KR102061437B1 - 발광 다이오드 스위치 장치 및 어레이 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 다양한 실시예들과 부합되어, LED 스위치 장치가 고려된다. 제 1 극성 컨택과 제 2 극성 컨택을 갖는 전기 발광 반도체 소자(electroluminescent semiconductor element)가 존재할 수 있다. LED 스위치 장치는 전기 발광 반도체 소자가 실장되는 제 1 극성 리드 프레임을 가질 수 있다. 전기 발광 반도체 소자의 제 1 극성 컨택은 제 1 극성 리드 프레임에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전기 발광 반도체 소자의 제 2 극성 컨택에 전기적으로 연결될 수 있는 제 2 극성 리드 프레임이 존재할 수 있다. 또한, 터치 센서 리드에 전기적으로 연결된 터치 센서 리드 프레임이 존재할 수 있다.

Description

발광 다이오드 스위치 장치 및 어레이{LIGHT EMITTING DIODE SWITCH DEVICE AND ARRAY}
본 발명은 접촉 감지 전자 소자 및 발광 다이오드(LEDs), 보다 특히 LED 스위치 장치 및 어레이에 관한 것이다.
LED는 다른 장점들 사이에서 높은 효율, 빠른 스위칭 및 연장된 수명으로 인해 다양한 분야를 넘어 많은 적용들을 찾을 수 있는 유비쿼터스 출력 장치이다. 가장 일반적인 사용 중 하나는 전자 장치들의 인디케이터로서, 이러한 LED는 특정 적용에 적합하도록 하기 위해 다른 형상 및 크기의 패키지 내에 사용가능하다. 추가적으로, 낮은 파장의 적색으로부터 높은 파장의 보라색까지 가시 스펙트럼을 가로지르는 다른 조명 색상 또는 방사 파장(radiation wavelengths)이 가능하다. 여러 LED들이 어레이에 결합될 수 있고, 각 LED는 개별적으로 문자 또는 그래픽을 대표하여 가시 패턴들을 생성하도록 구동될 수 있다. 반면, 가시 스펙트럼을 넘어서, 일반적으로 디바이스간 통신을 위해 사용되는 적외선을 방출할 수 있는 LED들이 있다. 비록 통상이 소형 LED 인디케이터 광은 1 루멘 이하의 출력을 갖고 약 20mA의 구동 전류를 갖지만, 일부 최근의 수백 mA의 구동 전류 및 고출력 LED들은 1000 루멘 이상의 출력이 가능하며, 조명 적용에서 백열 전구을 위한 대체제로서 쓰일 수 있다.
P-N 정션을 생성하기 위해 도핑된 반도체 물질인 중앙 부분을 갖는 LED 장치의 구동 원리는 잘 알려져 있다. 애노드 또는 정션의 P측은 전원의 양극 단자에 연결된 반면, 캐소드 또는 정션의 N측은 전원의 음극 또는 공통 단자에 연결된다. 전기가 P-N 정션의 사이를 흐름에 따라, 광자의 형태의 에너지는 방출된다. 소형의 저전력 인디케이터 또는 고강도 조명으로서 사용되어도, LED는 이러한 방식에서 동작한다. 일부 적용에서, LED는 광검출기로 사용될 수 있고, P-N 정션에서 방출되는 광자들은 전기적 신호로 변환된다. 전원에 연결되는 대신에, LED는 그로부터의 신호를 수신하여 응답을 생성하기 위한 감지 회로에 연결될 수도 있다.
광검출기로서의 앞서 설명한 적용 외에도, 패키징된 LED 장치는 일반적으로 기본적인 출력 장치로 고려된다. 상술하였듯이, LED의 어레이는 규칙적인 가시 패턴(coherent visual pattern)을 생성하기 위해 개별적으로 제어되는 각각으로 고안될 수 있다. 디스플레이 어레이상의 이러한 가시적 출력과 같은 직접적인 사용자 상호작용들이 고려되어 왔으나, 이러한 장치들은 출력 장치상에 오버레이되는 개별적인 입력 장치를 수반하여 왔다. 일 예는 다양한 제조사로부터의 태블릿PC와 캘리포니아 쿠퍼티노의 Apple사(社)로부터의 아이패드와 같은 슬레이트 컴퓨팅 장치에서 사용되는 용량성 터치 스크린이다.
이러한 장치들은 유전체의 반대측에 트레이스(traces)의 행과 열을 포함하는 투명 또는 반투명 센서 패널을 사용하는 것으로 알려져 있다. 트레이스는 산화인듐주석(Induim Tin Oxide) 또는 산화안티몬주석(Antimony Tin Oxide)을 포함하고, 상부 글래스 패널은 열 트레이스로 에칭되고 하부 글래스 패널은 행 트레이스로 에칭된다. 터치 센서 패널이 투명하게 되도록 하기 위해, 에칭된 트레이스들은 약 30 마이크론이다. 상부 글래스 패널과 하부 글래스 패널을 분리하는 것은 열 트레이스와 행 트레이스의 사이에 유전체로서 동작하는 투명 폴리퍼 스페이서일 수 있다. 센서 패널들은 그리고 나서 액정 디스플레이(LCD)에 대해 오버래핑되는 관계로 실장된다.
디스플레이에 동시에 입력과 출력을 병합하는 다른 예는 비록 다소 더 큰 스케일에서지만 LED에 근접한 스위치들을 갖는 LED 매트릭스이다. 하나의 알려진 장치는 Furuya 등의 US 특허 5,638,052에 개시되고, LED에 대응되거나 근접한 위치에 구비되는 개별적인 LED를 턴온 또는 턴오프하는 스위치를 갖는 LED 어레이를 개시한다. 뉴욕 브룩클린의 Sensacell사(社)에 의해 생산된 센서셀(Sensacell) 장치는 각각이 상호 연결가능한 셀들을 형성하는 LED의 매트릭스의 사이에 배열된 용량성 센서들의 사용을 위한 것을 제외하고, Furuya 등의 장치와 유사하다.
이러한 이전 시스템에서, 출력 또는 디스플레이 장치는 입력 장치로부터 독립적으로 구성되었다. 따라서, 본 분야에서 통합된 LED 스위치 장치 및 어레이가 요구된다.
본 발명은 접촉 감지 전자 소자 및 발광 다이오드(LEDs), 보다 특히 LED 스위치 장치 및 어레이에 관한 것이다.
본 개시의 다양한 실시예들과 부합되어, LED 스위치 장치가 고려된다. 제 1 극성 컨택과 제 2 극성 컨택을 갖는 전기 발광 반도체 소자(electroluminescent semiconductor element)가 존재할 수 있다. LED 스위치 장치는 전기 발광 반도체 소자가 실장되는 제 1 극성 리드 프레임을 가질 수 있다. 전기 발광 반도체 소자의 제 1 극성 컨택은 제 1 극성 리드 프레임에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전기 발광 반도체 소자의 제 2 극성 컨택에 전기적으로 연결될 수 있는 제 2 극성 리드 프레임이 존재할 수 있다. 또한, 터치 센서 리드에 전기적으로 연결된 터치 센서 리드 프레임이 존재할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예는 발광 다이오드 스위치 장치일 수 있다. 장치는 제 1 극성 리드를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 극성 컨택과 제 2 극성 컨택을 갖는 적어도 하나의 전기 발광 반도체 소자가 존재할 수 있다. 장치는 이에 실장되는 적어도 하나의 전기 발광 반도체 소자와 함께 제 1 극성 LED 리드 프레임을 더 포함할 수 있다. 그 제 1 극성 컨택은 제 1 극성 리드에 전기적으로 연결될 수 있다. 제 2 극성 리드 뿐만 아니라, 제 2 극성 리드에 전기적으로 연결된 제 2 극성 LED 리드 프레임도 역시 존재할 수 있다. 제 2 극성 LED 리드 프레임은 전기 발광 반도체 소자의 제 2 극성 컨택에 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 터치 센서 리드 뿐만 아니라 그것이 전기적으로 연결되는 터치 센서 리드 프레임도 역시 존재할 수 있다. 터치 센서 리드는 터치 센서 컨트롤러 입력에 연결될 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 입출력 조합 장치가 존재할 수 있다. 그 장치는 다수개의 독립적인 출력 라인을 갖는 발광 다이오드 드라이버 집적 회로를 포함할 수 있다. 또한, 다수개의 독립적인 입력 라인을 갖는 터치 입력 컨트롤러 집적 회로가 존재할 수 있다. 그 장치는 또한 발광 다이오드 스위치 장치의 어레이를 포함할 수 있다. 발광 다이오드 스위치 장치는 차례로 발광 다이오드 드라이버 집적 회로의 다수개의 독립적인 출력 라인들 중 하나에 전기적으로 연결된 제 1 전기 발광 반도체 소자를 포함할 수 있다. 발광 다이오드 스위치 장치는 터치 입력 컨트롤러의 다수개의 독립한 입력 라인들 중 하나에 전기적으로 연결된 제 1 집적 터치 센서 리드를 더 포함할 수 있다. 제 1 전기 발광 반도체 소자 및 제 1 집적 터치 센서 리드는 케이스에 인캡슐레이트될 수 있다.
본 발명은 수반하는 도면과 함께 읽혀질 때, 이하의 상세한 설명에 대한 참조에 의해 가장 잘 이해될 수 있을 것이다.
방 조명 광도 가감 스위치, 상호적인 인사 카드, 원격 컨트롤러, LED 디스플레이 패널, 상호적인 인형 및 위생 처리 장치를 포함하여 고려된 LED 스위치 장치의 다양한 적용이 개시되었다.
여기서 개시된 다양한 실시예들의 이런저런 특징 및 장점들은 이하의 상세한 설명 및 도면에 대해 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 LED 스위치 장치의 투시도이다.
도 2는 리드 프레임에 실장된 전기 발광 반도체 다이의 단면도이다.
도 3A는 추가적인 전기 발광 반도체 다이를 갖는 LED 스위치 장치의 제 2 실시예의 측면도이다.
도 3B는 도 3A에 도시된 LED 스위치의 제 2 실시예의 평면도이다.
도 4A는 한 쌍의 터치 센서 컨택을 포함하는 LED 스위치 장치의 제 3 실시예의 측면도이다.
도 4B는 도 4A에 도시된 LED 스위치 장치의 제 3 실시예의 평면도이다.
도 5A는 한 쌍의 터치 센서 컨택과 다수의 전기 발광 반도체 다이를 포함하는 LED 스위치 장치의 제 4 실시예의 측면도이다.
도 5B는 도 5A에 도시된 LED 스위치 장치의 제 4 실시예의 정면도이다.
도 5C는 도 5A 및 도 5B에 도시된 LED 스위치 장치의 제 4 실시예의 평면도이다.
도 6A는 표면 실장 장치(SMD) 패키지를 갖는 LED 스위치 장치의 제 5 실시예의 평면도이다.
도 6B는 선택된 내부 영역을 도시하는 절개도를 갖는 도 6A에서 도시된 SMD 패키지 LED 스위치 장치의 사시도이다.
도 7은 LED 출력 드라이버와 터치 입력 컨트롤러와 연결된 LED 스위치 장치를 사용하는 기본적인 적용을 도시하는 블록 다이어그램이다.
도 8A는 임베디드된 터치 입력 컨트롤러를 갖는 LED 스위치 장치의 제 6 실시예의 분해 사시도이다.
도 8B는 도 8A에서 도시된 LED 스위치 장치의 제 6 실시예의 사시도이다.
도 9는 확대된 도 8A 및 도 8B에 도시된 LED 스위치 장치의 제 6 실시예를 사용하는 제어 스위치를 갖는 제어 스위치 및 그에 의해 제어되는 천장 팬 조명 설치물의 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 천장 팬 조명 설치물을 제어하기 위한 LED 스위치 장치의 제 6 실시예를 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 11은 상호적인 인사 카드에서 LED 스위치 장치의 어레이의 하나의 예시적인 사용을 나타낸다.
도 12는 그 평면도가 도시된 원격 컨트롤러에서 다수개의 LED 스위치 장치의 다른 예시적인 사용을 도시한다.
도 13A 및 도 13B는 도 12에 도시된 원격 컨트롤러의 회로의 상세한 계통도이다.
도 14는 상호적인 LED 디스플레이 패널을 포함하는 LED 스위치 장치의 대규모 어레이를 도시한다.
도 15는 그림 그리기 인터페이스에서 사용되는 LED 스위치 장치의 대규모 어레이를 포함하는 LED 디스플레이 패널을 도시한다.
도 16은 상호적인 교육 인터페이스에서 사용되는 LED 디스플레이 패널을 도시한다.
도 17A 및 도 17B는 LED 스위치 장치의 어레이를 포함하는 상호적인 인형을 도시한다.
도 18은 도 17A 및 도 17B에 도시된 본 개시의 상호적인 인형에서 사용되는 어레이 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 19A, 도 19B 및 도 19C는 상호적인 인형의 회로의 상세한 계통도이다.
도 20은 LED 스위치 장치의 어레이를 사용하는 위생 처리 장치의 분해도이다.
도 21A, 도 21B 및 도 21C는 사용의 다양한 상태에서 도 20에 도시된 위생 처리 장치를 도시한다.
동일한 구성을 나타내기 위해 동일한 도면 부호가 도면 및 상세한 설명 전체를 통해 사용되었다.
본 개시는 발광 다이오드(LED) 스위칭 장치 및 어레이를 고려한다. 첨부된 도면과 연관되어 아래에서 제시되는 상세한 설명은 이러한 장치들의 현재 고려되는 다양한 실시예들의 설명으로서 의도되고, 개발되거나 사용될 수 있는 개시된 발명의 하나의 형태를 나타내도록 의도되지 않는다. 설명은 도시된 실시예들과 연관된 기능 및 구성을 제시한다. 그러나, 동일하거나 동등한 기능들이 본 개시의 범위 내에 포함되도록 역시 의도된 다른 실시예들에 의해 수행될 수도 있다. 제 1, 제 2 등과 같은 관련된 용어들의 사용은 단지 하나를 다른 개체로부터 어떠한 실제적인 이러한 관계나 이러한 개체들간의 순서를 필수적으로 요구하거나 암시하지 않고 구별되도록 하기 위해 사용된다.
도 1은 현재 고려된 LED 스위치 장치(10)의 일 실시예를 나타내고, 제 1 극성 리드(12), 제 2 극성 리드(14) 및 터치 센서 리드(15)를 포함한다. 일반적으로 LED와 특별히 LED 스위치 장치(10)는 공통 캐소드 또는 공통 애노드 구성을 가질 수 있다. 공통 캐소드 구성에서, 제 1 극성 리드(12)는 캐소드에 대응되는 반면 제 2 극성 리드(14)가 애노드에 대응된다. 공통 애노드 구성에서, 제 1 극성 리드(12)는 애노드에 대응되는 반면, 제 2 극성 리드(14)는 캐소드에 대응된다.
비록 여기서 개시된 실시예들은 공통 캐소드 구성을 갖지만 고려된 구성들이 공통 애노드 구성에서 역시 적용될 수 있는 것은 본 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 사람에 의해 고려될 수 있다. 이러한 방법에 따라, 비록 다양한 구성들이 애노드 또는 캐소드에 특별한 것으로서 설명되나, 이러한 용어들의 사용은 제출된 예들에 대해 일관성의 목적을 위함이다. 예를 들어, 제 1 극성 리드(12)는 공통 캐소드 구성에서 캐소드 리드로서 언급되는 반면, 공통 애노드 구성에서, 제 1 극성 리드(12)는 적절하게 애노드 리드로서 참조될 수 있다. 또한, 다양한 구성의 수식어으로서의 용어 애노드 또는 캐소드의 사용은 역시 한정, 특히 이러한 용어에 의해 제안될 수 있는 전류 흐름의 방향에 대해 한정하는 것을 의도하기 위함이 아니다. 따라서, 용어 애노드는 LED 스위치 장치(10)에 전류가 들어가는 전극 뿐만 아니라 LED 스위치 장치(10)에 전류가 빠져나오는 전극을 의미할 수 있다.
제 1 극성/캐소드 리드(12)는 제 1 극성/캐소드 리드 프레임 앤빌(anvil, 16)과 구조적으로 인접하고, 양자는 전기적으로 도전성이다. 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)은 일반적으로 하부단(19)과 반대되는 상부단(21)을 갖는 실린더 구성을 갖는 케이스(18) 내에 임베디드된다. 보다 상세하게, 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)은 강도와 지지를 위해 캐소드 리드(12)에 비교할 때 더 두껍게 및/또는 더 넓게 활대될 수 있다. 캐소드 리드(12)의 일부는 역시 케이스(18) 내에 임베디드되는 반면 다른 부분은 케이스(18)의 하부단(19)로부터 연장된다.
또한, 제 2 극성/애노드 리드 프레임 포스트(20)도 케이스(18) 내에 임베디드되고, 제 2 극성/애노드 리드(14)와 구조적으로 인접한다. 캐소드 리드(12)와 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)과 같이, 애노드 리드(14) 및 애노드 리드 프레임 포스트(20)는 전기적으로 도전성이다. 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)은 애노드 리드 프레임 포스트(20)와 구조적으로 독립적이고, 그 사이에 정의된 변화하는 크기와 형상의 비스듬한 갭(22)이 존재한다. 비록 용어 "앤빌" 및 "포스트"는 LED 스위치 장치(10)에서 리드 프레임의 특정 구성을 참조하기 위해 사용되나, 어떠한 한정의 방식이 아니라 다수의 구성들간에서 차별화에서의 편의의 목적으로 인식될 수 있다. 예를 들어, 앤빌은 제 1 극성 LED 리드 프레임으로서 언급될 수 있고, 포스트는 제 2 극성 LED 리드 프레임으로서 언급될 수 있다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 앤빌, 포스트 또는 여기서 설명된 동일한 기본적인 구성을 언급하는 다른 용어에 유사한 구성을 이해할 수 있을 것이다.
케이스(18) 내에 임베디드된 다른 구성은 터치 센서 리드 프레임(23)이고, 터치 센서 리드(15)와 구조적으로 인접한다. 또한, 앞서 언급한 다른 리드, 리드 프레임 포스트, 리드 프레임 앤빌과 같이, 터치 센서 리드(15) 및 터치 센서 리드 프레임(23)은 전기적으로 도전적이다. 애노드 리드(14) 및 터치 센서 리드(15)는 역시 케이스(18)의 하단부(19)로부터 연장된다. 일부 고려된 실시예에서, 터치 센서 리드(15)는 이하에서 보다 충분하게 설명될 관련있는 구성들을 제외하고 애노드 (141)에 대해 유사하게 설정될 수 있다. 터치 센서 리드 프레임(23)은 애노드 리드 프레임 포스트(20)에 대해 그 상부에 실장된 전기 발광 반도체 다이(28)가 없다는 점에서 유사하게 설정될 수 있다. 실제로, 이러한 실시예들에서, 이러한 구성들은 다른 목적에 맞게 수정된 애노드 리드(14) 및 애노드 리드 프레임(20)일 수 있다.
도 2에 대한 추가적인 참조를 하여, 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)의 케이스(18)의 상단부(21)를 마주하는 상부 영역(24)은 다이 실장 홈(die mounting crater, 26)이 형성된다. LED 스위치 장치(10)의 다양한 실시예들과 부합하여, 전기 발광 반도체 다이(28)는 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)에 부착되고, 특히 다이 실장 홈(26) 내에 형성된다. 일부 구성에서, 다이 실장 홈(26)은 비록 옵션이지만 반사면을 갖는다. 전기 발광 반도체 다이(28)은 제 1 극성/캐소드 컨택(30)과 제 2 극성/애노드 컨택(32)을 갖는다. 앞에서 언급한 것처럼, 전기 발광 반도체 다이(28)는 에너지 레벨이 낮아짐에 따라 전자(electron)가 정공(hole)을 통해 흐름에 따라 광자가 특정 파장에서 방출되는 P-N 정션을 갖는다. 따라서, 캐소드 컨택(30)은 음극 전극이고, 반면 애노드 컨택(32)은 양극 전극이다. 방출되는 파장 또는 색상은 P-N 정션의 재질을 변경함에 따라 달리질 수 있고, 특히 그 밴드갭 에너지에 기초하여 달리질 수 있다.
도 2는 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)에 직접 실장된 전기 발광 반도체 다이(28)를 도시한다. 그러나 P-N 정션의 N측 전극의 전기적 연결은 캐소드 컨택(30)과 제 1 와이어 본드(34)를 통해 이루어진다. 캐소드 컨택(30)을 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)에 직접 연결하는 것은 역시 알려져 있다.
위에서 나타낸 것처럼, 다양한 실시예에 따른 LED 스위치 장치(10)는 다수개의 제 2 극성/애노드 리드 프레임 포스트(20)를 포함한다. 그 기능으로 인해 LED 리드 프레임 포스트로서 언급된 제 1 애노드 리드 프레임 포스트(20a)는 제 2 와이어 본드(36)를 통해 전기 발광 반도체 다이(28)의 애노드 전극(32), 따라서 P-N 정션의 P측 전극에 전기적으로 연결된다. 따라서, 애노드 리드(14) 및 애노드 리드 프레임 포스트(20)로부터 전기 발광 반도체 다이, 캐소드 리드 프레임 앤빌(16) 및 캐소드 리드(12)에 대한 회로가 완성된다.
전기 발광 반도체 다이(28)의 실장 방향 및 표면은 하나 또는 그 이상의 원하는 방향에서 최대 광량을 반사하기 위해 최적화될 수 있다. 이와 관련하여, 케이스(18)의 상단부(21)는 전형적인 발광 방향이기 때문에, 케이스(18)는 방출된 광을 포커싱하는 렌즈(38)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 방출된 광을 매칭하기 위해 착색될 수 있는 케이스(18)가 투명하거나 또는 적어도 반투명의 에폭시 재질로 형성되는 것이 고려된다.
비록, 단색을 방출하는 하나의 전기 발광 반도체 다이(28)가 도 1 및 도 2에 도시되어 있지만, 어떤 수량의 추가적인 것들도 LED 스위치 장치(10)에 포함될 수 있다. 일반적으로, 전기 발광 반도체 다이(28)의 첫 번째 것은 첫 번째 가시 스펙트럼 파장 방출에 대응되고, 전기 발광 반도체 다이(28)의 두 번째 것은 두 번째 가시 스펙트럼 파장 방출에 대응되며, 첫 번째 방출된 파장은 두 번째 방출된 파장과 다르다. 일 실시예에서, 적색, 녹색 및 청색을 위한 전기 발광 반도체 다이는 이러한 원색들의 조합한 광의 색깔을 생성하기 위해 LED 스위치 장치(10)에 포함될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, LED 스위치 장치(10)는 애노드 프레임 포스트(20)으로부터 구조적으로 독립하고 그로부터 전기적으로 격리된 터치 센서 리드 프레임(23)을 포함한다. 게다가, 터치 센서 리드 프레임 포스트(23)는 터치 센서 리드(15)에 연결될 수 있다. 터치 센서 리드 프레임(23)은 전기 발광 반도체 다이(28)로부터 연결이 끊어질 수 있다. 전기 발광 반도체 다이(28)를 터치 센서 리드 프레임(23)에 실장하는 것이 가능한 반면, 이를 위한 회로가 완성되지 않는 이상, 전원 및/또는 그라운드에 대한 연결이 없고, 이러한 전기 발광 반도체 다이는 대체로 비기능적으로 남아 있을 것이다.
터치 센서 리드 프레임(23)는 바디 커패시턴스를 측정하기 위해 전극으로 동작하기 위해 고려된 터치 센서 컨택(39)와 연결된다. 일반적인 사람의 몸, 특히 손가락과 같은 그 신체는 전형적으로 대략 22[pF]의 커패시턴스를 갖는다. 아래에서 보다 자세히 설명될 것처럼, 따라서 터치 센서 컨택(39)에 의해 감지되는 커패시턴스는 본 기술분야에서 알려진 다양한 각 양상에 대해 추가적인 입력 컨트롤 우회를 사용하여 확인될 수 있다. 따라서, 손가락이 케이스(18)의 표면에 반대하여 가압되거나 표면의 근처로 이동함에 따라, 터치 센서 컨택(39)에서 감지되는 커패시턴스는 변하고, 이러한 입력으로 추가적인 기능을 동작시키기 위해 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 LED 스위치 디바이스(10)의 본 실시예와 부합하여, 터치 센서 리드 프레임(23)은 케이스(18)의 상단부(21)를 향하여 보다 연장된다. 터치 센서 컨택(39)은 케이스(18) 내에 임베디드되고, 그 주변을 따라 연장되며 터치 센서 리드 프레임(23)에 연결된다. 예컨데, 렌즈(38)의 어떤 영역상에 위치하거나 그 근처에 위치한 손가락이 감지될 수 있다.
LED 스위치 장치(10)의 여러 다른 변화가 고려된다. 도 3A 및 도 3B를 참조하면, LED 스위치 장치(10b)의 제 2 실시예는 구조적으로 캐소드 리드(12)와 인접한 대체 형상의 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)을 포함한다. 제 1 전기 발광 반도체 다이(28a) 및 제 2 전기 발광 반도체 다이(28b)가 다이 실장 홈(26)에 부착된다. 앞에서 간략하게 나타냈듯이, 하나의 LED 스위치 장치(10)로부터 다수개의 다른 색상/파장을 방출하는 것이 다른 LED 소자를 추가하는 것에 의해 가능하다. 이러한 특별한 예에서, 제 1 전기 발광 반도체 다이(28a)는 적색 파장광을 방출할 수 있고, 반면 제 2 전기 발광 반도체 다이(28b)는 녹색 또는 청색 파장 광을 방출할 수 있다. 이러한 전기 발광 반도체 다이(28a, 28b)의 개별적인 컨트롤을 위해, 애노드 리드 프레임 포스트(20)의 제 1 서브셋 중에서, 와이어 본드를 통해 제 1 전기 발광 반도체 다이(28a, 28b)에 전기적으로 연결되는 첫 번째 것(20a)과, 역시 와이어 본드를 통해 제 2 전기 발광 반도체 다이(28b)에 전기적으로 연결되는 두 번째 것(20b)이 있다. 제 1 애노드 리드 프레임 포스트(20a)는 구조적으로 제 1 애노드 리드(14a)와 인접한 반면, 제 2 애노드 리드 프레임 포스트(20b)는 구조적으로 제 2 애노드 리드(14b)에 대응되어 인접한다.
LED 스위치 장치(10)의 일 실시예로 앞에서 설명하였듯이, 제 2 실시예(10b)는 하나의 터치 센서 컨택(39)에 연결된 터치 센서 리드 프레임(23)을 포함한다. 또한, 터치 센서 리드 프레임(23)은 터치 센서 리드(15)와 구조적으로 인접한다. 터치 센서 컨택(39)은 케이스(18)의 상단부(21)를 향하여 형성되고, 그 주변을 따라 부분적인 루프를 형성한다. 게다가, 앞서 설명한 구성들의 각각은 투명하거나 적어도 반투명한 케이스(18) 내에 임베디드된다.
LED 스위치 장치(10c)의 제 3 실시예가 도 4A 및 도 4B에 도시된다. 앞서 설명한 실시예들과 유사하게, 캐소드 리드(12)와 구조적으로 인접한 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)이 있다. 또한, 전기 발광 반도체 다이(28)는 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)의 다이 실장 홈에 부착된다. 단지 하나의 전기 발광 반도체 다이(28)만 있기 때문에, 단지 하나의 색상 파장이 방출되고, 애노드 리드(14)에 구조적으로 인접한 하나의 애노드 리드 프레임 포스트(20)에 전달되는 전류에 의해 구동된다.
하나의 터치 센서 컨택(39) 대신, LED 스위치 장치(10c)의 제 3 실시예는 대체적으로 고려된 두 개의 개별적인 것들을 고려한다. 보다 상세하게, 제 1 터치 센서 컨택(42)은 반원형의 형상을 갖고, 케이스(18)의 중심축을 향하여 내부적으로 연장된다. 추가적으로, 제 2 터치 센서 컨택(44)은 제 1 터치 센서(42)의 수평한 반대편에 있으나 동일한 반원형 형상을 갖고 케이스(18)의 중심축을 향하여 내부적으로 연장된다. 제 1 터치 센서 컨택(42)은 제 1 터치 센서 리드 프레임(23a) 뿐만 아니라 제 1 터치 센서 리드(15a)와 구조적으로 인접한다. 제 2 터치 센서 컨택(44)은 차례로, 제 2 터치 센서 리드 프레임(23b) 및 제 2 터치 센서 리드(15b)와 구조적으로 인접한다. 주 개의 터치 센서 컨택(42, 44)가 있기 때문에, 어떠한 터치 입력들도 개별적으로 또는 동시에 등록될 수 있고, 따라서 추가적인 정확성의 정도를 공급한다.
도 5A, 도 5B 및 도 5C를 참조하면, LED 스위치 장치(10d)의 제 4 실시예는 제 1 전기 발광 반도체 다이(28a), 제 2 전기 발광 반도체 다이(28b) 및 제 3 전기 발광 반도체 다이(28c)가 상부에 형성된 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)을 포함한다. 본 실시예에서, 풀 컬러 스펙트럼(full color spectrum)이 적색, 녹색 및 청색의 원색들을 사용하여 재현될 수 있는 것이 고려되고, 이러한 3개의 전기 발광 반도체 다이(28a-c)는 그에 대응한다. 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)은 캐소드 리드(12)에 구조적으로 인접한다. 전기 발광 반도체 다이(28a-c)는 아래에서 설명할 것처럼 독립적으로 제어 가능하다.
도 5A에 가장 잘 도시되어 있듯이, 제 1 애노드 리드(14a)에 구조적으로 인접한 제 1 애노드 리드 프레임 포스트(20a)가 있다. 또한, 제 2 애노드 리드(14b) 뿐만 아니라, 제 3 애노드 리드(14c)에 구조적으로 인접한 제 3 애노드 리드 프레임 포스트(20c)에 구조적으로 인접한 제 2 애노드 리드 프레임 포스트(20b)가 있다. 제 1 애노드 리드 프레임 포스트(20a), 제 2 애노드 리드 프레임 포스트(20b) 및제 3 애노드 리드 프레임 포스트(20c)는 제 1 전기 발광 반도체 다이(28a), 제 2 전기 발광 반도체 다이(28b) 및 제 3 전기 발광 반도체 다이(28c)의 각각 하나에 와이어 본드를 통해 전기적으로 연결된다. 애노드 리드 프레임 포스트(20)는 하나의 수평축을 따라 지향된다.
도 5B 및 도 5C는 위에서 설명한 애노드 리드 프레임 포스트(20)에 수직한 관계에서 지향된 제 1 터치 센서 리드 프레임(23a) 및 제 2 터치 센서 리드 프레임(23b)를 도시한다. 그러나, 이러한 터치 센서 리드 프레임(23)이 애노드 리드 프레임 포스트(20)로서 하나의 수평축을 따라 지향되는 것이 가능하다. 제 1 터치 센서 리드 프레임(23a)는 제 1 터치 센서 리드(15a) 뿐만 아니라 제 1 터치 센서 컨택(42)에 구조적으로 인접한다 제 2 터치 센서 리드 프레임 포스트(23b)는 제 2 터치 센서 리드(15b) 및 제 2 터치 센서 컨택(44)에 구조적으로 인접한다. 위에서 설명한 LED 스위치 장치(10c)의 제 3 실시예와 같이, 제 1 터치 센서 컨택(42)은 반원형의 형상을 갖고 역시 반원형의 형상을 갖는 제 2 터치 센서 컨택(44)와 반대된다. 제 1 터치 센서 리드 프레임 포스트(23a)는 제 1 터치 센서 컨택(42)의 커버리지 영역을 연장하는 굽힘 영역(43)을 갖는다. 제 2 터치 센서 리드 프레임 포스트(23b)는 유사하게 케이스(18)의 외부 영역을 향하여 제 2 터치 센서 컨택(44)을 연장시키기 위해 대응되는 굽힘 영역(45)을 갖는다.
앞선 예들로부터 볼 수 있듯이, LED 스위치 장치(10)는 많은 방법으로, 특히 전기 발광 반도체 다이(28) 및 터치 센터 컨택(39) 또는 터치 센터 컨택(42, 44)에 관하여 고려될 수 있다. 이러한 예들은 한정을 의도하지 않으며, 본 개시의 적절한 이해에 기반하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 추가적인 대안을 개발할 수 있을 것이다.
앞선 예들은 모두 통상적인 인쇄 회로 기판 상의 설치를 위해 적합한 관통홀 실린더 패키지로서 고려되었다. 도 1에 대해 다시 참조하면, 리드(12, 14)는 인쇄 회로 기판 상의 홀에 삽입되는 정도를 제한하는 멈춤탭(46)을 포함한다.그러나, LED 스위치 장치(10)의 형상은 돔형 상부, 둥글고 납작한 상부, 직사각형의 납작한 상부, 삼각형 또는 정사각형의 납작한 상부, 기타 등등을 포함하는 어떠한 패키지 형상과도 병합될 수 있다. 이러한 다른 형상들 중에서 다양한 크기들도 역시 가능하다. 비슷하게, 터치 센서 컨택(42, 44)의 방향 뿐만 아니라 제 1 극성 리드(12), 제 2 극성 리드(14) 및 터치 센서 리드(15)를 포함하는 다양한 리드는 측부로부터 또는 각을 갖는 등의 다양한 방향에서 케이스(18)로부터 연장될 수 있다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 사람은 예의 방법을 거친 제출된 특정한 폼 팩터를 이해할 수 있고, 이러한 특정 폼 팩터의 내용에 개시된 구성에 기반하여 구성들은 현재까지 알려지거나 알려지지 않은 대체적인 폼 팩터로 용이하게 구현될 수 있다.
도 6A 및 도 6B에서 가장 잘 도시되어 있듯이, LED 스위치 장치(10e)의 다른 실시예는 표면 실장 장치(surface mounting device, SMD)의 사용을 고려한다. 보다 특히, 외부 구성에 대한 연결을 위해 그로부터 연장된 리드(50a-50f)를 갖는 캐리어(48)가 있다. 도시된 실시예에서, 제 1 발광 색상을 갖는 제 1 전기 발광 반도체 다이(28a), 제 2 발광 색상을 갖는 제 2 전기 발광 반도체 다이(28b) 및 제 2 발광 색상을 갖는 제 3 전기 발광 반도체 다이(28c)가 있다. 제 6 리드(50f)는 제 1 전기 발광 반도체 다이(28a)가 실장되고 전기적으로 연결된 제 6 리드 프레임(51f)에 구조적으로 인접하고 전기적으로 공통이다. 제 5 리드(50e)는 제 2 전기 발광 반도체 다이(28b)가 실장되고 전기적으로 연결된 제 5 리드 프레임(51e)에 구조적으로 인접하고 전기적으로 공통이다. 또한, 제 4 리드(50d)는 제 3 전기 발광 반도체 다이(28c)가 실장되고 전기적으로 연결된 제 4 리드 프레임(51d)에 구조적으로 인접하고 전기적으로 공통이다. 제 2 리드(50b)는 전기 발광 반도체 다이들(28a-c)에 대해 공통 애노드로서 동작하는 제 2 리드 프레임(51b)에 구조적으로 인접하고 전기적으로 공통이다. 전기 발광 반도체 다이들(28a-c) 각각의 애노드는 각 와이어 본드(34a-c)를 통해 제 2 리드 프레임(51b)에 전기적으로 연결되는 반면, 리드 프레임들(51d, 51e, 51f)과의 컨택은 도전성 접착제의 수단에 의해 전기 발광 반도체 다이들(28a-c)의 캐소드에 이루어진다.
LED 스위치 장치(10e)는 역시 제 1 터치 센서 리드 프레임(47a)으로도 언급된 제 1 리드 프레임(51a)에 실장되고 전기적으로 공통인 제 1 터치 센서 컨택(54a)를 포함한다. 제 3 리드(50c)는 리드 프레임(51c)와 구조적으로 인접한 것으로 이해된다. 또한, 제 2 터치 센서(54b)는 제 2 터치 센서 리드 프레임(47b)으로도 언급된 제 3 리드 프레임(51c)에 실장되고 전기적으로 공통이다. 제 3 리드 프레임(51c)은 제 3 리드(50c)와 구조적으로 인접한다. LED 스위치 장치(10)에 적용된 터치 센서 컨택(54)과 터치 센서 리드 프레임(47)의 크기, 형상 및 일반적인 구성 또는 폼 팩터(form factor)는 단지 예시로서 나타낸 것이고, 도 6B에 도시된 것과 다르게 구성될 수 있다.
캐리어(48)는 다양한 리드 프레임(51a-f)의 영역을 인캡슐레이트할 수 있고, 전기 발광 반도체 다이들(28a-28c)는 그 내부에 형성된다. 그러나 캐리어(48)는 터치 센서 컨택들(54) 및/또는 전기 반도체 다이들(28a-28c)이 노출되는 개구(55)를 정의한다. 투명하거나 또는 부분적으로 반투명한 케이스(52)가 이러한 구성들을 인캡슐레이트한다. SMD 패키지의 일부 실시예들에서, 터치 센서 컨택(54)의 부분 또는 전체는 캐리어(48) 내부에 인캡슐레이트될 수 있고, 케이스(52)를 통해 노출되지 않을 수 있다. 비록 특정 표면 실장 패키지의 구조적 디자인 및 형태가 도시되고 설명되었으나, 표면 실장 패키지의 다른 구조적 디자인 및 폼 팩터가 사용될 수 있다.
LED 스위치 장치(10)의 여러 실시예의 기본적인 부분들을 고려하여, 그 하나의 예시적인 사용이 이제 설명될 것이다. 도 7의 블록 다이어그램을 참조하여, LED 스위치 장치(10)는 LED 장치(56) 뿐만 아니라 터치 입력 컨트롤러(58)에 연결된다. 일 실시예에서, 터치 입력 컨트롤러(58)는 대만 신주(Hsinchu)의 Elan Microelectronic Corp.로부터의 eKT2101 용량성 터치 패드 컨트롤로 집적 회로이다. LED 드라이버(56)는 출력 라인(57) 상에 애노드 리드(14) 및 애노드 리드 프레임 포스트(20)를 통해 전송되고 기존의 기술과 부합하여 전기 발광 반도체 다이(28)를 활성화시키는 전기적 신호를 생성한다. 또한, 터치 센서 컨트롤러(58)의 입력 라인(59)은 터치 센서 리드(15) 및 터치 센서 리드 프레임(23)에 연결되고, 터치 입력을 통해 소위 터치 센서 컨택(39) 상의 대응하는 커패시컨스 변화가 제거된다. 보다 상세한 사항을 후술할 것이지만, LED 드라이버(56)로부터의 출력은 데이터 처리 장치(60) 또는 컨트롤러에 의해 초기화될 수 있다. 또한, 터치 입력 컨트롤러(58)는 그 방향상의 터치 입력의 데이터 신호 표시를 생성하고, 데이터 신호는 데이터 처리 장치(60)에 전송될 수 있다. 이러한 터치 입력 또는 가능한 다른 타입의 입력에 기초하여, LED 드라이버(56)에 대한 적절한 응답이 생성될 수 있다.
앞에서 언급한 실시예에서, 터치 입력 컨트롤러(58)는 LED 스위치 장치(10)로부터 분리된다. 그러나, 도 8A 및 도 8B에 도시되어 있듯이, LED 스위치 장치(10f)의 또 다른 실시예는 그에 대해 실장되는 LED 스위치 장치 컨트롤러 집적 회로(64)를 갖는 임베디드된 인쇄 회로 기판(62)를 포함한다. LED 스위치 장치 컨트로러 집적 회로(64)는 LED 드라이버(56), 터치 입력 컨트롤러(58) 및 데이터 처리 장치(60)의 기능을 하나의 패키지에 통합한 것으로 고려된다. 다른 변형과 같이, 제 1 전기 발광 반도체 다이(28a) 및 제 2 전기 발광 반도체 다이(28b)는 그들이 인쇄 회로 기판(62)에 실장됨에도 케이스 내에 임베디드된다.
전력 리드(180) 및 그라운드 리드(182)는 인쇄 회로 기판(62)에 부탁되고, LED 스위치 장치(10f)에 전력/그라운드를 공급한다. 특히, LED 스위치 장치 컨트롤러 집적 회로(64)의 전원 및 그라운드 연결은 전력 리드(180) 및 그라운드 리드(182)와 전기적으로 통신한다. 터치 입력 컨트롤러(58), LED 드라이버(56) 및 제이터 처리 장치(60)을 구동하기 위한 전력은 그에 의해 공급된다.
앞서 언급한 것처럼, 제 1 터치 센서 컨택(42) 및 제 2 터치 센서 컨택(44)은 커패시턴스 변화를 감지하기 위해 사용되는 전극들이고, 그들 자체는 데이터 처리 장치(60)를 위한 전형적인 데이터 전송의 신호들을 생성하지 않는다. LED 스위치 장치 컨트롤러 집적 회로(64)는 커패시턴스 변화를 감지하기 위함이다. LED 스위치 장치(10f)에서, LED 스위치 장치 컨트롤러 집적 회로(64)의 독립적인 입력들에 연결된 두 개의 전극, 제 1 터치 센서 컨택(42) 및 제 2 터치 센서 컨택(44)이 있다.
LED 스위치 장치(10f)는 두 개의 출력, 즉 제 1 출력 리드(168) 및 제 2 출력 리드(169)를 갖는다. 활성화된 제 1 터치 센서 컨택(42)를 지시하는 신호는 제 1 출력 리드(168) 상에 생성될 수 있는 반면, 활성화된 제 2 터치 센서 컨택(44)을 지시하는 다른 신호는 제 2 출력 리드(169) 상에 생성될 수 있다. LED 스위치 장치(10f)에 임베디드된 데이터 처리 장치(60)의 기능으로, 터치 입력 컨트롤러(58)에 대한 직접적으로 결합된 이러한 단순한 지표 외에도 다른 출력들이 생성될 수 있다. 바꿔 말하면, 출력 리드(168, 169)에서 생성된 출력은 터치 센서 컨택(42, 44)에 의해 감지되는 입력과 독립될 수 있다. 이하에서 보다 상세히 설명될 것처럼, 터치 입력 컨트롤러(58)에 의해 감지되는 때 터치 입력은 다양한 외부 장치들을 컨트롤하기 위해 보다 처리될 수 있다. 따라서, 추가적인 출력 리드가 구비되는 것이 명백하게 고려된다.
두 개의 출력에 더불어, LED 스위치 장치(10f)는 다양한 외부 입력들이 연결될 수 있는 입력 리드(170)를 갖는다. 수신된 입력은 전기 발광 반도체 장치들(28a, 28b)의 발광을 컨트롤하기 위해 사용될 수 있고, 데이터 처리 장치(60)의 기능의 병합으로 인해, 활성화 또는 비활성화 이외에도 조광(dimming), 색상 혼합(color mixing), 플래싱(flashing), 기타 등의 보다 복잡한 대응들이 생성될 수 있다.
제 1 터치 센서 컨택(42) 또는 제 2 터치 센서 컨택(44)의 하나를 터치하는 것이 LED 스위치 장치 컨트롤러 집적 회로(64)로부터 다른 반응을 생성하기 때문에, 그 추가적인 가시적 분리가 고려된다. 케이스(18)의 상단부(21)는 제 1 세그먼트(172)와 제 2 세그먼트(174)로 분리되는 타원형의 아웃라인을 갖는 오목면(concave surface)을 갖는다. 따라서, 제 1 세그먼트(172)를 터치하는 것은 제 1 출력 리드(168) 상에 생성되는 출력을 야기하는 제 1 터치 센서 컨택(42)을 작동시키는 것으로 이해되는 반면, 제 2 세그먼트(174)는 제 2 출력 리드(169) 상에 생성되는 출력을 갖는 제 2 터치 센서 컨택(44)를 작동시킨다. 제 1 세그먼트(172)와 제 2 세그먼트(174)를 동시에 터치하는 것은 제 1 출력 리드(168) 및 제 2 출력 리드(169) 모두 상에 출력을 야기할 수 있다. 두 개의 전기 발광 반도체 다이(28)로부터 출력은 그들이 터치 입력에 대응하여 데이터 처리 장치(60)로부터 개별적으로 컨트롤되기 때문에, 어떠한 터치 입력에 대해서도 독립적이다.
단순한 온/오프 기능이 여기서 설명되었지만, 본 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 사람에 의해 부분적인 설치, 하나로부터 다른 하나에 대해 스와이핑(swiping), 기타 등과 같은 가능한 터치 입력에 대한 수용의 더 나은 정도를 고려할 수 있다. LED 스위치 장치(10)의 단일한 패키지로 다양한 기능의 병합에 대한 변형들이 본 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 사람의 범위 내에서 이해된다.
분명하게 될 것처럼, LED 스위치 장치(10) 및 그 다른 구성들은 넓은 다양한 적용들에 사용될 수 있다. 도 9를 참조하면, 상술한 LED 스위치 장치(10f)는 천장 팬 조명 설치물(222)의 다양한 기능들을 컨트롤하기 위한 벽체 실장 컨트롤 스위치(220)로서 사용될 수 있다. 도 10의 블록 다이어그램을 추가적으로 참조하면, 천장 팬 조명 설치물(222)는 전기 모터(226)에 의해 회전되는 팬 블레이드(224)를 포함한다. 전기 모터(226)을 구동하기 위한 고전류 요구 때문에, 외부 전원으로부터 개별적으로 전력을 끌어들이는 팬 드라이버 회로(228)가 있다. 이러한 방법에서, 천장 팬 조명 설치물(222)는 활성화에 따라 방을 비추는 램프(230)를 포함한다. 전기 모터(226)와 같이, 램프(230)는 LED 스위치 장치(10f)에 의해 공급받을 수 있는 것보다 더 큰 전류/전력 요구를 갖고, 따라서 외부 전원으로부터 전력을 끌어들이는 램프 드라이버 회로(232)가 있다. 팬 드라이버 회로(228) 및 램프 드라이버 회로(232)는 그로부터 수신되고, 팬 블레이드(224)의 회전 속도 변화(빠르게, 중간으로, 천천히) 뿐만 아니라, 램프(230)의 강도/조도 레벨을 포함 할 수 있는 입력에 기초하여 LED 스위치 장치(10f)에 의해 컨트롤된다. 램프(230)의 실제 발광 레벨을 지시하는 피드백도 역시 LED 스위치 장치(10f)에 뒤로 램프 드라이버 회로(232)에 의해 생성될 수 있다. 팬 블레이드(224), 전기 모터(226) 및 팬 드라이버 회로(228)는 팬 유닛(229)로서 총괄하여 언급될 것인 반면, 램프(230) 및 랜프 드라이버 회로(232)는 램프 유닛(233)으로서 총괄하여 언급될 것이다. 팬 유닛(229) 및 램프 유닛(233)은 그러나 추가적인 구성들을 더 포함할 수 있다.
컨트롤 스위치(220)는 내부에 리셉터클(236)이 정의된 기존의 벽체 패널(234)을 포함한다. LED 스위치 어셈블리(238)는 벽체 패널(234)에 실장된다. 벽체 패널(234)은 벽체 구조(239)에 이미 고정되어 있고, 따라서 LED 스위치 어셈블리(238)는 그에 설치될 수 있는 기계적 스위치 및 그 등가물을 위한 단순 대체/장착될 것으로 고려된다.
LED 스위치 어셈블리(238)는 중심적으로 실장된 LED 스위치 장치(10f) 뿐만 아니라 배경광 상태 인디케이터(backlit status indicator, 240)를 포함한다. 앞에서 나타냈듯이, LED 스위치 장치(10f)는 적색 색상의 발광을 가질 수 있는 제 1 전기 발광 반도체 다이(28a)를 포함할 수 있다. 또한, 제 2 전기 발광 반도체 다이(28b)는 녹색 생상 발광을 가질 수 있다. 실시예의 형태로, 두 색상이 그 상태에서 LED 스위치 장치(10f) 상에 수신된 어떠한 입력에 의해 제어되는 팬 또는 라이트의 하나의 인디케이터로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 적색 색상 발광은 램프(230)가 컨트롤될 것임을 나타낼 수 있고, 녹색 색상 발광은 팬 유닛(229)이 컨트롤될 것임을 나타낼 수 있다. 손가락을 제 1 세그먼트(172)로부터 174로 스와이핑하는 것은 전력을 감소시키는 것을 대표하고, 램프(233)가 컨트롤되는 경우, 그 발광 레벨을 어둡게한다. 팬 유닛(229)가 컨트롤되는 경우, 전기 모터(226)의 회전 속도가 낮아진다. 더 많은 터치가 제 2 세그먼트(174) 상에 남아있을 수록, 발광이 더 많이 어두워지거나/모터 속도가 더 많이 감소한다. 손가락을 제 2 세그먼트(174)로부터 제 1 세그먼트(172)로 반대 방향으로 스와이핑하는 것은 밝기/속도에서의 증가를 야기할 수 있다. 제 1 세그먼트(172) 및 제 2 세그먼트(174) 모두를 재빨리 탭하는 것은 램프 유닛(233) 또는 팬 유닛(229)이 즉시 턴온되거나 턴오프되는 것을 야기할 수 있다. 제 1 세그먼트(172) 및 제 2 세그먼트(174)를 누르고 유지하는 것은 램프 유닛(223)로부터 팬 유닛(229)로의 컨트롤 모드의 스위치 또는 그 반대의 스위치를 할 수 있다. 이러한 컨트롤 시퀀스는 감지된 입력의 실행 가능한 지시들의 세트로서 데이터 처리 장치(60)상에 프로그램될 수 있다. 비록, 특정 컨트롤 시퀀스가 구현되었지만, 어떠한 다른 컨트롤 시퀀스가 데이터 처리 장치(60)에 의해 실행되는 다른 지시로서 구현될 수 있다.
LED 스위치 장치(10)의 다른 적용이 도 11에 도시되고, 초를 갖는 케이크의 인쇄된 그림을 포함하는 인사 카드(70)이다. 카드(70)는 LED 스위치 장치(10)가 통해 보여지는 오려진 부분을 정의하고, 도시된 촛불의 위치에 대응된다. 따라서, 발광된 LED 스위치 장치(10)는 불이 밝혀진 초의 외양을 모방하도록 의도된다. 대체적인 색상이 다른 LED 스위치 장치(10)를 위해 사용될 수 있다. 처음에, 모든 LED 스위치 장치(10)는 컨택 스위치(74)를 통해 카드(70)의 개구에서 발광될 수 있다. 수취인의 손가락은 비활성화를 위해 LED 스위치 장치(10)의 위에서 지나갈 수 있고, 따라서 초의 촛불을 끄는 것을 모사할 수 있다. 일반적으로, 본 실시예는 터치 입력 컨트롤러(58)에 의해 수신된 입력이 기초하여 LED 드라이버 소스에 의해 각각 컨트롤되는 LED 스위치 장치(10)의 어레이(78)의 사용 및 기본적인 구성을 나타낸다.
운영 패턴을 변화하는 것이 인사 카드(70)에 가능하다. LED 스위치 장치(10)는 하나는 적색 색상, 다른 하나는 청색 또는 녹색 색상을 위한 적어도 두 개의 저니 발광 반도체 다이(28)를 갖는다. 인사 카드(70)가 최초 개봉될 때, 모든 LED 스위치 장치(10)는 적색 색상으로 변할 수 있고, 선택적으로 깜빡거릴 수 있다. 간단한 음악이 생성될 수 있고, 수취인의 손가락은 전기 발광 반도체 다이(28)의 이차 색상을 활성화하기 위해 모든 LED 스위치 장치(10) 위에서 지나갈 수 있다. 따라서, 활성화된 적색 및 청색 색상으로, 분홍 색상인 결과 출력이 존재한다. 활성화 시퀀스는 음악이 연주되는 동안 기록될 수 있고, 시퀀스는 지연 이후 또는 음악이 끝난 후에 다시 재생될 수 있다. 기록 기능없이, LED 스위치 장치(10)를 터치하는 것은 이차 색상을 활성화시키기 위해 이용될 수 있다.
도 12는 일반적으로 순방향(82), 반대된 역방향(84), 좌측 방향(86) 및 우측 방향(88)에 대응되는 입력을 갖는 원격 컨트롤러(80) 내의 LED 스위치 장치(10)의 다른 적용을 도시한다. 원격 컨트롤러(80)는 사용자의 손(92) 내에서 쥐어지는 케이스(90)를 포함한다. 케이스(90)는 LED 스위치 장치(10)상에 덮여진 투명하거나 반투명한 마일라 시트(Mylar sheet) 또는 필름(93)을 포함하는 일반적으로 평평한 전면(91)을 갖는다. 시트(93)는 투명하거나 반투명한 영역과, 각인된 심볼과 글자에 대응되는 불투명한 영역을 갖는다. 오려진 부분에 아래에 위치한 불투명한 기본이 제공될 수 있다.
순방향(82)을 위해, 단일 순방향의 LED 스위치 장치(94)가 있고, 역방향(84)을 위해 단순 역방향 LED 스위치 장치(96)가 있고, 둘 모두는 케이스(90)의 시트(93)의 아래에 실장된다. 손가락을 LED 스위치 장치(94, 96)의 위에서 위치하는 것에 의해, 그 신호적 표시가 라디오 주파수를 통해 기지 수신인에게 생성되고 전송될 수 있다.
측 방향(86, 88)을 위해, 제 1 LED 스위치(100a), 제 2 LED 스위치(100b), 제 3 LED 스위치(100c), 제 4 LED 스위치(100d) 및 제 5 LED 스위치(100e)를 포함하는 어레이(98)가 있다. 이러한 LED 스위치 장치(100d) 각각은 시트(93)의 하부에 실장되고 다른 발광 색상을 가질 수 있다. 순번의 정도는 가변적이고, 다섯 개의 LED 스위치 장치(100) 중 어느 것이 그 위에서 손가락을 위치시키는 것에 의해 활성화되는 지에 의존한다. 대체적으로, 손가랑이 왼쪽으로부터 오른쪽으로 또는 그 반대로 스와이프하는 비율이 수신 장치에 의해 표시되는 순번의 정도를 결정할 수 있다.
원격 컨트롤러(80)는 라디오 제어 차량 및 장난감, 비디오 게임, 기타 등을 포함하는 많은 상호적인 시스템을 위해 컨트롤 양상으로 사용될 수 있다. 위에서 도시한 것처럼, 구비된 입력은 단순히 온/오프일 수 있고, 다양한 입력은 다수의 LED 스위치 장치(10)의 어레이를 사용함으로써 구비될 수 있다.
그 기능과 관련하여, 원격 컨트롤러(80)는 도 7의 블록 다이어그램을 참조하여 앞에서 설명된 것처럼 유사한 기본적 구조를 갖는 것으로 이해될 수 있다. 도 13A 및 도 13B의 계통도을 참조하면, 마이크로 컨트롤러 또는 데이터 처리 장치(60)이 구비된다. 앞에서 간략하게 언급한 것처럼, 데이터 처리 장치(60)는 제공된 입력에 기초하여 특정 출력을 생성하는 미리 프로그램된 지시의 연속을 실행하도록 구성된다. 데이터 처리 장치(60)는 데이터 처리 장치의 전형처럼, 산술 논리 장치(arithmatic logic unit), 다양한 레지스터, 명령어 해독기(instruction decoder) 및 제어 유닛을 갖는 것으로 이해될 수 있다. 내부의 랜덤 억세스 메모리(random access memory) 뿐만 아니라 스피치 및 무브먼트 시퀀스(speech and movement sequences)아 같은 미리 저장된 자주 사용되는 데이터에 사용되는 리드 온리 메모리(read only memory)가 역시 포함될 수 있다. 예시의 구성으로서, 프로그램가능한 데이터 처리 장치(60)는 16비트 디지털 신호 처리(DSP) 집적 회로이다. 비록 다른 적합한 IC 장치들이 용이하게 대체될 수 있지만, 하나의 상업적으로 가능한 옵션은 대만 신주(Hsinchu)의 Elan Microelectronic Corporation로부터의 eSL Series IC이다.
보다 상세하게, 데이터 처리 장치(60)는 적어도 하나의 입력 포트(201)과 다수의 출력 포트(202)를 갖는다. 출력 포트(202)는 LED 스위치 장치(10) 뿐만 아니라 아래에서 언급할 것처럼 터치 입력 컨트롤러(58)에 연결된다. 도시된 실시예에서, 전기 발광 반도체 장치의 애노드는 전력에 연결되어 있는 반면, 캐소드는 트랜지스터의 컬렉터에 연결된다. 트랜지스터의 베이스는 데이터 처리 장치(60)의 출력 포트(202)에 연결되고, 따라서, 트랜지스터가 출력 포트(202) 상에 생성된 고전압에 의해 바이어스 온되면, 전기 발광 반도체(및 여기서 LED)가 턴온된다. 반면, 트랜지스터가 출력 포트(202) 상의 저전압에 의해 바이어스 오프되면, LED는 턴오프된다.
LED 스위치 장치(10)의 터치 센서 리드(15)는 앞에서 나타낸 것처럼, 커패시턴스 변화를 감지하는 터치 입력 컨트롤러(58)에 연결된다. 감시되면, PA7로 번호 붙여진 데이터 처리 장치(60)의 입력 포트(201)에 전달되는 대응되는 신호가 출력으로서 생성된다. 보다 상세하게, 데이터 처리 장치(60)는 직렬 주변 장치 인터페이스(Serial Peripheral Interface, SPI) 디바이스간 통신 형태를 통해 터치 입력 컨트롤러(58)와 통신한다. 따라서, 직렬 통신 시스템으로서, 하나의 데이터 입력 포트(201)가 사용된다. 칩 선택 라인(TPreg)을 위한 제 1 출력 포트(202a)는 터치 입력 컨트롤러(58)에 대해 명령하기 위해 터치 입력 컨트롤러(58)(및 특히 그 핀 4)에 연결되고 데이터 처리 장치(60)는 데이터를 수신할 준비가 된다. 또한, 직렬 클록 라인(SCK)을 위해 지정된 제 2 출력 포트(202b)도 또한 클록 동기 신호를 제공하기 위해 터치 입력 컨트롤러(58)(및 특히 그 핀 21 및 24)에 연결된다. 직렬 d데이터 아웃 라인을 위한 제 3 출력 포트(202c)는 터치 입력 컨트롤러(58)의 핀 20에 연결되고, 이것은 SPI 표준에 의해 정해진 것처럼 마스터-슬레이브 배열을 준수하기 위한 목적으로 이해될 것이다. 라인 내 직렬 데이터(SDI)로서 지정된 입력 포트(201)에 대한 신호는 터치 입력 컨트롤러(58)의 핀(22)에 연결되고, 감지된 입력 상의 LED 스위치 장치(10)의 신원에 관련된 데이터 및 기타 등을 포함하는 것으로 고려될 것이다. 다른 터치 입력 컨트롤러(58)의 기능에 관련된 데이터도 역시 통신될 수 있다.
데이터 처리 장치(60)는 LED 스위치 장치(10) 상에 감지된 터치시 생성되는 터치 입력 컨트롤러(58)로부터의 입력에 대응해서, 출력 포트(202)에 특정 출력을 생성하고 그에 연결된 LED 스위치 장치(10)에서 반사되는 실행 가능한 지시로 프로그램되는 것으로 고려된다. 따라서, 인사 카드(70_)에 관련하여 위에서 언급한 것처럼, 특정 LED는 터치되었을 때 톤온 또는 오프될 수 있다. 또한, 기판상의 LED의 활성화 및 비활성화에 관한 원격 컨트롤러(80)에 의해 제공되는 기능은 데이터 처리 장치(60)에 의해 구현된다.
다양한 다른 기능들이 원격 컨트롤러(80)을 위해 고려된다. 앞에서 간략하게 언급하였듯이, 원격 컨트롤러(80)는 기본적 수신인에 대해 명령을 전달할 수 있다. 이러한 데이터 전달 기능은 라디오 주파수 트랜시버 집적 회로(204)에 의해 처리될 수 있다. 다른 것들이 대체할 수 있으나, 그 동작 주파수는 대략 2.4[GHz]이다. 이러한 방법에서, RF 전송은 필수적이지 않고, 다른 무선 또는 유선 통신 방법이 대체할 수 있다. 데이터 전송에 더불어, 원격 컨트롤러(80)는 데이터 처리 장치(60)에 역시 연결된 모터(206)에 의해 가능한 포스 피드백(force feedback) 구성을 포함한다. 유사하게, 소리 출력은 압전기 부저(piezoelectic buzzer, 208) 또는 확성기(210)를 통해 생성된다. 필요하다면, 소리 입력이 압전기 부저(208) 또는 마이크(212)를 통해 데이터 처리 장치(60)에 공급될 수 있다.
LED 스위치 장치(10)의 적용은 스케일될 수 있다. 도 14의 참조와 함께, 벽체 실장 LED 디스플레이 패널(102)는 가시 스펙트럼을 가로지르는 넓은 범위의 색상을 방출할 수 있는 LED 스위치 장치(10)의 행과 열을 포함한다. LED 디스플레이 패널(102)은 특정 색상 및 강도의 LED 스위치 장치(10)를 활성화 및 비활성화함에 의해 이미지를 디스프레이하도록 구성된다. 예를 통해, LED 디스플레이 패널(102) 상에 표시된 인터페이스는 각각 아이콘(108, 110)을 포함하는 좌측 열(104) 및 우측 열(106)로 분리된다.
좌측 열(104)에서 아이콘(108)의 하나를 선택하는 것은 LED 디스플레이 패널(102) 상에 디스플레이되는 캐릭터(112)의 형상의 특정 애니메이션을 선택하는 것으로 이해된다. 여기서 사용되는 것처럼, 아이콘(108)의 하나의 선택 또는 터치는 아이콘(108)의 특정한 하나를 출력하는 것에 대응한 LED 디스플레이 패널(102) 내 하나 이상의 LED 스위치 장치(10)에 대해 바디 부분을 위치하거나 또는 매우 근접하게 위치하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 하나의 고려되는 시퀀스에서, 제 1 좌측 열 아이콘(108a)를 터치하는 것은 입(114)의 애니메이션을 활성화시키는 반면, 제 2 좌측 열 아이콘(108b)을 터치하는 것은 귀(116)의 애니메이션을 활성화시킨다. 제 3 좌측 열 아이콘(108c)을 터치하는 것은 다리(118)의 애니메이션을 활성화시키고, 제 4 좌측 아이콘(108d)의 선택은 꼬리(120)의 애니메이션을 활성화시킨다. 아이콘(108)의 어느 것을 터치함에 따라, 가시적인 피드백이 예를 들어 하이라이트에 의해 그에 강조가 이루어짐에 의해 제공된다.
반면, 우측 열(106)에서 아이콘(110)의 하나를 터치하는 것은 특정 출력 소리 신호를 선택하는 것으로 이해된다. 제 1 우측 열 아이콘(110a)을 터치하는 것은 트럼펫 소리를 생성하는 것으로 이해되고, 제 2 우측 열 아이콘(110b)을 터치하는 것은 '스프링(spring)' 또는 '펑(boing)' 타입 소리를 생성한다. 또한, 제 3 우측 열 아이콘(110c)을 터치하는 것은 자전거 경적 소리를 생성하는 반면, 제 4 우측 열 아이콘(110d)을 터치하는 것은 드럼 소리를 생성한다.
도 15에 도시된 다른 실시예에서, LED 디스플레이 패널(102)은 그림 그리기 인터페이스(250)로서 구성될 수 있다. 위에서 나태냈듯이, LED 디스플레이 패널(102)은 행과 열로 배열된 LED 스위치 장치(10)의 어레이이고, 가시 스펙트럼을 가로지르는 넓은 범위의 색상을 방출할 수 있다. 또한, 다양한 이미지들이 특정 LED 스위치 장치(10)를 활성화 및 비활성화함에 의해 디스플레이될 수 있다. 고려된 그림 그리기 인터페이스(250)에서, 스크린 영역은 상부 그림 보드 영역(252) 및 각각 다른 색상을 갖는 아이콘(256)의 연속을 도시하는 하부 색상 팔레트 영역(254)으로 분리된다. 하부 팔레트 영역(254)은 정형적인 예술가의 색상 팔레트를 닮은 것으로 고려된다. 아이콘(256)의 하나의 선택은 이하에서 보다 상세하게 설명할 것처럼, 사용을 위한 대응되는 색상을 선택하는 것으로 이해된다.
제 1 색상 아이콘(256a)를 터치하는 것은 사용자에게 선택된 색상으로 그림 보드 영역(252)에 그리는 것을 허용한다. 즉, 사용자가 특정 LED 스위치 장치를 터치하거나 매우 근접할 때, 그것은 선택된 색상으로 발광될 것이다. 제 2 색상 아이콘(256b)을 선택하는 것은 새롭게 선택된 색상으로 그림 색상을 변경할 것이다. 또한, 사용자가 특정 LED 스위치 장치를 터치하거나 매우 근접함에 따라, 이러한 색상으로 발광할 것이다. 또한, 선택되었을 때, 색상 아이콘(256)이 선택되거나 활성화되는 때, 터치된 LED 스위치 장치(10)의 응답을 선택된 색상으로 활성화하는 대신 비활성으로 대체하는 지우개 아이콘(258)이 있을 수 있다. 표준 터치 입력에 대한 변형들은 앞서 언급한 것처럼 가능하고, 그림 그리기 인터페이스(250)의 현재 내용에서 미리 설정된 시간동안 지우개 아이콘(258)을 누르고 있는 것은 LED 디스플레이 패널(102)의 전체를 비활성화할 수 있다. LED 디스플레이 패널(102)은 휴대성을 높이기 위해 보다 소형화될 수 있다.
도 16에 도시된 특정 실시예에서, 교사(260)는 다양한 다른 주제에 관해 시각적으로 학생(262)을 가르치도록 상호적인 교육 인터페이스로서 교실에서 LED 디스플레이 패널(102)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 형상 및 색상의 개념은 제 1 색상으로 직사각형(264), 제 2 색상으로 삼각형(266), 제 3 색상으로 원(268)을 포함하여 다른 색상으로 다른 형상을 그리도록 학생(262)을 지도함으로써 가르치는 것일 수 있다.
또한, 학생(262)은 디스플레이 패널(102) 상에 이러한 글자를 그림으로써 단어, 글자 및 숫자를 지도받을 수 있다. 추가적인 기능에 대해, LED 디스플레이 패널(102)을 데이터 처리 장치에 연결하는 것이 가능하고, 따라서 문자 인식이 가능한 소프트웨어 적용이 수행될 수 있다. LED 디스플레이 패널(102) 상의 입력에 기초하여, 입력의 특정 시퀀스에 의해 대표된 글자 및 단어는 대응되는 출력을 낼 수 있다. 예시에 의해 그리고 한정되지 않고, 이러한 출력은 입력되고 인식된 글자 및 단어의 발음일 수 있다. 수학 교육의 경우, LED 디스플레이 패널(102) 상에 도시된 숫자 및/또는 공식(270)은 정확하거나 부정확한 입력에 따라 생성된 적절한 소리 및 시각적 출력으로 확인되거나 수정될 수 있다. 이러한 소리 출력은 정확할 때 "환호하는" 소리를 포함할 수 있고, 부정확할 때 "어-오(uh-oh)" 감탄사를 포함할 수 있다. 따라서, 상호적인 교육 인터페이스(251)이 교사와 학생 모두에 대해 교육 효율과 배움의 즐거움을 매우 향상시킬 수 있다.
다양한 교육 및 엔터테인먼트 적용이 가능하다.
비록 사람 몸에 따라 중간 정도의 크기의 LED 디스플레이 패널(102)이 도 14, 15 및 16에 도시되어 있지만, 벽체 및 기타의 전체를 확장할 수 있는 더 큰 것들도 가능하다. 이러한 패널(102) 상에 생성된 그래픽은 상당하게 변할 수 있고, 이렇게 하여 이러한 그래픽이 사용자 입력의 다양한 타입에 응답하여 생성된다. 또한, LED 디스플레이 패널(102)은 더 큰 종래의 LED 디스플레이 패널으 위한 원격 컨트롤 또는 인터페이스로서 사용될 수 있고, LED 디스플레이 패널(102) 상에서 생성된 입력 및 응답은 디스플레이되기 위해 더 큰 디스플레이 패널로 전송된다.
LED 스위치 장치(10)를 사용하는 다른 보다 복잡한 플레이 패턴들도 역시 가능하다. 도 17A를 참조하면, 인격화된 상호적인 곰 인형(122)는 바디 부분(124), 한 쌍의 다리(!26), 한 쌍의 팔(128) 및 머리(130)를 갖는다. 상호적인 인형(122)은 사람, 곰을 제외한 개, 고양이, 토끼, 새 및 기타 등의 다른 동물 또는 실존하거나 상상된 캐릭터를 묘사할 수 있다. 이러한 방법에 따라, 상호적인 인형(122)의 앞서 언급한 특징은 예시로서 한정하지 않는 방법으로 제시된다.
인형의 바디 부분(124)은 개별적인 LED 스위치 장치(10)를 갖는 매트릭스 아셈블리(132)를 포함한다. 보다 상세히 도 18에 도시되어 있듯이, 매트릭스 어셈블리(132)는 LED 스위치 장치(10)가 행(136)과 열(138)의 연속으로 실장된 인쇄 회로 기판(134)를 포함한다. 도시된 것처럼, 매트릭스의 네 코너의 각각으로부터 하나의 LED 스위치 장치(10)가 제거되고, 따라서 합쳐서 77개가 있다. 중심적으로 형성된 LED 스위치 장치(10)의 높이는 주변에 형성되어 일반적인 구형 아웃라인을 정의하는 것에 비해 더 높을 수 있다. LED 스위치 장치(10)의 위치에 대응되는 홀의 행(142)과 열(144)을 정의하는 광 가이드(140)는 인쇄 회로 기판 상에 실장된다. 광 가이드(140)는 발광을 안내한다. 윤곽이 일치되는 구형 상부 커버(145)가 광 가이드(140) 및 LED 스위치 장치(10) 상에 실장된다.
매트릭스 어셈블리(132)를 형성하는 다른 방법이 역시 알려져 있다. 하나의 저가 기술은 앞서 설명한 매트릭스 패턴에서 각 캐소드 리드 프레임 앤빌(16), 리드 프레임 포스트(20), 터치 센서 리드 프레임(23), 전기 발광 반도체 다이(28), 인쇄 회로 기판(134)의 각 면과 층에서의 터치 센서 컨택(39)을 실장 및/또는 에칭하는 것을 포함한다. 따라서, 전기 발광 반도체 다이(28)는 와이어 본드되어, 각 캐소드 리드 프레임 앤빌(16)과 애노드 리드 프레임 포스트(20)는 전기 발광 반도체 다이(28)의 각 캐소드 컨택(30)과 애노드 컨택(32)에 전기적으로 연결된다. 전체 매트릭스는 단일한 케이스에 인캡슐레이트될 수 있다. 이 공정의 세부사항 뿐만 아니라 다른 것들은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에 의해 이해될 수 있을 것이다.
도 17A 및 도 17B를 참조하면, 상호적인 인형(122)에 대한 많은 가능한 플레이 패턴 중 하나가 고려될 것이다. 특히, 도 17A에서 나타내진 것처럼, 패턴은 글자, 숫자, 형상, 또는 LED 스위치 장치 매트릭스 상의 객체의 선 그림(148)을 생성하는 것으로 시작된다. 이러한 양상을 위해, 발광은 단일한 색상일 수 있다. 따라서, 확성기는 플레이어에게 매트릭스 상에 표시되는 시퀀스에 따라 그 또는 그녀의 손가락 또는 다른 용량성 소자로 패턴의 선을 추적하도록 신호하는 소리를 방출할 수 있다.
도 17B를 특히 참조하면, 사용자는 이러한 방식으로 추적할 수 있고, 손가락이 최초 발광된 특정 LED 스위치 장치(10)를 추적하거나 커버함에 따라, 이들은 변화된 LED 스위치 장치(150)에 도시된 것처럼 다른 색상으로 변화할 수 있다. 사용자가 진행함에 따라, 추가적인 음성적 격려가 패턴을 완성하도록 생선된다. 패턴 및 그 방향의 추적이 성공적으로 완료되면, 확성기는 축하 메시지를 방출하고, 그를 위한 다양한 발광 효과를 생성한다. 다시, 이러한 시퀀스는 단지 예시의 방법으로서 제시된 것이고, 한정하지 않는다. 다른 플레이 패턴은 본 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 사람의 범위 내에서 역시 고려된다.
상호적인 인형(122)은 앞에서 설명한 것처럼 유사한 기본적 구조를 갖는 것으로 이해된다. 보다 특히, 도 19A, 도 19B, 도 19C의 계통도에 도시되어 있듯이, 상호적인 인형(122)은 다수개의 입력 포트(201)과 다수개의 출력 포트(202)를 갖는 마이크로 컨트롤러 또는 데이터 처리 장치(60)를 포함한다. 출력 포트(202)는 9x9 (-4)의 매트리스 또는 77개의 개별적인 것으로서 배열된 LED 스위치 장치(10)에 연결된다.
매트릭스(214)에서 각 LED 스위치 장치(10)의 일부인 터치 센서 리드(215a)의 제 1 세트는 제 1 터치 입력 컨트롤러(58a)에 연결되는 반면, 역시 매트릭스(214)에서 각 LED 스위치 장치(10)의 일부인 터치 센서 리드(215b)의 제 2 세트는 제 2 터치 입력 컨트롤러(58b)에 연결된다. 위에서 언급한 것처럼, 처티 입력 컨트롤러(58)는 각 터치 센서 컨택(39) 상의 커패시턴스 변화를 감지한다. 감지된 때, 대표적인 신호가 데이터 처리 장치(60)의 입력 포트(201)에 연결된 출력으로서 생성된다. 그러나 일부 실시예에서, 터치 입력 컨트롤러(58)는 데이터 처리 장치(60)에 통합될 수 있다. 보다 상세히, 데이터 처리 장치(60)는 특히 상술한 플레이 패턴을 구현함에서 특정 입력에 기초한 출력 포트(202)에 특정 출력을 생성한다.
상호적인 인형(122)에 의해 생성된 음성 출력은 압전기 부저(208) 및/또는 확성기(210)를 통해 구성된다. 하나 이상의 모터(206)는 다리(126), 팔(128) 또는 머리(130)에 대해 그것들을 애니메이트시키기 위해 기계적으로 연결될 수 있다. 앞서 언급한 것에 더불어, 상호적인 인형(122)은 예를 들어, 전송기(216a)와 수신기(216b)를 포함하는 적외선 트랜시버(216)에 의해 다루어지는 데이터 전송과 같은 추가적인 기능을 갖는다.
LED 스위치 장치(10)의 상술한 적용은 그로부터 가시 스펙트럼 파장 방출을 포함한다. 한정될 필요는 없지만, 다만 자외선 스펙트럼에서 파장의 방출이 역시 고려된다. 도 20을 참조하면, 자외선 LED 스위치 장치 어레이(282)의 다른 실시예를 갖는 위생 처리 장치(280)가 있다. 인식될 것처럼, 자외선 방사는 살균, 위생 처리, 및 다양한 면의 소독에 이용될 수 있고, 따라서 고려된 위생 처리 장치(280)는 그를 위해 적합하다.
이와 관련된 목적을 위해, 박테리아, 바이러스 및 기타 등의 번식하기 쉬운 잘 알려진 면은 변기(284)이다. 보다 특히, 변기(284)는 다양한 노폐물들이 놓일 수 있는 보울(286)을 포함한다. 변기(284)는 보울(286)의 위에 정합되는 시트(285)를 포함하여, 개별적인 컨택 면이 사용시 가능하다. 탱크(288) 내에 변기 손잡이(289)가 눌려진 이후 하수 시스템으로 저장된 물은 보울(286) 내의 노폐물들을 버리는데 사용된다. 불행하게, 오물 처리 시스템의 일부로서 박테리아나 바이러스를 포함하는 물의 작은 물방울들이 보울로부터 상부 또는 외부로 배출될 수 있고, 따라서 시트(285)를 포함한 변기(284)의 외부면을 오염시킨다. 그 결과 시트(285)는 오염물질이 사용자에게 전달되는 양상으로 동작한다.
시트(285)는 그 중앙 부분내에 정의된 홀(292)을 갖는 평평한 림 부분(290)을 갖는다. 평평한 림 부분(290)의 내부 주위(294)는 납작한 형상을 갖고, 그 내부에 자외선 LED 스위치 장치 어레이(282)가 실장된다. 보다 상세하게, 각 자외선 LED 스위치 장치 어레이(282)는 형상에서 반원형인 인쇄 회로 기판(296) 상에 실장된 하나 이상의 LED 스위치 장치(10)를 포함할 수 있다. LED 스위치 장치(10)는 자외선 파장을 방출할 수 있는 하나 이상의 전기 발광 반도체 다이(28)르 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 링 커버(298)는 시트(285)에 고정되고, 따라서 LED 스위치 장치 어레이(282)를 둘러싼다. 비록 다른 적적한 내구성이 있는 물질이 사용될 수 있으나, 링 커버(298)는 투명한 에폭시 또는 폴리 레진으로 구성된 것이 고려된다. 측부(300)는 컨트롤 패널(302) 뿐만 아니라, 자외선 LED 스위치 장치 어레이(282)를 구동하기 위한 에너지 소스를 포함하는 배터리칸을 포함한다.
다양한 자동화 구성들이 컨트롤 패널(302)에 의해 구현될 수 있다. 용량성 소스로서 링 커버(298)와 자외선 LED 스위치 장치 어레이(282)를 터치하거나 근접하게 다가가면, 입력이 컨트롤 패널(302)에 의해 수신되고 처리될 수 있고, 드리고 나서 자외선 방사를 활성화시킨다. 또한, 용량성 소스의 손실(사용자가 떠남), 컨트롤 패널은 사용자 간섭없이 변기 손잡이(289)를 작동시키기 위해 변기 손잡이 자동화 유닛(306)에 신호할 수 있다. 이러한 시그널링은 변기 손잡이 자동화 유닛(306) 및 컨트롤 패널(302)의 각각 하나에 연관된 한 쌍의 상보적인 적외선 트랜시버 모듈(308a, 308b) 를 통해 달성될 수 있다.
도 21A-21C에서 가장 잘 도시되어 있듯이, 그리고 특히 도 21A에 도시되어 있듯이, 용량성 소스(310)는 변기(284) 및 그 시트(285)에 접근한다. 이 때, LED 스위치 장치(10)는 자외선 방사를 방출하기 위해 활성화되지 않고, 용량성 터치 감지의 방식으로 컨트롤 패널(302)에 대해 아무런 입력도 전달되지 않는다. 도 21B는 시트(285) 상의 용량성 소스(310)를 도시한다. 따라서, LED 스위치 장치(10)의 터치 센서 컨택은 커패시턴스에서의 변화를 보일 것이고, 이를 컨트롤 패널(302)에 표시한다. 이에 응하여, LED 스위치 장치(10)는 자외선 방사(312)를 방출하도록 활성화되고, 용량성 소자(310)를 위생 처리한다. 도 21C에서 보듯이 용량성 소자(310)가 떠나면, LED 스위치 자ㅊ치(10)의 터치 센서 컨택은 더이상 컨트롤 패널(302) 상에 입력을 표시하지 않고, 자외선 방출은 멈출 수 있다. 동시에, 변기 손잡이 자동화 유닛(306)은 변기(284)를 물을 내리도록 변기 손잡이(289)를 동작시키고, 보울(286) 내에 위치될 수 있는 어떤 것도 배출한다.
대체적으로, 변기 손잡이(289)를 동작시키는 것은 컨트롤 패널(302)에 대해 LED 스위치 장치(10)를 턴온시키도록 하는 전송을 활성화시킬 수 있다. 앞서 나타냈듯이, 물을 내리는 동작은 시트(285)의 면 상에 오염 물질들을 쌓이게 할 수 있다.
도 21A-21C에 도시된 용량성 소스(310)가 애완동물 고양이로 도시되어 있지만, 사람과 같은 다른 어떤 용량송 소스가 대체할 수 있다. 이러한 방법에서, 위생 처리 장치(280)의 특정 실시예가 LED 스위치 장치 어레이를 사용하여 설명되었지만, 적절한 형태의 다른 어떤 것도 가능하다.
방 조명 광도 가감 스위치(220), 상호적인 인사 카드(70), 원격 컨트롤러(80), LED 디스플레이 패널(102), 상호적인 인형(122) 및 위생 처리 장치(280)를 포함하여 고려된 LED 스위치 장치(10)의 다양한 적용이 개시되었다. 이러한 것들은 단지 예시의 방법으로 제시되었고, 많은 다른 적용들이 가능하다.
여기서 도시된 사항들은 단지 예시이고 본 개시의 실시예들의 실제 예를 설명하기 위한 목적이며, 원칙과 개념의 측면에의 가장 유용하고 쉽게 이해되기 위한 것이라 생각되는 것을 제공하기 위해 제시되었다. 이러한 관점에서, 필요 이상으로 자세한 본 발명의 세부사항을 나타내기 위한 아무런 시도가 이루어지지 않았으며, 도면과 함께 상세한 설명은 본 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 사람에게 어떻게 본 발명의 다양한 형태가 실제로 구현될 수 있는지 명백할 것이다.

Claims (26)

  1. 발광 다이오드 및 전기 스위치 디바이스의 조합체에 있어서,
    제 1 전극과 제 2 전극을 갖는 적어도 하나의 전기 발광 반도체 소자;
    상기 전기 발광 반도체 소자의 제 1 전극에 전기적으로 연결된 제 1 리드;
    상기 전기 발광 반도체 소자의 제 2 전극에 전기적으로 연결되고 발광 다이오드 구동 회로에 연결될 수 있는 제 2 리드;
    터치 센서 컨트롤러의 입력 포트에 연결 가능한 제 1 터치 센서 리드;
    상기 제 1 터치 센서 리드에 전기적으로 연결되고, 터치 입력에 따른 커패시턴스 변화에 반응하는 제 1 터치 센서 컨택; 및
    상기 전기 발광 반도체 소자 및 상기 제 1 터치 센서 컨택의 적어도 일부를 인캡슐레이트하는 케이스를 포함하고, 적어도 하나의 전기 발광 반도체 소자로부터 방출된 적어도 일부의 빛은 상기 제 1 터치 센서 컨택에 의해 방해받지 않는 조합체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 터치 센서 컨택에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 터치 입력 전송 라인; 및
    적어도 하나의 터치 입력 전송 라인의 첫번째 것을 통해 상기 제 1 터치 센서 컨택과 전기적인 통신을 하는 입력 포트를 갖는 터치 센서 컨트롤러를 포함하고, 상기 제 1 터치 센서 컨택의 커패시턴스 변화는 상기 터치 입력 전송 라인을 통해 상기 터치 센서 컨트롤러의 입력 포트로 전달되는 조합체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스는 관통홀 패키지(a through-hole package)인 조합체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 케이스는 적어도 부분적으로 반투명한 조합체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 터치 센서 리드는 상기 전기 발광 반도체 소자로부터 연결되지 않은 조합체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 리드는 음극 전력 공급 전압이 음극 공통으로서 적용되는 캐소드이고,
    상기 제 2 리드는 애노드인 조합체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 리드는 양극 전력 공급 전압이 양극 공통으로서 적용되는 애노드이고,
    상기 제 2 리드는 캐소드인 조합체.
  8. 오픈탑과 다수의 측벽과 오픈탑에 반대된 실내 바닥에 의해 정의된 실내를 갖는 SMD 패키지 캐리어;
    상기 SMD 패키지 캐리어로부터 외부로 연장된 다수의 리드;
    상기 다수의 리드의 첫번째 것과 전기적으로 통신하고 상기 SMD 패키지 캐리어의 실내에서 연장된 제 1 리드;
    상기 다수의 리드의 두번째 것과 전기적으로 통신하고 상기 SMD 패키지 캐리어의 실내에서 연장된 제 2 리드;
    제 1 전극으로 제 1 리드 프레임 상에 실장되고 상기 제 1 리드 프레임과 전기적으로 연결되며, 제 2 전극으로 상기 제 2 리드 프레임에 전기적으로 연결되는 제 1 전기 발광 반도체 소자;
    상기 다수의 리드 중 세번째 것과 전기적으로 연결되고, 상기 SMD 패키지 캐리어의 내부에서 연장되는 제 1 터치 센서 리드 프레임;
    상기 제 1 터치 센서 리드 프레임에 전기적으로 연결되고, 상기 SMD 패키지 캐리어의 내부에 적어도 부분적으로 위치하는 제 1 터치 센서 컨택; 및
    상기 SMD 패키지 캐리어의 오픈탑을 에워싸는 적어도 부분적으로 반투명한 케이스를 포함하되, 상기 제 1 전기 발광 반도체 소자는 상기 케이스의 외부면 상에서 노출되는 표면 실장 디바이스(SMD) 패키지 발광 다이오드 스위치 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 터치 센서 컨택, 제 1 터치 센서 리드 프레임 및 상기 다수의 리드 중 세번째 것은 단일하고 통합된 제 1 터치 센서 구조를 구성하는 SMD 패키지 발광 다이오드 스위치 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 터치 센서 구조는 터치 센서 컨트롤러의 입력 포트에 전기적으로 연결된 SMD 패키지 발광 다이오드 스위치 디바이스.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 발광 반도체 소자 및 제 1 터치 센서 컨택은 상기 케이스의 외부로부터 관찰 가능한 SMD 패키지 발광 다이오드 스위치 디바이스.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 측벽은 제 1 측벽과 반대되는 제 2 측벽을 포함하는 SMD 발광 다이오드 스위치 디바이스.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 터치 센서 리드 프레임의 적어도 일부는 상기 SMD 패키지 캐리어의 실내 바닥에 대해 나란하게 연장되는 SMD 패키지 발광 다이오드 스위치 디바이스.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 발광 반도체 소자의 제 2 전극을 상기 제 2 리드 프레임에 전기적으로 연결하는 본드 와이어를 더 포함하는 SMD 패키지 발광 다이오드 스위치 디바이스.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 리드의 네번째 것과 전기적으로 통신하고 상기 SMD 패키지 캐리어의 실내에서 연장되는 제 3 리드 프레임; 및
    제 1 전극으로 상기 제 3 리드 프레임 상에 실장되며 상기 제 3 리드 프레임과 전기적으로 연결되고, 제 2 전극으로 상기 제 2 리드 프레임에 전기적으로 연결되는 제 2 전기 발광 반도체 소자를 더 포함하고,
    상기 제 2 전기 발광 반도체 소자는 상기 제 1 전기 발광 반도체 소자와 다른 파장을 방출하는 SMD 패키지 발광 다이오드 스위치 디바이스.
  16. 제 1 전극과 제 2 전극을 갖는 적어도 하나의 전기 발광 반도체 소자;
    상기 전기 발광 반도체 소자의 제 1 전극에 전기적으로 연결된 제 1 도전성 소자;
    상기 전기 발광 반도체 소자의 제 2 전극에 전기적으로 연결된 제 2 도전성 소자;
    제 1 터치 센서 도전성 소자;
    상기 제 1 터치 센서 도전성 소자에 전기적으로 연결되고, 터치 입력에 따른 캐패시턴스 변화에 반응하는 제 1 터치 센서 컨택;
    상기 제 1 터치 센서 도전성 소자에 연결된 적어도 하나의 터치 센서 전송 라인의 첫번째 것을 통해 상기 제 1 터치 센서 컨택과 전기적으로 통신하는 입력 포트를 갖는 터치 센서 컨트롤러 집적 회로;
    상기 터치 센서 컨트롤러 집적 회로가 실장되는 인쇄 회로 기판; 및
    상기 전기 발광 반도체 소자, 상기 제 1 터치 센서 컨택의 적어도 일부 및 상기 인쇄 회로 기판의 적어도 일부를 인캡슐레이트하고, 상기 적어도 하나의 전기 발광 반도체 소자로부터 방출된 광은 상기 제 1 터치 센서 컨택에 의해 적어도 부분적으로 방해받지 않는 케이스를 포함하는 발광 다이오드 및 전기적 스위치 디바이스의 조합체.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 도전성 소자에 연결되고 상기 인쇄 회로 기판 상에 실장되며, 상기 케이스 내에 인캡슐레이트되는 발광 다이오드 드라이버 집적 회로를 더 포함하는 발광 다이오드 및 전기적 스위치 디바이스의 조합체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    입력 포트와 출력 포트를 갖는 데이터 처리 디바이스를 더 포함하되, 상기 데이터 처리 디바이스의 상기 입력 포트는 상기 터치 센서 컨트롤러 집적 회로에 연결되고, 상기 데이터 처리 디바이스의 상기 출력 포트는 상기 발광 다이오드 드라이버 집적 회로에 연결되며, 상기 데이터 처리 디바이스는 상기 터치 센서 컨트롤러 집적 회로로부터 전기적 신호에 반응하여 상기 발광 다이오드 드라이버 집적 회로에 기설정된 전기적 신호 출력을 생성하는 발광 다이오드 및 전기적 스위치 디바이스의 조합체.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기 발광 반도체 소자는 상기 인쇄 회로 기판에 실장된 발광 다이오드 및 전기적 스위치 디바이스의 조합체.
  20. 다수의 출력 라인을 포함하는 발광 다이오드 드라이버 집적 회로;
    다수의 입력 라인을 포함하는 터치 센서 컨트롤러 집적 회로; 및
    발광 다이오드 스위치 디바이스의 어레이를 포함하는 입력 및 출력 디바이스의 조합체에 있어서, 상기 입력 및 출력 디바이스의 각각은
    제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 적어도 하나의 전기 발광 반도체 소자; 및
    터치 입력에 따른 커패시턴스 변화에 반응하는 터치 센서 컨택을 포함하고,
    상기 터치 센서 컨트롤러 집적 회로, 발광 다이오드 드라이버 집적 회로 및 상기 어레이의 발광 다이오드 스위치 디바이스 각각이 실장되는 인쇄 회로 기판을 포함하고, 상기 인쇄 회로 기판은 상기 발광 다이오드 드라이버 집적 회로의 다수의 출력 라인의 각각에 대해 상기 어레이에서 상기 발광 다이오드 스위치 디바이스의 각각의 상기 제 1 전극에 각각 연결된 제 1 세트의 트레이스, 그라운드에 대해 상기 어레이에서 상기 발광 다이오드 스위치의 각각의 상기 제 2 전극에 각각 연결된 제 2 세트의 트레이스, 상기 터치 센서 컨트롤러 집적 회로의 다수의 입력 라인의 각각에 대해 상기 어레이 내에서 상기 발광 다이오드 스위치 디바이스의 각각의 터치 센서 컨택에 각각 연결된 제 3 세트의 트레이스를 포함하고; 및
    상기 발광 다이오드 스위치 디바이스의 어레이를 인캡슐레이트하는 케이스를 포함하는 입력 및 출력 디바이스의 조합체.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 발광 다이오드 드라이버 집적 회로 및 상기 터치 센서 컨트롤러 집적 회로를 인캡슐레이트하는 입력 및 출력 디바이스의 조합체.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 상기 발광 다이오드 스위치 디바이스의 각각의 제 1 전극을 상기 인쇄 회로 기판 상의 상기 제 1 세트의 트레이스의 각각에 대해 각각 상호 연결하는 다수의 와이어본드를 더 포함하는 입력 및 출력 디바이스의 조합체.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 스위치 디바이스의 각각의 제 2 전극을 상기 인쇄 회로 기판 상의 상기 제 2 세트의 트레이스의 각각에 각각 상호 연결하는 다수의 와이어본드를 더 포함하는 입력 및 출력 디바이스의 조합체.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 스위치 디바이스의 각각은 상기 터치 센서 컨텍이 연결되는 터치 센서 도전성 소자를 포함하는 입력 및 출력 디바이스의 조합체.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 스위치 디바이스의 각각의 상기 터치 센서 도전성 소자를 상기 인쇄 회로 기판 상의 상기 제 3 세트의 트레이스의 각각에 대해 각각 상호 연결하는 다수의 와이어본드를 더 포함하는 입력 및 출력 디바이스의 조합체.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 터치 센서 컨트롤러 집적 회로 및 발광 다이오드 드라이버 집적 회로를 전기적으로 연결하는 데이터 처리 디바이스를 더 포함하고, 상기 데이터 처리 디바이스는 상기 터치 센서 컨트롤러 집적 회로로부터의 입력에 반응하여 상기 발광 다이오드 드라이버 집적 회로에 출력을 생성하기 위한 실행가능한 지시로 프로그램된 입력 및 출력 디바이스의 조합체.
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