KR20170023148A - 촉각 터치 센서 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
고분해능 터치 센서 어레이(TSA)의 물리적 보강을 가능하게 하는 촉각 터치 센서(TTS) 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 물리적 보강은 TSA 위에 배치된 TSA 물리적 오버레이(TPO)를 사용하여 달성된다. TPO는 아래에 있는 TSA에 힘을 전달하도록 제작된다. 힘 전달은 오버레이에 가해지는 사용자 힘을 아래에 있는 TSA에 전달하는, 가요성 오버레이를 사용하여 또는 경성 기계적 오버레이에 의해 달성된다. TPO 내에 TPO 식별자(TPI)를 포함시키는 것은 TPO 검출기(TPD)에 의한 TPO의 식별을 가능하게 하여, TSA의 동작 특성들이 사용자 컴퓨팅 디바이스(UCD)에 의해 현재 부착된 TPO 구조물에 부합하도록 자동으로 재구성될 수 있게 한다. UCD는 현재 부착된 TPO로부터 TPD에 의해 읽혀진 TPI에 응답하여 적절한 애플리케이션 소프트웨어 드라이버(ASD)를 자동으로 로딩하도록 구성될 수 있다.
Description
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연방 정부 후원 연구 또는 개발에 관한 성명(STATEMENT REGARDING FEDERALLY SPONSORED RESEARCH OR DEVELOPMENT)
해당 사항 없음
마이크로 피시 부록 참조(REFERENCE TO A MICROFICHE APPENDIX)
해당 사항 없음
본 발명은 일반적으로 터치 센서 디바이스들의 분야에서의 시스템들 및 방법들에 관한 것이며, 멀티 터치 및/또는 압력 감지 터치 센서들에 대한 촉각 오버레이들에 특정 응용을 갖는다. 특정 발명 실시예들은 압력 감지 표면에 가해지는 힘의 위치 및 양을 결정하기 위한 터치 기반 힘 감지 디바이스들 및 방법들에의 특정의 적용가능성을 가질 수 있다.
터치 센서들은 입력 디바이스들이고, 따라서 전형적으로 어떤 형태의 피드백을 사용자에게 제공하기 위해 상호 보완적인 출력 디바이스와 페어링된다. 최신의 전자 디바이스들에서, 이 피드백은 전형적으로 시각적(즉, 디스플레이)이다. 예를 들어, 스마트폰에서, 터치 센서들은 온스크린 사용자 인터페이스의 직접 조작을 가능하게 하기 위해 디스플레이 바로 위에 배치된다. 디스플레이는 시각적 피드백을 제공하고 상호작용을 통해 사용자를 안내한다.
힘 감지 터치 해결책을 사용할 때, 시각적 피드백은 터치 표면 자체 위에 시각적 표시자들을 실제로 인쇄하는 것에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 러닝머신은 종종 가요성 멤브레인(flexible membrane) 뒤쪽에 힘 감지 버튼들을 갖는다. 이 멤브레인은 버튼 위치 및 기능을 표시하는 패턴으로 인쇄되어 있다. 이 멤브레인들 중 일부는 또한 버튼들 사이의 경계들을 표시하기 위해 상승된 에지들을 갖는다. 이것은 사용자를 위한 촉각적 피드백을 추가하고, 인터페이스의 사용성을 증대시킨다. 멤브레인이 가요성이기 때문에, 사용자는 멤브레인을 통해 힘을 전달하여 그 아래쪽에 있는 힘 감지 버튼들을 작동시킬 수 있다. 멤브레인은 적절한 시각적/촉각적 피드백을 사용자에게 제공하여, 디스플레이를 불필요하게 만든다.
응용 상황으로서의 이 배경과 함께, 본 발명 개시내용은 고분해능 힘 감지 터치 센서들의 물리적 보강이 어떻게 차세대 사용자 인터페이스들의 개발을 가능하게 하는지를 기술한다. 개별 힘 감지 버튼들의 세트를 힘 센서들의 고분해능 2차원 어레이로 대체하는 것에 의해, 오버레이들을 통한 물리적 보강의 사용은 훨씬 더 강력한 구현 및 사용자 경험을 제공한다. 고정된 멤브레인을 갖는 고정된 버튼들의 세트를 갖는 대신에, 각각이 상이한 사용자 경험을 추가하기 위해 센서를 보강하는, 무한한 수의 멤브레인들과 호환되는 하나의 터치 센서를 갖는 것이 가능하다. 센서 전체에 걸쳐 터치들이 여전히 추적될 수 있고, 따라서 훨씬 더 많은 데이터가 전체적인 사용자 경험을 결정짓는 애플리케이션 소프트웨어에 의해 이용가능하다.
개요
고분해능 힘 감지 터치 센서(force-sensitive touch sensor)(FSTS)의 물리적 보강을 제공하는 촉각 터치 센서 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 이 물리적 보강은 FSTS 위에 배치되는 물리적 오버레이들의 사용을 통해 가능하게 된다. 이 오버레이들은 아래에 있는 FSTS에 힘을 전달하도록 제작될 수 있다. 이 힘 전달은, 사용자에 의해 오버레이에 가해지는 힘이 아래에 있는 FSTS에 전달되도록, 가요성 오버레이(flexible overlay)를 사용하는 것 또는 경성 기계적 오버레이(rigid mechanical overlay)를 만드는 것 중 어느 하나에 의해 달성된다. FSTS에 의한 개개의 오버레이들의 식별은 FSTS의 동작 특성들이 현재 부착된 오버레이 포맷에 부합하도록 자동으로 재구성될 수 있게 한다. 다양한 방법들은 이 물리적 오버레이들의 제작을 개시하고 이 유형의 물리적 보강이 FSTS 모듈 및 FSTS 시스템의 기능 및 모듈성을 증대시키는 데 어떻게 사용될 수 있는지를 기술한다. 이 시스템들은, 일부 실시예에서, FSTS에 부착된 물리적 오버레이를 자동으로 식별하거나 그와 상호작용하기 위해 부가의 저항성 및/또는 용량성 센서들에 의해 보강될 수 있다.
본 발명은 물리적 오버레이를 고분해능, 멀티 터치, 힘 감지 터치 센서와 결합시키는 것을 포함한다. 물리적 오버레이는 시각적/촉각적 피드백을 사용자에게 제공하도록 설계되어 있고, 기능적인 사용자 인터페이스를 생성하기 위해 정합하는 소프트웨어와 결합될 수 있다. 물리적 오버레이가 사용자와 터치 센서 사이에 배치되기 때문에, 오버레이는 사용자로부터 오는 힘을 센서에 전달하도록 설계되어야만 한다. 이 오버레이들은 가요성 및/또는 유연한 재료로 성형되는, 편평한 또는 3차원 멤브레인들일 수 있다. 오버레이가 가요성인 경우, 오버레이는 사용자로부터의 힘을 터치 센서에 자연스럽게 전달할 것이다. 대안적으로, 사용자에 의해 제공되는 힘을 아래에 있는 터치 센서에 전달하도록 설계되어 있는 경성 기계적 위젯들(버튼들, 슬라이더들, 노브들, 기타)을 제작하는 것이 가능하다. 마지막으로, 광범위한 애플리케이션 특정 사용자 인터페이스(application-specific user interface)들을 지원하기 위해 프로그래밍가능, 변형가능 물리적 인터페이스가 사용될 수 있다.
본 발명의 특성 및 장점
오늘날, 터치 인터페이스들은 스마트폰들과 태블릿들에서 주로 발견된다. 이 인터페이스들에서의 문제점들 중 하나는 촉각적 피드백을 갖지 않는다는 것이다. 햅틱의 사용을 통해 이 인터페이스들에 촉각적 피드백을 "다시 추가"하려는 산업계 노력이 있었다. 이것은 광범위한 과제들을 가지며, 많은 노력들이 적절한 촉각적 피드백을 효과적으로 제공하지 못하고 있다. 힘 감지 터치 센서들을 물리적으로 보강하는 것에 의해, 촉각적 피드백 및 시각적 피드백 둘 다를 제공하는 물리적 및 직관적 인터페이스들을 생성하는 것이 가능하고, 이는 터치 센서의 사용성을 증대시킨다. 버튼의 느낌을 "다시 추가"하려고 노력하는 대신에, 버튼을 실제로 가지는 힘 감지 터치 센서에 대한 오버레이를 설계할 수 있다. 상이한 탄성/컴플라이언스를 갖는 상이한 재료들로 오버레이들을 생성할 수 있다. "물렁물렁한" 재료에 의해, 사용자는 사용자가 센서에 가하고 있는 힘의 레벨을 보다 잘 결정할 수 있다.
개시된 발명의 주된 장점은, 하나의 터치 센서가 물리적으로 가요성인 오버레이들의 넓은 어레이와 호환되도록, 모듈식 접근법을 사용한 제작을 가능하게 한다는 것이다. 이것은 최종 사용자에 대해 훨씬 더 비용 효과적이게 되고, 단일 애플리케이션을 위해 설계되어 있는 센서 인터페이스들을 최종 사용자가 구매하지 않아도 되게 한다. 예를 들어, 음악가는 힘 감지 터치 센서를 가질 수 있고, 또한 2개의 오버레이들: 피아노 키보드 오버레이와 드럼 패드 오버레이를 가질 수 있다. 이 모듈식 접근법은 음악가가 (비교적 저렴한) 보다 많은 오버레이들을 구매하고 음악가의 하나의 터치 센서 상에서 사용할 수 있게 한다. 대안적으로, 최종 사용자는 다수의 터치 센서들을 가질 수 있고 최종 사용자가 임의의 주어진 때에 어느 오버레이들을 사용하고 있는지를 믹싱하고 정합시킬 수 있다.
예시적인 발명 - 응용 현황
본 발명에 대한 가장 명백한 사용 사례들 중 하나는 표준 QWERTY 키보드 기능의 구현이다. 편평한 터치 센서 상에서 타이핑하는 것은 아주 마음에 들지 않으며, 대부분의 사람들은 정확하게 그리고 효율적으로 타이핑하기 위해 촉각적 피드백을 필요로 한다. 물리적 QWERTY 키보드 오버레이를 생성하는 것은 이 문제점들 중 일부를 해결하고 터치 센서 상에서 타이핑하는 것을 훨씬 더 즐겁게 만들 것이다. 표준의 QWERTY 키보드에 부가하여, 단지 오버레이를 변경하는 것에 의해, 상이한 언어들(프랑스어 등) 및 상이한 키 배열들(DVORAK 등)에 대한 키보드들이 만들어질 수 있다. 심지어, 법원 속기사 키보드들과 같은, 특이한 키보드들과, 아주 이례적인 레이아웃들 및 인터페이스 방식들을 사용하는 키보드들이 단지 오버레이를 변경하는 것에 의해 생성될 수 있다.
무한한 수의 악기들이 본 발명을 사용하여 만들어질 수 있다. 예를 들어, 본 발명 교시내용을 사용하여 드럼 패드 또는 심지어 피아노 키보드를 만드는 것이 가능하다. 드럼 패드의 경우, 가요성 재료로 3D 프린팅하여 임의의 유형의 드럼 키트 또는 레이아웃을 생성하는 것이 가능하다. 피아노의 경우, 피아노 키 위치를 표시하는 오버레이를 제작하는 것이 가능하다. 터치들이 센서 전체에 걸쳐 추적되기 때문에, 센서는 사용자가 주어진 키 내에서 어디를 터치하고 있는지를 알고 있다. 이 데이터는 피아노의 기능을 확장하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어는 사용자가 연주하고 있는 현재 음표를 피치 벤드(pitch-bend)하기 위해 주어진 키 내에서의 손가락의 위치를 사용할 수 있다. 이 생각을 한층 더 발전시켜, 상이한 버튼 레이아웃들, 크기들, 및 형상들을 가지는 새로운 형태들의 악기들이 단지 커스텀 오버레이들을 생성하는 것에 의해 생성될 수 있다.
센서 전체를 덮는 모놀리식 오버레이를 갖는 대신에, 다수의 보다 작은 오버레이들로 터치 인터페이스를 보강하는 것이 가능하다. 오버레이들을 터치 센서에 고정시키기 위해, 각각의 오버레이를 센서의 표면에 닿게 유지하기 위해 자석들의 사용을 이용하는 것이 가능하다. 이것은 사용자가 사용자 인터페이스 구성 블록들을 생성할 수 있게 하고 사용자가 새로운 인터페이스들을 즉시 개발할 수 있게 한다. 이 자기 구성 블록(magnetic building block)들은 센서의 특별 영역을 표시하는 직사각형과 같이 간단할 수 있다. 이것은 사용자가 센서 상의 어디에서 드로잉할 수 있는지를 나타내는 직사각형을 갖는 드로잉 소프트웨어 애플리케이션을 포함할 수 있다. 물리적 슬라이더 바와 같은, 다른 구성 블록들은 보다 복잡할 수 있다. 이 슬라이더는 힘을 그를 통해 터치 센서로 전달하도록 제작될 수 있다. 이것은 슬라이더를 드로잉 직사각형 옆에 추가하는 것 및 그를 사용하여 드로잉 선 폭 또는 다른 스케칭 파라미터들을 제어하는 것을 가능하게 한다. 슬라이더 및 드로잉 영역 이외에, 노브, 물리적 버튼, 토글 스위치, 및 조이스틱과 같은, 물리적 인터페이스들을 에뮬레이트하기 위해 많은 다른 기계적 구성 블록들이 생성될 수 있다. 이 모듈식 접근법에 의해, 간단한 물리적 인터페이스와 아주 복잡한 물리적 인터페이스 둘 다를 개발하는 것이 가능하다. 물리적 인터페이스들을 제작하는 이 모듈식 접근법은, 특별한 장비에 대한 커스텀 컨트롤들이 아주 고가일 수 있는, 의료 및 산업 분야들에서 엄청난 영향을 미칠 수 있다.
본 발명에 의해 제공되는 장점들의 보다 충분한 이해를 위해, 첨부 도면들과 함께 이하의 상세한 설명이 참조되어야 한다.
도 1은 바람직한 예시적인 발명 시스템 실시예의 개요 블록도;
도 2는 바람직한 예시적인 발명 방법 실시예의 개요 플로우차트;
도 3은 바람직한 예시적인 발명 시스템 실시예의 블록도;
도 4는 바람직한 예시적인 발명 방법 실시예의 플로우차트;
도 5는 바람직한 예시적인 접촉/이벤트 매핑 방법 실시예의 플로우차트;
도 6은 시스템 소프트웨어가 어떻게 터치 데이터를 읽고 특정의 터치가 오버레이 상의 관심 영역을 활성화시켰는지를 궁극적으로 결정하는지를 나타낸 바람직한 예시적인 이벤트 발생 방법 실시예의 플로우차트;
도 7은 시스템 소프트웨어가 어떻게 터치 데이터를 읽고 특정의 터치가 TPO 오버레이 상의 관심 영역을 활성화시켰는지를 궁극적으로 결정하는지를 나타낸 도면;
도 8은 자석들이 TSA/TPO 구조물들에 포함될 수 있는 다양한 방법들을 나타낸 도면;
도 9는 자력계들을 사용하여 TPO ID(identification)를 검출하는 것을 나타낸 개략도;
도 10은 자석 인코딩된 오버레이(magnet-encoded overlay)를 사용하여 TPO ID를 검출하는 것을 나타낸 도면;
도 11은 TPO 오버레이의 존재를 검출하기 위해 자석들/자력계들을 사용하는 것을 나타낸 도면;
도 12는 자력계들을 사용한 TPO 오버레이의 자동 검출 방법을 나타낸 플로우차트;
도 13은 TPO 오버레이 내의 매립된 RFID 디바이스 및 TSA에서의 RFID 안테나를 사용한 TPO 오버레이의 자동 검출 방법을 나타낸 플로우차트;
도 14는 TPO 오버레이 내의 매립된 RFID 디바이스 및 TSA에서의 RFID 안테나들을 사용한 임의적으로 배치된 TPO 오버레이의 자동 검출 방법을 나타낸 플로우차트;
도 15는 TPO 오버레이 내의 매립된 RFID 디바이스를 사용한 TPO 오버레이의 자동 식별을 위한 TSA 내에 배치된 수직 및 수평 안테나들을 나타낸 플로우차트;
도 16은 RFID 통신을 사용한 TPO 오버레이의 자동 검출 방법을 나타낸 플로우차트;
도 17은 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 18은 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 배면 사시도;
도 19는 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 하부 우측 정면 사시도;
도 20은 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 하부 우측 배면 사시도;
도 21은 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도;
도 22는 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 저면도;
도 23은 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 우측면도;
도 24는 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 배면 측면도;
도 25는 제1 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 26은 제1 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 27은 제2 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 28은 제2 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 29는 제3 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 30은 제3 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 31은 제1 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 32는 제1 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 33은 제2 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 34는 제2 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 35는 제3 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 36은 제3 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 37은 제1 예시적인 피아노 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 38은 제1 예시적인 피아노 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 39는 제2 예시적인 피아노 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 40은 제2 예시적인 피아노 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 41은 압전 요소들에 의해 활성화된 예시적인 변형가능 멤브레인의 사시도 및 단면도;
도 42는 펌핑된 공기/유체 요소들에 의해 활성화된 예시적인 변형가능 멤브레인의 사시도 및 단면도;
도 43은 열 팽창 요소들에 의해 활성화된 예시적인 변형가능 멤브레인의 사시도 및 단면도;
도 44는 광 파이핑(light piping)이 TPO 구조물들을 조명하기 위해 사용되는 예시적인 TSA/TPO 구성을 나타낸 도면;
도 45는 광 파이핑이 TPO 구조물들을 조명하기 위해 사용되는 예시적인 TSA/TPO 구성을 나타낸 도면;
도 46은 TPO 구조물들에 의해 사용하기 위한 에너지 하베스팅(energy harvesting)을 구현하는 예시적인 TSA/TPO 구성을 나타낸 도면;
도 47은 TPO 구조물들에 의해 사용하기 위한 에너지 하베스팅을 구현하는 예시적인 TSA/TPO 구성을 나타낸 도면;
도 48은 각종의 TPO 요소들이 부착되어 있는 예시적인 TSA 태블릿 구조물을 나타낸 도면;
도 49는 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 주변 에지 삽입 부착 메커니즘의 상부 사시도 및 상부 사시 단면도;
도 50은 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 주변 에지 삽입 부착 메커니즘 시퀀스의 정면 사시 단면도;
도 51은 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 측면 에지 삽입 부착 메커니즘의 상부 사시도 및 상부 사시 단면도;
도 52는 열린 에지 발명 변형과 닫힌 에지 발명 변형을 나타낸 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 측면 에지 삽입 부착 메커니즘의 상부 사시도 및 하부 사시도;
도 53은 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 자기 베젤(magnetic bezel) 부착 메커니즘의 상부 사시도;
도 54는 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 자기 베젤 부착 메커니즘의 하부 사시도;
도 55는 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 힌지 달린 베젤(hinged bezel) 부착 메커니즘의 상부 분해 사시도;
도 56은 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 힌지 달린 베젤 부착 메커니즘의 상부 조립 사시도;
도 57은 본 발명에 의해 교시되는 TPO 식별 방법들을 기술하는 데 사용하기 위한 예시적인 TPO와 TSA 어셈블리의 사시도;
도 58은 자기 부착 수단(magnetic attachment means)을 포함하는 예시적인 TPO의 사시도;
도 59는 자기 부착 수단 및 TPO 자기 식별 수단(magnetic identification means)을 포함하는 예시적인 TPO의 사시도;
도 60은 자기 부착 수단 및 상승된 표식 식별 수단(raised indicia identification means)을 포함하는 예시적인 TPO의 사시도;
도 61은 바코드 식별 수단 및 QR-코드 식별 수단을 갖는 자기 부착 수단을 포함하는 예시적인 TPO의 저면도;
도 62는 상승된 바코드 식별 수단을 포함하는 예시적인 TPO의 사시도;
도 63은 자기 부착 수단 및 RFID 식별 수단을 포함하는 예시적인 TPO의 저면도 및 사시도;
도 64는 자기 부착 수단과 TPO 상의 단락 스트립(shorting strip)들 및 TSA의 표면 상의 대응하는 스위치 접점들을 사용하는 스위치드 TPO ID(switched TPO identification)를 포함하는 예시적인 TPO의 사시도;
도 65는 예시적인 TPO 키 실시예의 상부 사시도 및 하부 사시도;
도 66은 눌러지지 않은 상태에 있는 키를 갖는 예시적인 TPO 키 실시예의 상부 정면 사시도 및 정면 단면도;
도 67은 눌러진 상태에 있는 키를 갖는 예시적인 TPO 키 실시예의 상부 정면 사시도 및 정면 단면도;
도 68은 부착 자석 구조물들을 나타내는, 눌러지지 않은 상태에 있는 키를 갖는 예시적인 TPO 키 실시예의 상부 대각 사시도 및 대각 단면도;
도 69는 예시적인 TPO 로커 스위치(rocker switch) 실시예의 상부 정면 사시도 및 상부 배면 사시도;
도 70은 예시적인 TPO 로커 스위치 실시예의 하부 정면 사시도 및 하부 정면 단면 사시도;
도 71은 제1 스위치 위치에 있는 예시적인 TPO 로커 스위치 실시예의 측면 단면 사시도 및 측면 단면도;
도 72는 제2 스위치 위치에 있는 예시적인 TPO 로커 스위치 실시예의 측면 단면 사시도 및 측면 단면도;
도 73은 예시적인 TPO 슬라이더 실시예의 상부 사시도;
도 74는 예시적인 TPO 슬라이더 실시예의 하부 사시도;
도 75는 예시적인 TPO 슬라이더 실시예의 상면도 및 저면도;
도 76은 예시적인 TPO 슬라이더 실시예의 정면 사시 단면도, 측면 사시 단면도, 및 대각 사시 단면도;
도 77은 예시적인 TPO 다이얼 노브 실시예의 상부 사시도 및 하부 사시도;
도 78은 예시적인 TPO 다이얼 노브 실시예의 정면 단면도;
도 79는 예시적인 TPO 다이얼 노브 실시예의 측면 단면도;
도 80은 예시적인 TPO 다이얼 노브 실시예의 대각 단면도;
도 81은 예시적인 2-피스(two-piece) TPO 마우스/퍽(puck) 실시예의 상부 우측 정면 사시도;
도 82는 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예의 하부 우측 정면 사시도;
도 83은 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예의 정면도, 배면도, 및 측면도;
도 84는 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예의 상면도 및 저면도;
도 85는 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예의 조립도;
도 86은 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예에서의 마우스/퍽 쉘(mouse/puck shell)의 사시 분리도;
도 87은 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예에서의 마우스/퍽 접촉면의 사시 분리도;
도 88은 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예에서의 마우스/퍽 접촉면 변형의 사시 분리도;
도 89는 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 상부 사시도 및 하부 사시도;
도 90은 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 정면도, 상면도, 및 저면도;
도 91은 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 정면 사시 단면도 및 정면 단면도;
도 92는 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 측면 사시 단면도 및 측면 단면도;
도 93은 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 대각 사시 단면도;
도 94는 다양한 조이스틱 위치들 및 스프링 상태들을 예시하는 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 측면 단면도;
도 95는 푸시버튼 셀렉터(pushbutton selector)를 포함하는 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 상부 사시도 및 하부 사시도;
도 96은 푸시버튼 셀렉터를 포함하는 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 정면 사시 단면도 및 정면 단면도;
도 97은 예시적인 TPO 트랙패드 실시예의 상부 사시도;
도 98은 예시적인 TPO 트랙패드 실시예의 하부 사시도;
도 99는 예시적인 TPO 트랙패드 실시예의 상부 정면 사시 단면도;
도 100은 예시적인 TPO 트랙패드 실시예의 상부 대각 사시 단면도;
도 101은 예시적인 TPO 키패드 실시예의 상부 사시도;
도 102는 예시적인 TPO 키패드 실시예의 하부 사시도;
도 103은 예시적인 TPO 키패드 실시예의 상부 정면 사시 단면도;
도 104는 예시적인 TPO 키패드 실시예의 상부 대각 사시 단면도;
도 105는 기본적인 편평한 트랙패드/키패드 오버레이의 제작과 연관되어 있는 인쇄된 텍스트 또는 표면 키 텍스처링을 가질 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 그 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 106은 버튼들/키들 주위에 에지 만입부(edge indentation)들을 포함하는 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 107은 버튼들/키들 주위에 에지 리지(edge ridge)들을 포함하는 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 108은 상승된 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 109는 눌러진/하강된 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 110은 상승된 범프 표식을 갖는 눌러진/하강된 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 111은 돔형의 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 112는 키 캡(key cap)들을 갖는 돔형의 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 113은 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 상부 정면 우측 사시도 및 상부 배면 좌측 사시도;
도 114는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 하부 정면 우측 사시도 및 하부 배면 좌측 사시도;
도 115는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 상면도 및 저면도;
도 116은 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 정면도 및 측면도;
도 117은 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 조립된 TPO 키보드 구조물의 상부 정면 우측 사시도 및 상부 배면 좌측 사시도;
도 118은 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 조립된 TPO 키보드 구조물의 상부 정면 측단면 사시도;
도 119는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 조립된 TPO 키보드 구조물의 상부 우측 측단면 사시도;
도 120은 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 조립된 TPO 키보드 구조물의 상부 정면 측단면 사시 상세도;
도 121은 통합된 자동 식별 메커니즘들을 갖는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 상면도 및 저면도;
도 122는 통합된 자동 식별 메커니즘들을 갖는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 하부 우측 정면 사시도 및 하부 좌측 배면 사시도;
도 123은 통합된 자동 식별 메커니즘들을 갖는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 정면도;
도 124는 통합된 자동 식별 메커니즘들을 갖는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 측면도;
도 125는 통합된 자동 식별 메커니즘들을 갖는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 조립된 TPO 키보드 구조물의 저면도, 상부 우측 정면 사시도, 및 하부 우측 정면 사시도;
도 126은 다수의 TPO 키보드 구조물들과 결합된 예시적인 TSA 태블릿의 상부 우측 정면 사시도;
도 127은 다수의 TPO 키보드 구조물들과 결합된 예시적인 TSA 태블릿의 상면도;
도 128은 TSA 상의 자동으로 식별된 TPO 키보드 구조물들의 배치와 연관된 애플리케이션 소프트웨어 및 디바이스 드라이버들의 자동 로딩을 나타내는 플로우차트.
도 1은 바람직한 예시적인 발명 시스템 실시예의 개요 블록도;
도 2는 바람직한 예시적인 발명 방법 실시예의 개요 플로우차트;
도 3은 바람직한 예시적인 발명 시스템 실시예의 블록도;
도 4는 바람직한 예시적인 발명 방법 실시예의 플로우차트;
도 5는 바람직한 예시적인 접촉/이벤트 매핑 방법 실시예의 플로우차트;
도 6은 시스템 소프트웨어가 어떻게 터치 데이터를 읽고 특정의 터치가 오버레이 상의 관심 영역을 활성화시켰는지를 궁극적으로 결정하는지를 나타낸 바람직한 예시적인 이벤트 발생 방법 실시예의 플로우차트;
도 7은 시스템 소프트웨어가 어떻게 터치 데이터를 읽고 특정의 터치가 TPO 오버레이 상의 관심 영역을 활성화시켰는지를 궁극적으로 결정하는지를 나타낸 도면;
도 8은 자석들이 TSA/TPO 구조물들에 포함될 수 있는 다양한 방법들을 나타낸 도면;
도 9는 자력계들을 사용하여 TPO ID(identification)를 검출하는 것을 나타낸 개략도;
도 10은 자석 인코딩된 오버레이(magnet-encoded overlay)를 사용하여 TPO ID를 검출하는 것을 나타낸 도면;
도 11은 TPO 오버레이의 존재를 검출하기 위해 자석들/자력계들을 사용하는 것을 나타낸 도면;
도 12는 자력계들을 사용한 TPO 오버레이의 자동 검출 방법을 나타낸 플로우차트;
도 13은 TPO 오버레이 내의 매립된 RFID 디바이스 및 TSA에서의 RFID 안테나를 사용한 TPO 오버레이의 자동 검출 방법을 나타낸 플로우차트;
도 14는 TPO 오버레이 내의 매립된 RFID 디바이스 및 TSA에서의 RFID 안테나들을 사용한 임의적으로 배치된 TPO 오버레이의 자동 검출 방법을 나타낸 플로우차트;
도 15는 TPO 오버레이 내의 매립된 RFID 디바이스를 사용한 TPO 오버레이의 자동 식별을 위한 TSA 내에 배치된 수직 및 수평 안테나들을 나타낸 플로우차트;
도 16은 RFID 통신을 사용한 TPO 오버레이의 자동 검출 방법을 나타낸 플로우차트;
도 17은 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 18은 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 배면 사시도;
도 19는 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 하부 우측 정면 사시도;
도 20은 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 하부 우측 배면 사시도;
도 21은 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도;
도 22는 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 저면도;
도 23은 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 우측면도;
도 24는 본 발명의 일부 실시예를 구현하는 데 유용한 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 배면 측면도;
도 25는 제1 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 26은 제1 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 27은 제2 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 28은 제2 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 29는 제3 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 30은 제3 예시적인 커스텀 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 31은 제1 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 32는 제1 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 33은 제2 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 34는 제2 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 35는 제3 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 36은 제3 예시적인 타이프라이터 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 37은 제1 예시적인 피아노 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 38은 제1 예시적인 피아노 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 39는 제2 예시적인 피아노 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상부 우측 정면 사시도;
도 40은 제2 예시적인 피아노 키보드 TTA 압력 오버레이(TPO)를 갖는 바람직한 예시적인 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)의 상면도 및 우측/정면 단면 사시도;
도 41은 압전 요소들에 의해 활성화된 예시적인 변형가능 멤브레인의 사시도 및 단면도;
도 42는 펌핑된 공기/유체 요소들에 의해 활성화된 예시적인 변형가능 멤브레인의 사시도 및 단면도;
도 43은 열 팽창 요소들에 의해 활성화된 예시적인 변형가능 멤브레인의 사시도 및 단면도;
도 44는 광 파이핑(light piping)이 TPO 구조물들을 조명하기 위해 사용되는 예시적인 TSA/TPO 구성을 나타낸 도면;
도 45는 광 파이핑이 TPO 구조물들을 조명하기 위해 사용되는 예시적인 TSA/TPO 구성을 나타낸 도면;
도 46은 TPO 구조물들에 의해 사용하기 위한 에너지 하베스팅(energy harvesting)을 구현하는 예시적인 TSA/TPO 구성을 나타낸 도면;
도 47은 TPO 구조물들에 의해 사용하기 위한 에너지 하베스팅을 구현하는 예시적인 TSA/TPO 구성을 나타낸 도면;
도 48은 각종의 TPO 요소들이 부착되어 있는 예시적인 TSA 태블릿 구조물을 나타낸 도면;
도 49는 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 주변 에지 삽입 부착 메커니즘의 상부 사시도 및 상부 사시 단면도;
도 50은 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 주변 에지 삽입 부착 메커니즘 시퀀스의 정면 사시 단면도;
도 51은 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 측면 에지 삽입 부착 메커니즘의 상부 사시도 및 상부 사시 단면도;
도 52는 열린 에지 발명 변형과 닫힌 에지 발명 변형을 나타낸 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 측면 에지 삽입 부착 메커니즘의 상부 사시도 및 하부 사시도;
도 53은 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 자기 베젤(magnetic bezel) 부착 메커니즘의 상부 사시도;
도 54는 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 자기 베젤 부착 메커니즘의 하부 사시도;
도 55는 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 힌지 달린 베젤(hinged bezel) 부착 메커니즘의 상부 분해 사시도;
도 56은 TPO와 TSA 어셈블리 사이의 TPO 힌지 달린 베젤 부착 메커니즘의 상부 조립 사시도;
도 57은 본 발명에 의해 교시되는 TPO 식별 방법들을 기술하는 데 사용하기 위한 예시적인 TPO와 TSA 어셈블리의 사시도;
도 58은 자기 부착 수단(magnetic attachment means)을 포함하는 예시적인 TPO의 사시도;
도 59는 자기 부착 수단 및 TPO 자기 식별 수단(magnetic identification means)을 포함하는 예시적인 TPO의 사시도;
도 60은 자기 부착 수단 및 상승된 표식 식별 수단(raised indicia identification means)을 포함하는 예시적인 TPO의 사시도;
도 61은 바코드 식별 수단 및 QR-코드 식별 수단을 갖는 자기 부착 수단을 포함하는 예시적인 TPO의 저면도;
도 62는 상승된 바코드 식별 수단을 포함하는 예시적인 TPO의 사시도;
도 63은 자기 부착 수단 및 RFID 식별 수단을 포함하는 예시적인 TPO의 저면도 및 사시도;
도 64는 자기 부착 수단과 TPO 상의 단락 스트립(shorting strip)들 및 TSA의 표면 상의 대응하는 스위치 접점들을 사용하는 스위치드 TPO ID(switched TPO identification)를 포함하는 예시적인 TPO의 사시도;
도 65는 예시적인 TPO 키 실시예의 상부 사시도 및 하부 사시도;
도 66은 눌러지지 않은 상태에 있는 키를 갖는 예시적인 TPO 키 실시예의 상부 정면 사시도 및 정면 단면도;
도 67은 눌러진 상태에 있는 키를 갖는 예시적인 TPO 키 실시예의 상부 정면 사시도 및 정면 단면도;
도 68은 부착 자석 구조물들을 나타내는, 눌러지지 않은 상태에 있는 키를 갖는 예시적인 TPO 키 실시예의 상부 대각 사시도 및 대각 단면도;
도 69는 예시적인 TPO 로커 스위치(rocker switch) 실시예의 상부 정면 사시도 및 상부 배면 사시도;
도 70은 예시적인 TPO 로커 스위치 실시예의 하부 정면 사시도 및 하부 정면 단면 사시도;
도 71은 제1 스위치 위치에 있는 예시적인 TPO 로커 스위치 실시예의 측면 단면 사시도 및 측면 단면도;
도 72는 제2 스위치 위치에 있는 예시적인 TPO 로커 스위치 실시예의 측면 단면 사시도 및 측면 단면도;
도 73은 예시적인 TPO 슬라이더 실시예의 상부 사시도;
도 74는 예시적인 TPO 슬라이더 실시예의 하부 사시도;
도 75는 예시적인 TPO 슬라이더 실시예의 상면도 및 저면도;
도 76은 예시적인 TPO 슬라이더 실시예의 정면 사시 단면도, 측면 사시 단면도, 및 대각 사시 단면도;
도 77은 예시적인 TPO 다이얼 노브 실시예의 상부 사시도 및 하부 사시도;
도 78은 예시적인 TPO 다이얼 노브 실시예의 정면 단면도;
도 79는 예시적인 TPO 다이얼 노브 실시예의 측면 단면도;
도 80은 예시적인 TPO 다이얼 노브 실시예의 대각 단면도;
도 81은 예시적인 2-피스(two-piece) TPO 마우스/퍽(puck) 실시예의 상부 우측 정면 사시도;
도 82는 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예의 하부 우측 정면 사시도;
도 83은 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예의 정면도, 배면도, 및 측면도;
도 84는 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예의 상면도 및 저면도;
도 85는 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예의 조립도;
도 86은 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예에서의 마우스/퍽 쉘(mouse/puck shell)의 사시 분리도;
도 87은 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예에서의 마우스/퍽 접촉면의 사시 분리도;
도 88은 예시적인 2-피스 TPO 마우스/퍽 실시예에서의 마우스/퍽 접촉면 변형의 사시 분리도;
도 89는 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 상부 사시도 및 하부 사시도;
도 90은 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 정면도, 상면도, 및 저면도;
도 91은 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 정면 사시 단면도 및 정면 단면도;
도 92는 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 측면 사시 단면도 및 측면 단면도;
도 93은 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 대각 사시 단면도;
도 94는 다양한 조이스틱 위치들 및 스프링 상태들을 예시하는 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 측면 단면도;
도 95는 푸시버튼 셀렉터(pushbutton selector)를 포함하는 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 상부 사시도 및 하부 사시도;
도 96은 푸시버튼 셀렉터를 포함하는 예시적인 TPO 조이스틱 실시예의 정면 사시 단면도 및 정면 단면도;
도 97은 예시적인 TPO 트랙패드 실시예의 상부 사시도;
도 98은 예시적인 TPO 트랙패드 실시예의 하부 사시도;
도 99는 예시적인 TPO 트랙패드 실시예의 상부 정면 사시 단면도;
도 100은 예시적인 TPO 트랙패드 실시예의 상부 대각 사시 단면도;
도 101은 예시적인 TPO 키패드 실시예의 상부 사시도;
도 102는 예시적인 TPO 키패드 실시예의 하부 사시도;
도 103은 예시적인 TPO 키패드 실시예의 상부 정면 사시 단면도;
도 104는 예시적인 TPO 키패드 실시예의 상부 대각 사시 단면도;
도 105는 기본적인 편평한 트랙패드/키패드 오버레이의 제작과 연관되어 있는 인쇄된 텍스트 또는 표면 키 텍스처링을 가질 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 그 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 106은 버튼들/키들 주위에 에지 만입부(edge indentation)들을 포함하는 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 107은 버튼들/키들 주위에 에지 리지(edge ridge)들을 포함하는 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 108은 상승된 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 109는 눌러진/하강된 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 110은 상승된 범프 표식을 갖는 눌러진/하강된 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 111은 돔형의 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 112는 키 캡(key cap)들을 갖는 돔형의 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이의 상부 사시도 및 상부 정면/측면 사시 단면도;
도 113은 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 상부 정면 우측 사시도 및 상부 배면 좌측 사시도;
도 114는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 하부 정면 우측 사시도 및 하부 배면 좌측 사시도;
도 115는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 상면도 및 저면도;
도 116은 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 정면도 및 측면도;
도 117은 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 조립된 TPO 키보드 구조물의 상부 정면 우측 사시도 및 상부 배면 좌측 사시도;
도 118은 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 조립된 TPO 키보드 구조물의 상부 정면 측단면 사시도;
도 119는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 조립된 TPO 키보드 구조물의 상부 우측 측단면 사시도;
도 120은 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 조립된 TPO 키보드 구조물의 상부 정면 측단면 사시 상세도;
도 121은 통합된 자동 식별 메커니즘들을 갖는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 상면도 및 저면도;
도 122는 통합된 자동 식별 메커니즘들을 갖는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 하부 우측 정면 사시도 및 하부 좌측 배면 사시도;
도 123은 통합된 자동 식별 메커니즘들을 갖는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 정면도;
도 124는 통합된 자동 식별 메커니즘들을 갖는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 TPO 키 구조물의 측면도;
도 125는 통합된 자동 식별 메커니즘들을 갖는 모듈식 제작 특징부들을 포함하는 예시적인 조립된 TPO 키보드 구조물의 저면도, 상부 우측 정면 사시도, 및 하부 우측 정면 사시도;
도 126은 다수의 TPO 키보드 구조물들과 결합된 예시적인 TSA 태블릿의 상부 우측 정면 사시도;
도 127은 다수의 TPO 키보드 구조물들과 결합된 예시적인 TSA 태블릿의 상면도;
도 128은 TSA 상의 자동으로 식별된 TPO 키보드 구조물들의 배치와 연관된 애플리케이션 소프트웨어 및 디바이스 드라이버들의 자동 로딩을 나타내는 플로우차트.
본 발명이 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있지만, 본 발명의 바람직한 실시예들이 도면에 도시되고 본원에 상세히 기술될 것이며, 본 개시 내용이 본 발명의 원리들의 예시로서 간주되어야 하고 본 발명의 광범위한 양태를 예시된 실시예로 제한하는 것으로 의도되어 있지 않다는 것을 잘 알 것이다.
본 출원의 수많은 혁신적인 교시내용들이 현재 바람직한 실시예를 특히 참조하여 기술될 것이고, 여기서 이 혁신적인 교시내용은 유리하게도 촉각 터치 센서 시스템 및 방법의 특정의 문제에 적용된다. 그렇지만, 이 실시예가 본원에서의 혁신적인 교시내용들의 많은 유리한 사용들의 일 예에 불과하다는 것을 잘 알 것이다. 일반적으로, 본 출원의 명세서에 행해진 진술들이 다양한 청구된 발명들 중 어느 것도 꼭 제한하는 것은 아니다. 더욱이, 일부 진술들은 일부 발명 특징들에 적용될 수 있지만, 다른 것들에는 그렇지 않을 수 있다.
터치 센서 어레이(TSA) 정의
본 발명의 문맥 내에서, 용어 "터치 센서 어레이(TSA)"는 본 출원에 참고로 포함되는 앞서 언급된 특허들 및 특허 출원들에 기술된 바와 같은 보간하는 고분해능 힘 감지 터치 센서(FSTS) 시스템으로서 정의된다.
TPO 제조 - 이들로 제한되지 않음
본 발명은 많은 바람직한 실시예들에서의 TPO 오버레이들을 사출 성형 및/또는 3D 프린팅에 의해 제조하는 수단을 예상하고 있다. 그렇지만, 본 발명은 또한 TPO 오버레이들이 블랭크 오버레이(blank overlay)들 또는 스톡 오버레이 재료(stock overlay material)들로부터 레이저 절단될 수 있다는 것도 예상하고 있다.
TPO 오버레이 투명도 - 이들로 제한되지 않음
본 발명에 의해 예상되는 부가 유형의 오버레이는 인쇄된 종이 시트를 보유하는 투명 오버레이이다. 이 TPO 오버레이는 3D 프린터 또는 레이저 절단기에 접근할 수 없는 최종 사용자들이 새로운 오버레이 설계들을 신속하게 프로토타이핑할 수 있게 하고 그들을 투명 오버레이 정면 또는 배면 표면에 적용할 수 있게 한다.
TPO 오버레이 재료 - 이들로 제한되지 않음
TPO 오버레이들의 제조와 관련하여, 유의할 점은, TPO 오버레이들이 우레탄 폼(Rogers Corporation PORON® 브랜드 마이크로셀룰러 우레탄이 일 예로서 제공됨), 실리콘 폼, 네오프렌 폼, 및 임의의 일반(비발포) 실리콘 또는 고무(열가소성 폴리우레탄(TPU)을 포함함)와 같은 물렁물렁한 재료로 제조될 수 있다는 것이다.
마우스 - 이들로 제한되지 않음
용어 "마우스"는, 이동가능 또는 비이동가능 TPO 오버레이와 관련하여 사용될 때, 심지어 버튼들 또는 스크롤 휠을 그 위에 갖지 않을 수 있는 임의의 종류의 "퍽"을 포함하도록 광의적으로 해석되어야 한다. 이와 같이, 용어 "마우스"는, 본원에서 사용될 때, 문자 그대로 사용자가 움직이는 그리고 TSA 센서가 추적하는 물체일 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명에서 TSA가 마우스/퍽의 회전 배향은 물론 (마우스/퍽에 가해지는 틸팅 압력(tilting pressure)을 검출할 수 있기 위해) 힘 분포를 추적하는 것이 또한 가능하다.
TPO 자동 식별 - 이들로 제한되지 않음
TPO 오버레이들의 식별에 관한 본원에서의 논의가 이 구조물들의 자동 식별에 집중되어 있지만, 본 발명은 또한 (집에서 만든 3D 프린팅된 오버레이들과 같은) 일부 유형들의 TPO 오버레이들이 사용자가 오버레이 ID 및/또는 TSA 표면 상에서의 위치를 수동으로 명시할 수 있게 하는 시나리오들을 예상하고 있다.
TSA/TPO 자기 결합 - 이들로 제한되지 않음
본원에 예시된 많은 실시예들이 TSA와 TPO 사이의 기계적 결합 메커니즘을 제공하기 위해 TSA 및 TPO 구조물들에서 짝을 이룬 자석들을 사용한다. 일부 실시예에서, 이 자석들 중 하나는 결합된 쌍에서의 나머지 자석에 자기적으로 결합(magnetically coupled)되는 강자성 재료(철, 강철 등)에 의해 대체될 수 있다. 이것은, 예를 들어, TSA 내의 자석들에 결합(mate)되기 위해 강자성 TPO 또는 TPO 베젤을 사용하는 것 또는 대안적으로 TSA 내에 매립된 강자성 재료 또는 TSA를 유지시키는 베젤의 주변부에 결합(mate)되기 위해 TPO 또는 TPO 베젤 내의 자석들을 사용하는 것을 제공할 것이다. 이와 같이, 용어 "자석" 및 유사한 용어들은, 본원에서 사용될 때, 아주 다양한 자기적으로 결합되는 결합(mating) 방법들을 포괄한다.
TSA 제작
TSA는, 본원에 기술되는 바와 같이, 행-열 힘 검출(row-column force detection) 및/또는 행-열 힘 보간 검출(row-column force interpolation detection)을 포함하는 압력 감지 표면(PSS)을 포함할 수 있다.
센서 기술 - 응용 현황
본 발명의 주요 컴포넌트들 중 하나는 고분해능, 멀티 터치, 힘 감지 터치 센서이다. 이 기술은 물리적 보강에 완벽하게 적합한데, 그 이유는, 다른 터치 기술들과 다르게, 터치 센서가 힘을 가하는 임의의 물체로 활성화될 수 있기 때문이다. 용량성 터치 기술에서는, 전도성 물체들로만 센서를 활성화시킬 수 있을 것이다. 이것은 오버레이들의 제작을 보다 어렵게 만들 것이고, 제조를 위해 특수 재료들을 필요로 할 것이다. 많은 광학적 해결책들이 또한 동작하지 않을 것인데, 그 이유는 대부분의 해결책들이 센서의 측면으로부터 광 신호들을 전송/수신하기 때문이다. 여러분이 오버레이를 센서 상에 배치했다면, 오버레이는 아마도 이 광이 진행할 경로들을 차단할 것이고, 여러분은 오버레이 자체 상에서의 상호작용을 감지할 수 없을 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 멀티 터치, 힘 감지 터치 센서가 사용된다. 본 개시내용의 나머지에서, "터치 센서"는 멀티 터치, 힘 감지 터치 센서인 것으로 이해되어야 한다.
시스템 개요(0100)
본 발명 시스템의 전반적인 개요가 도 1(0100)의 블록도에 나타내어져 있다. 여기서, 촉각 터치 센서 시스템(TTS)(0110)은 앞서 언급되고 참고로 본원에 포함된 특허들 및 특허 출원들에 개괄적으로 기술된 바와 같은 터치 센서 어레이(TSA)(0111)를 포함한다. 이 TSA(0111)에, TSA 물리적 오버레이(TPO)(0112)가 부착된다. 이 TPO(0112)는 아주 다양한 물리적 형태들을 포함할 수 있고, 그 중 다수는 본 출원에서 예로서 제공되고 이하에서 상세히 추가로 기술된다. TPO(0112)는 고정된 통합된 형태를 가질 수 있지만, 또한 커스터마이즈된 물리적 형태를 형성하기 위해 서로 결합되는 개별적인 형태들을 가질 수 있다.
TPO(0112) 각각은 (통합된 형태이든 개별적인 형태이든 간에) 오버레이 구조물을 구성하는 TPO(0112)의 유형을 고유하게 식별해주는 TPO 식별자(TPI)(0113)를 포함할 수 있다. 이 TPI(0113)는 이어서 TPO 검출기(TPD)(0114)에 의해 읽혀지고, TPD(0114)는 이 정보를 이진 식별 포맷(BIF)으로 변환한다. 이 BIF는 TTS 하드웨어 컴퓨터 인터페이스(HCI)(0115)에 의한 해석에 적당하고, 차후에 사용자 컴퓨팅 디바이스(UCD)(0101)로 전송된다.
UCD(0101)는 사용자(0103)가 TPO(0112)와 상호작용할 때 TSA(0111)로부터 검색되는 접촉/압력 정보를 해석하기 위해 나중에 사용되는 적절한 소프트웨어 및/또는 디바이스 드라이버들을 애플리케이션 소프트웨어 드라이버(ASD)(0102) 데이터베이스로부터 로딩한다. TPD(0114)에 의해 검출되는 TPI(0113) 및 ASD(0102)로부터 UCD(0101)에 의해 로딩되는 차후의 소프트웨어 드라이버에 따라, 각종의 그래픽 사용자 인터페이스들(GUI)(0104)이 사용자(0101)에게 제공될 수 있다.
방법 개요(0200)
본 발명 방법의 전반적인 개요가 도 2(0200)의 플로우차트에 나타내어져 있다. 이 촉각 터치 센서(TTS) 방법은 하기의 단계들을 포함한다:
(1) TPO의 기능을 고유하게 식별하기 위해 TPI 오버레이 ID(identification)를 터치 센서 물리적 오버레이(TPO) 내에 인코딩하는 단계(0201);
(2) TPO를 터치 센서 어레이(TSA)의 표면에 부착하는 단계(0202);
(3) TPO 검출기로 TPI를 읽는 단계(0203);
(4) 사용자 컴퓨팅 디바이스(UCD)를 사용하여 TTS 하드웨어 컴퓨터 인터페이스(HCS)를 사용해 TPI를 조회(interrogate)하는 단계(0204);
(5) 상기 TPD에 의해 읽혀진 TPI에 기초하여 애플리케이션 소프트웨어 드라이버(ASD)를 상기 UCD에 로딩하는 단계(0205);
(6) TPD에 의해 읽혀진 TSI에 기초하여 소프트웨어 애플리케이션/인터페이스를 사용자에게 제공하는 단계(0206);
(7) TPD에 의해 읽혀진 TSI에 기초하여 HCI를 통해 TSA 입력들로부터의 입력들을 해석하는 단계(0207); 및
(8) TSO가 수정되거나 대체되지 않은 경우 단계(6)로 진행하고 TPD가 TSA에 부착된 TPO에서 변화를 검출한 경우 단계(2)로 진행하는 단계.
이 개괄적인 방법은 다수의 인자들에 따라 대폭 수정될 수 있고, 단계들의 재배열 및/또는 추가/삭제는 본 발명의 범주에 의해 예상되고 있다. 이 바람직한 예시적인 실시예 방법 및 다른 바람직한 예시적인 실시예 방법들을 본원에 기술되는 각종의 바람직한 예시적인 실시예 시스템들과 통합시키는 것이 본 발명의 전체적인 범주에 의해 예상되고 있다.
시스템 상세(0300)
본 발명 시스템의 상세한 개요가 도 3(0300)의 플로우차트에 나타내어져 있다. 터치 센서 어레이 검출기(TSA)(0301)는 압력 감지 표면으로부터 압력 센서 정보를 수집하기 위한 기초를 형성하고, 참고로 포함되는 언급된 특허 문서들에 기술되어 있다. 사용자(0302)는 TPO 검출기(TPD)(0305)로 검출되고 식별되는 물리적 TSA 압력 오버레이(TPO)(0304)와 연관되어 있는 그래픽 사용자 인터페이스(0303)와 상호작용한다. 접촉/이벤트 매핑들의 데이터베이스(0306)가 이어서 소프트웨어 기능들을 TSA(0301)로부터 수신되는 원시 터치 센서 데이터(0307)와 연관시키기 위해 사용된다. 원시 터치 센서 데이터(0307)는 이어서 TPO(0304)의 자동 TPD 검출(0305)에 의해 구성된 접촉/이벤트 매핑 및 이벤트 발생기(0309)에 의해 구성된 바와 같이 접촉 위치 추출 프로세스(0308)에 의해 해석된다. 이벤트 발생기(0309)에 의해 발생된 이벤트들이 이어서 USB/BLUETOOTH® 복합 소프트웨어 인터페이스(0310)에 의해 적절한 프로토콜들(MIDI 프로토콜(0311), 직렬 프로토콜(0312), HID 마우스 프로토콜(0313), HID 키보드 프로토콜(0314), HID 디지타이저 프로토콜(0315), HID 조이스틱 프로토콜(0316) 등)로 변환되고 적절한 소프트웨어 드라이버(0321, 0323, 0325) 및 연관된 소프트웨어 애플리케이션(0322, 0324, 0326)에 의한 해석을 위해 USB/BLUETOOTH® 호스트(0320)로 전달된다.
이 시스템의 하나의 장점은 특정의 TPO 오버레이(0304)를 자동으로 식별(0305)하고 이 식별 프로세스에 기초하여 적절한 소프트웨어 드라이버들/애플리케이션들(0309)을 로딩할 수 있다는 것이다.
소프트웨어 인터페이스
물리적 터치 센서 보강이 효과적인 사용자 인터페이스를 가능하게 하기 위해 소프트웨어 컴포넌트를 필요로 한다는 것에 유의하는 것이 중요하다. 터치 데이터가 오버레이에 의해 표시된 바와 같은 기능으로 변환될 수 있도록, 어떤 TPO 오버레이가 TSA 터치 센서 상에 있는지를 인식하는 소프트웨어가 있어야만 한다. 예를 들어, 피아노 키보드 오버레이가 센서 상에 배치되는 경우, 사용자는 또한 터치들을 피아노 키 누름들로 변환하는 소프트웨어를 인에이블시켜야만 한다. 애플리케이션 소프트웨어는 오디오를 직접 발생시킬 수 있거나, MIDI와 같은 표준 포맷을 사용하여 키 누름 이벤트들을 다른 소프트웨어로 송신할 수 있다.
오버레이를 소프트웨어와 "동기"된 채로 유지하는 것이 또한 중요하다. 여러분이 이전에 언급된 피아노 키보드 오버레이를 드럼 패드로 대체하지만 피아노 소프트웨어가 여전히 실행되고 있는 경우, 드럼 패드는 아주 예상하지 못한 결과를 가질 것이다(드럼 패드를 플레이하는 것이 피아노 소프트웨어에서 키를 활성화시킬 것이다). 이 발명 개시내용은 소프트웨어를 오버레이와 "동기"된 채로 유지하는 몇 개의 방법들을 교시한다. 이 방법들은 나중의 섹션에서 기술될 것이다.
방법 상세(0400)
본 발명 방법의 상세한 개요가 도 4(0400)의 플로우차트에 나타내어져 있다. 이 촉각 터치 센서(TTS) 방법은 하기의 단계들을 포함한다:
(1) TSA 터치 센서로부터 터치 센서 데이터를 읽는 단계(0401);
(2) 터치 센서 데이터로부터 접촉 위치들을 추출하는 단계(0402);
(3) 검출된 접촉 위치들에 기초하여 접촉/이벤트 매핑을 구성하는 단계(0403);
(4) 검출된 접촉 위치들에 기초하여 이벤트들을 발생시키는 단계(0404);
(5) 이벤트 데이터를 명시된 API 인터페이스를 통해 연관된 소프트웨어 애플리케이션으로 송신하는 단계(0405); 및
(6) 부가 터치 센서 데이터를 읽기 위해 단계(1)로 루핑하는 단계(0406).
도 4(0400) 내지 도 7(0700)은 시스템 소프트웨어가 어떻게 터치 데이터를 읽고 특정의 터치가 오버레이 상의 관심 영역을 활성화시켰는지를 궁극적으로 결정하는지를 나타내고 있다. 도 4(0400)는 시스템 동작의 개요를 제공한다. 도 5(0500)는 접촉/이벤트 매핑을 구성하는 것을 상세히 나타내고 있다. 도 6(0600)은 접촉 위치들에 기초하여 이벤트들을 발생시키는 것을 상세히 나타내고 있다.
이 예에서의 오버레이는 도 7(0700)에 제공되어 있고, 2개의 관심 영역들, 또는 2개의 "특징부들"을 갖는다. 기반이 되는 소프트웨어는 이 특정의 오버레이와 함께 실행되도록 만들어져 있고, 따라서 그 소프트웨어는 또한 이 2개의 특징부들이 터치 센서 상에서 어디에 있는지를 알고 있다. 손가락이 TPO 오버레이를 터치할 때, 힘이 가요성 오버레이를 통해 아래에 있는 힘 감지 터치 센서로 전달된다. 이것은 이 특정의 터치에 대해 센서가 알고 있는 힘 응답을 발생시킨다. 센서는 접촉 위치를 계산하기 위해 이 응답을 사용할 수 있다. 소프트웨어는 이 터치가 이 영역들 중 하나 내에 있는지를 결정하기 위해 2개의 특징부들에 대한 그의 지식을 사용한다. 이 경우에, 소프트웨어는 좌측에 있는 특징부들이 활성화되었다는 것을 검출한다. 소프트웨어는 이어서 좌측 특징부의 활성화와 연관된 이벤트를 트리거링할 수 있다.
접촉/이벤트 매핑 구성 방법 상세(0500)
본 발명의 접촉/이벤트 매핑 구성 방법의 상세한 개요가 도 5(0500)의 플로우차트에 나타내어져 있다. 이 촉각 터치 센서(TTS) 방법은 하기의 단계들을 포함한다:
(1) TPO 오버레이가 검출되는지를 결정하고, 그러한 경우, 단계(3)로 진행하는 단계(0501);
(2) 디폴트 접촉/이벤트 맵을 로딩하고 단계(4)로 진행하는 단계(0502);
(3) TPO 오버레이와 연관된 접촉/이벤트 맵을 로딩하는 단계(0503);
(4) 사용자가 접촉/이벤트 맵을 GUI를 통해 수동으로 정의하는지를 결정하고, 그렇지 않은 경우, 단계(6)로 진행하는 단계(0504);
(5) GUI로부터의 사용자 명시에 따라 로딩된 접촉/이벤트 맵을 조절하는 단계(0505);
(6) 접촉/이벤트 맵을 저장하는 단계(0506); 및
(7) 호출측 프로시저로 복귀하는 단계(0507).
이 개괄적인 방법은 다수의 인자들에 따라 대폭 수정될 수 있고, 단계들의 재배열 및/또는 추가/삭제는 본 발명의 범주에 의해 예상되고 있다.
접촉 위치 상에서 이벤트를 발생시키는 방법(0600)
본 발명의 접촉 위치 이벤트 발생 방법의 상세한 개요가 도 6(0600)의 플로우차트에 나타내어져 있다. 이 촉각 터치 센서(TTS) 방법은 하기의 단계들을 포함한다:
(1) 접촉 위치를 검사하는 단계(0601);
(2) 접촉/이벤트 맵에서 "활성 영역"을 검사하는 단계(0602);
(3) 접촉 위치들이 접촉/이벤트 맵에서의 "활성 영역" 내에 존재하는지를 결정하고, 그러한 경우, 단계(6)로 진행하는 단계(0603);
(4) 접촉/이벤트 맵에 조사될 부가의 "활성 영역들"이 있는지를 결정하고, 그렇지 않은 경우, 단계(7)로 진행하는 단계(0604);
(5) 접촉/이벤트 맵에서의 모든 "활성 영역들"에 대해 단계(2) 내지 단계(4)를 반복하는 단계(단계(2)로 진행함)(0605);
(6) 접촉/이벤트 매핑에 따라 현재 활성인 영역에 의해 명시되는 이벤트를 발생시키는 단계(0606);
(7) 검사할 접촉들이 더 있는지를 결정하고, 그렇지 않은 경우, 단계(9)로 진행하는 단계(0607);
(8) 검출된 모든 접촉들에 대해 단계(1) 내지 단계(8)를 반복하는 단계(단계(1)로 진행함)(0608); 및
(9) 호출측 프로시저로 복귀하는 단계(0609).
이 개괄적인 방법은 다수의 인자들에 따라 대폭 수정될 수 있고, 단계들의 재배열 및/또는 추가/삭제는 본 발명의 범주에 의해 예상되고 있다.
접촉 위치 상에 이벤트를 발생시키는 것(0700)
이벤트들이 어떻게 접촉 위치들에 기초하여 발생되는지의 일 예가 도 7(0700)의 도면에 나타내어져 있다. 여기서, 2개의 활성 영역들(1 및 2)이 나타내어져 있고, 대응하는 활성 영역 접촉/이벤트 매핑이 상세히 기술된다. 이 도면은 도 4(0400) 내지 도 6(0600)에서의 절차들이 동작할 수 있는 예시적인 프레임워크를 제공한다.
TSA/TPO 자석 배치 기법(0800)
자석들이 TSA/TPO 구조물들에 포함될 수 있는 다양한 방법들이 도 8(0800)의 도면에 개괄적으로 나타내어져 있다. 여기서, 다수의 예상되는 자석 배치 기법들을 결합하는 범용 TSA/TPO 구조물(0810)이 예시를 위해 제공되어 있다. 이 일반 샘플링 상황 내에서, 자석들은 TSA/TPO 구조물(0810) 내의 내부에 배치/매립되거나(0811), 구조물 전체에 걸쳐 배치되거나(0812), 구조물의 표면과 같은 높이로 배치되거나(0813), 구조물의 표면으로부터 돌출해(0814) 있을 수 있다. 이 상황들 중 임의의 상황에서, 자석들이 사출 성형 공정 동안 오버레이 내부에 배치되거나 사출 성형 공정이 완료된 후에 접착/삽입될 수 있다. 이 상황들 중 임의의 상황에서, 자석은 TSA/TPO 멤브레인(0810)이 사출 성형될 때 임의의 물리적 형태로 구성되어 배치되거나, 일부 상황들에서, 사출 성형 공정이 완료된 후에 삽입될 수 있다. 자석들이 사출 성형 후에 삽입되는 그 상황들에서, 자석 캐비티 내에 삽입될 때 자석을 잡아두기 위해 자석보다 약간 더 작은 외부 표면 주변 에지 직경을 가지는 자석 캐비티를 갖는 TSA/TPO를 제조하는 것이 가능할 수 있다.
그에 부가하여, TSA/TPO(0810)의 표면과 같은 높이로 있는(0815) 그리고/또는 TSA/TPO(0810)의 표면으로부터 돌출해 있는(0816) 가요성 자기 스트립들의 사용이 또한 이 시나리오들에서 예상되고 있다. 개괄적으로 도시된 바와 같이, 도시된 자기 구조물들 중 임의의 것이 TSA/TPO(0810) 표면으로부터 돌출해(0817) 있거나 그와 같은 높이로(0818, 0819) 있는 것으로 배치될 수 있다.
자력계 TPO 식별(0900 내지 1200)
본 발명은, 도 9(0900) 내지 도 12(1200)에 개괄적으로 도시된 바와 같이, 자력계 센서들에 의한 TPO의 식별을 구현할 수 있다. 도 9(0900)는 식별을 위해 TPO 내에 배치되어 있는 자석들을 개별적으로 검출하기 위해 TSA 구조물 내에서 사용되는 전형적인 하드웨어 인터페이스를 나타내고 있다. 도 10(1000)은 디코딩된 TPO 오버레이 ID(identification)를 제공하기 위해 TSA에서의 자력계들이 TPO에서의 대응하는 매립된 자석 위치들과 정합되는 전형적인 TSA/TPO 쌍을 예시하고 있다. 자력계들은 또한 도 11(1100)에 개괄적으로 도시된 바와 같이 TPO 오버레이의 존재를 검출하는 데 사용될 수 있고, 여기서 TSA에서의 자력계들은 검출된 자석들이 대응하는 TPO 위치들에 존재 시에 활성화된다.
TPO 오버레이들의 자동 자기 검출을 위한 일반적인 방법이 도 12(1200)에 개괄적으로 도시되어 있고, 하기의 단계들을 포함한다:
(1) TSA에 있는 자력계들을 스캐닝하는 단계(1201);
(2) 임의의 자석들이 검출되었는지를 결정하고, 그렇지 않은 경우, 단계(7)로 진행하는 단계(1202);
(3) TPO 오버레이의 안정화(settling)를 가능하게 하기 위해 미리 결정된 양의 시간을 기다리는 단계(1203);
(4) TSA에 있는 자력계들을 스캐닝하는 단계(1204);
(5) TPO에 있는 검출된 자석들의 수가 변했는지를 결정하고, 그러한 경우, 단계(3)으로 진행하는 단계(1205);
(6) TSA에 있는 자력계들에 의해 디코딩된 TPO 오버레이 ID를 보고하고 단계(8)로 진행하는 단계(1206);
(7) 검출된 TPO 오버레이들이 없음을 보고하는 단계(1207); 및
(8) 호출측 프로시저로 복귀하는 단계(1208).
이 개괄적인 방법은 다수의 인자들에 따라 대폭 수정될 수 있고, 단계들의 재배열 및/또는 추가/삭제는 본 발명의 범주에 의해 예상되고 있다.
RFID TPO 식별(1300 내지 1600)
본 발명은, 도 13(1300) 내지 도 16(1600)에 개괄적으로 도시된 바와 같이, RFID(radio frequency identification) 태그/센서들에 의한 TPO의 식별을 구현할 수 있다. 도 13(1300)은 TSA에 의한 TPO의 식별 및 존재 검출을 가능하게 하기 위해 TSA에 있는 RFID 안테나가 TPO에 있는 대응하는 RFID 태그와 어떻게 결합될 수 있는지를 나타내고 있다. 도 14(1400)는 TSA 내의 RFID 안테나들의 어레이가 다양한 TPO 구조물들 내의 RFID 태그들의 사용을 통해 TSA 표면 상의 다수의 TPO 구조물들의 위치를 찾아내는 데 어떻게 사용될 수 있는지를 나타내고 있다. 도 15(1500)는 TPO 검출 및 이 2개의 구조물들 사이의 통신을 제공하기 위해 수평/수직 안테나들이 어떻게 TSA 및 TPO 내에 배치될 수 있는지를 나타내고 있다.
TPO 오버레이들의 자동 RFID 검출을 위한 일반적인 방법이 도 16(1600)에 개괄적으로 도시되어 있고, 하기의 단계들을 포함한다:
(1) TSA에 있는 단일 RFID 코일을 스캐닝하는 단계(1601);
(2) 임의의 RFID들이 검출되었는지를 결정하고, 그렇지 않은 경우, 단계(4)로 진행하는 단계(1602);
(3) RFID로부터 읽혀진 TPO 오버레이 ID를 보고하는 단계(1603);
(4) TSA에 있는 나머지 RFID 코일들 모두에 대해 단계(1) 내지 단계(3)를 반복하는 단계(단계(1)로 진행함)(1604); 및
(5) 호출측 프로시저로 복귀하는 단계(1605).
이 개괄적인 방법은 다수의 인자들에 따라 대폭 수정될 수 있고, 단계들의 재배열 및/또는 추가/삭제는 본 발명의 범주에 의해 예상되고 있다.
TSA 태블릿 인터페이스(TTI)(1700 내지 2400)
본 발명은 기술된 촉각 터치 센서 시스템/방법을 도 17(1700) 내지 도 24(2400)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 터치 감응 어레이(TSA) 태블릿 인터페이스(TTI)를 사용하여 구현할 수 있다. 이 TTI는 많은 바람직한 발명 실시예들이 제작될 수 있는 기초를 제공한다. 아주 다양한 TPO 오버레이들이, 이하에 기술되는 바와 같이, TTI 활성 TSA 압력 감지 표면에 부착되고 각종의 유선 및 무선 통신 프로토콜들을 사용하여 TSA 전자부품들 및 원격 호스트 컴퓨터들과 통신할 수 있다.
이 도면들에 예시된 태블릿은 임의의 유형의 주변부 형태를 갖게 제작될 수 있다. 그에 부가하여, 설정된 수의 키들이 이하의 도면들에 도시되어 있지만, 본 발명이 응용 현황에 기초하여 임의의 수의 키들을 포함할 수 있다. 도면들에 표현된 키들은 (엠보싱 제조 공정을 통해) 엠보싱된 표식을 포함할 수 있지만, 이것이 본 발명의 제한이 아니다.
예시적인 3D 오버레이(2500 내지 4000)
TPO 오버레이들이 3차원이도록 제작될 수 있다. 이것은 가요성 재료를 3차원 오버레이로 성형하거나 3D 프린팅하는 것에 의해 달성될 수 있다. 피아노의 경우, 흑색 키들이 백색 키들보다 더 길도록 오버레이가 생성될 수 있을 것이다. 오버레이는 또한, 사용자가 피아노 키들이 어디에서 시작하는지/끝나는지를 느낄 수 있도록, 키들 사이에 갭들을 가질 수 있을 것이다. 이 유형의 오버레이는 시각적 피드백과 촉각적 피드백 둘 다를 사용자에게 제공한다. 도 25(2500) 내지 도 40(4000)은 3차원 오버레이 제조 공정을 사용할 때 오버레이에 추가될 수 있는 다양한 특징부들의 단면도들을 나타내고 있다. 아주 다양한 전체 TPO 두께들이 이 제작 기법들을 사용하여 가능하고 이 변형들 중 몇몇이 도 25(2500) 내지 도 40(4000)에 도시된 예시적인 실시예들에 제공되어 있다는 것에 유의해야 한다.
TPO 제1 범용 키패드 인터페이스(2500 및 2600)
본 발명은 기술된 촉각 터치 센서 시스템/방법을 도 25(2500) 및 도 26(2600)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 제1 범용 키패드 형태로 구현할 수 있다. 이 예는 전형적인 커스텀 키패드 인터페이스 레이아웃을 나타낸다.
TPO 제2 범용 키패드 인터페이스(2700 및 2800)
본 발명은 기술된 촉각 터치 센서 시스템/방법을 도 27(2700) 및 도 28(2800)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 제2 범용 키패드 인터페이스 형태로 구현할 수 있다.
TPO 제3 범용 키패드 인터페이스(2900 및 3000)
본 발명은 기술된 촉각 터치 센서 시스템/방법을 도 29(2900) 및 도 30(3000)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 제3 범용 키패드 인터페이스 형태로 구현할 수 있다.
TPO 제1 키보드 인터페이스(3100 및 3200)
본 발명은 기술된 촉각 터치 센서 시스템/방법을 도 31(3100) 및 도 32(3200)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 제1 키보드 형태로 구현할 수 있다. 이 도면들은 힘 감지 터치 센서를 물리적으로 보강하는 편평한 오버레이를 나타내고 있다. 이 경우에, 오버레이는 편평한 가요성 재료이다. 이 오버레이는 시각적 피드백을 사용자에게 제공하기 위해 QWERTY 키보드가 그 위에 인쇄되어 있다.
TPO 제2 키보드 인터페이스(3300 및 3400)
본 발명은 기술된 촉각 터치 센서 시스템/방법을 도 33(3300) 및 도 34(3400)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 제2 키보드 형태로 구현할 수 있다. TPO 오버레이들이 마음대로 치환될 수 있기 때문에, 사용자가 원하는 언어에 따라 키보드 면 상의 글자들이 대체될 수 있다.
TPO 제3 키보드 인터페이스(3500 및 3600)
본 발명은 기술된 촉각 터치 센서 시스템/방법을 도 35(3500) 및 도 36(3600)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 제3 키보드 형태로 구현할 수 있다. 이 실시예는 이전의 실시예들보다 더 두꺼운 키 형태들을 사용하고 키보드의 "느낌"이 선택된 TPO 오버레이에 기초하여 어떻게 수정될 수 있는지를 나타내고 있다. 이와 같이, 단일 TSA 태블릿이 사용자 인간공학을 위해 많은 수의 "느낌들"을 지원할 수 있다.
TPO 제1 피아노 키보드 인터페이스(3700 및 3800)
본 발명은 기술된 촉각 터치 센서 시스템/방법을 도 37(3700) 및 도 38(3800)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 제1 피아노 키보드 형태로 구현할 수 있다. 이것은 TSA 태블릿 인터페이스에 대한 TPO 오버레이들로서 형성될 수 있는 많은 수의 음악 키보드들 및 음악 샘플러 플레이어 키보드들의 일 예에 불과하다.
TPO 제2 키보드 인터페이스(3900 및 4000)
본 발명은 기술된 촉각 터치 센서 시스템/방법을 도 39(3900) 및 도 40(4000)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 제2 피아노 키보드 형태로 구현할 수 있다. 여기서, 키 양각(key relief)은 이전 버전에서보다 더 높고, TPO 오버레이가 음악가들의 인간공학에 적합하도록 아주 다양한 형태들로 어떻게 구성될 수 있는지를 나타내고 있다.
프로그래밍가능 변형가능 멤브레인(4100 내지 4300)
본원에 기술되는 TPO 구조물은 도 41(4100) 내지 도 43(4300)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 프로그래밍가능 변형가능 멤브레인을 사용하여 제작될 수 있다. 이 도면들은 3개의 상이한 프로그래밍가능, 변형가능 멤브레인들의 단면들을 나타내고 있다. 성형된 및 기계적 오버레이들에 부가하여, 물리적 터치 센서 보강을 위해 프로그래밍가능, 변형가능 멤브레인들을 또한 사용할 수 있다. 이 멤브레인들은 활성화될 때 변형되어, 오버레이 자체의 변형을 가져오는 요소들을 가요성 오버레이에 매립하는 것에 의해 제작될 수 있다.
시스템이 임의의 주어진 때에 어느 변형 요소들이 활성인지에 대한 프로그램적 제어를 갖는 경우 프로그래밍가능 멤브레인들이 아주 강력하게 되고, 애플리케이션 소프트웨어는 오버레이의 모습 및 촉각 레이아웃을 동적으로 제어할 수 있다. 이것은 시스템에 있는 다양한 오버레이들을 실제로 바꿀 필요가 없게 해준다. 다양한 형상들을 취하고 상이한 인터페이스들을 사용자에게 제공하는 단일 프로그래밍가능 멤브레인을 갖는 것이 가능하다. 이 해결책에서, 멤브레인은 터치 센서 표면 바로 위에 라미네이트될 수 있다.
압전 변형(4100)
도 41(4100)은 가요성 오버레이 내에 매립된 압전 또는 중합체 기반 변형 요소들을 나타내고 있다. 전압이 변형 요소들에 인가될 때, 매립된 압전/중합체 요소들이 변형된다. 이 변형은 TPO 오버레이 표면을 변형시킨다. 변형 요소들은 전압이 인가될 때 변형되는 압전 요소들 및/또는 중합체들을 사용하여 제작될 수 있다.
공기/유체/진공 변형(4200)
변형 요소들을 제작하는 다른 방식은 공기 또는 유체의 포켓들을 오버레이 내에 매립하는 것이다. 이 포켓들은 이 포켓들 내의 공기/유체의 양을 제어할 수 있는 가압 펌핑 시스템에 연결될 수 있다. 공기/유체가 이 포켓들 내로 펌핑될 때, 오버레이는 팽창할 것이다. 공기/유체가 이 포켓들 내로 방출될 때, 오버레이는 수축할 것이다.
도 42(4200)는 유체 또는 가스가 멤브레인에 매립되어 있는 포켓들 내로 펌핑되는 변형가능 멤브레인 시스템을 나타내고 있다. 이 포켓들 내로 또는 그 밖으로 펌핑되는 유체/가스의 양은 TPO 오버레이 표면이 얼마나 변형되는지를 결정한다.
열 변형(4300)
이 효과를 달성하는 마지막 방법은 열기/냉기에 노출될 때 변형되는 감열 요소들을 매립하는 것이다. 이 변형 요소들을 활성화시키기 위해 가열 요소들이 오버레이 내에 제작될 수 있다.
도 43(4300)은 열에 의해 활성화되는 변형 요소들을 사용하는 변형가능 멤브레인을 나타내고 있다. 가열 요소들은 변형 요소들 근방에 배치되고, 가열 요소들을 통해 전류가 흐른다. 이것은 가열 요소들을 예열시키고, 이는 변형 요소들을 팽창시키며, 이는 멤브레인을 변형시킨다.
TPO 광 파이핑(4400 및 4500)
어두운 환경에서 오버레이들의 사용성을 개선시키는 하나의 방법은 오버레이를 조명하는 것이다. 이 접근법의 경우, 측면 장착된 LED들이 터치 센서의 베젤 주위에 배치될 수 있다. TPO 오버레이가 이 측면 조명 LED들에 대한 도광체로서 기능하도록 설계될 수 있다. 각각의 오버레이는 광이 오버레이 내에서 어디로 진행하는지 그리고 또한 오버레이의 어느 영역들이 조명된 것처럼 또는 어둡게 보이는지를 엄격하게 제어할 수 있다. 각각의 오버레이가 오버레이에 의해 제공되는 특정 기능들을 하이라이트하기 위해 이 도광체 기법을 사용할 수 있기 때문에, 이것은 사용자에의 시각적 피드백을 개선시킨다.
본원에 기술되는 TPO 구조물은 도 44(4400) 및 도 45(4500)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 광 파이핑을 포함할 수 있다. 이 도면들에 의해 알게 되는 바와 같이, TSA 태블릿 구조물에 의해 공급되는 TPO의 특정의 부분들의 조명이 측면 LED들 및 TPO 구조물 내의 광학적 광 파이핑에 의해 제공된다.
이 도면들은 오버레이가 다양한 환경들에서 오버레이의 가시성을 증가시키기 위해 어떻게 도광체로서 사용될 수 있는지를 보여주고 있다. 측면 장착 LED들은 터치 센서의 에지 주위에 장착될 수 있고, 터치 센서 위에 배치되어 있는 오버레이 내를 비출 수 있다. 오버레이의 측면으로부터 주입되는 광은 확산하고 지정된 영역들로부터 빠져나갈 수 있다. 도면들로부터 알 수 있는 바와 같이, 일부 영역들은 광이 오버레이를 통과하여 빠져나갈 수 있게 하고(이 영역들은 조명된 것처럼 보일 것임), 여기서 다른 섹션들은 광을 오버레이 내부에 유지시키도록 설계된다(이 영역들은 어둡게 보일 것임). TPO 구조물들의 상이한 세트들을 조명하기 위해 상이한 LED들이 사용될 수 있다.
활성 TPO 에너지 하베스팅(4600 및 4700)
지금까지, 오버레이들이 순전히 수동(passive)이고 전력을 공급받지 않는 것으로 기술되었다. 그렇지만, 오버레이가 센서로부터 전력을 수신할 수 있다면 보다 고도화된 오버레이들이 생성될 수 있다. 이것은 센서 상에 배치되어 있는 오버레이들에 유도적으로 전력을 공급하는 것에 의해 가능하게 된다. 전달되는 전력의 양에 따라, 이 오버레이들은 LED들, 세그먼트 디스플레이들에 전력을 공급할 수 있거나, 심지어 소형 스피커들을 통해 오디오를 재생할 수 있다. 이 오버레이들은 심지어 BLUETOOTH® 또는 BLE를 통해 애플리케이션 소프트웨어와 직접 대화할 수 있는 작은 마이크로컨트롤러들을 가질 수 있을 것이다.
모듈식 오버레이는, 유도 충전기로부터 전력을 받을 수 있는, 유도 코일을 포함할 수 있다. 자기장에 영향을 주지 않는 터치 센서들은 이 모듈식 오버레이들을 충전시키는 것/그에 전력을 공급하는 것을 지원하기 위해 유도 충전 코일들을 갖추고 있을 수 있다.
본원에 기술되는 TPO 구조물들이 도 46(4600) 및 도 47(4700)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 에너지 하베스팅을 구현할 수 있다. 이 도면들에 의해 알게 되는 바와 같이, 환경 및 TSA 태블릿으로부터의 에너지의 수집은 TPO 내의 전자부품들이 TSA 표면에 대한 압력의 활성화와 함께 각종의 기능들을 수행할 수 있게 할 수 있다.
예시적인
TSA
/
TPO
통합(4800)
지금까지, 오버레이들이, 터치 센서 전체를 덮는, 모놀리식 엔티티들인 것으로 기술되었다. 그렇지만, 센서의 상이한 영역들에 배치될 수 있는 보다 작은 오버레이들을 제작하는 것이 똑같이 유익하다. 터치 센서의 하부가 강자성 재료로 층을 이루고 있는 경우, 각각의 오버레이를 센서에 신뢰성있게 장착하기 위해 자기 부착 방법이 사용될 수 있다. 힘 프로파일, RFID, 광학, 용량성, 유도성, 또는 저항성 식별 방식이 구현되는 경우, 센서에 걸쳐 다양한 오버레이들이 식별되고 추적될 수 있다. 소프트웨어가 터치 데이터를 오버레이 의존적 기능 출력으로 변환하도록 그 자체를 자동으로 구성할 수 있도록 이것이 중요하다. 이 모듈식 오버레이 접근법에 의해, 새로운 커스텀 인터페이스들을 생성하기 위해 편평한, 3D, 기계적, 및 변형가능 오버레이들을 혼합하고 정합시킬 수 있다. 이 모듈식 오버레이들은 도 65(6500) 내지 도 128(12800)에 보다 상세히 기술된다.
본원에 기술되는 바와 같은 각종의 모듈식 TPO 구조물들과 인터페이싱하는 TSA 태블릿의 일 예가 도 48(4800)에 개괄적으로 도시되어 있다. TSA 태블릿의 표면이 이 예시에 대해서는 일정한 척도에 따라 감소되었지만, 일부 응용들에서는 꽤 클 수 있고 수 제곱 피트의 표면적을 가지는 표면들을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, TPO 구조물들은 표면 상에서 임의의 배향으로 정렬될 수 있고, 다수의 개별적인 개인들이 TPO 구조물들을 조작하고 있는 일부 응용들에서, TPO 구조물들이 단일의 대형 TSA 태블릿 상에서 협력하는 각각의 개인에 적절한 배향으로 정렬될 수 있다.
TSA/TPO 부착 메커니즘(4900 내지 5600)
본원에 기술되는 TPO 구조물은 도 49(4900) 내지 도 56(5600)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 각종의 기법들을 사용하여 TSA에 부착될 수 있다. 오버레이를 터치 센서와 결합시키는 많은 상이한 방식들이 있다. 가장 간단한 방법은 단순히 오버레이를 센서 위에 배치하는 것이다. 그렇지만, 이 방법은, 오버레이가 이리저리로 자유롭게 움직이기 때문에, 그다지 신뢰성있지 않다. 이하의 섹션들은 센서 오버레이들에 부착하는 보다 나은 방법들을 기술한다.
TPA 내로의 TPO 주변 에지 삽입(4900 및 5000)
터치 센서 하우징은 그의 베젤이 경성이지만 오버레이를 제자리에 유지하기에 충분한 돌출부(overhang)를 갖도록 제작될 수 있다. 도 49(4900) 및 도 50(5000)은 오버레이가 어떻게 이러한 설계 내에 통합될 수 있는지를 보여주고 있다. 도 49(4900) 및 도 50(5000)에 개괄적으로 도시된 바와 같이, TPO(4910)는 TSA(4920)를 덮고 있는 베젤 내로의 주변 에지 삽입을 가능하게 하기 위해 굴곡(flex)될 수 있다. 이 삽입 시퀀스는 도 50(5000)에서 상세히 기술되고, 여기서 TPO(5010) 에지들은 TSA 표면을 덮는 베젤(5022)에 있는 리세스들(5021) 내로 삽입된다.
앞서 논의된 바와 같이, 베젤은 힌지들 또는 자석들을 갖지 않는 오버레이를 보유하도록 설계될 수 있다. 이 구성은 가요성 오버레이를 보유할 수 있는 돌출부를 갖도록 설계된 경성 베젤을 포함할 수 있다. 이 구성에서, 오버레이 에지가 베젤 돌출부 아래로 내려가도록 오버레이가 굴곡되어 하우징 내로 슬라이딩될 수 있다. 이 구성은 가요성 오버레이들에 대해서는 효과가 있지만, 경성 오버레이들에 대해서는 그렇지 않다.
TPA 내로의 TPO 측면 에지 삽입(5100 및 5200)
터치 센서 하우징은 그의 베젤이 경성이지만 오버레이를 제자리에 유지하기에 충분한 돌출부를 갖도록 제작될 수 있다. 도 51(5100) 및 도 52(5200)은 오버레이가 어떻게 이러한 설계 내에 통합될 수 있는지를 보여주고 있다. 도 51(5100) 및 도 52(5200)에 개괄적으로 도시된 바와 같이, TPO(5110)는 TSA(5120)를 덮고 있는 베젤 내로의 측면 에지 삽입을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 도 52(5200)에 상세히 기술된 바와 같은 이 TPO 부착 실시예 내에서, TSA 베젤은 닫힌 단부(5222)를 갖도록 또는 열린 단부(5223)를 갖도록 구성될 수 있다. 도51(5100)에서의 도시가 닫힌 단부를 갖는 베젤(closed-ended bezel)(5222) 구성을 나타내고 있지만, 발명 범주를 벗어남이 없이 열린 단부를 갖는 베젤(5223) 구성으로 치환될 수 있다. TPO(5110)의 엠보싱된 키 높이에 따라, 베젤 유형의 선택은 응용에 특유할 것이며, 일부 상황들에서, 베젤은 개별 구조물 또는 단일 구조물로서 TPO와 결합될 수 있다.
도 51(5100) 및 도 52(5200)는 가요성 오버레이와 경성 오버레이 둘 다에 대해 효과가 있는 부착 해결책을 보여주고 있다. 이 터치 센서 하우징은 3개의 측면들에서 경성 베젤을 갖는다. 이것은 센서가 하우징 내로 슬라이딩될 수 있게 한다. 임의로, 오버레이가 하우징 내로 삽입되었던 측면에서 오버레이를 고정시키기 위해 베젤이 제자리에 스내핑(snap)될 수 있다. 이 스냅 부착 특징부의 상세가 도시되어 있지 않지만, 본 기술분야의 통상의 기술자라면 많은 플라스틱 스냅 부착 방법들이 이 실시예 교시내용과 부합한다는 것을 잘 알 것이다.
TPA에의 TPO 자기 베젤 부착(5300 및 5400)
자석들을 사용해 오버레이를 터치 센서에 부착하는 것이 또한 가능하다. 이 자석들은 센서/오버레이 정렬을 돕기 위해 디바이스의 베젤에 배치될 수 있다. 터치 센서 하우징은 또한 베젤이 하우징으로부터 완전히 분리되도록 제작될 수 있다. 이것은, 양쪽 측면들이 분리되는 것을 제외하고는, 힌지 달린 프레임 접근법과 유사하다. 드롭인 프레임(drop-in frame)에서는, 베젤이 센서 하우징 내로 스내핑되거나 자석들을 통해 오버레이의 상부에 연결될 수 있다.
도 53(5300) 및 도 54(5400)에 개괄적으로 도시된 바와 같이, TPO(5310)는 TPO 자기 유지 베젤(magnetic retention bezel)(5330)을 사용하여 TSA(5320)에의 부착을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 이 도면들은 드롭인 프레임(5330)이 오버레이를 터치 센서에 고정시키는 데 어떻게 사용될 수 있는지를 보여주고 있다. 드롭인 프레임은 센서 하우징에 견고하게 결합하기 위해 자석들 또는 플라스틱 스냅들/오목부들을 사용할 수 있다. TPO 오버레이는 터치 센서 위에 배치될 수 있고, 드롭인 프레임은 드롭인 프레임을 터치 센서에 고정시키기 위해 오버레이 위에 내려놓아질 것이다.
TSA(5320) 내에 포함된 자석들(5321)은 TPO 자기 유지 베젤(5430) 내의 대응하는 자석들(5431)과 결합한다. 이 도면들에 도시된 TPO(5310, 5410)는 TPO 자기 유지 베젤(5330, 5430)에 의해 에지들에 유지되도록 설계된다.
쓰루홀 자석을 사용한 TPO 부착(5500 및 5600)
도 55(5500) 및 도 56(5600)에 도시된 대안의 실시예에 개괄적으로 도시된 바와 같이, 이 제작 기법의 다양한 변형들은, TPO(5510, 5610)의 유지가 TPO(5510, 5610) 및 TPO 자기 유지 베젤(5530, 5630)의 코너들에 있는 자석들(5521, 5531)에 의해 달성되도록, TPO 자기 유지 베젤(5530, 5630)에 있는 TSA(5520, 5620) 자석들(5521) 및 자석들(5531)에 대응하는 TPO(5510, 5610)에 있는 구멍들(5511)을 포함할 수 있다. 이 변형들은 TPO (5510, 5610), TSA (5520, 5620), 및 TPO 자기 유지 베젤(5530, 5630)의 코너들에 있는 자석들(5521, 5531)의 중첩을 가능하게 하는 TPO(5510, 5610)에 대한 보다 큰 풋프린트를 필요로 한다.
TPA에의 TPO 힌지 달린 베젤 부착(5500 및 5600)
베젤의 영역이 힌지로 열리도록 터치 센서 하우징이 제작될 수 있다. 오버레이가 터치 센서 상에 배치될 수 있고, 베젤이 다시 닫혀져, 오버레이를 아래에 있는 센서에 고정시킬 수 있다. 도 55(5500) 및 도 56(5600)에 개괄적으로 도시된 바와 같이, TPO(5510)는 TPO 힌지 달린 유지 베젤(5530)을 사용하여 TSA(5520)에의 부착을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. TSA 어셈블리(5620) 내에 포함된 힌지들(5621)은 TPO 유지 베젤(5630) 내의 대응하는 힌지 요소들(5631)과 결합한다. 앞서 기술된 실시예들에서와 같이, TPO 유지 베젤(5630)은 도시된 바와 같이 어셈블리 코너들 중 하나 이상에 배치될 수 있는 자석들을 사용하여 TSA 어셈블리(5620)에 고정될 수 있다. 어떤 대안의 실시예들은 TPO 유지 베젤(5630)을 고정시키기 위해 TSA 어셈블리(5620)의 전방에 있는 래칭 메커니즘(latching mechanism)을 이용할 수 있다.
도 55(5500) 및 도 56(5600)은 힌지 달린 프레임이 오버레이를 터치 센서에 고정시키는 데 어떻게 사용될 수 있는지를 보여주고 있다. 오버레이를 설치하기 위해, 프레임을 단순히 열고, 새로운 오버레이를 터치 센서 위에 놓으며, 프레임을 닫는다. 오버레이는 힌지 달린 프레임 아래에 펴질 것이고, 따라서 터치 센서와 맞닿게 견고하게 보유될 것이다. 힌지 달린 프레임이 한쪽 측면에서는 힌지들을 통해 고정될 수 있고, 다른 쪽 측면에서는 자석들에 의해 고정될 수 있다. 유의할 점은, 터치 센서가 이 하우징 내에 통합되고 분리가능하지 않다(오버레이만이 분리가능함)는 것이다. 힌지 달린 프레임이 자석들 대신에 후크/캐치 시스템(hook/catch system)에 의해 고정될 수 있다. 후크가 미끄러져 열릴 때 힌지 달린 프레임을 휙 열기 위해 스프링들이 사용될 수 있다. 이 제조에 의해, 분리가능 프레임을 생성하기 위해 힌지들이 또한 탭(tab)들로 대체될 수 있다.
TPO 식별 메커니즘(5700 내지 6400)
개요
소프트웨어 섹션에서 이전에 언급된 바와 같이, 애플리케이션 소프트웨어를 TSA 센서 위에 현재 있는 TPO 오버레이와 "동기된" 채로 유지하는 것이 중요하다. 소프트웨어가 오버레이와 정합되지 않는 경우, 오버레이가 사용자가 예상하는 대로 기능하지 않을 것이다. 애플리케이션 소프트웨어가 현재 오버레이와 정합되도록 항상 보장하는 것은 어려운 작업일 수 있다. 이 문제를 해결하는 하나의 방식은 소프트웨어가 어느 오버레이가 현재 터치 센서 상에 있는지를 알아보기 위해 검사할 수 있는 시스템을 구축하는 것이다. 이 기능을 달성하는 방법들이 이하의 섹션들에서 기술된다.
도 57(5700) 내지 도 64(6400)는 어떻게 오버레이가 센서가 어느 오버레이가 현재 센서 위에 배치되어 있는지를 검출할 수 있도록 제작될 수 있는지를 보여주고 있다. 힘 프로파일 오버레이 식별 방법에서 도트 패턴이 사용된다. 매립된 RFID 태그를 갖는 오버레이가 또한 사용될 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이, 이 태그로부터 ID를 읽을 수 있는 RFID 리더를 갖는 터치 센서가 제작될 수 있다. 또한 RFID 태그가 RFID 리더로부터 송신되는 전자기파를 변조하도록 프로그래밍되어 있는 안테나 및 범용 마이크로컨트롤러로 대체될 수 있다. 마이크로컨트롤러는 RFID 리더로부터 전력을 받고 ID 요청들에 응답할 수 있다. TPO의 광학적 식별은 바코드를 사용하는 것이고 그리고/또는 QR 코드가 또한 예상되고 있다. 커패시턴스, 컨덕턴스, 또는 인덕턴스 측정을 사용하는 식별을 위해 전도성 패턴이 또한 사용될 수 있다. 광학적 및 용량성 식별 마커들이 오버레이의 양측에 배치될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 이 마크들은 또한 오버레이의 에지 상에도 배치될 수 있을 것이다. 마커 위치는 ID 감지 전자부품이 센서 하우징 내에 어떻게 배치되는지에 의존한다.
많은 바람직한 발명 실시예들에서의 TPO 구조물은 도 57(5700) 내지 도 64(6400)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 어떤 형태의 독자적인 식별 메커니즘을 포함할 수 있다. 이 TPO 고유 식별자들(TPI)은 TSS를 제어하는 소프트웨어가 주어진 TPO가 TSA의 표면에 부착될 때 동작을 자동으로 재구성할 수 있게 한다. 각종의 TPI 식별 방법들이 본 발명에 의해 예상되고 있으며, 이제부터 논의될 것이다.
예시적인 TPO/TSA 어셈블리(5700)
도 57(5700)은 TSA 태블릿(5720)과 결합하도록 구성된 예시적인 TPO(5710)를 나타내고 있다. 이 예시적인 TSA+TPO 구성은 이하에서 기술되는 다양한 TPO 식별 방법들에 대한 기본 예로서 사용될 것이다.
매립된 TPO 자석(5800)
도 58(5800)은 TSA 상에 배치될 때 TPO를 고유하게 식별하기 위해 TPO 내의 매립된 자석들을 사용하는 것을 나타내고 있다. 여기서, 자석들은 TSA(도시되지 않음)에 매립된 대응하는 자석들과 결합하도록 TPO 내에 배치될 수 있다. 이것은 TPO 구조물이 TSA 표면에 확실하게 결합될 수 있게 하여 TPO와 TSA 표면의 위치맞춤 정렬을 가능하게 한다. 이 도면은 자석들이 오버레이 자체에 어떻게 매립될 수 있는지를 보여준다. 터치 센서 하우징이 동일한 위치들에 상호 보완적인 자석들을 가지는 경우, 오버레이가 센서의 상부에 직접 부착될 수 있다.
TPO 자기 식별(5900)
도 59(5900)는 앞서 기술된 바와 같은 TPO 위치결정 자석 위치들(5911)을 포함하는 그리고 또한 TSA 내의 대응하는 자력계들(예컨대, 홀 효과 센서들 또는 동등한 검출기들)에 의해 검출되는 자석들로 채워질(populate) 수 있는 다수의 TPI 식별 자석 위치들(5912)을 포함하는 TPO 구조물(5910)을 나타내고 있다. TPI 식별 자석 위치들(5912)을 선택적으로 채우는 것에 의해, TSA 자력계들은 특정의 TPO에 고유한 비트 스트림을 식별하고 따라서 TSA에 의해 감지된 누름 압력들로부터 수신되는 정보를 처리하기 위해 적절한 소프트웨어 드라이버들 및 애플리케이션 소프트웨어를 로딩할 수 있다. 이 식별 메커니즘은 또한 TPI 식별 자석 위치들(5912) 각각에 대한 대응하는 자석들을 TSA 내에 매립하고 각각의 TPI 위치에서 검출되는 압력들을 측정하는 것에 의해 자력계들의 사용 없이 이용될 수 있다. 자석들이 설치되지 않은 TPI 위치들은 거의 또는 전혀 검출되지 않는 압력을 등록할 것인 반면, 자석들이 설치된 TPO 내의 TPI 위치들은, 대응하는 TPI 식별 비트 스트림으로 변환될 수 있는, 측정가능한 TSA 압력 증가를 검출할 것이다.
상승된 TPO 압력 표식(힘 프로파일 식별)(6000)
오버레이들이 힘 감지 터치 센서와 맞닿게 배치되기 때문에, 오버레이가 센서에 대해 고유의 힘 프로파일을 가하도록 오버레이를 수정하는 것이 가능하다. 이 힘 프로파일이 고유하도록 이 힘 프로파일을 형성하는 것이 가능하며, 이는 소프트웨어가 상이한 오버레이들을 서로 구별할 수 있게 할 것이다. 도 60(6000)은 작은 돌출부들을 오버레이의 하부 측면 상에 배치하는 것에 의해 이것을 달성하는 하나의 방식을 보여주고 있다. 이 돌출부들은 터치 센서 내로 밀려들어가, 검출가능 힘 프로파일 패턴을 생성할 것이다. 모든 오버레이들이 이 돌출부들이 존재하는 센서의 지정된 영역을 가지는 방식이 발생될 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 오버레이에 고유 ID를 할당하기 위해 이진 인코딩을 사용할 수 있다. 돌출부의 존재는 "1"에 매핑될 수 있고, 돌출부의 부존재는 "0"일 수 있다. 이 이진 방식이 오버레이 ID로 디코딩될 수 있다. 새로운 오버레이가 센서 상에 배치될 때, 센서는 새로운 오버레이의 ID를 읽을 수 있고, 오버레이에서 제공되는 기능과 정합하는 올바른 소프트웨어를 지능적으로 로딩할 수 있다.
일 예로서, 도 60(6000)은 앞서 기술된 바와 같은 TPO 위치결정 자석 위치들(6011)을 포함하는 그리고 또한 TPO의 평면 위로 상승되고 정의된 압력 프로파일을 TSA의 표면에 가하는 각종의 형상들을 포함할 수 있는 다수의 상승된 TPI 식별 표식 위치들(6012)을 포함하는 TPO 구조물(6010)을 나타내고 있다. TPI 식별 표식 위치들(6012)에 올바른 형상 및/또는 위치를 제공하는 것에 의해, TSA는 압력 감지 표면의 이 영역을 조사하고 TPO(6010)의 배면 평면 상에 제공되는 고유의 압력 프로파일들에 의해 TPO(6010)의 ID를 결정할 수 있다. 여기서 유의할 점은, TPI 식별 표식 위치들(6012)의 압력 프로파일 형상 및/또는 위치가 이 식별 프로세스에서 사용될 수 있다는 것이다. 이와 같이, 특정의 형상은 TPO를 고유하게 식별해줄 수 있고 그리고/또는 압력 프로파일로부터의 데이터의 이진 인코딩이 이 식별을 달성하는 데 사용될 수 있다. 압력 프로파일 주변부 정보의 사용에 의한 이 식별 기법이 또한 도 59(5900)에 상세히 기술된 자기 접근법에서도 사용될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
TPO 구조물들에 대한 압력 표식 식별의 사용의 추가 예들이 도 128(12800)의 플로우차트에 제공된 대응하는 식별 방법과 함께 도 121(12100) 내지 도 125(12500)에 보다 상세히 도시되어 있다.
촉각 바코드 식별(6100 및 6200)
도 61(6100) 및 도 62(6200)는 TPO(6110)를 식별하기 위해 촉각 바코드(6112)를 사용하는 것을 나타내고 있다. 이 압력 감지 접근법은 도 60(6000)에 기술된 것과 유사하고, 촉각 바코드(6112)가 TPO 상의 임의의 위치 상에 배치될 수 있도록 충분한 내부 위치맞춤 정보를 전형적으로 포함하고 위치맞춤 자석들(6111)을 필요로 함이 없이 TSA에 의해 여전히 적절히 인식되는 것을 제외하고는 위치맞춤 자석들(6111)을 임의로 포함한다. 일부 상황에서, TPO 인식 프로세스는, 바코드를 TSA의 표면 상으로 누르고 따라서 TSA 스캐닝 논리에 의한 바코드의 식별에 영향을 미치기 위해, TPO를 "스와이핑"하는 것에 의해 향상될 수 있다. TPO 식별 정보 그리고 어쩌면 TPO 구성을 위한 애플리케이션 소프트웨어 및/또는 드라이버들에 대한 소스 정보를 제공하기 위해 예시된 바코드와 유사한 방식으로 역시 사용될 수 있는 상승된 텍스처 QR(quick response) 코드(6113)의 사용이 또한 도 61(6100)에 도시되어 있다.
광학적 식별(6100 및 6200)
대안적으로, 센서 위에 있는 오버레이들을 식별하기 위해 광학적 해결책들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 바코드들 또는 QR 코드들이 TPO 오버레이들의 하부 측면 상에 배치될 수 있다(도 61(6100) 및 도 62(6200)). TSA 힘 센서는 고유의 바/QR 코드를 읽고 어떤 특정의 TPO 오버레이가 센서 위에 있는지를 결정하는 바코드 스캐너/카메라를 갖출 수 있다. 상이한 오버레이들을 식별하기 위해 TSA 센서를 내려다보고 있는 장착된 카메라를 사용하는 것이 또한 가능하다.
TPO RFID 식별(6300)
어느 오버레이가 센서 위에 있는지를 식별하는 다른 방식은 RFID 태그를 각각의 오버레이 내에 매립하는 것이다. 터치 센서가 자기장에 영향을 주지 않는 한, RFID 안테나가 터치 센서 바로 아래에 배치될 수 있다. 이 안테나는 오버레이에 있는 RFID 태그를 읽을 수 있는 전자부품들에 연결될 수 있다. 성형된 오버레이들에 대해서는, RFID 태그가 몰드(mold) 자체 내에 매립될 수 있다. 기계적 및 변형가능 오버레이들에 대해, RFID 태그는 오버레이의 하부 상에 배치될 수 있다. RFID 층이 아래에 있는 터치 센서로의 힘의 전달을 계속 가능하게 하도록 주의를 기울어야만 한다.
도 63(6300)은 TPO(6310)의 식별을 TSA 내에 존재하는 대응하는 RFID 통신 인터페이스로 수동으로 전달할 수 있는 TPO(6310) 내에 매립된 RFID(6312)를 포함하는 TPO(6310)를 나타내고 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자라면 RFID(6312)의 폼 팩터가 응용 현황 및 특정의 RFID 기술의 선택에 기초하여 폭넓게 변할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. RFID(6312)는 예시된 바와 같이 별개의 컴포넌트일 수 있거나, 어떤 바람직한 실시예에서, TPO(6310)의 내부 구조 내에 포함될 수 있다.
TPO 단락 바(Shorting Bar) 식별(6400)
도 64(6400)는 TSA(6420)와 결합되는 TPO(6410)를 나타내며, 여기서 TPO 식별은 TPO(6410)에 존재하는 단락 바들(6412)이 TSA(6420) 표면에 있는 대응하는 스위치 접점들(6422)과 결합하는 것의 결과로서 일어난다. 단락 바들(6412)를 TPO(6410) 상에 적절히 배치하는 것은 이진 코드가 TSA(6420)에 의해 해석될 수 있게 하고 TPO(6410)의 식별이 일어날 수 있게 한다.
TPO 용량성 및/또는 유도성 식별(6400)
그에 부가하여, 전도성 전극들이 TPO 오버레이에 부착, 인쇄, 또는 매립될 수 있다. 커패시턴스 및/또는 인덕턴스 센서들의 어레이가 터치 센서의 에지를 따라 배치될 수 있다. 이 커패시턴스 및/또는 인덕턴스 센서들은 이 전극들의 존재/부존재를 검출할 수 있다. 한번 더 말하지만, 이 전극들은 상이한 오버레이들을 구별하기 위해 이진 인코딩으로서 사용될 수 있다.
일 예로서, 도 64(6400)에 도시된 구성의 다른 변형들은 TPO(6410)에 존재하는 전도성 바들(6412)의 존재/부존재에 의한 인코딩된 TPO ID(identification)를 식별하기 위해, TPO(6410)가 TSA(6420)에 결합될 때 커패시턴스 및/또는 인덕턴스의 변화들을 검출하는 데 TSA(6420)에 있는 접점들(6422)과 TPO(6410)에 존재하는 대응하는 전도성 바들(6412) 사이의 용량성 및/또는 유도성 결합 차이들을 사용할 수 있다. 커패시턴스 및/또는 인덕턴스의 이러한 변화들은 표면 상의 또는 TPO 내에 매립된 전도성 재료들에서의 차이들을 사용하여 검출될 수 있다.
예시적인 TPO 검출 하드웨어
TPO 오버레이들의 자동 검출에 영향을 주기 위해 다수의 하드웨어 접근법들이 취해질 수 있지만, 예시적인 비배타적인 하드웨어의 하기의 리스트는 많은 발명 실시예들에서 사용될 수 있는 전형적인 인터페이싱 하드웨어를 제공한다.
용량성
검출
유도성 검출
자기 검출
예시적인 TPO 형태
이하의 논의는 각종의 예상되는 예시적인 TPO 형태들을 상세히 기술한다. 본 기술 분야의 통상의 기술자가 제공되는 교시내용을 사용하여 이 기능적 형태들을 아주 다양한 구조들을 포함하도록 확장할 수 있다는 것은 의심할 여지가 없다. 본원에서의 개념들을 예시하기 위해, 제공된 형태들에 과장된 수평 및 수직 치수들이 제공되어 있지만, 이 치수들 및 비율들은 발명 범주를 제한하지 않는다. 많은 응용 현황들은 개시된 TPO 구조물들의 기능을 포함할 것이지만, 보다 콤팩트한 폼 팩터에서는, 얇은 휴대용 폼 팩터를 가지는 얇은 커스텀 콘솔 구조물 또는 미리 정의된 콘솔 인터페이스들을 지원할 것이다.
기계적 오버레이
(편평하고 3D인) 이전에 논의된 유형의 오버레이들 둘 다는 사용자로부터의 힘을 터치 센서로 효과적으로 전달하기 위해 가요성 재료들의 사용을 필요로 한다. 그렇지만, 오버레이를 경성 재료들로 제작하는 방식이 있다. 이 유형의 오버레이는 발명 개시내용에서 기계적 오버레이라고 지칭된다. 이 유형의 오버레이는, 관심의 사용자 입력을 아래에 있는 터치 센서로 효과적으로 전달하는 한, 임의의 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 물리적 버튼, 스위치, 노브, 슬라이더, 및 조이스틱을 갖는 오버레이는 이 특징부들과의 상호작용이 터치 센서 상에서 구별가능한 입력으로 변환되도록 제작될 수 있다. 기계적 TPO 오버레이들의 예들이 도 65(6500) 내지 도 104(10400)에 도시되고 이하에서 상세히 기술된다.
도 65(6500) 내지 도 104(10400)는 기계적 오버레이들의 예들을 도시한다. 이 예들에서, 가요성 재료들이 사용되지 않는다. 그 대신에, 기계적 위젯들(슬라이더들, 노브들, 토글 스위치들, 및 버튼들)이 사용자의 입력으로부터의 힘을 아래에 있는 터치 센서로 전달하도록 설계된다. 다양한 도면들은 기계적 오버레이 단면들을 보여주고, 이 실시예들에서 슬라이더 및 버튼이 어떻게 구현되는지를 도시한다. 슬라이더는 슬라이딩 요소의 하부가 터치 센서와 항상 접촉하도록 제작된다. 이것은 센서가 사용자가 슬라이더를 앞뒤로 움직일 때 업데이트되는 슬라이더 위치를 계속하여 읽을 수 있게 한다. 다른 한편으로, 버튼은 기본적으로 센서를 터치하지 않는다. 사용자가 버튼을 누를 때, 터치 센서는 이동하는 버튼 샤프트에 의해 가해지는 힘을 감지하는 것에 의해 버튼 활성화를 검출할 수 있다.
이 도면들은 모듈식 오버레이들이 어떻게 생성될 수 있는지를 보여준다. 이 오버레이들 각각은 자석들을 포함하고, 그의 후방에 강자성 재료를 가지는 터치 센서에 장착될 수 있다. 이것은 오버레이들이 터치 센서 상의 어디라도 배치될 수 있게 한다. 일부 상황에서, 편평한, 가요성, 모듈식 오버레이의 구현이 예상되고 있다. 이 오버레이는 일반 터치 입력을 표시하는 데 사용될 수 있거나, 센서의 특정 영역이 드로잉을 위해 지정되어 있다는 것을 표시할 수 있을 것이다. 후자의 경우에, 이 오버레이의 상부 재료는 쓰기 경험을 향상시키기 위해 특별히 선택될 수 있을 것이다. 도 48(4800) 및 도 126(12600) 및 도 127(12700)은 터치 센서가 각종의 상이한 모듈식 오버레이들로 채워져 있을 때 터치 센서가 어떻게 보일 수 있는지를 보여준다. 이 오버레이들은, 자성을 띠고(magnetic) 있기 때문에, 임의의 방식으로 재배열될 수 있다. 이것은 사용자가 강력하지만 직관적인 커스텀 물리적 인터페이스들을 생성할 수 있게 한다.
TPO 푸시버튼(6500 내지 6800)
본 발명은, 일부 바람직한 실시예들에서, 도 65(6500) 내지 도 68(6800)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 TPO 푸시버튼 형태로 구현될 수 있다. 이 일반 형태의 푸시버튼은 아주 다양한 형태들을 가질 수 있지만, 예시된 바와 같이, 디바이스의 4개의 하부 코너들에 있는 자석들 및 TSA 상에 있는 압력 읽기를 개시하는 스프링 장착(spring-loaded) 압력 접점을 포함한다.
TPO 로커 스위치(6900 내지 7200)
본 발명은, 일부 바람직한 실시예들에서, 도 69(6900) 내지 도 72(7200)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 TPO 로커 스위치 형태로 구현될 수 있다. 예시된 실시예는 로커 스위치를 TSA에 고정시키는 4개의 자석들 및 TSA의 표면에 압력을 제공하는 스프링 장착 접촉기(contactor)를 교합(articulate)시키는 2-위치 로커를 제공한다. 로커 스위치 위치의 변화와 연관된 마찰 항력(frictional drag)을 감소시키기 위해, 볼 베어링이 도시된 바와 같이 포함될 수 있다.
TPO 슬라이더(7300 내지 7600)
본 발명은, 일부 바람직한 실시예들에서, 도 73(7300) 내지 도 76(7600)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 TPO 슬라이더 형태로 구현될 수 있다. 이 슬라이더는 움직임에서 1 자유도를 가지는 아날로그 선형 접촉기를 제공한다. 이것은 TSA 압력 센서에 의해 해석되는 각종의 선형 및 디지털 입력들을 구현할 수 있다.
TPO 노브(7700 내지 8000)
본 발명은, 일부 바람직한 실시예들에서, 도 77(7700) 내지 도 80(8000)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 TPO 노브 형태로 구현될 수 있다. TPO 노브 실시예는, 노브의 회전축을 중심으로 TPA에 반경방향 압력(radial pressure)을 제공하기 위해 회전하는 노브 표시자가 사용된다는 것을 제외하고는, 슬라이더의 방식과 유사한 방식으로 동작한다. 간격조절 폼 와셔(spacing foam washer)들과 유지 패스너(retaining fastener)는 회전되는 경우 노브 위치를 유지하는 데 필요한 마찰을 제공한다. 슬라이더에서와 같이, 임의의 볼 베어링 접촉점을 갖는 스프링 작동 접촉기(spring-actuated contactor)는 노브 변위를 검출하는 데 필요한 압력을 TPA에 제공한다.
노브는 표시된 바와 같이 회전축을 중심으로 완전 선형 원형 이동(fully linear circular travel)을 제공한다. 그렇지만, 종래의 전위차계 기능과 비교하여 로터리 스위치 기능을 제공하기 위해 위치결정 메커니즘에 멈춤쇠(detent)들을 포함하는 것이 가능하다.
TPO 마우스/퍽(8100 내지 8800)
본 발명은, 일부 바람직한 실시예들에서, 도 81(8100) 내지 도 88(8800)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 TPO 마우스/퍽 형태로 구현될 수 있다. 예시적인 TPO 실시예는 마우스/퍽 쉘(8510)이 그의 하부 표면 상의 돌출부들을 통해 TSA 표면과 압력 접촉하는 교체가능 접촉면 플레이트(8520)와 결합되어 있는 2-피스 마우스/퍽 어셈블리를 도시한다. 도 85(8500)에 개괄적으로 도시된 바와 같이, 마우스/퍽 쉘(8510)은 마우스/퍽 쉘(8510)의 보디 내의 압출된 슬라이딩 채널을 통해 대응하여 인덱싱된 교체가능 접촉면 플레이트(8520)를 수납하도록 설계된다.
도 87(8700) 및 도 88(8800)에 도시된 변형들에 표시된 바와 같이, 접촉면 플레이트는 마우스/퍽을 고유하게 식별해주는 다수의 상이한 압력 패턴들을 제공하도록 아주 다양한 방식들로 구성될 수 있다. 물론, 이 교시내용들을 사용하여 단일 피스 마우스/퍽 구성들을 발생시키는 것이 가능할 것이다. 그렇지만, 인간공학적 마우스 쉘(8510)을 선택하고 이것을 다수의 교체가능 접촉면 플레이트들(8520)로 재구성할 수 있는 것은 게임 애플리케이션 등과 같은 소프트웨어와 인터페이싱할 때 사용자에 대한 큰 자유도를 가능하게 한다.
도 81(8100) 내지 도 88(8800)에 도시된 바와 같은 마우스/퍽 TPO의 형성은 마우스/퍽 위에서의 측방 압력 차이들이 TSA 상에서 감지된 압력 차이들로 변환될 수 있게 한다. 예를 들어, 압력이 교체가능 접촉면 플레이트(8520)의 하부 상의 다양한 표면 접촉 패드들(8521, 8522, 8523) 간에 재분산될 때, 이것은 소프트웨어에 의해 동등한 마우스 클릭들 또는 다른 GUI 메시징 정보로서 해석될 수 있다. 도 88(8800)에 도시된 바와 같은 다른 접촉 패드 정보는, 접촉 플레이트의 하부 표면 상에 제공되는 접촉 패드들의 수 및 유형에 따라, 2개 이상의 축에서 압력 차이들이 검출될 수 있게 한다. 다양한 접촉점들의 수 및 배치의 변형들은 사용자 입력 활동과 연관된 아주 다양한 동작들을 제공한다.
TPO 조이스틱(8900 내지 9600)
본 발명은, 일부 바람직한 실시예들에서, 도 89(8900) 내지 도 96(9600)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 TPO 조이스틱 형태로 구현될 수 있다. 이 도면들은 자기 인력을 통해 TSA 표면과 결합될 수 있는 조이스틱을 개시하고, 조이스틱이 아주 다양한 위치들에서 교합될 수 있게 한다. TSA와 조이스틱 사이의 접촉점이 최적으로는 임의의 통합된 볼 베어링을 가지는 스프링 장착 접촉기일 수 있다. 도 95(9500) 및 도 96(9600)에 개괄적으로 도시된 바와 같이, 조이스틱은 또한 주어진 조이스틱 위치에서 선택기로서 기능할 수 있는 스프링 장착 푸시버튼(그리고 대응하는 압력 접촉 샤프트)을 포함할 수 있다. 이 동작은 마우스 키의 기능을 흉내낼 수 있다. 조이스틱의 좌표 위치가 조이스틱 반지름 각(radial angle)의 비선형 함수이기 때문에, 측정된 TSA 압력 위치와 조이스틱의 사용자 배치 각도 사이의 관계를 보정하기 위해 소프트웨어가 사용될 수 있다.
TPO 트랙패드(9700 내지 10000)
본 발명은, 일부 바람직한 실시예들에서, 도 97(9700) 내지 도 100(10000)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 TPO 트랙패드 형태로 구현될 수 있다. 이 형태의 TPO는 응용에 특유한 TPO의 표면 상의 특수 표식 또는 다른 촉각 형태들을 가질 수 있다. 그에 따라, 이는 소프트웨어 특정 기능을 TSA에 포함시키는 아주 일반적인 방법을 나타낸다.
TPO 키패드(10100 내지 10400)
본 발명은, 일부 바람직한 실시예들에서, 도 101(10100) 내지 도 104(10400)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 TPO 키패드 형태로 구현될 수 있다. 여기서 앞서 기술된 TPO 트랙패드가 키패드 오버레이에서의 각각의 키와 연관된 접촉점들로 구성되어 있는 커스텀 오버레이 및 연관된 커스텀 인덱싱된 압력 접촉기(IPC)로 보강될 수 있다.
편평한 오버레이(10500)
가장 간단한 형태의 물리적 터치 센서 보강은 편평한 가요성 오버레이에 의해 달성된다. 이 오버레이는 상이한 센서 기능들을 표시하는 마킹들로 인쇄될 수 있다. 예를 들어, QWERTY 키보드 오버레이는 키보드 패턴이 그의 상부 표면 상에 인쇄되어 있는 얇은 가요성 플라스틱 멤브레인에 불과할 수 있다. 센서 상에 배치될 때, (올바른 소프트웨어가 또한 인에이블되어 있다고 가정하면) 센서는 터치 데이터를 키보드 키스트로크들로 변환할 수 있는 기능적 키보드로 바뀔 수 있다. 오버레이는 시각적 피드백을 사용자에게 제공하여, 키보드 기능의 사용성을 증대시킨다. 다수의 촉각 표면 패턴들을 갖는 이 편평한 TPO 오버레이들의 다양한 예들이 도 105(10500)에 도시되어 있다.
TPO 트랙패드/키패드 오버레이 구성(10500 내지 11200)
본 발명은 도 105(10500) 내지 도 112(11200)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 아주 다양한 방식들로 TPO 트랙패드/키패드 오버레이들을 구현할 수 있다. 이 도면들에 제공된 예들은 정사각형 구성으로 도시되어 있지만, 임의의 유형의 주변부 형태로 제작될 수 있다. 그에 부가하여, 9개의 키들이 도면들에 도시되어 있지만, 본 발명이 응용 현황에 기초하여 임의의 수의 키들을 포함할 수 있다. 도면들에 표현된 키들은 엠보싱된 표식을 포함하지만, 이것이 본 발명의 제한이 아니다.
이 도면들은 3차원 가요성 오버레이의 사용에 의해 가능하게 되는 다양한 특징부들의 오버레이 단면들을 도시하고 있다. 촉각적 피드백을 사용자에게 제공하기 위해 텍스처가 추가될 수 있다. 사용성을 증대시키기 위해 특징부들 주위에 만입부들 또는 리지들을 추가하는 것이 또한 가능하다. 상승된/하강된 독립형 버튼들을 생성하는 것이 또한 가능하다. 미묘한 표시기들이 작은 상승된 범프들에 의해 구현될 수 있다. 마지막으로, 디바이스를 사용할 때 사용자들에게 버튼 "느낌"을 주기 위해 돔 스위치 버튼들이 3차원 오버레이로 성형될 수 있다.
도 105(10500)는 그의 제조와 연관된 인쇄된 텍스트 및/또는 키 표면 텍스처링을 가질 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 기본적인 편평한 트랙패드/키패드 오버레이를 도시한다. 도 106(10600)은 버튼들/키들 주위에 에지 만입부들을 포함하는 트랙패드/키패드 오버레이를 도시한다. 도 107(10700)은 버튼들/키들 주위에 에지 리지들을 포함하는 트랙패드/키패드 오버레이를 도시한다. 도 108(10800)은 상승된 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이를 도시한다. 도 109(10900)는 눌러진/하강된 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이를 도시한다. 도 110(11000)은 상승된 범프 표식을 갖는 눌러진/하강된 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이를 도시한다.
도 111(11100)은 돔형 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이를 도시한다. 도 112(11200)는 키 캡들을 갖는 돔형 키/버튼 트랙패드/키패드 오버레이를 도시한다. 3D 오버레이에서, 오버레이의 배면을 편평하지 않게 만드는 것이 가능하다. 이것은 오버레이가 센서를 활성화시키기 위해 필요하게 되는 힘의 레벨을 제어할 수 있게 한다. 예를 들어, 센서로 힘을 실제로 전달하는 데 최소 레벨의 힘이 요구되도록 돔 스위치 구조가 생성될 수 있다(도 111(11100) 및 도 112(11200)).
모듈식 TPO 구성(11300 내지 12000)
본 발명은, 일부 바람직한 실시예들에서, 도 113(11300) 내지 도 120(12000)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 모듈식 구조 형태로 TPO를 구현할 수 있다. 이 예시적인 실시예들은 TPO 구조물의 X-축 및 Y-축을 따라 대칭 래치-걸쇠(latch-and-clasp) 메커니즘들을 포함한다. 이 대칭 래치-걸쇠 구조물들은 TSA에의 통합된 촉각 터치 센서 인터페이스를 형성하기 위해 각종의 TPO 구조물들이 결합되고 TSA 상에 배치될 수 있게 한다.
도 113(11300) 내지 도 116(11600)의 단일 키 도면들에 도시된 바와 같이, 각각의 TPO 구조물은 인접한 TPO 구조물들에 있는 대응하는 암 부분(female portion)들과 결합하는 수평/수직 래치-걸쇠 수 부분(male portion)들을 포함한다. 도 116(11600)에 표시된 바와 같이, 이 래치-걸쇠 수 부분들은 심미적 목적을 위해 이 구조물들을 포함하는 TPO 어레이들의 주변 에지들에서 트리밍되거나 절단될 수 있다. 대응하는 수 래치-걸쇠 부분들과 암 래치-걸쇠 부분들이 결합될 때, TSA에의 단일의 인터페이스를 형성하기 위해 여기서 정의된 바와 같은 각종의 TPO 구조물들이 결합될 수 있는 일체화된 TPO 구조물이 형성될 수 있다. 이것의 3x3 예가 도 117(11700) 내지 도 120(12000)에 제공된다.
자동 식별된 모듈식 TPO 구성(12100 내지 12800)
본 발명은, 일부 바람직한 실시예들에서, 도 121(12100) 내지 도 128(12800)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 통합된 자동 식별 메커니즘들을 갖는 TPO를 구현할 수 있다. 이 예시적인 실시예들은 TPO가 TSA의 표면에 자기적으로 부착될 때 TSA에 의해 감지되는 각각의 TPO의 하부 상에 TPO 식별자(TPI) 비트 기반 식별 코드들을 포함한다. 이러한 방식으로, TSA를 조회하는 소프트웨어는 TSA의 표면 상에서 특정의 압력 비트 시퀀스들을 찾고 그 특정의 TSA 위치에 위치된 TPO의 유형을 자동으로 식별할 수 있다. 이 자동 TPO 식별은 이어서 사용자 개입을 필요로 함이 없이 적절한 소프트웨어 드라이버들 및/또는 애플리케이션 소프트웨어를 자동으로 로딩할 수 있다.
도 121(12100) 내지 도 128(12800)에 도시된 예시적인 TPO 구조물들이 앞서 기술된 모듈식 TPO 연결 특징부들을 이용하지만, 인코딩된 비트 패턴들의 TSA에 의한 압력 감지에 기초한 TPO 구조물들의 자동 식별은 이 특징부를 필요로 하지 않는다. 그렇지만, 이 도면들에서의 실시예가 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸다고 생각된다.
예시적인 TSA+TPO 조립된 키보드(12600 및 12700)
도 126(12600) 및 도 127(12700)에 개괄적으로 도시된 바와 같이, 앞서 기술된 기법들은 TPO 요소들을 압력 감지 TSA 표면 상에 단순히 배치하는 것에 의해 임의적인 구성의 키보드들을 조립하는 데 사용될 수 있다. 자동 식별 특징과 결합될 때, TPO 어레이들은 임의적인 수의 상이한 TPO 오버레이들을 사용자 정의된 어레이 패턴으로 단순히 결합시키는 것에 의해 커스텀 키보드 구조물들을 발생시키는 강력한 방법을 제공한다. TPO 어레이를 TSA 상에 배치하는 것은 이어서 TSA 내의 TPD에 의해 읽혀지는 TPI ID(identification)에 기초하여 각각의 개별 TPO 오버레이를 제대로 해석하는 데 필요한 적절한 애플리케이션 소프트웨어 및 드라이버들로 소프트웨어를 자동으로 구성한다.
예시적인 TSA+TPO 식별 방법(12800)
앞서 기술된 자동 TPO 식별 표식은, 많은 발명 실시예들에서, 자동 TPO 식별 방법과 연관될 수 있다. 도 128(12800)의 플로우차트에 개괄적으로 도시된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 자동 TPO 식별 방법은 일반적으로 하기의 단계들을 포함하는 것으로 기술될 수 있다:
(1) TPO 오버레이 ID를 TPO 비트 기반 물리적 식별자(TPI)로서 TPO의 하부 표면 상에 인코딩하는 단계(12801);
(2) 자동 식별된 TPO를 TSA 표면에 부착하는 단계(12802);
(3) 자동 식별된 TPO와 연관된 압력점들을 찾아내기 위해 TSA의 표면을 스캐닝하는 단계(12803);
(4) TSA 표면 상에서 새로운 TPO 압력점들이 검출되었는지를 결정하고, 그렇지 않은 경우, 단계(10)로 진행하는 단계(12804);
(5) TSA의 표면 상의 자동-ID 필드를 표시하는 TPI 압력 위치맞춤 패턴(TRP)을 찾아내는 단계(12805);
(6) 식별된 TRP 위치맞춤 패턴의 위치를 사용하여 TPO ID 필드(TPI)를 찾아내는 단계(12806);
(7) TPI 내의 이진 압력점들로부터의 TSA의 표면 상의 찾아낸 TPI 필드를 TPI 인덱스(TPX) 값으로 디코딩하는 단계(12807);
(8) TPX 인덱스를 탐색 인덱싱 키(lookup indexing key)로서 사용하여 애플리케이션/드라이버 소프트웨어 데이터베이스(12811)로부터 현재 검출된 TPO에 대한 TPO 지원 소프트웨어를 검색하는 단계(12808);
(9) 애플리케이션/드라이버 소프트웨어 데이터베이스(12811)로부터 로딩된 TPX 인덱싱된 소프트웨어를 사용하여 소프트웨어 애플리케이션/사용자 인터페이스를 사용자에게 제공하는 단계(12809);
(10) 애플리케이션/드라이버 소프트웨어 데이터베이스(12811)로부터 기존의 또는 동적으로 로딩된 소프트웨어 드라이버들/애플리케이션들에 기초하여 TSA의 표면 상에 배치된 TPO들로부터의 TSA 입력들을 해석하고 단계(3)로 진행하는 단계(12810).
이 개괄적인 방법은 다수의 인자들에 따라 대폭 수정될 수 있고, 단계들의 재배열 및/또는 추가/삭제는 본 발명의 범주에 의해 예상되고 있다. 이 바람직한 예시적인 실시예 방법 및 다른 바람직한 예시적인 실시예 방법들을 본원에 기술되는 각종의 바람직한 예시적인 실시예 시스템들과 통합시키는 것이 본 발명의 전체적인 범주에 의해 예상되고 있다.
바람직한 실시예 시스템 요약
본 발명의 바람직한 예시적인 시스템 실시예는 기본적인 주제인 구조에서의 아주 다양한 변형들을 예상하고 있지만, 하기의 것들을 포함하는 촉각 터치 센서 시스템으로서 일반화될 수 있다:
(a) 터치 센서 어레이(TSA); 및
(b) TSA 압력 오버레이(TPO)를 포함하고;
여기서:
TSA는 행-열 힘 검출을 포함하는 압력 감지 표면(PSS)을 포함하며;
TPO는 압력 접촉면(PCS)을 포함하고;
TPO는 PSS를 오버레이하며;
TPO는 PCS를 통해 PSS에 압력을 전달하도록 구성되고;
TSA는 TPO가 PSS 상에 존재하는지를 결정하도록 구성되며;
TSA는 TPO의 ID(identification)(TPI)를 검출하도록 구성된 TPO 검출기(TPD)를 포함하고;
TSA는 TPO의 검출된 TPI에 기초하여 전달된 압력을 해석하도록 구성된다.
이 개괄적인 시스템 요약은 이 전반적인 설계 설명에 따라 아주 다양한 발명 실시예들을 생성하기 위해 본원에 기술되는 다양한 요소들에 의해 보강될 수 있다.
바람직한 실시예 방법 요약
본 발명의 바람직한 예시적인 방법 실시예는 기본적인 주제인 구현에서의 아주 다양한 변형들을 예상하고 있지만, 하기의 것들을 포함하는 촉각 터치 센서 방법으로서 일반화될 수 있다:
(1) 압력 접촉면(PCS)을 포함하는 터치 센서 물리적 오버레이(TPO)의 기능을 고유하게 식별하기 위해 오버레이 ID(identification)(TPI)를 TPO 내에 인코딩하는 단계;
(2) PCS를 통한 행-열 힘 검출을 포함하는 압력 감지 표면(PSS)으로의 압력의 전달을 가능하게 하기 위해 PSS를 포함하는 터치 센서 어레이(TSA)의 표면에 TPO를 오버레이하는 단계;
(3) TPO 검출기(TPD)로 TPI를 읽는 단계;
(4) 사용자 컴퓨팅 디바이스(UCD)를 사용하여 하드웨어 컴퓨터 인터페이스(HCI)를 통해 TPI를 조회하는 단계;
(5) TPD에 의해 읽혀진 TPI에 기초하여 애플리케이션 소프트웨어 드라이버(ASD)를 UCD에 로딩하는 단계;
(6) TPD에 의해 읽혀진 TSI에 기초하여 소프트웨어 애플리케이션/인터페이스를 사용자에게 제공하는 단계;
(7) TPD에 의해 읽혀진 TSI에 기초하여 HCI를 통해 TSA 입력들로부터의 입력들을 해석하는 단계; 및
(8) TSO가 수정되거나 대체되지 않은 경우 단계(6)로 진행하고 TPD가 TSA 상에 배치된 TPO에서 변화를 검출한 경우 단계(2)로 진행하는 단계.
본 기술분야의 통상의 기술자라면 본 발명의 교시내용을 제한함이 없이 이 방법 단계들이 보강되거나 재배열될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 이 개괄적인 방법 요약은 이 전반적인 설계 설명에 따라 아주 다양한 발명 실시예들을 생성하기 위해 본원에 기술되는 다양한 요소들에 의해 보강될 수 있다.
시스템/방법 변형
본 발명은 기본적인 주제인 구조에서 아주 다양한 변형들을 예상하고 있다. 이전에 제공된 예들은 전범위의 가능한 사용들을 나타내지 않는다. 그들은 거의 무한한 가능한 것들 중 몇몇을 열거하는 것으로 의도되어 있다.
이 기본적인 시스템 및 방법은 하기의 것들(이들로 제한되지 않음)을 포함하는 각종의 보조 실시예들로 보강될 수 있다:
본 기술분야의 통상의 기술자라면 이상의 발명 설명 내에서 교시된 요소들의 조합들에 기초하여 다른 실시예들이 가능하다는 것을 잘 알 것이다.
일반화된 컴퓨터 사용가능 매체
다양한 대안의 실시예들에서, 본 발명은 컴퓨터화된 컴퓨팅 시스템에서 사용하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자라면 본 발명에 의해 정의된 기능들을 정의하는 프로그램들이 임의의 적절한 프로그래밍 언어로 작성되고, 하기의 것들(이들로 제한되지 않음)을 포함하는 많은 형태들로 컴퓨터에 전달될 수 있다는 것을 잘 알 것이다: (a) 쓰기가능하지 않은 저장 매체(예컨대, ROM 또는 CD-ROM 디스크와 같은 읽기 전용 메모리 디바이스들) 상에 영구적으로 저장되는 정보; (b) 쓰기가능한 저장 매체(예컨대, 플로피 디스크, 하드 드라이브, 및 USB 썸 드라이브) 상에 변경가능하게 저장되는 정보; 및/또는 (c) 근거리 네트워크, 전화 네트워크, 또는 인터넷과 같은 공중 네트워크와 같은, 통신 매체를 통해 컴퓨터로 전달되는 정보. 본 발명 방법들을 구현하는 컴퓨터 판독가능 명령어들을 전달할 때, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 본 발명의 대안의 실시예들을 나타낸다.
본원에 개괄적으로 예시된 바와 같이, 본 발명 시스템 실시예들은 컴퓨터 판독가능 코드 수단이 구현되어 있는 컴퓨터 사용가능 매체를 포함하는 각종의 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자라면 본원에 기술되는 다양한 프로세스들과 연관된 소프트웨어가 아주 다양한 컴퓨터 액세스가능 매체 - 소프트웨어가 이로부터 로딩되고 활성화됨 - 에 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. In re Beauregard, 35 USPQ2d 1383(미국 특허 5,710,578)에 따르면, 본 발명은 본 발명의 범주 내에서 이 유형의 컴퓨터 판독가능 매체를 예상하고 포함한다. In re Nuijten, 500 F.3d 1346(Fed. Cir. 2007)(미국 특허 출원 제09/211,928호)에 따르면, 본 발명 범주는 매체가 유형적이기도 하고 비일시적이기도 한 컴퓨터 판독가능 매체로 제한된다.
결론
고분해능 터치 센서 어레이(TSA)의 물리적 보강을 가능하게 하는 촉각 터치 센서(TTS) 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 물리적 보강은 TSA 위에 배치된 TSA 물리적 오버레이(TPO)를 사용하여 달성된다. TPO는 아래에 있는 TSA에 힘을 전달하도록 제작된다. 힘 전달은 오버레이에 가해지는 사용자 힘을 아래에 있는 TSA에 전달하는, 가요성 오버레이를 사용하여 또는 경성 기계적 오버레이에 의해 달성된다. TPO 내에 TPO 식별자(TPI)를 포함시키는 것은 TPO 검출기(TPD)에 의한 TPO의 식별을 가능하게 하여, TSA의 동작 특성들이 사용자 컴퓨팅 디바이스(UCD)에 의해 현재 부착된 TPO 구조물에 부합하도록 자동으로 재구성될 수 있게 한다. UCD는 현재 부착된 TPO로부터 TPD에 의해 읽혀진 TPI에 응답하여 적절한 애플리케이션 소프트웨어 드라이버(ASD)를 자동으로 로딩하도록 구성될 수 있다.
청구항 해석
본 발명의 청구항을 해석할 때 이하의 규칙들이 적용된다.
본 발명의 바람직한 실시예가 첨부 도면에 예시되고 이상의 상세한 설명에 기술되었지만, 본 발명이 개시된 실시예들로 제한되지 않고, 이하의 청구항에 기재되고 한정되어 있는 본 발명의 사상을 벗어나지 않고, 다수의 재배열들, 수정들 및 치환들이 가능하다는 것을 잘 알 것이다.
Claims (60)
- 촉각 터치 센서(TTS) 시스템으로서,
(a) 터치 센서 어레이(TSA); 및
(b) TSA 압력 오버레이(TPO)를 포함하고;
상기 TSA는 행-열 힘 검출(row-column force detection)을 포함하는 압력 감지 표면(PSS)을 포함하며;
상기 TPO는 압력 접촉면(PCS)을 포함하고;
상기 TPO는 상기 PSS를 오버레이하며;
상기 TPO는 상기 PCS를 통해 상기 PSS에 압력을 전달하도록 구성되고;
상기 TSA는 상기 TPO가 상기 PSS 상에 존재하는지를 결정하도록 구성되며;
상기 TSA는 상기 TPO의 ID(identification)(TPI)를 검출하도록 구성된 TPO 검출기(TPD)를 포함하고;
상기 TSA는 상기 TPO의 상기 검출된 TPI에 기초하여 상기 전달된 압력을 해석하도록 구성되는, 촉각 터치 센서 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 TPO의 적어도 일부분이 투명한, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO의 적어도 일부분이 반투명한, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 사출 성형(injection molding); 3D 프린팅; 엠보싱; 블랭크 오버레이(blank overlay)들로부터의 레이저 절단; 및 스톡 오버레이(stock overlay) 재료들로부터의 레이저 절단으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 제조 공정을 통해 형성되는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 Rogers Corporation PORON® 브랜드 마이크로셀룰러 우레탄; 우레탄; 우레탄 폼; 실리콘; 실리콘 폼; 네오프렌 폼; 고무; 열가소성 폴리우레탄(TPU); 및 인쇄된 종이 시트를 보유하는 투명 오버레이 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 가요성(flexible) 오버레이를 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 텍스처링된 표면을 포함하는 가요성 오버레이를 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 표면 텍스처링을 갖는 키/버튼; 에지 만입부(edge indentation)들을 갖는 키/버튼; 에지 리지(edge ridge)들을 갖는 키/버튼; 상승된 오버레이를 갖는 키/버튼; 눌러진/하강된 오버레이를 갖는 키/버튼; 상승된 범프 표식(bump indicia)을 갖는 키/버튼; 돔형 오버레이를 갖는 키/버튼; 및 돔형 오버레이 및 키 캡들을 갖는 키/버튼으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 키/버튼 특징부를 포함하는 가요성 오버레이를 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 경성(rigid) 기계적 오버레이를 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 QWERTY 키보드; DVORAK 키보드; 법원 속기사 키보드; 숫자 키패드 키보드; 피아노 키보드; 악기 키보드; 및 음악 샘플러 플레이어 키보드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 키보드를 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TSA와 접촉할 때 고유의 힘 프로파일을 가하도록 구성되는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TPI를 포함하는 RFID(radio frequency identification) 태그를 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TPD에 의해 판독가능한 광학적 TPI를 추가로 포함하고, 상기 광학적 TPI는 바코드; QR 코드; 및 텍스트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 하나 이상의 자석들의 사용을 통해 상기 TSA에 부착되는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 주변 에지 삽입; 측면 에지 삽입; 자기(magnetic) 베젤; 및 힌지 달린(hinged) 베젤로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 메커니즘을 사용하여 상기 TSA에 부착되는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPI는 상기 TPO에 배치된 자석들의 검출을 통해 상기 TPD에 의해 결정되는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPI는 상기 PCS 내에 존재하는 표면 돌출부들의 검출을 통해 상기 TPD에 의해 결정되는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPI는 상기 TPO에서의 RFID(radio frequency identification) 태그의 존재를 통해 상기 TPD에 의해 결정되는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 슬라이더; 노브; 토글 스위치; 푸시버튼 스위치; 조이스틱; 조이스틱/푸시버튼 조합; 및 마우스/퍽으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 물리적 압력 발생 디바이스를 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 마우스/퍽을 포함하고, 상기 마우스/퍽에 대한 위치, 회전, 및/또는 상기 마우스/퍽에 의해 상기 PSS에 가해지는 차분 틸트 압력(differential tilt pressure)이 상기 TSA에 의해 감지되는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 마우스/퍽을 포함하고, 마우스/퍽 쉘(mouse/puck shell)이 교체가능 접촉면 플레이트에 결합되는 것을 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPD는 자력계; RFID(radio frequency identification) 태그 판독기; RFID(radio frequency identification) 태그 어레이 판독기; 카메라; 광학 센서; 커패시턴스 센서; 유도성 센서; 및 컨덕턴스 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 검출기를 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TSA의 선택된 영역에 미리 결정된 커패시턴스 프로파일을 제공하도록 구성된 전도성 전극들을 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TSA의 선택된 영역에 미리 결정된 컨덕턴스 프로파일을 제공하도록 구성된 전도성 전극들을 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TSA의 선택된 영역에 미리 결정된 인덕턴스 프로파일을 제공하도록 구성된 전도성 전극들을 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 복수의 TPO 구조물들의 모듈식 조합들의 형성을 가능하게 하기 위해 상기 TPO의 X-축 및 Y-축을 따라 대칭 래치-걸쇠(latch-and-clasp) 메커니즘들을 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TSA는 상기 TPO와 연관된 상기 TPI의 상기 TPD에 의한 검출에 응답하여 애플리케이션 소프트웨어 드라이버(ASD)를 사용자 컴퓨팅 디바이스(UCD) 상에 자동으로 로딩하기 위해 상기 UCD와 상호작용하도록 구성된 하드웨어 컴퓨터 인터페이스(HCI)를 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 압전 요소; 공압 요소; 및 가열 요소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 변형 액추에이터로부터 활성화되는 프로그래밍가능 변형가능 멤브레인을 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TSA 내의 광원으로부터의 측면 조명을 받아들이도록 구성되는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 TPO는 전력 하베스팅(harvesting) 코일의 사용을 통해 전기 에너지를 수집하도록 구성되는, 촉각 터치 센서 시스템.
- 촉각 터치 센서(TTS) 방법으로서,
(1) 압력 접촉면(PCS)을 포함하는 터치 센서 물리적 오버레이(TPO)의 기능을 고유하게 식별하기 위해 오버레이 ID(identification)(TPI)를 상기 TPO 내에 인코딩하는 단계;
(2) 상기 PCS를 통한 행-열 힘 검출을 포함하는 압력 감지 표면(PSS)으로의 압력의 전달을 가능하게 하기 위해 상기 PSS를 포함하는 터치 센서 어레이(TSA)의 표면에 상기 TPO를 오버레이하는 단계;
(3) TPO 검출기(TPD)로 상기 TPI를 판독하는 단계;
(4) 사용자 컴퓨팅 디바이스(UCD)를 사용하여 하드웨어 컴퓨터 인터페이스(HCI)를 통해 상기 TPI를 조회(interrogate)하는 단계;
(5) 상기 TPD에 의해 판독된 상기 TPI에 기초하여 애플리케이션 소프트웨어 드라이버(ASD)를 상기 UCD에 로딩하는 단계;
(6) 상기 TPD에 의해 판독된 상기 TSI에 기초하여 소프트웨어 애플리케이션/인터페이스를 사용자에게 제공하는 단계;
(7) 상기 TPD에 의해 판독된 상기 TSI에 기초하여 상기 HCI를 통해 상기 TSA 입력들로부터의 입력들을 해석하는 단계; 및
(8) 상기 TSO가 수정 또는 대체되지 않은 경우 단계(6)로 진행하고 상기 TPD가 상기 TSA 상에 배치된 상기 TPO에서 변화를 검출한 경우 단계(2)로 진행하는 단계를 포함하는, 촉각 터치 센서 방법. - 제31항에 있어서, 상기 TPO의 적어도 일부분이 투명한, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO의 적어도 일부분이 반투명한, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 사출 성형; 3D 프린팅; 엠보싱; 블랭크 오버레이들로부터의 레이저 절단; 및 스톡 오버레이 재료들로부터의 레이저 절단으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 제조 공정을 통해 형성되는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 Rogers Corporation PORON® 브랜드 마이크로셀룰러 우레탄; 우레탄; 우레탄 폼; 실리콘; 실리콘 폼; 네오프렌 폼; 고무; 열가소성 폴리우레탄(TPU); 및 인쇄된 종이 시트를 보유하는 투명 오버레이 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 가요성 오버레이를 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 텍스처링된 표면을 포함하는 가요성 오버레이를 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 표면 텍스처링을 갖는 키/버튼; 에지 만입부들을 갖는 키/버튼; 에지 리지들을 갖는 키/버튼; 상승된 오버레이를 갖는 키/버튼; 눌러진/하강된 오버레이를 갖는 키/버튼; 상승된 범프 표식을 갖는 키/버튼; 돔형 오버레이를 갖는 키/버튼; 및 돔형 오버레이 및 키 캡들을 갖는 키/버튼으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 키/버튼 특징부를 포함하는 가요성 오버레이를 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 경성 기계적 오버레이를 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 QWERTY 키보드; DVORAK 키보드; 법원 속기사 키보드; 숫자 키패드 키보드; 피아노 키보드; 악기 키보드; 및 음악 샘플러 플레이어 키보드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 키보드를 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TSA와 접촉할 때 고유의 힘 프로파일을 가하도록 구성되는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TPI를 포함하는 RFID(radio frequency identification) 태그를 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TPD에 의해 판독가능한 광학적 TPI를 추가로 포함하고, 상기 광학적 TPI는 바코드; QR 코드; 및 텍스트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 하나 이상의 자석들의 사용을 통해 상기 TSA에 부착되는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 주변 에지 삽입; 측면 에지 삽입; 자기 베젤; 및 힌지 달린 베젤로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 메커니즘을 사용하여 상기 TSA에 부착되는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPI는 상기 TPO에 배치된 자석들의 검출을 통해 상기 TPD에 의해 결정되는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPI는 상기 PCS 내에 존재하는 표면 돌출부들의 검출을 통해 상기 TPD에 의해 결정되는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPI는 상기 TPO에서의 RFID(radio frequency identification) 태그의 존재를 통해 상기 TPD에 의해 결정되는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 슬라이더; 노브; 토글 스위치; 푸시버튼 스위치; 조이스틱; 조이스틱/푸시버튼 조합; 및 마우스/퍽으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 물리적 압력 발생 디바이스를 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 마우스/퍽을 포함하고, 상기 마우스/퍽에 대한 위치, 회전, 및/또는 상기 마우스/퍽에 의해 상기 PSS에 가해지는 차분 틸트 압력이 상기 TSA에 의해 감지되는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 마우스/퍽을 포함하고, 마우스/퍽 쉘이 교체가능 접촉면 플레이트에 결합되는 것을 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPD는 자력계; RFID(radio frequency identification) 태그 판독기; RFID(radio frequency identification) 태그 어레이 판독기; 카메라; 광학 센서; 커패시턴스 센서; 유도성 센서; 및 컨덕턴스 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 검출기를 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TSA의 선택된 영역에 미리 결정된 커패시턴스 프로파일을 제공하도록 구성된 전도성 전극들을 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TSA의 선택된 영역에 미리 결정된 컨덕턴스 프로파일을 제공하도록 구성된 전도성 전극들을 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TSA의 선택된 영역에 미리 결정된 인덕턴스 프로파일을 제공하도록 구성된 전도성 전극들을 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 복수의 TPO 구조물들의 모듈식 조합들의 형성을 가능하게 하기 위해 상기 TPO의 X-축 및 Y-축을 따라 대칭 래치-걸쇠 메커니즘들을 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TSA는 상기 TPO와 연관된 상기 TPI의 상기 TPD에 의한 검출에 응답하여 애플리케이션 소프트웨어 드라이버(ASD)를 사용자 컴퓨팅 디바이스(UCD) 상에 자동으로 로딩하기 위해 상기 UCD와 상호작용하도록 구성된 하드웨어 컴퓨터 인터페이스(HCI)를 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 압전 요소; 공압 요소; 및 가열 요소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 변형 액추에이터로부터 활성화되는 프로그래밍가능 변형가능 멤브레인을 추가로 포함하는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 상기 TSA 내의 광원으로부터의 측면 조명을 받아들이도록 구성되는, 촉각 터치 센서 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 TPO는 전력 하베스팅 코일의 사용을 통해 전기 에너지를 수집하도록 구성되는, 촉각 터치 센서 방법.
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