KR20080089615A - 조명 터치 패드 - Google Patents

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KR20080089615A
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스탠리 씨. 엔지
던칸 로버트 커
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애플 인크.
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Abstract

터치 패드를 위한 개선된 피드백 기구가 개시된다. 일 양태는 터치 패드의 접촉 민감성 표면를 조명할 수 있는 장치에 관한 것이다. 다른 양태는 터치 패드에서 시각적 피드백을 제공하는 방법에 관한 것이다.
시각적 피드백, 터치 패드, 조명, 접촉, 입력 표면

Description

조명 터치 패드{ILLUMINATED TOUCHPAD}
본 발명은 시각적 피드백을 제공하는 터치 패드 (touch pad)에 관한 것으로, 특히 빛을 이용하여 피드백을 제공하는 조명되는 터치 패드에 관한 것이다.
오늘날 컴퓨터 시스템에서 동작을 수행하는 여러 형식의 입력 장치들이 있다. 이 동작은 일반적으로 디스플레이 화면 상에서 커서를 이동하거나 및/또는 선택을 하는 것에 대응한다. 예를 들면, 입력 장치는 버튼이나 키, 마우스, 트랙볼, 터치 패드, 조이 스틱, 터치 스크린 등을 포함할 수 있다.
특히, 터치 패드는 가격 하락 뿐만 아니라 작업의 편이성과 다용도성 때문에 점점 더 널리 이용되고 있다. 터치 패드의 경우, 사용자는 단순히 손가락이나 스타일러스(stylus)를 통해 입력 표면을 접촉함으로써 선택하고 커서를 이동시킬 수 있다. 일반적으로, 터치 패드는 입력 표면 상에서 접촉과 접촉 위치를 인식하고 컴퓨터 시스템은 이 접촉을 해석하여 이 접촉 이벤트에 기초하여 동작을 수행한다.
터치 패드는 일반적으로 불투명한 터치 패드, 제어기 및 소프트웨어 드라이버를 포함한다. 터치 패널은 접촉 이벤트를 등록하고 이 신호를 제어기로 보낸다. 제어기는 이 신호를 처리하여 데이터를 컴퓨터 시스템으로 전송한다. 소프트웨어 드라이버는 접촉 이벤트를 컴퓨터 이벤트로 번역한다.
터치 패드가 제대로 작용하더라도, 형태감이나 기능에 있어 개선이 요구된다. 일예로, 사용자가 터치 패드를 더 잘 동작시킬 수 있도록 터치 패드에 시각적 자극을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 언제 터치 패드가 접촉을 기록하는지 사용자에게 알리고 어디에서 접촉이 터치 패드 상에서 발생하고 있는지 사용자에게 알리고, 접촉 이벤트에 관련된 피드백을 제공하고 터치 패드의 상태를 나타내기 위하여 시각적 자극이 (다른 것들 중에서) 사용될 수 있다.
<발명의 개요>
본 발명은 일 실시예에서 조명되는 입력 장치에 관한 것이다. 조명되는 입력 장치는 입력 표면 상에서 사용자 입력을 감지할 수 있는 개체 감지 기구 (object sensing mechanism)를 포함한다. 조명되는 입력 장치는 또한 사용자 입력과 관련하여 입력 표면을 조명하도록 구성된 시각적 피드백 시스템을 포함한다.
본 발명은 다른 실시예에서 입력 장치를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 입력 표면 상에서 개체를 감지하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 개체가 감지될 때 입력 표면의 적어도 일부를 조명하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또다른 실시예에서 입력 장치를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 개체가 입력 표면 상에서 탐지될 때 입력 표면의 적어도 일부를 조명하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 개체가 입력 표면 상에서 이동할 때 조명을 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또다른 실시예에서 입력 장치를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 입력 표면 상에서 사용자 입력을 탐지하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 사용자 입력에 기초하여 입력 장치의 입력 상태를 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 입력 장치의 입력 상태에 기초하여 입력 표면을 조명하는 단계를 더 포함한다. 각 입력 상태는 서로 다른 조명 프로파일을 갖는다.
본 발명은 첨부 도면과 관련하여 아래의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치를 동작시키는 방법이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치를 동작시키는 방법이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일실시에에 따른 조명되는 터치 패드의 개략도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드의 측면도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 6a의 조명되는 터치 패드의 분해사시도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드의 측면도이다.
도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 7a의 터치 패드의 부분 평면도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드의 측면도이다.
도 8b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 도 8a의 터치 패드의 부분 평면도이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드의 측면도이다.
도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 7a의 터치 패드의 부분 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드의 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드에서 사용될 수 있는 광 패널의 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드를 동작시키는 방법이다.
도 13a는 본 발명의 일 실시예에 따라 각을 이룬 부분에서 사용자가 손가락을 놓을 때 각을 이룬 부분이 조명되는 일 실시예를 도시한다.
도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따라 2개의 각을 이룬 부분에서 두 손가락을 구별해서 놓을 때 두 개의 각을 이룬 부분이 동시에 조명되는 일 실시예를 도시한다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자가 입력 표면 상에 손가락을 놓을 때 손가락의 위치 주변을 둘러싸는 조명 지점들이 조명되는 일 실시예를 도시한다.
도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따라 두 손가락이 입력 표면 상에 동시에 놓일 때 손가락 주변 영역이 동시에 조명되는 일 실시예를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드를 동작시키는 방법이다.
도 16a-16d는 본 발명의 일 실시예에 따라 손가락이 터치 패드의 표면에서 움직일 때 조명되는 부분이 손가락의 움직임을 따라가는 일 실시예를 도시한다.
도 17a-17d는 본 발명의 일 실시예에 따라 손가락이 터치 패드의 표면에서 움직일 때 조명되는 부분이 손가락의 움직임을 따라가는 일 실시예를 도시한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 조명되는 터치 패드를 동작시키는 방법이다.
도 19a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패드의 상태를 결정하는 방법이다.
도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패드를 조명하는 방법이다.
도 20a 및 20b는 본 발명의 일 실시예에 따라 터치 패드가 제 1 상태에 있을 때 터치 패드를 제 1 컬러 또는 세기로 조명하고, 터치 패드가 제 2 상태에 있을 때 터치 패드를 제 2 컬러 또는 세기로 조명하는 것을 도시한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드를 동작시키는 방법이다.
도 22a 및 22b는 본 발명의 일 실시예에 따라 개체가 접촉 표면에 더 가깝거나 증가하는 압력을 가할 때 조명의 세기를 증가시키고, 개체가 접촉 표면에서 멀어지거나 감소하는 압력을 가할 때 조명의 세기를 감소시키는 것을 도시한다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드를 동작시키는 방법이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명되는 터치 패드를 동작시키는 방법 이다.
도 25a-25d는 본 발명의 일 실시예에 따라 접촉이 처음 탐지될 때 낮은 세기의 조명을 제공하고, 개체가 입력 표면 주위를 천천히 움직일 때 (예컨대, 낮은 가속도) 중간 세기의 조명을 제공하고, 개체가 입력 표면 주위를 빨리 움직일 때 (예컨대, 높은 가속도) 높은 세기의 조명을 제공하는 것을 도시한다.
본 발명은 터치 패드를 위한 개선된 피드백 기구에 관한 것이다. 일 양태는 터치 패드의 접촉 민감성 표면을 조명할 수 있는 장치에 관한 것이다. 터치 패드가 낮은 광 조건에서 어디에 위치하는지를 사용자가 알도록 백라이팅할 뿐만 아니라 어떻게 터치 패드가 사용되고 있는지에 관한 다른 피드백을 제공한다. 또다른 양태는 터치 패드에서 피드백을 제공하는 방법에 관한 것이다. 예를 들면, 움직임 특성 및/또는 압력에 기초하여 세기 또는 컬러를 변경하는 것, 손가락이 접촉 민감성 표면에 대해 이동할 때 이 손가락을 따르는 조명 지점을 제공하는 것, 가변하는 밝기 또는 컬러 레벨을 이용하여 서로 다른 상태를 보여주는 것 등이 있다.
본 발명의 실시예들은 도 1 - 25를 참조하여 아래에 논의된다. 그러나, 당업자들은 이 도면을 참조하여 여기 주어진 상세한 설명은 설명을 위한 것이며 본 발명은 이 한정된 실시예들에 제한되는 것이 아님을 용이하게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치 (10)의 블록도이다. 입력 장치 (10)는 유선 또는 무선 접속을 통해 호스트 장치에 연결되는 독립형 주변 장치일 수 있고 또는 호스트 장치 내에 통합될 수 있다 (예컨대, 배선(hard-wired)에 의함). 어느 경우든지, 입력 장치 (10)는 호스트 장치에 입력을 제공하도록 구성된다. 호스트 장치의 예로서 컴퓨터, PDA, 미디어 플레이어, 전화 등과 같은 소비자 관련 전자장치가 있다.
예컨대 명령어 개시, 선택 또는 트래킹 (tracking)으로서 입력을 생성하기 위하여, 입력 장치 (10)는 입력 표면 (13)에 근접하거나 및/또는 접촉되어 있는 하나 이상의 개체를 탐지하도록 구성된 개체 감지 기구 (12)를 포함한다. 개체 감지 기구 (12)는 근접 감지 및/또는 접촉 감지에 기초할 수 있다.
근접 감지의 경우, 입력 표면 (13)은 근접 감지 필드 바로 아래의 표면일 수 있다. 개체 감지 기구 (12)는, 손가락 (또는 스타일러스)과 같은 개체가 입력 표면 위에서 그리고 감지 필드 (예컨대, x 및 y 평면) 내에서 이동할 때, 표면 위의 특정 위치를 점유하고 감지 필드 내에 있는 개체로부터, 및/또는 감지 필드를 통과 또는 안팎으로 (예컨대, z 방향) 이동하는 개체에 의해, 입력 신호를 생성한다. 근접 탐지는 용량성, 전계, 유도성, 홀 효과, 리드(reed), 와전류 (eddy current), 자기 저항성, 광 섀도우 (optical shadow), 광 시각광 (optical visual light), 광 IR, 광 컬러 인식, 초음파, 음향 방사, 레이다, 열, 수중음파탐지기, 전도성 또는 저항성 등을 포함하는 기술에 기초할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
접촉 감지의 경우, 입력 표면 (13)은 직접적인 물리적 접촉에 민감한 접촉 표면일 수 있다. 개체 감지 기구 (12)는, 입력 표면 (13)에 접촉된 개체가 입력 표면 (예컨대, x 및 y 평면)을 이동할 때, 입력 표면 상의 특정 위치를 점유하는 개체로부터, 및/또는 입력 표면 상에서 가볍게 두드리는 개체에 의해, 입력 신호를 생성한다. 접촉 감지는 저항성, 용량성, 적외선 및 표면 음파를 포함하는 기술에 기초할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이 기술을 이용하는 접촉 감지 장치의 예로서 터치 패드, 터치 스크린 등이 있다.
구체적으로, 감지 영역, 즉 입력 표면 또는 입력 표면 위의 감지 필드는 일반적으로 몇개의 독립적이고 공간적으로 분리된 감지 지점들, 노드들 또는 영역들로 분리된다. 일반적으로 보이지 않는 이 감지 지점들은 감지 영역에 대해 분산되어 있고, 각 감지 지점은 감지 영역에서 서로 다른 위치를 나타낸다. 감지 지점들은 그리드 또는 픽셀 어레이에 위치할 수 있는데, 각 픽셀화된(pixilated) 감지 지점은 신호를 생성할 수 있다. 가장 간단한 경우에, 신호는 개체가 감지 지점 위에 위치할 때마다 생성된다. 개체가 복수의 감지 지점 위에 놓이거나 복수의 지점 사이 또는 위에서 움직일 때, 다중 신호가 생성될 수 있다. 감지 지점은 일반적으로 감지 영역을 직교좌표계, 극좌표계 또는 다른 좌표계와 같은 좌표계로 매핑한다. 또한, 접촉 감지 수단은 단일 지점 감지 또는 다중 지점 감지에 기초할 수 있다. 단일 지점 감지는 임의의 주어진 시각에 단일 개체를 구별할 수 있는 반면, 다중 지점 감지는 동시에 다중 개체를 구별할 수 있다.
입력 장치 (10)는 또한 개체 감지 시스템 (12)과 관련하여 입력 표면 (13)에서 시각적 효과를 출력하도록 구성된 시각적 피드백 시스템 (14)을 포함한다. 시각적 피드백 시스템 (14)은 개체 감지 시스템 (12)을 통해 접촉하거나 근접 입력할 때 시각적 피드백을 사용자에게 제공함으로써 입력 장치 (10)의 동작을 향상시키도록 구성된다. 예를 들면, 시각적 효과는 입력 표면 (13)의 위치를 표시하여 사용자가 입력을 더 용이하도록 사용될 수 있다 (예컨대, 백라이팅(backlighting)).
다른 경우에 또는 추가적으로, 시각적 효과는 입력 이벤트와 관련된 특징을 동적으로 나타내기 위해 입력 이벤트 동안 및 후에 사용될 수 있다. 이 특징은 예컨대 언제 어디서 그리고 입력 표면 (13)에 대해 만들어지는 입력의 수를 포함할 수 있다. 이런 종류의 피드백은 또한 입력 장치 (10)가 사용될 때 입력 장치 (10)에 대해 사용자에게 시각적 지시(cues)를 사용자에게 제공함으로써 입력을 개선한다.
다른 경우에 또는 추가적으로, 시각적 효과는 입력 표면 (13)에서 사용자로 하여금 특정 입력 이벤트를 수행하도록 하기 위하여 입력 이벤트 전에 사용될 수 있다. 이런 종류의 피드백은 또한 사용자가 적절한 입력을 하게 돕거나 입력 제스처(gesture) (예컨대, 타이밍, 위치 및 이동)를 배우도록 도움으로써 입력을 개선한다.
대부분의 경우에, 시각적 효과 (출력)는 수행되고 있는 입력 이벤트와 연결되고 연관되어 있다. 가능할지라도, 이 시각적 효과는 일반적으로 입력 장치 (10) 외부에서 발생하는 이벤트와 연관된 외부 출력을 제공하지 않는다. 즉, 시각적 효과는 일반적으로 입력 장치 (10)가 아닌 다른 임의의 장치에 대한 출력으로서 별도로 동작하지 않는다 (예컨대, 시각적 피드백 시스템은 별개의 디스플레이로 간주되지 않아야 한다).
시각적 피드백 시스템 (14)은 하나 이상의 시각적 변화 요소 (15)를 포함한다. 시각적 변화 요소 (15)는 개체 감지 시스템 (12)의 감지 요소와 분리되거나 일체일 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 시각적 변화 요소 (15)는 개체 감지 시스템의 하나 이상의 감지 노드와 매핑, 연관 또는 연결될 수 있다. 특정 감지 노드에 연결된 시각적 변화 요소의 수는 감지 노드의 수보다 적거나 같거나 많을 수 있다.
시각적 변화 요소 (15)의 해상도는 매우 가변적일 수 있다. 일 실시예에서, 시각적 변화 요소 (15)의 해상도는 감지 노드보다 더 높다 (예컨대, 시각적 변화 요소의 수가 감지 노드의 수보다 더 많다). 다른 실시예에서, 시각적 변화 요소 (15)의 해상도는 감지 노드의 해상도와 실질적으로 같다 (예컨대, 시각적 변화 요소의 수가 감지 노드의 수와 실질적으로 같다). 또다른 실시예에서, 시각적 변화 요소 (15)의 해상도는 감지 노드의 해상도보다 더 낮다 (예컨대, 시각적 변화 요소의 수가 감지 노드의 수보다 적다). 해상도는 일반적으로 특정 입력 장치의 필요에 따라 달라진다. 일부 경우에, 그래픽 효과와 같은 동적인 시각적 효과를 만들기 위해 높은 해상도가 필요하다. 다른 경우에, 예컨대 손가락 정도의 영역을 시각적으로 변경하기 위해서는 낮은 해상도만 필요하다.
시각적 피드백 시스템 (14)은 크게 가변적일 수 있다. 일 실시예에서, 시각적 피드백 시스템 (14)은 입력 표면 (13)을 조명하는 광 기반(light based) 시스템이다. 이 실시예에서, 시각적 변화 요소 (15)는 발광 소자로서 구현된다. 발광 소자는 하나 이상의 광원 및 입력 표면 (13)에서 광을 분배하는 광 분배 시스템을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 광원으로부터의 광이 확산되어 입력 표면 (13)이 특징적인 글로우(glow) (광의 정확한 지점이라기 보다는 흐릿한 글로우 효과 또는 인광(phosphorous glow))를 방사할 수 있다. 즉, 입력 표면은 예컨대 입력 표면 (13)에 백라이트를 제공하거나 및/또는 입력 표면 (13) 에서 감지된 개체의 윤곽(outline), 트레이스(trace) 또는 그림자(shadow)를 제공할 수 있는 글로우 특수 효과를 생성할 수 있다. 글로우 특수 효과는 예컨대 입력 장치가 추적 상태 또는 제스처 상태에 있을 때로서 입력 장치의 상태를 나타낼 수도 있다.
다른 경우에, 시각적 피드백 시스템은 입력 표면에서 그래픽을 생성하는 그래픽 기반 시스템일 수 있다. LCD, OLED 및 전자 잉크는 그래픽 기반 시스템의 예이다. 그러나, 이 장치들은 광 기반 시스템에 비해 비용이 매우 많이 들고 구현하기가 더 복잡할 수 있다.
입력 장치 (10)는 또한 개체 감지 장치 (12) 및 시각적 피드백 시스템 (14)과 연동하는 제어기 (16)를 포함한다. 제어기 (16)는 입력 표면 (13)에서 생성된 신호를 감시하고 이와 연관된 대응하는 제어 신호를 호스트 장치로 전송하는데, 호스트 장치는 그 프로그래밍에 따라 신호를 해석한다 (예컨대, 입력 이벤트). 제어기 (16)는 또한 시각적 피드백 시스템 (14)에 의해 출력된 시각적 효과를 제어하기 위한 시각 효과 명령어를 생성한다. 하나, 일부 또는 모든 시각적 변화 요소를 동시에 변경시키기 위해 단일 또는 다중 명령어가 생성될 수 있다. 또한, 이 명령어는 개체 감지 장치 (12)를 통해 생성된 신호에 기초할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기 (16)는 입력 표면 (13)에 대한 개체의 위치를 나타내기 위하여 탐지된 개체의 영역에서 평범하지 않은 방식으로 변경하도록 시각적 변화 요소에 지시할 수 있다. 다른 실시예에서, 명령어는 호스트 장치로부터의 지시에 기초할 수 있다. 예컨대, 호스트 장치는 입력 표면 (13)을 백라이트하거나 또는 사용자가 입력 표면에 대해 특정 이벤트를 수행하게 하는 방식으로 입력 표면을 변경하도록 입력 장치 (10)에 지시할 수 있다 (예컨대, 호스트 장치는 입력 표면을 사용하여 특정 제스처를 수행하는 방법을 사용자에게 가르칠 수 있다).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 입력 장치를 동작시키는 방법 (50)이다. 입력 장치는 예컨대 도 1에 도시되어 설명된 입력 장치일 수 있다. 이 방법은 하나 이상의 개체가 감지 영역에서 탐지되는 블록 (52)에서 시작한다. 이것은 예컨대 상기 개체 감지 장치를 이용하여 달성될 수 있다. 블록 (52) 다음에, 이 방법은 블록 (54 및 56)으로 진행한다. 블록 (54)에서, 시각적 효과는 탐지된 개체에 기초하여 감지 영역에서 디스플레이된다. 이것은 예컨대 상기 시각적 피드백 시스템을 이용하여 달성될 수 있다.
일 실시예에서, 시각적 효과는 탐지된 개체의 영역에서 수행된다. 예컨대, 광 기반 시스템의 경우, 탐지된 개체의 아래 및/또는 주변 영역이 조명될 수 있다. 잘 알 수 있는 바와 같이, 시각적 효과는 개체가 감지 영역 주위를 이동할 때 이를 따르도록 할 수 있다. 실제로 일부 경우에, 시각적 효과는 선단 (leading edge), 몸체 (body), 및/또는 후단 (trailing edge)을 포함할 수 있다. 선단은 개체가 향하는 곳을 나타내고, 몸체는 개체의 현 위치를 나타내고, 후단은 개체가 있었던 곳을 나타낸다.
다른 실시예에서, 시각적 효과는 개체 감지 이벤트의 상태를 나타내기 위해 수행된다. 예를 들어, 하나의 개체가 탐지되면, 제 1 시각적 효과가 수행될 수 있고, 다중의 개체가 탐지되면, 제 2 시각적 효과가 수행될 수 있다. 이것은 단일 개체가 트래킹을 위해 사용되고 다중의 개체가 제스처를 위해 사용되는 경우에 도움이 될 수 있다.
블록 (56)에서, 제어 신호는 탐지된 개체에 기초하여 생성된다. 이것은 예컨대 상기 제어기를 이용하여 달성될 수 있다. 이 신호는 입력 이벤트로서 호스트 장치로 보고되고, 호스트 장치는 그 프로그래밍에 따라 신호를 해석한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 입력 장치를 동작시키는 방법 (70)이다. 이 입력 장치는 예컨대 도 1에 도시되고 설명된 입력 장치일 수 있다. 이 방법은 시각적 효과가 감지 영역에서 디스플레이되는 블록 (72)에서 시작한다. 이것은 예컨대 상기 시각적 피드백 시스템을 이용하여 달성될 수 있다.
일 실시예에서, 시각적 효과는 호스트 장치로부터의 제어 신호에 기초한다. 예를 들어, 호스트 장치는 시각적 피드백 시스템에게 시각적 효과를 출력하도록 지시하여 사용자가 입력 표면의 특정 위치에 개체를 놓게 하거나 호스트 장치에서 특정 작업 동안에 (예컨대, 트레이닝 시퀀스) 제스처를 수행하게 할 수 있다.
블록 (72) 다음에, 이 방법은 블록 (74 및 76)으로 진행한다. 블록 (74)에서, 감지 영역이 감시된다. 이것은 예컨대 상기 개체 감지 장치를 이용하여 달성될 수 있다. 블록 (76)에서, 제어 신호는 개체가 감지 영역에서 탐지될 때 생성된다. 이것은 예컨대 상기 제어기를 이용하여 달성될 수 있다. 이 신호는 입력 이벤트로서 호스트 장치에 의해 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패드 (100)의 개략도이다. 이 실시예에서, 터치 패드 (100)는 광 패널 (104) 위에 위치한 광 전달 접촉 감지 장치 (optically transmissive touch sensing device) (102)를 포함한다. 접촉 감지 장치 (102) 및 광 패널 (104)은, 접촉 감지 장치 (102)의 접촉 민감성 표면 (108) 상의 접촉 입력을 감시하고 광 패널 (104)이 제어된 방식으로 접촉 감지 장치의 방향으로 광을 방사하게 하는 제어기 (106)와 통신한다.
접촉 감지 장치는 매우 가변적일 수 있다. 접촉 감지 장치는 예컨대 터치 스크린을 위해 사용되는 것들 중에서 선택될 수 있다.
광 패널도 매우 가변적일 수 있다. 일 실시예에서, 광 패널은 접촉 감지 장치의 접촉 민감성 표면과 같은 연장된 영역 위에 분산된 복수의 광원을 포함하는 픽셀화된 광 장치이다. 광 패널은 행 및 열과 같은 매트릭스로 배치된 복수의 발광 소자 (LED)를 포함할 수 있다. 임의 갯수의 LED가 사용될 수 있다. 이 갯수는 일반적으로 광 패널의 원하는 해상도에 의존한다. 가장 간단한 경우, LED는 접촉 감지 장치와 유사한 크기인 PCB 상의 행 및 열에 서로 인접하여 놓인다 (예컨대, 동일 영역을 덮는다).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패드 (120)의 개략도이다. 이 실시예에서, 터치 패드 (120)는 광 패드 (124) 아래에 놓인 불투명한 또는 이와 달리 광 전달 접촉 감지 장치 (122)를 포함한다. 접촉 감지 장치 (122) 및 광 패널 (124)은, 접촉 감지 장치 (122)의 접촉 민감성 표면 (128) 상의 접촉 입력을 감시하고 광 패널 (124)이 제어된 방식으로 광을 방사하게 하는 제어기 (126)와 통신한다.
접촉 감지 장치는 매우 가변적일 수 있다. 접촉 감지 장치는 예컨대 터치 패드 또는 터치 스크린에 사용되는 것들 중에서 선택될 수 있다.
광 패널도 매우 가변적일 수 있다. 도 4에서 논의된 광 패널과 달리, 이 광 패널은 접촉 감지가 이를 통해 일어나게 할 필요가 있다. 광 패널은 또한 광 패널 아래에 디스플레이되는 전자장치를 감추도록 다소 분산될 필요가 있다. 일 실시예에서, 광 패널은 하나 이상의 광원과, 접촉 감지 장치의 접촉 민감성 표면과 같은 연장된 영역 위에서 광원으로부터의 광을 분배하는 광 분배 기구를 포함한다. 광 분배 기구는 예컨대 광원이 감지 필드로부터 떨어져 위치되도록 하는 광 파이프 또는 광 가이드를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 광 분배 기구는 유전체로부터 형성되어서 접촉 감지가 장애물 (예컨대, 정전용량)과 함께 이를 통해 일어날 수 있다. 일예로, 투명 또는 반투명 플라스틱 재료가 사용될 수 있다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명가능한 터치 패드 (150)의 도면이다. 터치 패드 (150)는 투명 또는 반투명 터치 스크린 (152) 및 터치 스크린 (152) 아래에 놓인 픽셀화된 광 패널 (154)을 포함한다. 터치 스크린 (152)은 몇개의 독립적이고 공간적으로 분리된 감지 지점들, 노드들 또는 영역들로 분리된다. 보이지 않는 (투명한) 감지 지점들은 터치 스크린 (152)에 대해 분산되고 각 감지 지점은 터치 스크린 (또는 터치 스크린 평면)의 표면 상의 서로 다른 위치를 나타낸다. 감지 지점은 그리드 또는 픽셀 어레이에 위치될 수 있고, 각 픽셀화된 감지 지점은 신호를 생성할 수 있다. 가장 간단한 경우에, 신호는 개체가 감지 지점 위에 위치할 때마다 생성된다. 개체가 다중의 감지 지점 위에 놓일 때 또는 개체가 다중의 감지 지점 사이 또는 위에서 이동할 때, 다중의 신호가 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 터치 스크린 (152)은 복수의 용량성 감지 노드를 포함한다. 용량성 감지 노드는 매우 가변적일 수 있다. 예를 들면, 용량성 감지 노드는 자기 용량 또는 상호 용량에 기초할 수 있다. 자기 용량에서, 단일 전극의 "자기" 용량은 예컨대 접지에 대해서 측정된다. 상호 용량에서는, 적어도 제 1 및 제 2 전극 사이의 상호 용량이 측정된다. 어느 경우든지, 각 노드는 터치 스크린 (152) 상의 서로 다른 지점을 대표하는 동시 발생 신호를 생성하도록 다른 노드와 독립적으로 작용한다.
투명한 터치 스크린 (152)을 만들기 위해, 용량성 감지 노드는 ITO (indium tin oxide)와 같은 투명한 전도성 매체로 형성될 수 있다.
자기 용량 감지 정렬에서, 투명한 전도성 매체는 공간적으로 분리된 전극 및 트레이스(trace)로 패턴화된다. 각 전극은 서로 다른 좌표를 나타내고 트레이스는 용량성 감지 회로에 전극을 연결시킨다. 좌표는 직교 좌표계 (x 및 y), 극좌표계 (r,θ), 또는 다른 좌표계와 연관될 수 있다. 동작 동안에, 용량성 감지 회로는 각 전극에서 발생하는 용량의 변화를 감시한다. 변화가 일어나는 위치 및 이 변화의 크기는 접촉 이벤트를 인식하는 도움이 되도록 사용된다. 용량의 변화는 일반적으로 사용자가 손가락과 같은 개체를 전극에 근접하여 놓을 때 전극에서 발생하는데, 즉 개체가 전하를 빼앗으므로 이에 의해 용량에 영향이 미친다.
상호 용량에서, 투명한 전도성 매체는 두개의 서로 다른 층에 형성된 공간적으로 분리된 일군의 라인으로 패턴화된다. 구동 라인은 제 1 층에 형성되고 감지 라인은 제 2 층에 형성된다. 서로 다른 층에 놓여 분리되어 있더라도, 감지 라인은 구동 라인에 대해 가로지르거나 교차하므로 용량성 결합 노드가 형성된다. 감지 라인이 구동 라인에 교차하는 방식은 일반적으로 사용되는 좌표계에 달려 있다. 예를 들어, 직교 좌표계에서, 감지 라인은 구동 라인에 수직이므로 별개의 x 및 y 좌표를 갖는 노드가 형성된다. 다른 경우에, 극좌표계에서, 감지 라인은 동심원일 수 있고 구동 라인은 방사상으로 연장하는 라인일 수 있다 (또는 그 반대). 구동 라인은 전원에 연결되고 감지 라인은 용량성 감지 회로에 연결된다. 동작 동안에, 전류는 한번에 하나의 구동 라인을 통해 구동되고, 용량성 결합 때문에 이 전류는 각 노드 (예컨대 교차점)에서 감지 라인으로 전달된다. 또한, 감지 회로는 각 노드에서 발생하는 용량 변화를 감시한다. 변화가 일어나는 위치 및 이 변화의 크기는 다중의 접촉 이벤트를 인식하는 데 도움이 되도록 사용된다. 용량의 변화는 일반적으로 사용자가 손가락 같은 개체를 용량성 결합 노드에 근접하여 놓을 때 용량성 결합 노드에서 발생하는데, 즉 개체가 전하를 빼앗으므로 이에 의해 용량에 영향이 미친다.
광 패널 (154)을 참조하면, 광 패널 (154)은 일반적으로 몇개의 독립적이고 공간적으로 분리된 조명 지점들, 노드들 또는 영역들 (156)로 분리되는 발광 표면을 포함한다. 조명 지점 (156)은 발광 표면에 대해 분산되고 각 발광 지점 (156)은 발광 표면에서 서로 다른 위치를 나타낸다. 조명 지점 (156)은 그리드 또는 픽셀 어레이에 위치할 수 있는데 각 픽셀화된 조명 지점은 광을 방사할 수 있다. 조명 지점 (156)은 일반적으로 조명 영역을 직교 좌표계, 극좌표계, 또는 다른 좌표계와 같은 좌표계로 매핑할 수 있다. 일부 경우에, 조명 지점은 터치 패널 (152)의 감지 지점과 유사한 패턴으로 배치될 수 있다 (예컨대, 동일한 좌표계, 동일한 갯수의 지점). 다른 경우에, 조명 지점 (156)은 터치 패널 (152)의 감지 지점과 다른 패턴으로 배치될 수 있다 (예컨대, 다른 좌표계, 다른 갯수의 지점).
광 패널 (154)은 매우 가변적일 수 있다. 예시된 실시예에서, 조명 지점 (156)은 그리드 유사 형태로 배치되는 개별 발광 다이오드로서 구현되어 픽셀화된 조명 영역을 형성한다. 즉, 각 발광 다이오드는 조명 노드를 형성한다. 그리드는 지향성 행 및 열 (x 및 y) 또는 각/방사상 세그먼트 (도시됨)일 수 있다. 또한, LED가 인쇄 회로 기판 (160)에 부착되고 인쇄 회로 기판 (160)의 후면에 위치한 제어기 (158)와 연동한다.
터치 스크린 (152)은 또한 예컨대 인쇄 회로 기판 (160)에 부착된 플렉스(flex) 회로를 이용하여 제어기 (158)와 연동된다. 동작 동안에, 제어기 (158)는 용량 변화를 감시하고 이 변화에 기초하여 제어 신호를 생성한다. 제어기 (158)는 또한 각 LED의 세기를 개별적으로 조정하여 터치 스크린 (152)의 일부 또는 전부를 제어된 방식으로 조명한다. 즉, 광 패널 (154)은 제어기 (158)를 통해 LED의 세기를 선택적으로 제어함으로써 임의 갯수의 다양한 광 효과를 생성할 수 있다. 터치 스크린 (154)은 투명하기 때문에, 광은 터치 스크린 (154)을 통해 보여질 수 있다.
일부 경우에, 터치 패드 (150)는 광 분산기 (162)를 더 포함할 수 있다. 광 분산기 (162)는 광 패널 (154)에 의해 발산되는 광을 분산하도록 구성된다. 이것은 LED의 광 세기를 규준화하고, 입력 표면에서 특징적인 글로우를 생성하고, 및/또는 광 분산기 아래에 위치한 터치 패드의 물리적 부분을 숨기도록 이뤄질 수 있다.
광 분산기 (162)가 컬러 구성요소를 포함하더라도, 대부분의 경우, 광 분산기는 백색 또는 반투명 백색 재료로 나타난다. 백색 요소로 구현될 때, 광 분산기 (162)는 LED에 의해 발산된 광의 컬러를 띤다. 일반적으로, 광 분산기 (162)는 LED와 입력 표면 사이에 위치한다. 특히, 광 분산기 (162)는 터치 스크린 위, 내 또는 아래에 위치할 수 있다. 예컨대, 광 분산기 (162)는 터치 스크린의 상면, 하면 또는 층 내에 위치할 수 있다. 다른 경우 또는 추가적으로, 광 분산기 (162)는 광 패널에 통합되거나 부착될 수 있고 아니면 광 패널 (154)와 터치 스크린 (152) (도시됨) 사이에 위치한 별개의 구성요소일 수 있다.
광 분산기 (162)는 예컨대 터치 스크린의 하나 이상의 층 상의 표면 처리, 터치 스크린의 하나 이상의 층에서의 첨가제, 터치 스크린 내의 추가적인 층, 터치 스크린 위 또는 아래에 위치한 플라스틱 인서트(insert), 터치 스크린 위 또는 아래에 위치한 유연한 레이블(label) 등을 포함하여 다양한 형태로 구현될 수 있다. 광 분산기 (162)는 터치 스크린의 감지 구성요소를 형성하기 위해 사용되는 ITO 코팅일 수 있다 (예컨대, ITO 코팅의 밀도가 클수록, 더 많은 광량이 분산된다).
예시된 실시예에서, 광 분산기 (162)는 광 분산 첨가제를 포함하는 플라스틱 인서트이다. 또한, 광 분산기 (162)는 광 패널 (154)과 터치 스크린 (152) 사이에 위치한다.
LED는 다른 광원에 비해 많은 장점을 제공한다. 예를 들어, LED는 에너지 효율이 높고 오래 지속하는 비교적 작은 장치이다. LED는 또한 비교적 서늘하게 동작하고 비용이 낮다. 또한, LED는 백색, 청색, 녹색, 적색 등과 같은 다양한 컬러로 만들어진다. 픽셀화된 LED는 동일 컬러의 광 또는 상이한 컬러의 광을 발산하도록 구성될 수 있다.
또한, 단일 LED로서 도시되었지만, LED는 예컨대 합성 컬러 (컬러 혼합에 의함)를 생성하기 위해 협력하는 적색, 청색 녹색 및/또는 백색 LED의 어레이로서 함께 집합된 LED 통합 어레이로서 구현될 수 있다. 합성 컬러는 예컨대 컬러 스펙트럼으로부터 다수의 컬러로서 넓은 범위의 컬러일 수 있다. 동작 동안에, 제어기는 컬러 LED 각각의 세기를 조정함으로써 거의 모든 컬러를 생성할 수 있다. 예로서, 가장 높은 섀이드(shade)의 적색을 생성하기 위해, 녹색 및 청색의 세기는 0의 세기로 되고 적색의 세기는 최대 세기로 증가한다. 가장 높은 섀이드의 녹색 및 청색도 유사한 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 적색 및 녹색의 섀이드를 생성하기 위해, 녹색 및 적색의 세기는 0 세기 이상의 레벨로 증가하고 청색의 세기는 0 세기로 감소된다. 녹색 및 청색 및 청색 및 적색의 섀이드도 유사한 방식으로 실시될 수 있다. 또한, 백색의 섀이드를 생성하기 위해, 적색, 녹색 및 청색의 세기는 0 세기 이상의 동일 레벨로 증가하거나, 아니면 적색, 녹색 및 청색 LED는 전원을 끄고 백색 LED는 전원을 켠다.
통합 LED 어레이가 상기 3원색을 이용하여 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 다른 조합도 가능하다. 예를 들면, 통합 LED는 2개의 원색만 포함하도록 구성될 수 있거나 단일 컬러를 갖는 LED만 포함할 수도 있다.
LED가 임의의 컬러를 생성할 수 있을 때, 유일한 입력 표면이 생성될 수 있다. 예로서, 터치 패드는 무지개색 줄무늬, 상이한 컬러의 점들, 상이한 컬러의 사분면(quadrant) 또는 섹션 등을 갖는 입력 표면을 생성할 수 있다. 터치 패드는 동적으로 변하는 패턴을 갖는 입력 표면을 생성할 수 있다. 이것은 일반적으로 별개의 LED를 여러 차례 활성화하거나 별개의 LED의 세기를 여러 차례 조정함으로써 달성된다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 터치 패드 (200)의 도면이다. 터치 패드 (200)는 광 패널 (202), 전극층 (204), 및 인쇄회로기판 (PCB) (206)을 포함하는 다양한 층을 포함한다. 전극층 (204)은 PCB (206) 상에 위치하고 광 패널 (202)은 전극층 (204) 위에 위치한다.
전극층 (204)은 광 패널 (202)의 상면 (208)에서 용량 변화를 탐지하도록 구성된 복수의 공간적으로 분리된 전극을 포함한다. 각 전극 (205)은 인쇄회로기판 (206)의 후면에 위치한 제어기 (210)와 연동한다. 동작 동안에, 제어기 (210)는 용량 변화를 감시하고 이 변화에 기초하여 제어 신호를 생성한다.
광 패널 (202)은 전극층 (204) 상에 위치한 광 분배 패널 (212), 및 광 분배 패널 (212)의 주변에 위치한 하나 이상의 측면 장착 발광 다이오드 (214)를 포함한다. 측면 장착 발광 다이오드 (214)는 광을 광 분배 패널 (212)의 서로 다른 부분으로 향하게 하도록 구성된다. 다른 경우에, 광 파이프가 광 분배 패널 (212)로부터 떨어져 위치한 LED로부터 광을 향하게 하기 위해 사용될 수 있다. 광 분배 패널 (212)은 발광 다이오드 (214)를 통해 입사하는 광을 광 분배 패널 (212)의 상면으로 다시 향하도록 구성되고 이에 의해 터치 패드 표면 (211)이 조명된다. 광 분배 패널 (212)은 또한 터치 패드 (200)의 용량 감지 회로를 형성하는 것을 돕기 위해 전극층 (204)을 덮는 유전층으로서 역할하도록 구성된다.
도시된 바와 같이, LED (214)는 인쇄회로기판 (206)에 부착되고 인쇄회로기판 (206)의 후면에 위치한 제어기 (210)와 연동한다. 동작 동안에, 제어기 (210)는 각 LED (214)의 세기를 선택적으로 조정하여 광 분배 패널 (212)의 일부 또는 전부를 제어된 방식으로 조명한다.
단일 LED로서 도시되었지만, LED는 예컨대 적색, 청색 및 녹색 LED의 어레이와 같은 LED 어레이로서 구현될 수 있다. 이와 같이 어레이된 LED는 컬러 스펙트럼에서 대부분의 컬러를 생성할 수 있다.
광 분배 패널 (212)은 매우 가변적일 수 있다. 일 실시예에서, 광 분배 패널 (212)은 터치 패드 (200)의 하우싱(housing) (211) 내에 위치한 별개의 구성요소이다. 예를 들어, 광 분배 패널 (212)은 하우싱 (211)의 개구부 내에 삽입된다 (도시됨). 이 정렬에서, 광 분배 패널 (212)의 상면을 하우싱 (211)의 외면과 평행하거나 아래에 함입되게 놓는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 먼지와 입자가 터치 패드 (200)로 들어 오는 것을 제한하는 밀폐상태를 제공하기 위하여, 광 분배 패널 (212)은 하우싱 (211)의 외면 위로 연장하는 에지(edge)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 광 분배 패널 (212)은 하우싱 (211)의 통합부이다. 예를 들면, 하우싱 (211)은 투명 또는 반투명 재료로 형성된다. 이 특정 실시예는 갭이나 끊어짐 없이 연속적인 표면을 제공하고 이것은 사용자에게 심미적으로 만족스러움을 준다.
다른 실시예에서, 광 분배 패널 (212)은 일반적으로 하우싱 (211)의 내면 아래로 연장하는 부분 (213)을 포함한다. 이 부분 (213)은 측면 장착 LED (214)에 의해 발산되는 광을 수신하기 위해 광 분배 패널 (212)의 측면에서 광 수신 영역을 제공한다.
단일 또는 다중 층으로부터 형성될 수 있는 광 분배 패널 (212)은 일반적으로 폴리카보네이트, 아크릴 또는 ABS 플라스틱과 같은 플라스틱 재료이다. 그러나, 이 재료에 한정되는 것이 아니고 임의의 광 전송가능한 유전체라면 이용될 수 있음은 물론이다.
대부분의 경우, 광 분배 패널 (212) 또는 터치 패드 (200)의 다른 구성요소는, LED의 광 세기를 규준화하고, 입력 표면에서 특징적인 글로우를 생성하고, 및/또는 입력 표면 아래에 놓인 터치 패드의 물리적 부분을 감추기 위해 입사하는 광을 분산시킬 광 분산 요소를 포함한다. 광 분산 요소는 내면 또는 외면에 설치될 수 있고 아니면 광 분배 패널 (212) 내부에 삽입될 수 있다. 추가적으로 또는 다른 경우에, 광 분산 요소는 광 분배 패널 (212) 위에 놓인 별개의 광 구성요소에 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 광 분산 요소는 광 분배 패널 (212) 내부에 놓인 첨가제이다. 예를 들면, 광 분배 패널 (212)은 광 분배 패널의 상면과 하면 사이에 분산된 복수의 광 분산 입자를 포함할 수 있다. 광이 내면으로 입사할 때, 패널 내부에 놓인 광 분산 입자와 교차할 때까지 광은 광 분배 패널 (212)을 통해 전달된다. 광 분산 입자와 교차한 후에, 광은 복수의 방향으로 외부로 분산된다. 즉, 광은 표면에서 반사하거나 및/또는 광 분산 입자를 통해 굴절되어 특징적인 글로우를 생성한다. 일예로, 광 분산 입자는 작은 유리 입자나 백색 안료로부터 형성될 수 있다. 또한, 패널에 배치된 광 분산 입자의 양을 변경함으로써, 글로우의 특성은 변경될 수 있다. 즉, 입자가 클수록 광 분산이 커진다.
다른 실시예에서, 광 분산 요소는 패널 (212)의 내면, 측면, 또는 외면에 적용되는 층, 코팅 및/또는 텍스처(texture)이다. 예를 들면, 패널 (212)은 패널의 측면 또는 외면에 위치한 광 분산 코팅 또는 광 분산 텍스처를 포함할 수 있다. 일예로, 광 분산 코팅은 페인트, 필름 또는 스프레이 코팅일 수 있다. 또한, 광 분산 텍스처는 벽의 몰딩 표면이나 패널의 분사된(sandblasted) 표면일 수 있다. 광이 내면 또는 외면으로 입사할 때, 표면에 적용된 광 분산 코팅 또는 텍스처와 교차한다. 광 분산 코팅 또는 광 분산 텍스처와 교차한 후, 광은 복수의 방향으로 외부로 분산된다. 즉, 광은 표면으로부터 반사하거나 광 분산 입자를 통해 굴절되어 특징적인 글로우를 생성한다.
예시된 실시예에서, 광 분산 요소는 광 분산 레이블 (216)로서 구현된다. 광 분산 레이블 (216)은 적어도 광 분배 패널 (212)의 상면에 고착된다. 일부 경우, 레이블 (216)은 하우싱 월 (211)의 상단 에지 위로 연장하고 고착될 수 있다. 이와 같은 경우에, 광 분산 레이블 (216)은 하우싱 월 (211)의 외면과 평행하게 광 분산 레이블 (216)의 상면을 만들기 위해 하우싱 월 (211)의 상부 에지에서 리세스(recess) (217)에 의해 형성된 포켓(pocket)에 놓일 수 있다. 레이블 (216)은 그 위에 인쇄된 그래픽을 가질 수 있고, 다중의 컬러를 가질 수 있고 조명의 세기 및 컬러를 제어하는 것을 돕기 위해 가변하는 두께를 가질 수 있다. 레이블 (216)은 마일러(Mylar)나 폴리카보네이트(Polycarbonate)와 같은 투명 또는 반투명 유전체나 얇고 광 투과가능한 다른 유전체로부터 형성될 수 있고 일종의 광 분산 수단을 포함한다.
또한, 광 분배 패널 (212)은 단일 노드로서 구성될 수 있고, 아니면 복수의 별개의 노드 (218)로 분리될 수 있는데 각 노드는 그 개별 조명을 위해 자신의 발광 다이오드를 포함한다. 동작 동안에, 광이 발광 다이오드 (214)에 의해 방사할 때, 광은 노드 (218)에서 광 분배 패널 (212)의 측면에 입사한다. 노드 (218)는 그 측면으로부터 노드 (218)의 상면으로 광을 다시 향하게 하여 전달한다. 광이 인접 노드들 (218) 사이에서 번지는 것을 막기 위해, 각 노드 (218)는 사이에 놓인 반사 또는 마스킹 영역에 의해 광학적으로 분리될 수 있다.
각 노드 (218)는 고체 재료로부터 형성되거나 요소의 조합으로부터 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 각 노드 (218)는 다른 인서트와 결합될 때 광 분배 패널 (212)을 형성하는 투명 또는 반투명 플라스틱 인서트로부터 형성된다. 다른 실시예에서, 각 노드 (218)는 한 묶음의 광 파이버 스트랜드로부터 형성된다.
레이아웃, 형태 및 크기를 포함한 노드 (218)의 구성은 매우 가변적일 수 있다. 레이아웃의 경우, 노드 (218)는 극좌표계나 직교 좌표계 (또는 다른 좌표계)에 기초할 수 있다. 형태의 경우, 예컨대 원, 정사각형, 직사각형, 삼각형과 같은 표준 형태를 포함하는 어느 형태든지 사용될 수 있다. 크기의 경우, 노드 (218)는 손가락 또는 스타일러스보다 크거나, 같거나 또는 더 작을 수 있다. 일 실시예에서, 노드 (218)는 전극층 (204)의 전극 (205)에 유사하게 설정된다. 즉, 일반적으로 노드 (218)는 전극 (205)과 동일 레이아웃, 갯수, 크기 및 형태를 갖는다. 다른 실시예에서, 노드는 달리 설정된다. 예를 들어, 전극 (205)에 비해, 노드 (218)는 다른 레이아웃, 다른 갯수, 다른 형태 및/또는 다른 크기를 가질 수 있다.
예시된 실시예에서, 터치 패드 (200)는 원형이고 노드 (218)는 별개의 각(angular) 세그먼트 (예컨대 파이 형태)로 구현된다. 임의 갯수의 각 세그먼트가 사용될 수 있다. 이 갯수는 일반적으로 조명 표면의 원하는 해상도에 달려 있다. 이 특정 실시예에서, 광 패널 (202)의 해상도가 낮아서 각 세그먼트의 각각은 복수의 감지 전극 (205)을 커버한다.
일 실시예에서, 모든 LED (214)는 동시에 전원이 들어와 완전히 조명된 터치 패드 (200)를 생성한다. 이것은 백라이팅과 유사할 수 있다. 다른 실시예에서, LED (214)는 각 전극 (205)에 의해 측정된 용량 변화에 따라 전력공급된다. 예를 들면, 탐지된 영역 위의 세그먼트가 조명될 수 있는 반면 탐지되지 않은 영역 위의 세그먼트는 전원공급이 안될 수 있다. 이것은 접촉 표면의 정확한 위치에 대해 사용자에게 알려주게 된다. 또다른 실시예에서, 선택된 세그먼트는 사용자로 하여금 터치 패드의 특정 영역에 손가락을 두도록 하기 위해 조명될 수 있다.
단일 광 패널 (202)이 도시되었지만, 이에 한정되지 않고 추가적인 광 패널이 사용될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 광 패널이 상기 제 1 광 패널 아래에 더 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 일군의 광 패널 내의 각 광 패널은 서로 다른 컬러를 분배하도록 구성된다. 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색 광 패널을 포함하는 3개의 광 패널이 사용될 수 있다. 이 정렬을 사용하면, 서로 다른 색의 세그먼트가 생성될 수 있다. 그 세기를 제어함으로써, 거의 모든 컬러가 접촉 표면에 생성 (혼합)될 수 있다. 다른 실시예에서, 일군의 광 패널 내의 각 광 패널은 서로 다른 방위를 가질 수 있다. 예를 들면, 광 분배 패널의 각 세그먼트 노드는 다른 광 패널에 대해 회전할 수 있어서 축에 대해 서로 다른 위치에 놓인다 (예컨대, 부분적으로 중첩되고 각도에서 상쇄됨). 이 정렬을 이용하여, 선두 및 후미 조명이 생성될 수 있다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 터치 패드 (250)의 도면이다. 터치 패드 (250)는 광 패널 (252), 전극층 (254) 및 PCB (256)을 포함한다는 점에서 도 7a 및 7b에 도시된 터치 패드 (200)와 유사하다. 광 패널 (252)이 외측면 장착 LED (260)와 부수하는 내측면 장착 LED (258)를 추가적으로 포함한다는 점에서 도 7a 및 7b의 터치 패드와 다르다. 또한 광 패널 (252)의 광 분배 패널 (262)이 도 7의 각 세그먼트 노드 각각을 각 LED (258 및 260)와 협력하는 내부 노드 (264) 및 외부 노드 (266)를 포함하는 한쌍의 방사상으로 위치하는 노드로 분리한다는 점에서 도 7a 및 7b의 터치 패드와 다르다. 그 결과, 각 노드 (264 및 266)는 터치 패드 (250)의 평면에서 각 및 방사상 위치를 나타낸다. 이것은 특히 원형을 갖는 터치 패드에서 잘 작용한다. 또한, 도 7a 및 7b의 터치 패드와 달리, 터치 패드 (250)은 또한 터치 패드 (250)의 중심에서 기계적 버튼 (268)을 포함한다. 기계적 버튼 (268)은 하나 이상의 중앙 LED (270)를 이용하여 조명될 수 있다.
이 실시예에서, 광 분배 패널 (262) 및 전극층 (254)은 터치 패드 (250)의 중심에 빈 공간을 생성하는 고리모양의 형태를 가진다. 이 공간은 기계적 버튼 (268) 뿐만 아니라 여분의 발광 다이오드 (258 및 270)의 배치를 위한 공간을 제공한다. 도시된 바와 같이, 내부 LED (258)는 광 분배 패널 (262)의 구별된 내부 노드 (264) 옆에 있는 광 분배 패널 (262)의 내부 주변을 따라 위치한다. 또한, 외부 LED (260)는 광 분배 패널 (262)의 구별된 외부 노드 (266) 옆에 있는 광 분배 패널 (262)의 외부 주변을 따라 놓인다.
또한, 중앙 LED (270)는 기계적 버튼 (270)의 투명 버튼 캡 (272) 아래에 터치 패드 (250)의 중심 근처에 놓인다. 버튼 캡 (272)은 확산 레이블 층 (274)과 터치 패드 (250)의 중심 부근에 놓인 스프링 장착 스위치 (276) 사이에서 이동가능하다. 버튼 캡을 누르면, 스프링 장착 스위치의 액추에이터에 대해 이동하여 버튼 이벤트를 생성한다.
예시된 실시예에서, 전극층 (254), LED (258, 260 및 270) 및 기계적 스위치 (276)는 모두 인쇄회로기판 (256)에 부착되고 PCB (256)의 후면에 위치한 제어기 (280)와 연동한다. 동작 동안에, 제어기 (280)는 전극층 (254) 및 스위치 (276)에서 생성된 신호를 감시하고, LED (258, 260, 및 270)를 제어하는 명령어를 제공한다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명된 터치 패드 (300)의 도면이다. 터치 패드 (300)는 광 패널 (302), 전극층 (304) 및 PCB (306)을 포함한다는 점에서 도 8a 및 8b 에 도시된 터치 패드와 유사하다. 이것은 광 패널 (302)이 내부 LED (308)의 제 1 세트에 부수하는 내부 LED (310)의 제 2 세트, 및 외부 LED (312)의 제 1 세트에 부수하는 외부 LED (314)의 제 2 세트를 포함한다는 점에서 도 8a 및 8b의 터치 패드와 다르다. 제 1 세트는 제 2 세트 위에 위치하고, 번짐을 막기 위해 서로 마스킹될 수 있다.
광 패널 (302)의 광 분배 패널 (316)이 각 세그먼트 노드 각각을 각 LED와 광학적으로 협력하는 내부 노드 (318), 내부/중간 노드 (320), 외부/중간 노드 (322) 및 외부 노드 (324)를 포함하는 4개의 방사상으로 위치하는 노드로 더 분리한다는 점에서 도 8a 및 8b의 터치 패드와 다르다. 특히, 내부 LED (308)의 제 2 세트는 내부 노드 (318)를 조명하도록 위치하고, LED (310)의 제 2 세트는 내부/중간 노드 (320)를 조명하도록 위치하고, 외부 LED (312)의 제 1 세트는 외부 노드 (324)를 조명하도록 위치하고, 외부 LED (314)의 제 2 세트는 외부/중간 노드 (322)를 조명하도록 위치한다.
내부 LED (318)의 제 2 세트로부터 내부/중간 노드 (320)로 광을 전달하기 위해, 내부/중간 노드 (320)는 내부 노드 (318) 아래로 연장하는 광 전달부 (326)를 포함할 수 있다. 대부분의 경우, 광 전달부 (326)는 광이 광 전달부 (326)를 통과할 때 내부 노드 (318)로 번지지 않도록 내부 노드 (318)로부터 광학적으로 분리된다.
외부 LED (314)의 제 2 세트로부터 외부/중간 노드 (322)로 광을 전달하기 위해, 외부/중간 노드 (322)는 외부 노드 (324) 아래로 연장하는 광 전달부 (328)을 포함할 수 있다. 대부분의 경우, 광 전달부 (328)는 광이 광 전달부 (328)를 통과할 때 외부 노드 (324)로 번지지 않도록 외부 노드 (324)로부터 광학적으로 분리된다. 다른 경우에, 광 파이프가 사용될 수 있다.
광 분배 패널 (316)은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 광 분배 패널 (316)은 계단형 외부/중간 투명 링 위 및 주위에 위치한 외부 투명 링, 및 외부/중간 링에 인접한 계단형 내부/중간 투명 링 위 및 주위에 위치한 내부 투명 링을 포함한다. 마스킹 층은 번짐을 막기 위해 다양한 링 사이에 놓일 수 있다.
접촉이 4개의 방사상 세그먼트를 이용하여 설명되었지만, 원하는 해상도를 얻기 위해 임의 갯수의 각 세그먼트는 물론 임의 갯수의 방사상 세그먼트도 사용될 수 있음은 물론이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명된 터치 패드 (350)의 도면이다. 터치 패드 (350)는 확산기 층 (352), 불투명 전극층 (354), PCB (356) 및 광 패널 (358)을 포함하는 다양한 층을 포함한다. 광 패널 (358)은 도 6에 설명된 것과 같은 픽셀화된 광원을 포함하는 광 패널, 또는 도 7에서 설명된 것과 같은 광 분배 패널 및 측면 장착 광원을 포함하는 광 패널로서 구현될 수 있다.
구체적으로, 광 분산기 층 (352)은 전극층 (354) 위에 배치되고, 불투명 전극층 (354)은 PCB (356) 상에 배치되고, PCB (356)은 광 패널 (358) 위에 배치된다. 광 분산기 층 (352)을 조명하기 위해, 전극층 (354)은 광 패널 (358)로부터 발산될 때 광이 통과할 수 있는 하나 이상의 개구부 (360)를 포함한다. 개구부 (360)는 보통 공간적으로 분리된 전극들 사이에 형성되는 갭이거나 PCB (356) 상에 인쇄될 때 공간적으로 분리된 전극들이 위치하는 소정의 갭일 수 있다. 또한, 광이 PCB (356)를 통과할 수 있도록, PCB (356)는 투명 재료로 형성되거나, 전극층 (354)의 개구부 (360)와 대응하는 하나 이상의 개구부 (362)를 포함한다. 또한, 광 패널 (358)은 일반적으로 각 개구부 (360/362)가 광 패널 (358)의 개별 광원 (364)를 포함하도록 개구부 (360/362)와 유사하게 배치된다. 동작 동안에, 각 광원 (364)으로부터 발산된 광은 PCB (356)를 통해 그리고 전극층 (354)을 통해 전달되어 분산기 층 (532) 또는 버튼 캡 (366)을 조명한다.
도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따라 조명된 터치 패드에서 사용될 수 있는 광 패널 (400)의 도면이다. 광 패널은 예컨대 상기 설명된 것 중의 하나에 대응할 수 있다. 광 패널 (400)은 분산기 패널 (402), 하나 이상의 광 멀티플렉서 (404) 및 제어기를 포함한다. 분산기 패널 (402)은 위에서 설명한 바와 같이 광을 분산시키도록 구성된다. 제어기 (406)와 연동하고 분산기 패널 (402)과 광 통신하는 광 멀티플렉서 (404)는 제어기 (406)로부터의 명령어를 통해 제어되고 픽셀화된된 방식으로 분산기 패널 (402)를 조명하도록 구성된다.
광 멀티플렉서 (404)는 단일의 발광 소자 (408) 및 대응하는 광 스위치 (412)를 갖는 복수의 광 파이프 (410)를 포함한다. 광 파이프 (410)는 예컨대 하나 이상의 광 파이버를 포함할 수 있고, 발광 소자 (408)는 예컨대 하나 이상의 개별 LED 또는 하나 이상의 LED 어레이를 포함하는 많은 다른 형태로 구현될 수 있다.
각 광 파이프 (410)의 제 1 엔드는 분산기 패널 (402)의 서로 다른 지점, 노드 또는 영역에 광학적으로 연결된다. 광 파이프 (410)는 따라서 광 분산기 패널 (402) 상에서 조명 지점, 노드 또는 영역의 픽셀화된 패턴을 형성할 수 있다. 일예로, 광 파이프 (410)의 위치는 직교 좌표계, 극좌표계, 또는 다른 좌표계에 기초할 수 있다. 각 광 파이프 (410)의 제 2 및 반대편 엔드는 별개의 광 스위치 (412)에 광학적으로 연결된다. 광 스위치 (412)는 따라서 분산기 패널 (402)의 특정 조명 지점, 노드 또는 영역에 전용된다. 또한, 광 스위치 (412)는 모두 발광 소자 (408)와 광학적으로 통신한다. 일부 경우에, 발광 소자 (408)는 광 스위치 (412) 양단에 연장된다. 다른 경우에, 발광 소자 (408)에 의해 방사된 광은 렌즈 또는 광 가이드 (414)를 통해 다양한 광 스위치 (412)로 초점맞춰진다.
또한, 광 스위치 (412) 및 발광 소자 (408)는 제어기 (406)와 연동된다. 동작 동안에, 제어기 (406)는 발광 소자 (408)에 의해 발산된 광을 선택적으로 제어하고 (예컨대, 컬러 및 세기), 동시에 광 스위치 (412)의 개폐를 선택적으로 제어한다. 이로써, 분산기 패널 (402)에서 제공된 조명은 단일 발광 소자 (408)를 이용하여 픽셀화된 방식으로 제어될 수 있다. 임의 갯수의 스위치는 원하는 조명 패턴을 제공하기 위해 임의의 특정 지점에서 시간에 맞춰 개폐될 수 있다 (서로 다른 광 스위치를 개폐함으로써, 다양한 패턴을 생성할 수 있다). 광이 턴온되고 광 스위치가 개방될 때, 광은 광 스위치를 통해 관련된 광 파이프로 통과하도록 되고, 이는 광을 광 스위치로부터 분산기 패널의 별개의 조명 지점, 노드 또는 영역으로 전달한다. 광이 턴온되고 광 스위치가 닫힐 때, 광은 광 파이프로 들어가는 것이 차단되고 따라서 조명이 분산기 패널의 대응 지점, 노드 또는 영역에서 제공되지 않는다.
멀티플렉서는 임의 갯수의 스위치를 포함할 수 있고 광 패널은 광 패널의 원하는 해상도에 도달하기 위해 임의 갯수의 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 조명된 터치 패드를 동작시키는 방법 (450)이다. 이 방법은 적어도 블록 (452 및 454)을 포함한다. 블록 (452)에서, 개체는 터치 패드의 입력 표면 상에서 탐지된다. 이것은 예컨대 용량 감지 장치를 이용하여 달성될 수 있다. 블록 (454)에서, 탐지된 개체의 위치에 근접한 입력 표면의 적어도 일부가 조명된다. 이것은 터치 패드 위 또는 아래에 위치한 광 패널을 이용하여 달성될 수 있다. 그 결과, 사용자는 개체가 감지 평면내에서 어디에 위치하는지 항상 알 수 있게 된다.
일 실시예에서, 입력 표면은 조명 영역으로 분리되고, 탐지된 개체에 가장 가까운 어느 영역이든지 조명된다. 일예로, 도 13a를 참조하여, 사용자가 분배 패널의 하나의 각 세그먼트 위에 손가락을 두면, 이 특정의 각 세그먼트가 조명된다. 사용자가 다중의 세그먼트 위에서 손가락을 동시에 두면, 두개 중 하나가 발생할 수 있다. 일 구현예에서, 두개의 세그먼트가 조명된다. 다른 구현예에서, 세그먼트 중 하나만이 조명된다. 다음에, 어느 세그먼트가 의도된 세그먼트인지에 대해 결정내려질 수 있다.
다른 실시예에서, 입력 표면은 조명 노드 또는 지점 (픽셀화됨)로 분리되고, 탐지된 개체 내 및/또는 주위에 포함된 지점들이 조명된다. 일 구현예에서, 적어도 개체에 인접한 영역이 조명된다. 일예로, 도 14a를 참조하여, 사용자가 입력 표면 상에 손가락을 두면, 손가락 위치 인접 및 주위의 조명 지점이 조명된다. 일부 경우에, 조명 지점은 손가락 옆의 지점들 뿐이다 (예컨대, 할로(halo)). 다른 경우에, 조명된 지점은 예컨대 별 모양 구성으로 손가락으로부터 멀어져 연장된다.
이 방법은 추가적으로 블록 (456 및 458)을 포함할 수 있다. 블록 (456)에서, 제 2 개체는 제 1 개체와 동시에 입력 표면 상에서 탐지된다. 이것은 예컨대 다중 지점 용량 감지 장치를 이용하여 달성될 수 있다. 블록 (458)에서, 제 2 탐지 개체의 위치에 근접한 입력 표면의 적어도 일부가 조명된다. 그 결과, 사용자는 별개의 다중 개체가 감지 평면 내에서 어디에 위치하는지 항상 알 수 있게 된다.
일 실시예에서, 입력 표면은 조명 영역으로 분리되고, 탐지된 개체에 가장 가까운 영역이 조명된다. 일예로, 도 13b를 참조하여, 두개의 손가락이 입력 표면 위에 위치할 때, 손가락의 위치에서 두개의 조명 세그먼트가 동시에 조명된다.
다른 실시예에서, 입력 표면은 조명 노드 또는 지점 (픽셀화됨)으로 분리되고, 탐지된 개체 내 및/또는 주위에 포함된 지점들이 조명된다. 일예로, 도 14b를 참조하여, 두개의 손가락이 입력 표면 위에 위치할 때, 두개의 손가락 주위의 영역이 동시에 조명된다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 조명되는 터치 패드를 동작시키는 방법 (500)이다. 이 방법 (500)은 일반적으로 개체 감지가 수행되는 블록 (502)에서 시작한다. 이것은 예컨대 용량성 접촉 감지 장치를 이용하여 달성될 수 있다. 블록 (504)에서, 입력 표면의 적어도 일부는 개체가 탐지될 때 조명된다. 대부분의 경우, 조명되는 조명 표면의 일부는 탐지된 개체의 위치 근처, 주위 및/또는 아래에 놓이는 국부 영역이다. 조명된 부분은 예컨대 하나 이상의 조명 지점, 노드 또는 영역일 수 있다. 대부분의 경우, 이 부분은 개체의 크기와 유사한 크기를 갖는다. 예컨대, 손가락의 경우, 조명 부분은 손가락의 탐지된 영역에 유사한 영역을 커버할 수 있다.
블록 (506)에서, 개체가 이동하는지 여부에 대해 결정을 한다. 개체가 이동하지 않으면, 이 방법은 블록 (508)로 진행하여 개체가 여전히 탐지되는지에 대해 결정한다. 개체가 탐지되면, 이 방법은 블록 (504)로 진행하여 입력 표면의 동일 부분이 조명된다. 개체가 더이상 탐지되지 않으면, 이 방법은 블록 (510)으로 진행하여 조명이 중단된다. 이것은 개체가 더이상 탐지되지 않음을 결정한 직후에 일어날 수 있고, 아니면 소정 시간 후에 일어날 수 있다 (예컨대, 타임 아웃 (time out)). 또한, 조명은 페이딩 아웃 (fading out)과 같은 조명 효과를 이용하여 중단될 수도 있다. 그후, 이 방법은 블록 (502)로 되돌아 간다.
블록 (506)을 다시 참조하면, 개체가 입력 표면 상에서 이동하면, 이 방법은 블록 (512)로 진행하여 개체의 움직임 특성이 결정된다. 이 움직임 특성은 예컨대 가속, 방향 등을 포함할 수 있다. 그후, 블록 (514)에서, 조명의 특성이 하나 이상의 움직임 특성에 기초하여 조정된다. 블록 (514) 다음에, 이 방법은 블록 (506)으로 되돌아 간다.
일 실시예에서, 블록 (514)은 이동 개체의 위치에 따라 조명 영역을 이동시키는 단계를 포함한다. 즉, 조명된 부분은 손가락이 입력 표면에 대해 이동함에 따라 손가락을 따른다 (즉, 조명은 개체 이동을 추적한다). 그 결과, 사용자는 개체가 입력 표면에 대해 어디에 위치하는지 항상 알 수 있다. 일부 경우에, 블록 (514)은 이동 개체의 움직임 특성 (예컨대, 가속, 방향 등)에 기초하여 개체의 이전 및/또는 미래 위치를 나타내기 위하여 조명되는 부분 주위에 방향 표시자를 제공하는 것을 더 포함할 수 있다.
도 16a-16d는 손가락이 표면에 대해 이동함에 따라 손가락의 움직임을 조명된 부분이 따라가는 일 구현예를 도시한다. 이 예시에서, 조명되는 세그먼트는 손가락이 표면에 대해 이동함에 따라 손가락의 움직임을 따르도록 구성된다. 도 16a는 개체가 탐지되지 않은 상태를 도시한다. 도 16b는 개체가 탐지된 상태를 도시하고, 개체 아래 세그먼트가 조명된다. 도 16c는 조명된 세그먼트가 이동하는 손가락을 따라가는 상태를 도시한다. 도 16d는 조명된 세그먼트가 선단, 몸체, 및 후단을 더 포함하는 일 구현예를 도시한다. 선단은 움직임의 방향을 나타내고, 몸체는 손가락의 현위치를 나타내고, 후단은 손가락이 있었던 위치를 나타낸다.
선단, 몸체 및 후단은 서로 다른 조명 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들면, 선단은 높은 세기 레벨을 가질 수 있고, 몸체는 중간 세기 레벨을 가질 수 있고, 후단은 낮은 세기 레벨을 가질 수 있다. 다른 경우에, 선단은 낮은 세기 레벨을 가질 수 있고, 몸체는 높은 세기 레벨을 가질 수 있고, 후단은 낮은 세기 레벨을 가질 수 있다. 다른 경우에 또는 추가적으로, 이 구성요소들의 컬러는 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 선단은 적색, 몸체는 오렌지색, 및 후단은 황색일 수 있다. 또한, 후단은 조명 꼬리를 포함할 수 있다. 예를 들면, 후단은 높은 세기에서 낮은 세기 레벨로 진행하는 영역으로 구획될 수 있다 (예를 들면, 몸체로부터 외부로 약해진다).
도 17a-17d는 손가락이 표면을 따라 이동함에 따라 손가락의 움직임을 조명되는 부분이 뒤따르는 또다른 구현예를 도시한다. 이 예시에서, 손가락 주위의 영역이 조명되고 손가락이 표면 상에서 이동함에 따라 손가락의 움직임을 뒤따르도록 구성된다. 도 17a는 개체가 탐지되지 않는 상태를 도시한다. 도 17b는 개체가 탐지되는 상태를 도시하고, 개체 주변 영역이 도시된다 (예컨대, 할로(halo)). 도 17c는 조명되는 영역이 이동 손가락을 뒤따르는 상태를 도시한다. 도 17d는 조명된 영역이 몸체와 꼬리 (예컨대, 혜성(comet))을 포함하는 일 구현예를 도시한다. 몸체는 조명과 함께 손가락을 둘러싸고 꼬리는 몸체로부터 일 지점까지 가늘어진다. 꼬리는 몸체가 입력 표면 주위를 이동함에 따라 몸체를 뒤따른다. 따라서 꼬리는 개체의 이전 위치를 나타낸다. 꼬리는 일반적으로 몸체보다 더 낮은 세기 레벨을 갖는다. 꼬리의 세기는 예컨대 그 길이 이상 또는 그 핵심으로부터 그 에지까지 높은 세기 레벨에서 낮은 세기 레벨까지 가변적이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 조명되는 터치 패드를 동작시키는 방법 (550)이다. 이 방법 (500)은 일반적으로 개체 감지가 수행되는 블록 (552)에서 시작한다. 블록 (554)에서, 터치 패드의 상태가 결정된다. 이 상태는 예컨대 선택 상태, 추적 상태 또는 제스처 상태로부터 선택될 수 있다. 선택 상태에서, 터치 패드는 사용자로부터의 선택 입력을 수신하기 위해 설정된다 (예컨대, 버튼 같은 동작). 추적 상태에서, 터치 패드는 손가락이 입력 표면에 대해 이동함에 따라 손가락을 추적하도록 설정된다. 제스처 상태에서, 터치 패드는 사용자로부터 다양한 제스처 입력을 수신하도록 설정된다.
블록 (556)에서, 입력 표면은 터치 패드의 상태에 기초하여 조명된다. 그 결과, 사용자는 터치 패드의 현 상태와, 만들어질 수 있는 입력 종류에 대해 준비되어 있다. 일 예로, 각 상태는 서로 다른 조명 프로파일을 포함할 수 있다. 조명 프로파일은 제공될 조명의 조명 특성을 정의한다. 조명 특성은 예컨대 세기 및/또는 컬러 및/또는 조명 효과 (예컨대, 페이딩, 블링킹(blinking), 래스터링(rastering) 등)를 포함한다. 일 예에서, 제 1 상태는 제 1 조명 프로파일 (예컨대, 제 1 컬러)을 포함하고, 제 2 상태는 제 2 조명 프로파일 (예컨대, 제 2 컬러)을 포함하고, 제 3 상태는 제 3 조명 프로파일 (예컨대, 제 3 컬러)을 포함한다.
도 19a를 참조하면, 결정 상태의 일예가 설명될 것이다. 블록 (570 및 574)에서, 하나 이상의 개체가 탐지된다. 블록 (572)에서, 하나의 개체가 탐지되면, 터치 패드는 추적 상태에 놓여 있어서 개체 움직임이 추적 동작을 수행하도록 사용된다. 블록 (576)에서, 다중의 개체가 탐지되면, 터치 패드는 제스처 상태에 놓여 있어서 개체 움직임이 제스처 동작을 수행하도록 이용된다. 일예로, 도 20a 및 20b를 참조하면, 하나의 손가락이 탐지될 때, 터치 패드는 제 1 상태에 놓이고, 여러 손가락이 탐지되면, 터치 패드는 제 2 상태에 놓인다.
도 19b를 참조하여, 상태에 기초한 조명의 일예를 설명하기로 한다. 블록 (580 및 582)에서, 터치 패드가 추적 상태에 있는지 제스처 상태에 있는지에 대해 결정된다. 블록 (584)에서, 터치 패드가 추적 상태에 있으면, 터치 패드는 제 1 조명 프로파일로 조명된다. 블록 (586)에서, 터치 패드가 제스처 상태에 있으면, 터치 패드는 제 1 조명 프로파일이 아닌 제 2 조명 프로파일로 조명된다. 조명 프로파일은 컬러, 세기 및 효과 (예컨대, 블링킹, 페이딩 등)와 같은 조명 정보를 포함한다. 일예로, 도 20a 및 20b를 참조하여, 터치 패드가 제 1 상태에 있을 때, 터치 패드는 제 1 컬러 또는 세기로 조명되고, 터치 패드가 제 2 상태에 있을 때, 터치 패드는 제 2 컬러 또는 세기로 조명된다.
일 실시예에서, 터치 패드의 상태에 기초하여 조명을 변경하는 방법이 더 개발될 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 제 1 접촉 이미지를 캡처하는 단계; 제 1 접촉 이미지에 기초하여 접촉 모드를 결정하는 단계; 및 제 1 접촉 모드에 기초하여 접촉 표면을 조명하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 또한 제 2 접촉 이미지를 캡처하는 단계; 제 2 접촉 이미지에 기초하여 접촉 모드를 결정하는 단계; 및 제 1 및 제 2 접촉 이미지 사이에서 접촉 모드가 변경되었는지 결정하는 단계; 접촉 모드가 일정하면, 제 1 및 제 2 접촉 이미지를 비교하고 이 비교에 기초하여 제어 기능을 수행하는 단계; 및 접촉 모드가 변하면, 제 2 접촉 모드에 기초하여 접촉 표면을 조명하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 추가적으로 제 3 접촉 이미지를 캡처하는 단계; 제 3 접촉 이미지에 기초하여 접촉 모드를 결정하는 단계; 제 2 및 제 3 접촉 이미지 사이에서 접촉 모드가 변경되었는지 결정하는 단계; 접촉 모드가 일정하면, 제 2 및 제 3 접촉 이미지를 비교하고 이 비교에 기초하여 제어 기능을 수행하는 단계; 및 접촉 모드가 변하면, 제 3 접촉 모드에 기초하여 접촉 표면을 조명하는 단계를 포함할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라 조명되는 접촉 패드를 동작시키는 방법 (600)이다. 이 방법은 일반적으로 개체가 탐지되는 블록 (602)에서 시작한다. 블록 (604)에서, 입력 표면의 적어도 일부가 개체가 탐지될 때 조명된다. 블록 (606)에서, 개체의 z 특성이 결정된다. z 특성은 개체에 의해 입력 표면에 가해지는 압력, 및/또는 x-y 입력 표면에 대한 z 방향으로의 개체의 위치 (예컨대, 개체가 x-y 평면에 얼마나 가까운지)를 포함할 수 있다. 블록 (608)에서, 조명 특성은 z-특성에 기초하여 조정된다. 예를 들면, 조명의 컬러 및/또는 세기는 z 높이 또는 압력에 기초하여 조정될 수 있다.
일예로, 도 22a 및 22b를 참조하여, 전체 터치 패드는 개체가 탐지될 때 조명될 수 있고, 조명의 세기는 개체가 접촉 표면에 대해 더 가깝거나 증가하는 압력이 가해질 때 증가될 수 있고, 이 세기는 개체가 접촉 표면에 대해 멀어지거나 감소하는 압력이 가해질 때 감소될 수 있다. 다른 경우에, 접촉 패드의 일부만이 조명될 수 있고 (예컨대, 손가락에 바로 인접한 영역이나 세그먼트) 조명의 세기는 개체가 접촉 표면에 대해 더 가깝거나 증가하는 압력이 가해질 때 증가될 수 있고, 개체가 접촉 표면에 대해 멀어지거나 감소하는 압력이 가해질 때 세기가 감소될 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따라 조명되는 터치 패드를 동작시키는 방법 (700)이다. 이 방법은 일반적으로 개체 감지가 수행되는 블록 (702)에서 시작한다. 블록 (704)에서, 입력 표면의 적어도 일부가 감지된 개체에 응답하여 조명된다. 예를 들면, 손가락 주변의 영역이나 세그먼트가 조명될 수 있다. 그후 블록 (706)에서, 회전 사용자 입력이 입력 표면 위에서 탐지된다. 예를 들면, 원형의 터치 패드의 경우, 회전 사용자 입력은 원형 터치 패드 주위에서 손가락을 빙빙 돌리는 사용자일 수 있다. 일부 경우에, 이것은 회전 사용자 입력에 해당하는 가속도 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 블록 (708)에서, 입력 표면은 회전 사용자 입력에 따라 조명된다. 예를 들면, 손가락 아래의 터치 패드의 영역은 사용자가 원형 터치 패드 주위에서 손가락을 회전시킬 때 조명된다. 일부 경우에, 이것은 적어도 가속도 값에 기초하여 조명 세그먼트, 노드 또는 지점을 통해 이동하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 가속도 값은 조명 세그먼트, 노드 또는 지점을 통한 상기 이동이 달성되어야 하는 속도와 연관된 가속도를 특정한다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따라 조명되는 터치 패드를 동작시키는 방법 (800)이다. 이 방법은 일반적으로 블록 (802)에서 시작하는데, 개체가 입력 표면에 근접하여 탐지될 때 입력 표면의 적어도 일부가 제 1 조명 프로파일로 조명된다. 블록 (802) 다음에, 이 방법은 블록 (804)로 진행하는데, 개체가 이동할 때 입력 표면의 조명되는 부분의 조명이 변한다. 예를 들면, 조명의 세기가 이동하는 개체의 가속도에 기초하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 세기는 가속도 증가와 함께 증가될 수 있고, 가속도 감소와 함께 감소될 수 있다. 다른 실시예에서, 문턱값이 이용된다. 예를 들어, 제 1 세기 레벨은 높은 가속도에 대해 사용될 수 있고, 제 2 세기 레벨은 낮은 가속도에 대해 사용될 수 있고, 제 3 세기 레벨은 가속도가 없는 (불변) 때에 사용될 수 있다.
일예로 도 25를 참조하여, 접촉이 처음 탐지될 대 낮은 세기 조명이 제공되고, 개체가 입력 표면 주위를 천천히 이동할 때 (예컨대, 낮은 가속도) 중간 세기 조명이 제공되고, 개체가 입력 표면 주위를 빠르게 이동할 때 (예컨대, 높은 가속도) 높은 세기 조명이 제공된다. 다른 경우에, 이 세기는 개체의 가속도에 따라 연속적으로 가변할 수 있다.
본 발명은 몇개의 바람직한 실시예의 관점에서 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에 포함되는 변경, 치환, 및 균등물이 있다.
예를 들면, 본 발명이 주로 터치 패드에 관한 것이었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 예컨대 접촉 민감성 하우싱 및 접촉 감지 팜 레스트 (touch sensing palm rests) 같은 다른 접촉 감지 장치에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 방법 및 장치를 구현하는 다른 많은 방법들이 있다.
예를 들면, 터치 패드의 서로 다른 영역이 서로 다른 조명 프로파일로 동시에 조명될 수 있다. 일예로, 터치 패드는 메뉴, 재생/정지, 포워드 및 리버스와 같은 터치 패드의 버튼 기능에 대응하는 조명되는 사분면으로 구획될 수 있다.
또한, 터치 패드는 미디어 플레이어와 같은 휴대 컴퓨팅 장치에 대한 표시자로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 터치 패드는 장치가 슬립(sleep) 모드에 있거나 배터리 레벨에 기초하여 높은 세기부터 낮은 세기로 변할 때 에브 인/아웃 (ebb in and out)하도록 구성될 수 있다.
또한, 터치 패드는 타이머 또는 클록으로서 사용될 수 있다. 클록의 경우에, 터치 패드는 클록의 위치에 대응하는 세그먼트를 포함할 수 있고, 이 세그먼트는 현재 시각을 나타내기 위해 제어된 방식으로 조명될 수 있다. 예를 들면, 12:30을 나타내기 위해, 12시 세그먼트가 제 1 조명 프로파일로 조명될 수 있고 6시 세그먼트가 제 2 조명 프로파일로 조명될 수 있다. 타이머의 경우에, 터치 패드는 노래와 같은 재생 미디어 아이템에서 시간이 얼마 남아 있는지 보여주기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 전체 터치 패드는 노래가 시작할 때 조명될 수 있고 노래가 재생될 때 연속적인 세그먼트가 턴오프될 수 있다. 노래가 끝나면, 터치 패드는 더 이상 조명되지 않는다. 다른 경우에, 노래가 끝나고 터치 패드가 완전히 조명될 때까지 노래가 재생되는 동안에 연속적인 세그먼트가 턴온될 수 있다. 이것은 음악 플레이어와 같은 미디어 플레이어에서 유용할 수 있다.
또한, 터치 패드의 조명은 광 센서와 같은 센서에 의해 더 제어될 수 있다. 광 센서는 주위 광 레벨을 측정하고, 조명의 세기는 주위 광 레벨에 기초하여 조정된다.
따라서, 다음에 첨부된 청구범위는 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 변경, 치환, 및 균등물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (47)

  1. 조명(illuminated) 입력 장치로서,
    입력 표면에 대해 사용자 입력을 감지할 수 있는 개체 감지 기구(mechanism); 및
    사용자 입력과 연관하여 상기 입력 표면을 조명하도록 구성된 시각적 피드백 시스템을 포함하는 입력 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개체 감지 기구 및 상기 시각적 피드백 시스템과 연동하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 개체 감지 기구에서 생성되는 신호를 감시하고 상기 시각적 피드백 시스템에 의해 제공되는 조명을 선택적으로 제어하는 입력 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개체 감지 기구는 상기 입력 표면의 국부 영역에서 접촉을 감지할 수 있는 터치 패널을 포함하고, 상기 시각적 피드백 시스템은 상기 입력 표면의 국부 영역에서 광을 방사할 수 있는 광 패널을 포함하는 입력 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 터치 패널은 광 투과적이고(optically transmissive), 상기 광 투과적 터치 패널 (optically transmissive touch panel)은 상기 광 패널 위에 배치되는 입력 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광 투과적 터치 패널은 터치 스크린인 입력 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광 패널은 복수의 광원, 및 상기 광원으로부터의 광을 상기 입력 표면의 국부 영역에 분배하는 광 분배 패널을 포함하는 입력 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 광 패널은 상기 입력 표면에 걸쳐서 분산된 픽셀화된(pixilated) 발광 지점을 포함하는 입력 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 터치 패널은 상기 광 패널 아래에 배치되고, 상기 광 패널은 접촉 감지가 이를 통해 발생할 수 있게 하는 입력 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 터치 패널은 인쇄회로기판 상에 위치한 복수의 공간적으로 분리된 전극 을 포함하는 입력 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광 패널은 상기 입력 표면에 걸쳐서 분산된 픽셀화된 발광 지점을 포함하는 입력 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 광 패널은 복수의 광원, 및 상기 광원으로부터의 광을 상기 입력 표면의 국부 영역에 분배하는 광 분배 패널을 포함하는 입력 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광 패널은 복수의 측면 장착 광원, 및 상기 측면 장착 광원으로부터의 광을 상기 입력 표면의 국부 영역에 분배하는 광 분배 패널을 포함하고, 상기 측면 장착 광원은 상기 광 분배 패널의 측면 주위에 배치되고 상기 광 분배 패널의 서로 다른 부분으로 광을 지향시키도록 구성되고, 상기 광 분배 패널은 입사하는 광을 상기 입력 표면으로 다시 향하도록 구성되는 입력 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광 분배 패널은 복수의 노드로 분리되고, 각 노드는 자신의 측면 장착 광원을 포함하는 입력 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광 분배 패널은 원형이고 상기 노드는 구별되는 각(angular) 및 방사상 세그먼트로서 구현되는 입력 장치.
  15. 제3항에 있어서,
    상기 광 패널은:
    광을 분산하도록 구성된 분산기 패널;
    상기 분산기 패널을 제어된 방식으로 조명하도록 구성된 하나 이상의 광 멀티플렉서; 및
    상기 하나 이상의 광 멀티플렉서와 연동하는 제어기
    를 포함하는 입력 장치.
  16. 제3항에 있어서,
    상기 터치 패널은 용량에 기초하는 입력 장치.
  17. 제3항에 있어서,
    상기 광 패널에 의해 방사되는 광을 분산시키도록 구성된 광 분산기를 더 포함하는 입력 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 입력 표면의 중심에 위치한 조명되는 버튼을 더 포함하는 입력 장치.
  19. 입력 장치를 동작시키는 방법으로서,
    입력 표면 상에서 개체를 감지하는 단계; 및
    개체가 감지될 때 상기 입력 표면의 적어도 일부를 조명하는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 입력 표면의 국부 영역은 상기 개체의 상기 위치에 근접하여 조명되는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 국부 영역은 상기 입력 표면의 구획된 영역이고, 상기 조명되는 구획 영역은 상기 개체에 가장 가까운 구획된 영역인 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 국부 영역은 적어도 상기 개체를 둘러싸는 조명 지점들의 집합인 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 제1 개체와 마찬가지로 상기 입력 표면에서 제2 개체를 감지하는 단계; 및
    상기 제2 개체의 위치에 근접한 상기 입력 표면의 제2 국부 영역을 조명하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 국부 영역은 동시에 조명되는 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 개체가 상기 입력 표면 상에서 이동하는지 여부를 결정하는 단계;
    상기 이동 개체의 움직임 특성을 결정하는 단계; 및
    하나 이상의 움직임 특성에 기초하여 상기 조명을 조정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 국부 영역은 상기 이동 개체에 따라 이동하는 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 움직임 특성과 연관된 표시자를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 표시자는 방향 표시자를 포함하는 방법.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 국부 영역은 선단(leading edge), 몸체(body) 및 후단(trailing edge)를 포함하는 방법.
  29. 제25항에 있어서,
    상기 국부 영역은 몸체 및 꼬리(tail)를 포함하는 방법.
  30. 제20항에 있어서,
    상기 입력 표면 상에서 회전 사용자 입력을 탐지하는 단계; 및
    상기 회전 사용자 입력에 따라 상기 국부 영역을 회전시키는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  31. 제19항에 있어서,
    개체가 더 이상 감지되지 않을 때 상기 조명을 종료하는 단계를 더 포함하는 방법.
  32. 제19항에 있어서,
    상기 감지된 개체가 정지 상태이면, 제1 조명을 제공하는 단계;
    상기 감지된 개체가 이동중이면, 제2 조명을 제공하는 단계; 및
    상기 개체가 더 이상 감지되지 않으면, 소정 시간 동안 마지막 감지된 위치에서 상기 조명을 유지하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  33. 제19항에 있어서,
    상기 개체의 z 특성을 결정하는 단계; 및
    상기 z 특성에 기초하여 상기 조명을 조정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 조명의 세기는 상기 개체가 상기 입력 표면 쪽으로 이동할 때 증가하고, 상기 개체가 상기 입력 표면으로부터 멀어질 때 감소하는 방법.
  35. 제19항에 있어서,
    상기 전체 입력 표면이 조명되는 방법.
  36. 입력 장치를 동작시키는 방법으로서,
    입력 표면 상에서 사용자 입력을 탐지하는 단계;
    상기 사용자 입력에 기초하여 상기 입력 장치의 입력 상태를 결정하는 단계; 및
    상기 입력 장치의 상기 입력 상태에 기초하여 상기 입력 표면을 조명하는 단계를 포함하고, 각 입력 상태는 서로 다른 조명 프로파일(profile)을 갖는 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 결정 단계는 추적(tracking) 또는 제스처링(gesturing)을 나타내는 특성에 대해 상기 사용자 입력을 분석하고 상기 사용자 입력을 추적 또는 제스처 입력으로 분류하는 단계를 포함하는 방법.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 입력 장치는 단일 개체가 탐지될 때 추적 상태에 두고, 다중의 개체가 탐지될 때 제스처 상태에 두는 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 입력 장치는, 상기 추적 상태에 있을 때 제1 조명 프로파일로 조명되고, 상기 제스처링 상태에 있을 때 제2 조명 프로파일로 조명되는 방법.
  40. 제36항에 있어서,
    상기 전체 입력 표면이 조명되는 방법.
  41. 제36항에 있어서,
    상기 입력 표면의 국부 영역만이 조명되는 방법.
  42. 입력 장치를 동작시키는 방법으로서,
    개체가 입력 표면 상에서 탐지될 때 상기 입력 표면의 적어도 일부를 조명하는 단계; 및
    상기 개체가 상기 입력 표면 상에서 이동할 때 상기 조명을 조정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 조명은 상기 개체의 가속도에 기초하여 변경되는 방법.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 조명 세기는 가속도가 증가하면 증가하고 감소하면 감소하는 방법.
  45. 제43항에 있어서,
    제1 세기 레벨은 높은 가속도에 대해 사용되고, 제2 세기 레벨은 낮은 가속도에 대해 사용되고, 제3 세기 레벨은 가속도가 없는 경우에 사용되는 방법.
  46. 제42항에 있어서,
    상기 전체 입력 표면이 조명되는 방법.
  47. 제42항에 있어서,
    상기 입력 표면의 국부 영역만이 조명되는 방법.
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