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KR102686294B1 - 조향 핸들 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템 - Google Patents

조향 핸들 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템 Download PDF

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KR102686294B1
KR102686294B1 KR1020160178007A KR20160178007A KR102686294B1 KR 102686294 B1 KR102686294 B1 KR 102686294B1 KR 1020160178007 A KR1020160178007 A KR 1020160178007A KR 20160178007 A KR20160178007 A KR 20160178007A KR 102686294 B1 KR102686294 B1 KR 102686294B1
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홍원기
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들은 핸들 프레임, 상기 핸들 프레임을 커버하는 커버층을 포함하고, 상기 커버층은 사용자의 터치에 관한 터치 정보를 생성하는 터치 센서를 포함하고, 상기 터치 센서는 상기 터치에 대응한 정전 용량 변화를 감지하는 복수의 센서 화소들을 포함할 수 있다.

Description

조향 핸들 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템{STEERING WHEEL AND VEHICLE CONTROL SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 조향 핸들 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템에 관한 것이다.
종래에는 차량의 도난을 방지하기 위하여, 리모컨 또는 보안 카드를 이용한 키 엔트리 시스템이 사용되어 왔다.
즉, 리모컨 방식의 경우, 사용자가 직접 리모컨을 조작함으로써 도어의 잠김을 제어할 수 있고, 보안 카드 방식의 경우, 보안 카드를 소지한 사용자가 차량에 접근하면 도어의 잠김을 제어하고, 사용자가 차량 내로 진입하면, 보안 카드의 아이디를 확인하여 사용자를 인증할 수 있다.
그러나, 리모컨과 보안 카드 방식은 사용자가 리모컨과 보안 카드를 소지해야 하는 번거로움과, 리모컨 및 보안카드를 분실하는 경우 타인에 의한 차량의 도난을 방지할 수 없는 문제점이 있다.
최근에는 상술한 문제점을 극복하기 위해, 사용자의 지문을 인식함으로써, 사용자를 인식하는 기능을 포함하는 지문 인식 시스템을 이용한 차량 제어 시스템이 사용되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 사용자가 핸들을 파지함과 동시에 인증을 수행하고, 개선된 보안 성능을 갖는 조향 핸들 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들은 핸들 프레임, 상기 핸들 프레임을 커버하는 커버층을 포함하고, 상기 커버층은 사용자의 터치에 관한 터치 정보를 생성하는 터치 센서를 포함하고, 상기 터치 센서는 상기 터치에 대응한 정전 용량 변화를 감지하는 복수의 센서 화소들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 정보는 사용자의 손가락 마디선, 손바닥 손금선, 지문 및 상기 터치의 위치 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 센서는 상기 복수의 센서 화소들과 연결되는 센서 주사선들 및 출력선들을 더 포함하고, 상기 복수의 센서 화소들 중 제i(i는 2이상의 정수) 센서 주사선 및 제j(j는 자연수) 출력선과 연결되는 센서 화소는, 센서 전극, 게이트 전극이 상기 센서 전극에 연결되며, 상기 제j 출력선을 통해 출력되는 전류를 제어하는 제1 트랜지스터, 게이트 전극이 상기 제i 센서 주사선에 연결되며, 기준 전압선과 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결되는 제2 트랜지스터, 및 상기 센서 전극과 제1 커패시터를 형성하며, 상기 제i 센서 주사선에 연결되는 커패시터 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서 화소는, 게이트 전극이 제i-1 주사선에 연결되며, 상기 기준 전압선과 상기 센서 전극 사이에 연결되는 제3 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서 전극은, 상기 터치가 발생한 경우, 상기 사용자의 손과 제2 커패시터를 형성하고, 상기 터치 센서는 상기 터치에 대응한 상기 제2 커패시터의 정전 용량 변화를 기초로 상기 터치 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 커버층은 상기 사용자의 상기 터치의 압력 변화에 관한 압력 정보를 생성하는 압력 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 커버층은 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보에 기초하여, 이미지를 표시하는 표시 패널을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 커버층은 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보에 기초하여, 상기 사용자가 느낄 수 있는 촉각 효과를 생성하는 햅틱 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 핸들 프레임은 핸들 부재, 상기 핸들 부재의 중앙에 위치하는 핸들 허브, 및 상기 핸들 부재 및 상기 핸들 허브를 연결하는 핸들 스포크를 포함하고, 상기 커버층은 상기 핸들 부재, 상기 핸들 허브 및 상기 핸들 스포크 중 적어도 하나의 외면을 커버할 수 있다.
또한, 상기 핸들 부재는 원형 도넛(donut)구조의 림(rim)이고, 상기 커버층은 가요성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템은 핸들 프레임 및 상기 핸들 프레임을 커버하는 커버층을 포함하는 조향 핸들, 터치 정보 및 압력 정보에 기초하여, 차량의 사용자를 인증하는 인증부, 및 상기 터치 정보, 상기 압력 정보 및 인증 결과에 기초하여, 차량을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 커버층은, 상기 사용자의 터치에 관한 상기 터치 정보를 생성하는 터치 센서 및 상기 사용자의 상기 터치의 압력 변화에 관한 상기 압력 정보를 생성하는 압력 센서를 포함하고, 상기 터치 센서는 상기 터치에 대응한 정전 용량 변화를 감지하는 복수의 센서 화소들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 정보는 상기 사용자의 손가락 마디선, 손바닥 손금선, 지문 및 상기 터치의 위치 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 핸들 프레임은 핸들 부재, 상기 핸들 부재의 중앙에 위치하는 핸들 허브, 및 상기 핸들 부재 및 상기 핸들 허브를 연결하는 핸들 스포크를 포함하고, 상기 커버층은 상기 핸들 부재, 상기 핸들 허브 및 상기 핸들 스포크 중 적어도 하나의 외면을 커버할 수 있다.
또한, 상기 인증부는 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보를 복수의 등록 정보들에 비교하고, 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보가 상기 복수의 등록 정보들 중 어느 하나와 매칭되는 경우, 상기 터치 정보, 상기 압력 정보, 매칭된 등록 정보 및 승인 신호를 상기 제어부로 전송하는 인증 처리부, 상기 복수의 등록 정보들을 저장하는 사용자 정보 저장부, 및 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보를 저장하는 임시 정보 저장부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 승인 신호를 수신하는 경우, 상기 차량의 시동이 걸리도록 제어하고, 상기 조향 핸들의 잠금 및 변속 레버의 잠금이 해제되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 승인 신호를 수신하는 경우, 상기 매칭된 등록 정보에 기초하여, 상기 사용자에게 기 설정된 사용자 환경을 제공하고, 상기 사용자 환경은 핸들의 위치, 실내 거울 및 사이드 거울의 방향, 운전석의 위치와 각도, 오디오 채널, 에어컨 온도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 승인 신호를 수신하는 경우, 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보에 기초하여, 상기 차량의 주행을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 사용자가 상기 조향 핸들의 제1 영역을 기 설정된 압력 이상으로 파지 하는 경우, 상기 차량의 속력을 증가시키고, 상기 제어부는, 상기 사용자가 상기 조향 핸들의 상기 제1 영역과 이격된 제2 영역을 상기 기 설정된 압력 이상으로 파지 하는 경우, 상기 차량의 속력을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 커버층은 이미지를 표시하는 표시 패널 및 진동 패턴에 따라 진동하는 햅틱 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 이미지 및 상기 진동 패턴을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 승인 신호를 수신하는 경우, 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보에 기초하여, 상기 표시 패널이 상기 이미지를 표시하도록 제어하고, 상기 햅틱 모듈이 상기 진동 패턴으로 구동하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템은 사용자가 핸들을 파지함과 동시에 인증을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템은 개선된 보안 성능을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템은 사용자별 최적의 사용자 환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템은 사용자가 핸들을 파지한 손의 악력을 이용하여 차량의 주행을 제어할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들의 커버층의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 터치 센서의 일부 단면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 화소를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서 화소의 단면을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 센서 화소의 등가 회로의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 센서 화소의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 어떤 층이 다른 층의 '상에' 형성된다(배치된다)는 것은, 두 층이 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 층 사이에 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 어떤 층의 일면이 평평하게 도시되었지만, 반드시 평평할 것을 요구하지 않으며, 적층 공정에서 하부층의 표면 형상에 의해 상부층의 표면에 단차가 발생할 수도 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들을 나타내는 도면이다. 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들의 커버층의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들(10)의 핸들 프레임(11)을 도시하며, 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들(10)을 도시한다. 도 2a 내지 도 2c는 도 1b에 도시된 커버층(100)의 구조를 도시한다. 설명의 편의를 위하여, 도 1b에서, 핸들 프레임(11)은 점선으로 표시된다.
본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들(10)은 차량의 방향을 전환 할 때, 사용하는 원형의 조향장치이다. 실시예에 따라, 조향 핸들(10)은 경음기(horn) 또는 에어백(airbag)을 내장할 수 있다.
도 1a 내지 도 1b를 참조하면, 조향 핸들(10)은 핸들 프레임(11) 및 커버층(100)을 포함할 수 있다. 핸들 프레임(11)은 핸들 부재(12), 핸들 허브(13) 및 핸들 스포크(14)를 포함할 수 있다.
핸들 부재(12)는 사용자의 손으로 파지되는 림(rim)을 의미할 수 있다. 실시예에 따라, 핸들 부재(12)는 원형이고, 도넛 구조의 림일 수 있다.
핸들 허브(13)는 핸들 부재(12)의 중앙에 위치할 수 있다. 핸들 허브(13)는 차량의 스티어링 샤프트에 연결되어 스티어링 샤프트와 함께 회전될 수 있다.
핸들 허브(13)는 핸들 부재(12)로부터 핸들 스포크(14)를 통해서 전달되는 회전력을 스티어링 샤프트에 전달함으로써, 차량 바퀴의 진행 방향이 변경되도록 할 수 있다.
실시예에 따라, 핸들 허브(13)의 외측 표면에는 다양한 편의 장치(예를 들어, 경음기, 에어백 등)가 배치될 수 있다.
핸들 스포크(14)는 사용자에 의해 핸들 부재(12)에 가해지는 회전력을 핸들 허브(13)로 전달할 수 있다.
실시예에 따라, 핸들 스포크(14)는 핸들 부재(12) 및 핸들 허브(13)의 사이에 위치하며, 핸들 부재(12) 및 핸들 허브(13)를 서로 연결할 수 있다.
실시예에 따라, 핸들 스포크(14)의 외측 표면에는 다양한 편의 장치(예를 들어, 경음기, 에어백 등)가 배치될 수 있다.
도 1a 및 도 1b에는 핸들 프레임(11)이 3개의 핸들 스포크(14)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 핸들 스포크(14)의 개수는 다양하게 변화될 수 있다.
또한, 앞서 설명한 핸들 프레임(11)의 형태는 일 실시예에 해당하며, 그 형태는 다양하게 변화될 수 있을 것이다.
커버층(100)은 핸들 부재(12), 핸들 허브(13) 및 핸들 스포크(14) 중 적어도 하나의 외면을 커버할 수 있다. 따라서, 커버층(100)은 사용자의 손에 직접 접촉될 수 있다. 본 명세서에서 "커버한다"라 함은 막을 덮어씌우는 것을 의미한다.
도 1b에는 커버층(100)이 핸들 프레임(11)을 전체적으로 커버하는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 커버층(100)은 핸들 프레임(11)을 부분적으로 커버할 수 있다.
커버층(100)은 가요성을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "가요성"이라 함은 물체가 휠 수 있는 능력, 즉 파괴없이 변형할 수 있는 성질을 의미한다.
도 2a에는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버층(100a)이 도시된다. 도 2a를 참조하면, 커버층(100a)은 터치 센서(110)를 포함할 수 있다.
터치 센서(110)는 사용자에 의해 생성된 터치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 터치는 사용자의 신체 일부분인 손가락, 손바닥 등으로 발생할 수 있고, 터치 센서(110)의 감지 대상은 터치가 발생한 위치, 사용자의 손가락 마디선, 손바닥 손금선 및 지문 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
사용자의 손가락 마디선, 손바닥 손금선 및 지문은 골(valley)과 융선(ridge)을 포함할 수 있다.
터치 센서(110)는 사용자에 의해 생성된 터치에 관한 터치 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 터치 정보는 사용자의 손가락 마디선, 손바닥 손금선, 지문 및 터치의 위치 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함할 수 있다.
터치 센서(110)에 관한 상세한 내용은 도 3 내지 도 8에서 상세하게 설명된다.
도 2b에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버층(100b)이 도시된다.
도 2b에 도시된 커버층(100b)은 도 2a의 커버층(100a) 대비 그 구성요소로 압력 센서(120)를 더 포함한다. 따라서, 도 2b을 설명함에 있어서, 앞선 도 2a의 실시예에서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략된다.
도 2b를 참조하면, 커버층(100b)은 터치 센서(110) 및 압력 센서(120)를 포함할 수 있다.
도 2b에는 터치 센서(110) 및 압력 센서(120)가 차례로 적층되는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 터치 센서(110) 및 압력 센서(120)의 적층 순서는 다양하게 설계될 수 있다.
압력 센서(120)는 사용자에 의해 생성된 터치의 압력 변화를 감지할 수 있다. 예를 들어, 압력 변화는 사용자의 신체 일부분인 손가락, 손바닥 등으로 발생할 수 있고, 압력 센서(120)의 감지 대상은 터치가 발생한 위치 및 터치의 압력 변화 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
압력 센서(120)는 사용자에 의해 생성된 터치의 압력 변화에 관한 압력 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 압력 정보는 터치가 발생한 위치 및 사용자로부터 조향 핸들(10)로 가해지는 압력 변화의 분포에 관한 정보를 포함할 수 있다.
도 2c에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버층(100c)이 도시된다.
도 2c에 도시된 커버층(100c)은 도 2b의 커버층(100b) 대비 그 구성요소로 표시 패널(130) 및 햅틱 모듈(140)을 더 포함한다. 따라서, 도 2c을 설명함에 있어서, 앞선 도 2b의 실시예에서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략된다.
도 2c를 참조하면, 커버층(100c)은 터치 센서(110), 압력 센서(120), 표시 패널(130) 및 햅틱 모듈(140)을 포함할 수 있다.
도 2c에는 터치 센서(110), 압력 센서(120), 표시 패널(130) 및 햅틱 모듈(140)이 차례로 적층되는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 터치 센서(110), 압력 센서(120), 표시 패널(130) 및 햅틱 모듈(140)의 적층 순서는 다양하게 설계될 수 있다.
표시 패널(130)은 입력된 영상 데이터에 대응하는 이미지를 표시할 수 있다. 실시예에 따라, 표시 패널(130)은 액정표시패널(LCD, liquid crystal display panel), 유기발광 표시패널(OLED, organic light emitting display panel), 전기영동 표시패널(electrophoretic display panel), 일렉트로웨팅 표시패널(electro wetting display panel) 등일 수 있고, 그 종류가 제한되지 않는다.
표시 패널(130)은 가요성을 가질 수 있다. 즉, 표시 패널(130)은 플라스틱 패널 및 박형의 금속패널과 같이 외력에 의해 구부러질 수 있는 플렉서블한 특성을 갖는 패널일 수 있다.
실시예에 따라, 표시 패널(130)은 제어부(30, 도 9 참조)의 제어에 따라 이미지를 표시할 수 있다.
실시예에 따라, 표시 패널(130)은 사용자와 커버층(100)이 접촉한 부위의 가장자리에 이미지를 표시할 수 있고, 차량의 동작 상태에 상응하는 이미지를 표시할 수 있다.
햅틱 모듈(140)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 생성할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 모듈(140)이 생성하는 촉각 효과의 예로는 진동이 대표적이다.
햅틱 모듈(140)은 복수의 진동 패턴들 중 적어도 하나로 진동할 수 있다. 햅틱 모듈(140)은 사용자에게 복수의 진동 패턴들 중 적어도 하나에 따른 진동을 제공할 수 있다.
실시예에 따라, 햅틱 모듈(140)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어부(30, 도 9 참조)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 햅틱 모듈(140)은 서로 다른 진동 패턴들을 합성하여 출력하거나, 순차적으로 출력할 수 있다.
실시예에 따라, 햅틱 모듈(140)은 사용자와 커버층(100)이 접촉한 영역에 진동을 제공할 수 있다.
햅틱 모듈(140)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(electrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.
햅틱 모듈(140)은 사용자와의 직접적인 접촉을 통해, 사용자에게 촉각 효과를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 터치 센서의 일부 단면을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(110)는 사용자에 의한 터치를 인식할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(110)는 기판(111), 및 복수의 센서 화소들(SP)을 포함할 수 있다.
기판(111)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(111)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(111)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다만, 기판(111)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
센서 화소들(SP)은 기판(111) 상에 위치할 수 있다. 또한, 센서 화소들(SP)은 센서 주사선들(SS0~SSn) 및 출력선들(O1~Om)과 연결될 수 있다.
센서 화소들(SP)은 센서 주사선들(SS0~SSn)을 통해 센서 주사 신호를 입력받을 수 있으며, 센서 화소들(SP)은 터치 상태에 대응하는 소정의 전류를 센서 주사 신호의 공급 기간 동안 출력선들(O1~Om)로 출력할 수 있다.
센서 주사선들(SS0~SSn)은 기판(111) 상에 위치할 수 있으며, 제1 방향(예를 들어, X축 방향)으로 길게 연장되어 라인 단위로 센서 화소들(SP)과 연결될 수 있다.
출력선들(O1~Om)은 기판(111) 상에 위치할 수 있으며, 제2 방향(예를 들어, Y축 방항)으로 길게 연장되고 라인 단위로 센서 화소들(SP)과 연결될 수 있다.
또한, 센서 화소들(SP)은 기준 전압선들(P1~Pm)과 연결될 수 있으며, 이를 통해 기준 전압(Vcom)을 공급받을 수 있다.
기준 전압선들(P1~Pm)은 제2 방향(예를 들어, Y축 방항)으로 길게 연장되고 라인 단위로 센서 화소들(SP)과 연결될 수 있다.
예를 들어, 기준 전압선들(P1~Pm)은 출력선들(O1~Om)과 평행하게 배치될 수 있다.
다만, 기준 전압선들(P1~Pm)의 배치 방향은 다양하게 변경될 수 있으며, 일례로 센서 주사선들(SS0~SSn)과 평행하게 배치될 수도 있다.
기준 전압선들(P1~Pm)은 서로 동일한 전위를 유지하기 위하여, 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 기준 전압선들(P1~Pm)은 기판(111)의 외곽부에서 별도의 배선(Pa)을 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(110)는 터치 센서(110)의 구동을 위한 센서 주사 구동부(150), 리드 아웃(read-out) 회로(160), 및 전원 공급부(170)를 더 포함할 수 있다.
센서 주사 구동부(150)는 센서 주사선들(SS0~SSn)을 통해 센서 화소들(SP)로 센서 주사 신호들을 공급할 수 있다.
예를 들어, 센서 주사 구동부(150)는 순차적으로 센서 주사 신호를 센서 주사선들(SS0~SSn)로 출력할 수 있다.
센서 주사 신호는 상기 센서 주사 신호를 공급받는 트랜지스터를 턴-온시킬 수 있는 전압 레벨을 가질 수 있다.
센서 주사선들(SS0~SSn)과의 연결을 위하여, 센서 주사 구동부(150)는 기판(111) 상에 직접 실장되거나, 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board) 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 기판(111)과 연결될 수 있다.
리드 아웃 회로(160)는 출력선들(O1~Om)을 통해 센서 화소들(SP)로부터 출력되는 신호(예를 들어, 전류)를 입력받을 수 있다.
예를 들어, 센서 주사 구동부(150)가 순차적으로 센서 주사 신호를 공급하는 경우 센서 화소들(SP)은 라인 단위로 선택되고, 리드 아웃 회로(160)는 라인 단위의 센서 화소들(SP)로부터 출력되는 전류를 차례대로 입력받을 수 있다.
이때, 리드 아웃 회로(160)는 전류의 변화량을 센싱함으로써, 현재 터치 정보를 인식할 수 있다.
예를 들어, 터치 정보는 사용자의 손가락 마디선, 손바닥 손금선, 지문 및 터치의 위치 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함할 수 있다.
출력선들(O1~Om)과의 연결을 위하여, 리드 아웃 회로(160)는 기판(111) 상에 직접 실장되거나, 연성 회로 기판 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 기판(111)과 연결될 수 있다.
전원 공급부(170)는 기준 전압선들(P1~Pm)을 통해 센서 화소들(SP)로 기준 전압(Vcom)을 공급할 수 있다.
기준 전압선들(P1~Pm)과의 연결을 위하여, 전원 공급부(170)는 기판(111) 상에 직접 실장되거나, 연성 회로 기판 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 기판(111)과 연결될 수 있다.
도 3에서는 센서 주사 구동부(150), 리드 아웃 회로(160), 및 전원 공급부(170)를 개별적으로 도시하였으나, 상기 구성 요소들 중 적어도 일부는 필요에 따라 통합될 수 있다.
또한, 센서 주사 구동부(150), 리드 아웃 회로(160), 및 전원 공급부(170)는 칩 온 글래스(Chip On Glass), 칩 온 플라스틱(Chip On Plastic), 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package), 칩 온 필름(Chip On Film) 등과 다양한 방식에 의하여 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 화소를 나타내는 평면도이다. 특히, 도 5에서는 설명의 편의를 위하여 제i 센서 주사선(SSi) 및 제j 출력선(Oj)과 연결된 화소를 도시하기로 한다. (여기서, i는 2이상의 정수이며, j는 자연수이다.)
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 센서 화소(SP)는 센서 전극(300), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제3 트랜지스터(T3), 및 커패시터 전극(350)을 포함할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)으로 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 이를 위하여, 제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)과 제2 트랜지스터(T2) 사이에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)의 제2 전극(323)과 연결되는 제1 전극(312), 제j 출력선(Oj)과 연결되는 제2 전극(313), 센서 전극(300)과 연결되는 게이트 전극(314), 및 상기 제1 전극(312) 및 상기 제2 전극(313) 사이에 연결되는 반도체층(311)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(314), 제1 전극(312), 및 제2 전극(313)은 각각 컨택홀(CH1, CH2, CH3)을 통하여 다른 구성요소와 연결될 수 있다.
따라서, 제1 트랜지스터(T1)는 센서 전극(300)의 전위에 대응하여 제j 출력선(Oj)으로 출력되는 전류(Io)를 제어할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 제j 기준 전압선(Pj)과 제1 트랜지스터(T1) 사이에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제2 트랜지스터(T2)는 제j 기준 전압선(Pj)과 연결되는 제1 전극(322), 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극(312)과 연결되는 제2 전극(323), 제i 센서 주사선(SSi)과 연결되는 게이트 전극(324), 및 상기 제1 전극(322)과 상기 제2 전극(323) 사이에 연결되는 반도체층(321)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 트랜지스터(T2)의 제1 전극(322) 및 제2 전극(323)은 각각 컨택홀(CH4, CH5)을 통하여 다른 구성요소와 연결될 수 있다.
따라서, 제2 트랜지스터(T2)는 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사 신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온되는 경우, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극(312)으로는 기준 전압(Vcom)이 인가될 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제j 기준 전압선(Pj)과 센서 전극(300) 사이에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제3 트랜지스터(T3)는 제j 기준 전압선(Pj)에 연결되는 제1 전극(332), 센서 전극(300)에 연결되는 제2 전극(333), 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결되는 게이트 전극(334), 및 상기 제1 전극(332)과 상기 제2 전극(333) 사이에 연결되는 반도체층(331)을 포함할 수 있다.
또한, 제3 트랜지스터(T3)의 제1 전극(332) 및 제2 전극(333)은 각각 컨택홀(CH6, CH7)을 통하여 다른 구성요소와 연결될 수 있다.
따라서, 제3 트랜지스터(T3)는 제i-1 센서 주사선(SSi-1)으로 센서 주사 신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)가 턴-온되는 경우, 센서 전극(300)의 전압은 기준 전압(Vcom)으로 초기화될 수 있다.
커패시터 전극(350)은 센서 전극(300)과 중첩하여 위치할 수 있으며, 이에 따라 센서 전극(300)과 함께 커패시터를 형성할 수 있다.
또한, 커패시터 전극(350)은 제i 센서 주사선(SSi)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 커패시터 전극(350)은 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(324)을 통해 제i 센서 주사선(SSi)과 연결될 수 있다.
이때, 커패시터 전극(350)과 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(324)은 제i 센서 주사선(SSi)과 동일 물질로 형성될 수 있다.
센서 전극(300)은 커패시터 전극(350) 및 사용자의 손가락 등과 커패시터를 형성할 수 있다.
또한, 센서 전극(300)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 재료로는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 투명 도전성 물질 등이 사용될 수 있다.
상기 금속으로는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 알루미늄, 코발트, 로듐, 이리듐, 철, 루테늄, 오스뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 니오브, 탄탈, 타이타늄, 비스머스, 안티몬, 납 등을 예로 들 수 있다.
또한, 상기 도전성 고분자로는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 화합물 및 이들의 혼합물 등을 예로 들 수 있으며, 특히 폴리티오펜계 중에서도 PEDOT/PSS 화합물을 사용할 수 있다.
상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene) 등을 예로 들 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서 화소의 단면을 나타내는 도면이다. 특히, 도 6에서는 센서 화소(SP) 상에 손가락(400)이 위치한 경우, 도 5의 센서 화소(SP)의 단면을 개략적으로 도시하였다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 센서 전극(300) 상에는 센서 보호층(미도시)이 위치할 수 있으며, 센서 보호층(미도시)은 사용자의 터치를 입력받는 면으로써 사용될 수 있다.
센서 전극(300)과 커패시터 전극(350)은 제1 커패시터(C1)를 형성할 수 있다. 센서 전극(300)과 커패시터 전극(350)은 서로 이격되어 위치할 수 있으며, 그 사이에는 적어도 하나의 절연층(미도시)이 위치할 수 있다.
센서 전극(300)과 사용자의 손가락(400)은 제2 커패시터(C2)를 형성할 수 있다. 제2 커패시터(C2)의 정전 용량은 센서 전극(300)과 손가락(400) 사이의 거리에 따라 변화될 수 있다.
이에 따라, 손가락(400)에 의한 터치가 발생한 상태에서의 제2 커패시터(C2)의 정전 용량과, 터치가 발생하지 않은 상태에서의 제2 커패시터(C2)의 정전 용량은 서로 차이가 날 수 있다.
또한, 손가락(400)의 융선이 센서 전극(300) 상에 위치한 경우의 제2 커패시터(C2)의 정전 용량과, 손가락(400)의 골이 센서 전극(300) 상에 위치한 경우의 제2 커패시터(C2)의 정전 용량은 서로 차이가 날 수 있다.
제2 커패시터(C2)의 정전 용량의 변화는 센서 화소(SP)의 출력 전류(Io)에도 영향을 미치게 되므로, 리드 아웃 회로(160)는 출력 전류(Io)의 변화량을 감지하여 터치 발생 여부 및 사용자의 지문을 인식할 수 있다.
또한, 리드 아웃 회로(160)는 상술한 방식으로 사용자의 손가락 마디선, 손바닥 손금선을 인식할 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 센서 화소의 등가 회로의 일 실시예를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 센서 화소의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
특히, 도 7에서는 설명의 편의를 위하여 제i 센서 주사선(SSi), 제i-1 센서 주사선(SSi-1) 및 제j 출력선(Oj)과 연결된 센서 화소(SP)를 도시하기로 한다. 또한, 도 8에서는 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 공급되는 센서 주사 신호와 제i 센서 주사선(SSi)에 공급되는 센서 주사 신호를 도시하였다.
도 7을 참조하면, 센서 화소(SP)는 센서 전극(300), 커패시터 전극(350), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 및 제3 트랜지스터(T3)를 포함할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 센서 전극(300)과 커패시터 전극(350)은 제1 커패시터(C1)를 구성할 수 있으며, 커패시터 전극(350), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 및 제3 트랜지스터(T3)는 센서 회로(200)를 구성할 수 있다.
또한, 제2 커패시터(C2)는 가변 커패시터로서, 앞서 살펴본 바와 같이 센서 전극(300)과 손가락(400)으로 이루어질 수 있다. 이때, 제2 커패시터(C2)의 정전용량은 센서 전극(300)과 손가락(400) 사이의 거리, 센서 전극(300) 상에 지문의 골 또는 융선이 위치하는지 여부, 터치에 의한 압력의 세기 등에 따라 변화될 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)으로 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 이를 위하여, 제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)과 제2 트랜지스터(T2) 사이에 연결될 수 있다.
다시 말해, 제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)과 제1 노드(N1) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)의 제2 전극과 연결되는 제1 전극, 제j 출력선(Oj)과 연결되는 제2 전극, 및 센서 전극(300)과 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 제j 기준 전압선(Pj)과 제1 트랜지스터(T1) 사이에 연결될 수 있다.
다시 말해, 제2 트랜지스터(T2)는 제j 기준 전압선(Pj)과 제1 노드(N1) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제i 센서 주사선(SSi)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제2 트랜지스터(T2)는 제j 기준 전압선(Pj)과 연결되는 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결되는 제2 전극, 및 제i 센서 주사선(SSi)과 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
따라서, 제2 트랜지스터(T2)는 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사 신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온되는 경우, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극으로는 기준 전압(Vcom)이 인가될 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제j 기준 전압선(Pj)과 센서 전극(300) 사이에 연결될 수 있다.
다시 말해, 제3 트랜지스터(T3)는 제2 노드(N2)와 제j 기준 전압선(Pj) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제3 트랜지스터(T3)는 제j 기준 전압선(Pj)에 연결되는 제1 전극, 센서 전극(300)에 연결되는 제2 전극, 및 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
따라서, 제3 트랜지스터(T3)는 제i-1 센서 주사선(SSi-1)으로 센서 주사 신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)가 턴-온되는 경우, 센서 전극(300)의 전압은 기준 전압(Vcom)으로 초기화될 수 있다.
커패시터 전극(350)은 센서 전극(300)과 중첩하여 위치할 수 있으며, 이에 따라 센서 전극(300)과 함께 제1 커패시터(C1)를 형성할 수 있다.
또한, 커패시터 전극(350)은 제i 센서 주사선(SSi)과 연결될 수 있다.
이에 따라, 제1 커패시터(C1)는 제2 노드(N2)와 제i 센서 주사선(SSi) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 제2 커패시터(C2)는 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다.
제1 노드(N1)는 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 제2 트랜지스터(T2)의 제2 전극이 공통적으로 접속되는 노드이며, 제2 노드(N2)는 센서 전극(300), 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극, 및 제3 트랜지스터(T3)의 제2 전극이 공통적으로 접속되는 노드이다.
여기서, 트랜지스터들(T1, T2, T3)의 제1 전극은 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나로 설정되고, 트랜지스터들(T1, T2, T3)의 제2 전극은 제1 전극과 다른 전극으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극이 소스 전극으로 설정되면 제2 전극은 드레인 전극으로 설정될 수 있다.
또한, 도 7에서는 예시적으로 트랜지스터들(T1, T2, T3)이 PMOS 트랜지스터인 것으로 도시하였으나, 다른 실시예에서는 트랜지스터들(T1, T2, T3)이 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 센서 화소의 동작을 설명하기 위한 파형도이다. 도 8을 참조하면, 제1 기간(P1) 동안 제i-1 센서 주사선(SSi-1)으로 센서 주사 신호가 공급될 수 있다.
따라서, 제1 기간(P1)에서는 제3 트랜지스터(T3)가 온 상태를 유지할 수 있으며, 제2 노드(N2)는 제j 기준 전압선(Pj)으로부터 인가되는 기준 전압(Vcom)으로 초기화될 수 있다.
그 후, 제2 기간(P2) 동안 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사 신호가 공급될 수 있다.
따라서, 제2 기간(P2)에서는 제2 트랜지스터(T2)가 온 상태를 유지할 수 있으며, 제j 기준 전압선(Pj)으로부터 제2 트랜지스터(T2)와 제1 트랜지스터(T1)를 통해 제j 출력선(Oj)으로 전류(Io)가 흐를 수 있다.
이때, 제1 트랜지스터(T1)는 게이트 전압(제2 노드(N2)의 전압)에 대응하여 출력 전류(Io)의 양을 제어할 수 있다.
예를 들어, 출력 전류(Io)는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전압(Vg)에 따라 변화될 수 있으며, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전압(Vg)은 하기와 같은 수식에 따라 결정될 수 있다.
Vg = Vcom +{Vc1/(Vc1+Vc2)}*Vs (Vcom은 기준 전압, Vc1은 제1 커패시터(C1)의 정전 용량, Vc2는 제2 커패시터(C2)의 정전 용량, Vs는 제i 센서 주사선(SSi)에 공급된 센서 주사 신호의 전압 변화량)
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템을 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 차량 제어 시스템(1)은 조향 핸들(10), 인증부(20) 및 제어부(30)를 포함할 수 있다.
조향 핸들(10)은 핸들 프레임(11) 및 커버층(100)을 포함할 수 있다.
커버층(100)은 터치 센서(110), 압력 센서(120), 표시 패널(130) 및 햅틱 모듈(140)을 포함할 수 있다.
터치 센서(110)는 사용자에 의해 생성된 터치를 감지하고, 이에 관한 터치 정보를 생성할 수 있다. 또한, 터치 센서(110)는 생성된 터치 정보를 인증부(20)로 전송할 수 있다.
압력 센서(120)는 사용자에 의해 생성된 터치의 압력 변화를 감지하고, 이에 관한 압력 정보를 생성할 수 있다. 또한, 압력 센서(120)는 생성된 압력 정보를 인증부(20)로 전송할 수 있다.
표시 패널(130)은 제어부(30)로부터 수신한 표시 패널 제어 신호(DPS)에 따라, 이미지를 표시할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널 제어 신호(DPS)는 복수의 이미지들 중 적어도 하나에 관한 영상 데이터를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(140)은 제어부(30)로부터 수신한 햅틱 모듈 제어 신호(HMS)에 따라, 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 생성할 수 있다. 특히, 햅틱 모듈(140)은 복수의 진동 패턴들에 따라 진동할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 모듈 제어 신호(HMS)는 복수의 진동 패턴들 중 적어도 하나에 관한 진동 데이터를 포함할 수 있다.
인증부(20)는 터치 정보 및 압력 정보에 기초하여, 차량의 사용자를 인증할 수 있다.
실시예에 따라, 인증부(20)는 인증 처리부(21), 사용자 정보 저장부(22) 및 임시 정보 저장부(23)를 포함할 수 있다.
인증 처리부(21)는 터치 정보 및 압력 정보를 수신하고, 임시 정보 저장부(23)에 저장할 수 있다.
인증 처리부(21)는 터치 정보 및 압력 정보를 사용자 정보 저장부(22)에 저장된 복수의 등록 정보들에 비교할 수 있다. 예를 들어, 인증 처리부(21)는 터치 정보 및 압력 정보가 복수의 등록 정보들 중 어느 하나에 매칭되는 지 여부를 확인할 수 있다.
인증 처리부(21)는, 터치 정보 및 압력 정보가 복수의 등록 정보들 중 어느 하나에 매칭되는 경우, 터치 정보, 압력 정보, 매칭된 등록 정보 및 승인 신호를 제어부(30)로 전송할 수 있다. 즉, 인증 처리부(21)는 사용자를 인증하여, 등록된 사용자인 경우에, 제어부(30)로 터치 정보, 압력 정보, 매칭된 등록 정보 및 승인 신호를 전송할 수 있다.
각각의 등록 정보들은 각 사용자의 터치 정보 및/또는 압력 정보를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 각각의 등록 정보들은 각 사용자의 사용자 환경 정보를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 환경 정보는 사용자들 별로 기 설정된 핸들의 위치, 실내 거울 및 사이드 거울의 방향, 운전석의 위치와 각도, 오디오 채널, 에어컨 온도 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함할 수 있다.
사용자 정보 저장부(22)는 복수의 등록 정보들을 저장하고, 인증 처리부(21)의 제어에 따라, 복수의 등록 정보들을 인증 처리부(21)에 제공할 수 있다.
임시 정보 저장부(23)는 터치 정보 및 압력 정보를 저장하고, 인증 처리부(21)의 제어에 따라, 터치 정보 및 압력 정보를 인증 처리부(21)에 제공할 수 있다.
사용자 정보 저장부(22) 및 임시 정보 저장부(23)는 하나로 통합 가능하며, 또한 인증 처리부(21) 내에 위치할 수 있다.
제어부(30)는 인증부(20)로부터 터치 정보, 압력 정보, 매칭된 등록 정보 및 승인 신호를 수신할 수 있다.
제어부(30)는 터치 정보, 압력 정보, 매칭된 등록 정보 및 승인 신호를 기초로 차량의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)는 승인 신호를 수신하는 경우, 시동부(41)로 시동 승인 신호(ESS)를 전송함으로써, 차량의 시동을 걸 수 있다. 또한, 제어부(30)는 승인 신호를 수신하는 경우, 핸들 잠금부(42)로 핸들 잠금 해제 신호(HLS)를 전송함으로써, 조향 핸들(10)의 잠금 상태를 해제할 수 있다. 또한, 제어부(30)는 승인 신호를 수신하는 경우, 변속 레버 잠금부(43)로 변속 레버 잠금 해제 신호(GLS)를 전송함으로써, 변속 레버의 잠금 상태를 해제할 수 있다.
따라서, 제어부(30)는 사용자의 터치 정보 및 압력 정보를 기초로, 시동, 조향 핸들 잠금 및 변속 레버 잠금을 제어함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들(10) 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템(1)은 보다 개선된 보안 성능을 가질 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)는 승인 신호를 수신하는 경우, 매칭된 등록 정보에 기초하여, 사용자 환경 제어부(44)로 사용자 환경 설정 신호(UIS)를 전송함으로써, 상기 사용자에게 기 설정된 사용자 환경을 제공할 수 있다.
즉, 제어부(30)는 사용자 별로 기 설정된 사용자 환경 정보에 따라서, 사용자에게 기 설정된 핸들의 위치, 실내 거울 및 사이드 거울의 방향, 운전석의 위치와 각도, 오디오 채널, 에어컨 온도 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
실시예에 따라, 각 사용자 별로 기 설정된 사용자 환경 정보는 복수의 등록 정보들 각각에 포함될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 각 사용자 별로 기 설정된 사용자 환경 정보는 제어부(30)의 메모리(35)에 저장되어 있을 수 있다.
따라서, 제어부(30)는 사용자의 터치 정보 및 압력 정보를 기초로, 사용자에게 기 설정된 사용자 환경을 제공함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들(10) 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템(1)은 사용자별 최적의 사용자 환경을 제공할 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)는 승인 신호를 수신하는 경우, 터치 신호 및 압력 신호에 기초하여, 주행 제어부(45)로 주행 제어 신호(DBS)를 전송함으로써, 차량의 주행을 제어할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(30)는, 사용자가 조향 핸들(10)의 제1 영역을 기 설정된 압력 이상으로 파지하는 경우, 사용자가 차량의 액셀레이터(accelator)를 발로 밟지 않더라도 차량의 속력을 증가시킬 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(30)는, 사용자가 조향 핸들(10)의 제2 영역을 기 설정된 압력 이상으로 파지하는 경우, 사용자가 차량의 브레이크(brake)를 발로 밟지 않더라도 차량의 속력을 감소시킬 수 있다.
예컨대, 제2 영역은 제1 영역과 이격된 영역일 수 있다.
따라서, 제어부(30)는 사용자의 터치 정보 및 압력 정보를 기초로, 차량의 주행을 제어함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 조향 핸들(10) 및 이를 포함하는 차량 제어 시스템(1)은 사용자가 조향 핸들(10)에 파지한 손의 악력을 이용하여 차량의 주행을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)는 승인 신호를 수신하는 경우, 터치 신호 및 압력 신호에 기초하여, 표시 패널(130)로 표시 패널 제어 신호(DPS)를 전송함으로써, 표시 패널(130)이 복수의 이미지들 중 적어도 하나를 표시하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)는 승인 신호를 수신하는 경우, 터치 신호 및 압력 신호에 기초하여, 햅틱 모듈(140)로 햅틱 모듈 제어 신호(HMS)를 전송함으로써, 햅틱 모듈(140)이 복수의 진동 패턴들 중 적어도 하나에 따라 진동하도록 제어할 수 있다.
제어부(30)는 메모리(35)를 포함할 수 있다.
메모리(35)는 복수의 이미지들 및 복수의 진동 패턴들을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 메모리(35)는 각 사용자 별로 기 설정된 사용자 환경 정보를 저장할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1a 내지 10을 참조하면, 단계 S10에서, 사용자는 손으로 조향 핸들(10)을 터치할 수 있다.
단계 S20에서, 터치 센서(110)는 터치 정보를 생성할 수 있다.
단계 S30에서, 압력 센서(120)는 압력 정보를 생성할 수 있다.
단계 S40에서, 인증부(20)는 터치 정보 및 압력 정보를 복수의 등록 정보들에 비교할 수 있다.
터치 정보 및 압력 정보가 복수의 등록 정보들 중 어느 하나와 매칭되는 경우 (단계 S45의 YES), 단계 S50에서, 인증부(20)는 터치 정보, 압력 정보, 매칭된 등록 정보 및 승인 신호를 제어부(30)로 전송할 수 있다.
단계 S60에서, 제어부(30)는 터치 정보, 압력 정보, 매칭된 등록 정보 및 승인 신호를 기초로 차량을 제어할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 차량 제어 시스템
10: 조향 핸들
11: 핸들 프레임
12: 핸들 부재
13: 핸들 허브
14: 핸들 스포크
20: 인증부
30: 제어부
100: 커버층
110: 터치 센서
120: 압력 센서
130: 표시 패널
140: 햅틱 모듈

Claims (20)

  1. 핸들 프레임; 및
    상기 핸들 프레임을 커버하는 커버층을 포함하고,
    상기 커버층은 사용자의 터치에 관한 터치 정보를 생성하는 터치 센서를 포함하고,
    상기 터치 센서는 상기 터치에 대응한 정전 용량 변화를 감지하는 복수의 센서 화소들을 포함하며,
    상기 터치 센서는 상기 복수의 센서 화소들과 연결되는 센서 주사선들 및 출력선들을 더 포함하고,
    상기 복수의 센서 화소들 중 제i(i는 2이상의 정수) 센서 주사선 및 제j(j는 자연수) 출력선과 연결되는 센서 화소는,
    센서 전극;
    게이트 전극이 상기 센서 전극에 연결되며, 상기 제j 출력선을 통해 출력되는 전류를 제어하는 제1 트랜지스터;
    게이트 전극이 상기 제i 센서 주사선에 연결되며, 기준 전압선과 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결되는 제2 트랜지스터; 및
    상기 센서 전극과 제1 커패시터를 형성하며, 상기 제i 센서 주사선에 연결되는 커패시터 전극을 포함하는 조향 핸들.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 정보는 상기 사용자의 손가락 마디선, 손바닥 손금선, 지문 및 상기 터치의 위치 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는 조향 핸들.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서 화소는, 게이트 전극이 제i-1 주사선에 연결되며, 상기 기준 전압선과 상기 센서 전극 사이에 연결되는 제3 트랜지스터를 더 포함하는 조향 핸들.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서 전극은, 상기 터치가 발생한 경우, 상기 사용자의 손과 제2 커패시터를 형성하고,
    상기 터치 센서는 상기 터치에 대응한 상기 제2 커패시터의 정전 용량 변화를 기초로 상기 터치 정보를 생성하는 조향 핸들.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버층은 상기 사용자의 상기 터치의 압력 변화에 관한 압력 정보를 생성하는 압력 센서를 더 포함하는 조향 핸들.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 커버층은 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보에 기초하여, 이미지를 표시하는 표시패널을 더 포함하는 조향 핸들.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 커버층은 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보에 기초하여, 상기 사용자가 느낄 수 있는 촉각 효과를 생성하는 햅틱 모듈을 더 포함하는 조향 핸들.
  9. 제1항에 있어서, 상기 핸들 프레임은
    핸들 부재;
    상기 핸들 부재의 중앙에 위치하는 핸들 허브; 및
    상기 핸들 부재 및 상기 핸들 허브를 연결하는 핸들 스포크를 포함하고,
    상기 커버층은 상기 핸들 부재, 상기 핸들 허브 및 상기 핸들 스포크 중 적어도 하나의 외면을 커버하는 조향 핸들.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 핸들 부재는 원형 도넛(donut)구조의 림(rim)이고,
    상기 커버층은 가요성을 갖는 조향 핸들.
  11. 핸들 프레임 및 상기 핸들 프레임을 커버하는 커버층을 포함하는 조향 핸들;
    터치 정보 및 압력 정보에 기초하여, 차량의 사용자를 인증하는 인증부; 및
    상기 터치 정보, 상기 압력 정보 및 인증 결과에 기초하여, 차량을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 커버층은, 상기 사용자의 터치에 관한 상기 터치 정보를 생성하는 터치 센서 및 상기 사용자의 상기 터치의 압력 변화에 관한 상기 압력 정보를 생성하는 압력 센서를 포함하고,
    상기 터치 센서는 상기 터치에 대응한 정전 용량 변화를 감지하는 복수의 센서 화소들을 포함하며,
    상기 터치 센서는 상기 복수의 센서 화소들과 연결되는 센서 주사선들 및 출력선들을 더 포함하고,
    상기 복수의 센서 화소들 중 제i(i는 2이상의 정수) 센서 주사선 및 제j(j는 자연수) 출력선과 연결되는 센서 화소는,
    센서 전극;
    게이트 전극이 상기 센서 전극에 연결되며, 상기 제j 출력선을 통해 출력되는 전류를 제어하는 제1 트랜지스터;
    게이트 전극이 상기 제i 센서 주사선에 연결되며, 기준 전압선과 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결되는 제2 트랜지스터; 및
    상기 센서 전극과 제1 커패시터를 형성하며, 상기 제i 센서 주사선에 연결되는 커패시터 전극을 포함하는 차량 제어 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 터치 정보는 상기 사용자의 손가락 마디선, 손바닥 손금선, 지문 및 상기 터치의 위치 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는 차량 제어 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 핸들 프레임은
    핸들 부재;
    상기 핸들 부재의 중앙에 위치하는 핸들 허브; 및
    상기 핸들 부재 및 상기 핸들 허브를 연결하는 핸들 스포크를 포함하고,
    상기 커버층은 상기 핸들 부재, 상기 핸들 허브 및 상기 핸들 스포크 중 적어도 하나의 외면을 커버하는 차량 제어 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 인증부는
    상기 터치 정보 및 상기 압력 정보를 복수의 등록 정보들에 비교하고, 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보가 상기 복수의 등록 정보들 중 어느 하나와 매칭되는 경우, 상기 터치 정보, 상기 압력 정보, 매칭된 등록 정보 및 승인 신호를 상기 제어부로 전송하는 인증 처리부;
    상기 복수의 등록 정보들을 저장하는 사용자 정보 저장부; 및
    상기 터치 정보 및 상기 압력 정보를 저장하는 임시 정보 저장부를 포함하는 차량 제어 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 승인 신호를 수신하는 경우, 상기 차량의 시동이 걸리도록 제어하고, 상기 조향 핸들의 잠금 및 변속 레버의 잠금이 해제되도록 제어하는 차량 제어 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 승인 신호를 수신하는 경우, 상기 매칭된 등록 정보에 기초하여, 상기 사용자에게 기 설정된 사용자 환경을 제공하고,
    상기 사용자 환경은 핸들의 위치, 실내 거울 및 사이드 거울의 방향, 운전석의 위치와 각도, 오디오 채널, 에어컨 온도 중 적어도 하나를 포함하는 차량 제어 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 승인 신호를 수신하는 경우, 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보에 기초하여, 상기 차량의 주행을 제어하는 차량 제어 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 사용자가 상기 조향 핸들의 제1 영역을 기 설정된 압력 이상으로 파지 하는 경우, 상기 차량의 속력을 증가시키고,
    상기 제어부는, 상기 사용자가 상기 조향 핸들의 상기 제1 영역과 이격된 제2 영역을 상기 기 설정된 압력 이상으로 파지 하는 경우, 상기 차량의 속력을 감소시키는 차량 제어 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 커버층은 이미지를 표시하는 표시 패널 및 진동 패턴에 따라 진동하는 햅틱 모듈을 더 포함하는 차량 제어 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이미지 및 상기 진동 패턴을 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 승인 신호를 수신하는 경우, 상기 터치 정보 및 상기 압력 정보에 기초하여, 상기 표시 패널이 상기 이미지를 표시하도록 제어하고, 상기 햅틱 모듈이 상기 진동 패턴으로 구동하도록 제어하는 차량 제어 시스템.
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