Pは、表示部1110の映像表示領域DAに配置され、データラインD1〜Dm及び走査ラインS1〜Snと接続されてもよい。
【0268】
また、各画素Pは、データラインD1〜Dm及び走査ラインS1〜Snを介してデータ信号及び走査信号の供給を受けることができる。
【0269】
表示駆動部1300は、走査駆動部1310、データ駆動部1320、及びタイミング制御部1350を含んでもよい。
【0270】
走査駆動部1310は、走査駆動部の制御信号SCSに応じて走査ラインS1〜Snに走査信号を供給することができる。例えば、走査駆動部1310は、走査ラインS1〜Snに走査信号を順に供給することができる。
【0271】
走査駆動部1310は、別の構成要素(例えば、回路基板(circuit board))を介して表示部1110に位置した走査ラインS1〜Snと電気的に接続されてもよい。
【0272】
他の実施例では、走査駆動部1310は表示部1110に直接実装されてもよい。
【0273】
データ駆動部1320は、タイミング制御部1350からデータ駆動部の制御信号DCSと、映像データDATAの入力とを受けてデータ信号を生成することができる。
【0274】
データ駆動部1320は、生成されたデータ信号をデータラインD1〜Dmに供給することができる。
【0275】
データ駆動部1320は、別の構成要素(例えば、回路基板)を介して表示部1110に位置したデータラインD1〜Dmと電気的に接続されてもよい。
【0276】
他の実施例では、データ駆動部1320は表示部1110に直接実装されてもよい。
【0277】
特定の走査ラインに走査信号が供給されると、上記特定の走査ラインと接続された一部の画素PはデータラインD1〜Dmから伝達されるデータ信号の供給を受けることができ、上記一部の画素Pは供給されたデータ信号に応じた輝度で発光することができる。
【0278】
タイミング制御部1350は、走査駆動部1310とデータ駆動部1320とを制御するための制御信号を生成することができる。
【0279】
例えば、上記制御信号は、走査駆動部1310を制御するための走査駆動部の制御信号SCSと、データ駆動部1320を制御するためのデータ駆動部の制御信号DCSと、を含んでもよい。
【0280】
また、タイミング制御部1350は、走査駆動部の制御信号SCSを走査駆動部1310に供給し、データ駆動部の制御信号DCSをデータ駆動部1320に供給することができる。
【0281】
タイミング制御部1350は、データ駆動部1320の仕様に合わせて映像データDATAを変換してデータ駆動部1320に供給することができる。
【0282】
上述した表示駆動部1300は表示部1110を制御するための役割を果たすことができ、これは上述した表示制御部1160に含まれてもよい。
【0283】
図21a及び図21bは、本発明の実施例による手動走行モードにおける映像表示領域を示す図である。
【0284】
図21aを参照すると、車両1200が手動走行モードに切り替わった場合、表示部1110は映像表示領域DAの少なくとも一部の領域に車両制御用GUI M1を表示することができる。
【0285】
例えば、映像表示領域DAに含まれた第1領域A1に車両制御用GUI M1が表示されてもよい。
【0286】
また、表示部1110は、映像表示領域DAの他の一部の領域(例えば、第2領域A2)に車両1200の周辺映像M2を表示することができる。
【0287】
このとき、車両1200の周辺映像M2は、車両1200に設けられた映像センサ1250を介して取得することができる。
【0288】
したがって、搭乗者は、車両1200の周辺映像M2を見ながら車両制御用GUI M1を介して車両1200の走行を手動制御することができる。
【0289】
図21aでは、映像表示領域DAが左右二つの領域A1、A2に分かれた場合を示したが、映像表示領域DAの分割方式は多様に変更されてもよく、第1領域A1と第2領域A2の配置構造も多様に変わってもよい。
【0290】
図21bを参照すると、映像表示領域DAは、図21aと比べて第3領域A3をさらに含むことができる。
【0291】
このとき、第3領域A3には、動画または写真などのコンテンツM3が表示されてもよい。
【0292】
例えば、自律走行モード中、ユーザは映像表示領域DAに表示されるコンテンツM3を鑑賞することができる。
【0293】
緊急事態が発生して手動走行モードに切り替わる場合、映像表示領域DAは図21aまたは図21bのように変換されることができる。
【0294】
映像表示領域DAが図21bのように変換される場合は、自律走行モード中に搭乗者が鑑賞していたコンテンツM3が継続的に表示されることができる。
【0295】
図21bでは、映像表示領域DAが三つの領域A1、A2、A3に分かれた場合を示したが、映像表示領域DAの分割方式は多様に変更されてもよく、第1領域A1、第2領域A2及び第3領域A3の配置構造も多様に変わってもよい。
【0296】
自律走行モード中の映像表示領域DAに対しては別に図示しなかったが、コンテンツM3が表示される第3領域A3が基本的に含まれることができる。また、自律走行モード中の映像表示領域DAには、上記第3領域A3の他にも車両制御用GUI M1を表示する第1領域A1及び/または車両1200の周辺映像M2を表示する第2領域A2がさらに含まれてもよい。
【0297】
図22は、本発明の実施例による車両制御用グラフィカルユーザインターフェースを示す図である。
【0298】
図22を参照すると、車両制御用GUI M1は、表示部1110の映像表示領域DAのうち第1領域A1に表示されることができる。
【0299】
このような車両制御用GUI M1は、車両1200の走行を制御するための複数のオブジェクト1410、1420、1430、1440を含んでもよい。
【0300】
例えば、車両制御用GUI M1は、車両1200の速度を調節するための減速制御オブジェクト1410及び加速制御オブジェクト1420と、車両1200の走行方向を調節するための複数の操向制御オブジェクト1430と、車両1200のギアを調節するための複数のギア制御オブジェクト1440と、を含んでもよい。
【0301】
このとき、減速制御オブジェクト1410は車両のブレーキ(brake)に相応し、加速制御オブジェクト1420は車両のアクセル(accelerator)に相応することができる。
【0302】
また、操向制御オブジェクト1430は車両のハンドル(steering wheel)に対応し、ギア制御オブジェクト1440は車両の変速レバー(gear control lever)に対応することができる。
【0303】
加速制御オブジェクト1420は減速制御オブジェクト1410の右側に位置し、ギア制御オブジェクト1440は減速制御オブジェクト1410、加速制御オブジェクト1420、及び操向制御オブジェクト1430より右側に位置することができる。
【0304】
また、操向制御オブジェクト1430は、減速制御オブジェクト1410と加速制御オブジェクト1420を囲む形に配置されてもよい。
【0305】
ギア制御オブジェクト1440は、それぞれ各自に付されたギア段(gear stage)をともに表示することができる。
【0306】
例えば、ギア制御オブジェクト1440は、それぞれP、R、N、D、2、1等のギア段をともに表示することができる。
【0307】
車両1200の手動走行モード中、ユーザは減速制御オブジェクト1410と加速制御オブジェクト1420をタッチすることで、車両1200の速度を調節することができ、操向制御オブジェクト1430をタッチすることで、車両1200の走行方向を調整することができ、ギア制御オブジェクト1440をタッチすることで、車両1200のギア段を調節することができる。
【0308】
図23は、本発明の実施例による表示部及びタッチセンサを示す図である。
【0309】
図23を参照すると、本発明の実施例によるタッチセンサ1120は、表示部1110と重なるように配置されてもよい。
【0310】
これは、表示部1110の映像表示領域DAに入力されるユーザのタッチを検知するためのもので、タッチセンサ1120は映像表示領域DAの少なくとも一部と重なってもよい。
【0311】
表示部1110とタッチセンサ1120の結合方式は多様に実現されてもよく、例えば、インセル(In−Cell)方式及びオンセル(On−Cell)方式などで実現されることができるが、これに限定されない。
【0312】
タッチセンサ1120は、第1領域A1に入力されるタッチを検知するための第1タッチセンサ1121を含んでもよい。このために、第1タッチセンサ1121は第1領域A1と重なるように配置されることができる。
【0313】
例えば、ユーザは第1領域A1に表示される車両制御用GUI M1を認識し、上記車両制御用GUI M1にタッチを行うことができる。
【0314】
このとき、第1タッチセンサ1121は、タッチの位置及び圧力などを検知することができる。後に、第1タッチセンサ1121についてさらに詳細に説明する。
【0315】
また、タッチセンサ1120は、映像表示領域DAのうち第1領域A1を除く残りの領域Arに入力されるタッチを検知するための第2タッチセンサ1122を含んでもよい。このため、第2タッチセンサ1122は、残りの領域Arと重なるように配置されることができる。
【0316】
例えば、ユーザは、残りの領域Arに表示される車両1200の周辺映像M2とコンテンツM3等にタッチを行うことができる。
【0317】
このとき、第2タッチセンサ1122は多様な方式で実現されることができる。例えば、第2タッチセンサ1122は、静電容量方式のタッチセンサ(capacitive touch sensor)、抵抗膜方式のタッチセンサ(resistive touch sensor)、光検知方式のタッチセンサ(optical touch sensor)などで実現されてもよいが、これに限定されない。
【0318】
図24は、本発明の実施例による第1タッチセンサを示す図である。
【0319】
図24を参照すると、本発明の実施例による第1タッチセンサ1121は、減速タッチセンサ1510、加速タッチセンサ1520、操向タッチセンサ1530、及びギアタッチセンサ1540を含んでもよい。
【0320】
減速タッチセンサ1510は、車両制御用GUI M1の減速制御オブジェクト1410に入力されるタッチを検知することができる。
【0321】
また、実際のブレーキと類似して動作するように減速タッチセンサ1510は、タッチの圧力を検知できる圧力センサで実現されてもよい。
【0322】
タッチ入力の正確度を上げるために、減速制御オブジェクト1410は減速タッチセンサ1510と同一または類似する形態であってもよく、第1領域A1のうち減速タッチセンサ1510と重なる位置に表示されることができる。
【0323】
ユーザが手動走行モードで減速制御オブジェクト1410をタッチする場合、表示制御部1160は入力されたタッチの圧力を検出することができ、また、検出した圧力を反映した車両制御信号Caを車両制御部1280に伝送することができる。
【0324】
このとき、車両制御部1280は、車両制御信号Caに含まれている圧力の情報を参照して減速装置1220を調節することができ、これにより、車両1200の速度は減少することができる。
【0325】
加速タッチセンサ1520は、車両制御用GUI M1の加速制御オブジェクト1420に入力されるタッチを検知することができる。
【0326】
また、実際のアクセルと類似して動作するように加速タッチセンサ1520は、タッチの圧力を検知できる圧力センサで実現されてもよい。
【0327】
タッチ入力の正確度を上げるために、加速制御オブジェクト1420は、加速タッチセンサ1520と同一または類似する形態であってもよく、第1領域A1のうち加速タッチセンサ1520と重なる位置に表示されることができる。
【0328】
実際のブレーキ及びアクセルの配置構造と同様に、加速タッチセンサ1520は減速タッチセンサ1510の右側に位置することができる。
【0329】
ユーザが手動走行モードで加速制御オブジェクト1420をタッチした場合、表示制御部1160は入力されたタッチの圧力を検出することができ、また、検出した圧力を反映した車両制御信号Caを車両制御部1280に伝送することができる。
【0330】
このとき、車両制御部1280は車両制御信号Caに含まれている圧力の情報を参照して加速装置1230を調節することができ、これにより、車両1200の速度は増加することができる。
【0331】
操向タッチセンサ1530は、車両制御用GUI M1の操向制御オブジェクト1430に入力されるタッチを検知することができる。
【0332】
このとき、操向タッチセンサ1530は、自己静電容量方式のタッチセンサ(self−capacitive touch sensor)で実現されてもよい。
【0333】
このため、操向タッチセンサ1530は複数の電極1531を含んでもよく、表示制御部1160は電極1531の自己静電容量(self−capacitance)の変化量を介してタッチ位置を検出することができる。
【0334】
タッチ入力の正確度を上げるために、操向制御オブジェクト1430は操向タッチセンサ1530の電極1531と同一または類似する形態であってもよく、第1領域A1のうち各電極1531と重なる位置に表示されることができる。
【0335】
操向タッチセンサ1530の電極1531は、減速タッチセンサ1510と加速タッチセンサ1520を囲む形に配置されてもよい。
【0336】
このとき、電極1531の形状及び面積は位置によって同一または異なるように設定されてもよい。一例として、電極1531は左右対称の形に配置されることができる。
【0337】
ユーザが手動走行モードで操向制御オブジェクト1430のうち少なくとも1つをタッチした場合、表示制御部1160は入力されたタッチの位置を検出することができ、検出したタッチ位置を反映した車両制御信号Caを車両制御部1280に伝送することができる。
【0338】
このとき、車両制御部1280は車両制御信号Caに含まれているタッチ位置の情報を参照して操向装置1210を調節することができ、これにより、車両1200の走行方向は変更されうる。
【0339】
また、操向制御オブジェクト1430に対して、スライドタッチなどにより複数のタッチ入力が発生した場合、表示制御部1160はタッチ入力の方向性を検出することができ、検出したタッチ入力の方向性を反映した車両制御信号Caを車両制御部1280に伝送することができる。
【0340】
したがって、車両制御部1280は、車両制御信号Caに含まれているタッチの方向性の情報を参照して操向装置1210を調節することができ、これにより、車両1200の走行方向は変更されうる。
【0341】
操向タッチセンサ1530の電極1531は、導電性物質を含んでもよい。本発明の実施例における上記導電性物質は、金属やこれらの合金を含むことができる。上記金属には、金(Au)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)、銅(Cu)、白金(Pt)などが挙げられる。
【0342】
また、電極1531は、透明導電性物質からなってもよい。上記透明導電性物質には、銀ナノワイヤー(AgNW)、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Antimony Zinc Oxide)、ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)、ZnO(Zinc Oxide)、SnO(Tin Oxide)、カーボンナノチューブ(Carbon Nano Tube)、グラフェン(graphene)などが挙げられる。電極1531は単層または複数層からなってもよく、例えば、上記物質のうち2以上の物質が積層された多重層を含むことができる。
【0343】
ギアタッチセンサ1540は、車両制御用GUI M1のギア制御オブジェクト1440に入力されるタッチを検知することができる。
【0344】
このとき、ギアタッチセンサ1540は、自己静電容量方式で実現されてもよい。
【0345】
このため、ギアタッチセンサ1540は、複数の電極1541を含んでもよく、表示制御部1160は、電極1541の自己静電容量の変化量を介してタッチ位置を検出することができる。
【0346】
電極1541の形状及び面積は、位置によって同一または異なるように設定されてもよい。例えば、電極1541は、四角形、三角形、円形などの様々な形状に変わってもよい。
【0347】
タッチ入力の正確度を上げるために、ギア制御オブジェクト1440は、ギアタッチセンサ1540の電極1541と同一または類似する形態であってもよく、第1領域A1のうち各電極1541と重なる位置に表示されうる。
【0348】
実際の変速レバーの配置構造と同様に、ギアタッチセンサ1540は、減速タッチセンサ1510、加速タッチセンサ1520、及び操向タッチセンサ1530より右側あるいは左側に位置することができる。
【0349】
ユーザが手動走行モード中にギア制御オブジェクト1440のいずれか1つをタッチした場合、表示制御部1160は入力されたタッチの位置を検出することができ、これにより、ユーザが選択したギア段を認識することができる。
【0350】
したがって、表示制御部1160は、ユーザが選択したギア段の情報を反映した車両制御信号Caを車両制御部1280に伝送することができる。
【0351】
このとき、車両制御部1280は、車両制御信号Caに含まれているギア段の情報を参照してギア装置1240を調節することができ、これにより、車両1200のギア段を変更することができる。
【0352】
ギアタッチセンサ1540の電極1541は、操向タッチセンサ1530の電極1531と同じ物質で形成されてもよく、また、それと同様の層構造であってもよい。
【0353】
図25は、本発明の他の実施例による第1タッチセンサを示す図である。
【0354】
図25を参照すると、本発明の実施例による操向タッチセンサ1530は、相互静電容量方式のタッチセンサ(mutual−capacitive touch sensor)で実現されことができる。
【0355】
このため、操向タッチセンサ1530は、第1電極1531と第2電極1532を含んでもよい。
【0356】
第1電極1531と第2電極1532は、減速タッチセンサ1510と加速タッチセンサ1520を囲む形に配置されてもよい。
【0357】
このとき、第1電極1531と第2電極1532は、互に交差するように配置されてもよい。
【0358】
例えば、第1電極1531が図25のように配置される場合、第2電極1532は第1電極1531と交差するように曲がりながら長く延長されてもよい。
【0359】
これにより、第1電極1531と第2電極1532の間には相互静電容量(mutual−capacitance)が形成され、表示制御部1160は相互静電容量の変化量を介してタッチ位置を検出することができる。
【0360】
第1電極1531と第2電極1532の間の電気的な接続を防ぐために、第1電極1531と第2電極1532の交差部位には絶縁膜(不図示)が位置してもよい。
【0361】
図26a、図26b及び図26cは、本発明の実施例による減速タッチセンサ、加速タッチセンサ、及び操向タッチセンサの様々な形態を例示的に示す図である。
【0362】
図26aを参照すると、減速タッチセンサ1510と加速タッチセンサ1520は四角形であってもよい。
【0363】
実際には、減速タッチセンサ1510と加速タッチセンサ1520の形状は多様に変わってもよく、例えば、半円形(図24を参照)、円形、三角形などであってもよい。
【0364】
図26bを参照すると、操向タッチセンサ1530の電極1531は外側に向かうほど幅が広くなる形状であってもよい。
【0365】
例えば、電極1531は扇子状またはそれと類似する形態であってもよく、様々な形状に変更されうる。
【0366】
図26cを参照すると、操向タッチセンサ1530の電極1531は、減速タッチセンサ1510と加速タッチセンサ1520を全体的に囲む形に配置されてもよい。
【0367】
図26a、図26b及び図26cは、本発明のセンサ1510、1520、1530、1540が多様な形状及び配置構造であってもよいことを例示的に示すためのものであって、これに限定されない。
【0368】
以下では、図27図29bを参照して、本発明の実施例による減速タッチセンサ1510と加速タッチセンサ1520について具体的に説明する。
【0369】
このとき、減速タッチセンサ1510と加速タッチセンサ1520は同じ構造であってもよいが、ここでは減速タッチセンサ1510を中心に説明する。
【0370】
図27は、本発明の実施例による減速タッチセンサを示す図である。
【0371】
減速タッチセンサ1510は、上述したようにタッチの圧力を検知する圧力センサとしての機能を有することができる。
【0372】
図27を参照すると、本発明の実施例による減速タッチセンサ1510は可変抵抗要素1511を含んでもよい。
【0373】
可変抵抗要素1511は別のベース層1512に位置することができる。可変抵抗要素1511は変形程度に応じて電気的特性が変わる構成要素であって、外部から印加される圧力(または力)に応じて抵抗が変化しうる。
【0374】
例えば、可変抵抗要素1511に加えられる力が増加するほど、可変抵抗要素の抵抗は減少しうる。または、逆に、可変抵抗要素1511に加えられる力が増加するほど、可変抵抗要素1511の抵抗は増加しうる。
【0375】
したがって、表示制御部1160は可変抵抗要素1511の抵抗変化量を介してタッチ圧力を検出することができる。
【0376】
可変抵抗要素1511は、圧力に応じて抵抗が変わる物質を含んでもよい。例えば、可変抵抗要素130は、圧力検知物質(force sensitive material)または圧力検知レジスター(force sensitive resistor)と称される物質を含んでもよい。
【0377】
可変抵抗要素1511は、PZT(lead zirconate titanate)とPVDF(polyvinylidene fluoride)などの圧電物質(piezo−electric materials)、カーボンパウダー(carbon powder)、QTC(Quantum tunnelling composite)、シリコーン(silicone)、カーボンナノチューブ(Carbon Nano Tube)、及びグラフェン(graphene)のうち少なくともいずれか1つを含んでもよい。
【0378】
また、上記可変抵抗要素1511はナノ粒子を含んでもよい。上記ナノ粒子はナノチューブ、ナノコラム、ナノロッド、ナノ気孔、ナノワイヤーなどであってもよい。
【0379】
上記ナノ粒子は、炭素、黒鉛、半金属、金属、上記半金属または金属の導電性酸化物、または上記半金属または金属の導電性窒化物の粒子を含むか、絶縁性ビーズ上に上記粒子がコートされたコアシェル構造の粒子またはこれらの組み合わせを含んでもよい。上記半金属は、アンチモン(Sb)、ゲルマニウム(Ge)及びヒ素(As)のうちいずれか1つまたはこれらの合金を含んでもよい。上記金属は、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、スカンジウム(Sc)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、インジウム(In)、スズ(Sn)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)、カドミウム(Cd)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)などまたはこれらの合金を含んでもよい。上記導電性酸化物は、インジウムスズオキサイド(ITO)、インジウム亜鉛オキサイド(IZO)、アルミニウムがドープされた亜鉛酸化物(AZO)、ガリウムインジウム亜鉛酸化物(GIZO)、亜鉛酸化物(ZnO)などまたはこれらの混合物を含んでもよい。
【0380】
本発明の一実施例では、上記ナノ粒子は、カーボンナノチューブ、グラフェンや銀ナノワイヤーのうち少なくともいずれか1つでありうるが、これに限定されない。
【0381】
また、可変抵抗要素1511の形状は、図27に示した形状に限定されず、多様に変更されうる。
【0382】
図28a及び図28bは、本発明の他の実施例による減速タッチセンサとその動作方法を説明するための図である。
【0383】
図28a及び図28bを参照すると、減速タッチセンサ1510は、第1導電体1513と第2導電体1514を含むことができる。
【0384】
第1導電体1513と第2導電体1514は、互に離隔して位置してもよい。
【0385】
また、第1導電体1513と第2導電体1514の間には、別の構成要素が位置してもよい。
【0386】
第1導電体1513と第2導電体1514は導電性物質を含む。本発明の実施例における上記導電性物質は金属やこれらの合金を含んでもよい。上記金属には、金(Au)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)、銅(Cu)、白金(Pt)などが挙げられる。
【0387】
本発明の実施例において、上記第1導電体1513と第2導電体1514は透明導電性物質からなってもよい。上記透明導電性物質には、銀ナノワイヤー(AgNW)、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Antimony Zinc Oxide)、ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)、ZnO(Zinc Oxide)、SnO2( Tin Oxide)、カーボンナノチューブ(Carbon Nano Tube)、グラフェン(graphene)などが挙げられる。第1導電体1513と第2導電体1514は単一層または多重層からなってもよく、例えば、上記物質のうち2以上の物質が積層された多重層を含むことができる。
【0388】
第1導電体1513と第2導電体1514は、図面上には板状に示されているが、これに限定されず、様々な形状に変わってもよい。
【0389】
また、第2導電体1514は、第1導電体1513と同じ物質または異なる物質からなってもよい。
【0390】
一方、図28aは減速タッチセンサ1510に圧力Fが印加されていない状態を示したものであり、図28bは減速タッチセンサ1510に圧力Fが印加された状態を示すものである。
【0391】
図28aを参照すると、減速タッチセンサ1510に圧力Fが印加されていない場合、第1導電体1513と第2導電体1514の間には第1静電容量C1が形成される。
【0392】
図28bを参照すると、ユーザのタッチなどによって減速タッチセンサ1510に圧力Fが加わる場合、第1導電体1513と第2導電体1514の距離が変化し、これに応じて第1導電体1513と第2導電体1514の静電容量が変化しうる。例えば、第1静電容量C1は印加される圧力Fによって第2静電容量C2に変化しうる。
【0393】
即ち、第1導電体1513と第2導電体1514の相互静電容量は、外部から印加される圧力Fに応じて変化しうる。
【0394】
したがって、表示制御部1160は、相互静電容量の変化量を介してタッチ圧力Fを検出することができる。
【0395】
図29a及び図29bは、本発明のさらに他の実施例による減速タッチセンサとその動作方法を説明するための図である。
【0396】
図29a及び図29bを参照すると、減速タッチセンサ1510は第1基板1515と第2基板1516を含むことができる。
【0397】
第1基板1515と第2基板1516は、互に離隔して位置してもよい。
【0398】
また、第1基板1515と第2基板1516のそれぞれには、複数の突起1517、1518が形成されてもよい。
【0399】
第1基板1515と第2基板1516は、第1基板1515に形成された第1突起1517と第2基板1516に形成された第2突起1518が対向するように配置されてもよい。また、第1突起1517のそれぞれは、第2突起1518のそれぞれと対応する位置に備えられることができる。
【0400】
突起1517、1518は、導電性物質を含んでもよい。本発明の実施例では、突起1517、1518を構成する導電性物質は、金属やこれらの合金を含んでもよい。上記金属や合金の種類は上述したものと同一であるため、これに対する具体的な説明は省略する。
【0401】
一方、突起1517、1518は、図面上に楕円の一部を除去したような形状に示されているが、これに限定されず、様々な形状に変わってもよい。
【0402】
一方、図29aは減速タッチセンサ1510に圧力Fが印加されていない状態を示したものであり、図29bは減速タッチセンサ1510に圧力Fが印加された状態を示したものである。
【0403】
図29aを参照すると、減速タッチセンサ1510に圧力Fが印加されていない場合、第1突起1517と第2突起1518は互いに離隔している。
【0404】
図29bを参照すると、ユーザのタッチなどによって減速タッチセンサ1510に圧力Fが加わる場合、第1基板1515と第2基板1516の間の距離が変化し、これに応じて第1突起1517と第2突起1518の一部が互いに接触する。
【0405】
このとき、圧力Fの強度が大きくなるほど、第1突起1517と第2突起1518の接触面積が広くなりうる。
【0406】
したがって、表示制御部1160は、第1突起1517と第2突起1518の接触面積の変化量を介してタッチ圧力Fを検出することができる。
【0407】
図30は、本発明の実施例による表示装置を用いた車両制御方法を示すフローチャートである。
【0408】
図30を参照すると、自律走行モードに設定された車両1200が自律走行を行うことができる(S1100段階を参照)。
【0409】
このとき、搭乗者は上記車両1200と無線ネットワークで接続された表示装置1100を用いて、ゲームや情報コンテンツを自由に利用することができる。
【0410】
その後、車両1200の自律走行システムの異常発有無を判断する段階(S1200)が行われうる。
【0411】
例えば、自律走行に必要な映像センサや距離センサ等に異常が発生した場合、車両1200は、自律走行を終了し手動走行に切り替えることができる(S1300段階を参照)。
【0412】
手動走行モードに切り替わる際、ユーザにこれを知らせるために、表示装置1100は警告音及び/またはハプティック効果を発生させることができる。
【0413】
自律走行システムに異常がない場合には、自律走行モードがそのまま維持されうる。
【0414】
手動走行モードに切り替わった場合、表示装置1100は映像表示領域DAのうち少なくとも一部領域(例えば、第1領域A1)に車両制御用GUI M1を表示することができる(S1400段階を参照)。
【0415】
車両制御用GUI M1に対しては、図22のところで既に説明したので、ここではその説明を省略する。
【0416】
その後、車両制御用GUI M1に入力されるユーザのタッチに応じて車両1200を手動制御する段階(S1500)が行われる。
【0417】
即ち、手動走行が必要な緊急事態が発生した場合、ユーザは車両制御用GUI M1に含まれた減速制御オブジェクト1410、加速制御オブジェクト1420、操向制御オブジェクト1430、及びギア制御オブジェクト1440を介して車両1200を手動制御することができる。
【0418】
以下、図31a〜図31dを参照し、表示装置1100を用いて車両1200を実際に制御する様子を説明する。
【0419】
図31a、図31b、図31c及び図31dは、本発明の実施例による車両制御方法によって手動走行する様子を示す図である。
【0420】
図31aには、車両1200が減速しながら左折する様子を示した。ユーザは車両1200を前進させるために、ギアをD段に設定することができる。このため、ユーザはギア制御オブジェクト1440のうちD段に設定されたギア制御オブジェクトをタッチすることができる。
【0421】
手動走行モードに切り替わる際、車両1200が前進し続ける必要がある場合が多いため、自律走行モードから手動走行モードに切り替わるときは自動に車両1200のギアがD段に設定されてもよい。この場合、車両1200のギアを制御するための別のユーザ入力が必要なくなる。
【0422】
また、ユーザは車両1200の減速及び左折のために、減速制御オブジェクト1410をタッチした状態で、操向制御オブジェクト1430へのタッチをともに行うことができる。
【0423】
操向制御オブジェクト1430を減速制御オブジェクト1410と加速制御オブジェクト1420を囲む形に配置することで、ユーザは片手(例えば、親指と人差し指)で車両1200の速度及び操向を制御することができる。
【0424】
車両1200は、減速制御オブジェクト1410に入力されるタッチ圧力の強さに応じて減速し、操向制御オブジェクト1430に入力されるタッチの方向性に応じて左折することができる。
【0425】
例えば、ユーザは、車両1200の左折のために操向制御オブジェクト1430に対するタッチ入力を左に移動させることができる。
【0426】
図31bには、車両1200が速度を上げながら左折する様子が示されている。
【0427】
図31aと同様に、ユーザは車両1200のギアをD段に維持することができる。
【0428】
また、ユーザは車両1200の加速及び左折のために、加速制御オブジェクト1420をタッチした状態で、操向制御オブジェクト1430に対するタッチをともに行うことができる。
【0429】
車両1200は、加速制御オブジェクト1420に入力されるタッチ圧力の強さに応じて加速し、操向制御オブジェクト1430に入力されるタッチの方向性に応じて左折することができる。
【0430】
例えば、ユーザは、車両1200の左折のために操向制御オブジェクト1430に対するタッチ入力を左に移動させることができる。
【0431】
図31cには、車両1200が後面駐車する様子を示した。
【0432】
ユーザは車両1200の後進のためにギアをR段に設定することができる。このため、ユーザはギア制御オブジェクト1440のうちR段に設定されたギア制御オブジェクトをタッチすることができる。
【0433】
車両1200の後進の際、減速及び操向制御が必要な場合は、ユーザは減速制御オブジェクト1410をタッチした状態で、操向制御オブジェクト1430に対するタッチをともに行うことができる。
【0434】
図31dには、車両1200が直進状態で減速する様子を示した。
【0435】
図31aと同様に、ユーザは車両1200のギアをD段に維持することができる。
【0436】
また、車両1200の減速のために、減速制御オブジェクト1410にタッチを行うことができる。
【0437】
このとき、車両1200は直進状態であるため、別の操向が必要なく、操向制御オブジェクト1430に対するタッチ入力は省略することができる。
【0438】
図31a〜図31dは車両の走行様子の一部を例示的に示したものであり、ユーザの入力に応じて様々な方式の走行制御が可能である。
【0439】
上述した本発明の実施例によると、車両と無線ネットワークで接続された表示装置を介して車両の走行を制御することができる。
【0440】
これにより、搭乗者は自身の位置に関わらず車両の走行を制御することができ、これにより、緊急時の事故の危険が大幅に減らすことができる。
【0441】
以上では、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者または当該技術分野に通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び技術範囲から外れない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更できることは理解できるであろう。
【0442】
したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されず、特許請求の範囲によって決められるべきである。
【符号の説明】
【0443】
100,100a,100b タッチセンサ、
110,113 基板、
120,123、125第1センサ、
130,130−1、130−2 第2センサ、
150 センサ制御部、
160 緩衝部材、
170 ブラケット、
180 ウィンドウ、
1100 表示装置、
1110 表示部、
1120 タッチセンサ、
1130 音響出力部、
1140 ハプティックモジュール、
1150 通信部、
1160 表示制御部、
1200 車両、
1510 減速タッチセンサ、
1520 加速タッチセンサ、
1530 操向タッチセンサ、
1540 ギアタッチセンサ。
図1
図2
図3
図4a
図4b
図4c
図5a
図5b
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15a
図15b
図16a
図16b
図17
図18
図19
図20
図21a
図21b
図22
図23
図24
図25
図26a
図26b
図26c
図27
図28a
図28b
図29a
図29b
図30
図31a
図31b
図31c
図31d