터치 스크린 기술 및 햅틱스 피드백을 이용한 스위치 어레이

터치 스크린 기술 및 햅틱스 피드백을 이용한 스위치 어레이{SWITCH ARRAY UTILIZING TOUCH SCREEN TECHNOLOGY AND HAPTICS FEEDBACK}

본 발명은 내부 계측 디스플레이들에 관한 것이며, 보다 특히, 차량에 의해 수행될 특정 동작을 요청하는 조작자 명령어가 선택되었음을 조작자에게 알리며 다수의 요청된 기능들을 수행하는 자동차들에 대한 조작자 제어 인터페이스를 가진 내부 계측 디스플레이에 관한 것이다.

자동차들은 때때로 원할 때 상이한 기능들을 수행하기 위해 조작자 입력을 통합한 차량-내 디스플레이들을 이용한다. 그 중 하나가 스트레이트 푸시 작동의 사용을 통합하기 위한 것인, 조작자 입력 디스플레이 시스템들의 사용을 달성하기 위해 사용되는 다양한 시스템들이 있어 왔다. 이들 시스템들은 흔히 차량의 계기판에 위치된다. 통상적으로, 이들 시스템들은 버튼들과의 그래픽 인터페이스를 통합하며 응답 피드백을 사용한다. 그러나, 스트레이트 푸시 작동으로 이루어진 시스템들은 응답 피드백을 제공하기 위해 보다 높은 비용의 클리커 모듈을 사용한다. 기존의 시스템들을 갖고, 상이한 구성들(즉, 버튼들, 포일 필름들, 아플리케들 등)을 가진 다수의 패키지들이 상이한 그래픽 및 기능 요건들을 위해 요구될 것이다.

따라서, 햅틱 피드백 해결책을 위한 보다 낮은 비용 및 보다 간단한 설계를 제공하기 위해 및 단일 기계 모듈에서 원하는 그래픽 및 기능 표현의 재구성을 허용하기 위한 요구가 존재하고 있다.

본 발명은 기계적 피드백을 제공함으로써 조작자에게 알리는 햅틱스 피드백 및 터치 스크린을 이용한 재구성 가능한 스위치 어레이 모듈에 관한 것이다. 본 발명은 기계적 피드백을 위해 정전식 터치 스크린 배열 및 관련된 촉각 스위치들을 이용하는 기계적 로킹 모션을 특징으로 삼는다. 상기 터치 스크린은 또한 단일 패키지에 포함된 여러 개의 상이한 그래픽 및/또는 기능적 구성을 선택적으로 제공하기 위해 호환 가능한 적절히 재구성 가능한 이용 모듈 소프트웨어이다. 단일 기계적 모듈에서 원하는 그래픽 및 기능적 표현의 재구성을 허용하는 것은 또한 효율적이며 비용 효과적인 상호 교환 가능한 인터페이스 및 햅틱 피드백 해결책을 제공한다. 동작 시, 원하는 기능은 정전식 터치에 의해 식별되고, 그 후 원하는 기능은 촉각 피드백을 또한 제공하는 촉각 스위치의 작동의 결과로서 전송된 신호에 의해 실행된다. 본 발명은 보다 간단하고, 정전식 터치 특징들을 이용하는 특이한 기계적 제어 해결책을 제공하며, 비교할 만한 보다 낮은 기계적 공차를 가진다.

본 발명의 응용 가능성의 추가 영역들은 이후 제공된 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 동안, 상세한 설명 및 특정 예들은 단지 예시를 위해 의도되며 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명은 상세한 설명 및 첨부한 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다:
도 1은 본 발명에 따라, 활성화 상태에서 기후 제어를 제공하기 위한 대표적인 재구성 가능한 스위치 어레이 그래픽들을 통합한 스위치 어레이 어셈블리의 정면도;
도 2는 본 발명에 따라, 활성화 상태에서 기후 제어를 제공하기 위한 제 2 대표적인 재구성 가능한 스위치 어레이 그래픽들을 통합한 스위치 어레이 어셈블리의 정면도;
도 3은 본 발명에 따른, 재구성 가능한 스위치 어레이 어셈블리의 확대도;
도 4는 본 발명에 따라, 수평 축에 대해 양쪽 방향들 모두로 작동 가능한 로커 버튼을 도시한 재구성 가능한 스위치 어레이 어셈블리의 투시도;
도 5는 본 발명에 따라, 정적/정지 위치에서 로커 버튼을 가진 재구성 가능한 스위치 어레이 어셈블리의 투시도;
도 6은 본 발명에 따라, 하향 작동 위치에서 로커 버튼을 가진 재구성 가능한 스위치 어레이 어셈블리의 투시도;
도 7은 본 발명에 따라, 상향 작동 위치에서 로커 버튼을 가진 재구성 가능한 스위치 어레이 어셈블리의 투시도;
도 8은 정전식 필름에 의해 생성된 정전식 필드 및 원하는 기능의 그래픽을 터치하는 조작자가 원하는 기능을 식별할 때 활성화를 예시한 재구성 가능한 스위치 어레이 어셈블리의 투시 박리도; 그리고
도 9는 본 발명에 따라, 원하는 기능을 실행하기 위해 촉각 스위치를 작동하기 위한 사용자의 선택에 응답하여 상향 방향으로 작동하는 로커 버튼을 가진 재구성 가능한 스위치 어레이 어셈블리의 투시 박리도.

바람직한 실시예(들)에 대한 다음의 설명은 사실상 단지 대표적이며 결코 본 발명, 그것의 응용, 또는 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다.

본 발명은 일반적으로 햅틱 피드백과 조합하여 정전식 특징들을 이용하는 단일의 기계적 제어 해결책을 제공한다. 특히, 기계적 피드백과 조합하는 정전식 터치 스크린 시스템. 복합 로커 버튼 설계 해결책은 정전식 터치 스크린 특징들을 이용하는 기계적 로킹 모션 및 기계적 피드백을 위한 촉각 스위치들을 특징으로 삼는다. 본 발명은 또한 단일 기계적 모듈을 허용하는 모듈 소프트웨어를 통해 터치 스크린의 그래픽 및 기능적 재구성을 허용한다. 따라서, 본 발명의 스위치 어레이 제어는 단일 패키지에서 다수의 상호 교환 가능한 그래픽 및 기능적 구성들을 포함한다. 복합 로커 버튼, 또는 여기에 상호 교환 가능하게 사용된 로커 버튼 또는 로커 버튼 작동 어셈블리는 다수의 기능들을 선택적으로 수행한다. 이들 기능들은 조작자가 특정 기능을 요청하기 위해 누르는 곳을 표시하는 식별 그래픽들에 의해 결정된다. 기능 작동은 2 부분 시퀀스로 행해진다. 첫 번째로, 조작자는 터치 스크린 상에 표시된 바와 같이 원하는 기능의 그래픽을 터치하며 정전식 필름은 기능을 식별한다. 다음으로, 복합 로커 버튼은 조작자에 의해 인가되는 힘으로 인해 진동한다. 이것은 작동되는 촉각 스위치를 야기하며 원하는 기능을 실행하기 위해 신호를 전송한다.

일반적으로 도 1 및 도 2를 참조하면, 기후 제어 시스템을 가진 애플리케이션의 예가 예시되어 있다. 도 1은 기후 제어 모듈의 입면도이다. 이들 모듈들은 흔히 차량의 계기판에 위치된다. 활성화 또는 "온(on)" 상태에서 도시된 선택된 그래픽들을 기후 제어에 제공하기 위한 대표적인 재구성 가능한 스위치 어레이 그래픽들이 묘사되어 있다. 조작자는 일반적으로 (12)로 표시되는, 정전식 터치 스크린 상에 디스플레이된, 각각의 그래픽(10)과 관련 있는 원하는 기능들, 예로서 공기 조절, 공기 재순환, 서리 제거 장치들, 자동 등 중 하나 이상을 터치함으로써 선택한다. 원하는 기능은 또한 촉각 피드백을 제공하는 동안 촉각 스위치의 작동의 결과로서 전송된 신호에 의해 실행된다. 도 2는 도 1에 묘사된 것들, 예로서 어떤 가열 좌석들도 없으며 부가적인 공기 지향 옵션들을 가진 것들에 대하여 기후 제어 그래픽들(16) 및 기능들의 재구성을 예시하기 위해, 일반적으로 (14)로 표시된, 정전식 터치 스크린 상에서 볼 수 있는 대안의 대표적인 재구성 가능한 스위치 어레이 그래픽들 배열이다. 재구성 가능한 스위치 어레이 그래픽들은 기후 제어 애플리케이션들에 제한되지 않으며 대안적으로 자동차 규격들 및 기능을 충족하기에 적합한, 대안 시스템들, 예로서 라디오들, 미디어 모듈들, 네비게이션, 후방 보조 카메라 모듈들, 및 임의의 다른 계기판 전자 장치를 갖고 동작 가능하게 재구성되며 그것과 조합 가능할 수 있다.

일반적으로 도 3 내지 도 9를 참조하면, 재구성 가능한 스위치 어레이 어셈블리(100)의 중심선을 따라 수평 축에 대한 양쪽 방향들 모두(도 4에서 작동 방향 화살표들(R, R')에 의해 묘사된 바와 같이)로 회전 가능한 움직임을 위해 동작 가능하게 장착된 로커 버튼(102)을 가진, 일반적으로 (100)으로 표시된, 재구성 가능한 스위치 어레이 어셈블리가 제공되어 있다. 로커 버튼(102)은 복수의 기능의 수행을 허용하도록 동작 가능하게 구성된다. 이들 기능들은 조작자가 하나 이상의 기능들을 선택하기 위해 누르는 곳을 표시하는, 일반적으로 (104)로 표시된, 터치 스크린 상에서의 복수의 그래픽에 의해 식별된다. 바람직하게는, 로커 버튼(102)의 터치 스크린(104)은 원하는 기능을 선택하기 위해 조작자 또는 탑승자 사용자를 위한 오목한 손가락 착지 영역들을 제공하는, 일반적으로 (106)으로 표시되는, 복수의 기능 노드를 가진다. 조작자는 터치 스크린(104) 상에서 표시된 바와 같이 원하는 기능의 그래픽을 터치하며, 예로서 각각의 그래픽은 각각의 기능 노드(106) 내에서 볼 수 있으며 선택 가능하고, 요청된 기능을 식별하는 정전식 필드가 생성된다.

정전식 감지 필름(108)은 로커 버튼(102) 및 박막 트랜지스터(110)와 동작적으로 접촉한다. 일반적으로, 박막 트랜지스터(TFT)(110)는 컬러 TFT 디스플레이, 통상적으로 컬러 TFT 액정 디스플레이(LCD), 가장 바람직하게는 4.2 인치 컬러 TFT LCD이다. LCD 디스플레이 리테이너(112)는 TFT(110)의 후방에 위치되며 복수의 잠금 장치(114), 예로서 나사를 사용하여 로커 버튼(102) 및/또는 TFT(110)의 후방에 결합된다. 이것은 정전식 감지 필름(108)의 후방에 TFT(110)의 전방을 유지하며 터치 스크린(104)과의 기능적 맞물림 시 정전식 감지 필름(108)의 전방을 유지하여, 예로서 TFT(110)에 의해 송신된 각각의 미리 결정된 그래픽이 로커 버튼(102)의 하나 이상의 각각의 복수의 기능 노드(106) 내에서 볼 수 있도록 한다. 조작자가 터치 스크린(104) 상에 표시된 바와 같이 원하는 기능의 그래픽들을 터치할 때, 정전식 감지 필름(108)은 기능을 식별한다.

로커 버튼(102)은 이동하지 않으며 클래스 A 표면들을 가진 베젤 프레임(118)에 제공된 개구(116) 내에 위치된다. 바람직하게는, 재구성 가능한 스위치 어레이 어셈블리(100)는 또한 로커 버튼(102)의 양쪽 단부들 및 로커 버튼(102) 사이에서 플러싱된 개구(116) 내에 동작 가능하게 장착된, 적어도 두 개의 액센트 패널들(120), 예로서 보다 얇은 크롬 액센트들을 가진다. 바람직하게는, 베젤 프레임(118)은 각각이 양쪽 모두 그 안에서 노브(126)의 일 부분을 수용하도록 사이징된 각각의 애퍼처(124)를 갖는, 적어도 두 개의 볼록 부분들(122)을 제공받는다. 노브들(126)의 쌍은 부분적으로 애퍼처들(124)을 통해 연장되며 부가적인 기능들을 실행하기 위해, 일반적으로 (132)로 표시되는, 인쇄 회로 보드 어셈블리(PCBA)와 물리적 및 전기적 접촉한다. 노브들(126)의 쌍은 PCBA(132) 상에 형성된 인코더들(130)로 스내핑한다.

노브들(126)의 쌍은 또한 일반적으로 원통형이며 각각은 그 안에서의 각각의 노브 캡(134)의 보다 작은 직경 부분을 수신한다. 노브 캡들(134)은 인코더들(130)에서 개구들(128)의 쌍으로 스내핑한다. 각각의 노브(126)로서 동일한 외부 직경을 가진, 노브 캡들(134)의 보다 큰 직경 외부 부분(136), 예를 들면, 일반적으로 편평한 머시룸 형 부분은 원통형 노브들(126)의 개방 단부를 봉쇄한다. 노브들(126)은 추가의 조작자 요구 기능들, 예로서 온도 변화들을 허용하기 위해 회전 가능하다.

로커 버튼(102)은 일반적으로 (146)으로 표시된, 복수의 촉각 스위치에 대하여 장착된다. 로커 버튼(102)이 원하는 기능의 그래픽과 연관된 기능 노드(106)를 터치하는 조작자에 의해 그것에 인가되는 힘으로 인해 진동할 때, 각각의 촉각 스위치(146)는 상기 원하는 기능을 실행하기 위해 작동된다. 제 2 복수의 잠금 장치(148), 예로서 적어도 두 개의 나사를 사용하여 LCD 디스플레이 리테이너(112)의 후방에 결합된 태핏 하우징(140)이 제공되고 있다. 태핏 하우징(140)은 태핏 하우징에 동작 가능하게 이격된 복수의 애퍼처(144)를 통해 연장된 복수의 태핏(142)을 가진다. 복수의 태핏(142)은 PCBA(132) 상에 장착된 표면인 복수의 촉각 스위치들(146)과 동작 가능하게 정렬된다. 복수의 태핏(142)은 일반적으로 138으로 표시된 접촉 영역에서, 조작자 선택 기능과 직접 연관된 방향(R 또는 R')으로 로커 버튼(102)이 진동함에 따라 복수의 촉각 스위치(146)를 선택적으로 접촉하기 위한 태핏 하우징(140)을 통해 연장된다. 이것은 전기 신호가 원하는 기능을 실행하도록 허용하는 촉각 스위치들(146) 및 특정한 태핏(142) 사이에서의 물리적 및 전기적 접촉에 의해 작동되는 각각의 촉각 스위치(146)를 야기한다.

후방 커버(150)는 하우징을 형성하기 위해 베젤 프레임(118)에 연결하기 위해 제공된다. 후방 커버(150)는 베젤 프레임(118)에 후방 커버(150)를 연결하기 위해, 베젤 프레임(118) 상에서의 복수의 연결 탭(152) 및 제 3 복수의 잠금 장치(154), 예로서 적어도 4개의 나사와의 스냅 핏 맞물림을 사용하여 베젤 프레임(118)과 정렬되며 그것에 연결된다.

보다 특히 도 5 내지 도 9를 참조하면, 로커 버튼(102)은 하향 작동 위치(도 6) 및 상향 작동 위치(도 7) 사이에서 작동 가능하다. 작동 후, 로커 버튼(102)은 촉각 스위치(146)의 힘을 갖고 중립 위치(도 5)로 되돌아간다. 중립 또는 정적, 정지 위치에서, 복수의 태핏(142) 및 복수의 촉각 스위치(146)(도 8) 사이에 에어 갭은 없다. 로커 버튼(102)이 하향 위치로 작동함에 따라, 로커 버튼(102) 및 베젤 프레임(118) 사이에서의 상부 에어 갭(158)은 증가하며, 로커 버튼(102)의 하부 부분 및 베젤 프레임(118) 사이에 배치된 하부 에어 갭(156)은 각각의 하부 촉각 스위치(146)가 조작자 선택 요구 기능을 실행하기 위해 작동될 때까지 감소한다. 반대로, 로커 버튼(102)이 상향 위치로 작동함에 따라, 하부 갭(156)은 증가하며, 로커 버튼(102) 및 베젤 프레임(118) 사이에서의 상부 에어 갭(158)은 각각의 상부 촉각 스위치가 원하는 기능을 실행하기 위해 작동될 때까지 감소한다.

동작 시, 조작자는 원하는 기능의 그래픽들을 터치하며 정전식 감지 필름(108)에 의해 생성된 정전식 필드는 원하는 기능을 식별한다. 로커 버튼(102)은 조작자에 의해 그것에 인가된 힘에 응답하여 특정한 방향으로 진동한다. 이것은 원하는 기능을 실행하기 위해 각각의 촉각 스위치(146)를 작동할 것이다. 로커 버튼(102)이 상향 및 하향 방향들 중 하나로 작동된 후, 로커 버튼(102)은 촉각 스위치(146)의 힘을 갖고 중립 위치로 되돌아간다.

재구성 가능한 스위치 어레이 어셈블리(100)는 복수의 기능을 수행하는 큰 복합 로커 버튼(102)을 포함한다. 이들 기능들은 조작자가 원하는 기능을 위해 누르는 곳을 표시하는 식별 그래픽들에 의해 결정된다. 기능 활성화는 2-부분 시퀀스로 행해진다. 조작자는 터치 스크린 상에 표시된 바와 같이 원하는 기능의 그래픽을 터치하며 정전식 필름(108)은 기능을 식별한다. 복합 로커 버튼(102)은 터치 스크린을 터치하는 조작자에 의해 인가되는 힘으로 인해 진동한다. 이것은 촉각 스위치가 작동되는 것을 야기하며 원하는 기능을 실행하기 위해 신호를 전송한다. 따라서, 원하는 기능은 정전식 터치에 의해 식별되며 원하는 기능은 또한 촉각 피드백을 제공하는 촉각 스위치의 작동의 결과로서 전송된 신호에 의해 실행된다. 정전식 터치 시스템 및 기계적 피드백, 예로서 위 및 아래로의 로커 버튼(102)의 회전의 조합은 종래의 어셈블리들에 비해 상당히 유리하다. 제어의 원하는 그래픽 기능들의 재구성 가능성이 또한 상당히 유리하다. 또 다른 중요한 이점은 정전식 터치 시스템을 이용하는 보다 간단한, 단일의 기계적 제어 해결책을 제공하는 것이다. 단일 패키지에 다수의 미리 결정된 상호 교환 가능한 그래픽 및 기능적 구성들을 가진 스위치 어레이 어셈블리(100)는 종래의 어셈블리들에 비해 내부 계측 디스플레이들/HMI(인간 기계 인터페이스)와 같은 차량 애플리케이션들을 위한 상당한 이득들을 가진다.

본 발명의 설명은 사실상 단지 대표적이며, 따라서 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않은 변형들이 본 발명의 범위 내에 있도록 의도된다. 이러한 변형들은 본 발명의 사상 및 범위로부터의 이탈로서 간주되지 않는다.