Устройство зеркала с емкостным сенсорным экраном и способ изготовления
Настоящее изобретение относится к зеркалам с интегрированной панелью сенсорного экрана, в частности панелью емкостного сенсорного экрана. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу изготовления устройства зеркала с емкостным сенсорным экраном. Устройство (100) зеркала с сенсорным экраном, содержащее панель (10) сенсорного экрана и зеркальную поверхность (20). Панель (10) сенсорного экрана содержит сетку из емкостных датчиков (12) для обнаружения позиции объекта ввода, такого как кончик (F) пальца, рядом с панелью (10) сенсорного экрана. Зеркальная поверхность (20) выполнена с возможностью по меньшей мере частичного отражения зеркального изображения (M) на передней стороне зеркальной поверхности (20). Зеркальная поверхность (20) содержит отражающий металлический слой (21), разделенный на отдельные металлические участки (21a, 21b), которые являются электрически изолированными друг от друга посредством единого смежного зазора (G), позволяя емкостному датчику (12) обнаруживать позицию объекта ввода через зеркальную поверхность (20). 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к зеркалам с интегрированной панелью сенсорного экрана, в частности панелью емкостного сенсорного экрана. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу изготовления такого устройства зеркала с емкостным сенсорным экраном.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В области личной гигиены, например, бритья и заботы о внешнем виде, так называемые «волшебные зеркала» формируют относительно новую концепцию. С помощью таких волшебных зеркал, например, информация демонстрируется позади или на зеркальной поверхности, чтобы улучшить стандартное зеркальное восприятие. В конкретной реализации волшебное зеркало может использовать изображение камеры, чтобы демонстрировать зеркальное изображение на экране с наложением улучшений. Тем не менее сложно повторить зеркальное восприятие, например, глубину, используя компьютерный экран. В другой реализации волшебное зеркало использует экран дисплея позади двухстороннего (полупрозрачного) зеркала. В данной реализации, например, зеркало пропускает изображение дисплея с подсветкой с задней стороны зеркальной поверхности через зеркальную поверхность к ее передней стороне при этом отражая зеркальное изображение пользователя на его передней стороне.
Чтобы добавить дополнительную функциональную возможность устройству зеркала желательно обеспечить удобство интерфейса сенсорного ввода на зеркальной поверхности. С этой целью существующие устройства зеркала, например, содержат сенсорную технологию, такую как оптические, резистивные или проводящие площадки, или реагирующие на давление площадки. Тем не менее эти сенсорные технологии относительно навязчивы и не так просты при работе. Соответственно предпочтительным является использование емкостного сенсорного экрана, который обычно более чувствительный и используется также в других устройствах отображения, таких как смартфоны и планшеты.
Одним способом создания традиционной зеркальной поверхности является использование металлического отражающего слоя. Например, тонкий осажденный слой алюминия или серебра на прозрачной подложке может быть использован в качестве плоскости зеркального отражения. Тем не менее эти металлические слои также являются электропроводящими и вследствие этого считаются непригодными в сочетании с емкостными датчиками, организованными позади зеркальной поверхности. В частности, присутствие такого проводящего слоя может свести на нет функцию емкостных датчиков.
Документ предшествующего уровня техники U.S. 8,835,789 B2 описывает устройства и способы для использования емкостного сенсорного контроллера с проводящей поверхностью. Известное устройство содержит зеркало с отражающим слоем, который является проводящим и отражает свет. Бороздка формируется на отражающем слое, чтобы определять зону касания отражающего слоя, которая является изолированной от оставшейся части отражающего слоя. Проводящий чувствительный элемент монтируется на задней стороне зеркала над зоной касания и проводящий чувствительный элемент электрически соединяется с емкостным сенсорным контроллером так, что, когда пользователь касается зоны касания на передней стороне зеркала, сенсорный контроллер реагирует на касание. В предшествующем уровне техники отмечается, что известное устройство может допускать перекрестные помехи, когда предполагается наличие нескольких зон касания. Предшествующий уровень техники раскрывает минимизацию перекрестных помех между сенсорными площадками посредством увеличения ширин бороздок. Предшествующий уровень техники раскрывает предоставление источника подсветки, чтобы сделать бороздки видимыми на передней стороне поверхности. Тем не менее это может уменьшать визуальную привлекательность зеркальной поверхности и обеспечивать только статические сенсорные элементы управления.
Соответственно остается желание улучшить устройства и способы, использующие емкостной сенсорный контроллер в сочетании с проводящей зеркальной поверхностью.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один аспект настоящего изобретения предоставляет устройство зеркала с сенсорным экраном, содержащее панель емкостного сенсорного экрана. Панель содержит сетку емкостных датчиков, подходящих для емкостного обнаружения присутствия или позиции объекта, проводящего и/или емкостного ввода, такого как кончик пальца, на или рядом с панелью сенсорного экрана. Зеркальная поверхность покрывает панель сенсорного экрана с ее передней стороны, обращенной к передней стороне устройства зеркала, т.е., стороны, обращенной к пользователю устройства зеркала. Зеркальная поверхность выполнена с возможностью по меньшей мере частичного отражения зеркального изображения пользователя на передней стороне зеркальной поверхности. Зеркальная поверхность содержит отражающий металлический слой, разделенный по зеркальной поверхности на отдельные металлические участки, которые являются электрически изолированными друг от друга. Емкостные датчики с разными позициями датчика могут быть ассоциированы с их соответствующими ближайшими металлическими участками, причем обычно участок имеет сильную емкостную связь с датчиком в той позиции. Преимущественно для пары соседних участков предоставлена по меньшей мере одна пара соседних емкостных датчиков, при этом каждый из одной из упомянутой пары датчиков ассоциирован с соответствующим одним из пары соседних металлических участков. В частности, упомянутые соседние металлические участки являются электрически изолированными друг от друга посредством одного смежного непроводящего зазора без металла или другого проводящего слоя между ними. Другими словами, металлические участки и соответствующие датчики организованы так, что отсутствует не ассоциированные металлические участки, разделяющие участки, ассоциированные с соседней парой датчиков.
Посредством электрической изоляции упомянутых металлических участков, т.е. отдельных фрагментов слоя или элементов разбиения металлического слоя, емкостной датчик способен обнаруживать присутствие или позицию объекта ввода, например, кончика пальца, через зеркальную поверхность. Не будучи связанными теорией, отмечается, что разбиение металлического слоя может смягчить проблему рассеивания или распространения электрических зарядов и полей по всему металлическому слою. Соответственно локальные заряды и поля могут быть индуцированы, например, посредством емкостной связи между емкостным датчиком и кончиком пальца с меньшим рассеиванием в металлическом слое. Это может улучшить чувствительность и/или точность (разрешение) емкостного датчика. Преимущественно металлический слой обычно имеет хорошее качество отражения применительно к широкому диапазону длин волн света и применительно к широкому диапазону углов оптического падения. Кроме того, металлический слой легко изготавливать применительно к любой требуемой прозрачности, например, посредством надлежащего выбора толщины слоя и/или типа металла.
Как описывается в данном документе ассоциированные (ближайшие) металлические участки с парой соседних датчиков сами по себе являются соседними металлическими участками с одним смежным непроводящим зазором без металлического слоя между ними. Выражение «соседний», используемое в данном документе, относится к ближайшему соседу. Например, «соседние металлические участки» являются участками, непосредственно расположенными рядом друг с другом без какого-либо другого участка между ними. Сходным образом «соседние датчики» являются датчиками, которые непосредственно следуют друг за другом в позиционной последовательности сетки датчиков без какого-либо другого датчика между ними. Предоставление экземпляров, в которых пары соседних металлических участков имеют ассоциированные пары емкостных датчиков, может обеспечить регистрацию событий единого касания по нескольким датчикам, т.е., регистрацию события касания по расширенной зоне из разных позиций датчика. Например, может произойти так, что палец касается и/или емкостным образом связывается с двумя (или более) соседними металлическими участками и данное касание регистрируется по меньшей мере двумя разными датчиками, при этом каждый предоставляет измерение для емкостной связи. Регистрация события касания по нескольким датчикам может обеспечить более точное измерение позиции, где имеет место событие касания, например, посредством сглаживания и/или интерполяции нескольких значений измерения. Посредством повышения точности можно различать близко расположенные друг от друга события касания и обеспечивать сенсорный дисплей с гибкими и динамическими элементами управления. Это может быть противопоставлено предшествующему уровню техники, где статические элементы управления предоставляются металлическими участками с ассоциированными соседними датчиками, причем участки разделены промежуточными проводящими структурами без ассоциированного датчика. Такие промежуточные проводящие структуры не допускают перекрестных помех между участками, причем фактически перекрестные помехи могут быть полезны для позиционной точности сетки датчиков. Соответственно, получается улучшенное устройство зеркала с емкостным сенсорным экраном.
Относительная плотность металлических участков и датчиков может варьироваться в зависимости от требуемого разрешения и внешнего вида устройства зеркала. Например, при низкой плотности металлических участков несколько датчиков может быть ассоциировано из расчета на металлический участок, т.е., измерять емкостную связь между ними. В данном случае, когда осуществляется касание двух соседних металлических участков, это может быть зарегистрировано двумя наборами нескольких датчиков, при этом по меньшей мере один датчик в первом наборе (ассоциированном с первым участком) является соседом для другого датчика в другом наборе (ассоциированном с соседним вторым участком). В качестве альтернативы при наличии металлических участков меньше зон датчика выравнивание или непосредственное распределение может быть менее критичным по влиянию на чувствительность. Например, несколько металлических участков может быть ассоциировано из расчета на датчик. Также в данном случае по меньшей мере некоторые пары соседних металлических участков могут быть ассоциированы с (емкостным образом связаны с) соответствующей парой соседних датчиков. По-прежнему в качестве альтернативы, конечно, участки также могут быть рассредоточены с тем же самым разрешением, что и сетка датчиков, т.е., при этом каждый металлический участок ассоциируется с одним (ближайшим) датчиком, с которым он связан больше всего. В данном случае все соседние металлические участки ассоциируются с соседними датчиками и наоборот.
Преимущественно панель сенсорного экрана может регистрировать одновременную связь между объектом ввода (например, пальцем) и двумя, тремя или более соседними металлическими участками через смежный непроводящий зазор посредством измерения относительной емкостной связи между соответствующими двумя или более соседними металлическими участками и их соответствующими ассоциированными емкостными датчиками в соответствующих позициях датчика. Параметры, такие как максимальный размер металлических участков в направлении параллельном зеркальной поверхности, непроводящий зазор между металлическими участками и расстояние металлических участков до их ассоциированных емкостных датчиков, могут быть сконфигурированы, чтобы обеспечивать прохождение первой емкостной связи между пальцем и множеством металлических участков через вторую емкостную связь между множеством металлических участков и их ассоциированными емкостными датчиками.
В дополнение, так как обычные разности напряжения, которые могут предполагаться между отдельными металлическими участками применительно к емкостному восприятию, являются относительно низкими (порядка милливольт или меньше), расстояние разделения между отдельными металлическими участками металлического слоя могут быть относительно небольшим, при этом по-прежнему обеспечивая достаточную электрическую изоляцию. Например, расстояние разделения или зазор между отдельными металлическими участками предпочтительно находится в диапазоне между 10 и 200 микрометрами, более предпочтительно между 30 и 100 микрометрами, например, 50 микрометров. Преимущественно это обеспечивает емкостную связь через зазор, между участками и/или между одним пальцем и несколькими участками. В дополнение, упомянутое расстояние разделения или зазор могут быть настолько небольшими, что линии разделения между отдельными металлическими участками становятся виртуально невидимыми на зеркальном изображении во время нормального использования. Например, было установлено, что на расстоянии двадцати пяти сантиметров от зеркальной поверхности нормальному пользователю сложно различить линии разделения более тонкие чем 0,1-0,3 миллиметра.
Достаточная связь между датчиками и их ассоциированными участками, как правило, может быть достигнута, когда расстояние между ними является относительно небольшим, например, между пятьюдесятью микрометрами и пятью миллиметрами, предпочтительно между сотней микрометров и тремя миллиметрами. Когда сетка емкостных датчиков покрывается зоной занятой металлическими участками, предпочтительным является то, чтобы все металлические участки в зоне разделялись единым смежным непроводящим зазором, например, сеткой взаимно соединенных линий. Например, отсутствуют промежуточные проводящие кольца вокруг (датчика, ассоциированного) участков, которые будут не допускать перекрестных помех.
В некоторых вариантах осуществления панель сенсорного экрана может быть выполнена с возможностью предоставления позиционного отображения переменных величин емкостной связи как функции позиции по сетке позиций датчика. Тогда как точность сети датчиков может быть оптимальной, когда отдельные металлические участки имеют размеры, которые являются сопоставимыми или меньше разделения между позициями датчиков, это не является строго обязательным. Например, позиционное отображение вычисляется посредством интерполяции и/или сглаживания переменных величин емкостной связи, измеренных по сетке позиций датчиков. Позиционное отображение может обеспечивать разрешение, которое является более точным, чем межцентровое расстояние между соседними металлическими участками. Соответственно, устройство зеркала может точно вычислять позицию объекта ввода на основании позиционного отображения.
В некоторых случаях позиционная точность может быть дополнительно улучшена посредством (повторной) калибровки массива датчиков, как только металлические участки были применены сверху. Например, может быть предоставлена схема калибровки, чтобы корректировать любое смещение между вычисленной позицией объекта ввода и фактической позицией. Кроме того, улучшение точности может быть достигнуто посредством выравнивания металлических участков с расположенными снизу емкостными датчиками, например, при наличии зазоров между участками непосредственно над зазорами между ассоциированными датчиками ниже.
Чтобы дополнительно уменьшить видимость линий разделения, присутствующих между отдельными металлическими участками отражающего металлического слоя, преимущественным может быть организация расширенной сетки линий разделения в соответствии с шаблоном неправильной формы, например, (полу) случайный шаблон. Отмечается, что глаз человека обычно тяжелее различает шаблон неправильной формы, чем шаблон правильной или периодической формы. Например, вместо стандартной периодической сетки из линий, такой как квадратная или прямоугольная сетка из линий, линии разделения предпочтительно организуются в шаблоне, в котором линии разделения проходят в нескольких, например, трех или более, разных направлениях. В качестве альтернативы или в дополнение линии разделения имеют прямые фрагменты или сегменты линии в шаблоне с ограниченной максимальной длиной, например, в пять миллиметров или меньше. В качестве альтернативы или в дополнение могут быть использованы кривые линии разделения. Эти и прочие признаки могут быть объединены в полу-случайных или непериодических шаблонах, чтобы обеспечивать минимальную видимость линий разделения в зеркальном изображении.
Устройство зеркала может содержать опциональный дисплей для предоставления изображения дисплея (с подсветкой), которое по меньшей мере частично перекрывается с емкостным датчиком. Например, емкостной датчик может быть расположен между дисплеем и полупрозрачным (двухсторонним) зеркалом, при этом изображение дисплея проецируется через зеркальную поверхность. Следует иметь в виду, что сочетание дисплея, зеркала и панели сенсорного экрана может обеспечивать синергетические преимущества и приложения. Преимущественно дисплей может быть интегрирован в панель сенсорного экрана. В качестве альтернативы или в дополнение изображение дисплея также может проецироваться из передней стороны устройства зеркала, например, посредством внешнего дисплейного источника. В качестве альтернативы или в дополнение (статическое) графическое представление может быть предоставлено на или позади зеркальной поверхности, например, указывающее поле или зону ввода сенсорного управления. Преимущественно сочетание дисплея с допускаемым в настоящее время позиционным измерением может обеспечивать гибкие и/или динамические элементы управления.
Панели емкостного сенсорного экрана массового производства как правило предназначены для управления пальцем человека. Следовательно, они разработаны чтобы воспринимать объект размера пальца человека и определять присутствие или позицию касания для пальца. Например, позиция разрешается до размера элемента дисплея, т.е. позиция выражается в координатах пикселя экрана для узла дисплей-сенсорная панель. Отмечается, что емкостной датчик может определять местоположения с более точным разрешением, чем сами зоны емкостного восприятия, например, посредством интерполяции «весового коэффициента» восприятия пальца посредством расположенных рядом зон емкостного восприятия.
Авторы изобретения обнаружили, что, когда предложенные отдельные металлические участки или элементы разбиения отражающего металлического слоя равны или меньше зон емкостного восприятия, присутствует минимальная или отсутствует потеря способности восприятия. На практике для управления пальцем пользователя это подразумевает, что отдельные металлические участки являются предпочтительно равными или меньше кончика пальца человека, чтобы не иметь потери или ухудшения функции применительно к панели сенсорного экрана. Вследствие этого в варианте осуществления отдельные металлические участки или элементы разбиения имеют максимальный размер, при просмотре в направлении параллельном отражающей поверхности, в двенадцать миллиметров или меньше, например, один сантиметр. Такой максимальный размер отдельных металлических участков обеспечивает надежное обнаружение позиции кончика пальца человека на зеркальной поверхности. В качестве альтернативы, когда емкостной датчик выполнен в виде сетки емкостных датчиков, упомянутое максимальное расстояние также может быть связано с разрешением элементов емкостного восприятия сетки емкостных датчиков. Например, отдельные металлические участки могут иметь максимальный размер вдвое больший разрешения сетки емкостных датчиков, предпочтительно максимальный размер равен или меньше разрешения сетки емкостных датчиков. Например, сетка емкостных датчиков может иметь разрешение меньше одного сантиметра. С другой стороны, отдельные металлические участки отражающего металлического слоя предпочтительно являются достаточно большими, чтобы обеспечивать достаточно большую общую зону отражающей поверхности у зеркальной поверхности, например, в сравнении с обще зоной поверхности линий разделения. Соответственно отдельные металлические участки предпочтительно имеют минимальный размер, при просмотре в направлении параллельном зеркальной поверхности, по меньшей мере в один миллиметр, например, более половины сантиметра. Например, как правило, зона поверхности отдельного металлического участка или элемента разбиения может быть двенадцать на двенадцать миллиметров.
Чтобы создать достаточный подобный зеркалу внешний вид было обнаружено, что слой металла у зеркальной поверхности предпочтительно имеет отражательную способность по меньшей мере в сорок, и предпочтительно по меньшей мере в пятьдесят процентов (т.е., применительно к перпендикулярно падающему свету в диапазоне видимой длины волны). Также возможны другие диапазоны, например, сенсорное устройство зеркала может иметь отражательную способность вплоть до ста процентов и очень небольшое или отсутствующее пропускание. Например, дисплейное устройство может быть опущено. В тоже самое время, отражательная способность металлического слоя также может оказывать влияние на величину пропускаемого света, идущего от дисплея, организованного позади зеркальной поверхности. Соответственно предпочтительным является чтобы отражательная способность металлического слоя зеркальной поверхности не превышала восьмидесяти процентов, например, имела значение между пятьюдесятью и семьюдесятью процентами, чтобы не допускать чрезмерных потерь света дисплея, пропускаемого через зеркальную поверхность. Например, металлический слой может иметь толщину слоя между 0,1 и 50 микрометрами, предпочтительно между 1 и 10 микрометрами.
Зеркальная поверхность может быть предоставлена на оптически прозрачной подложке, т.е. с разбитым металлическим слоем, содержащим отдельный металлический участок, предусмотренный на подложке. Например, стеклянная или PMMA подложка может быть предоставлена с алюминиевым или серебряным покрытием, которое разделено или разбито на отдельные металлические участки. Сочетание стеклянной подложки и алюминиевого слоя является предпочтительным в виду улучшенной прозрачности и относительно низкой стоимости. Кроме того, данное сочетание также может обеспечивать улучшенную эффективность оптического зеркала, например, в отношении точности изображения с низкой степенью искажений и дефектов (другими словами высокой модуляционной передаточной функцией). Подложка может быть отдельно изготовлена и смонтирована на существующий дисплей с панелью сенсорного экрана. В качестве альтернативы металлический слой может быть непосредственно нанесен на переднюю сторону дисплея с панелью сенсорного экрана. Предпочтительно прозрачный защитный слой наносится на внешнюю поверхность устройства, чтобы защищать металлический слой от повреждения. Защитный слоя также может быть сформирован на подложке, на которую нанесен металлический слой, например, посредством организации металлического слоя между (стеклянной) подложкой и панелью сенсорного экрана. Панель сенсорного экрана также может иметь свой собственный защитный (непроводящий) слой.
Емкостные датчики могут, например, быть выполнены в виде сетки или цепи емкостных датчиков. В частности, например, проводящие линии могут быть использованы, чтобы обнаруживать изменение емкости в результате позиционирования проводящего и/или емкостного объекта, такого как палец в непосредственной близости от линий. Общего назначения или выделенный сенсорный процессор может быть использован, чтобы принимать сенсорный ввод от датчика и вычислять позицию кончика пальца, например, в соответствии с координатами на поверхности зеркала и/или по отношению к проецируемому изображению дисплея.
Панель сенсорного экрана и дисплей могут быть интегрированными или отдельными слоями устройства. Отдельный или интегрированный контроллер дисплея может быть использован, чтобы управлять внешним видом демонстрируемого изображения. Например, дисплей может содержать множество пикселей, управление которыми осуществляется чтобы формировать изображение. Изображение предпочтительно подсвечивается для того, чтобы оно было видимым через металлический слой зеркальной поверхности спереди устройства зеркала. Например, дисплей может быть выполнен в виде жидкокристаллического дисплея (LCD) с подсветкой, или органических светоизлучающих устройств (OLED). Отмечается что зона дисплея и/или панели сенсорного экрана может быть суб-зоной общей передней поверхности устройства зеркала, например, если ненужно предоставлять демонстрируемое изображение по всей передней поверхности устройства зеркала. Например, зона зеркальной поверхности может быть более чем в два раза больше зоны панели сенсорного экрана. Таким образом относительно небольшая и недорогая панель сенсорного экрана может быть объединена с относительно большой зеркальной поверхностью.
Другой или дополнительный аспект настоящего изобретения предоставляет способ изготовления устройства зеркала с сенсорным экраном. В соответствии со способом, во время изготовления предоставляется панель сенсорного экрана и покрывается, с ее передней стороны, обращенной к передней стороне устройства зеркала, зеркальной поверхностью, как описано в данном документе. Зеркальная поверхность может быть изготовлена, например, посредством предоставления тонкого металлического слоя на прозрачной подложке и посредством предоставления линий зазора в металлическом слое, например, изготовленных посредством травления или другой литографической методики. Для массового производства разбитого металлического слоя преимущественным может быть использование в процессе травления шаблона маски. В качестве альтернативы или в дополнение линии зазора могут быть созданы, используя движущийся луч лазера, удаляющий шаблон линии на слое металлической поверхности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и прочие признаки, аспекты и преимущества устройства зеркала с сенсорным экраном и его способа изготовления в соответствии с настоящим изобретением станут более понятны из нижеследующего описания, приложенной формулы изобретения и сопроводительных чертежей, на которых:
Фиг. 1 схематично иллюстрирует вид поперечного сечения части устройства зеркала с сенсорным экраном в соответствии с изобретением;
Фиг. 2A-2C схематично иллюстрируют виды поперечного сечения, на которых объект ввода взаимодействует с разными вариантами осуществления устройства зеркала;
Фиг. 3A-3C схематично иллюстрирует влияние металлических участков на измеряемый сигнал датчика;
Фиг. 4A схематично иллюстрирует изображение в разобранном виде компонентов устройства зеркала с сенсорным экраном в соответствии с изобретением;
Фиг. 4B схематично иллюстрирует изображение в разобранном виде дополнительных компонентов устройства зеркала с сенсорным экраном в соответствии с изобретением; и
Фиг. 5A и 5B схематично иллюстрируют шаблоны для разделения металлического слоя зеркальной поверхности устройства зеркала на отдельные металлические участки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к устройству зеркала, которое предоставляет дополнительную функциональную возможность интерфейса пользователя. В частности, описывается способ, чтобы объединять металлическую зеркальную поверхность с функциональной возможностью емкостного сенсорного экрана. Устройство зеркала содержит обычный тонкий металлический слой, например, из алюминия или серебра, чтобы обеспечивать функцию зеркального отражения. Устройство зеркала дополнительно содержит сенсорный экран, чтобы обеспечивать функциональную возможность интерфейса пользователя. Сенсорный экран может иметь дополнительную функциональную возможность дисплея, как известно в области техники.
Обычно дисплеи с сенсорным экраном могут включать в себя сетку емкостных датчиков, которая определяет присутствие или местоположение объекта, такого как палец, в непосредственной близости от сетки датчиков. Сигналы, воспринимаемые сеткой емкостных датчиков, могут меняться с присутствием и местоположением кончика пальца по отношению к сетке датчиков. Например, сетка емкостных датчиков может содержать матрицу из строк и столбцов электродов, которые обнаруживают изменения емкостной связи, вызываемые присутствием объекта вблизи, как правило, в пределах расстояния в один сантиметр. Например, координата поверхности у позиции кончика пальца на зеркале может быть определена посредством анализа электрических сигналов сетки датчиков. Следует иметь в виду, что без дополнительных мер, в данной организации емкостной сенсорный экран не будет работать, так как металлический слой будет не допускать восприятие емкостными датчиками сенсорного экрана присутствия пальца на противоположной стороне металлического слоя.
Настоящее изобретение обеспечивает использование обычного недорогого емкостного сенсорного экрана, организованного позади металлического слоя зеркального отражения у устройства зеркала. С этой целью изобретение предлагает подразделить электрически проводящий металлический слой зеркального отражения у зеркальной поверхности на отдельные металлические участки, которые являются электрически изолированными по отношению друг к другу. Таким образом металлический слой более не действует в качестве электрического экрана, не допускающего восприятия емкостными датчиками сенсорного экрана пальца или другого объекта спереди зеркальной поверхности. Таким образом он больше не рассеивает и не распределяет емкостное изменение по всей панели сенсорного экрана.
Для оптимального функционирования металлического зеркального слоя с сенсорным экраном, содержащим массив элементов емкостного датчика предпочтительным является то, что изолированные участки являются взаимно разделенными посредством одной единой смежной сетки непроводящих зон (например, линий), т.е., непроводящие зоны, окружающие изолированные участки, должны быть взаимно соединены. Это может допускать так называемые перекрестные помехи между расположенными рядом изолированными участками так, что присутствие объекта оказывает емкостное влияние не только на элемент датчика находящийся наиболее близко к объекту, но также на соседние элементы датчика. Данные перекрестные помехи могут вызывать емкостное воздействие приближающегося объекта на расположенный снизу массив датчиков наиболее похожее на воздействие, происходящее, когда зеркальный слой не будет присутствовать. Это может позволить массиву датчиков измерять распределение емкостных искажений по расположенным рядом элементам датчика, вызываемых объектом, по которым позиция объекта может быть определена посредством известных методик интерполяции с разрешением, которое по существу выше разрешения массива датчиков.
Кроме того, отдельные металлические участки металлического слоя предпочтительно имеют размеры, которые максимально равны размеру объекта ввода, т.е., верхней части пальца, которая касается устройства зеркала. Практический размер отдельных металлических участков находится в диапазоне от нескольких квадратных миллиметров до не более чем 12 на 12 мм2. На практике межцентровое распределение воспринимающих элементов может находиться в сходном диапазоне, например, в диапазоне распределения от 6 до 12мм. Так как разности напряжений между расположенными рядом металлическими участками составляет лишь порядка милливольт или меньше, пространственное разделение или зазор между металлическими участками зеркальной поверхности может быть небольшим, например, 0,05мм. Такой небольшой зазор не влияет на восприятие зеркального изображения пользователем.
Предпочтительно расположенная снизу емкостная сенсорная панель является проекционно-емкостного типа. Это наиболее часто используемый тип для сенсорных экранов в потребительских устройствах. Эти панели имеют массив емкостных воспринимающих линий или площадок, чтобы воспринимать на расстоянии емкостное искажение на расстоянии из расчета на линию. Они, как правило, прозрачные (оксид индия-олова, ITO) и приклеены к стеклу подложки панели дисплея. Массив может состоять из возбуждающих и воспринимающих линий или непосредственных воспринимающих линий, присутствие пальца вызывает воздействие возбуждающей линии на воспринимающую линию или воспринимается как изменение значения двухэлементного конденсатора. Затем измеряется воздействие. Затем составляется карта измеренных искажений массива линий, в двух ортогональных направлениях. Рассматривая эту карту в качестве графического двумерного представления присутствия пальцев, могут быть выполнения графические алгоритмы, такие как сглаживание и интерполяция. Таким образом присутствие одного или более чем одного пальца может быть обнаружено с помощью координат, которые являются более детализированными по разрешению чем фактический обнаруживающий емкостной массив. Фактический обнаруживающий массив может быть реализован в форме расположенных друг над другом линий, полос или на практике более сложного переплетенного шаблона ортогонального возбуждения и восприятия или воспринимающих пятен.
Независимо от фактического шаблона и плотности воспринимающих элементов сенсорной панели, массив предпочтительно исполняется чтобы воспринимать касание пальцев человека и представлять отчет о местоположении в координатах экрана. Для этого он может быть оптимизирован, чтобы обнаруживать касание кончиков пальцев размером приблизительно в десять миллиметров. Он может представлять отчет о местоположениях касания в координатах пикселей, таким образом для панели экрана 1280×800 он может представлять отчет о координате в том диапазоне. Из-за этого размер изолированной зоны предпочтительно находится в том же порядке величины или меньше, что и пальцы человека. Воздействие сегментированного дисплея тогда уменьшается до лежащих в основе 'квадратных пальцев' обнаружения сенсорной панели. Т.е. система восприятия может измерять касание пальца, выровненное по отдельным панелям. В случае квадратных панелей это означает, что палец интерпретируется как квадратное пятно (или набор пятен). Данная 'пикселизация пальца' иллюстрируется, например, на Фиг. 2, которая обсуждается ниже более подробно.
Так как событие касания может не всегда быть направлено на и ограничиваться одной зоной изолированного участка, система предпочтительно обеспечивает перенос касания пальца по более чем одному изолированному участку. Также при касании пальцем единственного участка расположенная снизу готовая сенсорная панель может ожидать емкостного воздействия по диапазону воспринимающих элементов, чтобы обеспечить графическое представление градиента емкостного искажения. Тогда для того чтобы быть прозрачным, желательно, чтобы не были затруднены перекрестные помехи от одной изолированной зоны к другой. Зазоры изоляции, т.е., 'канавки' или линии, которые окружают изолированную зону, предпочтительно все являются взаимно соединенными. Это иллюстрируется, например, на Фиг. 3, которая обсуждается ниже более подробно.
Чтобы увеличить прозрачность и уменьшить заметное воздействие на вводы программного обеспечения обработки сенсорной панели, разрешение секционирования может быть увеличено. Когда проводящий зеркальный дисплей сегментируется на участки с разрешением расположенной снизу дисплейной панели, тогда воздействие 'пикселизации' пальца эффективно устраняется. На практике это означает, что участки имеют размер порядка 0,1мм. Недостаток может заключаться в том, что относительная зона поверхности, которая требуется для линий изоляции, становится больше. Это уменьшает общее доступное качество зеркала.
Когда фактический шаблон расположенной снизу сенсорной панели известен, оптимальная организации изолированных участков может следовать тому же самому шаблону. Тем не менее это требует знания о фактическом шаблоне компонента и точного выравнивания зеркала и панели. В случае, когда присутствует несоответствие (т.е., край участок над расположенной рядом площадкой датчика даже на, например, 0,2мм), упомянутый ранее эффект 'пикселизации пальца' может оказать значительное отрицательное влияние на качество восприятия сенсорной панели.
В одной реализации чтобы создать устройство зеркала 2-сторонняя или полузеркальная поверхность накладывается поверх панели сенсорного экрана. Недорогие доступные панели сенсорного экрана интегрируются с дисплейной панелью такой как, например, с интегрированным компьютером Системы на Кристалле (SoC), подобной системе ROKchip ARM.
Изобретение описывается более полно далее со ссылкой на сопроводительные чертежи. В описании и на чертежах подобные числовые обозначения относятся к подобным элементам на всем протяжении. Относительные понятия (например, горизонтальный, вертикальный), как, впрочем, и их производные следует толковать как относящиеся к ориентации, как затем описано или как показано на обсуждаемых чертежах. Следует понимать, что, когда описывается соединение между структурами или компонентами, данное соединение может быть создано непосредственно или через промежуточные структуры или компоненты, при условии, что не указано иное.
Фиг. 1 схематично иллюстрирует вид поперечного сечения части устройства 100 зеркала с сенсорным экраном. Устройство 100 зеркала содержит панель 10 сенсорного экрана и зеркальную поверхность 20, покрывающую панель 10 сенсорного экрана.
В одном варианте осуществления панель 10 сенсорного экрана содержит емкостные датчики 12 для емкостного обнаружения позиции «X» объекта «F» ввода, такого как кончик пальца, рядом с панелью 10 сенсорного экрана. Например, емкостные датчики 12, определяющие сетку из позиций Sxy датчика для обнаружения позиции «X» по поверхности устройства 100 зеркала. Предпочтительно, позиции датчика являются индивидуально считываемыми/адресуемыми.
В дополнительном варианте осуществления устройство 100 зеркала с сенсорным экраном содержит опциональный дисплей 11, например, для управления изображением «D» дисплея с подсветкой с наложением сетки 12 емкостных датчиков. В другом или дополнительном варианте осуществления сетка 12 емкостных датчиков выполнена в виде сетки проводящих линий 12w, выполненных с возможностью обнаружения изменения емкости «C», получаемого в результате позиционирования проводящего объекта, такого как палец «F», в непосредственно близости от проводящих линий 12w. Также могут быть использованы другие типы емкостных датчиков или цепей. В одном варианте осуществления устройство 100 содержит сенсорный процессор (не показано). Например, сенсорный процессор выполнен с возможностью приема сенсорного ввода от сети 12 емкостных датчиков и вычисления позиции «X» объекта «F» в непосредственной близости от панели 10 сенсорного экрана через зеркальную поверхность 20.
В одном варианте осуществления зеркальная поверхность 20 формирует двухстороннее или полупрозрачное зеркало, выполненное с возможностью по меньшей мере частичного пропускания изображения «D» дисплея с подсветкой с задней стороны зеркальной поверхности 20 через зеркальную поверхность 20 и по меньшей мере частичного отражения зеркального изображения «M» на передней стороне зеркальной поверхности 20. Преимущественно зеркальная поверхность 20 содержит отражающий металлический слой 21, разделенный на металлические участки 21a, 21b и т.д. Металлические участки 21a, 21b являются электрически изолированными друг от друга, позволяя сетке 12 емкостных датчиков обнаруживать позицию «X» объекта ввода, например, пальца «F» или стилуса, через зеркальную поверхность 20.
В некоторых вариантах осуществления емкостные датчики 12 в разных позициях датчика (Sa или Sb) могут быть ассоциированы с их соответствующим ближайшим металлическим участком 21a, 21b и т.д., причем соответствующий металлический участок является чувствительным для емкостной связи с тем соответствующим датчиком. Предпочтительно датчик, который является ассоциированным с металлическим участком, имеет датчик (зону), которая по меньшей мере частично находится внизу металлического участка при просмотре под нормальным углом с передней поверхности дисплейного устройства. Кроме того, чтобы в достаточной степени регистрировать емкостную связь предпочтительным является то, чтобы металлические участки находились относительно близко к своему ассоциированному датчику, например, в пределах расстояния в три миллиметра, предпочтительно менее одного миллиметра, например, 0,9мм или даже меньше, например, пол миллиметра. Затем считается полезным то, что для по меньшей мере некоторых пар соседних металлических участков 21a, 21b существует соответствующая пара соседних емкостных датчиков 12a, 12b. Эти пары могут содержать первый емкостной датчик 12a, ассоциированный с первым соседним металлическим участком 21a, и второй емкостной датчик 12b, ассоциированный со вторым соседним металлическим участком 21b. Преимущественно соседние металлические участки 21a, 21b являются электрически изолированными друг от друга одним смежным непроводящим зазором «G» без металлического слоя между ними. Другими словами, металлический слой 21 предпочтительно является без какого-либо проводящего участка между первым и вторым участками 21a, 21b, ассоциированными с соседними позициями 12a, 12b датчика.
Например, в показанном варианте осуществления первый металлический участок 21a выполнен с возможностью емкостной связи (Ca) с одним или более (например, 12a) емкостными датчиками 12 вблизи первых позиций Sa датчика наиболее близких с первым металлическим участком 21a. Кроме того, второй металлический участок 21b выполнен с возможностью емкостной связи (Cb) с одним или более емкостными датчиками 12 вблизи вторых позиций Sb датчика наиболее близких со вторым металлическим участком 21b. Как показано вторые позиции Sb датчика следуют за первыми позициями Sa датчика в последовательности сетки из позиций датчика. Кроме того, как показано, первый и второй металлические участки 21a, 21b являются непосредственно расположенными рядом с единым непроводящим зазором между ними без металлического слоя. Например, металлические участки отражающего металлического слоя 21 отделены друг от друга зазором «G» с шириной между 10 и 100 микрометрами. Электрическая изоляция может быть достигнута, например, посредством воздушного зазора или посредством изолирующего материала.
В одном варианте осуществления металлический слой 21 зеркальной поверхности 20 выполнен с возможностью отражения между 50 и 70 процентами видимого света, например, измеренного при нормальном или перпендикулярном (девяносто градусов) оптическом угле падения. Например, металлический слой 21 имеет толщину Z слоя между 0,1 и 10 микрометрами. Также возможна другая толщина для достижения требуемой степени отражения. В качестве альтернативы или в дополнение к толщине металлического слоя 21 процент покрытия также может играть роль при определении характеристик, например, отражательной способности, частичного зеркала. Например, металлический слой создается путем осаждения паров на отдельной или интегрированной подложке. Также другие способы могут быть использованы для создания металлического слоя. В показанном варианте осуществления поверхность 20 зеркала содержит подложку 22 с разбитым металлическим слоем. Например, зеркальная поверхность 20 содержит стеклянную подложку 22 с разбитым алюминиевым слоем. В одном варианте осуществления зеркальная подложка 20 содержит прозрачный защитный слой 23 на внешней поверхности устройства зеркала, чтобы защищать металлический слой 21. Дополнительное преимущество защитного слоя может состоять в том, что он не допускает проводящей связи двух участков пальцем. Например, при покрытии кончиком пальца двух металлических участков (перекрывая зазор) пальцы, фактически касающиеся металла, могут проводящим образом связывать эти два участка и создавать этим тот же самый емкостной эффект (создавать один большой 'участок'). При наличии защиты от этого два покрытых участка могут чисто влиять на емкостной эффект пальца, что может обеспечивать более точный (чистый) сигнал для массива датчиков.
В одном варианте осуществления минимальный размер L каждого из отдельных металлических участков 21a, 21b в направлении параллельном зеркальной поверхности 20 составляет по меньшей мере один миллиметр. В другом или дополнительном варианте осуществления максимальный размер L каждого из отдельных металлических участков 21a, 21b в направлении параллельном зеркальной поверхности составляет максимум двенадцать миллиметров. В другом или дополнительном варианте осуществления максимальная площадь поверхности каждого из отдельных металлических участков 21a, 21b составляет максимум один и половину квадратных сантиметров. В одном варианте осуществления, максимальный размер L каждого из отдельных металлических участков 21a, 21b составляет максимум двойное разрешение сетки 12 датчиков. Например, сетка 12 емкостных датчиков имеет разрешение менее одного сантиметра.
В одном варианте осуществления дисплей 11 содержит пиксели 11p, выполненные с возможностью формирования изображения D дисплея. В другом или дополнительном варианте осуществления устройство 100 зеркала содержит контроллер дисплея, выполненный с возможностью управления изображением D дисплея, например, посредством управления пикселями 11p. В другом или дополнительном варианте осуществления дисплей 11 выполнен в виде жидкокристаллического дисплея LCD с подсветкой. В качестве альтернативы дисплей 11 содержит органические светоизлучающие устройства OLED. Вместо пикселей также могут быть использованы другие типы дисплеев, например, когда изображение формируется посредством подсвеченной фигуры позади зеркала. Например, фигура может иметь форму элемента управления ввода. Как правило позади обычной дисплейной панели присутствует интегрированный слой подсветки. Например, это может быть полностью люминесцентным слоем (OLED или другой электролюминесцентный слой) или слоем, сконструированным чтобы рассеивать и распространять равномерно источник света, который светит, например, с боков. Например, полный внутренний слой отражения с управляемым шаблоном выхода на обращенной к дисплею фольге.
Фиг. 2A-2C схематично иллюстрируют виды поперечного сечения, в которых объект «F» ввода, в частности палец, взаимодействует с разными вариантами осуществления устройства 100 зеркала. Варианты осуществления отличаются тем, что они имеют разные относительные плотности распределения металлических участков 21 и емкостных датчиков 12.
Фигура 2A показывает вариант осуществления, в котором плотность металлических участков 21 больше чем плотность датчиков 12. Соответственно несколько датчиков может быть ассоциировано с одним металлическим участком. Иллюстрируется то, каким образом в данном случае пара соседних металлических участков 21a, 21b, разделенная непроводящим зазором G, может быть ассоциирована с парой соседних датчиков 12a, 12b. На краях между участками также может происходить то, что один датчик ассоциирован с двумя участками, возможно с другой силой связи.
Фиг. 2B показывает вариант осуществления, в котором плотность металлических участков 21 является точно такой же как плотность датчиков 12. Соответственно каждый металлический участок имеет один ассоциированный датчик. Также в данном случае пара соседних металлических участков 21a, 21b, разделенных непроводящим зазором G, может быть ассоциирована с парой соседних датчиков 12a, 12b. Также могут существовать дополнительные несущественные связи (не показано), например, одного датчика с соседними металлическими участками, или между металлическими участками.
Фиг. 2B показывает вариант осуществления, в котором плотность металлических участков 21 меньше плотности датчиков 12. Соответственно несколько участков может быть ассоциировано с одним датчиком. Вновь в данном случае пара соседних металлических участков 21a, 21b, разделенных непроводящим зазором G, может быть ассоциирована с парой соседних датчиков 12a, 12b. Также может возникать то, что некоторые участки между датчиками могут связываться с несколькими датчиками.
Соответственно каждый вариант осуществления иллюстрирует соответствующие емкостные датчики 12a, 12b ассоциированные с соответствующими ближайшими металлическими участками 21a, 21b, т.е., так что емкостные датчики 12a, 12b выполнены с возможностью измерения емкостной связи Ca, Cb с их ассоциированными металлическими участками 21a, 21b. Кроме того, в каждом варианте осуществления по меньшей мере подмножество металлических участков содержит пары соседних металлических участков 21a, 21b с соответствующими парами ассоциированных соседних емкостных датчиков 12a, 12b. В частности, эти соответствующие пары содержат первый емкостной датчик 12a, ассоциированный с первым металлическим участком 21a, и соседний второй емкостной датчик 12b, ассоциированный с соседним вторым металлическим участком 21b. Кроме того, соседние металлические участки 21a, 21b являются электрически изолированными друг от друга посредством смежного непроводящего зазора G без металлического слоя между ними. Следует иметь в виду, что в каждом из вариантов осуществления не допускают того, чтобы емкостной изолирующий барьер формировался посредством промежуточного металлического участка без ассоциированного датчика между металлическими участками, ассоциированными с соседними датчиками. Такой барьер может иначе вмешиваться в перекрестные помехи между участками, которые в данном случае являются желательными для того, чтобы улучшать позиционную точность. Другими словами, событие касания пальцем по соседним металлическим участкам может быть зарегистрировано двумя или более датчиками.
Фиг. 3A-3C схематично иллюстрируют влияние металлических участков на измеряемый сигнал датчика.
Фиг. 3A схематично иллюстрирует вид поперечного сечения варианта осуществления устройства 100 зеркала с дополнительными подробностями. Несмотря на то, что фигура показывает устройство зеркала сходное с вариантом осуществления Фиг. 2A, будет понятно, что нижеследующее описание вариантов осуществления может в равной степени применяться к другим вариантам осуществления, в частности с другими плотностями металлических участков, например, в соответствии с любой из Фиг. 2A, 2B или 2C.
В одном варианте осуществления, например, как показано, панель сенсорного экрана выполнена с возможностью регистрации одновременной связи (стрелки, указанные посредством Cf) между объектом «F» ввода и двумя или более соседними металлическими участками 21a, 21b через смежный непроводящий зазор «G» посредством измерения относительной емкостной связи (стрелки, указанные посредством Ca и Cb) между соответствующими двумя или более соседними металлическими участками 21a, 21b и их соответствующими ассоциированными емкостными датчиками 12a, 12b в соответствующих позициях датчика.
В другом или дополнительном варианте осуществления максимальный размер «L» металлических участков в направлении параллельном зеркальной поверхности, непроводящий зазор «G» между металлическими участками и расстояние металлических участков до их ассоциированных емкостных датчиков конфигурируются чтобы обеспечить прохождение первой емкостной связи (Cf) между пальцем F и множеством металлических участков 21a, 21b через вторую емкостную связь (Ca, Cb) между множеством металлических участков 21a, 21b и их ассоциированными емкостными датчиками 12a, 12b.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления соседние металлические участки 21a, 21b выполнены с возможностью наличия емкостной связи Cab через зазор «G» между ними, т.е. присутствуют перекрестные помехи между соседними участками с ассоциированными датчиками. В одном варианте осуществления соответствующие емкостные датчики 12a, 12b отделяются от соответствующих ассоциированных ближайших металлических участков 21a, 21b расстоянием d между 0,005 и 5 миллиметрами, предпочтительно между 0,1 и 3 миллиметрами, например, 0,5 миллиметра. В некоторых вариантах осуществления соседние металлические участки имеют размеры «L», которые сравнимы или меньше разделения между соседними позициями датчика (разрешение датчиков).
Фиг. 3B схематично иллюстрирует то, каким образом нормальные емкостные эффекты события касания (указанного гладкой кривой Cf) могут привести к емкостным эффектам C21a, C21b на металлических участках, затронутых его детализацией или пикселизацией.
Фиг. 3C схематично иллюстрирует то, каким образом событие касания объекта «F» ввода таким образом может быть зарегистрировано посредством металлических участков 21a, 21b в качестве измерения C12a, C12b в емкостных датчиках 12. Следует иметь в виду, что посредством сглаживания и/или интерполяции измерений C12a, C12b может быть получена соответствующая кривая Cxy из которой может быть вычислена позиция X', которая является близкой к 'фактической' позиции X (т.е., позиции, которая будет измерена по кривой Cf без металлических участков).
Соответственно в одном варианте осуществления панель сенсорного экрана выполнена с возможностью предоставления позиционного отображения Cxy переменных величин емкостной связи C12a, C12b как функции позиции X, Y по сетке из позиций Sxy датчика. Например, позиционное отображение Cxy вычисляется посредством интерполяции и/или сглаживания переменных величин емкостной связи C12a, C12b, измеренных по сетке из позиций Sxy датчика. Вычисления, как описано в данном документе, могут быть выполнены в схеме аппаратного обеспечения и/или программном обеспечении, например, выделенном или общего назначения контроллере или процессоре. В некоторых вариантах осуществления позиционное отображение имеет разрешение, которое является более точным чем межцентровое расстояние между соседними металлическими участками 21a, 21b. Например, устройство зеркала выполнено с возможностью вычисления позиции X' объекта «F» ввода на основании позиционного отображения Cxy.
Для улучшения точности преимущественным может быть выравнивание металлических участков с расположенными снизу емкостными датчиками 12 (здесь не показано). В качестве альтернативы или в дополнение некоторые варианты осуществления могут содержать схему калибровки (аппаратного обеспечения и/или программного обеспечения), выполненную с возможностью калибровки смещения между вычисленной позицией X' объекта «F» ввода и фактической позицией «X» объекта «F» ввода, при этом смещение может быть вызвано детализацией и/или сдвинутой позицией металлических участков 21a, 21b по отношению к расположенной снизу сетке из емкостных датчиков 12.
Фиг. 4A схематично иллюстрирует изображение в разобранном виде компонентов, используемых для изготовления варианта осуществления устройства 100 зеркала. Несмотря на то, что зеркальная поверхность 20 показан на 'изображении в разобранном виде' на расстоянии от панели 10 сенсорного экрана, для хороших условий просмотра зеркальная поверхность 20 применяется настолько близко к дисплею и панели сенсорного экрана, насколько это технически возможно или реализуемо на практике. Как показано сетка из емкостных датчиков на панель 10 сенсорного экрана покрывается зоной заполненной металлическими участками (21a, 21b и т.д.), при этом все металлические участки в зоне разделены единым смежным непроводящим зазором «G», например, сеткой взаимно соединенных линий.
В соответствии с одним аспектом фигура иллюстрирует способ изготовления, в котором предоставляется панель 10 сенсорного экрана. Например, панель 10 имеет сетку емкостных датчиков (не показано) для обнаружения емкостным образом позиции X, Y объекта ввода (не показано), такого как кончик «F» пальца, рядом с панелью 10 сенсорного экрана. Панель 10 также может иметь интегрированный или отдельный управляемый дисплей (здесь явно не показано). Способ может содержать покрытие панели 10 сенсорного экрана с двухсторонней зеркальной поверхностью 20, содержащей металлический слой, разделенный по зеркальной поверхности 20 на отдельные металлические участки 21a, 21b. Металлические участки 21a, 21b являются электрически изолированными друг от друга, позволяя сетке 12 емкостных датчиков обнаруживать позицию X, Y объекта ввода через зеркальную поверхность 20.
В одном варианте осуществления зеркальная поверхность 20 формируется посредством обеспечения металлического слоя на подложке и травления линий зазора на металлическом слое, чтобы сформировать отдельные металлические участки 21a, 21b, которые являются электрически изолированными друг от друга. В другом или дополнительном варианте осуществления шаблон линий зазора вытравливается на металлическом слое 21, используя шаблон маски (не показано). В качестве альтернативы или в дополнение шаблон вытравливается, используя лазерный луч. Также могут быть использованы другие методики для изготовления разбитого металлического слоя.
Фиг. 4B схематично иллюстрирует изображение в разобранном виде дополнительных компонентов в конкретном варианте осуществления устройства 100 зеркала. Например, устройство 100 зеркала содержит переднюю рамку 31 и заднюю панель 32 для закрепления панели 10 сенсорного экрана и зеркальной поверхности 20 между ними. Например, дополнительная электрическая схема может быть предусмотрена в задней панели 32. Задняя панель 32 может опционально быть оборудована подставкой 33, чтобы позиционировать устройство 100 зеркала на поверхности стола. В качестве альтернативы или в дополнение может быть предусмотрено средство для подвешивания устройства 100 зеркала на стене. В показанном варианте осуществления площадь зеркальной поверхности 20 больше площади панели 10 сенсорного экрана. Это может сэкономить стоимость при этом, например, панель 10 сенсорного экрана содержит обычное ядро планшета. В качестве альтернативы также может быть использована большая панель 10, например, того же самого размера, что и зеркальная поверхность 20.
Фиг. 5A и 5B схематично иллюстрируют примеры шаблонов неправильной формы для разделения металлического слоя зеркальной поверхности. В одном варианте осуществления, линии S разделения между металлическими участками 21a, 21b отражающего металлического слоя 21 формируют шаблон неправильной формы. Например, шаблон неправильной формы содержит линии S разделения между металлическими участками, которые проходят в трех или более разных направлениях. Например, линии S разделения имеют прямой фрагмент с максимальной длиной менее пяти миллиметров, предпочтительно меньше 2 миллиметров. Например, шаблон неправильной формы содержит кривые линии. Также возможны сочетания. Вместо шаблона неправильной формы металлических участков в качестве альтернативы также может быть использован шаблон правильной формы с, например, квадратными или прямоугольными металлическими участками. Такой шаблон правильной формы может обладать преимуществом в отношении изготовления.
Для ясности и краткости описания признаки были описаны в данном документе как часть одного и того же или отдельных вариантов осуществления, тем не менее, следует иметь в виду, что объем изобретения может включать в себя варианты осуществления с сочетаниями всех или некоторых из описанных признаков. Например, несмотря на то, что варианты осуществления были показаны для организаций устройств зеркала с панелью сенсорного экрана, дисплеем и зеркальной поверхностью, специалисты в соответствующей области техники также могут предвидеть альтернативные пути с преимуществами настоящего изобретения для достижения сходной функции или результата. Например, дисплей может быть опущен или предоставлен посредством внешнего дисплейного источника, отдельного от устройства зеркала с сенсорным экраном. Например, электрические компоненты и структуры могут быть объединены или раздроблены на один или более альтернативные компоненты. Различные элементы вариантов осуществления, как обсуждается и показано, предлагают определенные преимущества, такие как предоставление высококачественных отражающих поверхностей, которые легко изготавливаются и обеспечивают возможность емкостного восприятия. Конечно, следует иметь в виду, что любой из вышеприведенных вариантов осуществления или процессов может быть объединен с одним или более другими вариантами осуществления или процессами для того, чтобы обеспечивать даже дальнейшие улучшения в поиске и согласовании исполнений и преимуществ. Следует иметь в виду, что данное изобретение предлагает конкретные преимущества для интеллектуальных приборов личной гигиены и красоты и в целом может быть применено для любого приложения, в котором требуется ввод сигнала от датчика через отражающий слой.
При толковании прилагаемой формулы изобретения следует понимать, что слово «содержащий» не исключает присутствия других элементов или действий, помимо тех, что перечислены в заданном пункте формулы изобретения; элементы в форме единственного числа не исключают присутствия множества таких элементов; любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не ограничивают ее объем; несколько «средств» может быть представлено одним и тем же или другим элементами(ами) или реализованной структурой или функцией; любые из раскрытых устройств или их частей могут быть объединены вместе или разделены на дополнительные части, при условии что конкретно не сформулировано иное.
1. Устройство зеркала с сенсорным экраном, содержащее:
- панель сенсорного экрана с емкостными датчиками, определяющими сетку из позиций датчиков для обнаружения позиции объекта ввода, такого как кончик пальца, по поверхности устройства зеркала; и
- зеркальную поверхность, покрывающую панель сенсорного экрана с ее передней стороны, обращенной к передней стороне устройства зеркала, и выполненную с возможностью по меньшей мере частичного отражения зеркального изображения на передней стороне зеркальной поверхности;
при этом зеркальная поверхность содержит отражающий металлический слой, разделенный на отдельные металлические участки, которые являются электрически изолированными друг от друга; при этом соответствующие емкостные датчики ассоциированы с соответствующими ближайшими металлическими участками, при этом емкостные датчики выполнены с возможностью измерения емкостной связи с их ассоциированными металлическими участками;
при этом по меньшей мере подмножество металлических участков содержит пары соседних металлических участков с соответствующими парами ассоциированных соседних емкостных датчиков, содержащими первый емкостной датчик, ассоциированный с первым металлическим участком, и соседний второй емкостной датчик, ассоциированный с соседним вторым металлическим участком;
при этом соседние металлические участки являются электрически изолированными друг от друга посредством одного смежного непроводящего зазора с шириной между 10 и 200 микрометрами без металлического слоя между ними, при этом панель сенсорного экрана выполнена с возможностью регистрации одновременной связи между объектом ввода и двумя или более соседними металлическими участками через смежный непроводящий зазор посредством измерения относительной емкостной связи между соответствующими двумя или более соседними металлическими участками и их соответствующими ассоциированными емкостными датчиками в соответствующих позициях датчика, при этом позиционное отображение вычисляется посредством интерполяции и/или сглаживания переменных величин емкостной связи, измеренной по сетке из позиций датчика.
2. Устройство зеркала с сенсорным экраном по п. 1, в котором панель сенсорного экрана выполнена с возможностью предоставления позиционного отображения переменных величин емкостной связи как функции позиции по сетке из позиций датчика.
3. Устройство зеркала с сенсорным экраном по п. 1, в котором соответствующие емкостные датчики отделены от их соответствующих ассоциированных ближайших металлических участков расстоянием между 0,05 и 5 миллиметрами, предпочтительно между 0,1 и 3 миллиметрами.
4. Устройство зеркала с сенсорным экраном по п. 1, в котором отдельные металлические участки отражающего металлического слоя отделены друг от друга зазором шириной между 10 и 100 микрометрами.
5. Устройство зеркала с сенсорным экраном по п. 1, в котором линии разделения представлены между отдельными металлическими участками отражающего металлического слоя, и при этом линии разделения формируют шаблон неправильной формы, при этом линии разделения между отдельными металлическими участками проходят в трех или более разных направлениях и/или при этом линии разделения имеют прямые фрагменты максимальной длины менее пяти миллиметров.
6. Устройство зеркала с сенсорным экраном по п. 1, в котором максимальный размер отдельных металлических участков в направлении параллельном поверхности зеркала составляет максимум двенадцать миллиметров.
7. Устройство зеркала с сенсорным экраном по п. 1, в котором соседние металлические участки имеют размеры, которые являются сопоставимыми с или меньше разделения между соседними емкостными датчиками.
8. Устройство зеркала с сенсорным экраном по п. 1, содержащее управляемый дисплей для предоставления изображения дисплея с подсветкой, при этом зеркальная поверхность выполнена с возможностью по меньшей мере частично пропускать изображение дисплея с подсветкой с задней стороны зеркальной поверхности через зеркальную поверхность к передней стороне зеркальной поверхности.
9. Устройство зеркала с сенсорным экраном по п. 8, в котором дисплей содержит пиксели, выполненные с возможностью формирования изображения дисплея.
10. Устройство зеркала с сенсорным экраном по п. 9, при этом устройство зеркала содержит контроллер дисплея, выполненный с возможностью управления изображением дисплея посредством управления пикселями.
11. Способ изготовления устройства зеркала с сенсорным экраном, содержащий этапы, на которых:
- предоставляют панель сенсорного экрана с емкостными датчиками, определяющими сетку из позиций датчиков для обнаружения позиции объекта ввода, такого как кончик пальца, по поверхности устройства зеркала;
- покрывают панель сенсорного экрана с ее передней стороны, обращенной к передней стороне устройства зеркала, зеркальной поверхностью, содержащей отражающий металлический слой, выполненный с возможностью по меньшей мере частичного отражения зеркального изображения на передней стороне зеркальной поверхности; и
- делят отражающий металлический слой на отдельные металлические участки, которые являются электрически изолированными друг от друга; при этом соответствующие емкостные датчики ассоциированы с соответствующими ближайшими металлическими участками, при этом емкостные датчики выполнены с возможностью измерения емкостной связи с их ассоциированными металлическими участками;
при этом по меньшей мере подмножество металлических участков содержит пары соседних металлических участков с соответствующими парами ассоциированных соседних емкостных датчиков, содержащими первый емкостной датчик, ассоциированный с первым металлическим участком, и соседний второй емкостной датчик, ассоциированный с соседним вторым металлическим участком;
при этом соседние металлические участки являются электрически изолированными друг от друга посредством одного смежного непроводящего зазора с шириной между 10 и 200 микрометрами без металлического слоя между ними, при этом панель сенсорного экрана выполнена с возможностью регистрации одновременной связи между объектом ввода и двумя или более соседними металлическими участками через смежный непроводящий зазор посредством измерения относительной емкостной связи между соответствующими двумя или более соседними металлическими участками и их соответствующими ассоциированными емкостными датчиками в соответствующих позициях датчика, при этом позиционное отображение вычисляется посредством интерполяции и/или сглаживания переменных величин емкостной связи, измеренной по сетке из позиций датчика.
12. Способ по п. 11, в котором зеркальная поверхность формируется посредством предоставления металлического слоя на подложке и посредством травления линий зазора на металлическом слое, чтобы сформировать отдельные металлические участки, которые являются электрически изолированными друг от друга.
13. Способ по п. 11, в котором шаблон линий зазора вытравливается в металлическом слое, используя шаблон маски.
14. Способ по п. 11, содержащий прохождение первой емкостной связи между пальцем и множеством металлических участков через вторую емкостную связь между множеством металлических участков и их соответствующими ассоциированными емкостными датчиками.
15. Способ по п. 14, содержащий создание емкостной связи между соседними металлическими участками через непроводящий зазор между ними.
