EP2761415A1 - Interface utilisateur sans contact - Google Patents

Interface utilisateur sans contact

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Publication number
EP2761415A1
EP2761415A1 EP12756770.9A EP12756770A EP2761415A1 EP 2761415 A1 EP2761415 A1 EP 2761415A1 EP 12756770 A EP12756770 A EP 12756770A EP 2761415 A1 EP2761415 A1 EP 2761415A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensors
actuating member
sensor array
matrix
user interface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12756770.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Yves GOMEZ
Laurent Jamet
Emmanuel GUERINEAU
Christophe Premont
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isorg SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Isorg SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isorg SA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Isorg SA
Publication of EP2761415A1 publication Critical patent/EP2761415A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
    • G—PHYSICS
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04101—2.5D-digitiser, i.e. digitiser detecting the X/Y position of the input means, finger or stylus, also when it does not touch, but is proximate to the digitiser's interaction surface and also measures the distance of the input means within a short range in the Z direction, possibly with a separate measurement setup
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    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger
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    • G06F2203/04106—Multi-sensing digitiser, i.e. digitiser using at least two different sensing technologies simultaneously or alternatively, e.g. for detecting pen and finger, for saving power or for improving position detection
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    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04108—Touchless 2D- digitiser, i.e. digitiser detecting the X/Y position of the input means, finger or stylus, also when it does not touch, but is proximate to the digitiser's interaction surface without distance measurement in the Z direction

Definitions

  • the present invention relates to a user interface device, or human-machine interface.
  • Controllable user interface devices have already been proposed by simply sliding the finger or the hand on a surface that is sensitive to touch, or touch surface.
  • the touch surface can be superimposed on a display screen, which allows for an interactive user interface, or touch screen.
  • Screens and touch surfaces are currently used in many areas. For example, they have already been used to control mobile phones, computers, television sets, motor vehicles, ticket machines, industrial equipment, medical equipment, etc.
  • a disadvantage of this type of interface is that the touch surface tends to get dirty fairly quickly in contact with the fingers of users. This implies that regular cleaning must be provided, especially when used in dirty environments (factories, public transport, etc.). Touch surfaces also pose a hygiene problem, particularly in hospitals where they can be a vector of disease transmission. Moreover, the operation of the tactile surfaces is generally degraded when the user is equipped with gloves. This can be problematic in certain areas of application (industry, surgery, outdoor use in cold weather, automatic ski station ticketing, etc.).
  • Patent application US20080297487 describes ⁇ utili zation of one or more proximity sensors in combination with a touchscreen, to detect events such as overflying actuating member (finger, hand, object, etc. ) above the screen. This allows the user to perform certain actions without having to touch the touch surface.
  • the proximity sensors described in this document include at least one infrared transmitter and at least one infrared receiver. In operation, the sensor continuously emits infrared radiation. When a finger, a hand, or an object passes near the sensor, a portion of the infrared radiation emitted is reflected towards the receiver, and the sensor derives information relating to the presence of an object near the touch surface .
  • a disadvantage of this type of device lies in the fact that the emission of infrared radiation by the proximity sensors causes excessive consumption of energy.
  • tactile surfaces, touch screens, and proximity sensors of the aforementioned type are relatively complex devices to achieve.
  • the manufacturing semiconductor components organi c ⁇ remains relatively complex.
  • relatively high temperatures for example greater than 250 ° C.
  • such components can be made only on particularly strong supports, and using relatively expensive equipment.
  • the juxtaposition of such components on large surfaces is difficult because the depositing equipment can hardly (or at a prohibitive cost) deal with media of large dimensions (for example with a diameter greater than 30 cm).
  • an object of an embodiment of the present invention is to provide a user interface device at least partially overcoming some of the disadvantages of existing devices.
  • an object of an embodiment of the present invention is to provide an interface device that can be actuated without contact with the user.
  • Another object of an embodiment of the present invention is to provide a non-contact user interface device capable of operating without emitting radiation.
  • an object of an embodiment of the present invention is to provide a user interface device based on organic conductive and semiconductor materials.
  • Another object of an embodiment of the present invention is to provide a user interface device that is easier to make than known devices.
  • Another object of an embodiment of the present invention is to provide a user interface device that can be produced on supports that are more varied than the current devices and in particular on low-cost supports such as plastic, paper, and fabric. etc.
  • an object of an embodiment of the present invention is to provide an interactive display surface that can be used for advertising or communication purposes.
  • an embodiment of the present invention provides a user interface device comprising a photon sensor array, adapted to detect shadowing variations of an actuating member and to derive representative information therefrom. a variation of position of the actuating member.
  • this device is adapted to derive from shadow variations information representative of a variation in distance between the actuator and the sensor array. According to one embodiment of the present invention, this device is adapted to detect variations in the level of luminous intensity received by the sensors, and to deduce information representative of a variation in distance between the actuating member and the matrix of sensors.
  • this device is adapted to derive shadow variations information representative of a variation of the position of the actuator member parallel to the sensor array.
  • this device has no optical system between the sensor array and the actuator.
  • a translucent protective layer covers the array of sensors.
  • the surface of the sensor array is greater than the surface of the actuating member opposite said matrix.
  • the actuating member is at a distance greater than ten centimeters from the sensor array.
  • this device further comprises a matrix of light display pixels.
  • the photon sensors are made of transparent materials.
  • this device further comprises a matrix of infrared emitters.
  • this device further comprises a penumbra sensor and means for activating the infrared emitters when the brightness is below a threshold.
  • the photon sensors are organic sensors made by depositing conductive and organic semiconductor materials in liquid form on a dielectric support.
  • the dielectric support is made of a material of the group comprising glass, plastic, paper, cardboard and fabric.
  • Another embodiment of the present invention provides an interactive display surface comprising a user interface device of the aforementioned type, and display means made by depositing conductive and organic semiconductor materials in liquid form on the dielectric support.
  • Another embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a user interface device of the aforementioned type, wherein the sensors are made at a temperature below 150 ° C and at atmospheric pressure.
  • Fig. 1 is a perspective view schematically showing an embodiment of a user interface device
  • Fig. 2 is a sectional view of the user interface device of Fig. 1;
  • Figure 3 is a sectional view showing an alternative embodiment of an interface device utili ⁇ sateur
  • Fig. 4 is a sectional view showing another alternative embodiment of a user interface device
  • Figs. 5A and 5B are sectional views schematically and partially showing an embodiment of a user interface device based on organic conductive and semiconductor materials
  • Figure 6 is a sectional view schematically and partially showing an alternative embodiment of the device of Figures 5A and 5B;
  • FIG. 7 schematically represents an embodiment of an interactive display surface that can be used for advertising purposes.
  • a user interface device adapted to detect variations of the shadow of an actuator on a matrix of photon sensors, or photodetectors, and deriving therefrom information representative of a variation of position of the actuating member.
  • position of the actuator means here a relative position relative to the interface device. It will be possible in particular to provide a mode of use wherein the user interface device itself is moved, the actuator remaining fixed.
  • Figures 1 and 2 schematically show an embodiment of a user interface device.
  • Figure 1 is a perspective view of the device 10, and
  • Figure 2 is a sectional view along the plane 2 of Figure 1.
  • the device 10 comprises an array of photon sensors, or photodetectors 12 (FIG. 2).
  • the sensors 12 are arranged on a flat surface.
  • Embodiments may however be provided in which the sensors 12 are arranged on a non-planar surface.
  • the sensor array 12 may be surmounted by a transparent or translucent protective coating 14, for example a glass plate or a plastic coating.
  • the device 10 is adapted to detect variations of the drop shadow of an actuating member 16 on the sensor array 12, when the actuating member is disposed between a light source and the matrix.
  • the actuating member 16 may be a user's finger, his hand, or any other object.
  • the light source is preferably the ambient light, for example the sun or the electric lighting inside a room of a building.
  • the actuating member 16 is placed directly opposite the sensor array 12, that is to say that no optical system is provided between the matrix and the actuating member.
  • the surface occupied by the matrix of sensors is preferably greater than the surface of the projection of the actuating member in the plane of this matrix. More generally (in particular if the sensor matrix 12 does not occupy a flat surface), the surface of the sensor array 12 is greater than the surface of the actuating member opposite this matrix.
  • the device 10 is adapted to detect movements of the action element ⁇ réelle in a plane parallel to the plane of the matrix of sensors 12, and variations in the distance Z between the body of the sensor. actuation and the sensor array 12.
  • the device 10 measures the ambient luminosity, that is to say the luminous intensity received by each sensor 12 when no actuator is disposed opposite the sensor array 12.
  • the cast shadow of the actuator on the array of sensors results in a decrease in the light intensity received by some of the sensors. This allows the device 10 to detect the presence of the actuating member 16 in the vicinity of the matrix and, if necessary, to follow the movements of the actuating member in a plane parallel to the plane of the matrix ( or parallel to the surface occupied by the matrix if this surface is not flat).
  • the level of light intensity received by the sensors 12 also varies.
  • the light intensity received by the sensors 12 in the shadow of the actuating member decreases, and when the actuating member 16 is removed from the sensor array, the light intensity increases.
  • the device 10 is adapted to derive variations in intensity from the drop shadow of the actuating member with information relating to variations in the distance Z between the actuating member and the matrix of sensors.
  • the device 10 is adapted to detect the three-dimensional position of the actuating member 16 in the space facing the sensor array.
  • the device 10 may comprise signal processing means provided by the sensors 12 (for example a microprocessor), and communication means with a device or a system to be controlled ( wired or wireless link).
  • the sensors 12 for example a microprocessor
  • communication means with a device or a system to be controlled ( wired or wireless link).
  • each photodetector 12 may comprise a focusing lens, for example a Fresnel lens.
  • a lens matrix then interfaces between the photosensitive region of the photodetector matrix 12 and the coating 14, or is integrated with the coating 14. The lens prediction makes it possible to improve the lateral detection resolution of the actuator member, especially when it is remote from the device 10.
  • An advantage of the interface device 10 described in connection with FIGS. 1 and 2 is that it can be actuated without contact with the user. Note however that the device 10 can also operate in the manner of a tactile surface, that is to say that if the user slides his finger on the upper face of the device (upper face of the protective coating 14 in this example), the device will be able to determine the two-dimensional position of the actuating member on the sliding surface (distance Z equal to the thickness of the protective coating 14).
  • Another advantage of the interface device 10 is that it makes it possible to provide information relating to the distance between the actuating member and the sensors 12. for example to implement virtual object control applications in three dimensions, or three-dimensional navigation.
  • Another advantage of the interface device 10 is that it does not require, for its operation, the emission of infrared radiation or other, which allows to minimize its power consumption.
  • the shadow of the actuating member is used to obtain information relating to the position of the actuating member. It is also possible to use the image of the actuator as seen by the photon sensors. Note that in practice, the drop shadow and the image of the actuating member do not coincide, unless the light source is placed exactly in the axis of projection of the actuating member on the sensor array. Alternatively, the device 10 will be able to detect both the drop shadow and the image of the actuating member to obtain more precise information relating to the position or variations of the position of the actuating member.
  • the device 10 comprises for example a signal processing software provided by the photodetector matrix, adapted to detect the drop shadow and possibly the image of the actuating member.
  • the device 10 is adapted to operate (i.e., to detect the drop shadow of the actuator) when the actuator 16 is located at a greater distance. 10 cm from the sensor array, for example a distance of between 10 cm and 1 m.
  • Fig. 3 is a sectional view showing an alternative embodiment in which a user interface device 30 includes a display screen, so as to provide an interactive interface.
  • the device 30 of FIG. 3 comprises the same elements as the device 10 of FIGS. 1 and 2, and comprises in in addition to a matrix of pixels 32 of light display (or backlight).
  • the pixels 32 for example light-emitting diodes, are arranged in a plane parallel to the photodetector matrix 12, and between the photodetector matrix and the protective coating 14.
  • the photodetector matrix 12 and the pixel matrix 32 are superimposed with a slight shift so that, in top view, the pixels 32 are not facing the sensors 12, which would hide the sensors 12 and prevent the detection of the drop shadow of the actuating member .
  • the photon sensor matrix 12 is placed between the display pixel matrix 32 and the protective coating 14. In this case, it is possible to superimpose the sensors 12 and the pixels 32 without any offset, provided that the sensors 12 are made of transparent or translucent materials.
  • the detection and display matrices are not superimposed, but are produced in the same level of the stack of conductive and semiconductive layers (alternating pixels 32 and sensors 12).
  • the display screen associated with the interface device 30 is not necessarily a light emitting diode screen, but may be made in any other suitable technology.
  • the display screen is not superimposed on the user interface device but is remote and connected to the interface device by a wired or wireless link.
  • Fig. 4 is a sectional view showing another alternative embodiment in which a user interface device 40 includes infrared proximity sensors.
  • the device 40 of FIG. 4 comprises the same elements as the device 10 of FIGS. 1 and 2, and furthermore comprises an array of infrared emitters 42.
  • each of the transmitters 42 continuously emits infrared radiation.
  • the actuator 16 flies over a transmitter 42, part of the emitted radiation is reflected to a neighboring photodetector 12, which can deduce information relating to the presence of an object above the interface.
  • the infrared emitters 42 in combination with the photodetectors 12, allow the device 40 to implement the same functions for detecting the positional changes of the actuating member 16 as the photodetectors 12 alone used as shading detectors. .
  • infrared detection compared to shading detection is that its operation is independent of ambient lighting and therefore more robust.
  • infrared detection can operate in the dark, in the absence of an external light source. It will be possible to alternate between a low power operating mode, based on the detection of the drop shadow of the actuator by the photodetectors 12 when ambient lighting allows, and an infrared operating mode when the Illumination conditions do not allow the detection of drop shadow. For example, it will be possible to provide a penumbra sensor to automatically switch from the low-power mode to the infrared mode when the ambient brightness becomes too low to enable the detection of drop shadow.
  • the interface device 40 can be associated with a display screen, not visible in FIG. 4.
  • a user interface device based on organic conductive and semiconductor materials.
  • Figs. 5A and 5B are sectional views schematically and partially illustrating an embodiment of a user interface device 50 based on organic conductive and semiconductor materials.
  • Fig. 5B is a sectional view in plane B of Fig. 5A
  • Fig. 5A is a sectional view in plane A of Fig. 5B.
  • the device 50 comprises a matrix of photon sensors, or photodetectors 52, preferably adapted to detect variations of the drop shadow of an actuating member (not visible in FIGS. 5A and 5B).
  • the photodetectors 52 are formed on one side of a transparent or translucent dielectric support or substrate 54, for example glass or plastic.
  • Each photodetector 52 comprises a stack comprising, in order from the substrate 54: a transparent electrode 56, for example made of indium tin oxide (ITO, of the English Indium Tin Oxide); a layer 58 made of a highly doped transparent organic semiconductor polymer (electron donor layer), for example a polymer known under the name PEDOT: PSS, which is a mixture of poly (3,4) -ethylenedioxythiophene and sodium polystyrene sulphonate; ; a layer 60 of an organic semiconductor polymer, for example poly (3-hexylthiophene) or poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P-type semiconductor), known under the name
  • a transparent electrode 56 for example made of indium tin oxide (ITO, of the English Indium Tin Oxide
  • a layer 58 made of a highly doped transparent organic semiconductor polymer (electron donor layer), for example a polymer known under the name PEDOT: PSS, which
  • P3HT or methyl [6, 6] -phenyl-C6-butanoate (N-type semiconductor), known as PCBM
  • PCBM methyl [6, 6] -phenyl-C6-butanoate
  • hole donor layer a layer 61 of a highly doped organic semiconductor polymer (hole donor layer); and an electrode 62, for example aluminum or silver.
  • the lower electrodes 56 have, in plan view, the form of parallel strips, each band 56 addressing all the photodetectors of the same line R ( Figure 5A) of the matrix.
  • the upper electrodes 62 have, seen from above, the shape of orthogonal strips to the electrodes 56, each band 62 addressing all the photodetectors of the same column C (FIG. 5B) of the matrix.
  • the lower electrode layer 56 extends continuously under each row R of photo ⁇ detectors 52 of the matrix, and the upper electrode layer 62 extends continuously on each column C of photodetectors 52 of the matrix. Laterally, the semiconductor regions 60 of the photodetectors 52 are separated from each other by a dielectric material 64. In addition, a transparent protective coating 65 covers the upper face of the matrix (electrodeside 62).
  • the photodetectors 52 are intended to be illuminated through the transparent substrate 54 (and through the transparent layers 56 and 58).
  • the incident radiation is represented by arrows 67, on the substrate side 54.
  • Figure 6 is a sectional view schematically and partially showing an alternative embodiment of the device 50 of Figures 5A and 5B.
  • the device of FIG. 6 differs from the device of FIGS. 5A and 5B in that the order of the layers of the photodetectors 52 is reversed.
  • Figure 6 is a sectional view along a column C of photodetectors. The corresponding section (in one row) has not been shown.
  • each photodetector 52 comprises a stack comprising, in order from the substrate 54, an electrode 62, for example made of aluminum or silver, a layer 61 made of a highly doped organic semiconductor polymer (hole donor layer). , a layer 60 of an organic semiconductive polymer, a layer 58 of a highly doped transparent organic semiconductor polymer (electron donor layer), and a transparent electrode 56.
  • a protective coating transparent 65 covers the upper face of the matrix (electrodes side 56).
  • the photodetectors 52 are here intended to be illuminated through the protective coating 65 (and through the transparent layers 56 and 58).
  • the incident radiation is represented by arrows 69, transparent coating side 65.
  • the materials of the aforementioned layers 56 to 65 are deposited in liquid form, for example in the form of conductive and semiconductive inks using ink jet printers. It will be noted that materials in liquid form also include gel materials that can be deposited by printing techniques. Annealing steps are optionally provided between the deposits of the different layers, but the annealing temperatures may not exceed 150 ° C, and the deposition and any annealing may be carried out at atmospheric pressure.
  • An advantage of the device 50 is that it can be realized more easily than existing devices. In particular, it can be carried out on more varied surfaces, and especially on larger surfaces and on any type of substrate, including on non-heat-resistant substrates, for example on flexible substrates made of plastic, paper, cardboard, fabric, etc. Note that in the device of FIGS. 5A and 5B, if the substrate is opaque, provision may be made to produce the upper electrode 62 in a transparent conductive material, and to illuminate the device by the upper face (in the orientation of the figure). Furthermore, the device 50 can be made using equipment (printing deposit equipment) compatible with industrial equipment for packaging, plastics, etc.
  • Another advantage of the device 50 is that its cost price is relatively low, because the equipment necessary for its production (printing deposit equipment) is less expensive than the equipment required for producing inorganic semiconductor devices, and less expensive than the usual equipment used to produce organic semiconductor components (low pressure evaporation and high temperature annealing equipment).
  • tactile or non-contact user interface devices in which semiconductor components are produced by depositing liquid organic conductive and semiconductive materials on a dielectric support.
  • semiconductor components are produced by depositing liquid organic conductive and semiconductive materials on a dielectric support.
  • photodetector matrix it will also be possible to produce, by printing organic materials, a display matrix (see FIG. 3) or infrared proximity sensors (see FIG. 4).
  • FIG. 3 A preferred application in which the invention is particularly advantageous is in devices of the type described in connection with FIGS. 1 to 4.
  • one or more access transistors are associated with each photodetector (active matrix).
  • the transistors can also be made from semi- organic conductors in liquid or gel form, by printing techniques.
  • an interactive display surface that can be used, for example, for advertising purposes.
  • Fig. 7 is a perspective view schematically showing an embodiment of an interactive display surface 70.
  • the surface 70 includes a display area (or screen)
  • the display area 72 is preferably of relatively large size. Preferably, the zone 72 extends over an area greater than 3 m 2.
  • the display area 72 is made by depositing organic conducting and semiconducting materials in liquid form on a dielectric support, by printing techniques.
  • the surface 70 is made on a paper or plastic poster, on a glass display case of a shop, on cardboard or on fabric, etc.
  • Such supports may constitute the dielectric support on which the display area 72 is printed.
  • an interface dielectric layer may be deposited by printing on the support, for example if the support is porous or does not exhibit satisfactory dielectric properties.
  • the display area 72 is for example an organic light-emitting diode screen.
  • the display area 72 may be made in any other technology for forming a display screen by depositing conducting materials, organic semiconductors, and dielectrics in liquid form.
  • the zone 72 can be made from organic electroluminescent materials.
  • the surface 70 comprises at least one photosensitive presence detector 74 (two detectors 74 in the example shown).
  • the surface 70 is formed on a glass showcase of a magazine, and the sensors 74 are placed towards distinct ends of the showcase (bottom left side and bottom right side), and adapted to provide a signal when a passer 76 (user) or an object is in front of one or the other of these ends, in the field of the detector.
  • the detector 74 may be a simple photodiode or photoresistor, an infrared proximity detector, an array of photon sensors of the type described in relation with FIGS. 1 to 6, or any other photosensitive detector.
  • the detectors 74 are made by depositing organic conductive and semiconductive materials in liquid form on a dielectric support, by printing techniques.
  • a control unit 77 is provided to control the display area 72 and display an animation (for example an image, a slide show, or a video), or, more generally, information, when the sensors 74 detect the presence of a user in front of the window.
  • the control unit 77 may be made by discrete electronic components, or by integrated circuits (the unit 77 comprises for example a microcontroller).
  • the control unit 77 may be attached to the surface 70, for example by gluing or embedding, or offset and housed in a housing outside the surface 70.
  • the control unit 77 may, like the 72 and the photosensitive sensors 74, be made in printed organic electronics, directly on the surface 70.
  • the connections 78 between the control unit 77, the display area 72, and the detectors 74, can be wireless or wired .
  • Conductive tracks made of a transparent conductive material that can be deposited in liquid form can for example be printed on the surface 70.
  • a sound emission device 80 for example comprising one or more speakers. This makes it possible to provide, in addition to the visual animation displayed on the display area 72, a sound animation.
  • the sound device can be realized in any known technology, for example based on piezoelectric materials.
  • the device 80 may be attached to the surface 70, for example by gluing or embedding, or be external to the surface 70.
  • the device 80 is made of liquid-formable materials (comprising, for example an organic piezoelectric material), and formed directly on the surface 70 by printing techniques.
  • the interactive surface 70 can be connected to an electrical power distribution network (such as the mains) or to a battery. If the electrical energy requirements of the surface 70 are not too great, it will be possible to use a battery made of materials that can be deposited in liquid form, printed directly on the surface 70.
  • an electrical power distribution network such as the mains
  • a battery made of materials that can be deposited in liquid form, printed directly on the surface 70.
  • an advertising device comprising a contactless interactive surface of large size (for example of the order of several square meters), adapted to trigger the display of an animation as soon as possible. a person (user) passes near the surface.
  • control unit can then be programmed to vary the animation according to the position of the user in front of the surface ( multiple triggers).
  • a matrix of photodetectors of the type described in relation with FIGS. 1 to 6 may be superimposed on the display area 72.
  • the photodetector matrix then plays the role of the presence detectors. 74.
  • Such embodiment allows to implement an interactive animation, that is to say, responsive to user actions (movements, changes in position, approxi mation ⁇ or away from the surface, etc.) .
  • the interactive display surface described in connection with Figure 7 may be used for other applications that the animation of a showcase of a trade. More generally, such an interactive display surface may be used for any type of advertising or communication application. Those skilled in the art will for example adapt the proposed operation to produce interactive packaging for commercial products (food or otherwise).

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (10) d'interface utilisateur comprenant une matrice de capteurs de photons (12), adapté à détecter des variations de l'ombre d'un organe d'actionnement (16) et à en déduire une information représentative d'une variation de position de l'organe d'actionnement.

Description

INTERFACE UTILISATEUR SANS CONTACT
Domaine de 1 ' invention
La présente invention concerne un dispositif d'interface utilisateur, ou interface homme-machine .
Exposé de 1 ' art antérieur
On a déjà proposé des dispositifs d'interface utilisateur contrôlables par simple glissement du doigt ou de la main sur une surface sensible au toucher, ou surface tactile. La surface tactile peut être superposée à un écran d'affichage, ce qui permet de réaliser une interface utilisateur interactive, ou écran tactile.
Les écrans et surfaces tactiles sont actuellement utilisés dans de nombreux domaines. A titre d'exemple, ils ont déjà été utilisés pour commander des téléphones mobiles, des ordinateurs, des postes de télévision, des véhicules automobiles, des billetteries automatiques, des équipements industriels, des équipements médicaux, etc.
Un inconvénient de ce type d'interface est que la surface tactile tend à se salir assez rapidement au contact des doigts des utilisateurs. Ceci implique qu'un nettoyage régulier doit être prévu, en particulier en cas d'utilisation dans des environnements salissants (usines, transports en communs, etc.). Les surfaces tactiles posent en outre un problème d'hygiène, en particulier dans les hôpitaux où elles peuvent être un vecteur de transmission de maladies. Par ailleurs, le fonctionnement des surfaces tactiles est généralement dégradé lorsque l'utilisateur est équipé de gants . Ceci peut poser problème dans certains domaines d'application (industrie, chirurgie, utilisation en extérieur par temps froid, billetterie automatique de station de ski, etc . ) .
La demande de brevet US20080297487 décrit l'utili¬ sation d'un ou plusieurs capteurs de proximité en combinaison avec un écran tactile, pour détecter des événements tels que le survol d'un organe d' actionnement (doigt, main, objet, etc.) au dessus de l'écran. Ceci permet à l'utilisateur de réaliser certaines actions sans avoir à toucher la surface tactile. Les capteurs de proximité décrits dans ce document comprennent au moins un émetteur infrarouge et au moins un récepteur infrarouge. En fonctionnement, le capteur émet en permanence un rayonnement infrarouge. Lorsqu'un doigt, une main, ou un objet passe à proximité du capteur, une partie du rayonnement infrarouge émis est réfléchi vers le récepteur, et le capteur en déduit une information relative à la présence d'un objet à proximité de la surface tactile.
Un inconvénient de ce type de dispositif réside dans le fait que l'émission du rayonnement infrarouge par les capteurs de proximité entraîne une surconsommation d'énergie indésirable.
Il serait souhaitable de pouvoir disposer d'un dispositif d'interface utilisateur sans contact susceptible de fonctionner sans émettre de rayonnement.
Par ailleurs, les surfaces tactiles, écrans tactiles, et les capteurs de proximité du type susmentionné, sont des dispositifs relativement complexes à réaliser.
Il serait souhaitable de pouvoir réaliser des surfaces et écrans tactiles et sans contact plus facilement. Il serait en outre souhaitable de pouvoir réaliser de tels dispositifs sur tous types de support et en particulier sur des supports souples tels que du plastique, du papier, du carton ou du tissu, sur des supports de grandes dimensions (panneaux publicitaires) , ou sur des supports jetables tels que des emballages de produits de consommation courante.
On a déjà proposé de réaliser des composants électroniques de type transistor, diode électroluminescente et photodétecteur, à base de matériaux conducteurs et semi¬ conducteurs organiques . Ces matériaux présentent 1 ' avantage d'être plus faciles à déposer et moins fragiles que les matériaux conducteurs et semiconducteurs inorganiques (par exemple le silicium) utilisés dans les filières technologiques traditionnelles .
La réalisation de composants semiconducteurs organi¬ ques reste toutefois relativement complexe. En particulier, il est nécessaire de prévoir des phases de dépôt à basse pression par évaporation et des phases de recuit à des températures relativement élevées, par exemple supérieures à 250 °C. Il en résulte que de tels composants ne peuvent être réalisés que sur des supports particulièrement résistants, et à l'aide d'équipements relativement coûteux. En outre, la juxtaposition de tels composants sur des grandes surfaces est difficile, car les équipements de dépôt peuvent difficilement (ou à coûts prohibitifs) traiter des supports de dimensions importantes (par exemple de diamètre supérieur à 30 cm) .
II serait par ailleurs souhaitable, par exemple dans le domaine de la publicité ou de la communication, de pouvoir réaliser une surface d'affichage capable d'afficher une animation et offrant des possibilités d'interaction avec un utilisateur.
Résumé
Ainsi, un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un dispositif d'interface utilisateur palliant au moins en partie certains des inconvénients des dispositifs existants. Selon un premier aspect, un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un dispositif d'interface susceptible d'être actionné sans contact avec l'utilisateur.
Un autre objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un dispositif d'interface utilisateur sans contact susceptible de fonctionner sans émettre de rayonnement .
Selon un second aspect, un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un dispositif d'interface utilisateur à base de matériaux conducteurs et semiconducteurs organiques.
Un autre objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un dispositif d'interface utilisateur plus facile à réaliser que les dispositifs connus.
Un autre objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un dispositif d'interface utilisateur réalisable sur des supports plus variés que les dispositifs actuels et notamment sur des supports à bas coût tels que le plastique, le papier, le tissu, etc.
Selon un troisième aspect, un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir une surface d'affichage interactive susceptible d'être utilisée à des fins publicitaires ou de communication.
Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un dispositif d'interface utilisateur comprenant une matrice de capteurs de photons, adapté à détecter des variations de l'ombre d'un organe d' actionnement et à en déduire une information représentative d'une variation de position de l'organe d' actionnement.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ce dispositif est adapté à déduire des variations d'ombre une information représentative d'une variation de distance entre l'organe d' actionnement et la matrice de capteurs. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ce dispositif est adapté à détecter des variations du niveau d'intensité lumineuse reçu par les capteurs, et à en déduire une information représentative d'une variation de distance entre l'organe d' actionnement et la matrice de capteurs.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ce dispositif est adapté à déduire des variations d'ombre une information représentative d'une variation de la position de l'organe d' actionnement parallèlement à la matrice de capteurs.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ce dispositif est dépourvu de système optique entre la matrice de capteurs et l'organe d' actionnement.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, une couche translucide de protection revêt la matrice de capteurs.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la surface de la matrice de capteurs est supérieure à la surface de l'organe d' actionnement en regard de ladite matrice.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'organe d' actionnement est à une distance supérieure à dix centimètres de la matrice de capteurs.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ce dispositif comprend en outre une matrice de pixels d'affichage lumineux.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, les capteurs de photons sont réalisés en des matériaux transparents .
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ce dispositif comprend en outre une matrice d'émetteurs infrarouge.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ce dispositif comprend en outre un capteur de pénombre et des moyens pour activer les émetteurs infrarouge lorsque la luminosité est inférieure à un seuil. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les capteurs de photons sont des capteurs organiques réalisés par dépôt de matériaux conducteurs et semiconducteurs organiques sous forme liquide sur un support diélectrique.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le support diélectrique est en un matériau du groupe comprenant le verre, le plastique, le papier, le carton et le tissu.
Un autre mode de réalisation de la présente invention prévoit une surface d'affichage interactive comprenant un dispositif d'interface utilisateur du type susmentionné, et des moyens d'affichage réalisés par dépôt de matériaux conducteurs et semiconducteurs organiques sous forme liquide sur le support diélectrique .
Un autre mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé de fabrication d'un dispositif d'interface utilisateur du type susmentionné, dans lequel les capteurs sont réalisés à une température inférieure à 150 °C et à pression atmosphérique .
Brève description des dessins
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 est une vue en perspective représentant de façon schématique un mode de réalisation d'un dispositif d'interface utilisateur ;
la figure 2 est une vue en coupe du dispositif d'interface utilisateur de la figure 1 ;
la figure 3 est une vue en coupe représentant une variante de réalisation d'un dispositif d'interface utili¬ sateur ;
la figure 4 est une vue en coupe représentant une autre variante de réalisation d'un dispositif d'interface utilisateur ; les figures 5A et 5B sont des vues en coupe représentant de façon schématique et partielle un mode de réalisation d'un dispositif d'interface utilisateur à base de matériaux conducteurs et semiconducteurs organiques ;
la figure 6 est une vue en coupe représentant de façon schématique et partielle une variante de réalisation du dispositif des figures 5A et 5B ; et
la figure 7 représente, de façon schématique, un mode de réalisation d'une surface d'affichage interactive susceptible d'être utilisée à des fins publicitaires.
Description détaillée
Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, comme cela est habituel dans la représentation des circuits intégrés, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. En outre, seuls les éléments utiles à la compréhension de 1 ' invention ont été représentés et seront décrits. En particulier, l'utilisation faite des dispositifs d'interface utilisateur décrits ci-après n'a pas été détaillée. L'homme de l'art saura utiliser les dispositifs proposés dans tout type de système susceptible d'être commandé via une interface tactile et/ou sans contact. De plus, les moyens de traitement des informations fournies par les dispositifs d'interface utilisateur décrits ci-après, et les moyens de liaison avec le ou les systèmes à commander, sont à la portée de l'homme de l'art et ne seront pas décrits.
Selon un premier aspect d'un mode de réalisation de la présente invention, on prévoit un dispositif d'interface utilisateur adapté à détecter des variations de l'ombre d'un organe d' actionnement sur une matrice de capteurs de photons, ou photodétecteurs, et à en déduire une information représentative d'une variation de position de l'organe d' actionnement.
On notera que par position de l'organe d' actionnement on entend ici une position relative par rapport au dispositif d'interface. On pourra notamment prévoir un mode d'utilisation dans lequel c'est le dispositif d'interface utilisateur lui-même qui est déplacé, l'organe d' actionnement restant fixe.
Les figures 1 et 2 représentent de façon schématique un mode de réalisation d'un dispositif 10 d'interface utilisateur. La figure 1 est une vue en perspective du dispositif 10, et la figure 2 est une vue en coupe selon le plan 2 de la figure 1.
Le dispositif 10 comprend une matrice de capteurs de photons, ou photodétecteurs 12 (figure 2) . Dans cet exemple, les capteurs 12 sont disposés sur une surface plane. Des modes de réalisation pourront toutefois être prévus dans lesquels les capteurs 12 sont disposés sur une surface non plane. La matrice de capteurs 12 peut être surmontée d'un revêtement de protection transparent ou translucide 14, par exemple une plaque de verre ou un revêtement en plastique.
Le dispositif 10 est adapté à détecter des variations de l'ombre portée d'un organe d' actionnement 16 sur la matrice de capteurs 12, lorsque l'organe d' actionnement est disposé entre une source lumineuse et la matrice.
L'organe d' actionnement 16 peut être un doigt de l'utilisateur, sa main, ou tout autre objet. La source de lumière est de préférence la lumière ambiante, par exemple le soleil ou l'éclairage électrique intérieur d'une pièce d'un bâtiment .
Dans cet exemple, l'organe d' actionnement 16 est placé directement en regard de la matrice de capteurs 12, c'est-à-dire qu'aucun système optique n'est prévu entre la matrice et l'organe d' actionnement . La surface occupée par la matrice de capteurs est de préférence supérieure à la surface de la projection de l'organe d' actionnement dans le plan de cette matrice. Plus généralement (en particulier si la matrice de capteurs 12 n'occupe pas une surface plane), la surface de la matrice de capteurs 12 est supérieure à la surface de l'organe d' actionnement en regard de cette matrice. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif 10 est adapté à détecter des déplacements de l'organe d' action¬ nement dans un plan parallèle au plan de la matrice de capteurs 12, et des variations de la distance Z entre l'organe d' actionnement et la matrice de capteurs 12.
Pour cela, lors d'une phase d'initialisation, le dispositif 10 mesure la luminosité ambiante, c'est-à-dire l'intensité lumineuse reçue par chaque capteur 12 lorsqu' aucun organe d' actionnement n'est disposé en regard de la matrice de capteurs 12.
Lorsque l'organe d' actionnement 16 est placé entre la source lumineuse et la matrice de capteurs, l'ombre portée de l'organe d' actionnement sur la matrice de capteurs entraîne une diminution de 1 ' intensité lumineuse reçue par certains des capteurs 12. Ceci permet au dispositif 10 de détecter la présence de l'organe d' actionnement 16 à proximité de la matrice et, le cas échéant, de suivre les déplacements de l'organe d' actionnement dans un plan parallèle au plan de la matrice (ou parallèlement à la surface occupée par la matrice si cette surface n'est pas plane).
Lorsque la distance Z entre l'organe d' actionnement et la matrice de capteurs 12 varie, le niveau d'intensité lumineuse reçu par les capteurs 12 varie également. En particulier, lorsque l'organe d' actionnement 16 est approché de la matrice de capteurs 12, l'intensité lumineuse reçue par les capteurs 12 à l'ombre de l'organe d' actionnement diminue, et lorsque l'organe d' actionnement 16 est éloigné de la matrice de capteurs, l'intensité lumineuse augmente. Le dispositif 10 est adapté à déduire des variations d'intensité de l'ombre portée de l'organe d' actionnement une information relative aux variations de la distance Z entre l'organe d' actionnement et la matrice de capteurs. Dans une variante de réalisation, on peut prévoir une phase d'étalonnage permettant de réaliser une correspondance entre le niveau d'intensité de l'ombre portée de l'organe d' actionnement et la distance entre l'organe d' actionnement et les capteurs 12. Ceci permet au dispositif 10 de mesurer la distance Z entre l'organe d' actionnement et les capteurs 12.
Ainsi, dans un mode de réalisation préféré, le dispositif 10 est adapté à détecter la position en trois dimensions de l'organe d' actionnement 16 dans l'espace situé en regard de la matrice de capteurs .
Bien que cela n'ait pas été représenté sur les figures, le dispositif 10 peut comprendre des moyens de traitement des signaux fournis par les capteurs 12 (par exemple un microprocesseur), et des moyens de communication avec un appareil ou un système à commander (liaison filaire ou sans fil) .
En outre, et bien que cela n'ait pas été représenté, chaque photodétecteur 12 peut comprendre une lentille de focalisation, par exemple une lentille de Fresnel. Une matrice de lentilles fait alors interface entre la région photosensible de la matrice de photodétecteurs 12 et le revêtement 14, ou est intégrée au revêtement 14. La prévision de lentilles permet d'améliorer la résolution latérale de détection de l'organe d' actionnement, notamment lorsque celui-ci est éloigné du dispositif 10.
Un avantage du dispositif d'interface 10 décrit en relation avec les figures 1 et 2 est qu'il est susceptible d'être actionné sans contact avec l'utilisateur. On notera toutefois que le dispositif 10 peut également fonctionner à la manière d'une surface tactile, c'est-à-dire que si l'utilisateur fait glisser son doigt sur la face supérieure du dispositif (face supérieure du revêtement de protection 14 dans cet exemple) , le dispositif sera en mesure de déterminer la position en deux dimensions de l'organe d' actionnement sur la surface de glissement (distance Z égale à l'épaisseur du revêtement de protection 14) .
Un autre avantage du dispositif d'interface 10 est qu'il permet de fournir une information relative à la distance entre l'organe d' actionnement et les capteurs 12. Ceci permet par exemple de mettre en oeuvre des applications de contrôle d'objets virtuels en trois dimensions, ou de navigation en trois dimensions .
Un autre avantage du dispositif d'interface 10 est qu'il ne nécessite pas, pour son fonctionnement, l'émission d'un rayonnement infrarouge ou autre, ce qui permet de minimiser sa consommation électrique.
Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, on utilise l'ombre de l'organe d' actionnement, portée sur la surface de détection, pour obtenir une information relative à la position de l'organe d' actionnement . On pourra également utiliser l'image de l'organe d' actionnement, vue par les capteurs de photons . On notera qu'en pratique, l'ombre portée et l'image de l'organe d' actionnement ne coïncident pas, sauf si la source de lumière est placée exactement dans l'axe de projection de l'organe d' actionnement sur la matrice de capteurs. En variante, le dispositif 10 pourra détecter à la fois l'ombre portée et l'image de l'organe d' actionnement pour obtenir une information plus précise relative à la position ou aux variations de la position de l'organe d' actionnement . Le dispositif 10 comprend par exemple un logiciel de traitement des signaux fournis par la matrice de photodétecteurs, adapté à détecter l'ombre portée et éventuellement l'image de l'organe d ' actionnement .
Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif 10 est adapté à fonctionner (c'est-à-dire à détecter l'ombre portée de l'organe d' actionnement) lorsque l'organe d' actionnement 16 est situé à une distance supérieure à 10 cm de la matrice de capteurs, par exemple une distance comprise entre 10 cm et 1 m.
La figure 3 est une vue en coupe représentant une variante de réalisation dans laquelle un dispositif d'interface utilisateur 30 comprend un écran d'affichage, de façon à réaliser une interface interactive.
Le dispositif 30 de la figure 3 comprend les mêmes éléments que le dispositif 10 des figures 1 et 2, et comprend en outre une matrice de pixels 32 d'affichage lumineux (ou de rétro-éclairage) . Dans cet exemple, les pixels 32, par exemple des diodes électroluminescentes, sont disposés dans un plan parallèle à la matrice de photodétecteurs 12, et entre la matrice de photodétecteurs et le revêtement de protection 14. La matrice de photodétecteurs 12 et la matrice de pixels 32 sont superposées avec un léger décalage de façon que, en vue de dessus, les pixels 32 ne soient pas en regard des capteurs 12, ce qui masquerait les capteurs 12 et empêcherait la détection de l'ombre portée de l'organe d' actionnement .
Dans une variante de réalisation, la matrice de capteurs de photons 12 est placée entre la matrice de pixels d'affichage 32 et le revêtement de protection 14. Dans ce cas, on peut prévoir de superposer les capteurs 12 et les pixels 32 sans décalage, à condition que les capteurs 12 soient réalisés en des matériaux transparents ou translucides.
Dans une autre variante de réalisation, les matrices de détection et d'affichage ne sont pas superposées, mais sont réalisées dans un même niveau de l'empilement de couches conductrices et semiconductrices (alternance de pixels 32 et de capteurs 12) .
On notera que l'écran d'affichage associé au dispositif d'interface 30 n'est pas nécessairement un écran à diodes électroluminescentes, mais pourra être réalisé dans toute autre technologie adaptée.
De plus, dans une autre variante de réalisation, l'écran d'affichage n'est pas superposé au dispositif d'interface utilisateur mais est déporté et relié au dispositif d'interface par une liaison filaire ou sans fil.
La figure 4 est une vue en coupe représentant une autre variante de réalisation dans laquelle un dispositif d'interface utilisateur 40 comprend des détecteurs de proximité à infrarouge. Le dispositif 40 de la figure 4 comprend les mêmes éléments que le dispositif 10 des figures 1 et 2, et comprend en outre une matrice d'émetteurs infrarouge 42. En fonctionnement, chacun des émetteurs 42 émet en permanence un rayonnement infrarouge. Lorsque l'organe d' actionnement 16 survole un émetteur 42, une partie du rayonnement émis est réfléchi vers un photodétecteur 12 voisin, qui peut en déduire une information relative à la présence d'un objet au-dessus de l'interface. Ainsi, les émetteurs infrarouge 42, en combinaison avec les photodétecteurs 12, permettent au dispositif 40 de mettre en oeuvre les mêmes fonctions de détection des variations de position de l'organe d' actionnement 16 que les photodétecteurs 12 seuls utilisés comme détecteurs d'ombrage.
Un avantage de la détection infrarouge par rapport à la détection d'ombrage est que son fonctionnement est indépendant de l'éclairage ambiant et donc plus robuste. En particulier, la détection infrarouge peut fonctionner dans l'obscurité, en l'absence d'une source de lumière extérieure. On pourra prévoir d'alterner entre un mode de fonctionnement basse consommation, basé sur la détection de l'ombre portée de l'organe d' actionnement par les photodétecteurs 12 lorsque l'éclairage ambiant le permet, et un mode de fonctionnement infrarouge lorsque les conditions d' éclairement ne permettent pas la détection d'ombre portée. On pourra par exemple prévoir un capteur de pénombre pour passer automatiquement du mode basse consommation au mode infrarouge lorsque la luminosité ambiante devient trop faible pour permettre la détection d'ombre portée.
On pourra prévoir une émission infrarouge (par les émetteurs 42) avec modulation de fréquence, ce qui permet, à la réception par les photodétecteurs 12, de discriminer l'ombrage de l'infrarouge. Ceci permet d'utiliser simultanément le fonctionnement par infrarouge et le fonctionnement par détection d'ombre portée de façon à obtenir une information plus précise relative à la position de l'organe d' actionnement . L'émission infrarouge avec modulation de fréquence permet en outre de réduire la consommation de la source infrarouge. Comme dans l'exemple décrit en relation avec la figure 3, le dispositif d'interface 40 peut être associé à un écran d'affichage, non visible sur la figure 4.
Selon un deuxième aspect d'un mode de réalisation de la présente invention, on prévoit de réaliser un dispositif d'interface utilisateur à base de matériaux conducteurs et semiconducteurs organiques.
Les figures 5A et 5B sont des vues en coupe représentant de façon schématique et partielle un mode de réalisation d'un dispositif 50 d'interface utilisateur à base de matériaux conducteurs et semiconducteurs organiques . La figure 5B est une vue en coupe dans le plan B de la figure 5A, et la figure 5A est une vue en coupe dans le plan A de la figure 5B.
Le dispositif 50 comprend une matrice de capteurs de photons, ou photodétecteurs 52, de préférence adaptée à détecter des variations de l'ombre portée d'un organe d' actionnement (non visible sur les figures 5A et 5B) . Dans cet exemple, les photodétecteurs 52 sont formés sur une face d'un support ou substrat diélectrique transparent ou translucide 54, par exemple en verre ou en plastique. Chaque photodétecteur 52 comprend un empilement comportant, dans l'ordre à partir du substrat 54 : une électrode transparente 56, par exemple en oxyde d'indium- étain (ITO, de l'anglais Indium Tin Oxyde) ; une couche 58 en un polymère semiconducteur organique transparent très dopé (couche donneuse d'électrons), par exemple un polymère connu sous la dénomination PEDOT:PSS, qui est un mélange de poly (3, 4)- éthylènedioxythiophène et de polystyrène sulfonate de sodium ; une couche 60 en un polymère semiconducteur organique, par exemple le poly (3-hexylthiophène) ou poly (3-hexylthiophène-2, 5- diyl) (semiconducteur de type P) , connu sous la dénomination
P3HT, ou le [ 6, 6] -phényl-C6i-butanoate de méthyle (semiconducteur de type N) , connu sous la dénomination PCBM ; une couche 61 en un polymère semiconducteur organique très dopé (couche donneuse de trous) ; et une électrode 62, par exemple en aluminium ou en argent. Les électrodes inférieures 56 ont, en vue de dessus, la forme de bandes parallèles, chaque bande 56 adressant tous les photodétecteurs d'une même ligne R (figure 5A) de la matrice. Les électrodes supérieures 62 ont, vu de dessus, la forme de bandes orthogonales aux électrodes 56, chaque bande 62 adressant tous les photodétecteurs d'une même colonne C (figure 5B) de la matrice. Dans cet exemple, la couche d'électrode inférieure 56 s'étend de façon continue sous chaque rangée R de photo¬ détecteurs 52 de la matrice, et la couche d'électrode supérieure 62 s'étend de façon continue sur chaque colonne C de photodétecteurs 52 de la matrice. Latéralement, les régions semiconductrices 60 des photodétecteurs 52 sont séparées les unes des autres par un matériau diélectrique 64. En outre, un revêtement de protection transparent 65 recouvre la face supérieure de la matrice (côté électrodes 62) .
Dans cet exemple, les photodétecteurs 52 sont destinés à être éclairés à travers le substrat transparent 54 (et à travers les couches transparentes 56 et 58) . Sur les figures 5A et 5B, le rayonnement incident est représenté par des flèches 67, côté substrat 54.
La figure 6 est une vue en coupe représentant de façon schématique et partielle une variante de réalisation du dispositif 50 des figures 5A et 5B. Le dispositif de la figure 6 diffère du dispositif des figures 5A et 5B en ce que l'ordre des couches des photodétecteurs 52 est inversé. La figure 6 est une vue en coupe selon une colonne C de photodétecteurs. La coupe correspondante (selon une rangée) n'a pas été représentée.
Dans cet exemple, chaque photodétecteur 52 comprend un empilement comportant, dans l'ordre à partir du substrat 54, une électrode 62, par exemple en aluminium ou en argent, une couche 61 en un polymère semiconducteur organique très dopé (couche donneuse de trous) , une couche 60 en un polymère semiconducteur organique, une couche 58 en un polymère semiconducteur organique transparent très dopé (couche donneuse d'électrons), et une électrode transparente 56. Un revêtement de protection transparent 65 recouvre la face supérieure de la matrice (côté électrodes 56) .
Les photodétecteurs 52 sont ici destinés à être éclairés à travers le revêtement de protection 65 (et à travers les couches transparentes 56 et 58) . Sur la figure 6, le rayonnement incident est représenté par des flèches 69, côté revêtement transparent 65.
On propose ici de réaliser le dispositif 50 par des techniques d'impression. Les matériaux des couches 56 à 65 susmentionnées sont déposés sous forme liquide, par exemple sous forme d'encres conductrices et semiconductrices à l'aide d'imprimantes à jet d'encre. On notera que par matériaux sous forme liquide, on entend ici également des matériaux en gel déposables par des techniques d'impression. Des étapes de recuit sont éventuellement prévues entre les dépôts des différentes couches, mais les températures de recuit peuvent ne pas dépasser 150 °C, et le dépôt et les éventuels recuits peuvent être réalisés à la pression atmosphérique.
La réalisation de composants semiconducteurs organiques par des techniques d'impression est par exemple décrite dans l'article "CEA-LITEN S2S printing platform for Organic CMOS and Sensors Devices" de Jean-Yves Laurent et al, conférence LOPE-C, juin 2011, Francfort.
Un avantage du dispositif 50 est qu'il peut être réalisé plus facilement que les dispositifs existants. En particulier, il peut être réalisé sur des surfaces plus variées, et notamment sur des plus grandes surfaces et sur tout type de substrat, y compris sur des substrats ne résistant pas à la chaleur, par exemple sur des substrats souples en plastique, papier, carton, tissu, etc. On notera que dans le dispositif des figures 5A et 5B, si le substrat est opaque, on peut prévoir de réaliser l'électrode supérieure 62 en un matériau conducteur transparent, et d'éclairer le dispositif par la face supérieure (dans l'orientation de la figure). Par ailleurs, le dispositif 50 peut être réalisé en utilisant des équipements (équipements de dépôt par impression) compatibles avec les équipements industriels de réalisation d'emballages, plasturgie, etc.
Un autre avantage du dispositif 50 est que son prix de revient est relativement bas, car les équipements nécessaires à sa réalisation (équipements de dépôt par impression) sont moins coûteux que les équipements nécessaires à la réalisation de dispositifs semiconducteurs inorganiques, et moins coûteux également que les équipements usuels utilisés pour réaliser des composants semiconducteurs organiques (équipements de dépôt par évaporation à basse pression et de recuit à haute température) .
Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme du métier. En particulier, l'homme du métier saura prévoir tout empilement de couches adapté, autre que ceux décrits en relation avec les figures 5A, 5B et 6, pour réaliser un photodétecteur. Il pourra notamment utiliser d'autres matériaux conducteurs, semiconducteurs, et diélectriques déposables sous forme liquide, que ceux mentionnés ci-dessus.
Plus généralement, on propose de réaliser des dispositifs d'interface utilisateur tactiles ou sans contact, dans lesquels des composants semiconducteurs sont réalisés par dépôt de matériaux conducteurs et semiconducteurs organiques liquides sur un support diélectrique. Outre la matrice de photodétecteurs, on pourra également prévoir de réaliser, par impression de matériaux organiques, une matrice d'affichage (voir figure 3) ou des capteurs de proximité à infrarouge (voir figure 4). Une application préférée dans laquelle l'invention est particulièrement avantageuse est dans des dispositifs du type décrit en relation avec les figures 1 à 4.
Par ailleurs, bien que cela n'ait pas été mentionné ci-dessus, on peut prévoir que, dans la matrice de photo¬ détecteurs, un ou plusieurs transistors d'accès soient associés à chaque photodétecteur (matrice active) . Les transistors peuvent également être réalisés à partir de matériaux semi- conducteurs organiques sous forme liquide ou en gel, par des techniques d'impression.
Selon un troisième aspect d'un mode de réalisation de la présente invention, on prévoit une surface d'affichage interactive susceptible d'être utilisée, par exemple, à des fins publicitaires .
La figure 7 est une vue en perspective représentant de façon schématique un mode de réalisation d'une surface d'affichage interactive 70.
La surface 70 comprend une zone d'affichage (ou écran)
72. La zone d'affichage est de préférence de dimensions relativement importantes. De préférence, la zone 72 s'étend sur une surface supérieure à 3 m^ . La zone d'affichage 72 est réalisée par dépôt de matériaux conducteurs et semiconducteurs organiques sous forme liquide sur un support diélectrique, par des techniques d'impression. A titre d'exemple, la surface 70 est réalisée sur une affiche papier ou plastique, sur une vitrine en verre d'un magasin, sur du carton ou sur du tissu, etc. De tels supports peuvent constituer le support diélectrique sur lequel la zone d'affichage 72 est imprimée. Au besoin, une couche diélectrique d'interface peut être déposée par impression sur le support, par exemple si le support est poreux ou ne présente pas des propriétés diélectriques satisfaisantes. La zone d'affichage 72 est par exemple un écran à diodes électroluminescentes organiques. La réalisation de diodes électroluminescentes organiques par des techniques d'impression est par exemple décrite dans l'article "CEA-LITEN S2S printing platform for Organic CMOS and Sensors Devices" susmentionné. Plus généralement, la zone d'affichage 72 pourra être réalisée dans toute autre technologie permettant de former un écran d'affichage par dépôt de matériaux conducteurs, semiconducteurs organiques, et diélectriques sous forme liquide. A titre d'exemple, la zone 72 peut être réalisée à partir de matériaux organiques électroluminescents. La surface 70 comprend au moins un détecteur 74 photosensible de présence (deux détecteurs 74 dans l'exemple représenté) . Dans cet exemple, la surface 70 est formée sur une vitrine en verre d'un magasin, et les détecteur 74 sont placés vers des extrémités distinctes de la vitrine (côté bas gauche et côté bas droit), et adaptés à fournir un signal lorsqu'un passant 76 (utilisateur) ou un objet se trouve devant l'une ou l'autre de ces extrémités, dans le champ du détecteur. Le détecteur 74 peut être une simple photodiode ou photorésistance, un détecteur de proximité à infrarouge, une matrice de capteurs de photons du type décrit en relation avec les figures 1 à 6, ou tout autre détecteur photosensible. En tout état de cause, les détecteurs 74 sont réalisés par dépôt de matériaux conducteurs et semiconducteurs organiques sous forme liquide sur un support diélectrique, par des techniques d'impression.
Une unité de contrôle 77 est prévue pour commander la zone d'affichage 72 et lui faire afficher une animation (par exemple une image, un diaporama, ou une vidéo) , ou, plus généralement, une information, lorsque les capteurs 74 détectent la présence d'un utilisateur devant la vitrine. L'unité de contrôle 77 peut être réalisée par des composants électroniques discrets, ou par circuits intégrés (l'unité 77 comprend par exemple un microcontrôleur) . L'unité de contrôle 77 peut être rapportée sur la surface 70, par exemple par collage ou encastrement, ou bien déportée et logée dans un boîtier extérieur à la surface 70. Alternativement, l'unité de contrôle 77 peut, comme la zone d'affichage 72 et les capteurs photosensibles 74, être réalisée en électronique organique imprimée, directement sur la surface 70. Les connexions 78 entre l'unité de contrôle 77, la zone d'affichage 72, et les détecteurs 74, peuvent être sans fil ou filaires. Des pistes conductrices en un matériau conducteur transparent déposable sous forme liquide peuvent par exemple être imprimées sur la surface 70. Dans l'exemple représenté, il est en outre prévu un dispositif 80 d'émission sonore, comportant par exemple un ou plusieurs haut-parleurs. Ceci permet de prévoir, outre l'animation visuelle affichée sur la zone d'affichage 72, une animation sonore. Le dispositif sonore peut être réalisé dans toute technologie connue, par exemple à base de matériaux piézoélectriques. Le dispositif 80 peut être rapporté sur la surface 70, par exemple par collage ou encastrement, ou bien être extérieur à la surface 70. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif 80 est réalisé en des matériaux déposables sous forme liquide (comprenant par exemple un matériau piézoélectrique organique) , et formé directement sur la surface 70 par des techniques d'impression.
Pour son alimentation en énergie électrique, la surface interactive 70 peut être reliée à un réseau de distribution d'énergie électrique (tel que le secteur) ou à une batterie. Si les besoins en énergie électrique de la surface 70 ne sont pas trop importants, on pourra utiliser une batterie réalisée en des matériaux déposables sous forme liquide, imprimée directement sur la surface 70.
A titre d'exemple d'utilisation, on peut prévoir de réaliser un dispositif publicitaire comprenant une surface interactive sans contact de grande dimension (par exemple de l'ordre de plusieurs mètres carrés), adapté à déclencher l'affichage d'une animation dès qu'une personne (utilisateur) passe à proximité de la surface.
Dans une variante de réalisation, plusieurs détecteurs de présence 74 peuvent être prévus en différents points de la surface 70. L'unité de contrôle peut alors être programmée pour faire varier l'animation en fonction de la position de l'utilisateur devant la surface (déclenchements multiples).
Dans une autre variante de réalisation, une matrice de photodétecteurs du type décrit en relation avec les figures 1 à 6 peut être superposée à la zone d'affichage 72. La matrice de photodétecteurs joue alors le rôle des détecteurs de présence 74. Un tel mode de réalisation permet de mettre en oeuvre une animation interactive, c'est-à-dire réagissant à des actions de l'utilisateur (déplacements, changements de position, rappro¬ chement ou éloignement de la surface, etc.).
Divers modes de réalisation ont été décrits, diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art.
En particulier, la surface d'affichage interactive décrite en relation avec la figure 7 pourra être utilisée à d'autres applications que l'animation d'une vitrine d'un commerce. Plus généralement, une telle surface d'affichage interactive pourra être utilisée pour tout type d'application publicitaire ou de communication. L'homme de l'art saura par exemple adapter le fonctionnement proposé pour réaliser des emballages interactifs pour des produits du commerce (alimentaires ou autres) .
La mise en oeuvre de 1 ' invention est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles décrites ci-dessus et en utilisant des technologies en elles- mêmes connues.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (10 ; 30 ; 40 ; 50) d'interface utilisateur comprenant une matrice de capteurs de photons (12 ; 52), adapté à détecter des variations de l'ombre d'un organe d' actionnement (16) et à en déduire une information représentative d'une variation de distance (z) entre l'organe d' actionnement (16) et la matrice de capteurs (12 ; 52).
2. Dispositif (10 ; 30 ; 40 ; 50) selon la revendication 1, adapté à détecter des variations du niveau d'intensité lumineuse reçu par les capteurs (12 ; 52), et à en déduire ladite information.
3. Dispositif (10 ; 30 ; 40 ; 50) selon la revendi¬ cation 1 ou 2, adapté à déduire desdites variations d'ombre une information représentative d'une variation de la position de l'organe d' actionnement (16) parallèlement à la matrice de capteurs (12 ; 52) .
4. Dispositif (10 ; 30 ; 40 ; 50) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dépourvu de système optique entre la matrice de capteurs (12 ; 52) et l'organe d' actionnement (16).
5. Dispositif (10 ; 30 ; 40 ; 50) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une couche translucide de protection (14 ; 65) revêt la matrice de capteurs (12 ; 52) .
6. Dispositif (10 ; 30 ; 40 ; 50) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la surface de la matrice de capteurs (12 ; 52) est supérieure à la surface de l'organe d' actionnement (16) en regard de ladite matrice.
7. Dispositif (10 ; 30 ; 40 ; 50) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'organe d' actionnement (16) est à une distance supérieure à dix centimètres de la matrice de capteurs (12 ; 52) .
8. Dispositif (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre une matrice de pixels (32) d'affichage lumineux.
9. Dispositif (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les capteurs de photons (12) sont réalisés en des matériaux transparents.
10. Dispositif (40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre une matrice d'émetteurs (42) infrarouge.
11. Dispositif selon la revendication 10, comprenant en outre un capteur de pénombre et des moyens pour activer les émetteurs (42) infrarouge lorsque la luminosité est inférieure à un seuil.
12. Dispositif (10 ; 30 ; 40 ; 50) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel les capteurs de photons (12 ; 52) sont des capteurs organiques réalisés par dépôt de matériaux conducteurs et semiconducteurs organiques sous forme liquide sur un support diélectrique (54) .
13. Dispositif (10 ; 30 ; 40 ; 50) selon la revendication 12, dans lequel le support diélectrique est en un matériau du groupe comprenant le verre, le plastique, le papier, le carton et le tissu.
14. Surface (70) d'affichage interactive comprenant un dispositif d'interface utilisateur selon la revendication 12 ou 13, et des moyens d'affichage (72) réalisés par dépôt de matériaux conducteurs et semiconducteurs organiques sous forme liquide sur ledit support diélectrique.
15. Procédé de fabrication d'un dispositif (10 ; 30 ;
40 ; 50) selon la revendication 12 ou 13, dans lequel lesdits capteurs (12 ; 52) sont réalisés à une température inférieure à 150 °C et à pression atmosphérique.
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