KR20180121837A - 촉각적 인지로부터 컴포넌트들을 선택적으로 은닉하도록 구성되는 사용자 인터페이스 디바이스 - Google Patents

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Abstract

사용자 입력 컴포넌트, 기계적 메타재료 영역, 하나 이상의 액추에이터, 및 제어 유닛을 가지는 사용자 인터페이스 디바이스가 제시된다. 기계적 메타재료 영역은 사용자 입력 컴포넌트 위에 위치된다. 하나 이상의 액추에이터는, 하나 이상의 액추에이터를 이용하여 기계적으로 변형가능한 내부 구조를 가지며 하나 이상의 액추에이터에 의한 내부 구조의 변형에 응답하여 변화하는 기계적 특징을 가지는, 기계적 메타재료 영역에 커플링된다. 제어 유닛은 하나 이상의 액추에이터와 통신하며, 사용자 입력 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 하는지를 결정하고, 하나 이상의 액추에이터를 활성화시켜 기계적 메타재료 영역의 내부 구조를 기계적으로 변형하도록 구성된다.

Description

촉각적 인지로부터 컴포넌트들을 선택적으로 은닉하도록 구성되는 사용자 인터페이스 디바이스{USER INTERFACE DEVICE CONFIGURED TO SELECTIVELY HIDE COMPONENTS FROM TACTILE PERCEPTION}
본 발명은 촉각적 인지로부터 컴포넌트들을 선택적으로 은닉하도록 구성되는 사용자 인터페이스 디바이스에 관한 것이며, 사용자 인터페이스, 게임, 자동차 인터페이스, 웨어러블 디바이스, 및 가전 제품에서 응용예를 가진다.
다양한 응용예들에서의 전자 디바이스들과의 휴먼 인터페이스, 및 보다 자연스럽고, 사용하기 쉽고, 정보성이 있는 인터페이스 디바이스에 대한 요구는 지속적인 관심사이다. 일부 응용예들은 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 모바일 폰, 및 홈 비디오 게임 콘솔 제어기와 같은, 사용자 인터페이스 디바이스와 상호작용하는 것을 수반한다. 사용자들은 사용자 인터페이스 디바이스로부터 코맨드들 또는 데이터를 입력함으로써 컴퓨팅 환경과 상호작용할 수 있다. 사용자 인터페이스 디바이스 내의 또는 사용자 인터페이스 디바이스와 통신하는 컴퓨터 시스템은 사용자 인터페이스 디바이스와의 사용자의 상호작용에 응답하여 컴퓨팅 환경을 업데이트할 수 있다. 컴퓨팅 환경에 대한 업데이트들을 디스플레이하도록 시각적 피드백이 제공될 수 있다. 일부 사용자 인터페이스 디바이스들은 물리적 버튼 또는 물리적 키보드와 같은, 물리적 사용자 입력 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일부 사용자 인터페이스 디바이스들에서, 햅틱 피드백(예를 들어, 촉각적 피드백 또는 운동감각적 피드백)이 사용자에게 제공된다. 햅틱 피드백(또는, 더 일반적으로는 햅틱 효과)은 사용자 인터페이스 디바이스가 사용되고 있음에 따라 시각적 및 청각적 피드백과 결합될 수 있다.
본원에서의 실시예들의 하나의 양태는 사용자 입력 컴포넌트, 사용자 입력 컴포넌트 위에 위치되는 기계적 메타재료 영역, 및 기계적 메타재료 영역에 커플링되는 하나 이상의 액추에이터를 포함하는, 사용자 인터페이스 디바이스(예를 들어, 모바일 폰)에 관한 것이다. 기계적 메타재료 영역은 하나 이상의 액추에이터에 의해 변형가능한 내부 구조를 가지며, 하나 이상의 액추에이터에 의한 내부 구조의 변형에 응답하여 변화하는 기계적 특징을 가진다. 사용자 인터페이스 디바이스는 하나 이상의 액추에이터와 통신하는 제어 유닛을 더 포함한다. 제어 유닛은 사용자 입력 컨포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 하는지를 결정하도록 구성되고, 사용자 입력 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 한다는 결정에 응답하여 하나 이상의 액추에이터를 활성화시켜 기계적 메타재료 영역의 내부 구조를 변형시키도록 구성된다.
실시예에서, 하나 이상의 액추에이터는 기계적 메타재료 영역을 늘이거나 압축하도록 구성된다. 기계적 메타재료 영역의 기계적 특징은 기계적 메타재료 영역이 늘어나거나 압축되는 것에 응답하여 변화한다.
실시예에서, 기계적 메타재료 영역은 기계적 메타재료의 직사각형 층을 포함한다. 하나 이상의 액추에이터는 기계적 메타재료 영역의 직사각형 층의 길이 또는 폭을 따라 기계적 메타재료 영역을 늘이거나 압축하도록 구성된다.
실시예에서, 제어 유닛은 사용자 인터페이스 디바이스 상의 햅틱 효과가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 하는지를 결정하고, 햅틱 효과가 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 은닉되어야 한다고 결정하는 것에 응답하여 하나 이상의 액추에이터를 활성화시키도록 추가로 구성된다.
실시예에서, 사용자 입력 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 하는지에 대한 결정은 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행 중인 애플리케이션의 아이덴티티에 기초한다.
실시예에서, 사용자 입력 컴포넌트는 키보드이다. 제어 유닛은 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행하는 애플리케이션이 텍스트 메시징 애플리케이션 또는 텍스트 편집 애플리케이션이라는 결정에 응답하여, 사용자 입력 컴포넌트의 촉각적 인지가 인에이블되어야 한다거나 또는 인에이블 상태로 유지되어야 한다고 결정하도록 구성된다.
실시예에서, 제어 유닛은 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행하는 애플리케이션이 비디오 시청 애플리케이션이라는 결정에 응답하여 사용자 입력 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 한다고 결정하도록 구성된다.
실시예에서, 기계적 메타재료 영역은 서로 격리되는 적어도 제1 기계적 메타재료 영역 및 제2 기계적 메타재료 영역이며, 따라서 제1 기계적 메타재료 영역의 기계적 특징은 제2 기계적 메타재료 영역의 기계적 특징을 변화시키지 않고 변화될 수 있다.
실시예에서, 사용자 입력 컴포넌트는 버튼이며, 사용자 인터페이스 디바이스 상의 복수의 버튼 중 하나이다. 제1 기계적 메타재료 영역 및 제2 기계적 메타재료 영역 각각은 복수의 버튼 중 상이한 버튼을 커버한다.
실시예에서, 제어 유닛은 적어도 제1 기계적 메타재료 영역 및 제2 기계적 메타재료 영역 중 하나에 의해 커버되는 모든 버튼들이 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행되고 있는 애플리케이션에서 기능성을 현재 가지지 않는다고 결정하는 것에 응답하여, 적어도 제1 기계적 메타재료 영역 및 제2 기계적 메타재료 영역 중 하나의 기계적 메타재료 영역의 내부 구조가 변화하게 하도록 구성된다.
실시예에서, 사용자 입력 컴포넌트는 물리적 사용자 입력 컴포넌트이다.
실시예에서, 사용자 인터페이스 디바이스는 펌프층 또는 유체층을 포함하지 않는다.
실시예에서, 기계적 메타재료 영역의 내부 구조는 하나 이상의 액추에이터에 의해 변형될 수 있는 격자 구조를 가진다.
실시예에서, 기계적 메타재료 영역의 내부 구조는 홀들의 어레이를 가지며, 홀들의 어레이의 각자의 홀은 7 mm 내지 10 mm 사이의 범위 내의 직경을 가지며 하나 이상의 액추에이터에 의해 변형될 수 있는 형상을 가진다.
실시예에서, 내부 구조의 변형에 응답하여 변화하는 기계적 특징은 기계적 메타재료 영역의 전단 탄성계수 및 체적 탄성계수 중 적어도 하나이다.
실시예에서, 기계적 메타재료 영역은 펜타모드 메타재료로 만들어진다.
실시예에서, 사용자 인터페이스 디바이스는 모바일 폰이고, 사용자 인터페이스 디바이스는 디스플레이 디바이스를 더 포함하고, 사용자 입력 컴포넌트는 디스플레이 디바이스에 인접한 키보드이다.
실시예에서, 사용자 인터페이스 디바이스는 호스트 컴퓨터와 통신하는 게임 콘솔 제어기이고, 사용자 입력 컴포넌트는 버튼이다.
본원의 실시예들은 제1 표면을 가지는 컴포넌트, 제1 표면 위에 위치되는 기계적 메타재료 영역, 및 기계적 메타재료 영역에 커플링되는 활성화 디바이스를 포함하는 사용자 인터페이스 디바이스에 관한 것이다. 기계적 메타재료 영역은 활성화 디바이스에 의해 변형가능한 내부 구조를 가지며, 활성화 디바이스에 의한 내부 구조의 변형에 응답하여 변화하는 기계적 특징을 가진다.
실시예에서, 컴포넌트는 사용자 입력 컴포넌트이고, 활성화 디바이스는 하나 이상의 액추에이터를 포함하고, 사용자 인터페이스 디바이스는 하나 이상의 액추에이터와 통신하는 제어 유닛을 더 가진다. 제어 유닛은 제1 표면이 촉각적 인지로부터 은닉되어야 하는지를 결정하고, 제1 표면이 촉각적 인지로부터 은닉되어야 한다는 결정에 응답하여 하나 이상의 액추에이터를 활성화시켜 기계적 메타재료 영역의 내부 구조를 변형하게 하도록 구성된다.
실시예에서, 활성화 디바이스는 기계적 메타재료 영역에 커플링되는 수동으로 액추에이트가능한 컴포넌트이고, 수동으로 액추에이트될 때, 기계적 메타재료 영역의 내부 구조를 변형하도록 구성된다.
실시예에서, 수동으로 액추에이트가능한 디바이스는 기계적 메타재료 영역에 직접 커플링되는 레버 암이거나, 또는 코드를 통해 기계적 메타재료 영역에 커플링되는 노브이다.
본원의 실시예들의 특징들, 목적들 및 장점들은 첨부 도면들에 대한 참조가 이루어질 후속하는 상세한 설명을 읽음으로써 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.
발명의 전술한 및 다른 특징들 및 장점들은 첨부 도면들에 예시되는 바와 같은 본원의 실시예들의 후속하는 기재로부터 명백할 것이다. 본원에 포함되며 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면들은 추가로, 발명의 원리들을 설명하고 관련 기술분야의 통상의 기술자가 발명을 제작하고 사용할 수 있게 하는 역할을 한다. 도면들은 축척에 맞지 않다.
도 1a는 본원의 실시예에 따른, 복수의 기계적 메타재료 영역을 가지는 사용자 인터페이스 디바이스의 투시도이다.
도 1b는 본원의 실시예에 따른, 복수의 기계적 메타재료 영역을 가지는 사용자 인터페이스 디바이스의 블록도이다.
도 2는 본원의 실시예에 따른, 복수의 기계적 메타재료 영역을 가지는 사용자 인터페이스 디바이스의 투시도이다.
도 3은 본원의 실시예에 따른, 사용자 입력 컴포넌트 및 사용자 인터페이스 컴포넌트를 커버하는 기계적 메타재료 영역을 가지는 사용자 인터페이스 디바이스의 투시도이고, 도 3a는 사용자 인터페이스 디바이스의 단면도이다.
도 4는 본원의 실시예에 따른, 사용자 입력 컴포넌트 및 사용자 인터페이스 컴포넌트를 커버하는 기계적 메타재료 영역을 가지는 사용자 인터페이스 디바이스의 투시도이고, 도 4a는 사용자 인터페이스 디바이스의 단면도이다.
도 5는 본원의 실시예에 따른, 촉각적 인지로부터 사용자 입력 컴포넌트를 은닉하기 위한 예시적인 단계들의 흐름도이다.
도 6은 본원의 실시예에 따른, 복수의 기계적 메타재료 영역을 가지는 사용자 인터페이스 디바이스의 투시도이다.
후속하는 상세한 설명은 속성상 단지 예시적이며, 발명 또는 발명의 응용 및 사용들을 제한하도록 의도되지는 않는다. 또한, 앞의 기술분야, 배경, 간단한 요약, 또는 후속하는 상세한 설명에서 제시되는 임의의 명시적인 또는 암시적인 이론에 의해 한정될 의도는 존재하지 않는다.
본원의 실시예들은 디바이스 상의 컴포넌트들(예를 들어, 사용자 인터페이스 컴포넌트들)을 은닉하기 위해 메타재료의 영역을 사용하는 사용자 인터페이스 디바이스(예를 들어, 모바일 폰 또는 게임 콘솔 제어기)에 관한 것이다. 예를 들어, 키보드 또는 홈 버튼과 같은 사용자 입력 컴포넌트는 기계적 메타재료에 의해 촉각적 인지로부터 은닉되고/되거나 광학적 메타재료에 의해 시각적 인지로부터 은닉될 수 있다. 예를 들어, 키보드 또는 홈 버튼은 그것이 사용되지 않을 때 은닉될 수 있다. 사용자 인터페이스 디바이스의 제어 유닛은 사용자 입력 컴포넌트가 인지로부터 은닉되어야 하는지를 결정할 수 있고, 하나 이상의 액추에이터를 이용하여, 메타재료의 영역을 활성화시켜 촉각적 또는 시각적 인지로부터 사용자 입력 컴포넌트를 은닉할 수 있다. 메타재료는 추가로, 사용자 입력 컴포넌트가 다시 촉각적으로 또는 시각적으로 인지가능한 상태로 비활성화될 수 있다. 더 일반적으로 말하자면, 메타재료는 기계적 특징을 제공하는 표면(예를 들어, 범프 또는 리지(ridge)를 가지는 표면)을 가지는 임의의 컴포넌트를 촉각적 인지로부터 은닉하기 위해 사용될 수 있다.
실시예에서, 메타재료는, 일반적으로 말해, 그것의 조성에 의해서보다는 그것의 내부 구조에 의해 훨씬 더 많이 영향을 받는 특징을 가지는 재료일 수 있다. 메타재료들은 광학적 메타재료(또한 포토닉 메타재료라 지칭됨) 및 기계적 메타재료를 포함한다. 본원의 실시예들의 기계적 메타재료는 사용자 입력 컴포넌트 위에 배치되어 사용자 입력 컴포넌트를 커버하는 재료의 층일 수 있다. 기계적 메타재료의 내부 구조는 메타재료로 하여금, 기계적 메타재료가 촉각적 인지로부터 사용자 입력 컴포넌트를 은닉할 수 있는 기계적 클로킹(cloaking) 특징을 보이도록 할 수 있다. 일부 경우들에서, 기계적 메타재료는 투명한 반면, 다른 경우들에서 그것은 불투명할 수 있다. 실시예에서, 기계적 메타재료의 내부 구조는 하나 이상의 액추에이터를 이용하여(또는 임의의 다른 타입의 활성화 디바이스를 이용하여) 기계적으로 변형가능할 수 있고, 그것의 기계적 특징은 그것의 내부 구조의 기계적 변형에 응답하여 변화할 수 있다. 기계적 메타재료의 내부 구조를 변형시킴으로써, 기계적 메타재료는 활성화 상태와 비활성화 상태 사이에서 스위칭될 수 있다. 활성화 상태에서, 기계적 메타재료는 아래에 놓인(underlying) 오브젝트를 촉각적 인지로부터 은닉하도록 구성될 수 있다. 기계적 메타재료는 비활성화 상태로 역스위칭될 수 있고, 여기서 기계적 메타재료는 아래에 있는 오브젝트가 다시 촉각적으로 인지되도록 할 수 있다. 더 일반적으로 말하자면, 기계적 메타재료의 내부 구조는 활성화 디바이스를 이용하여 변형가능한데, 이는 가열 디바이스, 수동으로 액추에이트가능한 컴포넌트, 임의의 다른 활성화 디바이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 하나 이상의 액추에이터를 포함할 수 있다. 하나 이상의 액추에이터는, 예를 들어, 기계적 메타재료에 커플링되는 압전 엘리먼트를 포함할 수 있다. 수동으로 액추에이트되는 컴포넌트는, 예를 들어, 기계적 메타재료에 직접적으로 또는 간접적으로 커플링되는 레버 암 또는 노브를 포함할 수 있다. 레버 암은, 예를 들어, 기계적 메타재료 상에서 당기거나 밀어서 그것의 내부 구조를 변형하기 위해 사용자에 의해 수동으로 액추에이트될 수 있다. 레버 암을 한 방향으로 당기거나 미는 것은 기계적 메타재료를 비활성화 상태에서 활성화 상태로 스위칭할 수 있는 반면, 레버 암을 제2 또는 반대 방향으로 당기거나 미는 것은 기계적 메타재료를 활성화 상태에서 비활성화 상태로 스위칭할 수 있다. 또다른 예에서, 노브는 기계적 메타재료에 직접적으로 커플링되는 코드에 부착될 수 있다. 노브는 코드를 앞뒤로 당기도록 수동으로 액추에이트될 수 있는데, 이는 기계적 메타재료의 내부 구조를 변형할 수 있다.
실시예에서, 활성화 상태인 기계적 메타재료는 기계적 메타재료가 또다른 오브젝트를 커버하는(예를 들어, 그것의 최상부 상에서 완전히, 부분적으로 캡슐화하는, 또는 완전히 캡슐화하는)지와는 무관하게 실질적으로 동일하게 유지되는 기계적 특징을 보일 수 있다. 이러한 기계적 특징의 예들은 압축성(compressibility)(예를 들어, 체적 탄성계수) 및/또는 전단 특징(예를 들어, 전단 탄성계수)을 포함한다. 일부 경우들에서, 비강성(non-rigid) 재료의 층 아래에 놓인 사용자 입력 컴포넌트의 촉각적 인지는, 사용자 입력 컴포넌트가 비강성 재료의 층의 기계적 특징에 대해 야기하는 변화들을 감지하는 것에 기초할 수 있다. 예를 들어, 비강성 재료의 층 아래의 사용자 입력 컴포넌트의 존재는 층의 압축성을 감소시키고/시키거나 층의 전단 특징을 변화시킬 수 있다. 사용자는 이러한 변화를 촉각적으로 감지하여 오브젝트가 커버 재료의 층 아래에 (예를 들어, 완전히 아래에, 그 층에 의해 부분적으로 캡슐화되거나, 또는 그 층에 의해 완전히 캡슐화되어) 존재한다고 추론할 수 있다. 그러나, 활성화 상태로 스위칭되는 기계적 메타재료의 층은 사용자 입력 컴포넌트가 기계적 메타재료의 층 아래에 배치되는지와는 무관하게 실질적으로 동일하게 유지되는, 체적 탄성계수 또는 전단 탄성계수와 같은, 기계적 특징을 가질 수 있다. 따라서, 사용자가 기계적 메타재료의 층을 터치할 때, 사용자는, 실제로 층 아래에 오브젝트가 존재하더라도, 기계적 메타재료의 층 아래에 사용자 입력 컴포넌트가 존재하지 않는다고 인지할 수 있다. 따라서, 기계적 메타재료의 이러한 특징은 사용자 입력 컴포넌트를 촉각적 인지로부터 은닉하는 기계적 클로킹 특징을 재료에 제공한다. 기계적 메타재료들은 개시내용에서 추후 더 상세히 추가로 논의된다.
실시예에서, 기계적 메타재료의 하나 이상의 영역은 임시 키보드 또는 다른 사용자 입력 컴포넌트를 생성하기 위한 유체층 또는 펌프층의 사용을 대체할 수 있다. 이러한 유체층 또는 펌프층은 키보드의 키들 또는 다른 사용자 입력 컴포넌트를 형성하는 변형들을 생성하기 위한 표면 팽창(surface inflate)을 가지도록 구성될 수 있다. 이러한 키보드는 유체 또는 펌프층이 수축(deflate)되어서 표면 변형들을 제거할 수 있다는 점에서 임시적일 수 있다. 기계적 메타재료가 키보드의 키들을 촉각적 인지로부터 은닉할 수 있기 때문에, 본원에 따른 기계적 메타재료의 사용은 사용자 인터페이스 디바이스가 더 영구적인 키보드 또는 다른 사용자 입력 컴포넌트를 포함하여, 임시 사용자 입력 컴포넌트를 생성하기 위해 유체층 또는 펌프층을 사용할 필요성을 제거할 수 있도록 한다. 대안적으로, 실시예에서, 본원에 따른 기계적 메타재료는 이러한 유체층 또는 펌프층과 함께 사용될 수 있다.
실시예에서, 사용자 인터페이스 디바이스는 사용자 입력 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 하는지를 결정하는 제어 유닛을 가질 수 있다. 이 결정은, 예를 들어, 어느 애플리케이션이 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행중인지에 기초할 수 있다. 하기에 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 어느 애플리케이션이 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행 중인지에 대한 정보(즉, 실행중인 애플리케이션의 아이덴티티)가 사용되어 사용자 입력 컴포넌트(예를 들어, 키보드)가 사용중인지를 결정할 수 있다. 일 예에서, 기계적 클로킹은 기계적 메타재료의 영역으로 커버되는 물리적 키보드(예를 들어, 기계적 키보드)가 구비된 모바일 폰에 적용될 수 있다. 이 영역은 또한 기계적 메타재료 영역이라 지칭될 수 있다. 텍스트 메시징 애플리케이션이 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행 중일 때, 이는 키보드가 사용중임을 나타낼 수 있다. 그 상황에서, 제어 유닛은 기계적 메타재료 영역을 비활성화하거나, 또는 기계적 메타재료 영역을 비활성화 상태로 유지할 수 있고, 따라서, 키보드는 사용자에 의해 촉각적으로 인지될 수 있다. 반면, 비디오 시청 애플리케이션이 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행 중일 때, 이는 키보드가 사용중이지 않음을 나타낼 수 있다. 그 상황에서, 제어 유닛은 기계적 메타재료 영역을 활성화시키거나, 또는 기계적 메타재료 영역을 활성화 상태로 유지하여, 키보드를 촉각적 인지로부터 은닉하거나 또는 기계적으로 클로킹할(cloak) 수 있다.
또다른 예에서, 사용자 인터페이스 디바이스는 기계적 메타재료의 별도의 영역들에 의해 커버되는 복수의 버튼을 가지는 게임 콘솔 제어기일 수 있다. 게임 콘솔 제어기는 게임 내 현재 시간에서 기능을 가지지 않는 버튼들에 대해 기계적 클로킹을 적용하는 제어 유닛을 가질 수 있다. 버튼에 대한 기계적 클로킹은 그 버튼을 커버하는 기계적 메타재료 영역을 활성화시킴으로써 수행될 수 있고, 따라서 사용자는 그 버튼을 덜 누를 수 있다. 게임 콘솔 제어기 상의 선택된 다른 버튼들은 이들의 고유한 각자의 기계적 메타재료 영역들에 의해 커버될 수 있지만, 그 기계적 메타재료 영역은 비활성화 상태일 수 있고 따라서 사용자는 여전히 그 다른 버튼들을 촉각적으로 인지할 수 있다.
실시예에서, 하기에 더 상세히 논의되는 바와 같이, 사용자 인터페이스 디바이스는 기계적 메타재료를 사용하여 디바이스의 햅틱 액추에이터에 의해 제공되는 햅틱 효과(예를 들어, 변형 햅틱 효과)를 촉각적 인지로부터 은닉할 수 있다.
도 1a는 디스플레이 디바이스(101), 제1 사용자 입력 컴포넌트(103)(예를 들어, 디스플레이 디바이스(101)에 인접한 복수의 물리적 키를 가지는 물리적 키보드) 및 제2 사용자 입력 컴포넌트(113)(예를 들어, 물리적 홈 버튼)를 포함하는 예시적인 사용자 인터페이스 디바이스(100)(예를 들어, 모바일 폰, 태블릿 컴퓨터, 또는 랩톱)를 예시한다. 도 1a는 제1 사용자 입력 컴포넌트(103)를 커버하기 위해 제1 사용자 입력 컴포넌트(103) 바로 위에 배치되는 기계적 메타재료의 제1 영역(105)(또한 기계적 메타재료 영역(105)이라 지칭됨)을 포함하는, 그리고 제2 사용자 입력 컴포넌트(113)을 커버하기 위해 제2 사용자 입력 컴포넌트(113) 바로 위에 배치되는 기계적 메타재료의 제2 영역(115)(또한 기계적 메타재료 영역(115)이라 지칭됨)을 포함하는 사용자 인터페이스 디바이스(100)를 추가로 도시하는 부분적 분해도를 제공한다. 각각의 기계적 메타재료 영역(105, 115)은 기계적 메타재료의 층일 수 있고, 2개의 영역(105, 115)은 공면일 수 있다. 2개의 기계적 메타재료 영역(105, 115)은 동일한 타입의 기계적 메타재료(그 예들이 하기에 논의됨)를 가질 수 있거나, 또는 상이한 타입들의 메타재료들을 가질 수 있다.
도 1a는 추가로, 기계적 메타재료 영역(105)의 내부 구조를 변화시키도록 구성될 수 있는 액추에이터들(107, 109)을 도시하고, 기계적 메타재료 영역(115)의 내부 구조를 변화시키도록 구성될 수 있는 액추에이터들(117, 119)을 도시한다(또다른 실시예에서, 액추에이터들(117, 119)은 수동으로 액추에이트가능한 컴포넌트와 같은, 또다른 타입의 활성화 디바이스에 의해 대체될 수 있다). 액추에이터들(107, 109, 117, 119)은 다양한 위치들에 배치될 수 있다. 예를 들어, 액추에이터들은 이들의 각자의 메타재료 영역들 완전히 아래에, 이들의 각자의 메타재료 영역들의 좌측 또는 우측에 배치될 수 있거나, 또는 이들의 각자의 메타재료 영역들 내에 내장될 수 있다. 기계적 메타재료 영역(105)은 기계적 메타재료 영역(115)으로부터 격리될 수 있고, 따라서, 하나의 기계적 메타재료 영역의 기계적 특징은 다른 기계적 메타재료 영역의 기계적 특징을 변화시키지 않고 변화될 수 있다.
실시예에서, 두 영역들(105, 115) 모두의 기계적 메타재료는 재료가 촉각적 인지로부터 아래에 놓인 오브젝트를 은닉할 수 있는 내부 구조를 가지는 활성화 상태를 가지는 재료(예를 들어, 탄성 재료)일 수 있다. 기계적 메타재료의 예들은 펜타모드 메타재료 및 다공성 시트를 포함한다.
실시예에서, 오브젝트(예를 들어, 뻣뻣한 오브젝트)를 커버하는 펜타모드 메타재료는 시각적으로 및/또는 촉각적으로 나타날 수 있거나, 또는, 커버되는 오브젝트를 은닉하기 위해, 동질성의 등방성 탄성 고체인 것으로 인지될 수 있다. 실시예에서, 펜타모드 메타재료는 압축에 대해 그리고/또는 전단에 대해 그것의 표면 상에서의 실질적으로 균일한 행동을 제공할 수 있고, 따라서, 펜타모드 메타재료의 표면을 터치하는 사용자는 펜타모드 메타재료의 일부분 아래의 오브젝트를 인지하지 않는다. 다시 말해, 오브젝트가 메타재료 층이 아닌 층에 의해 커버될 때, 오브젝트는 오브젝트를 커버하는 층의 일부분의 전단 특징 또는 압축 특징을 변화시킬 수 있다. 사용자의 손이 층의 표면 위에서 움직일 때(run over), 예를 들어, 사용자는 오브젝트의 바로 위의 위치에서의 전단 특징 또는 압축 특징에 대한 이러한 변화들을 검출할 수 있다. 그 결과, 사용자는 층에 의해 커버되는 오브젝트를 촉각적으로 인지할 수 있다. 그러나, 펜타모드 재료는 실질적으로 균일한 전단 및/또는 압축 특징들을 보일 수 있고, 따라서, 커버되는 오브젝트는 촉각적 인지에 의해 검출되지 않는다. 실시예에서, 펜타모드 메타재료의 내부 구조는 육각형이며 직접 레이저 기입(DLW)을 이용하여 제조되는 면심 입방(fcc) 유닛 셀들의 격자로 구성된다. 펜타모드 메타재료들은, 그 전체가 본원에 참조로 포함되는, T. Buckmann 등에 의한, "An elasto-mechanical unfeelability cloak made of pentamode metamaterials"에 더 상세히 논의된다. 실시예에서, 펜타모드 재료의 내부 구조는 액추에이터를 통해 변화가능하다. 액추에이터는 제1 상태(예를 들어, 활성화 상태)에서 제2 상태(예를 들어, 비활성화 상태)로 펜타모드 재료의 내부 구조를 변화시킬 수 있고, 제2 상태(예를 들어, 비활성화 상태)에서 다시 제1 상태(예를 들어, 활성화 상태)로 변화를 역전시킬 수 있다.
실시예에서, 다공성 시트는 균일한 크기의 홀들의 어레이, 또는 상이한 각자의 크기들을 가지는 홀들의 어레이를 가지는 내부 구조를 가지는 층일 수 있다. 예를 들어, 어레이의 홀은 7mm 내지 10 mm 사이의 범위 내에 있는 직경을 가질 수 있다. 이러한 내부 구조는 하나 이상의 액추에이터에 의해 변화될 수 있는데, 이는 다공성 시트를 늘이거나 압축시켜 홀들의 어레이를 늘이거나 압축할 수 있다. 펜타모드 재료를 이용하는 이전 실시예들과 유사하게, 하나 이상의 액추에이터는 제1 상태(예를 들어, 활성화 상태)와 제2 상태(예를 들어, 비활성화 상태) 사이에서 다공성 시트의 내부 구조를 변화시킬 수 있다. 비활성화 상태에서, 다공성 시트는 사용자가 오브젝트를 커버하는 다공성 시트의 부분을 다공성 시트의 다른 부분들에 대해 촉각적으로 구별할 수 있게 하도록 충분히 압축가능할 수 있다. 활성화 상태에서, 다공성 시트는, 비활성화 상태에서보다 더 높은, 균일한 뻣뻣함 레벨을 보여서, 아래에 놓인 오브젝트를 촉각적 인지로부터 은닉할 수 있다. 다공성 시트들은, 그 전체가 본원에 참조로 포함되는, Bastiaan Florijn 등에 의한, "Programmable Mechanical Metamaterials"에 더 상세히 논의된다.
실시예에서, 액추에이터들(107, 109, 117, 및 119) 중 하나 이상은 기계적 메타재료 영역(105 또는 115)을 당기고/당기거나 밀거나, 또는 기계적 메타재료 영역(105, 115)을 압축하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 액추에이터들(107, 109)은 기계적 메타재료 영역(105)의 2개의 반대 단부에 배치될 수 있다. 2개의 액추에이터(107, 109)는 서로 반대인 2개의 각자의 방향으로 기계적 메타재료 영역(105)의 2개의 각자의 단부를 당기고/당기거나 밀도록 구성될 수 있다. 당기는 동작은 기계적 메타재료 영역(105)을 늘일 수 있는 반면, 미는 동작은 기계적 메타재료 영역(105)을 압축할 수 있다. 기계적 메타재료 영역(150)이 기계적 메타재료의 직사각형 층인 경우, 기계적 메타재료의 층의 늘임 또는 압축은 도 1a에 도시된 바와 같이, 직사각형 층의 길이 또는 폭을 따를 수 있다. 실시예에서, 액추에이터들(107, 109)은 접착제를 통해 기계적 메타재료 영역(105)에 커플링될 수 있고, 액추에이터들(117, 119)은 접착제를 통해 기계적 메타재료 영역(115)에 커플링될 수 있다. 실시예에서, 액추에이터들(107, 109, 117, 119)은 이들의 각자의 기계적 메타재료 영역들(105, 115)에 부분적으로 또는 완전히 내장될 수 있다. 액추에이터들 각각은 오직 한 방향으로의 액추에이션(예를 들어, 층에 대해 안쪽 또는 바깥쪽 방향으로의 액추에이션만, 또는 시계방향 또는 반시계 방향으로의 회전만)을 제공하도록 구성될 수 있거나, 다수의 방향들로의 액추에이션을 제공할 수 있다. 액추에이터들의 예들은 스택 압전 액추에이터들, 솔레노이드들, 또는 모터들을 포함한다.
실시예에서, 기계적 메타재료 영역(105 또는 115)은 액추에이터(107, 109, 117, 또는 119)가 활성화될 때 활성화 상태 또는 비활성화 상태에 놓일 수 있다. 기계적 메타재료 영역(105 또는 115)을 되돌리는 것은 액추에이터를 비활성화시키는 것, 또는 액추에이터가 그렇게 할 수 있는 경우, 액추에이터를 반대 방향으로 활성화시키는 것(예를 들어, 액추에이터의 액추에이션 방향을 역전시키는 것)을 수반할 수 있다. 예를 들어, 기계적 메타재료 영역(105)은 영역이 액추에이터들(107, 109)에 의해 늘여질 때 활성화 상태에 있을 수 있다. 영역(105)은 액추에이터들(107, 109)을 비활성화시킴으로써, 또는 대안적으로, 액추에이터들이 그렇게 할 수 있는 경우, 액추에이터들(107, 109)로 하여금 액추에이션 방향을 역전시키고 영역(105)을 압축하도록 함으로써 비활성화될 수 있다.
실시예에서, 메타재료 영역을 활성화시킬 수 있는 하나 이상의 액추에이터는 사용자 인터페이스 디바이스(100)의 일부인 제어 유닛(110)에 의해 제어될 수 있다. 제어 유닛(110)은 도 1b에서 사용자 인터페이스 디바이스(100)의 블록도로 도시된다. 도면이 예시하는 바와 같이, 제어 유닛(110)은 디스플레이(101), 사용자 입력 컴포넌트들(103, 113), 및 액추에이터들(107, 109, 117, 119)과 통신할 수 있다. 하기에 더 상세히 기술되는 바와 같이, 제어 유닛은 사용자 입력 컴포넌트(예를 들어, 103, 113)가 촉각적 인지로부터 언제 은닉되어야 하는지를 결정할 수 있고, 액추에이터들(107, 109, 117, 119)의 서브세트를 이용하여 대응하는 기계적 메타재료 영역을 활성화시킬 수 있다. 도 1b에서, 사용자 인터페이스 디바이스(100)는 선형 공진 액추에이터(LRA) 또는 이심 회전 질량(ERM) 액추에이터와 같은 햅틱 액추에이터인 또다른 액추에이터(129)를 더 포함한다. 햅틱 액추에이터는 진동촉각적 햅틱 효과와 같은 햅틱 효과를 생성하도록 구성될 수 있다. 도 3a에 대해 하기에 논의되는 바와 같이, 햅틱 액추에이터는 기계적 메타재료 영역에 의해 커버될 수 있다. 기계적 메타재료 영역이 활성화될 때, 영역은 햅틱 액추에이터(129)에 의해 생성되는 햅틱 효과들을 기계적으로 숨길 수 있다.
도 2는 사용자 인터페이스 디바이스(100)의 액추에이터들(107 및 109)이 활성화되어 기계적 메타재료 영역(105)의 길이를 따라 팽창하고 기계적 메타재료 영역(105)을 늘이는 것을 도시하는데, 이는 영역(105)을 활성화 상태에, 또는 대안적으로 비활성화 상태에 둘 수 있다. 예를 들어, 액추에이터들(107 및 109)은 각각 도 2에서 화살표들로 도시된 방향으로 팽창함으로써 기계적 메타재료 영역을 늘이도록 구성되는 스택 압전 액추에이터들일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액추에이터들(107, 109)은 도 1a에 도시된 디멘젼들로부터 도 2에 파선 외곽선으로 도시된 디멘젼들로 기계적 메타재료 영역(105)을 늘이도록 구성될 수 있다. 이러한 늘이는 동작은 영역(105)의 기계적 메타재료의 내부 구조를 활성화 상태의 내부 구조로 또는 비활성화 상태의 내부 구조로 변형시킬 수 있다. 도 3은 기계적 메타재료 영역(105)에 의해 커버되는 제1 사용자 입력 컴포넌트(103)를 예시한다.
도 3a는 도 3의 라인 A-A을 따르는 인터페이스 디바이스(100)의 단면도를 도시한다. 단면도는 키보드의 개별 버튼들과 같은, 사용자 입력 컴포넌트(103)의 개별 버튼들(103a-103h)(또한 키들(103a-103h)이라 지칭됨)을 도시한다. 실시예에서, 버튼들(103a-103h)의 각각의 버튼은 도 3a에 도시된 바와 같이 곡선 프로파일을 가질 수 있다.
예를 들어, 각각의 버튼은 원통 또는 반구 형상을 가질 수 있다. 이러한 버튼들은, 예를 들어, 면심 입방(fcc) 셀들의 격자를 가지는 펜타모드 메타재료로 만들어지는 메타재료 영역(105)에 의해 커버될 수 있다. 버튼들(103a-103h)은 기계적 메타재료 영역(105)의 최상부 표면 아래에 있음으로써 기계적 메타재료 영역(105)에 의해 커버될 수 있다. 일부 경우들에서, 버튼들(103a-103h)은 영역(105)의 기계적 메타재료에 의해 부분적으로 또는 완전히 캡슐화될 수 있다. 또다른 실시예에서, 사용자 입력 컴포넌트(103)의 각각의 버튼은 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있다. 버튼들(103a-103h)은 플라스틱 또는 금속 베이스와 같은 기판층(111) 상에 배치될 수 있다.
실시예에서, 기계적 메타재료 영역(105)은 도 3a에 도시된 바와 같이 키들(103a-103h)의 각각을 부분적으로 에워싸는 펜타모드 재료의 층일 수 있다. 펜타모드 재료는 액추에이터들(107, 109)에 의해 활성화될 수 있다. 도 3a는 액추에이터들(107 및 109)이 수축에 의해 활성화하는 예를 도시한다. 예를 들어, 액추에이터들(107, 109)은 도 3a에 도시된 방향들로 기계적 메타재료 영역을 늘이도록 수축하는 압전 액추에이터들일 수 있다. 즉, 수축은 기계적 메타재료 영역(105)의 측면들을 당기고 영역(105)을 늘일 수 있다. 늘이기는, 예를 들어, 펜타모드 재료의 내부 구조를, 펜타모드 재료가 펜타모드 재료에 의해 에워싸인 사용자 입력 컴포넌트와 같은 오브젝트 주위로 변형(strain) 또는 응력(stress)을 돌릴 수 있는, 활성화된 구성으로 변화시킬 수 있다. 이러한 활성화 구성에서, 펜타모드 재료는 따라서 오브젝트를 촉각적 인지로부터 은닉할 수 있다. 더 특정적인 예에서, 사용자의 손가락 또는 스타일러스가 기계적 메타재료 영역(105)을 누르거나 또는 다른 방식으로 접촉할 때, 영역(105)을 형성하는 펜타모드 재료의 층에 응력 또는 변형이 가해질 수 있다. 그러나, 펜타모드 재료의 내부 구조는 접촉점 바로 아래의 버튼(예를 들어, 버튼(103a)) 주위로 응력, 변형 또는 다른 기계적 효과를 돌리도록 구성될 수 있다. 응력, 변형 또는 다른 기계적 효과는 기판층(111)으로 돌려질 수 있다. 따라서, 사용자는 자신이 임의의 키보드 버튼보다는 기판층(111)을 누르고 있다고 느낄 수 있다. 따라서, 펜타모드 재료의 층은 키보드를 사용자의 촉각적 인지로부터 은닉할 수 있다.
실시예에서, 기계적 메타-재료 영역(105)은 사용자 입력 컴포넌트(103)의 키들(103a-103h)을 커버하는 다공성 시트를 포함할 수 있다. 키들(103a-103h)을 커버하기 위해, 다공성 시트는 또한 키들(103a-103h) 각각을 부분적으로 에워쌀 수 있거나, 또는 키들(103a-103h)의 최상부 상에 완전히 위치될 수 있다. 다공성 시트가 비활성화 상태에 있을 때, 그것은 사용자가 키들(103a-103h)이 다공성 시트에 의해 커버되는 것으로 느끼도록 하는 제1 압축성 레벨을 가질 수 있다. 다공성 시트가 활성화 상태에 있을 때, 그것은 제1 레벨보다 더 낮은 제2 압축성 레벨을 가질 수 있다. 다시 말해, 다공성 시트는 비활성화 상태에서보다는 활성화 상태에서 더 큰 강성을 보일 수 있다. 이러한 제2의, 더 낮은 압축성 레벨을 가지고, 다공성 시트는 사용자가 다공성 시트 아래의 키들(103a-103h)을 느낄 수 없도록 충분히 강성일 수 있다. 따라서, 다공성 시트는 또한 사용자 입력 컴포넌트(103)를 사용자의 촉각적 인지로부터 은닉하기 위해 사용될 수 있다.
도 3a는 사용자 인터페이스 디바이스(100) 내에 내장되는 햅틱 액추에이터(129)를 추가로 예시한다. 예를 들어, 햅틱 액추에이터(129)는 진동촉각적 햅틱 효과들을 생성하도록 구성되는 바디 LRA일 수 있다. 실시예에서, 이러한 진동촉각적 햅틱 효과들은 영역(105)이 활성화될 때 기계적 메타재료 영역(105)에 의해 은닉될 수 있다.
도 4a는 도 4의 라인 A-A을 따르는 인터페이스 디바이스(100)의 단면도이다. 도 4a는 기계적 메타재료 영역(115)에 의해 커버되는, 홈 버튼과 같은 또다른 사용자 입력 컴포넌트(113)를 예시한다. 실시예에서, 사용자 입력 컴포넌트(113)는 원통 또는 반구 형상을 가질 수 있다. 활성화 상태에서, 기계적 메타재료 영역(115)은 홈 버튼을 촉각적 인지로부터 은닉하도록 구성될 수 있다. 기계적 메타재료 영역(115)은, 예를 들어, 액추에이터들(119 및 117)에 의해 활성화될 수 있다. 예를 들어, 액추에이터들(119, 117) 각각은 도 4a에 도시된 방향들로 수축하는 스택 압전 액추에이터일 수 있다. 압전 액추에이터들의 수축은 기계적 메타재료 영역(115)의 측면들을 당길 수 있는데, 이는 기계적 메타재료 영역(115)을 활성화 상태에 대응하는 구성으로 늘일 수 있다.
실시예에서, 기계적 메타재료 영역은 디스플레이(101)의 일부 또는 전부 위에 배치될 수 있다. 기계적 메타재료 영역은 햅틱 액추에이터에 의해 제공되는 햅틱 효과를 촉각적 인지로부터 은닉하기 위해 사용될 수 있다. 햅틱 효과는, 예를 들어, 저주파수 변형-기반 햅틱 효과, 고주파수 변형-기반 햅틱 효과(예를 들어, 진동촉각적 효과), 또는 정전기 햅틱 효과일 수 있다. 예를 들어, 기계적 메타재료 영역이 활성화되어, 홈, 범프, 또는 디스플레이(101)의 표면상에 생성되는 임의의 다른 타입의 변형-기반 효과를 은닉할 수 있다.
실시예에서, 하나 이상의 광학적 메타재료 영역들이 사용자 인터페이스 디바이스에 적용될 수 있다. 각각의 광학적 메타재료 영역은 광학적 메타재료의 층을 포함할 수 있다. 실시예에서, 광학적 메타재료는 그것의 내부 구조가 광학적 메타재료에 내장되는 오브젝트 주위로 광을 도파시킬 수 있는 활성화 상태를 가질 수 있다. 따라서, 광학적 메타재료는 광학적 메타재료가 활성화 상태에 있을 때 오브젝트를 시각적으로 클로킹할 수 있다. 내장된 오브젝트 주위로 광을, 예컨대, 오브젝트 뒤의 환경으로부터 오브젝트의 전방으로 도파시킴으로써, 광학적 메타재료는 오브젝트 뒤의 환경을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이 스크린이 오브젝트 뒤에 그리고 광학적 메타재료 영역의 뒤에 위치되는 경우, 광학적 메타재료 영역은 디스플레이 스크린이 보이도록 할 수 있다. 광학적 메타재료는 내부 구조가 더 이상 시각적 클로킹 기능성을 수행하지 않는 비활성화 상태를 추가로 가질 수 있다. 비활성화 상태에서, 광학적 메타재료 내에 내장되는 오브젝트는 다시 가시적일 수 있고, 디스플레이 스크린의 뷰는 오브젝트에 의해 차단될 수 있다.
일 예에서, 광학적 메타재료 영역은 물리적 키보드(예를 들어, 기계적 키보드)를 가지는 사용자 인터페이스 디바이스와 함께 사용될 수 있다. 키보드의 키들은 광학적 메타재료 영역의 광학적 메타재료 내에 내장될 수 있다. 광학적 메타재료 영역은 따라서 물리적 키보드가 사용되고 있지 않을 때 물리적 키보드에 대한 시각적 클로킹을 수행하고, 물리적 키보드가 필요할 때 시각적 클로킹을 중단할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 텍스트 메시징, 텍스트 편집, 또는 워드 프로세싱 애플리케이션을 열거나, 또는 물리적 키보드를 사용하기 위한 필요성을 나타내는 일부 다른 동작을 수행할 때, 광학적 메타재료의 층은 비활성화 상태에 있을 수 있고 따라서 물리적 키보드는 광학적 메타재료 영역을 통해 가시적이다. 사용자가 비디오 시청 애플리케이션을 열거나 또는 물리적 키보드를 사용할 필요성이 더 이상 존재하지 않음을 나타내는 일부 다른 동작을 수행할 때, 광학적 메타재료 영역이 활성화되어 물리적 키보드를 시각적으로 숨길 수 있다. 일부 경우들에서, 광학 메타재료의 층은 광학적 메타재료 영역의 광학적 메타재료를 늘이거나 압축함으로써 활성화될 수 있다. 광학적 메타재료 영역이 활성화될 때, 물리적 키보드는 사용자에게 비가시적이게 될 수 있고, 디스플레이 스크린의 임의의 부분 또는 키보드 아래의 다른 재료는 가시적이게 될 수 있다. 더 구체적으로, 실시예에서, 물리적 키보드는 사용자 인터페이스 디바이스의 디스플레이 스크린의 일부분 상에 배치될 수 있다. 사용자 인터페이스 디바이스의 제어 유닛이 물리적 키보드가 현재 필요하지 않다고 결정할 때, 그것은 광학적 메타재료 영역을 활성화시켜 물리적 키보드를 시각적으로 클로킹하고 디스플레이 스크린의 아래에 놓인 부분을 가시적이게 할 수 있다. 광학적 메타재료는, Yungui Ma 등에 의한, "Experimental demonstration of a Multiphysics cloak: manipulating heat flux and electric current simultaneously"; N. Landy에 의한 "A full parameter unidirectional metamaterial cloak for microwaves"; 및 Muhammad Raza에 의한 "A multi-cloack bifunctional device"에서 더 상세히 논의되며, 이들은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
위에서 논의된 기계적 메타재료 및 광학적 메타재료는 별도의, 대안적 실시예들에서 사용될 수 있거나, 또는 일부 실시예들에서 조합될 수 있다.
도 5는 기계적 메타재료 영역(105)과 같은 메타재료 영역을 사용하기 위한 예시적인 방법(200)을 제공하는 흐름도를 도시한다. 실시예에서, 방법(200)은 단계(201)에서 시작하는데, 여기서 사용자 인터페이스 디바이스는 사용자 인터페이스 디바이스의, 물리적 키보드와 같은, 물리적 사용자 입력 컴포넌트에서의 입력을 수신한다. 물리적 사용자 입력 컴포넌트에서의 입력은, 예를 들어, 사용자가 물리적 키보드 또는 홈 버튼과 같은 자신의 디바이스의 사용자 입력 컴포넌트와 상호작용하는 것을 나타낼 수 있다.
단계(203)에서, 사용자 인터페이스 디바이스는 물리적 사용자 입력 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 하는지를 결정한다. 예를 들어, 사용자 인터페이스 디바이스의 제어 유닛은 키보드 사용이 향후 시간 기간 동안(예를 들어, 향후 30초 동안) 끝인지를 결정할 수 있다. 제어 유닛은 예를 들어, 사용자가 사용자 인터페이스 디바이스 상의 텍스트 메시징 또는 워드 프로세싱 애플리케이션을 종료할 때(exit) 이러한 결정을 수행할 수 있다.
단계(205)에서, 물리적 사용자 입력 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 한다고 결정하는 것에 응답하여, 사용자 인터페이스 디바이스는 물리적 사용자 입력 컴포넌트 위에 배치되는 기계적 메타재료 영역을 활성화시킬 수 있다. 이 단계는 예를 들어, 사용자 인터페이스 디바이스의 물리적 키보드의 기계적 클로킹을 활성화하기 위해 수행될 수 있고, 따라서 사용자는 키보드 키들의 촉각적 인지를 더 이상 가지지 않는다.
단계(207)에서, 사용자 인터페이스 디바이스는 물리적 사용자 입력 컴포넌트의 촉각적 인지의 은닉이 중단되어야 한다거나, 또는 더 일반적으로 물리적 사용자 입력 컴포넌트의 촉각적 인지가 인에이블되어야 한다거나 또는 인에이블 상태로 유지되어야 한다고 결정할 수 있다. 이러한 결정은, 예를 들어, 사용자가 텍스트 메시징, 텍스트 편집, 또는 워드 프로세싱 애플리케이션을 열 때, 또는 열린 애플리케이션이 사용자 인터페이스 디바이스가 물리적 입력 컴포넌트가 촉각적으로 인지될 수 있는 비활성화 상태에 놓여야 한다고 (예를 들어, 기계적 메타재료 영역들의 활성화 또는 비활성화를 제어하기 위한 코맨드들을 제공하는 응용 프로그래밍 인터페이스(API)를 통해) 명시적으로 통신하거나 요청할 때 발생할 수 있다.
단계(209)에서, 물리적 사용자 입력 컴포넌트의 촉각적 인지의 은닉이 중단되어야 한다고 결정하는 것에 응답하여, 사용자 인터페이스 디바이스는 물리적 사용자 입력 컴포넌트 위에 배치되는 기계적 메타재료 영역을 비활성화시킬 수 있다. 이 단계는 물리적 사용자 입력 컴포넌트의 기계적 클로킹을 비활성화시킬 수 있다.
실시예에서, 방법(200)은 물리적 사용자 입력 컴포넌트 위에 배치되는 광학적 메타재료 영역을 또한 가지는 사용자 인터페이스 디바이스를 수반할 수 있다. 이러한 실시예에서, 광학적 메타재료 영역 및 기계적 메타재료 영역은 동시에 활성화되고 동시에 비활성화될 수 있다. 기계적 메타재료 영역은 사용자 입력 컴포넌트를 기계적으로 클로킹하기 위해 사용될 수 있는 반면, 광학적 메타재료 영역은 사용자 입력 컴포넌트를 시각적으로 클로킹하기 위해 사용될 수 있다.
도 6은 게임 콘솔 제어기인 사용자 인터페이스 디바이스(300)를 도시한다. 게임 콘솔 제어기는 게임 콘솔 제어기의 물리적 사용자 입력 컴포넌트들을 촉각적 인지로부터 은닉할 수 있는 다수의 메타재료 영역을 포함한다. 게임 제어기는 사용자 입력 컴포넌트들의 제1 세트(303)(예를 들어, 화살 버튼들의 세트) 및 사용자 입력 컴포넌트들의 제2 세트(313)(예를 들어, 버튼들의 또다른 세트)를 포함한다. 버튼들은 게임 콘솔 제어기와 통신하는 호스트 컴퓨터 상에서 실행하는 게임 애플리케이션에 대한 입력을 제공할 수 있다. 게임 제어기는 추가로 사용자 입력 컴포넌트들의 제1 세트(303)를 커버하는 제1 기계적 메타재료 영역(305)을 포함하고, 사용자 입력 컴포넌트들의 제2 세트(313)를 커버하는 제2 기계적 메타재료 영역(315)을 포함한다. 기계적 메타재료 영역(305)은 액추에이터(307)에 의해 활성화되어 사용자 입력 컴포넌트들의 제1 세트의 기계적 클로킹을 수행할 수 있는 반면, 기계적 메타재료 영역(315)은 액추에이터(317)에 의해 활성화되어 사용자 입력 컴포넌트들의 제2 세트(313)의 기계적 클로킹을 수행할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 기계적 클로킹은 사용자 입력 컴포넌트들이 현재 시간에 게임에서 기능을 현재 가지지 않을 때 사용자 입력 컴포넌트들에 대해 수행될 수 있고, 따라서, 사용자가 사용자 입력 컴포넌트들을 누르거나 다른 방식으로 상호작용할 가능성이 더 적다. 추가로, 기계적 메타재료 영역들은 하나 이상의 광학적 메타재료 영역들과 조합되어 현재 시간에 기능을 가지지 않는 사용자 입력 컴포넌트들을 시각적으로 클로킹할 수 있다. 메타재료 영역이 버튼들의 그룹 위에 배치될 때, 커버되는 버튼들 또는 키들 전부가 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 현재 실행중인 애플리케이션에서의 대응하는 기능성을 가지지 않는다는 결정이 존재할 때만, 시각적 또는 기계적 클로킹이 활성화될 수 있다.
실시예에서, 기계적 또는 광학적 메타재료 영역(들)은 게임 애플리케이션, 웨어러블 애플리케이션, 증강 현실(AR) 또는 가상 현실(VR) 애플리케이션, 또다른 컴퓨팅 애플리케이션, 또는 임의의 다른 애플리케이션에서 사용될 수 있다.
본 기술분야의 통상의 기술자는, 시스템 및 방법들의 특정 예들 및 실시예들이 예시의 목적으로 기술되었지만, 본 발명으로부터 벗어나지 않고 다양한 수정들이 이루어질 수 있음을 인지할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 개별적으로 또는 다른 디바이스들과 함께 동작하는 많은 상이한 타입들의 오브젝트들 또는 디바이스들에 적용될 수 있다. 또한, 일 실시예의 특징들은, 심지어 그 특징들이 본 문서 내의 단일 실시예에서 함께 기술되지 않는 경우라도, 다른 실시예들 내에 포함되거나 또는 또다른 실시예의 특징들과 조합될 수 있다.

Claims (24)

  1. 사용자 인터페이스 디바이스로서,
    사용자 입력 컴포넌트;
    상기 사용자 입력 컴포넌트 위에 위치되는 기계적 메타재료 영역(metamaterial region);
    상기 기계적 메타재료 영역에 커플링되는 하나 이상의 액추에이터 ― 상기 기계적 메타재료 영역은 상기 하나 이상의 액추에이터에 의해 변형가능한 내부 구조를 가지며, 상기 하나 이상의 액추에이터에 의한 상기 내부 구조의 변형에 응답하여 변화하는 기계적 특징을 가짐 ― ; 및
    상기 하나 이상의 액추에이터와 통신하는 제어 유닛
    을 포함하고, 상기 제어 유닛은
    상기 사용자 입력 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 하는지를 결정하고,
    상기 사용자 입력 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 한다는 결정에 응답하여, 상기 기계적 메타재료 영역의 내부 구조를 변형하기 위해 상기 사용자 입력 컴포넌트 위에 위치되는 상기 기계적 메타재료 영역에 커플링되는 상기 하나 이상의 액추에이터를 활성화시키도록 구성되는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 액추에이터는 상기 기계적 메타재료 영역을 늘이거나 압축하도록 구성되고, 상기 기계적 메타재료 영역의 기계적 특징은 상기 기계적 메타재료 영역이 늘어나거나 압축되는 것에 응답하여 변화하는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기계적 메타재료 영역은 기계적 메타재료의 직사각형 층을 포함하고, 상기 하나 이상의 액추에이터는 상기 기계적 메타재료의 직사각형 층의 길이 또는 폭을 따라 상기 기계적 메타재료 영역을 늘이거나 압축하도록 구성되는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 사용자 인터페이스 디바이스 상의 햅틱 효과가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 하는지를 결정하고, 상기 햅틱 효과가 상기 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 은닉되어야 한다고 결정하는 것에 응답하여 상기 하나 이상의 액추에이터를 활성화시키도록 추가로 구성되는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 사용자 입력 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 하는지에 대한 결정은 상기 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행 중인 애플리케이션의 아이덴티티에 기초하는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사용자 입력 컴포넌트는 키보드이고, 상기 제어 유닛은, 상기 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행하는 애플리케이션이 텍스트 메시징 애플리케이션 또는 텍스트 편집 애플리케이션이라는 결정에 응답하여, 상기 사용자 입력 컴포넌트의 촉각적 인지가 인에이블되어야 한다거나 또는 인에이블 상태로 유지되어야 한다고 결정하도록 구성되는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행하는 애플리케이션이 비디오 시청 애플리케이션이라는 결정에 응답하여 상기 사용자 입력 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 한다고 결정하도록 구성되는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기계적 메타재료 영역은 서로 격리되는 적어도 제1 기계적 메타재료 영역 및 제2 기계적 메타재료 영역이고, 따라서 상기 제1 기계적 메타재료 영역의 기계적 특징은 상기 제2 기계적 메타재료 영역의 기계적 특징을 변화시키지 않고 변화될 수 있는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 사용자 입력 컴포넌트는 버튼이고, 상기 사용자 인터페이스 디바이스 상의 복수의 버튼 중 하나이며, 상기 제1 기계적 메타재료 영역 및 제2 기계적 메타재료 영역 각각은 상기 복수의 버튼 중 상이한 버튼을 커버하는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 적어도 제1 기계적 메타재료 영역 및 제2 기계적 메타재료 영역 중 하나에 의해 커버되는 모든 버튼들이 상기 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행되는 애플리케이션에서 기능성을 현재 가지지 않는다고 결정하는 것에 응답하여, 상기 적어도 제1 기계적 메타재료 영역 및 제2 기계적 메타재료 영역 중 하나의 기계적 메타재료 영역의 내부 구조가 변화하게 하도록 구성되는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 입력 컴포넌트는 물리적 사용자 입력 컴포넌트인, 사용자 인터페이스 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스 디바이스는 펌프층 또는 유체층을 포함하지 않는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기계적 메타재료 영역의 내부 구조는 상기 하나 이상의 액추에이터에 의해 변형될 수 있는 격자 구조를 가지는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기계적 메타재료 영역의 내부 구조는 홀들의 어레이를 가지고, 상기 홀들의 어레이의 각자의 홀은 7 mm 내지 10 mm 사이의 범위 내의 직경을 가지고 상기 하나 이상의 액추에이터에 의해 변형될 수 있는 형상을 가지는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 내부 구조의 변형에 응답하여 변화하는 기계적 특징은 상기 기계적 메타재료 영역의 전단 탄성계수(shear modulus) 및 체적 탄성계수(bulk modulus) 중 적어도 하나인, 사용자 인터페이스 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기계적 메타재료 영역은 펜타모드(pentamode) 메타재료로 만들어지는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스 디바이스는 모바일 폰이고, 상기 사용자 인터페이스 디바이스는 디스플레이 디바이스를 더 포함하고, 상기 사용자 입력 컴포넌트는 상기 디스플레이 디바이스에 인접한 키보드인, 사용자 인터페이스 디바이스.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스 디바이스는 호스트 컴퓨터와 통신하는 게임 콘솔 제어기이고, 상기 사용자 입력 컴포넌트는 버튼인, 사용자 인터페이스 디바이스.
  19. 사용자 인터페이스 디바이스로서,
    제1 표면을 가지는 컴포넌트;
    상기 제1 표면 위에 위치되는 기계적 메타재료 영역;
    상기 기계적 메타재료 영역에 커플링되는 활성화 디바이스 ― 상기 기계적 메타재료 영역은 상기 활성화 디바이스에 의해 변형가능한 내부 구조를 가지고, 상기 활성화 디바이스에 의한 상기 내부 구조의 변형에 응답하여 변화하는 기계적 특징을 가짐 ― ;
    상기 활성화 디바이스와 통신하는 제어 유닛
    을 포함하고, 상기 제어 유닛은
    상기 제1 표면을 가지는 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 하는지를 결정하고,
    상기 활성화 디바이스로 하여금, 상기 제1 표면을 가지는 컴포넌트가 촉각적 인지로부터 은닉되어야 한다는 결정에 응답하여 상기 제1 표면 위에 위치되는 기계적 메타재료 영역의 내부 구조를 변형하게 하도록 구성되는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 컴포넌트는 사용자 입력 컴포넌트이고, 상기 활성화 디바이스는 하나 이상의 액추에이터를 포함하는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 입력 컴포넌트는 영구 사용자 입력 컴포넌트인, 사용자 인터페이스 디바이스.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 영구 사용자 입력 컴포넌트는 영구 키보드인, 사용자 인터페이스 디바이스.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 사용자 입력 컴포넌트가 상기 사용자 인터페이스 디바이스 상에서 실행되는 애플리케이션에서 기능을 현재 가지지 않는다는 결정에 추가로 응답하여 상기 기계적 메타재료 영역에 커플링되는 하나 이상의 액추에이터를 활성화시키도록 구성되는, 사용자 인터페이스 디바이스.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스 디바이스는 게임 콘솔 제어기인, 사용자 인터페이스 디바이스.
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