(57)【要約】タッチスクリーンミラーデバイス（１００）は、タッチスクリーンパネル（１０）と鏡面（２０）を有する。タッチスクリーンパネル（１０）は、タッチスクリーンパネル（１０）の近くの指先（Ｆ）等の入力物体の位置を検出するために静電容量センサ（１２）を含む。鏡面（２０）は、鏡面（２０）の前側でミラー画像（Ｍ）を少なくとも部分的に反射するように構成される。鏡面（２０）は、静電容量センサ（１２）が、鏡面（２０）を通して入力物体の位置を検出することを可能にするために、単一の連続するギャップ（Ｇ）によって相互から電気的に隔離される、別個の金属アイランド（２１ａ、２１ｂ）に分割される反射金属層（２１）を含む。
2019530088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチスクリーンミラーデバイスであって：
当該ミラーデバイスの表面を横切る指先等の入力物体の位置を検出するために、センサ位置のグリッドを定義する静電容量センサを有するタッチスクリーンパネルと；
鏡面であって、当該ミラーデバイスの前側に面している該鏡面の前側で前記タッチスクリーンパネルを覆い、該鏡面の前記前側でミラー画像を少なくとも部分的に反射するように構成される鏡面と；
を有し、
前記鏡面は、相互から電気的に隔離される別個の金属アイランドに分割される反射金属層を有し、それぞれの静電容量センサは、それぞれの近くの金属アイランドに関連付けられ、前記静電容量センサは、それらの関連付けられる金属アイランドとの容量結合を測定するように構成され、
前記金属アイランドの少なくともサブセットは、第１金属アイランドに関連付けられる第１静電容量センサと、隣接する第２金属アイランドに関連付けられる隣接する第２静電容量センサとを含む関連付けられる隣接する静電容量センサのそれぞれのペアを有する、隣接する金属アイランドのペアを含み、
前記隣接する金属アイランドは、その間に金属層はなく、１つの連続する非導電性ギャップによって相互から電気的に隔離され、前記タッチスクリーンパネルは、前記入力物体と、前記連続する非導電性ギャップにまたがる２つ以上の隣接する金属アイランドとの間の同時結合を、それぞれの前記２つ以上の隣接する金属アイランドと、それぞれのセンサ位置における、それらのそれぞれの関連付けられる静電容量センサとの間の相対的容量結合を測定することによって記録するように構成され、前記センサ位置のグリッドにわたって測定される容量結合の可変量を補間及び／又は平滑化することによって位置マッピングが計算される、
タッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項２】
前記タッチスクリーンパネルは、前記センサ位置のグリッドにわたる位置の関数として、容量結合の可変量の位置マッピングを提供するように構成される、
請求項１に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項３】
それぞれの静電容量センサは、それらのそれぞれの関連付けられる最も近くの金属アイランドから、０．０５〜５ミリメートルの間、好ましくは０．１〜３ミリメートルの間の距離で分離される、
請求項１又は２に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項４】
前記反射金属層の前記別個の金属アイランドは、１０〜１００マイクロメートルの幅のギャップで相互から分離される、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項５】
分離線が前記反射金属層の前記別個の金属アイランドの間に存在し、
前記分離線は不規則パターンを形成し、
前記別個の金属アイランドの間の前記分離線は、３つ以上の異なる方向に伸び、かつ／又は前記分離線は、最大長さが５ミリメートル未満の直線部分を有する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項６】
前記鏡面に対して平行の方向の前記別個の金属アイランドの最大寸法は、最大で１２ミリメートルである、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項７】
前記隣接する金属アイランドは、前記隣接する静電容量センサの間の分離と同等又はそれよりも小さい寸法を有する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項８】
照明されたディスプレイ画像を提供するための制御可能なディスプレイを有し、前記鏡面は、前記鏡面の裏側から前記鏡面を通って前記鏡面の前側へ前記照明されたディスプレイ画像を少なくとも部分的に透過するように構成される、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項９】
前記ディスプレイは、前記ディスプレイ画像を形成するよう構成されるピクセルを有する、
請求項８に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項１０】
当該ミラーデバイスは、前記ピクセルを制御することにより、前記ディスプレイ画像を制御するよう構成されるディスプレイコントローラを有する、
請求項９に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項１１】
タッチスクリーンミラーデバイスを製造する方法であって：
前記ミラーデバイスの表面を横切る指先等の入力物体の位置を検出するために、センサ位置のグリッドを定義する静電容量センサを有するタッチスクリーンパネルを提供するステップと；
鏡面の前側でミラー画像を少なくとも部分的に反射するように構成される反射金属層を有する鏡面により、前記ミラーデバイスの前側に面しているその前側で前記タッチスクリーンパネルを覆うステップと；
前記反射金属層を、相互から電気的に隔離される別個の金属アイランドに分割するステップであって、それぞれの静電容量センサは、それぞれの近くの金属アイランドに関連付けられ、前記静電容量センサは、それらのそれぞれの関連付けられる金属アイランドとの容量結合を測定するように構成される、ステップと；
を含み、
前記金属アイランドの少なくともサブセットは、第１金属アイランドに関連付けられる第１静電容量センサと、隣接する第２金属アイランドに関連付けられる隣接する第２静電容量センサとを含む、関連付けられる隣接する静電容量センサのそれぞれのペアを有する隣接する金属アイランドのペアを含み、
前記隣接する金属アイランドは、その間に金属層はなく、１つの連続する非導電性ギャップによって相互から電気的に分離され、前記タッチスクリーンパネルは、前記入力物体と、前記連続する非導電性ギャップにまたがる２つ以上の隣接する金属アイランドとの間の同時結合を、それぞれの前記２つ以上の隣接する金属アイランドと、それぞれのセンサ位置における、それらのそれぞれの関連付けられる静電容量センサとの間の相対的容量結合を測定することによって記録するように構成され、前記センサ位置のグリッドにわたって測定される容量結合の可変量を補間及び／又は平滑化することによって位置マッピングが計算される、
方法。
【請求項１２】
前記鏡面は、前記金属層を基板上に設けて、相互から電気的に隔離された前記別個の金属アイランドを形成するようにギャップ線を前記金属層にエッチングすることによって形成される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ギャップ線のパターンは、マスクパターンを使用して前記金属層にエッチングされる、
請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数の前記金属アイランドとそれらのそれぞれの関連付けられる静電容量センサとの間の第２容量結合を介して、指と複数の前記金属アイランドとの間の第１容量結合を伝達すること、
を含む、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記非導電性ギャップにまたがる隣接する金属アイランドの間に容量結合に確立すること、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一体型タッチスクリーンパネル、特に静電容量タッチスクリーンパネルを有するミラーに関する。本発明は更に、そのような静電容量タッチスクリーンミラーデバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばシェービングやグルーミング等のパーソナルケアの分野では、いわゆる「マジックミラー」が比較的新しいコンセプトを形成している。そのようなマジックミラーでは、例えば鏡面（mirror  surface）の背後又はその上に情報を表示して、標準的なミラー体験を高める。特定の実装では、マジックミラーはカメラ画像を使用して、強調対象（enhancements）がオーバーレイされる画面上にミラー画像を表示することができる。しかしながら、コンピュータ画面を使用してミラー体験、例えば深度を模写することは難しい。別の実装では、マジックミラーは、ツーウェイ（半透明）の鏡の背後にディスプレイ画面を使用する。この実装では、例えミラーは、鏡面の前側（front  side）でユーザのミラー画像を反射しながら、照明されたディスプレイ画像を鏡面の裏側（back  side）から鏡面を通ってその前側へ透過する。
【０００３】
ミラーデバイスに更なる機能を追加するために、鏡面上にタッチ入力インタフェースの利便性を提供することが望まれる。この目的のために、既存のミラーデバイスは、例えば光学パッド、抵抗パッド又は導電性パッド、あるいは感圧式パッド等のタッチ技術を備える。しかしながら、これらのタッチ技術は比較的邪魔であり、操作はあまり容易ではない。したがって、一般的により応答性が高く、かつスマートフォンやタブレット等の他のディスプレイデバイスでも使用される、静電容量タッチスクリーンを使用することが好ましい。
【０００４】
従来的な鏡面を作成する一方法は、金属反射層を使用することである。例えば透明な基板上のアルミニウム又は銀の薄い堆積層を、ミラーリング面として使用することができる。しかしながら、これらのアルミニウム層も導電性であるので、鏡面の後ろに配置される静電容量センサとの組合せには適当ではないと考えられる。特に、そのような導電性層の存在は、静電容量センサの機能を無効にする可能性がある。
【０００５】
先行技術の特許文献１は、導電面を有する静電容量タッチコントローラを使用するための装置及び方法を説明している。公知の装置は、導電性で光を反射する反射層を有するミラーを含む。トレンチが反射層内に形成されて、反射層の残りの部分から隔離される反射層のタッチエリアを定義する。導電性ピックアップがタッチエリア上のミラーの裏側に取り付けられており、導電性ピックアップは、ユーザがミラーの前側のタッチエリアをタッチすると、タッチコントローラがそのタッチに応答するように、静電容量タッチコントローラに電気的に接続される。先行技術では、公知の装置は、複数のタッチエリアが意図されるときのクロストークに煩わされ得ることに留意されたい。先行技術は、トレンチ幅を増加させることによって、タッチパッド間のクロストークを最小にすることを開示している。先行技術は、バックライトの光源を提供して、その表面の前側でトレンチを見えるようにしていることも開示している。しかしながら、これは、鏡面の視覚的魅力を損ね、静的なタッチコントロールしか許容しない。
【０００６】
したがって、静電容量タッチコントローラを導電性鏡面と組み合わせて使用する装置及び方法を改善することが依然として望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第8,835,789号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一態様は、静電容量タッチスクリーンパネルを有するタッチスクリーンミラーデバイスを提供する。パネルは、タッチスクリーンパネルで又はその近くで指先等の導電性及び／又は静電容量性の入力物体の存在又は位置を容量的に検出するのに適した、静電容量センサのグリッドを備える。鏡面は、ミラーデバイスの前側に面しているその前側で、すなわちミラーデバイスのユーザに面している側でタッチスクリーンパネルを覆う。鏡面は、該鏡面の前側でユーザのミラー画像を少なくとも部分的に反射するように構成される。鏡面は、鏡面にわたって別個の金属アイランド（metal  islands）に分割される反射金属層を有する。別個の金属アイランドは、相互から電気的に隔離される。異なるセンサ位置にある静電容量センサを、そのそれぞれの最も近い金属アイランドに関連付けることができ、典型的には、アイランドは、その位置にあるセンサと最も強い容量結合を有する。有利には、隣接するアイランドのペアのために、隣接する静電容量センサ（neighboring  capacitive  sensors）の少なくとも１つのペアが提供され、この場合、センサのペアの各々１つは、隣接する金属アイランドのペアのそれぞれ１つに関連付けられる。特に、隣接する金属アイランドは、その間に金属層又は他の導電性層はなく、単一の連続する非導電性ギャップ（contiguous  non-conducting  gap）によって相互から電気的に隔離される。言い換えると、金属アイランド及び対応するセンサは、センサの隣接するペアに関連付けられるアイランドを分離する、関連しない金属アイランド（unassociated  metal  islands）が存在しないように配置される。
【０００９】
金属アイランドを電気的に隔離することにより、すなわち、金属層の別個の層部分又は区分により、静電容量センサは、鏡面を通して、入力物体、例えば指先の存在又は位置を検出することが可能になる。理論にとらわれることなく、金属層の区分は、金属層全体を通して放散又は分散する電荷及び電場（electrical  charges  and  fields）の問題を軽減し得ることに留意されたい。したがって、金属層内の放散がより少ない、例えば静電容量センサと指先との間の容量結合によって、局所的な電荷及び電場が誘発され得る。これは、静電容量センサの感度及び／又は精度（分解能（resolution））を向上させることができる。有利には、金属層は一般的に、広範囲の光の波長及び広範囲の光入射角について良好な反射品質を有する。さらに、金属層は、例えば金属の層厚及び／又はタイプの適切な選択により、任意の所望の透明性で製造することが容易である。
【００１０】
本明細書で説明されるとき、隣接するセンサのペアに対して関連付けられる（最も近い）金属アイランドは、それらの間に金属層のない１つの連続する非導電性ギャップを有する、それら自体、隣接する金属アイランドである。本明細書で使用されるとき、「隣接する（neighboring）」という表現は、最も近い近傍（nearest  neighbor）を指す。例えば「隣接する金属アイランド（neighboring  metal  islands）」は、それらの間にいずれの他のアイランドもない、相互に直接近接するアイランドである。同様に、「隣接するセンサ（neighboring  sensors）」は、それらの間にいずれの他のセンサもない、センサグリッドの位置順序において相互に対してすぐ隣にあるセンサである。隣接する金属アイランドのペアが関連付けられる静電容量センサのペアを有する例を提供することは、複数のセンサにまたがる単一のタッチイベントを記録（registering）すること、すなわち、異なるセンサ位置の拡張されたエリアにわたるタッチイベントを記録することを可能にすることができる。例えば指が２つ（又はそれ以上）の隣接する金属アイランドにタッチし、かつ／又は容量的に結合し、このタッチが、各々容量結合の測定を提供する少なくとも２つの異なるセンサによって記録されることが起こり得る。複数のセンサにわたるタッチイベントの記録は、例えば複数の測定値の平滑化及び／又は補間により、タッチイベントが起こっている位置のより正確な測定を可能にすることができる。精度を改善することにより、近い間隔のタッチイベントを区別し、柔軟かつ動的なコントロールのタッチディスプレイを可能にすることができる。これは、関連する隣接するセンサを有する金属アイランドによって静的なコントロールが提供される従来技術とは対照的であり、この場合、アイランドは、関連するセンサなしに中間の導電性構造（intermediate  conducting  structures）によって分離される。そのような中間の導電性構造はアイランド間の           クロストークを妨げるが、クロストークは、実際にはセンサグリットの位置精度に有利であり得る。したがって、改善された静電容量タッチスクリーンミラーデバイスが取得される。
【００１１】
金属アイランド及びセンサの相対的密度は、ミラーデバイスの所望の分解能及び外観に応じて変化し得る。例えば低密度の金属アイランドでは、１つのセンサアイランドごとに複数のセンサが関連付けられてよく、すなわち、それらの間の容量結合を測定し得る。この場合、２つの隣接する金属アイランドがタッチされると、これを複数のセンサの２つのセットによって記録することができ、この場合、（第１アイランドに関連付けられる）第１セット内の少なくとも１つのセンサが、（隣接する第２アイランドに関連付けられる）他のセット内の別のセンサの近傍である。あるいは、センサエリアよりも小さい金属アイランドを有することにより、位置合わせ又は直接割り当ては、感度に対する影響においてそれほど重大でないことがある。例えばセンサごとに複数の金属アイランドが関連付けられ得る。この場合も、隣接する金属アイランドの少なくとも幾つかのペアが、隣接するセンサのそれぞれのペアに関連付けられ（電気的に結合され）得る。あるいは、当然、アイランドは、センサグリットと同じ分解能で分散されてもよい。すなわち、この場合、各金属アイランドは、それが最も結合する１つの（最も近い）センサに関連付けられる。この場合、すべての隣接する金属アイランドが隣接するセンサに関連付けられ、その逆もそうである。
【００１２】
有利には、タッチスクリーンパネルは、入力物体（例えば指）と、連続する非導電性ギャップにまたがる２つ、３つ又はそれ以上の隣接する金属アイランドとの間の同時結合を、それぞれの２つ又はそれ以上の隣接する金属アイランドと、それぞれのセンサ位置におけるそれぞれの関連付けられる静電容量センサとの間の相対的な容量結合を測定することにより記録することができる。鏡面に対して平行な方向における金属アイランドの最大寸法、金属アイランドの間の非導電性ギャップ及び金属アイランドからその関連付けられる静電容量センサまでの距離等のパラメータは、複数の金属アイランドとその関連付けられる静電容量センサとの間の第２容量結合を介した、指と複数の金属アイランドとの間の第１容量結合の伝達（transmission）を可能にするように構成され得る。
【００１３】
加えて、容量感知について別個の金属アイランド間で予想され得る典型的な電圧差は比較的低い（約数ミリボルト又はそれ未満）ために、金属層の別個の金属アイランドの間の分離距離は、比較的小さくてよいが、依然として十分な電気的隔離を提供する。例えば別個の金属アイランドの間の分離距離又はギャップは、好ましくは１０〜２００マイクロメートルの間の範囲、より好ましくは３０〜１００マイクロメートルの間の範囲、例えば５０マイクロメートルの範囲内である。有利には、これは、アイランド間及び／又は１本の指と複数のアイランドとの間のギャップにまたがる容量結合を可能にすることができる。加えて、分離距離又はギャップは、別個の金属アイランドの間の分離線が通常の使用中にミラー画像内で実質的に見えなくなるよう小さいものとすることができる。例えば鏡面から２５センチメートルの距離では、通常のユーザは０．１〜０．３ミリメートルよりも細い分離線を区別することは困難であることがわかった。
【００１４】
センサと、その関連付けられるアイランドとの間に十分な結合は、典型的に、それらの間の距離が比較的小さいとき、例えば５０マイクロメートル〜５ミリメートルの間、好ましくは１００マイクロメートル〜３ミリメートルの間であるときに達成され得る。静電容量センサのグリッドが、金属アイランドで満たされるエリアによって覆われるとき、エリア内の全ての金属アイランドは、単一の連続する非導電性ギャップ、例えば相互接続された線のグリッドによって分離されることが好ましい。例えばアイランド（に関連付けられたセンサ））の周囲には、クロストークを妨げることになる中間導電性リングは存在しない。
【００１５】
一部の実施形態では、タッチスクリーンパネルは、センサ位置のグリッドにわたる位置の関数として容量結合の可変量（variale  amounts）の位置マッピング（positional  mapping）を提供するように構成され得る。センサグリッドの精度は、別個の金属アイランドが、センサ位置間の分離に同等又はそれより小さい寸法を有するときに最適であり得るが、これは厳密には必要ではない。例えば位置マッピングは、センサ位置のグリッドにわたって測定される容量結合の可変量を補間かつ／又は平滑化することによって計算される。位置マッピングは、隣接する金属アイランド間の中心間距離よりもより正確な分解能を提供することができる。したがって、ミラーデバイスは、位置マッピングに基づいて入力物体の位置を正確に計算することができる。
【００１６】
一部の場合には、位置精度は、金属アイランドが上部に適用された後に、センサアレイを（再）較正することによって更に改善され得る。例えば較正回路を設けて、入力物体の計算された位置と実際の位置との間のオフセットを補正することができる。精度の更なる改善は、金属アイランドを、下にある静電容量センサと位置合わせすることにより、例えばアイランド間にギャップを、その下にある関連するセンサ間のギャップの直ぐ上にすることにより達成され得る。
【００１７】
反射金属層の別個の金属アイランドの間に存在する分離線の視認性を更に低減させるために、分離線の拡張グリッドを、不規則パターン、例えば（セミ）ランダムなパターンに従って配置することが有利であり得る。人間の目は典型的に、規則的又は周期的なパターンよりも不規則パターンを区別することがより難しいことに留意されたい。例えば正方形又は矩形の線グリッド等の標準の周期的な線グリッドの代わりに、分離線は好ましくは、分離線が複数の、例えば３つ又はそれ以上の異なる方向に伸びるパターンに配置される。あるいはまた、分離線は、限られた最大長さ、例えば５ミリメートル又はそれ未満のパターンの直線部分又は線分を有する。あるいはまた、湾曲した分離線を使用することができる。これら及び他の特徴を、セミランダムに又は非周期的なパターンで組み合わせて、ミラー画像内の分離線の視認性を最小限にすることができる。
【００１８】
ミラーデバイスは、静電容量センサと少なくとも部分的にオーバーレイされる（照明された）ディスプレイ画像を提供するために任意選択のディスプレイを有してよい。例えば静電容量センサを、ディスプレイと半透明（ツーウェイ）ミラーとの間に配置することができ、この場合、ディスプレイ画像は鏡面を通して投影される。ディスプレイ、ミラー及びタッチスクリーンパネルの組合せは相乗効果的な利点及び用途を提供することができることが認識されよう。有利には、ディスプレイをタッチスクリーンパネルに一体化することができる。あるいはまた、ディスプレイ画像は、例えば外部ディスプレイソースによって、ミラーデバイスの前側から投影されてもよい。あるいはまた、例えばタッチ制御入力フィールド又はエリアを示す、（静的な）グラフィック表現を鏡面上又はその後ろに提供してもよい。有利には、現在有効な位置測定とディスプレイとの組合せは、フレキシブル及び／又は動的なコントロールを可能にすることができる。
【００１９】
量産型静電容量タッチスクリーンパネルは、典型的に、人間の指の操作を対象としている。したがって、これらのパネルは、人間の指の大きさの物体を感知し、指の存在又はタッチ位置を決定するように設計される。例えば位置は、表示素子の大きさまで分解される。すなわち、位置は、ディスプレイタッチパネルアセンブリの画面ピクセル座標で表される。静電容量センサは、例えば隣接する静電容量感知エリアによって指を感知する「重み」を補間することによって、静電容量感知エリア自体よりも、より細かな分解能で位置を決定することができることに留意されたい。
【００２０】
本発明者らは、反射金属層の提案される別個の金属アイランド又は区分が静電容量感知エリアと等しい又はそれより小さいとき、感知能力の損失が最小限であるか、損失が全くないことを発見した。実際には、例えば人間の指の操作について、このことは、タッチスクリーンパネルの機能を損わず、劣化もさせないためには、別個の金属アイランドが人間の指先と等しいかそれよりも小さいことが好ましいことを意味する。したがって、一実施形態では、別個の金属アイランド又は区分は、鏡面に対して平行な方向に見て、１２ミリメートル以下、例えば１センチメートルの最大寸法を有する。別個の金属アイランドのそのような寸法は、鏡面上の人間の指先の位置の信頼性のある検出を可能する。あるいは、静電容量センサが静電容量センサグリッドを含むとき、最大寸法は、静電容量センサグリッドの静電容量感知素子の分解能に関連してもよい。例えば別個の金属アイランドは、静電容量センサグリッドの分解能の２倍の最大寸法、好ましくは静電容量センサグリッドの分解能と等しい又はそれより小さい最大寸法を有し得る。例えば静電容量センサグリッドは、１センチメートル未満の分解能を有してよい。一方、反射金属層の別個の金属アイランドは、好ましくは、例えば分離線の全体の表面積と比べて十分に大きな鏡面の全体の反射性表面積を提供するのに十分に大きい。したがって、別個の金属アイランドは、好ましくは、鏡面に対して平行な方向に見て、少なくとも１ミリメートル、例えば０．５センチメートル未満の最小寸法を有する。例えば別個の金属アイランド又は区分の典型的な表面積は、約１２×１２ミリメートルとすることができる。
【００２１】
十分な鏡のような外観を作るためには、鏡面の金属層は、（すなわち、可視波長範囲の垂直入射光について）少なくとも４０パーセント、好ましくは少なくとも５０パーセントの反射率を有することが好ましいことがわかった。また、他の範囲も可能であり、例えばタッチミラーデバイスは、最大１００パーセントの反射率を有し、透過率はほとんどないか全くないことがある。例えばディスプレイデバイスを省略することができる。同時に、金属層の反射率も、鏡面の後ろに配置されたディスプレイから来る透過光の量に影響を与える可能性がある。したがって、鏡面の金属層の反射率は、鏡面を透過するディスプレイ光の過度な損失を避けるために、８０パーセントを超えない、例えば５０〜７０パーセントの間の値を有することが好ましい。例えば金属層は、０．１〜５０ミクロメートルの間、好ましくは１〜１０ミクルメートルの間の層厚を有し得る。
【００２２】
鏡面を、光学的に透明な基板上に設けることができ、すなわち、別個の金属アイランドを有する区分された金属層が、基板上に設けられる。例えば別個の金属アイランドに分割又は区分されるアルミニウム又は銀のコーディングを、ガラス又はPMMA基板に施すことができる。ガラス基板とアルミニウム層の組合せは、透過性の向上及び比較的低いコストの観点から好ましい。さらに、この組合せは、例えば歪み及び欠陥の程度が低い（言い換えると、高変調伝達関数の）画像の忠実性に関して、改善された光学ミラー性能を提供することもできる、基板を別個に製造して、既存のタッチスクリーンパネルディスプレイ上に取り付けることができる。あるいは、金属層を、タッチスクリーンパネルディスプレイの前側に直接塗布してもよい。好ましくは、金属層をダメージから保護するために、透明な保護層をデバイスの外面に塗布する。金属層が塗布された基板によって、例えば（ガラス）基板とタッチスクリーンパネルとの間に金属層を配置することによって、保護層を形成することもできる。タッチスクリーンパネルは、それ自体の保護（非導電性）層を有してもよい。
【００２３】
静電容量センサは、例えば静電容量センサのグリッド又は回路を含み得る。より具体的には、例えば導電線を使用して、指等の導電性及び／又は容量性の物体をその線の近くに配置することによって生じる容量の変化を検出することができる。汎用又は専用のタッチプロセッサを使用してセンサからのタッチ入力を受け取り、例えばミラーの表面上の座標に従って、かつ／又はディスプレイの投影画像に対して、指先の位置を計算することができる。
【００２４】
タッチスクリーンパネルとディスプレイを一体化することができ、あるいは別個のデバイス層とすることができる。別個の又は一体化されたディスプレイコントローラを使用して、ディスプレイ画像の外観を制御することができる。例えばディスプレイは、画像を形成するように制御される複数のピクセルを含み得る。画像は好ましくは、ミラーデバイスの前の鏡面の金属層を通って可視になるよう照明される。例えばディスプレイは、バックライト式の液晶ディスプレイ（LCD）又は有機発光デバイス（OLED）を含む。ディスプレイ及び／又はタッチスクリーンパネルのエリアが、例えばディスプレイ画像をミラーデバイスの前面全体にわたって提供するために不必要な場合、ディスプレイ及び／又はタッチスクリーンパネルのエリアを、ミラーデバイスの前面全体のサブエリアとすることができることに留意されたい。例えば鏡面のエリアは、タッチスクリーンパネルのエリアの２倍よりも大きいものとすることができる。このようにして、比較的小さくて安価なタッチスクリーンパネルを、比較的大きな鏡面と組み合わせることができる。
【００２５】
本開示の別の又は更なる態様は、タッチスクリーンミラーデバイスを製造する方法を提供する。本方法によると、製造中に、タッチスクリーンパネルが提供され、ミラーデバイスの前側に面しているその前側で、本明細書で説明される鏡面により覆われる。鏡面は、例えば透明な基板上に薄い金属層を設けて、例えばエッチング又は別のリソグラフィック技術によって作られるギャップ線を金属層に設けることにより製造されることができる。区分された金属層を大量生産することは、エッチングプロセスでマスクパターンを使用することが有利であり得る。あるいはまた、ギャップ線は、鏡面層にわたって線パターンを切断する移動レーザビームを使用して生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明によるタッチスクリーンミラーデバイス及びその製造方法のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲及び付随する図面からより良く理解されるであろう。
【図１】本発明によるタッチスクリーンミラーデバイスの一部の断面図を概略的に示す図である。
【図２Ａ】入力物体が、異なる実施形態のミラーデバイスと対話する場合の断面図を概略的に示す図である。
【図２Ｂ】入力物体が、異なる実施形態のミラーデバイスと対話する場合の断面図を概略的に示す図である。
【図２Ｃ】入力物体が、異なる実施形態のミラーデバイスと対話する場合の断面図を概略的に示す図である。
【図３Ａ】測定されたセンサ信号に対する金属アイランドの効果を概略的に示す図である。
【図３Ｂ】測定されたセンサ信号に対する金属アイランドの効果を概略的に示す図である。
【図３Ｃ】測定されたセンサ信号に対する金属アイランドの効果を概略的に示す図である。
【図４Ａ】本発明によるタッチスクリーンミラーデバイスのコンポーネントの分解図を概略的に示す図である。
【図４Ｂ】本発明によるタッチスクリーンミラーデバイスの更なるコンポーネントの分解図を概略的に示す図である。
【図５Ａ】ミラーデバイスの鏡面の金属層を別々の金属アイランドに分割するパターンを概略的に示す図である。
【図５Ｂ】ミラーデバイスの鏡面の金属層を別々の金属アイランドに分割するパターンを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、追加のユーザインタフェース機能を提供するミラーデバイスに関する。特に、金属鏡面を静電容量タッチスクリーン機能に組み合わせる方法を説明する。ミラーデバイスは、ミラーリング機能を提供する、例えばアルミニウム又は銀の従来的な薄い金属層を備える。ミラーデバイスは更に、ユーザインタフェース機能を提供するタッチスクリーンを備える。タッチスクリーンは、本技術分野で公知であるような追加のディスプレイ機能を有してよい。
【００２８】
一般的に、タッチスクリーンディスプレイは静電容量センサグリッドを含むことができる。静電容量センサグリッドは、該センサグリッドに近い指等の物体の存在又は位置を決定する。静電容量センサグリッドによって感知される信号は、センサグリッドに対する指先の存在及び位置で変化し得る。例えば静電容量センサグリッドは、典型的には１センチメートルの距離内の近くの物体の存在によって生じる容量結合における変化を検出する、電極の行と列のマトリックスを含んでよい。例えばミラー上の指先の位置の表面座標は、センサグリッドの電気信号を分析することによって決定することができる。認識されるように、この構成では、追加の手段なしには、静電容量タッチスクリーンは機能しないであろう。なぜなら、金属層は、タッチスクリーンの静電容量センサが金属層の反対側にある指の存在を感知することを妨げることになるからである。
【００２９】
本発明は、ミラーデバイスの金属のミラーリング層の後ろに配置される従来の低コストの静電容量タッチスクリーンの使用を可能にする。この目的のために、本発明は、鏡面の導電性の金属ミラーリング層を、相互に対して電気的に隔離される別個の金属アイランドに細分することを提案する。このように、金属層はもはや、タッチスクリーンの静電容量センサが鏡面の前で指又は他の物体を感知することを妨げる電気シールドとしては機能しない。したがって、もはやタッチスクリーンパネル全体に対して静電容量変化を拡散せず、分散しない。
【００３０】
静電容量センサ素子のアレイを含むタッチスクリーンを有する金属ミラー層を最適に機能させるために、隔離されたアイランド（isolated  island）が、単一の連続する非導電性エリア（例えば線）のグリッドによって相互に分離されることが好ましい。すなわち、隔離されたアイランドを囲む非導電性エリアは、相互に接続されるべきである。これは、物体の存在が、その物体に最も近いセンサ素子だけでなく、隣接するセンサ素子にも容量的に影響を及ぼすように、近接する隔離されたアイランド間のいわゆるクロストークを可能にし得る。このクロストークは、下にあるセンサアレイに接近する物体の容量的影響を、ミラー層が存在しないときに起こる影響に最も類似するものにすることができる。これは、センサアレイが、物体によって生じる近接するセンサ素子における容量歪み（capacitive  distortion）の分布を測定することを可能にし、そこから、物体の位置を、公知の補間技術によって、センサアレイの分解能よりも実質的に高い分解能で決定することができる。
【００３１】
さらに、金属層の別個の金属アイランドは、好ましくは最大で、入力物体の大きさ、すなわち、ミラーデバイスにタッチする指の上部の大きさに等しい大きさを有する。別個の金属アイランドの実際の大きさは、数平方ミリメートルから１２×１２ｍｍ２未満の範囲である。実際には、感知素子の中心間分布は、同様の範囲、例えば６〜１２ｍｍ分布範囲内であってよい。近接する金属アイランド間の電圧差はたった約数ミリボルト以下であるため、鏡面の金属アイランド間の空間分離又はギャップは小さく、例えば０．０５ｍｍであり得る。そのような小さなギャップは、ユーザによるミラー画像の知覚に影響を与えない。
【００３２】
好ましくは、基礎をなす静電容量タッチパネルは、投影式の静電容量型である。これは、消費者デバイスのタッチスクリーンにとって最も一般的に使用されるタイプである。これらのパネルは、線毎の距離にわたる容量歪みを、ある距離で検出する容量感知線又はパッドのアレイを有する。これらは一般的に透明（酸化インジウム錫、ITO（indium-tin-oxyde））であり、ディスプレイパネルの基板ガラスに接着される。アレイは、駆動及び感知線又は直接感知線からなることがあり、指の存在は、感知線上の駆動線の効果に影響を及ぼすか、２素子キャパシタの値を変化させるものとして感知される。その後、その影響が測定される。２つの直交する方向の線のアレイの測定された歪みのマップが作成される。このマップを指の存在のグラフィックの２次元表現として取り扱って、平滑化及び補間等のグラフィックアルゴリズムが実行され得る。このようにして、１本又は２本以上の指の存在を、実際の検出用静電容量アレイよりもより詳細な分解能の座標で検出することができる。実際の検出アレイは、積層線（stacked  lines）、ストライプ、あるいは実際には、直交駆動及び感知又は感知パッチのより複雑に絡み合ったパターンの形で実装され得る。
【００３３】
タッチパネル感知素子の実際のパターン及び密度に関わらず、アレイは好ましくは、人間の指のタッチを感知し、画面座標内の位置を報告するように設計される。それに対して、約１０ミリメートルの大きさの指先のタッチを検出するように最適化され得る。タッチ位置をピクセル座標で報告することができ、したがって、１２８０×８００スクリーンパネルでは、その範囲内の座標を報告することができる。このために、隔離されたエリアの大きさは、好ましくは、人間の指とほぼ同じ大きさ又はそれより小さいことが好ましい。区分されたディスプレイの影響は、「四角い指（square  fingers）」を検出する下にあるタッチパネルに低減される。すなわち、感知システムは、個々のパネルに対して均一にされた（evened  out）指のタッチを測定することができる。四角いパネルの場合、これは、指が四角いパッチ（又はパッチのセット）に変換されることを意味する。この「指のピクセル化」は、例えば以下で更に詳細に説明される図２に図示される。
【００３４】
タッチイベントは、必ずしも常に１つの隔離されたアイランドエリアの直ぐ上ではなくてよく、それに限定されないので、システムは、２つ以上の隔離されたアイランド上の指のタッチの移動を許容することが好ましい。また、単一のアイランドが指に触れると、下にある既製のタッチパネルは、感知素子の範囲に対する静電容量の影響を予想して、容量歪みの勾配のグラフィック表現を可能にし得る。透明であることを可能にするために、１つの隔離されたエリアから他のエリアへのクロストークが妨げられないことが望ましい。隔離ギャップ、すなわち、隔離されたエリアを囲む「トラフ」又は線は、全て相互接続されることが好ましい。これは、例えば以下で更に詳細に説明される図３に示される。
【００３５】
透明性を高め、タッチパネル処理ソフトウェア入力に対する目立った影響を低減するために、セクショニング（sectioning）の分解能を向上させることができる。導電性ミラーディスプレイが、下にあるディスプレイパネルの分解能に対してアイランドに区分化されるとき、指の「ピクセル化」の影響は効果的に排除される。これは、実際には、約０．１ｍｍの大きさのアイランドを意味する。欠点は、分離線に必要とされる相対的な表面積がより大きくなることであり得る。これは、利用可能な全体のミラー品質を低下させる。
【００３６】
下にあるタッチパネルの実際のパターンがわかるとき、隔離されたアイランドの最適な配置は同じパターンに従うことができる。しかしながら、これはコンポーネントの実際のパターンの知識と、ミラー及びパネルの正確な位置合わせを必要とする。不一致が存在する（すなわち、例えば０．２ｍｍでも隣接するセンサパッド上にエッジがあるアイランド）場合、前述の「指のピクセル化」の効果は、タッチパネルの感知品質に対してかなりの悪影響を有する可能性がある。
【００３７】
一実装では、ミラーデバイスを作成するために、ツーウェイ又はハーフミラー面がタッチスクリーンパネルの上部に適用される。低コストで入手可能なタッチスクリーンパネルは、ディスプレイパネルに一体化されたもの、例えばROKチップARMシステムのようにシステムオンチップ（SoC）コンピュータに一体化されたもの等である。
【００３８】
本発明は、以下で添付の図面を参照しながらより完全に説明される。説明及び図面では、全体を通して同様の参照番号が同様の要素を指す。相関的用語（例えば水平、垂直）並びのその派生語は、その後に説明されるような向き又は議論されている図面に図示されるような向きを指すものと解釈されるべきである。構造又はコンポーネント間の接続が説明されるとき、別段の記載がない限り、この接続は直接確立されてもよく、中間構造又はコンポーネントを通して確立されてもよい。
【００３９】
図１は、タッチスクリーンミラーデバイス１００の一部の断面図を概略的に示している。ミラーデバイス１００は、タッチスクリーンパネル１０と、該タッチスクリーンパネル１０を覆っている鏡面２０を有する。
【００４０】
一実施形態において、タッチスクリーンパネル１０は、タッチスクリーンパネル１０の近くの指先等の入力物体「Ｆ」の位置「Ｘ」を容量的に検出するための静電容量センサ１２を含む。例えば静電容量センサ１２は、ミラーデバイス１００の表面にわたる位置「Ｘ」を検出するためにセンサ位置Ｓｘｙのグリッドを定義する。好ましくは、センサ位置は、個々に読取可能／アドレス可能である。
【００４１】
更なる実施形態において、タッチスクリーンミラーデバイス１００は、例えば静電容量センサグリッド１２にオーバーレイする照明されたディスプレイ画像「Ｄ」を制御するために、任意選択のディスプレイ１１を有する。別の又は更なる実施形態において、静電容量センサグリッド１２は、導電線１２ｗのグリッドを含む。導電線１２ｗは、該導電線１２ｗの近くの指「Ｆ」等の導電性物体の位置から生じる容量「Ｃ」の変化を検出するように構成される。また、他のタイプの静電容量センサ又は回路が使用されてもよい。一実施形態において、デバイス１００は、タッチプロセッサ（図示せず）を有する。例えばタッチプロセッサは、静電容量センサグリッド１２からタッチ入力を受け取り、鏡面２０を通してタッチスクリーンパネル１０の近くの物体「Ｆ」の位置「Ｘ」を計算するように構成される。
【００４２】
一実施形態において、鏡面２０は、照明されたディスプレイ画像「Ｄ」を、鏡面２０の裏側から鏡面２０を通して少なくとも部分的に透過し、鏡面２０の前側でミラー画像「Ｍ」を少なくとも部分的に反射するように構成される、ツーウェイ又は半透明のミラーを形成する。有利には、鏡面２０は、金属アイランド２１ａ、２１ｂ等に分割される反射金属層２１を含む。金属アイランド２１ａ、２１ｂは、静電容量センサグリッド１２が、例えば鏡面２０を通して指「Ｆ」又はスタイラス等の入力物体の位置「Ｘ」を検出することを可能にするために相互から電気的に隔離される。
【００４３】
一部の実施形態では、異なるセンサ位置（Ｓａ又はＳｂ）の静電容量センサ１２は、そのそれぞれの最も近い金属アイランド２１ａ、２１ｂに関連付けられ得る。例えばそれぞれの金属アイランドは、そのそれぞれのセンサとの容量結合に敏感である。好ましくは、金属アイランドに関連付けられるセンサは、ディスプレイデバイスの前面から通常の角度で見られるときに、少なくとも部分的にその金属アイランドの下にあるセンサ（エリア）を有する。さらに、容量結合を十分に記録するために、金属アイランドは、その関連付けられるセンサに比較的近い、例えば３ミリメートルの距離内にあること、好ましくは、例えば１ミリメートル未満、例えば０．９ｍｍ、あるいはそれよりも小さい、例えば０．５ミリメートルの距離内にあることが好ましい。隣接する金属アイランド２１ａ、２１ｂの少なくとも幾つかのペアには、隣接する静電容量センサ１２ａ、１２ｂのそれぞれのペアが存在することが有利であることがわかる。これらのペアは、隣接する第１金属アイランド２１ａに関連付けられる第１静電容量センサ１２ａと、隣接する第２金属アイランド２１ｂに関連付けられる第２静電容量センサ１２ｂを有してよい。有利には、隣接する金属アイランド２１ａ、２１ｂは、その間に金属層はなく、１つの連続する非導電性ギャップ「Ｇ」によって、相互から電気的に隔離されている。言い換えると、金属層２１は、隣接するセンサ位置１２ａ、１２ｂに関連付けられる第１及び第２金属アイランド２１ａ、２１ｂの間に導電性アイランドがないことが好ましい。
【００４４】
例えば図示される実施形態では、第１金属アイランド２１ａは、該第１金属アイランド２１ａに最も近いセンサ位置Ｓａの近くの静電容量センサ１２の１つ以上（例えば１２ａ）に容量的に結合（Ｃａ）するように構成される。さらに、第２金属アイランド２１ｂは、該第２金属アイランド２１ｂに最も近い第２センサ位置Ｓｂの近くの静電容量センサ１２の１つ以上に容量的に結合（Ｃｂ）するように構成される。図示されるように、第２センサ位置Ｓｂは、センサ位置のグリッドの順序で第１センサ位置Ｓａに続く。さらに、図示されるように、第１及び第２金属アイランド２１ａ、２１ｂは、その間に金属層のない単一の非導電性ギャップに直接近接する。例えば反射金属層２１の金属アイランドは、１０〜１００マイクロメートルの間の幅を有するギャップ「Ｇ」によって相互から分離される。電気的絶縁は、例えばエアギャップによって又は絶縁材料によって達成され得る。
【００４５】
一実施形態において、鏡面２０の金属層２１は、例えば法線又は垂直（９０度）の光学入射角で測定される、５０〜７０パーセントの間の可視光を反射するように構成される。例えば金属層２１は、０．１〜１０マイクロメートルの間の層厚Ｚを有する。また、所望の反射の程度を達成する他の厚さも可能である。金属層２１の厚さに代えて又はこれに加えて、被覆率も、ハーフウェイミラーの特性、例えば反射率を決定する際の役割を果たすことができる。例えば金属層は、別個の又は一体化された基板上の蒸着によって構築される。金属層を構築するための他の方法が使用されてもよい。図示される実施形態では、鏡面２０は、区分された金属層を有する基板２２を含む。例えば鏡面２０は、区分されたアルミニウム層を有するガラス基板２２を含む。一実施形態において、鏡面２０は、金属層２１を保護するために、ミラーデバイスの外面上に透明保護層２３を含む。保護層の更なる利点は、指が２つのアイランドを電気的に結合することを防ぐことであり得る。例えば指先が２つの金属アイランドを覆っている（ギャップをふさいでいる）場合、金属に実際に触れている指が、これらの２つのアイランドを電気的に結合し、これらに同じ容量効果を与える（１つのより大きな「アイランド」を作る）ことがある。これに対して保護されるとき、２つの覆われたアイランドは純粋に指の容量効果に対して作用することができ、これは、より正確な（よりクリーンな）信号をセンサアレイに提供することができる。
【００４６】
一実施形態において、鏡面２０に対して平行な方向における分離された金属アイランド２１ａ、２１ｂの各々の最小寸法Ｌは、少なくとも１ミリメートルである。別の又は更なる実施形態では、鏡面２０に対して平行な方向における分離された金属アイランド２１ａ、２１ｂの各々の最大寸法Ｌは、最大１２ミリメートルである。別の又は更なる実施形態では、分離された金属アイランド２１ａ、２１ｂの各々の最大表面積は、最大１．５平方センチメートルである。一実施形態において、分離された金属アイランド２１ａ、２１ｂの各々の最大寸法Ｌは、センサグリッド１２の分解能の最大で２倍である。例えば静電容量センサグリッド１２は、１センチメートル未満の分解能を有する。
【００４７】
一実施形態において、ディスプレイ１１は、ディスプレイ画像Ｄを形成するように構成されるピクセル１１ｐを含む。別の又は更なる実施形態では、ミラーデバイス１００は、例えばピクセル１１ｐを制御することにより、ディスプレイ画像Ｄを制御するように構成されるディスプレイコントローラを含む。別の又は更なる実施形態において、ディスプレイ１１は、バックライト式の液晶ディスプレイLCDを含む。あるいは、ディスプレイ１１は、有機発光デバイスOLEDを含む。ピクセルの代わりに、他のタイプのディスプレイを使用することもでき、例えばミラーの後ろの照明された形状によって画像が形成される。例えば形状は、入力コントロールの形を有してもよい。典型的に、通常のディスプレイパネルの後ろにはバックライト層が一体化されている。例えばこれは、全発光層（totally  luminescent  layer）（OLED又は他のエレクトロルミネセンス層）、あるいは例えば側面から照明する光源を等しく放散及び拡散するよう構築された層とすることができる。例えばディスプレイに面するフォイル（display-facing  foil）において制御された出口パターン（controlled  exit  pattern）を有する全内部反射層である。
【００４８】
図２Ａ〜図２Ｃは、入力物体「Ｆ」、より具体的には指が、異なる実施形態のミラーデバイス１００と対話する断面図を概略的に図示している。これらの実施形態は、金属アイランド２１及び静電容量センサ１２の分散について相対的に異なる密度を有する点で異なる。
【００４９】
図２Ａは、金属アイランド２１の密度がセンサ１２の密度よりも大きい実施形態を示す。したがって、複数のセンサが、１つの金属アイランドに関連付けられてよい。この場合、非導電性ギャップＧによって分離される隣接する金属アイランド２１ａ、２１ｂのペアが、隣接するセンサ１２ａ、１２ｂのペアにどのように関連付けられ得るかを図示している。アイランドの間のエッジでは、１つのセンサが、場合によっては異なる結合強度で、２つのアイランドに関連付けられることも起こり得る。
【００５０】
図２Ｂは、金属アイランド２１の密度がセンサ１２の密度と同じ実施形態を示す。したがって、各金属アイランドは、１つの関連するセンサを有する。この場合も、非導電性ギャップＧによって分離される隣接する金属アイランド２１ａ、２１ｂのペアが、隣接するセンサ１２ａ、１２ｂのペアに関連付けられ得る。また、１つのセンサと複数の隣接する金属アイランド又は金属アイランド間の更なる小さな結合（図示せず）も存在し得る。
【００５１】
図２Ｃは、金属アイランド２１の密度がセンサ１２の密度よりも小さい実施形態を示す。したがって、複数のアイランドが１つのセンサに関連付けられてよい。やはりこの場合も、非導電性ギャップＧによって分離される隣接する金属アイランド２１ａ、２１ｂのペアが、隣接するセンサ１２ａ、１２ｂのペアに関連付けられ得る。また、センサ間の幾つかのアイランドが複数のセンサに結合し得ることが起こり得る。
【００５２】
したがって、各実施形態は、それぞれの静電容量センサ１２ａ、１２ｂが、それぞれの近くの金属アイランド２１ａ、２１ｂに関連付けられること、すなわち、静電容量センサ１２ａ、１２ｂが、それらに関連付けられる金属アイランド２１ａ、２１ｂとの容量結合Ｃａ、Ｃｂを測定するように構成されるようになることを示している。さらに、各実施形態では、金属アイランドの少なくともサブセットが、関連付けられる隣接する静電容量センサ１２ａ、１２ｂのそれぞれのペアを有する、隣接する金属アイランド２１ａ、２１ｂのペアを含む。特に、これらのそれぞれのペアは、第１金属アイランド２１ａに関連付けられる第１静電容量センサ１２ａと、隣接する第２金属アイランド２１ｂに関連付けられる隣接する第２静電容量センサ１２ｂを含む。さらに、隣接する金属アイランド２１ａ、２１ｂは、その間に金属層はなく、連続する非導電性ギャップＧによって相互から電気的に隔離される。実施形態の各々では、隣接するセンサに関連付けられる金属アイランドの間の関連するセンサなしに、容量的に隔離するバリア（capacitively  isolating  barrier）が中間の金属アイランドによって形成されることが回避されることが認識されよう。そのようなバリアは、さもなければ、この場合は位置精度を向上させるために望ましいアイランド間のクロストークを妨げる可能性がある。言い換えると、隣接する金属アイランドにまたがる指によるタッチイベントを、２つ以上のセンサによって記録することができる。
【００５３】
図３Ａ〜図３Ｃは、測定されたセンサ信号に対する金属アイランドの効果を概略的に示す。
【００５４】
図３Ａは、ミラーデバイス１００の実施形態の断面図を更なる詳細とともに概略的に図示している。図は、図２Ａの実施形態と同様のミラーデバイスを示しているが、実施形態の以下の説明は、特に例えば図２Ａ、図２Ｂ又は図２Ｃのいずれかによる金属アイランドの異なる密度を有する、他の実施形態に等しく当てはまり得ることが理解されよう。
【００５５】
例えば図示されるように、一実施形態では、タッチスクリーンパネルは、入力物体「Ｆ」と、連続する非導電性ギャップ「Ｇ」にまたがる２つ以上の隣接する金属アイランド２１ａ、２１ｂとの間の同時結合（Ｃｆによって示される矢印）を、それぞれの２つ以上の隣接する金属アイランド２１ａ、２１ｂと、それぞれのセンサ位置におけるそれらのそれぞれの関連する静電容量センサ１２ａ、１２ｂとの間の相対的容量結合（Ｃａ及びＣｂによって示される矢印）を測定することによって記録するように構成される。
【００５６】
別の又は更なる実施形態において、鏡面に対して平行の向きにおける金属アイランドの最大寸法「Ｌ」、金属アイランド間の非導電性ギャップ「Ｇ」及び金属アイランドからそれらの関連する静電容量センサまでの距離は、複数の金属アイランド２１ａ、２１ｂと、それらの関連する静電容量センサ１２ａ、１２との間の第２容量結合（Ｃａ、Ｃｂ）を介して、指Ｆと複数の金属アイランド２１ａ、２１ｂとの間の第１容量結合（Ｃｆ）の伝達を可能にするように構成される。
【００５７】
さらに、一部の実施形態では、隣接する金属アイランド２１ａ、２１ｂは、それらの間のギャップ「Ｇ」にまたがる容量結合Ｃａｂを有するように構成される。すなわち、関連するセンサを有する隣接するアイランド間にクロストークが存在する。一実施形態において、それぞれの静電容量センサ１２ａ、１２ｂは、それらのそれぞれの関連付けられる最も近い金属アイランド２１ａ、２１ｂから、０．０５〜５ミリメートルの間、好ましくは０．１〜３ミリメートルの間、例えば０．５ミリメートルの距離ｄだけ分離される。一部の実施形態において、隣接する金属アイランドは、隣接するセンサ位置の間の分離（センサ分解能）と同等又はそれよりも小さい寸法「Ｌ」を有する。
【００５８】
図３Ｂは、（滑らかな曲線Ｃｆによって示される）タッチイベントの通常の静電容量効果がどのようにして、その粒度又はピクセル化によって影響される金属アイランドにおける静電容量効果Ｃ２１ａ、Ｃ２１ｂをもたらし得るかを概略的に示している。
【００５９】
図３Ｃは、入力物体「Ｆ」のタッチイベントがどのように、静電容量センサ１２における測定値Ｃ１２ａ、Ｃ１２ｂとして金属アイランド２１ａ、２１ｂを通して記録され得るかを概略的に示している。測定値Ｃ１２ａ、Ｃ１２ｂの平滑化及び／又は補間により、対応する曲線Ｃｘｙを取得することができ、その曲線Ｃｘｙから、「実際の」位置Ｘ（すなわち、金属アイランドのない、曲線Ｃｆから測定される位置）に近い位置Ｘ'を計算することができる。
【００６０】
したがって、一実施形態において、タッチスクリーンパネルは、センサ位置Ｓｘｙのグリッドにわたる位置Ｘ、Ｙの関数として容量結合Ｃ１２ａ、Ｃ１２ｂの可変の量の位置マッピングＣｘｙを提供するように構成される。例えば位置マッピングＣｘｙは、センサ位置Ｓｘｙのグリッドにわたって測定される容量結合Ｃ１２ａ、Ｃ１２ｂの可変の量を補間及び／又は平滑化することにより計算される。本明細書で説明されるとき、計算は、ハードウェア回路及び／又はソフトウェアで、例えば専用又は汎用目的のコントローラ又はプロセッサで実行されてよい。一部の実施形態では、位置マッピングは、隣接する金属アイランド２１ａ、２１ｂの間の中心間距離よりもより正確な分解能を有する。例えばミラーデバイスは、位置マッピングＣｘｙに基づいて、入力物体「Ｆ」の位置「Ｘ」を計算するように構成される。
【００６１】
精度を向上させるために、金属アイランドを、その下にある静電容量センサ１２（ここでは図示せず）と整列させることが有利であり得る。あるいはまた、一部の実施形態は、入力物体「Ｆ」の計算された位置Ｘ’と、入力物体「Ｆ」の実際の位置「Ｘ」との間のオフセットを較正するように構成される較正回路（ハードウェア及び／又はソフトウェア）を含んでよく、ここで、オフセットは、下にある静電容量センサ１２のグリッドに対する金属アイランド２１ａ、２１ｂの粒度及び／又はシフトされた位置によって生じ得る。
【００６２】
図４Ａは、ミラーデバイス１００の実施形態を製造するために使用されるコンポーネントの分解図を概略的に図示している。鏡面２０はタッチスクリーンパネル１０から距離を置いて「分解図」で示されているが、良好な表示条件のために、鏡面２０は、技術的に実行可能又は実践的である限り、ディスプレイ及びタッチスクリーンパネルのできるだけ近くに適用される。図示されるように、タッチスクリーンパネル１０における静電容量センサのグリッドは、金属アイランド（２１ａ、２１ｂ等）で満たされるエリアによって覆われ、この場合、エリア内の全ての金属アイランドは、単一の連続する非導電性ギャップ「Ｇ」、例えば相互接続される線のグリッドによって分離される。
【００６３】
一態様によると、図は、タッチスクリーンパネル１０が提供される製造方法を示している。例えばパネル１０は、タッチスクリーンパネル１０の近くの指先「Ｆ」等の入力物体（図示せず）の位置を容量的に検出する静電容量センサグリッド（図示せず）を有する。パネル１０は、一体化された又は別個の制御可能ディスプレイ（ここでは明示的には図示せず）も有してよい。方法は、鏡面２０にわたって別々の金属アイランド２１ａ、２１ｂに分割される反射金属層を含むツーウェイ鏡面２０でタッチスクリーンパネル１０を覆うことを含み得る。金属アイランド２１ａ、２１ｂは、静電容量センサグリッド１２が鏡面２０を通して入力物体の位置Ｘ、Ｙを検出することを可能にするために、相互から電気的に隔離される。
【００６４】
一実施形態において、鏡面２０は、基板上に金属層を設け、相互から電気的に隔離される別々の金属アイランド２１ａ、２１ｂを形成するよう金属層にギャップ線をエッチングすることにより形成される。別の又は更なる実施形態では、マスクパターン（図示せず）を使用して、ギャップ線のパターンを金属層２１にエッチングする。あるいはまた、パターンはレーザビームを使用してエッチングされる。また、区分された金属層を製造するための他の技術も使用することができる。
【００６５】
図４Ｂは、ミラーデバイス１００の特定の実施形態における更なるコンポーネントの分解図を概略的に示している。例えばミラーデバイス１００は、その間にタッチスクリーンパネル１０と鏡面２０を保持するために、フロントベゼル３１及びバックプレーン３２を有する。例えば追加の電気回路をバックプレーン３２に設けることができる。テーブル面にミラーデバイス１００を置くために、バックプレーン３２には、任意選択でスタンド３３が設けられてもよい。あるいはまた、ミラーデバイス１００を壁に掛けるための手段を設けることができる。図示される実施形態では、鏡面２０の面積は、タッチスクリーンパネル１０の面積よりも大きい。例えばタッチスクリーンパネル１０は従来のタブレットコアを含み、このことはコストを節約することができる。あるいは、より大きなパネル１０、例えば鏡面２０と同じサイズを使用することもできる。
【００６６】
図５Ａ及び図５Ｂは、鏡面の金属層を分割する不規則パターンの例を概略的に示している。一実施形態において、反射金属層２１の金属アイランド２１ａ、２１ｂの間の分離線Ｓは不規則パターンを形成している。例えば不規則パターンは、金属アイランドの間に、３つ以上の異なる方向に伸びる分離線Ｓを含む。例えば分離線Ｓは、最大長が５ミリメートル未満、好ましくは２ミリメートル未満の直線部分を有する。例えば不規則パターンは曲線を含む。また、組合せも可能である。金属アイランドの不規則パターンに代えて、代替的に、例えば正方形や矩形の金属アイランドを有する規則パターンを使用することもできる。そのような規則パターンは、製造性に関して利点を有し得る。
【００６７】
明確性及び簡潔な説明の目的のために、特徴が同じ又は別個の実施形態の一部として説明されているが、本発明の範囲は、説明される特徴の全て又は一部の組合せを有する実施形態を含んでよいことが認識されよう。例えば実施形態は、タッチスクリーンパネル、ディスプレイ及び鏡面を有するミラーデバイスの配置について示されたが、同様の機能及び結果を達成するために、本開示の利点を有する当業者によって代替的な方法が想定されてもよい。例えばディスプレイは省略されるか、あるいはタッチスクリーンミラーデバイスとは別の外部ディスプレイ源によって提供される可能性がある。例えば電気コンポーネント及び構造を組み合わせてもよく、１つ以上の代替的なコンポーネントに分割してもよい。議論及び図示される実施形態の様々な要素は、製造が容易で容量感知能力を可能にする高品質の反射面を提供すること等、特定の利点を提示する。当然、上記の実施形態又はプロセスのいずれか１つを、１つ以上の他の実施形態又はプロセスと組み合わせることができ、設計及び利点を見い出し一致させることにおいて更なる改善さえも提供できることが認識されよう。本開示は、ビューティ及びスマートパーソナルケア機器に特定の利点を提供し、一般的には、反射層を通したセンサ入力が望まれる任意の用途に適用され得ることが理解される。
【００６８】
添付の請求項を解釈する際に、「comprising（有する）」という用語は、所与の請求項に列挙されるもの以外の他の要素又は動作の存在を除外せず、ある要素に先行する「a」又は「an」という用語は、そのような要素の複数の存在を除外せず、請求項内のいずれの参照番号もその範囲を限定せず、幾つかの「手段」は、同じ又は異なるアイテム、あるいは実装される構造又は機能によって表されてもよく、開示されるデバイスのいずれか又はその一部は、別段の記載がない限り、一緒に組み合わされるか、更なる部分に分けられてもよいことを理解されたい。
【図１】
2019530088.tif 000003
【図２Ａ】
2019530088.tif 000004
【図２Ｂ】
2019530088.tif 000005
【図２Ｃ】
2019530088.tif 000006
【図３Ａ】
2019530088.tif 000007
【図３Ｂ】
2019530088.tif 000008
【図３Ｃ】
2019530088.tif 000009
【図４Ａ】
2019530088.tif 000010
【図４Ｂ】
2019530088.tif 000011
【図５Ａ】
2019530088.tif 000012
【図５Ｂ】
2019530088.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月25日(2019.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチスクリーンミラーデバイスであって：
当該ミラーデバイスの表面を横切る指先等の入力物体の位置を検出するために、センサ位置のグリッドを定義する静電容量センサを有するタッチスクリーンパネルと；
鏡面であって、当該ミラーデバイスの前側に面している該鏡面の前側で前記タッチスクリーンパネルを覆い、該鏡面の前記前側でミラー画像を少なくとも部分的に反射するように構成される鏡面と；
を有し、
前記鏡面は、相互から電気的に隔離される別個の金属アイランドに分割される反射金属層を有し、それぞれの静電容量センサは、それぞれの近くの金属アイランドに関連付けられ、前記静電容量センサは、それらの関連付けられる金属アイランドとの容量結合を測定するように構成され、
前記金属アイランドの少なくともサブセットは、第１金属アイランドに関連付けられる第１静電容量センサと、隣接する第２金属アイランドに関連付けられる隣接する第２静電容量センサとを含む関連付けられる隣接する静電容量センサのそれぞれのペアを有する、隣接する金属アイランドのペアを含み、
前記隣接する金属アイランドは、その間に金属層はなく、１０〜２００マイクロメートルの幅を有する１つの連続する非導電性ギャップによって相互から電気的に隔離され、前記タッチスクリーンパネルは、前記入力物体と、前記連続する非導電性ギャップにまたがる２つ以上の隣接する金属アイランドとの間の同時結合を、それぞれの前記２つ以上の隣接する金属アイランドと、それぞれのセンサ位置における、それらのそれぞれの関連付けられる静電容量センサとの間の相対的容量結合を測定することによって記録するように構成され、前記センサ位置のグリッドにわたって測定される容量結合の可変量を補間及び／又は平滑化することによって位置マッピングが計算される、
タッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項２】
前記タッチスクリーンパネルは、前記センサ位置のグリッドにわたる位置の関数として、容量結合の可変量の位置マッピングを提供するように構成される、
請求項１に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項３】
それぞれの静電容量センサは、それらのそれぞれの関連付けられる最も近くの金属アイランドから、０．０５〜５ミリメートルの間、好ましくは０．１〜３ミリメートルの間の距離で分離される、
請求項１に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項４】
前記反射金属層の前記別個の金属アイランドは、１０〜１００マイクロメートルの幅のギャップで相互から分離される、
請求項１に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項５】
分離線が前記反射金属層の前記別個の金属アイランドの間に存在し、
前記分離線は不規則パターンを形成し、
前記別個の金属アイランドの間の前記分離線は、３つ以上の異なる方向に伸び、かつ／又は前記分離線は、最大長さが５ミリメートル未満の直線部分を有する、
請求項１に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項６】
前記鏡面に対して平行の方向の前記別個の金属アイランドの最大寸法は、最大で１２ミリメートルである、
請求項１に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項７】
前記隣接する金属アイランドは、前記隣接する静電容量センサの間の分離と同等又はそれよりも小さい寸法を有する、
請求項１に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項８】
照明されたディスプレイ画像を提供するための制御可能なディスプレイを有し、前記鏡面は、前記鏡面の裏側から前記鏡面を通って前記鏡面の前側へ前記照明されたディスプレイ画像を少なくとも部分的に透過するように構成される、
請求項１に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項９】
前記ディスプレイは、前記ディスプレイ画像を形成するよう構成されるピクセルを有する、
請求項８に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項１０】
当該ミラーデバイスは、前記ピクセルを制御することにより、前記ディスプレイ画像を制御するよう構成されるディスプレイコントローラを有する、
請求項９に記載のタッチスクリーンミラーデバイス。
【請求項１１】
タッチスクリーンミラーデバイスを製造する方法であって：
前記ミラーデバイスの表面を横切る指先等の入力物体の位置を検出するために、センサ位置のグリッドを定義する静電容量センサを有するタッチスクリーンパネルを提供するステップと；
鏡面の前側でミラー画像を少なくとも部分的に反射するように構成される反射金属層を有する鏡面により、前記ミラーデバイスの前側に面しているその前側で前記タッチスクリーンパネルを覆うステップと；
前記反射金属層を、相互から電気的に隔離される別個の金属アイランドに分割するステップであって、それぞれの静電容量センサは、それぞれの近くの金属アイランドに関連付けられ、前記静電容量センサは、それらのそれぞれの関連付けられる金属アイランドとの容量結合を測定するように構成される、ステップと；
を含み、
前記金属アイランドの少なくともサブセットは、第１金属アイランドに関連付けられる第１静電容量センサと、隣接する第２金属アイランドに関連付けられる隣接する第２静電容量センサとを含む、関連付けられる隣接する静電容量センサのそれぞれのペアを有する隣接する金属アイランドのペアを含み、
前記隣接する金属アイランドは、その間に金属層はなく、１０〜２００マイクロメートルの幅を有する１つの連続する非導電性ギャップによって相互から電気的に分離され、前記タッチスクリーンパネルは、前記入力物体と、前記連続する非導電性ギャップにまたがる２つ以上の隣接する金属アイランドとの間の同時結合を、それぞれの前記２つ以上の隣接する金属アイランドと、それぞれのセンサ位置における、それらのそれぞれの関連付けられる静電容量センサとの間の相対的容量結合を測定することによって記録するように構成され、前記センサ位置のグリッドにわたって測定される容量結合の可変量を補間及び／又は平滑化することによって位置マッピングが計算される、
方法。
【請求項１２】
前記鏡面は、前記金属層を基板上に設けて、相互から電気的に隔離された前記別個の金属アイランドを形成するようにギャップ線を前記金属層にエッチングすることによって形成される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ギャップ線のパターンは、マスクパターンを使用して前記金属層にエッチングされる、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
複数の前記金属アイランドとそれらのそれぞれの関連付けられる静電容量センサとの間の第２容量結合を介して、指と複数の前記金属アイランドとの間の第１容量結合を伝達すること、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記非導電性ギャップにまたがる隣接する金属アイランドの間に容量結合に確立すること、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
2019530088.tif 000014
2019530088.tif 000015