KR20220132007A

KR20220132007A - 대화형 디스플레이 표면

Info

Publication number: KR20220132007A
Application number: KR1020227030761A
Authority: KR
Inventors: 매튜 드워만; 가우라브 아스타나; 찰스 하트
Original assignee: 터치우드 랩스, 인크.
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2021-02-05
Publication date: 2022-09-29
Also published as: CA3170147A1; US11656708B2; US11216102B2; US12067183B2; WO2021158987A1; US20230297181A1; US20210240290A1; EP4100821A1; US20220129101A1; EP4100821A4

Abstract

환경과 혼합되는 주문형 인간 컴퓨터 인터페이스를 제공하기 위해, 매우 다양한 불투명 비유리 표면에 통합될 수 있는 터치 응답성 디스플레이는, 즉, 활성화되지 않는 한 보이지 않게 유지되어, 비-기술 제품 및 표면에 디지털 사용자 인터페이스(UI)를 효과적으로 추가한다. 대화형 디스플레이 장치는 센서층, 광층, 및 마이크로컨트롤러를 수용하는 지지 층의 프레임리스 조립체이며, 여기서 장치는 불투명 표면층 아래에 위치하고 표면층 아래에 배열된 센서층을 갖도록 구성된다.

Description

대화형 디스플레이 표면

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 2월 5일에 출원된 이전의 미국 가출원 일련 번호 62/970,255의 35 U.S.C. § 119(e)에 따른 우선권의 이익을 주장하며, 그 전체 내용이 본원에 통합된다.

기술 분야

본 발명은 대화형 디스플레이 표면에, 보다 구체적으로는 터치 감지 및 디스플레이 능력을 갖는 불투명 표면에 관한 것이다.

터치 스크린 기술은, 사용자가 프로세싱 유닛에 입력을 제공하고 이로부터 출력을 수신할 수 있게 하는 인간 컴퓨터 인터페이스를 제공한다. 최근 몇 년 동안, 터치 패널, 터치-지원 컴퓨터 디스플레이, 터치-지원 컴퓨터 스크린, 터치스크린, 터치 디스플레이, 터치 패드 등(이하 "터치 스크린(들)"으로 통칭)으로도 지칭되는 터치 스크린이 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터 및 노트북을 포함하는 다수의 전자 장치에 통합되고 있다. 이러한 광범위한 사용은, 부분적으로는, 터치 스크린이 기술과 우리의 환경에 자연스럽고 거슬리지 않은 통합의 결과로서 제공하는 직관적 경험에 기인한다.

터치 스크린 기술의 기능과 용도가 증가함에 따라, 더 많은 수와 범위의 장치 및 위치에 통합되고 있다. 이러한 기술의 사용은 개인 기기뿐만 아니라 주거, 상업, 의료, 소매, 교육 분야 및 환경에서도 성장할 것으로 예상된다. 그러나, 이러한 대화형 장치를 통해 전달되는 정보의 홍수는 종종 압도적이고 지속 불가능하여, 수면의 방해, 주의 집중 시간, 및 생산성과 사회적 상호작용의 저하로 이어진다. 이에 따라, 미적 감각을 희생하지 않으면서 터치스크린을 환경과 매끄럽게 조화되도록 하려는 욕구가 증가하고 있다.

대부분의 터치 스크린 기술은 화면, 또는 장치의 표면 또는 터치 스크린 기술이 통합된 표면이 유리 또는 다른 투명한 재료로 되어 있기를 요구한다. 유리가 아닌 표면에 통합될 수 있는 터치 스크린 기술의 생성에 대한 시장 수요가 있다. 예를 들어, WO 2019/082399 및 WO 2019/083051은 목재 베니어 표면을 구비한 터치 반응형 디스플레이 패널을 기술한다. 환경과의 개선된 통합을 제공하면서, 이러한 패널은 패널의 전체 치수를 크게 증가시키고 디스플레이 영역을 감소시키는 프레임 및 다중 층, 예를 들어, 여러 개의 에어 갭 및 도광체를 필요로 한다. 또한, 이러한 패널은 제한된 디스플레이 품질 및 범위가 제한될 수 있어서, 그 위에 제공될 수 있는 콘텐츠의 유형을 감소시킨다.

환경과 매끄럽게 조화될 수 있고, 전 범위의 디스플레이 능력을 가질 수 있는 개선된 디스플레이 패널에 대한 필요성이 여전히 존재한다. 본 발명은 이러한 요구를 해결한다.

본 개시는 프레임리스 외주, 상단면, 및 하단면을 갖는 대화형 디스플레이 장치를 제공하며, 여기서 장치는, 대화형 디스플레이 장치의 외주로 연장되고 디지털 정보를 렌더링하도록 구성되는 복수의 광 요소를 포함하는 적어도 센서층(sensor layer) 및 광층(light layer)을 포함하는 여러 층을 포함한다. 장치는 광층 아래에 배열된 지지층을 더 포함하고, 지지층은 장치에 강성을 제공하고 장치의 하단면을 형성한다.

장치는, 일반적으로 컴퓨터 실행 가능 명령을 실행하도록 구성된 프로세서, 컴퓨터 실행 가능 명령을 저장하는 메모리, 및 프로세서와 통신하는 무선 송수신기 회로를 포함하는 마이크로컨트롤러를 포함하고, 여기서 프로세서는 장치의 상단면 상의 터치 위치에 관한 신호를 수신하고 광층에 의해 렌더링될 디지털 정보에 대응하는 응답성 출력 신호를 생성하도록 구성된다. 또한, 무선 송수신기 회로는 무선 네트워크를 통해 광층에 의해 렌더링될 디지털 정보를 포함하는 무선 통신 신호를 수신하고 송신할 수 있다. 마이크로컨트롤러는 광층과 지지층 사이에, 예컨대 마이크로컨트롤러를 수용하도록 구성된 지지층 상의 오목부 내에 위치할 수 있다.

광층의 복수의 광 요소는 그리드로 배열될 수 있고, LED, OLED, 및 광섬유 조명으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 복수의 광 요소는 독립적으로 전력이 공급될 수 있다. 복수의 광 요소 각각은 적색-녹색-청색 발광 다이오드(RGB LED) 또는 적색-녹색-청색-백색 발광 다이오드(RGBW LED)일 수 있다.

센서층은 센서층 상의 터치 위치에 관한 입력 신호를 생성하도록 구성된 용량성 터치 센서, 및 입력 신호를 수신하고 프로세서가 수신할 수 있는 응답성 출력 신호를 생성하도록 구성된 전자 입력-출력 제어 시스템을 포함할 수 있다. 용량성 터치 센서는 기판의 표면 상에 배열된 전도성 재료, 및 전도성 재료에 전기적으로 결합되고 사전 결정된 간격으로 이격된 복수의 전극을 포함할 수 있다. 전도성 재료는 x-y 그리드로 배열된 금속 나노와이어 또는 트레이스를 포함할 수 있다.

장치는 센서와 광층 사이에 배열된 실질적으로 투명한 절연층을 더 포함할 수 있다. 절연층은 복수의 광 요소 각각의 위에 위치한 렌즈를 포함할 수 있으며, 여기서 렌즈는 절연층 내의 오목부 또는 돌출부로서 형성되고 광 요소로부터 광을 집중하거나 발산한다. 복수의 광 요소는 1 mm 내지 5 mm의 피치를 갖는 그리드에 배열될 수 있고, 절연층의 두께는 그리드 피치의 0.5배 이상일 수 있다.

장치는 불투명 표면층을 더 포함할 수 있으며, 여기서 광층이 비활성일 경우 장치의 층들은 불투명 표면층 아래에서 보이지 않을 수 있고, 광층이 활성일 경우, 예컨대 센서층으로부터의 신호에 반응하는 경우, 디지털 정보를 보여줄 수 있다. 표면층 및 센서층은 투명 접합 재료로 함께 접합될 수 있다. 불투명 표면층은 일반적으로 목재, 섬유, 석재, 가죽, 코리안(Corian®), 쿼츠(quartz®), 중합체, 세라믹, 합금, 비닐, 불투명 아크릴, 플라스틱 및 복합 재료로 구성된 그룹에서 선택된 재료를 포함한다.

본 개시는 또한, 그 표면 상에 내장된 대화형 디스플레이 장치를 갖는 한 점의 가구를 제공하며, 여기서 센서층은, 광층이 비활성일 때 장치가 표면과 혼합되도록 그 가구의 불투명 표면 베니어 아래에 배열되고 이에 접합된다.

본 개시는 또한, 그 안에 내장된 대화형 디스플레이 장치를 갖는 벽, 바닥, 패널, 또는 문을 제공하며, 여기서 센서층은, 광층이 비활성일 경우 장치가 표면과 혼합하도록 벽, 바닥, 패널 또는 문의 적어도 일부분을 구성하는 불투명 표면의 아래에 배열되고 이에 접합되며, 광층이 활성일 경우, 예컨대 터치 센서층으로부터의 신호에 반응하는 경우, 디지털 정보를 보여줄 수 있다.

본 개시는 또한 본원에 개시된 대화형 디스플레이 장치 중 어느 하나를 사용하여 불투명 표면 상에 디지털 정보를 제공하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 일반적으로 불투명 표면 아래에 대화형 디스플레이 장치의 센서층을 위치시키는 단계, 및 장치의 센서층 위의 위치에서 불투명 표면 상의 터치 접촉에 응답하는 디지털 정보를 제공하는 단계를 포함하고, 여기서 마이크로컨트롤러의 프로세서는 상기 위치에 관한 신호를 수신하고 광층 상에 렌더링될 디지털 정보에 대응하는 응답성 출력 신호를 생성하도록 구성된다. 디지털 정보는 이미지, 텍스트, 광, 패턴, 또는 이들의 조합 중 어느 하나일 수 있다. 불투명 표면은 가구, 벽, 바닥, 문, 차량, 수송 차량, 또는 장식 요소의 일부일 수 있다.

본 발명의 더 나은 이해는 첨부된 도면과 함께 판독될 때에 다음의 상세한 설명을 참조하는 경우에 있을 것이며, 여기서 유사한 숫자는 다양한 도면에서 유사한 특징을 나타낸다. 달리 언급되지 않는 한, 본 발명의 실시예의 도면을 도시하는 이들 도면의 특징부 및 구성 요소는 반드시 실제 축적대로 도시되지 않는다는 것을 주목해야 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시에 따른 대화형 디스플레이 장치 및 그 장치의 분해된 층들을 각각 도시한다.
도 2는 본 개시에 따른 대화형 디스플레이의 층들을 도시한다.
도 3은 본 개시에 따른 대화형 디스플레이의 배선도를 도시한다.
도 4는 본 개시에 따른 용량성 터치 센서층을 도시한다.
도 5는 본 개시에 따른 레이저-절단 구역 분리를 포함하는 전도성 페인트를 사용하여 형성된 용량성 터치 센서층을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시에 따른 레이저-절단 구역 분리를 갖는 ITO(Indium tin oxide) 코팅된 PET(polyethylene terephthalate) 기판을 사용하여 형성된 용량성 터치 센서층을 도시한다.
도 6c 내지 도 6e는 x-y 그리드 패턴으로 위치한 나노와이어를 사용하여 형성된 용량성 터치 센서 표면을 도시하며, 여기서 도 6c는 나노와이어의 결합된 x-y 그리드를 도시하고, 도 6d 및 6e는 x 및 y 축에 각각 위치한 나노와이어를 보여준다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시에 따른 렌즈를 포함하는 광층을 도시하며, 여기서 도 7a는 투시도를 제공하고, 도 7b는 도 7a 에 도시된 세부 사항 B의 확대를 제공하고, 도 7c는 광층의 오목부로서 렌즈를 보여주는 광층의 측면도를 제공한다.
도 8a는 본 개시에 따른 대화형 디스플레이 표면을 도시하며, 여기서 국부적 영역은 다른 장치의 존재를 감지한다.
도 8b 및 도 8c는 웨이크업 경보용 실내 조명의 가능한 변형을 보여주는 본 개시에 따른 대화형 디스플레이 표면을 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 현재의 날씨 조건을 보여주는 본 개시에 따른 대화형 디스플레이 표면을 도시한다.
도 10a 내지 도 10d는 각각 커피 테이블, 침대 옆 테이블, 책상 또는 카운터, 및 테이블을 포함하는 본 개시에 따른 상이한 유형의 가구 내에 통합된 대화형 디스플레이 표면을 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 각각 소매점 디스플레이 및 레스토랑/바 테이블톱 또는 카운터톱을 포함하는 상이한 유형의 상업용 가구에 통합된 대화형 디스플레이 표면을 도시한다.
도 12a 및 도 12b는 각각 사무실 또는 소매점 문 및 내부 주거용 문을 포함하는 상이한 유형의 문에 통합된 대화형 디스플레이 표면을 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 각각 레스토랑의 테이블 및 주거용 주방의 카운터톱에 통합된 다수의 대화형 디스플레이 표면을 도시한다.

본 발명은, 벽, 바닥, 문, 가구, 대시보드 및 기타 패널을 포함하여, 불투명 표면을 갖는 광범위한 기판 및 물체에 통합될 수 있는 대화형 터치 응답성 표면 및 가시적 디스플레이를 제공하는 장치 및 조립체에 관한 것이다.

본 발명의 양태를 보다 상세히 설명하기 전에, 이하에서 사용될 특정 용어에 대한 다음의 정의를 제시하는 것이 본 발명의 이해에 도움이 될 수 있다.

정의 및 약어

첨부된 청구범위를 포함하는 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 복수를 포함하고, 문맥이 달리 명확하게 지시하지 않는 한, 특정 수치에 대한 언급은 적어도 그 특정 값을 포함한다.

첨부된 청구범위를 포함하는 명세서에 사용된 바와 같이, 단어 "포함하는" 및 단어 "포함하는"의 형태는 임의의 변이체 또는 추가를 배제하도록 본 발명을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명은 "포함하는"의 관점에서 설명되었지만, 본원에서 상세히 설명된 장치, 조립체 및 방법은 또한 본질적으로 다음으로 구성되거나 이로 구성되는 것으로 설명될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 다수의 층을 포함하는 조립체의 관점에서 설명되었지만, 동일한 층으로 본질적으로 구성되거나 이로 구성되는 조립체도 또한 본 범위 내에 있다. 이러한 맥락에서, "본질적으로 구성되는"은 조립체에서 임의의 추가 층 또는 방법에서 단계가 조립체에 의해 생성된 출력에 실질적으로 영향을 미치지 않을 것임을 의미한다.

"또는"의 사용은 달리 명시되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로"는 임의의 양적 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 고유 불확실성의 정도를 나타내기 위해 취해질 수 있다. 따라서, 용어 실질적으로는 일반적으로 적어도 약 80%, 약 90%, 약 95%, 약 98%, 또는 심지어 약 99%의 양을 의미할 수도 있다. 불투명의 수준을 지칭하는 경우, 예를 들어, 용어 "실질적으로"는 전체 불투명도 백분율을 의미할 수 있다.

임의의 작동 예에서, 또는 달리 지시되는 경우를 제외하고, 예를 들어, 명세서 및 청구범위에 사용된 성분의 양을 표현하는 모든 수는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수정되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치 파라미터는 적어도 사용되는 기재, 터치 감지 및 디스플레이 표면의 유형 및 형태, 및 조립체 또는 조립체를 포함하는 장치의 크기에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 적어도, 청구범위의 범위에 대한 등가 원칙의 적용을 제한하려는 시도가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 자릿수의 수의 관점에서 그리고 통상적인 반올림 기술을 적용하여 해석되어야 한다.

본 발명의 넓은 범위를 설명하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 특정 예에 제시된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값에는 본질적으로 각각의 테스트 측정에서 발견되는 표준 편차로부터 필연적으로 기인하는 특정 오차가 포함된다.

"포함하다" 및 유사한 용어는 포함하지만 이에 국한되지 않는 것을 의미한다. 범위가 주어질 때, 이들 범위의 임의의 종점 및/또는 그 범위 내의 숫자는 본 발명의 범위 내에서 조합될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "디지털 정보"는 CPU(central processing unit) 또는 GPU(graphical processing unit)와 같은 프로세서에 의해 전달될 수 있고 본 발명의 광층에 의해 디스플레이될 수 있는 임의의 텍스트 또는 그래픽 정보를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "사물 인터넷" 또는 "IoT"는, 장치들이 다른 장치로부터 데이터를 송신하고 수신할 수 있게 하는 장치 내의 내장된 애플리케이션의 인터넷을 통해 인간-대-인간 또는 인간-대-컴퓨터 상호 작용 또는 상호 접속을 필요로 하지 않고 네트워크를 통해 데이터를 전송하는 고유 식별자 및 능력을 구비한 상호 관련 컴퓨팅 장치, 기계 및 디지털 머신의 시스템이다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "나노와이어"는 1000 보다 큰 길이 대 폭의 비율을 갖는 와이어를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 본 발명의 전형적인 나노와이어는 1 내지 250 마이크로미터 두께, 예컨대 약 25 마이크로미터 두께이다.

본 개시에서 상세히 설명된 발명은 본원에 기술되고/되거나 도시된 특정 장치, 방법, 공정, 요소 또는 파라미터에 한정되지 않으며, 본원에서 사용되는 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 목적이고 단지 예시일 뿐이며 청구된 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 본 명세서에 식별된 임의의 및 모든 특허 및 기타 간행물은 본원에 완전히 기재된 것처럼 참조로서 통합된다.

다음의 설명에서, 특정 세부 사항은 대화형 디스플레이 표면의 다양한 실시예를 더 잘 이해하기 위해 제시된다. 그러나, 당업자는 이들 실시예가 이들 세부 사항 없이 및/또는 본원에 설명되지 않은 임의의 세부 사항이 없는 경우에 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 경우에, 다양한 실시예의 다른 상세한 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 다양한 실시예를 실시하는 방법과 관련된 잘 알려진 구조, 방법 및/또는 기술이 도시되거나 상세히 설명되지 않을 수 있다.

대화형 디스플레이 표면의 개요

본 개시의 새로운 대화형 디스플레이 표면은 사용자에게 예상치 못한 방식으로 관련 정보 및/또는 인터넷 연결에 대한 액세스를 제공한다. 우리는 전통적인 흑색 유리 스크린에 둘러싸여 있지만, 현재 개시된 조립체 및 표면은 입력을 수신하고, 환경과 매끄럽게 혼합되는 다양한 불투명 재료을 통해 볼 수 있는 정보를 제공한다. 사용하지 않을 때는, 터치스크린 통합 객체(테이블, 카운터, 문 등)는 정상적인 기능을 수행하며, 대화형 표면은 보이지 않는다. 터치 입력을 통한 활성화와 같이 디스플레이가 사용 중일 때, 추가된 기능이 활성화된다. 따라서, 본 개시의 대화형 디스플레이 표면은, 보이지 않는, 즉, 공간 또는 환경과 혼합되는 사용자 인터페이스를 제공하여, 비-기술 제품 및 표면에 디지털 사용자 인터페이스(UI)를 효과적으로 추가한다.

기존의 터치스크린 디스플레이와 표면은 하나의 공통점을 가진다. 이들은 모두 스크린/디스플레이처럼 보인다. 보다 구체적으로, 전원이 켜지지 않는 경우, 흑색 또는 회색처럼 보이는 유리 또는 투명한 플라스틱 판으로 된 표면이 나타난다. 또한, 현재 시판 중인 터치스크린의 경우, 스크린이 활성화될 때 스크린 전체(흑색 영역 포함)에 전원이 들어온다. 화면의 선택된 영역 또는 개별 픽셀에 전력을 공급하지 않는다. 이에 비해, 본 개시의 대화형 디스플레이 조립체 및 표면은 실질적으로 불투명한 재료의 표면을 통해 디스플레이되는 특정 영역 및 심지어 특정 픽셀의 작동 또는 활성화를 가능하게 한다. 이러한 능력은, 조립체가 그 표면을 전통적인 외관의 터치스크린으로 변환하지 않고 실질적으로 불투명한 표면에 통합될 수 있게 한다.

이들 디스플레이 조립체 및 표면은 테이블톱, 카운터, 문, 벽, 및 심지어 천장과 같은 가구에 내장될 수 있다. 이들은 온도 조절 장치, 음향 시스템 또는 기타 가정용 연결을 제어하는 독립형 IOT 장치로 사용될 수 있다. 상업적으로, 이들은, 지도 및 방향, 일정, 메뉴, 스페셜, 광고, 비상 정보 및 경보 등을 표시하도록 디스플레이 표면을 구성함으로써, 특히 수송 시스템(예: 공항 및 비행기, 버스 정류장 및 버스 등), 레스토랑 및 바, 소매점 환경, 사무실 및 사무실 건물에 정보를 제공하는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 범주 내에 속하는 표면 유형의 일부 비제한적인 예는 테이블, 책상, 소매/상업용 테이블 및 디스플레이와 같은 가구 및 비품; 엘리베이터 문 및 패널, 벽, 차량 대시보드, 차량 내부 및 외부 표면, 카운터 톱, 작업 표면, 게임 표면, 전자 장치 케이스, 전자 제품 문 및 전면, 캐비닛 문, 주거용 및 상업용 내부 및 외부 문, 벽걸이 패널, 장식 표면, 어린이용 완구, 전기 스위치용 덮개 및 패널, 콘센트, 리셉터클 등, 윈도우 처리, 블라인드, 및 빛 가리개와 같은 표면; 게시판, 지도, 표지판, 자동판매기 디스플레이 패널과 같은 공공 디스플레이 및 사이니지 영역; 및 로봇 응용, 산업 자동화 장비 및 기계류용 피부 및 외부 표면을 포함한다.

목재, 섬유, 석재 및 가죽과 같은 천연 재료뿐만 아니라 코리안, 쿼츠, 중합체, 세라믹, 합금, 비닐, 불투명 아크릴, 기타 플라스틱 및 이의 복합물과 같은 인공 재료를 포함하지만 이들로 한정되지 않는, 본 개시에 따른 대화형 디스플레이 표면에 통합될 수 있는 매우 다양한 표면 재료가 존재한다. 사용되지 않을 때, 내장된 층이 보이지 않기 때문에 대화형 디스플레이 표면은 전자 장치라는 표시를 제공하지 않으며, 사용되거나 활성화될 때만, 광층은 목재 또는 다른 재료를 통해 발광하여 디지털 정보를 표시한다.

예를 들어, 본 발명의 예시적인 구현은 사용자가 재미, 상호 작용 게임, 그리고 다채롭고 재미있는 형상 및 소리 상호작용을 위해 내장된 픽셀 디스플레이 및 터치 감지 기능과 상호 작용할 수 있게 하는 커피 테이블이다. 침대 옆 테이블로서, 디스플레이 표면은 시계, 조명, 소리와 같은 통합된 수면 및 깨우기 기능으로 수면 및 기상을 향상시키는 역할을 한다. 레스토랑에서 볼 수 있는 것과 같이, 테이블에 통합된 경우(도 11b의 900", 도 13a의 900a 참조), 디스플레이 표면은 메뉴 옵션, 영양 정보, 오늘의 뉴스, 고객이 음식 또는 근무자를 기다리는 동안 플레이할 대화형 게임, 테이블에서 자동 주문 등을 제공할 수 있다(도 11b의 904"; 도 13a의 904 참조). 도 13b에 도시된 바와 같이, 주방 카운터(1100)에 통합될 때, 디스플레이 표면은 레시피, 쇼핑 목록, 할 일 목록, 주간 메뉴 등을 보여줄 수 있다(도 13b의 1104 참조).

또한, 대화형 디스플레이 장치는, 무엇보다도, 디스플레이 상에 경보, 공지 등을 제공하기 위해, 아마존 알렉사, 구글 홈 및 네스트와 같은 다른 장치와의 상호작용을 제공하여 디스플레이에 경보, 공지 사항 등을 제공할 수 있다. 이들은 대화형 디스플레이 장치가 사용자 환경에서 표면에 통합될 수 있는 방법의 단지 몇 가지 예에 불과하다. 추가적인 예가 아래에 제공된다.

대화형 디스플레이 표면의 층의 개요

본 발명의 대화형 디스플레이 장치는 적어도 센서층 및 광층, 및 마이크로컨트롤러를 포함하는 다수 층의 조립체에 의해 형성된다. 조립체는 패널 또는 물체(예: 벽, 바닥, 문, 가구 등)의 일부를 형성하는 것과 같이 불투명 표면층과 통합될 수 있어, 가구의 표면과 같은 환경과 매끄럽게 혼합된다.

도면을 구체적으로 참조하면, 본 개시의 대화형 디스플레이를 형성하는 조립체의 사시도 및 분해도가 각각 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 조립체(10)는 프레임리스 외주(2), 상단면(11), 하단면, 및 적어도 센서층(14)과 광층(18)을 포함하는 이들 사이의 복수의 층을 포함하며, 이들 각각은 일반적으로 조립체(10)의 외주(2)로 연장하여, 조립체의 전체 표면(11)이 센서층(14)으로부터 입력을 수신하고 광층(18)에 출력을 제공하도록 구성된다. 센서층(14)과 광층(18) 사이에는 실질적으로 투명한 절연층 또는 장벽층(16)이 있다.

본 개시의 대안적인 조립체(10')가 도 2에 도시되어 있으며, 여기서 센서층은 x 방향(14b) 또는 y 방향(14a)으로 향하는 나노와이어 또는 전도성 트레이스를 포함하는 2개의 층(14a, 14b)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 조립체는 광층(18b) 위에 위치하는 낮은 프로파일의 도광체(18a)를 더 포함한다. 조립체(10')의 이러한 실시예에서, 광층(18b)은 그리드 패턴으로 위치한 광 요소를 포함하고, 여기서 도광체(18a)는 개별 광 요소로부터 광을 지지 및/또는 집중할 수 있는 각각의 광 요소 위에 위치한 개구를 포함한다. 또한, 도광체(18a)의 개구는 주어진 LED 또는 OLED 전구 크기에 대한 픽셀 크기 제어를 제공하는 능력을 제공할 수 있다. 렌즈는 더 작은 LED 전구가 표면에 디스플레이된 더 큰 픽셀로 변환될 수 있게 하고, 역으로 더 큰 LED 전구가 표면에 디스플레이된 더 작은 픽셀로 변환될 수 있게 한다.

도광체(18a)는 접합제 또는 접착제 이외의 개재 갭 또는 층 없이 광층(18b)과 접촉할 수 있다. 또한, 도광체(18a)는 접합제 또는 접착제 이외의 갭 또는 층이 없이 센서층(14 중 하나 또는 14a, 14b)과 접촉할 수 있다. 도광체(18a)는 접합제 또는 접착제 이외의 갭 또는 층 없이 센서층(14 중 하나 또는 14a, 14b) 아래에 위치한 절연층과 접촉할 수 있다.

어느 하나의 조립체의 광층(18, 18b) 아래에는 장치에 강성을 제공하는 지지층(20) 및 하단면, 즉 지지층(20)의 외측을 향하는 면이 있다. 또한, 각각의 조립체는 (즉, 도 1b 및 도 2에 도시되어 있고, 본원에 기술된 바와 같이) 적어도 프로세서, 메모리, 및 외부 서버 또는 인터넷과의 무선 통신을 제공하는 무선 송수신기 회로를 포함하는 마이크로컨트롤러를 포함한다.

적어도 지지층(20), 광층(18), 및 센서층(14)을 포함하는 도 1b 및 도 2에 도시된 조립체는, 본원에서 논의된 구조 또는 표면들 중 임의의 것(즉, 벽, 가구, 패널 등)에서 불투명 표면층(12)과 통합될 수 있다. 외부 대향면이 상단면(11)을 형성하는 불투명 표면층(12)은 실질적으로 투명한 접착제 또는 접합제에 의해 센서층(14)에 접합될 수 있고, 이에 따라 불투명 표면을 갖는 대화형 디스플레이를 형성할 수 있다.

조립체(10)의 다양한 층 각각은 도 1b, 도 2, 및 도 3을 참조하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.

(a) 불 투명 표면층

불투명 표면층(12)은 대화형 디스플레이 표면과 사용자의 접촉 지점으로서 기능하며, 본원에 기술된 임의의 환경(즉, 사무실, 주방, 레스토랑 등) 내에 조립체의 매끄러운 통합을 제공한다. 표면층(12)은 또한 대화형 디스플레이가 벽, 패널, 가구 표면 등과 같은 구조에 내장될 경우 조립체의 일체로 된 부분으로 기능하며, 조립체가 비활성일 때 그 아래에 어셈블리가 숨겨지는 불투명 표면을 제공한다. 센서층(14)이 접촉을 인식하도록, 사용자가 상단면(11)과 상호 작용할 때, 광층(18)이 활성화되어 디지털 정보를 디스플레이할 수 있다.

투명 유리 및 플라스틱은 표면을 통해 유도 광을 거의 완벽하게 투과시킬 수 있지만, 불투명하고 반투명한 재료는 이러한 광을 발산하여 정보 및 데이터의 전송를 위한 상이한 효과를 생성한다. 따라서, 상이한 재료는 광을 다르게 발산한다는 점을 감안하면, 적절한 발산을 고려하여 표면 재료 및 이의 두께의 선택할 수 있다. 일례로서, 천연 목재의 발산 특성을 활용할 경우, 그레인 패턴 및 두께는 정보의 적절한 디스플레이를 허용하도록 선택될 수 있다. 본 개시의 양태에 따라, 불투명 표면층은 일반적으로 0.5mm 내지 5mm 두께, 예컨대 목재 베니어의 경우 1mm 미만 두께, 또는 플라스틱 베니어의 경우 최대 3mm 두께이다.

불투명 표면층은 적어도 0.3mm 두께, 예컨대 적어도 0.4mm, 또는 적어도 0.5mm, 또는 적어도 0.6mm, 또는 적어도 0.7mm, 또는 적어도 0.8mm, 또는 적어도 0.9mm, 또는 적어도 1.0mm, 또는 적어도 1.1mm, 또는 적어도 적어도 1.2mm, 또는 적어도 1.3mm, 또는 적어도 1.4mm, 또는 적어도 1.5mm, 또는 적어도 1.6mm, 또는 적어도 1.7mm, 또는 적어도 1.8mm, 또는 적어도 1.9mm, 또는 적어도 2.0mm일 수 이다. 불투명 표면층은 5mm 이하 두께, 예컨대 4.9mm 이하, 또는 4.8mm 이하, 4.7mm 이하, 4.6mm 이하, 4.5mm 이하, 4.4mm 이하, 4.3mm 이하, 4.2mm 이하, 4.1mm 이하, 4.0mm 이하, 3.9mm 이하, 3.8mm 이하, 3.7mm 이하, 3.6mm 이하, 3.5mm이하일 수 있다. 본원에 개시된 최소 두께 및 최대 두께의 임의의 조합이 표면층(12)에 대한 두께 측정 범위를 정의하기 위해 조합될 수 있다.

표면층은 경질목 또는 연질목 베니어, 석재 베니어 및 세라믹 베니어와 같은 천연 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 목재 베니어는 적어도 단풍나무, 참나무, 물푸레나무, 자작나무, 너도밤나무, 포플러, 호두나무, 마호가니, 소나무, 티크, 배스우드, 대나무, 발삼, 아스펜, 삼나무, 가문비나무, 느룹나무, 히코리, 흑단, 자단, 케루잉, 지리코테 및 웬지의 베니어를 포함한다. 예시적인 석조 베니어는 적어도 대리석, 석회석, 화강암, 슬레이트, 사암, 라에레테, 순석, 석영, 트래버틴 및 현무암의 베니어를 포함한다. 예시적인 세라믹 베니어는 적어도 펠드스파티크 세라믹, 류사이트 강화 글라스 세라믹, 리튬 디실리케이트 강화 글라스 세라믹, 도자기, 토기류 및 스톤웨어의 베니어를 포함한다.

표면층은 실크, 면, 시폰, 리넨, 캔버스, 새틴, 비스코스, 레이온, 다마스크, 데님, 트윌, 펠트, 치즈클로스, 코듀로이, 모슬린, 레이스, 및 트위드와 같은 천연 직물을 포함할 수 있다. 표면층은 모직, 캐시미어 울, 황마, 및 대나무 및 다른 풀과 같은 천연 섬유를 포함할 수 있다.

표면층은 가죽 및 스웨이드와 같은 동물 피부를 포함할 수 있다.

표면층은 아라미드, 폴리에스테르, 스판덱스, 나일론 및 폴리프로필렌과 같은 합성 섬유를 포함할 수 있다. 표면층은 아크릴, 나일론, 폴리카보네이트, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리우레탄, 셀룰로오스 수지, 에폭시 또는 에폭시 수지, PMMA, 페놀 수지 등과 같은 중합체 표면을 포함할 수 있다.

표면층은 무산지, 블롯팅지, 복사 및 복사기 종이, 마닐라지, 신문지, 양피지, 인화지, 왁스지, 또는 피지와 같은 종이를 포함할 수 있다.

표면층은 소위 "고체 표면" 재료, 예를 들어, "코리안" 및 유사한 재료, 탄소 섬유, 유리 섬유, 시멘트 또는 콘크리트와 같은 복합 베니어를 포함할 수 있다.

표면층은, 아크릴 또는 라텍스 기반 페인트와 같은 페인트, 라커 기반 코팅, 및 알키드 기반 페인트, 금속 페인트, 실록산 또는 "건조 지우기 페인트" 등과 같은 페인트 또는 코팅을 포함할 수 있다. 또한, 표면층은 벽지 또는 벽 보드, 판지 등과 같은 표준 벽 덮개를 포함할 수 있다.

표면층은 니켈, 탄소강, 인코넬, 황동, 구리, 알루미늄, 티타늄, 또는 금속화 폴리에스테르와 같은 금속 포일을 포함할 수 있다.

(b) 센서층

불투명 표면층(12) 아래에 위치하는 센서층(14)은 터치 감지, 즉 터치 센서층을 통해 시스템에 대화형 피드백을 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 특히, 저항성, 용량성, 적외선, 표면 탄성파, 전자기, 및 근거리장 이미징을 포함하는 터치 센서를 구현하기 위한 몇 가지 유형의 기술이 있다.

표면 정전용량 또는 투사 정전용량(자기 정전용량 또는 상호 정전용량) 중 어느 하나와 같이, 용량성 터치 감지 장치는 특히 잘 작동하는 것으로 밝혀졌다. 일반적으로 말하면, 2개의 전기 전도성 부재가 서로 가까이 있을 때마다, 이들의 전기장은 상호 작용하여 정전 용량을 형성한다. 용량성 터치 장치의 경우에, 손가락과 같은 객체가 터치 감지 표면에 접근할 때, 객체와 그 객체에 매우 근접한 감지 지점 사이에 작은 정전 용량이 형성된다. 감지 지점들 각각에서 정전 용량의 변화를 검출하고 감지 지점들의 위치를 기록함으로써, 감지 회로는 다수의 객체를 인식하고, 객체가 터치 표면을 가로질러 이동될 때 객체의 위치, 압력, 방향, 속도 및 가속도를 결정할 수 있다.

용량성 터치 감지 표면은, 전도성 잉크(도 2, 도 4, 및 도 6c 내지 도 6e)에 의해 인쇄된 나노와이어 및/또는 트레이스의 그리드, 및 벨로스타트로 덮이거나, 전도성 페인트(도 5) 및/또는 인듐 주석 산화물("ITO")(도 6a 및 도 6b)으로 코팅된 표면과 같은, 일반적으로 기판(예: PET(polyethylene terephthalate) 플라스틱)에 적용되거나 그 위에 지지되는 광범위한 전도성 재료를 사용하여 형성될 수 있다. PET, 나노와이어, 전도성 잉크, 벨로스타트, 전도성 페인트, 및 ITO와 유사한 매우 다양한 기판 및 재료가 유사한 결과를 달성하기 위해 본원에 기술된 것들을 대체할 수 있고, 이러한 모든 치환이 본원에 통합될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.

센서층의 특정 배열이 도면에 도시되어 있으며, 여기서 도 4는 연결 지점(24)(예: 버스)의 X 및 Y 그리드(각각, 30x, 30y)를 포함하는 센서층 배열을 도시하며, 센서층 상의 위치(즉, 연결 지점(24)의 그리드에 의해 감지됨)의 정전용량 감지는 도 3에 도시된 센서 드라이버 또는 인쇄 회로 기판과 같은 센스 드라이버 또는 컨트롤러에 의해 수신될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 센서층은 전도성 페인트, 잉크 또는 ITO로 코팅되거나, 벨로스타트와 같은 전도성 재료로 덮인 기판을 포함할 수 있다. 전도성 페인트 또는 ITO 코팅의 다양한 배열을 갖는 PET 기판을 포함하는 특정 예가 도 5 및 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있다. 코팅된 표면의 주변에 위치한 전극은 도 4에 도시된 연결 지점의 그리드와 함께 접촉을 감지할 수 있다. 센서층 상의 터치 접촉의 위치 인식을 개선하기 위해, 벨로스타트 또는 전도성 페인트(14c) 또는 ITO(14d, 14d')로 코팅된 전체 표면을 포함하는 것과 같이, 전기장 단층 촬영 및 단일 단차 가우스 뉴턴 방법을 사용하여 단층 촬영 재구성을 생성할 수 있으며, 이는 센서 레이아웃을 단순화할 수 있다(예: 더 적은 연결 지점(24)을 요구함).

도 5에 도시된 바와 같이, 도 6a 및 도 6b는 전도성 표면의 영역을 격리시킬 수 있는 에칭 패턴(15, 15')으로서, 다양한 응답이 발생할 수 있으며, 즉 상이한 디지털 정보를 제공하기 위한 광층의 상이한 영역의 활성화 및/또는 광층의 활성화이다.

센서층(14)을 형성하기 위해 기판 상의 x 및 y축을 따라 위치한 전극의 배열이 도 6c에 도시되어 있다. 도 6d 및 도 6e는 명확성을 위해 각각의 축 상의 전극을 개별적으로 도시하며, 여기서 x축 상의 전극(32x)은 도 6d에 도시되어 있고, y축 상의 전극(32y)은 도 6e에 도시되어 있다. 예시적인 전극은 적어도 나노와이어, 예컨대 미세 게이지 와이어(두께 <0.001")를 포함한다. 센서 드라이버에 연결되는 공통 액세스 "설편(tongue)"(34x, 34y)에 대한 트레이스가 도 6d 및 도 6e에 도시되어 있다.

가능하고, 본 개시의 범위 내의 표면으로 대화형 피드백을 제공하기 위한 다른 수단은, 적어도 힘 감지 저항기(FSR), 적외선 센서, 열 센서, 라이다 센서, 소리 또는 진동 센서, 및 비행 시간(TOF) 레이저 어레이를 포함한다. FSR의 사용은 또한 터치의 힘/깊이를 측정하는 능력을 제공하여, 가벼운 터치를 강한 푸시와 구별한다. 이와 같이, 센서층이 FSR이거나, FSR을 포함하는 추가 센서층을 포함하는 실시예에서, 대화형 디스플레이 표면은 또한 과일, 야채 및 다른 조리 성분과 같은 물체의 중량을 측정하도록 구성될 수도 있다.

(c) 광층

광층(18)은 디지털 정보를 렌더링하여 본 개시의 조립체 및 장치의 상단면(11) 상에서 볼 수 있게 한다. 특정의 실시예에서, 광층은 발광 다이오드, 예를 들어, 적색-녹색-청색(RGB) 또는 적색-녹색-청색-백색(RGBW) LED(light emitting diode), 유기 LED(OLED), 또는 LED, 형광등 또는 냉음극 형광등, 또는 레이저 프로젝션에 의해 백라이트되는 LCD(liquid crystal display)와 같은 복수의 광 요소 또는 픽셀를 포함한다. 광층(18)은 또한 디지털 광 처리(DLP) 디스플레이, 또는 플라즈마 디스플레이일 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 광층은 광을 방출 및/또는 차단하여 이미지를 생성하는 프로그램 가능한 요소를 포함할 수 있다.

특정 양태에 따라, 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 광층(18b)은 개별 광 요소로부터 광을 지지, 집중 및/또는 크기 조정할 수 있는 낮은 프로파일의 도광체(18a)를 포함할 수 있다. 위에서 나타낸 바와 같이, 도광체(18a)는 개별 광 요소로부터의 광을 지지, 집중하고/하거나, 주어진 LED 또는 OLED 전구 크기에 대한 픽셀 크기 제어를 제공할 수 있는 광 요소 각각의 위에 위치한 개구를 포함한다. 렌즈는 더 작은 LED 전구가 표면에 디스플레이된 더 큰 픽셀로 변환될 수 있게 하고, 역으로 더 큰 LED 전구가 표면에 디스플레이된 더 작은 픽셀로 변환될 수 있게 한다.

(d) 절연층

버퍼 또는 절연층(16)은 광층(18)으로부터 전자기 간섭을 격리시키는 역할을 하여, 센서층(14)에서의 잘못된 판독을 방지한다. 이 층은 폴리카보네이트, 아크릴 수지 또는 에폭시, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET 또는 PETE) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG), 폴리에스테르 또는 코폴리에스테르, 및 폴리비닐 클로라이드(PVC)를 포함하는 투명 또는 반투명 중합체로 구성될 수 있다. 유리 또는 실리콘 기반 제품, 예컨대 소다-라임 글라스, 크리스탈 글라스, 주조 또는 압출 글라스 섬유, 사파이어, 붕규산염 글라스, 글라스 세라믹, 석영 및 석영 글라스, 및 알루미노실리케이트 글라스.

절연층(16)의 두께는 광층(18) 상의 광 요소의 밀도에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 절연층(16)은 광층(18)의 픽셀 피치, 예를 들어 광층 내의 광 요소의 피치의 적어도 0.5배 이상인 두께를 가질 수 있다. 특정 예에서, 2 mm의 피치를 갖는 그리드 내에 위치한 LED로 형성된 광층을 포함하는 조립체는 적어도 1 mm 두께, 예컨대 1.5 mm 두께, 또는 2 mm 두께 또는 그 이상인 절연층을 포함할 것이다. 또는, 절연층은 픽셀 피치, 즉 광층 상의 광 요소의 피치와 연결되지 않은 두께를 가질 수 있고, 따라서 층의 재료에 의해 결정되는 두께, 및 전자기 간섭(EMI)을 차단하는 재료의 능력을 가질 수 있다.

절연층(16)은 도 7a에 도시된 바와 같이, 광 요소로부터 광을 집중 또는 발산할 수 있는 개별 광 요소 또는 픽셀 위에 위치한 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 여기서 절연층(16)은 렌즈(19)의 그리드를 포함한다. 도 7a 및 도 7c의 세부사항 B의 확대도인 도 7b에 도시된 바와 같이, 렌즈(19)는 개별 조명 요소 또는 픽셀로부터의 광을 집중하는 절연층의 오목부로서 형성될 수 있다. 이러한 오목부는 열성형 또는 밀링될 수 있고, 불투명 표면층을 통한 통과에 의해, 및/또는 절연층 및 센서층의 하부 영역을 통한 통과에 의해 발산된 광을 재집중하는 것을 보조할 수 있다.

또는, 렌즈는 절연층 상에 돌출부로서 형성될 수 있고, 예컨대 절연층 상에 열성형되거나 접합될 수 있고, 개별 광 요소 또는 픽셀로부터의 광으로부터 광을 발산할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 조립체(10)는 도 1에 도시된 광층(18) 및 절연층(16)을 포함한다.

(e) 지지층

베이스 구조 또는 지지층(20)은 시스템에 강성을 제공하기 위해 포함되며, 일반적으로 대화형 디스플레이 장치의 하단면을 형성한다. 지지층(20)은, 마이크로컨트롤러가 지지층과 광층 사이에 위치하도록, 마이크로컨트롤러를 수용하기 위해 내부에 형성된 오목부를 포함할 수 있다.

지지층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 철 또는 철 합금, 강 또는 강 합금, 마그네슘 또는 마그네슘 합금, 티타늄 또는 티타늄 합금, 아연 또는 아연 합금, 니켈 또는 니켈 합금, 및 구리 또는 구리 합금 중 임의의 것과 같은 금속일 수 있다.

지지층은 또한 중합체 또는 수지, 예컨대 나일론, 폴리카보네이트, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 아세탈, 폴리에스테르, PMMA, 페놀, 및 셀룰로오스 수지일 수 있다.

지지층은 에폭시 또는 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 탄소 섬유, 유리섬유, 실리콘, 콘크리트, 도자기, 도기류, 스톤웨어, 천연 또는 합성 섬유 또는 직물, 천연 또는 합성 종이 또는 보드, 알루미나, 실리콘 나이트라이드, 텅스텐 카바이드, 지르코니아, 실리콘 카바이드, 또는 붕소 카바이드 중 어느 하나로 적층된 복합 재료일 수 있다. 지지층은 "코리안" 등과 같은 재료일 수 있다.

지지층은 목재 또는 목재 기반 재료, 예컨대 경질목 또는 연질목(예를 들어 표면층에 대해 전술한 목재 재료 중 임의의 것 참조), 합판, 저중 또는 고-밀도 섬유판(LDF, MDF, HDF), 또는 입자판일 수 있다. 지지층은 대두 기반 또는 열경화성 수지로 구성되거나 천연 또는 합성 섬유로 강화되는 엔비론(environ) 패널 등일 수 있다.

지지층은 글라스 및 실리콘 기반 재료, 예컨대 소다-라임 글라스, 크리스탈 글라스, 주조 또는 압출된 글라스 섬유, 사파이어, 붕규산염 글라스, 글라스 세라믹, 석영 및 석영 글라스, 또는 알루미노규산염 글라스일 수 있다.

(f) 접합제

조립체의 다양한 층은 층의 접착 및 광의 투과를 허용하는 접합제에 의해 함께 접합될 수 있다. 사용되는 층에 따라, 접합제는 에폭시 또는 에폭시 수지, 폴리우레탄, 우레탄, 우레탄 아크릴레이트 에스테르, 아크릴, 실리콘, 폴리비닐 아세테이트, 시아노아크릴레이트, 천연 고무, 고무 마스틱, 검 아라빅, 및 소위 "플라스틱 시멘트", 예컨대 디클로로메탄(DCM 또는 메틸렌 클로라이드) 등 중 임의의 것을 포함할 수 있다.

센서층은 불투명 표면층에 접합될 수 있다. 또한, 다른 층, 예컨대 지지층이 광층에, 광층이 절연층에, 또는 특정 실시예에서 포함되는 경우 도광체에 접합될 수 있다. 절연층 또는 포함될 경우 도광체는, 그에 따라 형성된 센서층 등에 접합될 수 있고, 조립체는 벽, 바닥, 문, 패널, 가구 및 본원에 개시된 다른 물품 중 어느 하나의 내부에 쉽게 통합될 수 있고 심지어 이들의 구조적 구성 요소를 형성할 수 있는 강성의 자기 지지 장치가 된다.

(g) 배선, 마이크로프로세서 및 통신

전력은 표준 케이블과 전기 회로를 통해 다양한 층 및 마이크로컨트롤러에 제공될 수 있다(도 3 참조). 예를 들어, 대화형 디스플레이 표면은 전력 변환기를 통해 110V에서 5V로 강압되는 표준 벽면 콘센트로부터 전력을 받을 수 있다. 전력 변환기는 조립체의 일부일 수 있거나 조립체 외부에 제공될 수 있다. 또는, 대화형 디스플레이 표면은 조립체에 통합된 재충전식 배터리에 의해 전력이 공급될 수 있으며, 여기서 배터리는 충전 기능을 위한 전력이 표준 벽면 콘센트로부터 제공될 수 있게 하는 커넥터를 포함할 수 있다.

불투명 표면층(12)(즉, 상단면 11)과의 사용자 상호 작용은 센서층으로부터 마이크로컨트롤러로 송신된 신호, 및 마이크로컨트롤러로부터 광층에 의해 수신된 신호를 통해 제어될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 마이크로컨트롤러는 프로세서(CPU), GPU(graphical processing unit), 메모리(RAM), 저장 장치, 및 하나 이상의 통신 모듈(Bluetooth 및 Wi-Fi)을 포함한다. 각각의 구성 요소는 다양한 버스를 사용하여 상호 연결되고, 공통 마더보드에 또는 적절한 다른 방식으로 장착될 수 있다. 프로세서(CPU 및/또는 GPU)는, 광층에 그래픽 정보를 디스플레이하기 위해 메모리 또는 저장 장치에 저장된 명령어를 포함하는, 컴퓨팅 장치 내에서의 실행을 위한 명령어를 처리할 수 있다.

본원에 설명된 표면에 디스플레이된 디지털 정보의 다양한 구현는 디지털 전자 및/또는 광학 회로, 집적 회로, 특수하게 설계된 ASIC(application specific integrated circuit), 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 구현은, 스토리지 시스템, 적어도 하나의 입력 장치, 및 적어도 하나의 출력 장치로부터 데이터 및 명령어를 수신하고 이에 데이터 및 명령어를 송신하기 위해 결합되는, 특수하거나 일반적인 목적일 수 있는 적어도 하나의 프로그램 가능한 프로세서(도 3의 CPU 및/또는 GPU)를 포함하는 프로그램 가능한 시스템 상에서 실행 가능하고/하거나 해석 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에서의 실행을 포함할 수 있다.

본원에 설명된 대화형 디스플레이 표면의 다양한 구현을 위한 프로세스 및 로직 흐름은, 예컨대 센서층 및 센서 드라이버로부터의 입력 데이터 상에서 동작하고, 예컨대 광 드라이버 및 광층으로의 출력을 생성함으로써 기능을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그램 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다(도 3 참조).

본원에 기술된 사용자와의 상호작용을 제공하기 위해, 본 개시의 하나 이상의 양태는 마이크로컨트롤러에 의해 실행되는 특수 소프트웨어 알고리즘에 의해 구현된다. 적어도, 기본 기능은 x/y 좌표를 결정하고, 이들 좌표에서 LED 출력으로 여러 효과를 생성하기 위해 메모리에 저장되고 마이크로 제어기의 프로세서에 의해 실행된다. 또한, 스와이프 제스처 검출은 x 또는 y 센서 트립을 이전에 캡처된 데이터의 어레이와 비교함으로써 결정될 수 있다. 제스처는 상태 또는 기능 사이에서 전환하거나 주어진 프로그램 내에서 추가 기능을 제공하는 데 사용될 수 있다.

대화형 디스플레이 표면의 실시예

본 개시의 양태에 따르면, 0.5 mm 내지 5 mm 두께, 예컨대 목재 베니어의 경우 1 mm 미만, 또는 플라스틱 베니어의 경우 최대 3 mm 두께의 불투명 표면층을 포함하는 불투명 대화형 디스플레이 표면이 제공된다. 표면층은 센서층, 예컨대 용량성 터치 센서층에 직접 접촉 결합된다. 센서층 아래에는, LED 광 요소의 그리드에 의해 형성되는 것과 같이, 광층 위에 위치하는 실질적으로 투명한 절연층이 있다. LED 광은 그리드, 예컨대 2 mm 피치를 갖는 그리드 내에 배열된 RGB 또는 RGBW LED일 수 있다. 절연층은 광층의 광 요소의 피치에 연관되는 두께를 가질 수 있고, 따라서 1 mm 이상의 두께일 수 있거나, 이와 독립적일 수 있다(즉, 층의 재료에 의해 결정되는 두께, 및 광 요소의 피치가 아니라 전자파 간섭(EMI)을 차단하는 그 재료의 능력). 마지막으로, 마이크로컨트롤러는 광층 아래에 위치하는 지지층 내의 리세스에 포함될 수 있다.

따라서, 본 발명은 (1) 불투명 베니어의 얇은 층, (2) 센서층, (3) 전자기 분리를 제공하는 절연층, 및 (4) 광층의 새로운 계층화(layering)를 제공한다. 본 발명은 (1) 불투명 베니어의 얇은 층, (2) 센서층, (3) 도광체 층, 및 (4) 광층의 새로운 계층화를 제공한다.

이들 층은, 매우 다양한 환경에서 다수의 표면에 통합될 수 있고 디지털 정보를 디스플레이하도록 구성되는 대화형 터치 스크린을 형성하도록 조립된다. 예를 들어, 대화형 디스플레이 표면은 도 10a 및 도 10d에 도시된 바와 같은 테이블, 도 10c에 도시된 바와 같은 책상, 또는 도 10b에 도시된 바와 같은 침대 옆 테이블과 같은 가구와 통합될 수 있다. 도 10a 내지 도 10d에 도시된 바와 같이, 대화형 디스플레이 장치의 위치는 가시 그리드로서 도시되도록 광층의 모든 광 요소의 조명에 의해 주목된다. 그러나, 수동 상태에서, 대화형 디스플레이 장치는 이들 가구 실시예 중 어느 하나의 표면 상에서 보이지 않을 것이다. 또한, 가구 표면의 일부에만 포함되는 것으로 도시되어 있지만, 대화형 디스플레이 장치는 프레임이 없기 때문에, 통합된 표면의 센서 및 조명 영역은 그 표면의 에지까지 (예: 테이블톱의 하나 이상의 에지까지) 연장될 수 있다.

대화형 디스플레이 표면은, 도 11a에 도시된 바와 같이, 소매 시설에서 또는, 도 11b 및 도 13a에 도시된 바와 같이, 레스토랑에서 테이블 또는 카운터와 통합될 수 있다. 대화형 디스플레이 표면은, 도 12a 및 도 12b에 도시된 것과 같이, 문과 또는, 도 8a 내지 도 9b에 도시된 바와 같이, 패널 상에 통합될 수 있다.

이러한 대화형 디스플레이 표면의 하나의 목적은, 도 9a 및 도 9b의 패널(500)의 디스플레이 표면(502)에 그래픽 및 텍스트로 표시된 날씨 정보(504), 또는 도 12b의 문(1000)의 표면(1002) 또는 도 13b의 주방 카운터의 측면(1100)에 각각 도시된 텍스트 날씨 정보(1004', 1104)와 같은 디지털 정보를 제공하는 것이다. 다른 정보는 도 12a의 문(1000)의 표면(1002)에 도시된 것과 같은 일일 의제(텍스트 정보(1004)), 또는 도 11b의 테이블(900")의 표면(902)에 도시된 것과 같은 메뉴 항목 또는 스페셜(텍스트 정보 904")를 포함할 수 있다.

이들 대화형 디스플레이 표면의 다른 목적은 사회적 연결을 위한 터치포인트로서 작용하는 것이다. 즉, 대화형 디스플레이 표면은 2명의 사용자가 함께 플레이할 수 있는 간단한 게임(예: 퐁, 틱택토)을 제공하여 대인 상호작용을 장려하고 긍정적인 영향을 위한 행동을 넛지하도록 구성될 수 있다(예를 들어 도 13a의 디지털 정보(904)를 보여주는 테이블(900a) 참조). 본 개시의 대화형 디스플레이 표면에 의해 제공될 수 있고, 하나 이상의 플레이어에 의해 사용될 수 있는 매우 다양한 게임이 있다.

이들 대화형 디스플레이 표면의 다른 목적은 스마트 장치를 제공하는 것이다. 예를 들어, 도 10b에 도시된 바와 같이, 침대 옆 테이블에 포함될 때, 대화형 디스플레이 표면은 알람 시계로 사용될 수 있으며, 여기서 그 디스플레이는, 도 8b 및 도 8c에 도시(표면 302 또는 402에 각각 디스플레이 304 또는 404)된 바와 같이, 기상 시간에 밝기를 점차적으로 강화하거나 시계 인터페이스를 표시할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 의해 제공될 수 있는 기능 또는 정보의 수에는 제한이 없다. 이러한 기능 및 (수집된 및/또는 제공된) 정보의 일부 비제한적인 예는 적어도 연결된 온도 조절 장치의 온도를 올리거나 내리기, 연결된 조명, 커튼 또는 음악 시스템의 조명, 블라인드 또는 볼륨 레벨을 올리거나 내리기, 소매점 또는 서비스 환경(즉, 레스토랑 내 식사 추적기 또는 웨이트리스 호출 등)에서 직원과 상호 작용하는 방법을 포함한다.

수집, 제공, 분석, 및/또는 디스플레이될 수 있는 추가 정보는 적어도 건강 데이터, 예컨대 체중, 심박수, 혈당 수준, 운동 활동, 걸음 수, 칼로리 수치, 활동 수준, 일일 일정, 미리 알림, 할 일 목록, 회의 요청, 은행 데이터, 재고 수준, 물, 가스, 오일, 음식, 전기, 배터리, 인터넷 대역폭 소비 수준, 공기질, 날씨 데이터, 또는 기타 환경 정보, 레시피 정보, 쇼핑 목록, 메뉴, 스페셜, 가격 책정, 또는 기타 소매/서비스 정보, 광고, 다른 소셜 미디어 또는 소셜 연결 앱의 소셜 정보, 및 탐색 정보를 포함한다.

본 발명은 또한 다른 장치로 그리고 다른 장치로부터 정보를 전송하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 도 8a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 통합된 대화형 디스플레이 표면을 갖는 표면 상에 휴대폰(2)을 두는 것은 휴대폰으로의 전력의 전달, 또는 통지와 같은 휴대폰으로의/로부터의 데이터의 전달, 또는 디스플레이 표면으로의 특정 전화 애플리케이션의 제어의 전달을 허용할 수 있다. 휴대 전화(2)가 놓인 테이블(200)의 표면(202)은 가시 디스플레이(204, 204')로 휴대 전화의 존재에 응답할 수 있다는 점에 유의하자.

또한, 본 발명은 또한, 예컨대 휴대폰에 접속될 때 전화 번호 또는 문자 메시지를 입력할 수 있게 하는 입력 장치로서 사용하기 위한, 또는 컴퓨터, 랩톱, 스마트 TV 등에 정보를 입력하기 위한 키패드 또는 키보드를 디스플레이함으로써 다른 전자 장치용 고유 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.

본 발명은 또한 문, 구획부, 서랍 등을 잠금 및/또는 잠금 해제하기 위한 보안 조치로서 UID(고유 식별자) 제스처를 훈련하는 능력을 제공할 수 있다.

본 발명의 잠재적 용도는 무한한 것이며, 본원에서 제공된 예는, 현재 개시된 대화형 장치, 조립체, 및 표면이 통합될 수 있는 표면의 범위, 예를 들어 아이템 및/또는 환경, 또는 디스플레이될 수 있는 디지털 정보의 유형을 예시하기 위한 것이며 이를 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 대안적인 실시예에서, 대화형 디스플레이 표면은 음성 활성화 IOT 연결(알렉사, 시리, 또는 구글 홈 어시스턴트 통합)과 추가로 통합되었다.

본원에 개시된 대화형 디스플레이 표면은 또한 네스트 온도조절기 제어, 애플 홈킷(HomeKit®) 조명 제어, 소노스(Sonos®) 음악 플레이어 제어 등과 같은 타사(third-party) 앱 개발을 위한 플랫폼으로서 기능할 수 있는 적응성 인터페이스와 함께 제공될 수 있다.

대화형 디스플레이 표면은 또한 스피커 및 화면(예: 컴퓨터 또는 TV)과 같은 다양한 다른 기술과 통합할 수 있다.

대화형 디스플레이 표면은, 특수 가구에 통합될 수 있고, 특정 특수 환경(예: 주방, 사무실, 엘리베이터, 비행기 패널 등) 내에서와 같이, 자연스럽고 매끄러운 방식으로, 구축된 환경에 스며들 수 있는 기술로 구현될 수 있다.

대화형 디스플레이 표면은 테이블, 카운터, 책상, 서랍장 면, 캐비닛, 문, 벽 및 천장에 유익한 사용을 제공하여, 사용자에게 필요한 때에 차분한 주변 정보를 한 눈에 제공하고, 필요하지 않은 때에 자연 환경으로 스스로를 최소화한다. 본 발명의 특정 실시예 및 응용에 대한 논의는 본 발명의 범위에 대한 제한이 아닌 예시적인 도시로 간주되어야 한다.

본 발명은 또한 이러한 새로운 계층화를 사용하여 통합된 터치스크린을 갖는 표면을 제조하는 방법을 포함한다. 다음의 설명은 본 발명에 따른 터치스크린을 제조하는 한 가지 방법을 제공한다.

테이블에서 대화형 디스플레이 표면의 예시적인 통합

내부에 통합된 대화형 디스플레이 표면을 갖는 테이블은 광범위한 환경에서 사용될 수 있으며, 그 중 몇몇 예가 본원에 제공된다. 재택근무 솔루션은 사용자가 장치의 정보를 관리하고, 산만함을 줄이고, 주변 디지털 피드백을 사용하여 물리적 연결을 제공하고, 타임복싱 활동을 통해 심도 있는 작업을 가능하게 하고, 물 마시기, 일어서기와 같은 건강한 습관을 유지하는데 도움이 되고, 상이한 유형의 작업 간의 맥락을 전환할 수 있게 하며, 특정 프로그램을 위한 마우스 및 다른 적응형 디지털 도구용 트랙패드를 제공할 수 있다. 테이블이 사무실 또는 공동 작업 공간에 포함될 때, 디스플레이는 디지털 화이트보드와 같은 협업 도구, 모든 사람의 의견을 들을 수 있도록 돕는 것과 같은 보다 건강한 회의 습관을 포함하는 추가 기능(즉, 방금 설명한 기능 외에)을 제공할 수 있다.

테이블은 학교 책상과 같은 학습 환경의 일부로서 포함될 수 있으며, 여기서 디스플레이는 학습 및 테스트 활동을 도울 수 있다. 예를 들어, 테이블은 어린이가 색상, 모양, 숫자, 글자, 언어를 배우는 데 도움이 될 수 있고, 손과 눈의 협응력을 향상시키는 데 도움이 될 수 있다. 디스플레이는 사용자가 손가락으로 표면에 그림을 그리는 것과 같이 창의력을 발휘할 수 있도록 한다. 표면은 기술이 어린이를 위한 학습 환경에 건강한 방식으로 통합되도록 할 수 있다.

테이블은, 표면이 스마트 홈 허브, 일련의 다중 사용자 게임(예: 퐁, 에어 하키, 배틀십, 체스) 및 게임과 동적으로 상호 작용하는 특별한 전도성 블록을 갖는 일련의 보드 게임(예: 모노폴리, 카탄)을 제공하는 커피 테이블일 수 있다. 표면 조명은 명상에 도움이 되고 시각 및 청각 상호작용을 통해 마음 챙김의 순간을 얻는 데 도움이 될 수 있다.

레스토랑 내의 테이블에 통합된 경우, 메뉴 및 분량 크기가 테이블에 디스플레이될 수 있고, 사용자는 주문을 하고, 주문을 맞춤화하고, 휴대폰을 사용하여 결제하고, 테이블에서 다른 사람과 수표를 분할하고, 또한 테이블을 매회 사용 후 완전히 닦은 경우 소독을 감지할 수 있다. 디스플레이는 또한 판촉 도구를 제공하여, 그룹 게임 플레이(예: 트리비아 같은 그룹 또는 레스토랑 전체 활동)를 허용할 수 있다. 이러한 기능은 또한 쇼핑몰, 공항 및 영화관의 푸드 코트에서 사용될 수 있다.

패널에서 대화형 디스플레이 표면의 예시적인 통합

내부에 통합된 대화형 디스플레이 표면을 갖는 패널은 광범위한 환경에서 사용될 수 있으며, 그 중 몇몇 예가 본원에 제공된다. 예를 들어, 패널은 가정, 소매점, 박물관, 공동 작업 공간, 공항, 바, 나이트클럽을 위한 예술 작품의 대화형 디스플레이를 제공할 수 있다. 패널은 소매점, 박물관, 럭셔리 브랜드 상점의 정보 디스플레이용으로, 공공 장소 및 대중 교통의 내비게이션 안내용으로, 그리고 쇼핑몰, 공항, 기차역, 지하철, 박물관, 정부 건물 및 병원의 표지판용으로 사용될 수 있다.

구축된 환경에서 대화형 디스플레이 표면의 예시적인 통합

본원에 개시된 대화형 디스플레이 표면은 구축된 환경, 예컨대 주방 카운터톱에 통합될 수 있으며, 여기서 재료 측정(크기 추정기), 기기용 제어 패널로 사용, 준비 스테이션으로 사용, 레시피 및 지침 뷰 제공, 비디오 자습서 표시와 같은 광범위한 정보 및 기능을 제공할 수 있다.

대화형 디스플레이 표면은 벽에 통합되어 조명, 소리, 온도의 제어를 제공할 수 있거나, 휴대 전화 또는 다른 모바일 장치와 함께 사용되어 전화 응답, 음량 제어 등과 같은 전화 및 태블릿에 대한 선택 제어를 제공할 수 있다.

양방향 디스플레이 표면은, 날씨 및 의류 권장 사항을 디스플레이하기 위한 옷장 문; 내부에 날씨 및 의류 권장 사항(예: 재킷, 우산) 또는 대중 교통 일정(버스 시간, 우버 도착), 또는 외부에 보안 액세스 패턴을 디스플레이할 수 있는 앞문과 같은, 문에 통합될 수 있다. 대화형 디스플레이 표면은 사용자가 집 문 또는 벽의 외부에 패키지 배송에 관한 메시지를 남기거나, 초인종으로 사용하거나, 집/아파트 번호의 표지판을 제공할 수 있게 한다.

대화형 디스플레이 표면은, 제어 패널을 교체하기 위해 엘리베이터 차량 내부, 또는 호출 버튼 또는 플로어 번호, 이동 방향을 통합하기 위해 엘리베이터의 문 외부와 같은 엘리베이터에 통합될 수 있다.

대화형 디스플레이 표면은, 시간 차단 활동, 운동 계획, 운동 지시, 운동 다이어그램 및 흐름을 위한 또는 음악 및 TV를 제어하기 위한 휴대폰과 연결하기 위해 벽 상에 같이 체육관에 통합될 수 있다.

운송 응용에서 대화형 디스플레이 표면의 예시적인 통합

대화형 디스플레이 표면은, 예컨대 제어 정보(예: 내비게이션, 속도 등), 인포테인먼트 시스템의 제어, 및 객실 기능(예: 조명)의 제어를 제공하기 위해 대시보드에 통합될 수 있다. 이러한 통합은 운전자의 주의를 덜 산만하게 하는 더 낮은 해상도 설계를 제공하는 추가적인 이점을 가질 수 있다. 대화형 디스플레이 표면은 지도, 좌석 번호, 조명, 목적지, 현재 위치, 인포테인먼트(예: 보트의 스크린과 같은 넓은 교통 수단 또는 좌석 수준에서), 및 승객과 관련된 표지판 또는 정보(예: 내부 및/또는 외부 표지판; 비상 경보 및 방향)와 같은 대중 교통 시스템(예: 기차, 비행기, 보트, 버스)에 정보를 제공할 수 있다.

대화형 디스플레이 표면과의 예시적인 사용자 상호 작용

사용자 사례 1 - 침대 옆 테이블 통합

내부에 통합된 대화형 디스플레이 표면을 갖는 침대 옆 테이블은 사용자가 테이블 위로 손을 미끄러지게 할 수 있으며, 이는 원하는 웨이크업 시간을 표시할 수 있다. 이 시간은, 테이블톱에서 시계 방향 또는 반시계 방향 원으로 손가락을 이동시킴으로써 각각 시간을 점차적으로 증가시키거나 감소시키는 것과 같이 허용되거나 변경될 수 있다. 사용자는 테이블에 전화기를 놓을 수 있으며, 여기서 미묘한 빛의 고리가 테이블톱에서 잠깐 빛나고, 자신의 전화기를 둘러싸고 있어, 전화기가 연결되어 있고, 무선으로 충전되고 있음을 표시한다. 테이블과 전화기 사이의 추가적인 데이터 상호 작용을 통해, 전화기가, 예를 들어, 테이블과의 접촉을 감지할 때, 자동으로 "방해 금지" 모드를 켤 수 있다. 그런 다음, 테이블의 에지에 걸쳐 추가의 또는 상이한 손 움직임이 광을, 즉 인터넷을 통해 연결된 별도의 광 또는 대화형 디스플레이 표면에 의해 제공된 광을 차단할 수 있다.

테이블 상의 대화형 디스플레이 표면은 또한 백색 노이즈, 휴식기 심박동의 소리 또는 60 bpm의 십여 개의 차분한 소리 또는 음악 중 하나와 같은 소리를 제공하여, 휴식기 심박동을 시뮬레이션하고, 부교감신경계를 활성화할 수 있다. 또한, 대화형 디스플레이 표면은, 예컨대 컴퓨터 화면 및 다른 표준 전자 장치 화면으로부터의 청색 광의 효과를 파괴하는 데 도움을 줄 수 있는 마음을 달래주는 열화된 청색 스펙트럼 광을 디스플레이할 수 있다. 이러한 광 및/또는 소리는 하나 이상의 시간 간격 후에 어두워지도록 프로그래밍될 수 있다.

다른 장치와 통합될 때, 대화형 디스플레이 표면을 포함하는 테이블은 설정된 시간 동안 방 온도를, 예를 들어, 화씨 60 내지 67도로 조절하기 위해 스마트-홈 장치와 인터페이스할 수 있다.

설정된 기상 시간, 알람 설정에서, 대화형 디스플레이 표면은 뇌를 경고하고 자극하는 청색 광으로 실내를 점진적으로 밝혀, 사용자를 점진적으로 깨울수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 대화형 디스플레이 표면은, 광이 특정 밝기 레벨에 도달한 후와 같이, 광을 펄스하고 소리 또는 음악을 시작할 수 있다.

대화형 디스플레이 표면은 또한 시간, 날짜, 실내 온도, 날씨, 하루의 일정, 경보 및/또는 뉴스 이벤트 등과 같은 정보를 디스플레이할 수 있다.

대화형 디스플레이 표면의 설명된 실시예는 (1) 부교감신경계를 자극하는데 도움을 주고, (2) 점진적인 각성 기능을 제공하고, (3) 날씨 정보를 한 눈에 제공하고, (4) (홈킷®, 네스트 또는 소노스® API 통합을 통해) 가정용 환경 제어 또는 음악 플레이어 제어를 허용하면서, 모두 목재 베니어와 같은 아름다운 표면을 갖는 테이블로서 기능할 수 있다.

사용자 사례 2 - 커피 테이블 통합

내부에 통합된 대화형 디스플레이 표면을 갖는 커피 테이블은 사용자가 다양한 위치에서 테이블톱에 대해 손가락 끝을 탭, 슬라이드 또는 유지하여 잔물결 색상 효과가 테이블의 표면 내에서 움직이고, 성장 및 이동하게 할 수 있다. 대화형 디스플레이 표면은 마지막으로 수행된 시퀀스를 기억할 수 있어서, 사용자가 테이블 표면 상에 주변 디스플레이로 연속적으로 생성될 수 있는 시각적 패턴을 생성할 수 있게 한다. 이러한 시각적 패턴은 음악 비트, 키, 음계 또는 패턴에 기초하여 생성될 수도 있다.

대화형 디스플레이 표면은 또한 다양한 기능을 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 대화형 게임을 하기를 원하는 경우, 대화형 디스플레이 표면을 가로질러 손을 스와이프하여 여러 가지 상이한 모드를 디스플레이할 수 있으며, 여기서 게임 모드는 그래픽 상의 접촉 지점으로 선택(예: 원하는 옵션을 터치함)될 수 있다. 다른 기능은, 예컨대 홈킷(Homekit®), 네스트(nest) 또는 소노스(Sonos®)와의 표면 통합을 통한 조명, 음악 볼륨, 실내 온도 등의 제어를 포함할 수 있다.

지금까지 논의된 실시예들의 대부분은 본질적으로 개인용 또는 주거용이었지만, 본 발명은 상업 및 비즈니스 환경에서도 무한한 응용을 갖는다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 사실, 대화형 디스플레이 표면은 터치 스크린 장치가 사용되는 상상 가능한 거의 모든 환경에 통합될 수 있다. 대화형 디스플레이 표면은 소매 디스플레이 가구 및 표지판에 통합되어, 관심 있는 소비자가 모든 소비자에게 필요하지 않을 수 있는 정보로 환경을 혼란스럽게 하지 않으면서 아이템에 대한 더 많은 정보를 얻을 수 있게 한다. 대화형 디스플레이 표면은 걸이형 패널, 캐비닛 문, 주거용 및 상업용 문, 가전제품 등에 사용될 수 있다. 임의의 환경에서, 그 환경과 심미적으로 혼합되고, 연속적으로 유리 터치 스크린 표면의 사용을 필요로 하지 않는 대신에 필요시 정보 및 주변 조명을 제공하는 터치 스크린을 제공한다.

Claims

프레임리스 외주, 상단면, 및 하단면을 갖는 대화형 디스플레이 장치에 있어서,
터치 센서층;
상기 대화형 디스플레이 장치의 외주까지 연장되고 디지털 정보를 렌더링하도록 구성되는 복수의 광 요소를 포함하는 광층;
상기 터치 센서와 광층 사이에 배열된 실질적으로 투명한 절연층;
컴퓨터 실행 가능 명령을 실행하도록 구성된 프로세서, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령을 저장하는 메모리, 및 상기 프로세서와 통신하는 무선 송수신기 회로를 가지는 마이크로컨트롤러; 및
상기 광층 아래에 배열되어 상기 장치의 하단면을 형성하고, 상기 장치에 강성을 제공하고 바로 위의 상기 마이크로컨트롤러를 지지하는 지지층을 포함하되,
상기 장치는 불투명 표면층 바로 아래에 위치하고 상기 터치 센서층은 상기 표면층 아래에 배열되도록 구성된, 대화형 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 지지층은 상기 마이크로컨트롤러를 수용하도록 구성된 오목부를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 마이크로컨트롤러의 프로세서는 상기 장치의 상단면 상의 터치 위치에 관한 신호를 수신하고, 상기 광층 상에 렌더링될 상기 디지털 정보에 대응하는 응답성 출력 신호를 생성하도록 구성되는, 장치.
제3항에 있어서, 상기 무선 송수신기 회로는 무선 네트워크를 통해 무선 통신 신호를 수신 및 송신하기 위한 것이고, 상기 무선 통신 신호는 상기 광층 상에 렌더링될 디지털 정보를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 광 요소는 그리드로 배열되고, LED, OLED, 및 광섬유 조명으로 구성된 그룹에서 선택되는, 장치.
제5항에 있어서, 상기 복수의 광 요소 각각은 독립적으로 전력이 공급되는, 장치.
제6항에 있어서, 상기 복수의 광 요소 각각은 적색-녹색-청색 발광 다이오드(RGB LED) 또는 적색-녹색-청색-백색 발광 다이오드(RGBW LED)인, 장치.
제1항에 있어서, 불투명 표면층을 더 포함하되, 상기 광층이 비활성일 경우, 상기 장치의 층들은 상기 불투명 표면층의 바로 아래에서 보이지 않는, 장치.
제8항에 있어서, 상기 불투명 표면층은 목재, 섬유, 석재, 가죽, 코리안(Corian®), 쿼츠(quartz®), 폴리머, 세라믹, 합금, 비닐, 불투명 아크릴, 플라스틱, 및 복합 재료로 구성된 그룹에서 선택된 재료를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 터치 센서층은,
상기 터치 센서층 상의 터치 위치에 관한 입력 신호를 생성하도록 구성된 용량성 터치 센서; 및
상기 입력 신호를 수신하고 상기 프로세서가 수신 가능한 응답성 출력 신호를 생성하도록 구성된 전자 입출력 제어 시스템을 포함하는, 장치.
제10항에 있어서, 상기 용량성 터치 센서층은,
기판의 표면 상에 배열된 전도성 재료; 및
상기 전도성 재료에 전기적으로 결합되고 사전 결정된 간격으로 이격되는 복수의 전극을 포함하되,
상기 전도성 재료는 x-y 그리드 내에 배열된 금속 나노와이어 또는 트레이스 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 절연층은 상기 복수의 광 요소 각각의 위에 위치한 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈는 상기 절연층 내의 오목부 또는 돌출부로 형성되고 상기 광 요소로부터의 광을 집중 또는 발산하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 광 요소는 1mm 내지 5mm의 피치를 갖는 그리드 내에 배열되고, 상기 절연층의 두께는 상기 그리드의 피치의 0.5배 이상인, 장치.
제1항의 장치가 표면 상에 내장된 가구에 있어서, 상기 광층이 비활성일 때 상기 장치가 상기 표면과 혼합되도록, 상기 센서층은 상기 가구의 불투명 표면 베니어 아래에 배열되어 접합되는, 가구.
제1항의 장치가 내장된 벽, 바닥, 또는 문에 있어서, 상기 광층이 비활성일 때 상기 장치가 상기 표면과 혼합되도록, 상기 센서층은 상기 벽, 바닥 또는 문의 적어도 일부를 구성하는 불투명 표면 아래에 배열되어 접합되는, 벽, 바닥 또는 문.
불투명 표면 상에 디지털 정보를 제공하는 방법에 있어서,
불투명 표면 아래에 대화형 디스플레이 장치의 터치 센서층을 위치시키되, 상기 대화형 디스플레이는 프레임리스 외주를 갖고
상기 대화형 디스플레이 장치의 외주까지 연장되고 상기 디지털 정보를 렌더링하도록 구성되는 복수의 광 요소를 포함하는 광층,
상기 터치 센서층과 상기 광층 사이에 배열된 실질적으로 투명한 절연층,
컴퓨터 실행 가능 명령을 실행하도록 구성된 프로세서, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령을 저장하는 메모리, 및 상기 프로세서와 통신하는 무선 송수신기 회로를 갖는 마이크로컨트롤러, 및
상기 광층 아래에 배열되고 상기 장치의 하단면을 형성하고,상기 장치에 강성을 제공하고 상기 마이크로컨트롤러를 수용하도록 구성된 오목부를 포함하는 지지층을 더 포함하는 단계,
상기 장치의 터치 센서층 위의 위치에서 상기 불투명 표면 상의 터치 접촉에 응답하는 디지털 정보를 제공하되, 상기 마이크로컨트롤러의 프로세서는 상기 위치에 관한 신호를 수신하고 상기 광층 상에 렌더링될 상기 디지털 정보에 대응하는 응답형 출력 신호를 생성하도록 구성되는 단계를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 무선 송수신기 회로는 무선 네트워크를 통해 무선 통신 신호를 수신하고 송신하기 위한 것이고, 상기 무선 통신 신호는 상기 광층 상에 렌더링될 디지털 정보를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 디지털 정보는 이미지, 텍스트, 광, 패턴, 또는 이들의 조합 중 어느 하나인, 방법.
제16항에 있어서, 상기 불투명 표면은 가구, 벽, 바닥, 문, 차량, 수송 차량, 또는 장식 요소의 일부인, 방법.
제16항에 있어서, 상기 불투명 표면은 목재, 섬유, 석재, 가죽, 코리안(Corian®), 쿼츠(quartz®), 폴리머, 세라믹, 합금, 비닐, 불투명 아크릴, 플라스틱 및 복합 재료로 구성된 그룹에서 선택된 재료를 포함하는, 방법.