(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022087097
(43)【公開日】2022-06-09
(54)【発明の名称】発光ダイオード・スイッチ素子ならびにアレイ
(51)【国際特許分類】
H01L 33/48 20100101AFI20220602BHJP
【ＦＩ】
H01L33/48
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022031899
(22)【出願日】2022-03-02
(62)【分割の表示】P 2019091974の分割
【原出願日】2012-01-04
(31)【優先権主張番号】13/011,745
(32)【優先日】2011-01-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】513183555
【氏名又は名称】フォン、ピーター スイ ルン
【氏名又は名称原語表記】ＦＯＮＧ，Ｐｅｔｅｒ Ｓｕｉ Ｌｕｎ
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】フォン、ピーター スイ ルン
(57)【要約】
【課題】好適な統合型ＬＥＤスイッチ素子ならびにアレイを提供する。
【解決手段】ＬＥＤスイッチ素子ならびにそのマトリクスについて開示する。第１の極性のコンタクトと第２の極性のコンタクトとを有するエレクトロルミネセンス半導体素子を備える。さらに、第１の極性のＬＥＤリードフレームを備え、これにエレクトロルミネセンス半導体素子が装着される。エレクトロルミネセンス半導体素子の第１の極性のコンタクトは、第１の極性のＬＥＤリードフレームに電気的に接続される。ＬＥＤスイッチ素子は、第２の極性のＬＥＤリードフレームを有し、これは、エレクトロルミネセンス半導体素子の第２の極性のコンタクトに電気的に接続される。ＬＥＤスイッチ素子は、さらに、タッチセンサ・リードフレームを有し、これは、タッチセンサ・リードに電気的に接続される。
【選択図】図１
【解決手段】ＬＥＤスイッチ素子ならびにそのマトリクスについて開示する。第１の極性のコンタクトと第２の極性のコンタクトとを有するエレクトロルミネセンス半導体素子を備える。さらに、第１の極性のＬＥＤリードフレームを備え、これにエレクトロルミネセンス半導体素子が装着される。エレクトロルミネセンス半導体素子の第１の極性のコンタクトは、第１の極性のＬＥＤリードフレームに電気的に接続される。ＬＥＤスイッチ素子は、第２の極性のＬＥＤリードフレームを有し、これは、エレクトロルミネセンス半導体素子の第２の極性のコンタクトに電気的に接続される。ＬＥＤスイッチ素子は、さらに、タッチセンサ・リードフレームを有し、これは、タッチセンサ・リードに電気的に接続される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面実装部品（ＳＭＤ）パッケージの発光ダイオードスイッチデバイスであって、
無蓋の上部と、複数の側壁および該無蓋の上部と対向する内部フロアにより区画された内部とを有する表面実装部品パッケージ・キャリアと、
前記表面実装部品パッケージ・キャリアから外側に延在する複数のリードと、
前記複数のリードのうちの第１のリードと電気通信可能であり、前記表面実装部品パッケージ・キャリアの内部において延在する第１のリードフレームと、
前記複数のリードのうちの第２のリードと電気通信可能であり、前記表面実装部品パッケージ・キャリアの内部において延在する第２のリードフレームと、
第１の電極および第２の電極を有する第１のエレクトロルミネセンス半導体素子であって、前記第１のエレクトロルミネセンス半導体素子は、前記第１のリードフレームに前記第１のリードフレームと電気的に接続された第１の電極で装着され、前記第２の電極は、前記第２のリードフレームと電気的に接続されている、前記第１のエレクトロルミネセンス半導体素子と、
前記複数のリードのうちの第３のリードに電気的に接続され、前記表面実装部品パッケージ・キャリアの内部において延在する第１のタッチセンサ・リードフレームと、
前記第１のタッチセンサ・リードフレームに電気的に接続された第１のタッチセンサ・コンタクトであって、前記第１のタッチセンサ・コンタクトは、前記表面実装部品パッケージ・キャリアの内部に少なくとも部分的に位置し且つタッチ入力から該第１のタッチセンサ・コンタクトの静電容量の変化を検出し、前記第１のタッチセンサ・コンタクト、前記第１のタッチセンサ・リードフレーム、および前記複数のリードのうちの第３のリードは、単一の第１のタッチセンサ構造を区画し、前記第１のタッチセンサ構造は、タッチセンサコントローラの入力ポートと電気的に接続されている、前記第１のタッチセンサ・コンタクトと、
前記表面実装部品パッケージ・キャリアの無蓋の上部を覆う少なくとも部分的に半透明なケースと、を備え、
前記第１のエレクトロルミネセンス半導体素子は、前記ケースの外面から露出しておらず、
前記第１のエレクトロルミネセンス半導体素子は、前記ケースの外部から少なくとも部分的に視覚的に遮断されておらず、前記第１のタッチセンサ・コンタクトは、前記表面実装部品パッケージ・キャリア内に少なくとも部分的に封入されている、表面実装部品パッケージの発光ダイオードスイッチデバイス。
無蓋の上部と、複数の側壁および該無蓋の上部と対向する内部フロアにより区画された内部とを有する表面実装部品パッケージ・キャリアと、
前記表面実装部品パッケージ・キャリアから外側に延在する複数のリードと、
前記複数のリードのうちの第１のリードと電気通信可能であり、前記表面実装部品パッケージ・キャリアの内部において延在する第１のリードフレームと、
前記複数のリードのうちの第２のリードと電気通信可能であり、前記表面実装部品パッケージ・キャリアの内部において延在する第２のリードフレームと、
第１の電極および第２の電極を有する第１のエレクトロルミネセンス半導体素子であって、前記第１のエレクトロルミネセンス半導体素子は、前記第１のリードフレームに前記第１のリードフレームと電気的に接続された第１の電極で装着され、前記第２の電極は、前記第２のリードフレームと電気的に接続されている、前記第１のエレクトロルミネセンス半導体素子と、
前記複数のリードのうちの第３のリードに電気的に接続され、前記表面実装部品パッケージ・キャリアの内部において延在する第１のタッチセンサ・リードフレームと、
前記第１のタッチセンサ・リードフレームに電気的に接続された第１のタッチセンサ・コンタクトであって、前記第１のタッチセンサ・コンタクトは、前記表面実装部品パッケージ・キャリアの内部に少なくとも部分的に位置し且つタッチ入力から該第１のタッチセンサ・コンタクトの静電容量の変化を検出し、前記第１のタッチセンサ・コンタクト、前記第１のタッチセンサ・リードフレーム、および前記複数のリードのうちの第３のリードは、単一の第１のタッチセンサ構造を区画し、前記第１のタッチセンサ構造は、タッチセンサコントローラの入力ポートと電気的に接続されている、前記第１のタッチセンサ・コンタクトと、
前記表面実装部品パッケージ・キャリアの無蓋の上部を覆う少なくとも部分的に半透明なケースと、を備え、
前記第１のエレクトロルミネセンス半導体素子は、前記ケースの外面から露出しておらず、
前記第１のエレクトロルミネセンス半導体素子は、前記ケースの外部から少なくとも部分的に視覚的に遮断されておらず、前記第１のタッチセンサ・コンタクトは、前記表面実装部品パッケージ・キャリア内に少なくとも部分的に封入されている、表面実装部品パッケージの発光ダイオードスイッチデバイス。
【請求項2】
前記複数の側壁は、第１の側壁および対向する第２の側壁を含む、請求項１に記載の表面実装部品パッケージの発光ダイオードスイッチデバイス。
【請求項3】
前記第１のタッチセンサ・リードフレームの少なくとも一部分は、前記表面実装部品パッケージ・キャリアの内部フロアと実質的に平行な関係で延在している、請求項１に記載の表面実装部品パッケージの発光ダイオードスイッチデバイス。
【請求項4】
前記第１のエレクトロルミネセンス半導体素子の第２の電極を前記第２のリードフレームに電気的に接続するワイヤボンドをさらに備える請求項１に記載の表面実装部品パッケージの発光ダイオードスイッチデバイス。
【請求項5】
前記複数のリードのうちの第４のリードと電気通信可能であり、前記表面実装部品パッケージ・キャリアの内部において延在する第３のリードフレームと、
第１の電極および第２の電極を有する第２のエレクトロルミネセンス半導体素子と、をさらに備え、
前記第２のエレクトロルミネセンス半導体素子は、前記第３のリードフレームに該第３のリードフレームと電気通信可能な第１の電極で装着され、前記第２の電極は、前記第２のリードフレームと電気的に接続され且つ電気通信可能であり、前記第２のエレクトロルミネセンス半導体素子は、前記第１のエレクトロルミネセンス半導体素子とは異なる光の波長を放射する、請求項１に記載の表面実装部品パッケージの発光ダイオードスイッチデバイス。
第１の電極および第２の電極を有する第２のエレクトロルミネセンス半導体素子と、をさらに備え、
前記第２のエレクトロルミネセンス半導体素子は、前記第３のリードフレームに該第３のリードフレームと電気通信可能な第１の電極で装着され、前記第２の電極は、前記第２のリードフレームと電気的に接続され且つ電気通信可能であり、前記第２のエレクトロルミネセンス半導体素子は、前記第１のエレクトロルミネセンス半導体素子とは異なる光の波長を放射する、請求項１に記載の表面実装部品パッケージの発光ダイオードスイッチデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、広くはタッチセンサ電子部品と発光ダイオード（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に関し、より具体的には、ＬＥＤスイッチ素子ならびにアレイに関するものである。
【背景技術】
【0002】
ＬＥＤは、数ある長所の中でも、特に高効率、高速スイッチング、長寿命であることから、様々な分野で数多くの用途が見出されるユビキタス出力装置である。最もよくある用途の一つは、電子機器のインジケータとしてのものであり、このため、ＬＥＤは、特定の用途に適合する様々な異なる形状およびサイズのパッケージで利用することができる。また、低波長の赤から高波長の紫まで、可視スペクトルの全体に渡る様々な照明色すなわち放射波長で利用することができる。複数のＬＥＤを組み合わせてアレイを形成することが可能であり、個々のＬＥＤを独立に駆動することで、テキストおよびグラフィックスを表す可視パターンが生成される。一方、可視スペクトル外の赤外線波を放射することが可能なＬＥＤがあり、これらは一般に機器間の通信に利用される。スペクトルの反対の端の紫外線波は、殺菌、衛生、消毒目的で利用することができる。典型的な小型ＬＥＤインジケータライトは、１ルーメン未満の出力で２０ｍＡ程度の動作電流であるが、最近の高出力ＬＥＤの中には、数百ｍＡの動作電流と千ルーメンを超える出力が可能なものがあり、これらは、照明用途で白熱電球の代わりとなり得る。
【0003】
ＬＥＤ素子の動作原理は、よく知られており、中心部は、ドープされてＰＮ接合を形成する半導体材料である。アノードすなわち接合のＰ側は、電源の正極に接続され、カソードすなわち接合のＮ側は、電源の負極または共通端子に接続される。ＰＮ接合に電流が流れると、光子の形態でエネルギーが放出される。小型の低出力インジケータとして用いられるか、高輝度の照明装置として用いられるかにかかわりなく、ＬＥＤはこのように動作する。一部の適用例では、ＬＥＤを光検出器として用いることができ、この場合、ＰＮ接合に入射する光の光子が、電気信号に変換される。ＬＥＤは、電源に接続するのでなく、検出回路に接続することができ、検出回路は、ＬＥＤから信号を受け取って、応答を生成する。
【0004】
上述の光検出器としての用途を除き、パッケージ化されたＬＥＤ素子は、概して簡易的な出力装置であると考えられる。前述のように、ＬＥＤのアレイは、それぞれが独立に制御されてコヒーレントな可視パターンを生成するものとして考案され得る。ディスプレイアレイ上での視覚的出力との直接的なユーザの相互作用が企図されているが、そのような装置は、出力装置上で重なり合う別個の入力装置を伴っている。一例は、様々なメーカのタブレット型ＰＣ、およびカリフォルニア州クパチーノのアップル社製のｉＰａｄ（登録商標）などのスレートコンピュータ機器で用いられる静電容量式タッチスクリーンである。
【0005】
これらの機器は、誘電体の両側の配線の行と列からなる透明または半透明のセンサパネルを利用することが知られている。配線は、インジウム‐スズ酸化物またはアンチモン‐スズ酸化物で構成され、列配線が上面ガラスパネルにエッチングされ、行配線が下面ガラスパネルにエッチングされる。タッチセンサパネルが透明であるためには、エッチングされる配線は、３０ミクロン程度である。上面ガラスパネルと下面ガラスパネルとを隔てるのは、列配線と行配線との間で誘電体として機能する透明ポリマのスペーサとすることができる。そして、センサパネルは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に重なり合わせて取り付けられる。
【0006】
ディスプレイに入力機能と出力機能を同時に組み込む別の例は、少し大型となるが、ＬＥＤの近傍にスイッチを備えたＬＥＤマトリクスである。一つの周知の装置は、降矢らによる特許文献１に開示されており、これは、個々のＬＥＤをターンオンまたはターンオフするためのスイッチが、ＬＥＤに対応した位置またはＬＥＤの近傍に設けられたＬＥＤのアレイを開示している。ニューヨーク州ブルックリンのＳｅｎｓａｃｅｌｌ社製のＳｅｎｓａｃｅｌｌ装置は、相互接続可能なセルからなるユニットをそれぞれ構成するＬＥＤのマトリクスの中に配置された静電容量式センサを使用していることを除いて、降矢らの装置と類似している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】米国特許第５６３８０５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
これら従来のシステムでは、出力装置すなわち表示装置は、入力装置とは別個に構成されている。よって、当技術分野では、統合型ＬＥＤスイッチ素子ならびにアレイが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の種々の態様により、ＬＥＤスイッチ素子が企図される。第１の極性のコンタクトと第２の極性のコンタクトとを有するエレクトロルミネセンス半導体素子を備えることができる。ＬＥＤスイッチ素子は、第１の極性のリードフレームを備えることができ、これに、エレクトロルミネセンス半導体素子が装着される。エレクトロルミネセンス半導体素子の第１の極性のコンタクトは、第１の極性のリードフレームに電気的に接続することができる。さらに、第２の極性のリードフレームを備えることができ、これを、エレクトロルミネセンス半導体素子の第２の極性のコンタクトに電気的に接続することができる。また、タッチセンサ・リードフレームを備えることができ、これを、タッチセンサ・リードに電気的に接続することができる。
【0010】
本開示の別の態様により、発光ダイオード・スイッチ素子を提供することができる。該素子は、第１の極性のリードを備えることができる。さらに、少なくとも１つのエレクトロルミネセンス半導体素子を備えることができ、これは、第１の極性のコンタクトと、第２の極性のコンタクトとを有する。該素子は、さらに、第１の極性のＬＥＤリードフレームを備えることができ、これに、上記少なくとも１つのエレクトロルミネセンス半導体素子が装着される。その第１の極性のコンタクトは、第１の極性のリードに電気的に接続することができる。また、第２の極性のリードと、さらに、この第２の極性のリードに電気的に接続された第２の極性のＬＥＤリードフレームと、を備えることができる。第２の極性のＬＥＤリードフレームは、エレクトロルミネセンス半導体素子の第２の極性のコンタクトに電気的に接続することができる。また、第１のタッチセンサ・リードと、さらに、それが電気的に接続されたタッチセンサ・リードフレームと、を備えることができる。第２の極性のリードは、発光ダイオード駆動源に接続可能とすることができる。タッチセンサ・リードは、タッチセンサ・コントローラ入力に接続可能とすることができる。
【0011】
本開示のさらに別の態様により、組合せ入出力装置を提供する。該装置は、複数の独立な出力ラインを有する発光ダイオード・ドライバ集積回路を備えることができる。さらに、複数の独立な入力ラインを有するタッチ入力コントローラ集積回路を備えることができる。また、該装置は、発光ダイオード・スイッチ素子のアレイを備えることができる。そして、その発光ダイオード・スイッチ素子は、発光ダイオード・ドライバ集積回路の複数の独立な出力ラインのうちの１つに電気的に接続された第１のエレクトロルミネセンス半導体素子を有することができる。発光ダイオード・スイッチ素子は、さらに、タッチ入力コントローラの独立な入力ラインのうちの１つに電気的に接続された第１の統合型タッチセンサ・リードを有することができる。第１のエレクトロルミネセンス半導体素子と第１の統合型タッチセンサ・リードは、ケースに封入されることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図19A-1】インタラクティブ人形の回路の詳細模式図である。
【図19A-2】インタラクティブ人形の回路の詳細模式図である。
【図19B-1】インタラクティブ人形の回路の詳細模式図である。
【図19B-2】インタラクティブ人形の回路の詳細模式図である。
【図19C】インタラクティブ人形の回路の詳細模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は、添付の図面を併用して、以下の詳細な説明を参照することで、最も良く理解されるであろう。
本明細書で開示する種々の実施形態のこれらおよび他の特徴ならびに効果は、以下の説明および図面によって、より良く理解されるであろう。
本明細書で開示する種々の実施形態のこれらおよび他の特徴ならびに効果は、以下の説明および図面によって、より良く理解されるであろう。
【0014】
図面および詳細な説明の全体を通して、同じ要素を示すのに共通の参照符号を用いている。
本開示は、発光ダイオード（ＬＥＤ）スイッチ素子ならびにアレイを企図するものである。添付の図面に関連させて以下で記載する詳細な説明は、そのような素子の現下で企図されるいくつかの実施形態について記載するものであって、開示する発明を開発または利用し得る唯一の形態を表すものではない。説明では、例示する実施形態に関連させて、機能および特徴について記載する。しかしながら、同一または同等の機能を異なる実施形態によって実現することもでき、それらも、本開示の範囲内に含まれる。また、「第１の」「第２の」などの関係を示す用語は、エンティティを相互に区別するためにのみ用いられ、必ずしも、そのようなエンティティ間の実際のそのような関係または順序を要件としたり、意味したりするものでないことは言うまでもない。
本開示は、発光ダイオード（ＬＥＤ）スイッチ素子ならびにアレイを企図するものである。添付の図面に関連させて以下で記載する詳細な説明は、そのような素子の現下で企図されるいくつかの実施形態について記載するものであって、開示する発明を開発または利用し得る唯一の形態を表すものではない。説明では、例示する実施形態に関連させて、機能および特徴について記載する。しかしながら、同一または同等の機能を異なる実施形態によって実現することもでき、それらも、本開示の範囲内に含まれる。また、「第１の」「第２の」などの関係を示す用語は、エンティティを相互に区別するためにのみ用いられ、必ずしも、そのようなエンティティ間の実際のそのような関係または順序を要件としたり、意味したりするものでないことは言うまでもない。
【0015】
図１は、現在企図されるＬＥＤスイッチ素子１０の一実施形態を示しており、このＬＥＤスイッチ素子１０は、第１の極性のリード１２と、第２の極性のリード１４と、タッチセンサ・リード１５とを有している。全体としてのＬＥＤと、特定のＬＥＤスイッチ素子１０は、コモンカソード構成またはコモンアノード構成とすることが可能である。コモンカソード構成では、第１の極性のリード１２はカソードに対応し、第２の極性のリード１４はアノードに対応する。コモンアノード構成では、第１の極性のリード１２はアノードに対応し、第２の極性のリード１４はカソードに対応する。
【0016】
本明細書で開示する実施形態ではコモンカソード構成とするが、企図される特徴をコモンアノード構成にも適用可能であることは、当業者であれば理解できるであろう。このことに従って、様々な特徴をアノードまたはカソードに特定のものとして記載しているが、このような表現を用いるのは、提示する例に対して矛盾がないようにするためである。例えば、第１の極性のリード１２は、コモンカソード構成におけるカソード・リードとみなされているが、コモンアノード構成では、第１の極性のリード１２は、適宜、アノード・リードを指すものとすることができる。また、アノードまたはカソードという用語を様々な構成要素の修飾語として用いることも、同様に、特に電流の流れの方向に関して、そのような用語の使用によって示唆されるように限定するものではない。このように、アノードという用語は、電流がＬＥＤスイッチ素子１０に入る電極を指すことがあるだけではなく、電流がＬＥＤスイッチ素子１０から出る電極を指すこともある。
【0017】
第１の極性／カソードのリード１２は、第１の極性／カソードのリードフレーム・アンビル１６と構造的に連続しており、どちらも導電性である。カソード・リードフレーム・アンビル（anvil）１６は、下端部１９および反対の上端部２１を有する略円筒状構成のケース１８内に組み込まれている。より具体的には、カソード・リードフレーム・アンビル１６は、剛性および支持のために、カソード・リード１２と比較して大きくすることができ、すなわち厚さおよび／または幅をより大きくすることができる。また、カソード・リード１２の一部もケース１８内に組み込まれており、一方、他の部分は、ケース１８の下端部１９から延出している。
【0018】
さらに、ケース１８内には、第２の極性／アノードのリードフレーム・ポスト２０が組み込まれており、リードフレーム・ポスト２０は、第２の極性／アノードのリード１４と構造的に連続している。カソード・リード１２およびカソード・リードフレーム・アンビル１６と同じく、アノード・リード１４およびアノード・リードフレーム・ポスト２０は導電性である。カソード・リードフレーム・アンビル１６は、アノード・リードフレーム・ポスト２０とは構造的に独立であり、それらの間に、様々な大きさおよび形状の斜め間隙２２が画定される。「アンビル」および「ポスト」という用語は、ＬＥＤスイッチ素子１０におけるリードフレームの何らかの特徴を指して用いているが、これは、いくつかの特徴を区別する便宜のためのものであって、決して限定するものではないことは分かるであろう。例えば、アンビルを第１の極性のＬＥＤリードフレームと呼ぶこともあり、ポストを第２の極性のＬＥＤリードフレームと呼ぶこともある。場合によって、用語の対応関係は逆となり得る。アンビルと呼ばれるか、ポストと呼ばれるか、あるいは他のいずれかの用語で呼ばれるかにかかわりなく、同様の特徴が、本明細書で記載する同一の基本構造を指すことは、当業者であれば理解できるであろう。
【0019】
ケース１８内に組み込まれる他の構成要素は、タッチセンサ・リードフレーム２３であり、これは、タッチセンサ・リード１５と構造的につながっている。やはり、上述の他のリード、リードフレーム・ポスト、リードフレーム・アンビルと同様に、タッチセンサ・リード１５とタッチセンサ・リードフレーム２３は、導電性である。また、アノード・リード１４とタッチセンサ・リード１５は、同じく、ケース１８の下端部１９から延出している。企図される一部の実施形態において、タッチセンサ・リード１５は、詳細については後述するその関連する特徴以外は、アノード・リード１４と同様に構成することができる。タッチセンサ・リードフレーム２３は、その上にエレクトロルミネセンス半導体ダイ（electroluminescent semiconductor die）２８が装着されていないという点で、アノード・リードフレーム・ポスト２０と類似した構成とすることができる。実際に、このような実施形態では、これらの構成要素を、アノード・リード１４およびアノード・リードフレーム・ポスト２０として使用することもできる。
【0020】
さらに図２を参照して、ケース１８の上端部２１に面するカソード・リードフレーム・アンビル１６の頂部２４は、ダイマウント・クレータ２６を画定している。ＬＥＤスイッチ素子１０の種々の実施形態によれば、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８が、カソード・リードフレーム・アンビル１６に装着され、特にダイ搭載凹部（die mounting crater）２６内に配置される。構成によっては、ダイ搭載凹部２６は反射面を有しているが、ただし、これはオプションである。エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８は、第１の極性／カソードのコンタクト３０と、第２の極性／アノードのコンタクト３２とを有する。上述のように、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８はＰＮ接合を有し、ＰＮ接合中を正孔を通じて電子が流れると、エネルギー準位が下がるときに、ＰＮ接合から光子が特定の波長で放出される。この場合、カソード・コンタクト３０は負極であり、アノード・コンタクト３２は正極である。なお、放出される波長すなわち色は、ＰＮ接合の材料を変更することにより、具体的にはＰＮ接合のバンドギャップ・エネルギーに基づいてＰＮ接合の材料を変更することにより、変化させることができることは言うまでもない。
【0021】
図２は、カソード・リードフレーム・アンビル１６上に直接装着されたエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８を示している。ところで、ＰＮ接合のＮ側電極への電気的接続は、カソード・コンタクト３０と第１のワイヤボンド３４とを介して形成される。また、カソード・コンタクト３０を、カソード・リードフレーム・アンビル１６に直接接続することも知られている。
【0022】
上述のように、種々の実施形態によるＬＥＤスイッチ素子１０は、複数の第２の極性／アノードのリードフレーム・ポスト２０を有している。その機能から、ＬＥＤリードフレーム・ポストとも呼ばれる第１のアノード・リードフレーム・ポスト２０ａは、第２のワイヤボンド３６を介して、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８のアノード・コンタクト３２に、ひいてはＰＮ接合のＰ側電極に電気的に接続される。このようにして、アノード・リード１４とアノード・リードフレーム・ポスト２０から、エレクトロルミネセンス半導体ダイへの、そしてカソード・リードフレーム・アンビル１６とカソード・リード１２への回路が完成される。
【0023】
エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８の取付け方向および表面は、１つ以上の所望の方向に最大限の光量が反射されるように最適化することができる。これに関して、ケース１８の上端部２１が一般的な放出方向であるので、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８は、そのような方向に向けられる。放出された光をさらに集中させるため、ケース１８は、出射光を集束するレンズ３８を備えることができる。より具体的には、透明、または出射光と一致する色に着色されたものとすることができる少なくとも半透明のエポキシ材料で、ケース１８を構成することが考えられる。
【0024】
図１および図２では、単一色で発光する単一のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８を示しているが、任意の数のエレクトロルミネセンス半導体ダイを追加して、ＬＥＤスイッチ素子１０に含むことができると考えられる。一般に、複数のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８のうちの第１のエレクトロルミネセンス半導体ダイは、第１の可視スペクトル波長の発光に対応させることができ、複数のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８のうちの第２のエレクトロルミネセンス半導体ダイは、第２の可視スペクトル波長の発光に対応させることができ、この場合、第１の発光波長は、第２の発光波長とは異なる。例示的な一実施形態では、赤色、緑色、青色用のエレクトロルミネセンス半導体ダイをＬＥＤスイッチ素子１０に組み込むことで、これらの原色の組合せである様々に異なる色相の光を放射することができる。
【0025】
図１を再び参照して、ＬＥＤスイッチ素子１０は、タッチセンサ・リードフレーム２３を有し、タッチセンサ・リードフレーム２３は、アノード・リードフレーム・ポスト２０とは構造的に独立であって、アノード・リードフレーム・ポスト２０と電気的に絶縁されている。また、タッチセンサ・リードフレーム２３は、タッチセンサ・リード１５に接続することができる。タッチセンサ・リードフレーム２３は、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８からは切り離すことができる。エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８をタッチセンサ・リードフレーム２３に装着することは可能であるが、そのための回路が完成されていないのであれば、すなわち電源への接続および／または接地がなされていないのであれば、そのようなエレクトロルミネセンス半導体ダイが、ほとんど機能しないことは言うまでもない。
【0026】
タッチセンサ・リードフレーム２３は、人体容量を測定するための電極として機能するものとされるタッチセンサ・コンタクト３９に接続される。広くは人体であり、具体的には、人体の付属器官である指などは、一般に２２ｐＦ程度の静電容量を有すると考えられる。さらなる詳細は後述するが、このようにしてタッチセンサ・コンタクト３９により検出される静電容量は、当該技術分野で周知の様々な形態ごとに追加される入力制御回路を用いて確認することができる。この場合、ケース１８の表面に指が押し付けられるか、またはケース１８の近傍で動かされると、タッチセンサ・コンタクト３９上で検出される静電容量が変化し、タッチセンサ・コンタクト３９における入力を用いて、さらなる機能をトリガすることができる。図１に示すＬＥＤスイッチ素子１０の実施形態によれば、タッチセンサ・リードフレーム２３は、ケース１８の上端部２１に向けてさらに延出している。タッチセンサ・コンタクト３９は、ケース１８内に組み込まれて、ケース１８の周縁にほぼ沿って延在し、タッチセンサ・リードフレーム２３に接続されている。これによって、レンズ３８のいずれかの部分の上に置かれるか、またはレンズ３８の近傍に配置された指を検出可能であると考えられる。
【0027】
ＬＥＤスイッチ素子１０のいくつかの異なる実施形態が企図される。図３Ａおよび図３Ｂを参照して、ＬＥＤスイッチ素子１０ｂの第２の実施形態は、別の形状のカソード・リードフレーム・アンビル１６を有し、これはカソード・リード１２と構造的に連続している。ダイ搭載凹部２６に装着されているのは、第１のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａと第２のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｂである。上記で簡単に述べたように、別のＬＥＤ素子を追加することによって、１つのＬＥＤスイッチ素子１０で複数の異なる色／波長で発光することが可能である。この特定の例では、第１のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａで赤色波長の光を放射することができ、第２のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｂで緑色または青色どちらかの波長の光を放射することができる。これらのエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａ、２８ｂを個別に制御するため、アノード・リードフレーム・ポスト２０の第１のサブセットのうち、第１のもの２０ａは、ワイヤボンドを介して第１のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａに電気的に接続されており、第２のもの２０ｂは、同じくワイヤボンドを介して第２のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｂに電気に接続されている。第１のアノード・リードフレーム・ポスト２０ａは、第１のアノード・リード１４ａと構造的に連続しており、第２のアノード・リードフレーム・ポスト２０ｂは、対応する第２のアノード・リード１４ｂと構造的に連続している。
【0028】
上述のＬＥＤスイッチ素子１０の第１の実施形態と同様に、第２の実施形態１０ｂは、単一のタッチセンサ・コンタクト３９に接続されたタッチセンサ・リードフレーム２３を有している。やはり、タッチセンサ・リードフレーム２３は、タッチセンサ・リード１５と構造的に連続している。タッチセンサ・コンタクト３９は、ケース１８の上端部２１に向かって配向されて、ケース１８の周縁に沿って部分ループを形成している。また、上記の各構成要素は、透明または少なくとも半透明のケース１８内に組み込まれる。
【0029】
ＬＥＤスイッチ素子１０ｃの第３の実施形態を、図４Ａおよび４Ｂに示している。前述の実施形態と同様に、カソード・リード１２と構造的に連続したカソード・リードフレーム・アンビル１６を備える。やはり、カソード・リードフレーム・アンビル１６のダイ搭載凹部に、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８が装着されている。単一のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８のみを有し、従って、単一色の波長でのみ発光し、また、アノード・リード１４と構造的に連続した単一のアノード・リードフレーム・ポスト２０に供給される電流によって駆動される。
【0030】
ＬＥＤスイッチ素子１０ｃの第３の実施形態では、単一のタッチセンサ・コンタクト３９ではなく、交互の構成とされた２つの別々のものが企図される。より具体的には、第１のタッチセンサ・コンタクト４２は、半円形の構成を有し、ケース１８の中心軸に向かって内向きに延出している。さらに、第２のタッチセンサ・コンタクト４４が、第１のタッチセンサ・コンタクト４２の横方向の反対側にあって、同じ半円形の構成を有し、ケース１８の中心軸に向かって内向きに延出している。第１のタッチセンサ・コンタクト４２は、第１のタッチセンサ・リードフレーム２３ａおよび第１のタッチセンサ・リード１５ａと構造的に連続している。一方、第２のタッチセンサ・コンタクト４４は、第２のタッチセンサ・リードフレーム２３ｂおよび第２のタッチセンサ・リード１５ｂと構造的に連続している。２つの別々のタッチセンサ・コンタクト４２、４４を備えることで、タッチ入力を独立すなわち同時に検知することが可能となって、精度の向上が得られることは言うまでもない。
【0031】
図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃを参照して、ＬＥＤスイッチ素子１０ｄの第４の実施形態は、カソード・リードフレーム・アンビル１６を有し、カソード・リードフレーム・アンビル１６の上に、第１のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａと、第２のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｂと、第３のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｃとが装着されている。本実施形態では、これら３つのエレクトロルミネセンス半導ダイ２８ａ～ｃが対応する赤、緑、青の原色を用いて、フルカラースペクトルを再現可能とすることが企図される。カソード・リードフレーム・アンビル１６は、カソード・リード１２と構造的に連続している。エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａ～２８ｃは、後述するように、独立に制御可能である。
【0032】
図５Ａに最もよく示されているように、第１のアノード・リード１４ａと構造的に連続した第１のアノード・リードフレーム・ポスト２０ａを備える。さらに、第２のアノード・リード１４ｂと構造的に連続した第２のアノード・リードフレーム・ポスト２０ｂと、第３のアノード・リード１４ｃと構造的に連続した第３のアノード・リードフレーム・ポスト２０ｃとを備える。なお、言うまでもなく、第１のアノード・リードフレーム・ポスト２０ａ、第２のアノード・リードフレーム・ポスト２０ｂ、第３のアノード・リードフレーム・ポスト２０ｃは、それぞれ、第１のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａ、第２のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｂ、第３のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｃの１つに、個々のワイヤボンドを介して電気的に接続されている。アノード・リードフレーム・ポスト２０は、同じ１つの横軸に沿った方向に向けられている。
【0033】
図５Ｂおよび図５Ｃは、上記のアノード・リードフレーム・ポスト２０に対して垂直な関係となる方向に向けられた第１のタッチセンサ・リードフレーム２３ａと第２のタッチセンサ・リードフレーム２３ｂを最も良く示している。しかし、これらのタッチセンサ・リードフレーム２３を、アノード・リードフレーム・ポスト２０と同じ１つの横軸に沿った方向に向けることも可能である。第１のタッチセンサ・リードフレーム２３ａは、第１のタッチセンサ・リード１５ａおよび第１のタッチセンサ・コンタクト４２と構造的に連続している。第２のタッチセンサ・リードフレーム・ポスト２３ｂは、第２のタッチセンサ・リード１５ｂおよび第２のタッチセンサ・コンタクト４４と構造的に連続している。上記のＬＥＤスイッチ素子１０ｃの第３の実施形態と同様に、第１のタッチセンサ・コンタクト４２は半円形の構成を有し、同じく半円形の構成を有する第２のタッチセンサ・コンタクト４４に対向している。第１のタッチセンサ・リードフレーム・ポスト２３ａは、第１のタッチセンサ・コンタクト４２のカバー領域に向かって延びるベント部４３を有する。第２のタッチセンサ・リードフレーム・ポスト２３ｂは、同様に、ケース１８の外側部分に向かって第２のタッチセンサ・コンタクト４４に対応して延びるベント部４５を有する。
【0034】
上述の例から分かるように、ＬＥＤスイッチ素子１０は、特にエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８とタッチセンサ・コンタクト３９またはタッチセンサ・コンタクト４２、４４の構成に関して、多くの方法で構成することが可能である。これらの例は、限定するものではなく、本開示の適切な理解に基づき、当業者であれば、さらなる代替案を開発することが可能であろう。
【0035】
上記の例は、すべて、通常のプリント回路基板への実装に適した挿入型円筒パッケージとして構成される。図１を再び参照して、リード１２、１４は、プリント回路基板の穴への挿入の程度を制限するストップタブ４６を有する。ところで、ＬＥＤスイッチ素子１０のこれらの特徴は、円形のドーム型頂部、円形の平坦頂部、矩形の平坦頂部、三角形または正方形の平坦頂部などを含むあらゆる形状のパッケージに組み込むことが可能であることは言うまでもない。これらの様々な形状で、さらに様々なサイズとすることが可能である。同様に、タッチセンサ・コンタクト４２、４４と、さらには、第１の極性のリード１２、第２の極性のリード１４、タッチセンサ・リード１５を含む様々なリードの向きは、ケース１８から様々な方向に向かって延出するようにすることができ、例えば、側部から、斜めになどとすることができる。提示される特定のフォームファクタ（form factor）は例示であって、そのような特定のフォームファクタに関連して開示される特徴に基づき、それらの特徴を、現在既知であるか未知であるかにかかわらず別のフォームファクタで容易に実現することができることは、当業者であれば理解できるであろう。
【0036】
図６Ａおよび６Ｂに最もよく示されているように、ＬＥＤスイッチ素子１０ｅの別の実施形態は、表面実装部品（ＳＭＤ）パッケージの使用を企図するものである。より具体的には、外部コンポーネントに接続するためのリード５０ａ～５０ｆがそこから延出するキャリア４８を備える。図示の実施形態では、第１の照明色を持つ第１のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａと、第２の照明色を持つ第２のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｂと、第３の照明色を持つ第３のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｃと、を備える。第６のリード５０ｆは、第１のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａがその上に装着されて電気的に接続されている第６のリードフレーム５１ｆと構造的に連続しており、また、第６のリードフレーム５１ｆと電気的に共通にされている。第５のリード５０ｅは、第２のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｂがその上に装着されて電気的に接続されている第５のリードフレーム５１ｅと構造的に連続しており、また、第５のリードフレーム５１ｅと電気的に共通にされている。さらに、第４のリード５０ｄは、第３のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｃがその上に装着されて電気的に接続されている第４のリードフレーム５１ｄと構造的に連続しており、また、第４のリードフレーム５１ｄと電気的に共通にされている。第２のリード５０ｂは、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａ～ｃの共通アノードとして機能する第２のリードフレーム５１ｂと構造的に連続しており、また、第２のリードフレーム５１ｂと電気的に共通にされている。エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａ～ｃのそれぞれのアノードは、それぞれのワイヤボンド３４ａ～ｃを介して第２のリードフレーム５１ｂに電気的に接続されており、一方、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａ～ｃのカソード上で、リードフレーム５１ｄ、５１ｅ、５１ｆのそれぞれとの接触が導電性接着剤によって形成されている。
【0037】
ＬＥＤスイッチ素子１０ｅは、さらに、第１のタッチセンサ・コンタクト５４ａを有し、第１のタッチセンサ・コンタクト５４ａは、第１のタッチセンサ・リードフレーム４７ａとも呼ばれる第１のリードフレーム５１ａに装着され、第１のリードフレーム５１ａと電気的に共通にされている。第３のリード５０ｃは、第３のリードフレーム５１ｃと構造的に連続しているものと考えられる。また、第２のタッチセンサ・コンタクト５４ｂは、第２のタッチセンサ・リードフレーム４７ｂとも呼ばれる第３のリードフレーム５１ｃに装着され、第３のリードフレーム５１ｃと電気的に共通にされている。第３のリードフレーム５１ｃは、第３のリード５０ｃと構造的に連続している。ＬＥＤスイッチ素子１０ｅに採用されるタッチセンサ・コンタクト５４およびタッチセンサ・リードフレーム４７の大きさ、形状、および全体構成またはフォームファクタは、単なる例として提示されるものであり、図６Ｂに示すのとは異なる構成とすることができる。
【0038】
キャリア４８は、種々のリードフレーム５１ａ～５１ｆの部分をカプセル化することができ、また、その中にエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａ～２８ｃが配置される。ところで、キャリア４８は、タッチセンサ・コンタクト５４および／またはエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８を露出させる開口部５５を画定している。それらの構成要素をカプセル化して入れる透明または部分的に半透明のケース５２が設けられる。ＳＭＤパッケージの実施形態によっては、タッチセンサ・コンタクト５４の部分または全体が、キャリア４８内に封入されて、ケース５２を通して露出されない場合がある。特定の表面実装パッケージの構造設計およびフォームファクタについて図示および記載しているが、表面実装パッケージの他の構造設計およびフォームファクタを用いることもできることは言うまでもない。
【0039】
ＬＥＤスイッチ素子１０のいくつかの実施形態の基本部分について考察してきたが、つぎに、その一つの典型的な使用例について説明する。図７のブロック図を参照して、ＬＥＤスイッチ素子１０は、ＬＥＤドライバ５６と、さらにタッチ入力コントローラ５８に接続される。一実施形態では、タッチ入力コントローラ５８は、台湾、新竹のＥｌａｎＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（義隆電子）社製のｅＫＴ２１０１静電容量式タッチパッド・コントローラ集積回路である。なお、ＬＥＤドライバ５６は、出力ライン５７上に電気信号を生成し、この電気信号がアノード・リード１４およびアノード・リードフレーム・ポスト２０を介して伝送されて、従来技術によりエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８を作動させると考えられる。また、タッチ入力コントローラ５８の入力ライン５９は、タッチセンサ・リード１５とタッチセンサ・リードフレーム２３に接続されており、タッチ入力、すなわちタッチセンサ・コンタクト３９における対応する静電容量の変化を検出すると考えられる。さらなる詳細は後述するが、ＬＥＤドライバ５６からの出力は、データ処理装置６０またはコントローラによって開始させることが可能である。また、タッチ入力コントローラ５８は、タッチ入力を示すデータ信号を、その検出時に生成することができ、そして、そのデータ信号は、データ処理装置６０に伝送されることが可能である。そのようなタッチ入力と、さらに場合によっては他のタイプの入力に基づいて、ＬＥＤドライバ５６への適切な応答を生成することができる。
【0040】
上記の実施形態では、タッチ入力コントローラ５８は、ＬＥＤスイッチ素子１０とは別個のものであると考えられる。しかしながら、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、ＬＥＤスイッチ素子１０ｆのさらに別の実施形態では、ＬＥＤスイッチ素子コントローラ集積回路６４がその上に実装された組み込みプリント回路基板６２が設けられる。ＬＥＤスイッチ素子コントローラ集積回路６４は、ＬＥＤドライバ５６、タッチ入力コントローラ５８、およびデータ処理装置６０の機能を一つのパッケージに組み込んだものと考えられる。他の実施形態と同様に、第１のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａと第２のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｂは、ケース１８内に組み込まれるが、ただし、プリント回路基板６２に装着されている。
【0041】
電源リード１８０および接地リード１８２が、プリント回路基板６２に接続されており、電力／接地をＬＥＤスイッチ素子１０ｆに供給するもとのと考えられる。具体的には、ＬＥＤスイッチ素子コントローラ集積回路６４の電源接続部および接地接続部が、電源リード１８０および接地リード１８２と電気的につながっている。これによって、タッチ入力コントローラ５８、ＬＥＤドライバ５６、データ処理装置６０を駆動するための電力が供給されると考えられる。
【0042】
上述のように、第１のタッチセンサ・コンタクト４２および第２のタッチセンサ・コンタクト４４は、静電容量の変化を検出するのに用いられる電極であり、それら自体は、データ処理装置６０へのデータ伝送に特有の信号を生成することはない。ＬＥＤスイッチ素子コントローラ集積回路６４によって、静電容量の変化を検出するものと考えられる。ＬＥＤスイッチ素子１０ｆには、第１のタッチセンサ・コンタクト４２と第２のタッチセンサ・コンタクト４４の２つの電極が設けられるものとされ、これらは、ＬＥＤスイッチ素子コントローラ集積回路６４の別々の入力に接続される。
【0043】
ＬＥＤスイッチ素子１０ｆは、２つの出力、すなわち、第１の出力リード１６８と第２の出力リード１６９とを有する。第１のタッチセンサ・コンタクト４２がアクティブにされたことを示す信号を、第１の出力リード１６８に生成することができ、一方、第２のタッチセンサ・コンタクト４４がアクティブにされたことを示す別の信号を、第２の出力リード１６９上に生成することができる。ＬＥＤスイッチ素子１０ｆに組み込まれたデータ処理装置６０の機能によって、タッチ入力コントローラ５８に直接結び付いた単純なインジケータのようなもの以外の他の出力を生成することができる。つまり、出力リード１６８、１６９に生成される出力を、タッチセンサ・コンタクト４２、４４で検出される入力とは独立とすることができる。さらなる詳細は後述するが、タッチ入力コントローラ５８によって検出されるようなタッチ入力を、さらに処理することで、種々の外部機器を制御することができる。この場合、特別に、追加の出力リードを設けることもできると考えられる。
【0044】
２つの出力に加えて、ＬＥＤスイッチ素子１０ｆは、さらに入力リード１７０を有し、入力リード１７０を介して、様々な外部入力を接続することができる。受け取った入力を用いて、エレクトロルミネセンス半導体素子２８ａ、２８ｂの点灯を制御することができるが、ただし、同じくデータ処理装置６０の機能が組み込まれていることによって、点灯または消灯の他に、調光、混色、点滅など、より高度な応答を生成することができる。
【0045】
第１のタッチセンサ・コンタクト４２または第２のタッチセンサ・コンタクト４４のどちらかに触れることで、ＬＥＤスイッチ素子コントローラ集積回路６４から異なる応答が生成されることから、その視覚分離を追加することが企図される。ケース１８の上端部２１は、楕円形の輪郭を持つ凹面を有し、その凹面が、第１のセグメント１７２と第２のセグメント１７４とに分割されている。この場合、第１のセグメント１７２に触れると、第１のタッチセンサ・コンタクト４２で感知されると考えられ、これによって第１の出力リード１６８上に出力が生成される一方、第２のセグメント１７４に触れると、第２のタッチセンサ・コンタクト４４で感知されて、第２の出力リード１６９に出力が生成される。第１のセグメント１７２と第２のセグメント１７４の両方に同時に触れると、第１の出力リード１６８と第２の出力リード１６９の両方に出力が生成されるようにすることができる。多くの場合、２つのエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８からの出力は、タッチ入力とは独立であり、タッチ入力に応じて、データ処理装置６０から別々に制御される。
【0046】
本明細書では、単純なオン／オフ機能について記載しているが、部分的配置、一方から他方へのスワイプなど、より細かいタッチ入力の認識粒度が可能であることは、当業者であれば理解できるであろう。ＬＥＤスイッチ素子１０の１つのパッケージの中に複数の機能を組み込むことに関する変形例は、当業者の権限内にあると認められる。
【0047】
明らかにされるように、ＬＥＤスイッチ素子１０とその様々な構成は、幅広く多様な用途で利用することができる。図９を参照して、前述のＬＥＤスイッチ素子１０ｆを、天井ファン照明器具２２２の様々な機能を制御するための壁取り付け型制御スイッチ２２０として利用することができる。さらに図１０のブロック図を参照して、天井ファン照明器具２２２は、電動モータ２２６によって回転するファンの羽根２２４を有する。電動モータ２２６を駆動するのに高電流が必要であるため、外部電源から別に電力を取り出すファン駆動回路２２８が設けられる。また、天井ファン照明器具２２２は、点灯されて部屋を照らすランプ２３０を有している。電動モータ２２６と同様に、ランプ２３０は、ＬＥＤスイッチ素子１０ｆにより供給することが可能なものより高い電流／電力を必要とするので、外部電源から電力を取り出すランプ駆動回路２３２が設けられる。ファン駆動回路２２８とランプ駆動回路２３２は、ＬＥＤスイッチ素子１０ｆによって、そのＬＥＤスイッチ素子１０ｆで受け取った入力に基づき制御され、このことは、ファンの羽根２２４の回転速度の変更（高速、中速、低速）、およびランプ２３０の光量／調光レベルを含むことができる。ランプ２３０の実際の照度を示すフィードバックをランプ駆動回路２３２により生成して、ＬＥＤスイッチ素子１０ｆに返すこともできる。ファンの羽根２２４、電動モータ２２６、ファン駆動回路２２８を、まとめてファンユニット２２９と呼び、ランプ２３０とランプ駆動回路２３２を、まとめてランプユニット２３３と呼ぶ。なお、ファンユニット２２９およびランプユニット２３３は、さらに追加の構成要素を含む場合があると考えられる。
【0048】
制御スイッチ２２０は、通常の壁パネル２３４を有し、壁パネル２３４の中にレセプタクル２３６が形成されている。ＬＥＤスイッチ・アセンブリ２３８が、壁パネル２３４に取り付けられている。壁パネル２３４は、予め壁構造物２３９に固定されたものとすることができ、この場合、ＬＥＤスイッチ・アセンブリ２３８は、その中に装着されたものとすることができる機械式スイッチなどの簡単な交換品／後付け品とされる。
【0049】
ＬＥＤスイッチ・アセンブリ２３８は、中央に取り付けられたＬＥＤスイッチ素子１０ｆと、さらにバックライト付きステータス・インジケータ２４０とを含んでいる。前述のように、ＬＥＤスイッチ素子１０ｆは、第１のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａを備えることができ、第１のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ａは赤色点灯のものとすることができる。また、第２のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８ｂは、緑色点灯のものとすることができる。例として、２つの色は、その状態でＬＥＤスイッチ素子１０ｆに受け取られた入力によってファンまたはライトのどちらが制御されるのかを示すインジケータとして用いることができる。例えば、赤色点灯は、ランプ２３０が制御されることを示すことができ、緑色点灯は、ファンユニット２２９が制御されることを示すことができる。第１のセグメント１７２から１７４へ指でスワイプすることは、パワーを減少させることを表し、これによって、ランプユニット２３３が制御されている場合には、その照度が落とされる。ファンユニット２２９が制御されている場合には、電動モータ２２６の回転速度が下げられる。より長く第２のセグメント１７４に触れたままとするほど、より多く、照明が落とされる／モータ速度が低減される。反対方向に、第２のセグメント１７４から第１のセグメント１７２へ指でスワイプすると、明るさ／速度を増加させることができる。第１のセグメント１７２と第２のセグメント１７４の両方を素早くタップすることで、ランプユニット２３３またはファンユニット２２９を一気にターンオンまたはターンオフすることができる。第１のセグメント１７２と第２のセグメント１７４の両方を長押しすることで、制御モードをランプユニット２３３からファンユニット２２９へ、また、その逆に切り替えることができる。このような制御シーケンスは、入力を検出し応答を生成する実行可能命令のセットとして、データ処理装置６０にプログラムすることが可能である。特定の制御シーケンスについて記載しているものの、当然のことながら、他の制御シーケンスを、データ処理装置６０によって実行される異なる命令として実施することもできる。
【0050】
ＬＥＤスイッチ素子１０の他の適用例を図１１に示しており、このことは、蝋燭を立てたケーキの絵が印刷されたグリーティングカード７０である。カード７０には、カットアウト７２が形成され、カットアウト７２を通してＬＥＤスイッチ素子１０が見えるようになっており、また、カットアウト７２は描かれた蝋燭の炎の位置に対応している。この場合、点灯されるＬＥＤスイッチ素子１０は、火のついた蝋燭の外観を模倣するものである。異なるＬＥＤスイッチ素子１０で交互に異なる色を用いることができる。カード７０を開いたときに、最初に、接触スイッチ７４によって、すべてのＬＥＤスイッチ素子１０を点灯させることができる。受け手が指で撫でることでＬＥＤスイッチ素子１０を消灯させることができ、こうして、蝋燭を「吹き消すこと」がシミュレートされる。全体として、本実施形態は、タッチ入力コントローラ５８に受け取った入力に基づきＬＥＤ駆動源によってそれぞれに制御されるＬＥＤスイッチ素子１０のアレイ７８の使用および基本的構成を例示するものである。
【0051】
グリーティングカード７０では、様々な動作パターンが可能である。ＬＥＤスイッチ素子１０は、１つは赤色、もう１つは青色または緑色のどちらかである少なくとも２つのエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８を備えるものとされる。グリーティングカード７０が最初に開かれると、すべてのＬＥＤスイッチ素子１０を赤色で点灯させることができ、また、オプションで点滅させることができる。簡単な音楽のスコアを生成することができ、受け手が指でＬＥＤスイッチ素子１０を撫でることで、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８の二次色を点灯させることができる。このとき、赤色と青色が点灯されると、結果としてピンク色の出力が得られ、一方、赤色と緑色が点灯されると、結果として黄色の出力が得られる。音楽のスコアが演奏される間に、点灯シーケンスを記録することができ、そのシーケンスを、遅れて、または音楽スコアの終了後に、再生することができる。記録機能を持たない場合は、ＬＥＤスイッチ素子１０に触れることで、二次色が点灯するように作動させることができる。
【0052】
図１２は、一般に、順方向８２、反対の逆方向８４、左方向８６、および右方向８８に対応した入力を有するリモートコントローラ８０における、ＬＥＤスイッチ素子１０の別の適用例を示している。リモートコントローラ８０は、ユーザの手９２に保持されたケース９０で構成されている。ケース９０は、略平坦な前面９１を有し、透明または半透明のマイラー（Ｍｙｌａｒ）シートまたはフィルム９３がＬＥＤスイッチ素子１０の上にオーバレイされている。シート９３は、その上に様々な記号と文字がインプリントされたものとすることができ、様々な記号と文字は、下にあるＬＥＤスイッチ素子１０によって呼び出すことができる機能を様々に表している。また、シート９３は、透明または半透明の部分と、インプリントされた記号と文字に対応する不透明部分とを有する場合があると考えられる。カットアウトを備えた不透明なベースシートを下層に設けることができる。
【0053】
順方向８２用として、単一の順方向ＬＥＤスイッチ素子９４を備え、逆方向８４用として、単一の逆方向ＬＥＤスイッチ素子９６を備え、ＬＥＤスイッチ素子９４、９６はどちらも、ケース９０のシート９３の下に取り付けられる。ＬＥＤスイッチ素子９４、９６の上に指を配置することによって、このことを表す信号が生成されて、無線周波数で受信側に伝送されることが可能である。
【0054】
横方向８６、８８用として、第１のＬＥＤスイッチ素子１００ａと、第２のＬＥＤスイッチ素子１００ｂと、第３のＬＥＤスイッチ素子１００ｃと、第４のＬＥＤスイッチ素子１００ｄと、第５のＬＥＤスイッチ素子１００ｅと、で構成されるアレイ９８を備える。これらのＬＥＤスイッチ素子１００の各々は、シート９３の下に取り付けられており、異なる発光色を有することができる。方向転換の程度は、可変であり、５つのＬＥＤスイッチ素子１００のどれが、その上に指を配置することによってアクティブにされたのかによって決まる。あるいは、指を左から右に、またはその逆にスイープする速度によって、受信側デバイスが示す方向転換の程度を決定することもできる。
【0055】
リモートコントローラ８０は、無線操縦の車、玩具、ビデオゲームなどを含む数多くのインタラクティブシステムの制御様式として用いることができる。上述のように、提供される入力は、単純なオン／オフとすることができ、また、様々な程度の入力を、複数のＬＥＤスイッチ素子１０のアレイを利用して提供することができる。
【0056】
リモートコントローラ８０は、その機能に関しては、図７のブロック図を参照して上述したものと同様の基本的アーキテクチャを有すると考えられる。図１３Ａおよび１３Ｂの模式図を参照して、マイクロコントローラまたはデータ処理装置６０が設けられる。上記で簡単に述べたように、データ処理装置６０は、与えられた入力に基づいて何らかの出力を生成する、予めプログラムされた一連の命令を実行するように構成されている。データ処理装置６０は、一般的なデータ処理装置と同様に、論理演算装置、各種レジスタ、命令デコーダ、制御装置を有するものと考えられる。さらに、内部ランダムアクセスメモリと、音声および一連の動きなどの使用頻度の高いデータを予め記憶するのに用いられる読み出し専用メモリと、を含むこともある。例として、プログラム可能なデータ処理装置６０は、１６ビットのデジタル信号処理（ＤＳＰ：ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）集積回路である。市販されているもので、台湾、新竹のＥｌａｎＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（義隆電子）社製のｅＳＬシリーズＩＣが一つの選択肢としてあるが、しかし、他の適切なＩＣデバイスで容易に代用することができる。
【0057】
より具体的には、データ処理装置６０は、少なくとも１つの入力ポート２０１と、複数の出力ポート２０２とを有する。詳細は後述するが、出力ポート２０２は、ＬＥＤスイッチ素子１０とタッチ入力コントローラ５８に接続される。図示の実施形態では、エレクトロルミネセンス半導体素子のアノードが電源に接続されており、そのカソードがトランジスタのコレクタに接続されている。トランジスタのベースは、データ処理装置６０の出力ポート２０２に接続されている。この場合、出力ポート２０２に生成される高電圧によって、トランジスタがオンにバイアスされると、エレクトロルミネセンス半導体（すなわちＬＥＤ）がターンオンされる。一方、出力ポート２０２上の低電圧によって、トランジスタがオフにバイアスされると、ＬＥＤがターンオフされる。
【0058】
ＬＥＤスイッチ素子１０のタッチセンサ・リード１５は、タッチ入力コントローラ５８に接続されており、上述のように静電容量の変化を検出するものである。検出されると、対応する信号が出力として生成されて、データ処理装置６０のＰＡ７とラベル付けされた入力ポート２０１に供給される。より具体的には、データ処理装置６０は、シリアル・ペリフェラル・インタフェース（ＳＰＩ：ＳｅｒｉａｌＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）デバイス間通信方式によって、タッチ入力コントローラ５８と通信する。このように、シリアル通信方式であることによって、単一のデータ入力ポート２０１が用いられる。チップセレクト・ライン（ＴＰｒｅｇ）用の第１の出力ポート２０２ａは、タッチ入力コントローラ５８（具体的には、そのピン４）に接続されており、データ処理装置６０がデータを受信する準備ができていることタッチ入力コントローラ５８に示すためのものである。また、シリアルクロック・ライン（ＳＣＫ）用とされる第２の出力ポート２０２ｂも、同じくタッチ入力コントローラ５８（具体的には、そのピン２１および２４）に接続されており、クロック同期信号を供給するためのものである。シリアルデータ出力ライン（ＳＤＯ）用の第３の出力ポート２０２ｃは、タッチ入力コントローラ５８のピン２０に接続されており、ＳＰＩ規格によって定められるマスタ・スレーブ構成に準拠する目的のものであると考えられる。シリアルデータ入力ライン（ＳＤＩ）用とされる入力ポート２０１への信号は、タッチ入力コントローラ５８のピン２２に接続されており、入力が検出されたＬＥＤスイッチ素子１０の識別情報に関するデータなどを含むものとされる。タッチ入力コントローラ５８の機能に関連する他のデータを同様に通信することもできる。
【0059】
データ処理装置６０は、実行可能命令でプログラムされると考えられ、これによって、ＬＥＤスイッチ素子１０で検出されたタッチに基づいて生成されるタッチ入力コントローラ５８からの入力に応じて、出力ポート２０２に特定の出力が生成され、その出力は、それに接続されたＬＥＤスイッチ素子１０に反映される。こうして、グリーティングカード７０に関して上述したように、いくつかのＬＥＤを、タッチされたときにターンオンまたはターンオフすることができる。また、リモートコントローラ８０によってオンボードＬＥＤのアクティブ化および非アクティブ化に関して提供される機能が、データ処理装置６０によって実現される。
【0060】
リモートコントローラ８０のための他の様々な機能が企図される。上記で簡単に述べたように、リモートコントローラ８０は、受信側に命令を伝送することができる。このようなデータ伝送機能は、無線周波数トランシーバ集積回路２０４によって処理される。その動作周波数は、２．４ＧＨｚ前後であると考えられるが、他のもので代用することもできる。そのような場合、ＲＦ伝送である必要はなく、他の無線または有線伝送方式で代用することができる。リモートコントローラ８０は、データ伝送に加えて、やはりデータ処理装置６０に接続されているモータ２０６によって可能となるフォースフィードバック機能を備える。同様に、圧電ブザー２０８および／またはスピーカ２１０によって、音響出力が生成される。必要であれば、圧電ブザー２０８および／またはマイクロホン２１２を介して、音声入力をデータ処理装置６０に供給することが可能である。
【0061】
ＬＥＤスイッチ素子１０の応用は拡張可能（scalable）であると考えられる。図１４を参照して、壁掛け式ＬＥＤディスプレイパネル１０２は、可視スペクトル全体に渡って幅広い色で発光可能なＬＥＤスイッチ素子１０の行と列で構成されている。ＬＥＤディスプレイパネル１０２は、特定の色と強度でＬＥＤスイッチ素子１０を点灯および消灯させることにより画像を表示するように構成されている。例として、ＬＥＤディスプレイパネル１０２に表示されるインタフェースは、左欄１０４と右欄１０６に分かれており、それぞれにアイコン１０８、１１０を含んでいる。
【0062】
左欄１０４のアイコン１０８のいずれかを選択することは、ＬＥＤディスプレイパネル１０２に表示されるキャラクタ１１２の特徴の特定のアニメーションを選択することであると考えられる。この場合に用いられる、アイコン１０８の１つの選択またはタッチとは、ＬＥＤディスプレイパネル１０２において、アイコン１０８のその特定の１つを出力しているものに対応する１つ以上のＬＥＤスイッチ素子１０の上、またはそれらの近傍に、身体の一部を配置することを指すと考えられる。１つの考えられるシーケンスでは、左欄の第１のアイコン１０８ａにタッチすると、口１１４のアニメーションが起動され、左欄の第２のアイコン１０８ｂにタッチすると、耳１１６のアニメーションが起動される。左欄の第３のアイコン１０８ｃにタッチすると、脚１１８のアニメーションが起動され、左欄の第４のアイコン１０８ｄにタッチすると、尾１２０のアニメーションが起動される。アイコン１０８のいずれかにタッチすると、例えばハイライトなどによって強調することにより視覚フィードバックが提供される。
【0063】
一方、右欄１０６のアイコン１１０のいずれかをタッチすることは、特定の音響出力信号を選択することであると考えられる。右欄の第１のアイコン１１０ａにタッチすると、トランペットの音が発生すると考えられ、右欄の第２のアイコン１１０ｂにタッチすると、「跳ねる」音または「ピョーン」という音が発生する。また、右欄の第３のアイコン１１０ｃにタッチすると、バイクホーンの音が発生し、第４のアイコン１１０ｄにタッチすると、ドラム音が発生する。
【0064】
図１５に示す別の実施形態では、ＬＥＤディスプレイパネル１０２は、描画インタフェース２５０として構成することができる。上述のように、ＬＥＤディスプレイパネル１０２は、行と列に配列されたＬＥＤスイッチ素子１０のアレイであり、可視スペクトル全体に渡って幅広い色で発光することが可能である。やはり、いくつかのＬＥＤスイッチ素子１０を点灯および消灯させることにより様々な画像を表示することが可能である。企図される描画インタフェース２５０では、画面領域が、上側の描画ボード部２５２と、それぞれが異なる色である一連のアイコン２５６を表示する下側のカラーパレット部２５４とに分かれている。この場合、下側のパレット部２５４は、画家の通常のカラーパレットに似たものとされる。さらなる詳細は後述するが、アイコン２５６のうち１つを選択することによって、その対応する色が選択されて使用されると考えられる。
【0065】
第１の色のアイコン２５６ａにタッチすることで、ユーザは、その選択した色で描画ボード部２５２に「描画する」ことができる。すなわち、ユーザが、特定のＬＥＤスイッチ素子（複数の場合もある）にタッチするか、または近接すると、それは選択された色で点灯される。第２の色のアイコン２５６ｂを選択すると、描画色が、新しく選択された色に変更されると考えられる。再び、ユーザが、特定のＬＥＤスイッチ素子（複数の場合もある）にタッチするか、または近接すると、特定のＬＥＤスイッチ素子は、対応する色で点灯される。さらに、消しゴムアイコン２５８を設けることができ、消しゴムアイコン２５８が選択されると、タッチされるＬＥＤスイッチ素子１０の応答が、カラーアイコン２５６が選択またはアクティブにされた場合のような選択された色での点灯ではなく、消灯に変更される。上述のように、標準タッチ入力に関する変形例は可能であり、この描画インタフェース２５０に関しては、消しゴムアイコン２５８が所定の長さの時間ホールドされることで、ＬＥＤディスプレイパネル１０２の全体を消灯させることができる。また、ＬＥＤディスプレイパネル１０２は、小型化して可搬性を高めることができる。
【0066】
図１６に示す特定の例示的な実施形態では、教室で教師２６０が様々に異なる科目について生徒２６２を視覚的に指導するためのインタラクティブ教育インタフェース２５１として、ＬＥＤディスプレイパネル１０２を用いている。例えば、第１の色で四角形２６４、第２の色で三角形２６６、第３の色で円形２６８など、様々に異なる色で様々に異なる形を描画するように生徒２６２に指示することにより、形や色の概念を教えることができる。
【0067】
さらに、単語、文字、数字に関して、そのような文字をディスプレイパネル１０２上で書くことにより、生徒２６２は学習することができる。さらなる機能として、ＬＥＤディスプレイパネル１０２をデータ処理装置に接続することで、文字認識が可能なソフトウェア・アプリケーションを実行することができるようにすることが可能である。ＬＥＤディスプレイパネル１０２上での入力に基づいて、特定の入力シーケンスにより表される文字および単語によって応答出力を生成することができる。例として、限定するものではないが、そのような出力は、入力され認識された文字および単語の発音とすることができる。数学教育の場合には、ＬＥＤディスプレイパネル１０２上に書かれている数字および／または式２７０を検証または訂正することができ、入力の正誤に関して適当な音響出力および可視出力が生成される。そのような音響出力として、正しい場合の「歓声」音、または誤りの場合の「あーあー」という音声を含むことができる。このように、インタラクティブ教育インタフェース２５１は、教師と生徒の双方において、教育効果と学ぶ楽しさを大きく高めるものである。
【0068】
言うまでもなく、数多くの教育的および娯楽的応用が可能である。
図１４、１５、および１６では、人間の体ほどの中型のＬＥＤディスプレイパネル１０２を示しているが、より大型の壁全体に広がるようなものも想定される。このようなパネル１０２上に生成されるグラフィックスは、様々なタイプのユーザ入力に応じてそれらのグラフィックスが生成されるように、様々に異なるものとすることができると考えられる。また、ＬＥＤディスプレイパネル１０２は、より大型の通常のＬＥＤディスプレイパネルのリモートコントロールまたはインタフェースとして用いることができ、この場合、ＬＥＤディスプレイパネル１０２で生成される入力および応答は、より大型のディスプレイパネルに伝送されて表示される。
図１４、１５、および１６では、人間の体ほどの中型のＬＥＤディスプレイパネル１０２を示しているが、より大型の壁全体に広がるようなものも想定される。このようなパネル１０２上に生成されるグラフィックスは、様々なタイプのユーザ入力に応じてそれらのグラフィックスが生成されるように、様々に異なるものとすることができると考えられる。また、ＬＥＤディスプレイパネル１０２は、より大型の通常のＬＥＤディスプレイパネルのリモートコントロールまたはインタフェースとして用いることができ、この場合、ＬＥＤディスプレイパネル１０２で生成される入力および応答は、より大型のディスプレイパネルに伝送されて表示される。
【0069】
ＬＥＤスイッチ素子１０を利用した、より高度な他の遊び形態も想定される。図１７Ａを参照して、擬人化したクマのインタラクティブ人形１２２は、身体部１２４と、一対の脚１２６と、一対の腕１２８と、頭部１３０と、を有する。当然のことながら、インタラクティブ人形１２２は、人間を表すものであってもよく、犬、猫、うさぎ、鳥など、クマ以外の他の動物、または実在もしくは想像上の他のキャラクタを表すものであってもよい。従って、インタラクティブ人形１２２の上記の特徴は、単なる例として提示されるものにすぎず、限定するものではない。
【0070】
人形の身体部１２４は、個々のＬＥＤスイッチ素子１０によるマトリクス・アセンブリ１３２を備えている。より詳しく図１８に示すように、マトリクス・アセンブリ１３２は、プリント回路基板１３４を有し、プリント回路基板１３４の上にＬＥＤスイッチ素子１０が、一連の行１３６と列１３８で装着されている。図示のように、マトリクスの四隅からそれぞれ１つのＬＥＤスイッチ素子１０が除かれているので、合計で７７個のＬＥＤスイッチ素子１０が存在する。中央に配置されるＬＥＤスイッチ素子１０の高さを、周囲に配置されるものよりも高くすることで、全体として球面状の外形を形成することができる。同様に、ＬＥＤスイッチ素子１０の位置に対応する穴の行１４２と列１４４を形成する導光体１４０が、プリント回路基板上に装着されている。導光体１４０は、発光を誘導するものであると考えられる。導光体１４０とＬＥＤスイッチ素子１０のマトリクスの上には、輪郭が一致する球面トップカバー１４５が取り付けられる。
【0071】
マトリクス・アセンブリ１３２を構成する他の方法も知られている。１つの低コスト技術は、それぞれのカソード・リードフレーム・アンビル１６、アノード・リードフレーム・ポスト２０、タッチセンサ・リードフレーム２３、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８、およびタッチセンサ・コンタクト３９を、プリント回路基板１３４のそれぞれの面および層の上に、上記のマトリクス状に装着および／またはエッチングするものである。その後、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８は、それぞれのカソード・リードフレーム・アンビル１６とアノード・リードフレーム・ポスト２０とが、エレクトロルミネセンス半導体ダイ２８のそれぞれのカソード・コンタクト３０とアノード・コンタクト３２に電気的に接続されるように、ワイヤボンディングされる。そして、マトリクス全体を、カプセル化して１つのケースに入れることができる。このプロセスならびに他プロセスの詳細は、当業者であれば分かるであろう。
【0072】
図１７Ａおよび図１７Ｂを参照して、インタラクティブ人形１２２との数多くの可能な遊びパターンの１つについて、以下で考察する。特に図１７Ａに示すように、そのパターンは、文字、数字、形状、またはオブジェクトの線画１４８をＬＥＤスイッチ素子マトリクス上に生成することで開始する。この段階では、電飾は単一色とすることができる。その後、プレーヤの指または容量性コンポーネントで、マトリクスに表示されるシーケンスに従ってパターンの線をたどるように、プレーヤに伝える音を、スピーカによって発することができる。
【0073】
特に図１７Ｂを参照して、ユーザは線をたどることができ、最初に点灯された特定のＬＥＤスイッチ素子１０を指でたどるか、または覆ったときに、それらを別の色に変化させることが、変化後のＬＥＤスイッチ素子１５０に図示するように可能である。ユーザが先に進むと、パターンを完了するように、さらに音声での激励が生成される。パターンをたどることと、その検出とを無事完了したら、スピーカによって、お祝いメッセージを発し、そのための様々な電飾効果を生成することができる。同じく、このシーケンスは、単なる例として提示しているにすぎず、限定するものではないことは言うまでもない。その他の遊びパターンは、同じく、当業者の権限内にあると認められる。
【0074】
インタラクティブ人形１２２は、上述のものと同様の基本的アーキテクチャを有すると考えられる。より具体的には、図１９Ａ、図１９Ｂ、および図１９Ｃの模式図に示すように、インタラクティブ人形１２２は、複数の入力ポート２０１と複数の出力ポート２０２とを有するマイクロコントローラまたはデータ処理装置６０を備える。出力ポート２０２は、９×９（－４）すなわち７７個の個々のものからなるマトリクス２１４として配列されたＬＥＤスイッチ素子１０に接続されている。
【0075】
マトリクス２１４内のそれぞれのＬＥＤスイッチ素子１０の一部であるタッチセンサ・リード２１５ａの第１セットは、第１のタッチ入力コントローラ５８ａに接続されており、一方、同じくマトリクス２１４内のそれぞれのＬＥＤスイッチ素子１０の一部であるタッチセンサ・リード２１５ｂの第２のセットは、第２のタッチ入力コントローラ５８ｂに接続されている。上述のように、タッチ入力コントローラ５８は、それぞれのタッチセンサ・コンタクト３９上で静電容量の変化を検出する。検出されると、静電容量の変化を表す信号が出力として生成され、この信号は、データ処理装置６０の入力ポート２０１に結合される。しかし、実施形態によっては、タッチ入力コントローラ５８は、データ処理装置６０に組み込むことができる。より具体的には、データ処理装置６０は、特に上述の遊びパターンを実現するため、いくつかの入力に基づいて出力ポート２０２に特定の出力を生成する実行可能命令でプログラムされる。
【0076】
インタラクティブ人形１２２によって生成される可聴出力は、圧電ブザー２０８および／またはスピーカ２１０のいずれかによるものである。脚１２６、腕１２８、または頭部１３０をアニメイトするため、これらに、１つまたは複数のモータ２０６を機械的に連結することができる。インタラクティブ人形１２２は、上記のものに加えて、データ伝送などの追加機能を有し、これは、例えば、送信機２１６ａと受信機２１６ｂとを含む赤外線トランシーバ２１６によって処理される。
【0077】
ＬＥＤスイッチ素子１０の上述の適用例は、それによる可視スペクトル波長の発光を伴うものであった。しかし、それに限定される必要はなく、さらには紫外線スペクトル波長の発光も考えられる。図２０を参照して、紫外線ＬＥＤスイッチ素子アレイ２８２の他の実施形態による殺菌装置２８０が提供される。紫外線放射は、様々な表面の殺菌、衛生、消毒のために用いることができると認められており、ここで企図する殺菌装置２８０は、それに適したものである。
【0078】
文脈として、細菌、ウイルスなどが発生しやすい１つの周知の表面は、トイレ２８４である。より具体的には、トイレ２８４は、様々な排泄物が入る便器２８６を備えている。トイレ２８４は、別の接触面が使用できるように、便器２８６の上に取り付けられた便座２８５を備えることができる。水洗ハンドル２８９が押下されると、タンク２８８に保持された水を利用して、便器２８６の中の排泄物は下水道に流される。しかし残念なことに、この水洗プロセスの一環として、細菌およびウイルスを含む微小な水滴が、便器から上方および外方に飛び出すことがあり、これによって、便座２８５を含むトイレ２８４の外面を汚染する。その結果、便座２８５は、汚染物をそのユーザに移す原因となり得る。
【0079】
便座２８５は、平坦なリム部２９０を有し、その中央部分に穴２９２を画定している。平坦なリム部２９０の内周２９４は、座ぐり構成を有し、そこに紫外線ＬＥＤスイッチ素子アレイ２８２が装着されている。より具体的には、紫外線ＬＥＤスイッチ素子アレイ２８２の各々は、半円形状のプリント回路基板２９６に装着された１つ以上のＬＥＤスイッチ素子１０を含むことができる。ＬＥＤスイッチ素子１０は、その中に、紫外線波長で発光することが可能な１つ以上のエレクトロルミネセンス半導体ダイ２８を備えるものと考えられる。リングカバー２９８が便座２８５に固定されており、これによって、紫外線ＬＥＤスイッチ素子アレイ２８２を包囲している。リングカバー２９８は、透明なエポキシ樹脂またはポリマ樹脂で構成されると考えられるが、しかし、耐久性のある他の適当な材料を用いることもできる。側部３００に、制御パネル３０２と、紫外線ＬＥＤスイッチ素子アレイ２８２を駆動するためのエネルギー源を収容するバッテリ収納部３０４と、を有している。
【0080】
様々な自動化機能を、制御パネル３０２で実行させることができる。静電容量源（capacitive source）が、リングカバー２９８と紫外線ＬＥＤスイッチ素子アレイ２８２に触れるか、または近接すると、その入力を制御パネル３０２で受け取って処理することができ、これによって、紫外線放射を作動させることができる。また、静電容量源がなくなる（ユーザが離れる）と、制御パネルは、水洗ハンドル自動化ユニット３０６に信号を送ることで、ユーザが操作することなく水洗ハンドル２８９を作動させることができる。この信号伝達は、水洗ハンドル自動化ユニット３０６と制御パネル３０２にそれぞれに関連付けられた一対の相補的な赤外線（ＩＲ）トランシーバ・モジュール３０８ａ、３０８ｂを用いて実現することができる。
【0081】
図２１Ａ～２１Ｃに最もよく示されており、特に図２１Ａに示されるように、静電容量源３１０は、トイレ２８４とその便座２８５に接近する。この時点では、ＬＥＤスイッチ素子１０は、紫外線放射を発するように作動してはおらず、静電容量式タッチセンシングによる制御パネル３０２への入力は、感知されていない。図２１Ｂは、便座２８５の上にある静電容量源３１０を示している。このとき、ＬＥＤスイッチ素子１０のタッチセンサ・コンタクトは、静電容量の変化を示し、静電容量の変化を制御パネル３０２に示す。これに応えて、ＬＥＤスイッチ素子１０を作動させて、紫外線放射３１２を発することで、静電容量源３１０を殺菌することができる。図２１Ｃに示すように静電容量源３１０が離れると、ＬＥＤスイッチ素子１０のタッチセンサ・コンタクトは、もはや制御パネル３０２に入力を示さなくなり、紫外線発光を停止することができる。同時に、水洗ハンドル自動化ユニット３０６により水洗ハンドル２８９を作動させることで、トイレ２８４に水を流して、便器２８６内に堆積している可能性のある物を排出させることができる。
【0082】
あるいは、水洗ハンドル２８９を作動させることによって、ＬＥＤスイッチ素子１０をターンオンするための制御パネル３０２への伝達が有効となるようにすることもできる。上述のように、水洗動作によって、便座２８５の表面に汚染物が付着することがある。
【0083】
図２１Ａ～２１Ｃに示す静電容量源３１０はペット猫として描かれているが、これに代えて、人間など他の静電容量源とすることもできると考えられる。また、ＬＥＤスイッチ素子アレイを用いた殺菌装置２８０の特定の実施形態について記載しているが、他の適当な形態をとることもできる。
【0084】
室内照明用調光スイッチ２２０、インタラクティブ・グリーティングカード７０、リモートコントローラ８０、ＬＥＤディスプレイパネル１０２、インタラクティブ人形１２２、および殺菌装置２８０を含む、企図されるＬＥＤスイッチ素子１０の様々な適用例について開示している。これらは、単なる例として提示しているにすぎず、当然のことながら、他の多くの適用例が考えられる。
【0085】
本明細書で示す詳細は例示であって、本開示の実施形態を実例により解説する目的のものにすぎず、それらは、原理および概念的側面についての最も有効で分かりやすい説明であると考えられるものを提供するために提示される。この観点から、本発明の細部については、必要以上に具体的に示すようなことはしていないが、本発明のいくつかの形態が実際にどのように実施され得るのかは、この説明を図面と共に理解することで、当業者に明らかとなる。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13A-1】
【図13A-2】
【図13B】
【図13B-1】
【図13B-2】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18】
【図19A】
【図19A-1】
【図19A-2】
【図19B】
【図19B-1】
【図19B-2】
【図19C】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
