FR2503494A1

FR2503494A1 - Capacitative touch operated keyboard immune to interference - uses reception electrode signal difference to generate noise free output signal and interference level detection to inhibit key pad operation

Info

Publication number: FR2503494A1
Application number: FR8106757A
Authority: FR
Inventors: Marcel Audoin; Jean-Marc Fedeli; Robert Poujois
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1981-04-03
Filing date: 1981-04-03
Publication date: 1982-10-08
Also published as: JPS57176448A; FR2503494B1

Abstract

The signals from the readout lines are taken to a subtractor which calculates the difference between the readout and a reference line in the keyboard. The difference output signal is used, together with the parasitic signals which have entered the keyboard from external electromagnetic sources removed. The keyboard remains sensitive to operation by a low capacitance touch. The keyboard consists of keypads surrounded by an earthed screen backed by pairs of emitting electrodes excited in sequence by an alternating signal and receiving electrodes (B) coupled capacitatively by the presence of a finger near the emitter electrodes. The reference electrode (21) may be one or the combination of several of the other readout electrodes such as the adjacent pair in a keypad matrix. Each readout line is integrated and compared with two reference levels. The comparator outputs are OR-gated and used to inhibit keyboard operation whilst interference persists.

Description

La présente invention se rapporte aux claviers capacitifs grâce auxquels on peut obtenir, par la présence d'un doigt sur une touche sensible, l'exécution d'un ordre déterminé. De tels claviers sont de plus en plus utilisés, tant pour les applications industrielles et scientifiques que dans les lieux ouverts au grand public et même dans les appareils électroménagers. The present invention relates to capacitive keyboards by which one can obtain, by the presence of a finger on a sensitive key, the execution of a determined order. Such keyboards are used more and more, both for industrial and scientific applications as in places open to the general public and even in household appliances.

On commencera d'abord, pour situer les différents problemes que résout 11 invention, par rappeler le fonctionnement connu d'un tel clavier capacitif. Les claviers capacitifs statiques utilisent d'une façon générale le fait que la présence du doigt d'un utilisateur au voisinage d'une ou de plusieurs armatures conductrices crée des capacités électriques entre ce doigtet ces armatures et modifie ainsi les capacités existantes entre ces mêmes armatures. We will begin first, to locate the various problems that the invention solves, by recalling the known operation of such a capacitive keyboard. Static capacitive keyboards generally use the fact that the presence of a user's finger in the vicinity of one or more conductive armatures creates electrical capacitances between this finger and these armatures and thus modifies the existing capacities between these same armatures .

De tels-claviers connus comportent .généralement, comme on le voit sous forme schématique sur la figure 1, des touches sensibles G associées chacune à un couple d'électrodes sous-jacentes à savoir d'une part une électrode A émettrice excitée séquentiellement par un signal alternatif amené par une ligne émettrice
X et d'autre part, une électrode réceptrice B, couplée capacitivement à l'électrode émettrice A par la touche sensible G correspondante. Une ligne réceptrice Y recueille, sur l'électrode réceptrice B, les variations du signal alternatif sous l'effet de la présence éventuelle du doigt I de l'utilisateur situé au voisinage de la touche G.Such known keyboards generally comprise, as can be seen in diagrammatic form in FIG. 1, sensitive keys G each associated with a pair of underlying electrodes, namely on the one hand an emitting electrode A excited sequentially by a alternating signal brought by a transmitting line
X and on the other hand, a receiving electrode B, capacitively coupled to the emitting electrode A by the corresponding sensitive key G. A receiving line Y collects, on the receiving electrode B, the variations of the alternating signal under the effect of the possible presence of the user's finger I located in the vicinity of the key G.

La figure 2 représente le schéma électrique équivalent d'une telle touche et on y a figuré la ligne
X d'entrée, la ligne Y de sortie ainsi que les trois capacités C1, Cl, C2. La capacité C1 représente la ca pacité entre l'électrode A et l'électrode G, C1, représente la capacité entre l'électrode G et l'électrode B, et C2 représente le couplage capacitif direct entre l'électrode émettrice A et 11 électrode réceptrice B.La présence de l'utilisåteur est schématisée par une dérivation 2 entre le point commun aux capacités C1 et Cl et la masse, cette dérivation comprenant un premier condensateur d'une capacité voisine de 4 picofarads pour représenter le doigt de l'utilisateur et une capacité 4 de l'ordre de 60 picofarads pour représenter la capacité du corps de l'utilisateur par rapport à la terre. L'interrupteur I schématise par conséquent la présence ou l'absence du doigt 1 de l'utilisateur sur la touche G. Les données précédentes reposent sur la constatation expérimentale du fait que le corps d'un homme peut être représenté par un corps conducteur d'électricité qui a, par rapport à la terre, une capacité moyenne d'environ 60 picofarads lorsque cet homme porte des chaussures isolantes.Lorsque le doigt d'un utilisateur s'approche de la touche sensible G, il crée avec celle-ci une capacité qui peut varier de 2 à 5 picofarads, notamment selon le fait que ce doigt est ganté ou non, et c'est la présence de cette capacité que le clavier capacitif a pour charge de détecter.FIG. 2 represents the equivalent electrical diagram of such a key and the line has been shown therein
Input X, output line Y and the three capacities C1, Cl, C2. The capacitance C1 represents the capacitance between the electrode A and the electrode G, C1, represents the capacitance between the electrode G and the electrode B, and C2 represents the direct capacitive coupling between the emitting electrode A and 11 electrode receiver B. The presence of the user is shown diagrammatically by a derivation 2 between the point common to the capacitors C1 and Cl and the ground, this derivation comprising a first capacitor with a capacity close to 4 picofarads to represent the user's finger and a capacity 4 of the order of 60 picofarads to represent the capacity of the user's body relative to the earth. The switch I therefore diagrams the presence or absence of the user's finger 1 on the key G. The preceding data are based on the experimental observation that the body of a man can be represented by a conductive body d electricity which, compared to the earth, has an average capacity of around 60 picofarads when this man wears insulating shoes. When a user's finger approaches the sensitive button G, it creates with it a capacity which can vary from 2 to 5 picofarads, in particular depending on whether this finger is gloved or not, and it is the presence of this capacity that the capacitive keyboard is responsible for detecting.

Sur la figure 2, on a représenté également une impédance de charge Z située entre la ligne réceptrice Y et la masse, cette impédance Z représentant schématiquement l'électronique de mesure. Dans les applications connues de tels claviers capacitifs, les deux positions possibles de l'interrupteur I sont détectées en mesurant la tension recueillie aux bornes de
Z, ou le courant dans l'impédance Z ou encore le déphasage entre le signal émetteur à l'entrée et le signal récepteur à la sortie. De façon générale, la présence du doigt de l'utilisateur correspondant à une dériva tion du courant par la ligne 2, se traduit par consé- quent par une diminution de la tension sur la ligne Y due au fait que l'impédance augmente entre l'entrée X et la sortie Y.On conçoit ainsi facilement qu'en examinant les variations précédentes sur l'impédance Z à la sortie de la ligne réceptrice Y, on parvienne à déterminer, dans chaque cas, celle des touches sensibles
G du clavier capacitif sur laquelle s'est posé le doigt 1 de l'utilisateur.FIG. 2 also shows a charge impedance Z located between the receiving line Y and the ground, this impedance Z schematically representing the measurement electronics. In known applications of such capacitive keyboards, the two possible positions of the switch I are detected by measuring the voltage collected across the terminals of
Z, or the current in impedance Z or the phase shift between the transmitter signal at the input and the receiver signal at the output. In general, the presence of the user's finger corresponding to a current drift through line 2, consequently results in a reduction in the voltage on line Y due to the fact that the impedance increases between l input X and output Y. It is thus easy to understand that by examining the previous variations on the impedance Z at the output of the receiving line Y, it is possible to determine, in each case, that of the sensitive keys
G of the capacitive keyboard on which the user's finger 1 was placed.

I1 faut noter enfin que dans un certain nombre de réalisations, il est possible que les électrodes correspondantes émettrices Ai et réceptrices Bi ne soient pas exactement dans le même plan horizontal, et ce pour faciliter précisément les croisements des fils d'interconnexion. A la limite également, certains claviers capacitifs comportent des électrodes émettrices et réceptrices qui sont réduites à de petites bandes métalliques constituées simplement par les conducteurs de la matrice dont le simple croisement réalise ainsi concrètement les deux électrodes de chaque touche. I1 doit être bien entendu que de tels claviers capacitifs dont les électrodes à la limite ne sont plus individualisées sont également susceptibles de se voir appliquer la structure antiparasite objet de l'invention.De même, les claviers capacitifs de différents types connus, par exemple à touches enfonçables ou à touches statiques, appartiennent au domaine d'application de l'invention. Finally, it should be noted that in a certain number of embodiments, it is possible that the corresponding emitting electrodes Ai and receiving Bi are not exactly in the same horizontal plane, and this in order to facilitate precisely the crossing of the interconnection wires. Also at the limit, some capacitive keyboards include emitting and receiving electrodes which are reduced to small metal strips formed simply by the conductors of the matrix whose simple crossing thus concretely achieves the two electrodes of each key. It should be understood that such capacitive keyboards, the boundary electrodes of which are no longer individualized, are also liable to have the antiparasitic structure object of the invention applied. Likewise, capacitive keyboards of various known types, for example push-buttons or static keys belong to the field of application of the invention.

Enfin, l'invention s'applique également à un type de clavier capacitif dans lequel on diminue le couplage capacitif direct entre les électrodes émettrices A et réceptrices B d'un même couple à l'aide d'une électrode de séparation à potentiel fixe, notamment la masse, située entre lesdites électrodes A et B. En effet, la présence de cette électrode de séparation, por tée à un potentiel convenable, permet d'éviter que des lignes de champ électrique ne se ferment directement d'une électrode sur l'autre à l'intérieur d'un meme couple ; de cette façon, on supprime pratiquement toute dérivation systématique de courant correspondant à une partie de signal perdu pour la lecture de l'état du clavier, et qui, sans cela aurait lieu grâce au couplage direct entre l'entrée X et la sortie Y de chaque touche. Finally, the invention also applies to a type of capacitive keyboard in which the direct capacitive coupling between the emitting electrodes A and receiving B is reduced by the same couple using a separation electrode with fixed potential, in particular the ground, located between said electrodes A and B. In fact, the presence of this separation electrode, brought to a suitable potential, makes it possible to prevent electric field lines from closing directly from one electrode on the 'other within the same couple; in this way, practically any systematic derivation of current corresponding to a part of the signal lost for reading the state of the keyboard is eliminated, and which would otherwise take place thanks to the direct coupling between the input X and the output Y of each key.

L'une des qualités majeures que l'on recherche pour les claviers capacitifs réside dans leur sensibilité, qui doit être la plus élevée possible, à la fois pour obtenir une réponse sans ambiguité à chaque effleurement d'un doigt d'utilisateur, meme lorsque cet utilisateur est muni de gants isolants qui diminuent fortement la capacité ajoutée par le doigt, et pour permettre également de reconnattre avec le moins de chance d'erreur possible un signal de déclenchement même en présence d'un bruit de fond parasite relativement élevé (parasites électromagnétiques divers, notamment en provenance de la radio, des installations à haute tension), et des diverses charges par influence qui peuvent noyer un signal utile dans un environnement de bruit de fond non négligeable. One of the major qualities that we seek for capacitive keyboards lies in their sensitivity, which must be as high as possible, both to obtain an unambiguous response to each touch of a user finger, even when this user is provided with insulating gloves which greatly reduce the capacity added by the finger, and to also make it possible to recognize with the least chance of error a trigger signal even in the presence of relatively high parasitic background noise (parasites various electromagnetic, in particular coming from the radio, high voltage installations), and various charges by influence which can drown a useful signal in an environment of significant background noise.

La présente invention a précisément pour objet une structure antiparasite pour clavier capacitif qui permet de s'affranchir dans une très large mesure de tout bruit de fond parasite susceptible de gêner la lecture de l'état du clavier en diminuant leur rapport signal/bruit. The object of the present invention is precisely an anti-interference structure for a capacitive keyboard which makes it possible to overcome, to a very large extent, any parasitic background noise liable to hinder the reading of the state of the keyboard by reducing their signal / noise ratio.

Cette structure anti-parasite, s'appliquant à un clavier capacitif du genre de ceux qui comportent de façon connue sur leur face extérieure offerte à l'utilisateur une série de touches sensibles associées chacune à un couple d'électrodes sous-jacentes, à sa voir d'une part une électrode émettrice excitée séquentiellement par un signal alternatif amené par une ligne émettrice et d'autre part une électrode réceptrice couplée capacitivement à l'électrode émettrice par la touche sensible correspondante et sur laquelle une ligne réceptrice recueille les variations du signal alternatif sous l'effet de la présence éventuelle d'un doigt d'un utilisateur sur ladite touche sensible, ladite structure étant constituée de couches isolantes, la couche isolante extérieure portant les touches sensibles et d'autres couches isolantes profondes portant les électrodes et les lignes, émettrices et réceptrices, se caractérise en ce que l'une des faces de couche isolante plus superficielle que la face portant les électrodes réceptrices et/ou les lignes réceptrices et/ou l'une des faces de couche isolante plus profonde que ladite face sont revetues d'un blindage conducteur protecteur excepté, le cas échéant, aux emplacements où se trouvent des touches sensibles et/ou des électrodes et des lignes émettrices. This anti-parasitic structure, applying to a capacitive keyboard of the kind of those which comprise in a known manner on their external face offered to the user a series of sensitive keys each associated with a couple of underlying electrodes, with its see on the one hand a transmitting electrode excited sequentially by an alternating signal brought by a transmitting line and on the other hand a receiving electrode capacitively coupled to the transmitting electrode by the corresponding sensitive button and on which a receiving line collects the variations of the signal alternating under the effect of the possible presence of a user's finger on said sensitive key, said structure consisting of insulating layers, the outer insulating layer carrying the sensitive keys and other deep insulating layers carrying the electrodes and the lines, transmitters and receivers, is characterized in that one of the faces of insulating layer more superficial than the face wore nt the receiving electrodes and / or the receiving lines and / or one of the faces of an insulating layer deeper than said face are coated with a protective conductive shielding except, where appropriate, at the locations where sensitive keys are located and / or electrodes and transmitter lines.

De préférence, ladite face de couche isolante plus superficielle est la face extérieure de la première couche isolante. Preferably, said more superficial insulating layer face is the outer face of the first insulating layer.

Conformément à l'invention, les électrodes réceptrices B et les lignes réceptrices Y sont donc en quelque sorte situées en "sandwich" entre deux plans de blindage conducteur qui réalisent ainsi une protection des plus efficaces contre les parasites de toute nature pouvant pénétrer dans le clavier par sa face externe comme par sa face interne. Seul l'emplacement de chaque touche sensible reste sans protection possible puisque par définition la touche doit être réceptive à l'effleurement du doigt de l'utilisateur. In accordance with the invention, the receiving electrodes B and the receiving lines Y are therefore somehow sandwiched between two conductive shielding planes which thus provide the most effective protection against parasites of any kind which can penetrate the keyboard. by its external face as by its internal face. Only the location of each sensitive button remains without possible protection since by definition the button must be receptive to the touch of the user's finger.

Selon une caractéristique secondaire de la présente invention, lesdites touches sensibles du cla vier capacitif peuvent ne pas être concrétisées par une électrode conductrice mais se présenter simplement sous la forme d'orifices ménagés dans le blindage conducteur qui revêt la face extérieure de la couche isolante extérieure. Ce mode de réalisation des touches sensibles permet par conséquent de s'affranchir de la nécessité d'avoir à réaliser pour chacune d'entre elles un dépôt conducteur sur la face extérieure de la couche isolante constituant le clavier. Cette disposition permet notamment d'écarter de façon simple le problème de l'obtention d'un dépôt conducteur transparent pour permettre de lire une étiquette sous-jacente sur laquelle serait indiquée la fonction de la touche correspondante. According to a secondary characteristic of the present invention, said sensitive keys of the capacitive keyboard may not be produced by a conductive electrode but may simply be in the form of orifices provided in the conductive shielding which covers the outer face of the outer insulating layer. . This embodiment of the sensitive keys therefore overcomes the need to have to make for each of them a conductive deposit on the outer face of the insulating layer constituting the keyboard. This arrangement makes it possible in particular to eliminate in a simple manner the problem of obtaining a transparent conductive deposit in order to allow an underlying label to be read on which the function of the corresponding key would be indicated.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, la face de couche isolante plus profonde est revêtue d'un blindage métallique relié à un point de potentiel fixe, sauf en face de chaque électrode réceptrice, où le blindage métallique, isolé électriquement du reste du blindage, est composé de plaques indépendantes connectées électriquement chacune à la sortie d'un amplificateur opérationnel adaptateur de tension bouclé sur lui-meme et servant à la lecture des variations de signal alternatif induit par la présence du doigt d'un utilisateur sur l'électrode réceptrice correspondante. According to another characteristic of the present invention, the deeper insulating layer face is coated with a metal shield connected to a point of fixed potential, except opposite each receiving electrode, where the metal shield, electrically isolated from the rest of the shield , is composed of independent plates each electrically connected to the output of an operational amplifier voltage adapter looped on itself and used for reading variations in alternating signal induced by the presence of a user's finger on the receiving electrode corresponding.

Cette dernière disposition est rendue utile par le fait que si le blindage sur la face de couche isolante plus profonde que toutes les lignes et électrodes émettrices et réceptrices était continu, il en résulterait une capacité parasite néfaste entre chaque électrode réceptrice Bi et ce blindage. Cette capacité parasite diminuerait en effet l'amplitude du signal de sortie présent sur la ligne réceptrice Yi. En isolant du reste du blindage la partie de celui-ci située au regard de chaque électrode réceptrice et en la portant au potentiel de sortie d'un amplificateur opérationnel adaptateur de tension bouclé sur lui-même, on divise cette capacité par A + 1, A étant la valeur du gain de cet amplificateur en boucle ouverte.A pouvant atteindre une valeur très élevée, de 10 000 à 50 000 par exemple, ceci donne une idée précise du gain que l'on obtient ainsi sur la sensibilité du clavier du fait qu'on élimine pratiquement le courant de fuite qui sans cela se produirait inévitablement par la capacité parasite entre chacune des électrodes Bi et le blindage. This latter arrangement is made useful by the fact that if the shielding on the insulating layer face which is deeper than all the lines and emitting and receiving electrodes was continuous, this would result in a harmful parasitic capacitance between each receiving electrode Bi and this shielding. This parasitic capacitance would in fact decrease the amplitude of the output signal present on the receiving line Yi. By isolating from the rest of the shielding the part of the latter situated opposite each receiving electrode and by bringing it to the output potential of an operational amplifier voltage adapter looped over on itself, this capacity is divided by A + 1, A being the gain value of this open loop amplifier. A being able to reach a very high value, from 10 000 to 50 000 for example, this gives a precise idea of the gain that is thus obtained on the sensitivity of the keyboard because that practically eliminates the leakage current which otherwise would inevitably occur by the parasitic capacitance between each of the electrodes Bi and the shielding.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, le clavier utilisé comporte des électrodes de séparation à potentiel fixe entre les électrodes émettrices et réceptrices et lesdites électrodes de séparaticn sont reliées électriquement aux plaques indépendantes précédentes, c'est-à-dire en fait à la sortie de l'amplificateur opérationnel adaptateur de tension précédemment décrit. According to another characteristic of the present invention, the keyboard used includes separation electrodes with fixed potential between the emitting and receiving electrodes and said separation electrodes are electrically connected to the preceding independent plates, that is to say in fact to the output of the operational amplifier voltage adapter previously described.

Enfin, dans une variante intéressante de la présente invention, les couches isolantes et les couches conductrices constituant la structure du clavier sont contenues dans un boîtier rigide lui-même réalisé en un matériau conducteur et porté à un potentiel fixe pour servir de blindage contre les parasites électromagnétiques. Finally, in an interesting variant of the present invention, the insulating layers and the conductive layers constituting the structure of the keyboard are contained in a rigid case itself made of a conductive material and brought to a fixed potential to serve as shielding against parasites. electromagnetic.

De toute façon l'invention sera mieux comprise en se référant à la lecture qui suit de plusieurs exemples de mise en oeuvre de la structure antiparasite pour clavier capacitif objet de l'invention. La description sera faite en se référant aux figures 3 à 7 dans lesquelles : - la figure 3 représente une vue éclatée d'une structu
re antiparasite pour clavier capacitif selon l'inven
tion, dans laquelle le clavier est constitué de deux
couches isolantes transparentes dont la seconde est
un circuit imprimé à trous métallisés ; - la figure 4 montre une variante de réalisation de la
couche isolante extérieure de la structure de la fi
gure 3, dans laquelle la touche sensible est consti
tuée par une absence du blindage externe ;; - la figure 5 montre le schéma de principe de l'implan
tation d'électrodes de séparation entre les électro
des émettrices et réceptrices - la figure 6 représente une structure antiparasite dé
rivée de celle de la figure 3, dans laquelle le cla
vier capacitif comporte en outre des électrodes de
séparation et des plaques de blindage indépendantes ; - la figure 7 représente le montage électrique permet
tant de lire l'état de déclenchement du clavier muni
de sa structure antiparasite selon la figure 5 ; - la figure 8 représente un autre exemple de réalisa
tion de la structure antiparasite pour clavier capa
citif dans laquelle la deuxième couche isolante pro
fonde est constituée d'un circuit imprimé à deux fa
ces et dont le boîtier métallique constitue le blin
dage de la couche profonde.In any case, the invention will be better understood by referring to the following reading of several examples of implementation of the anti-interference structure for the capacitive keyboard object of the invention. The description will be made with reference to Figures 3 to 7 in which: - Figure 3 shows an exploded view of a structu
re interference for capacitive keyboard according to the invention
tion, in which the keyboard consists of two
transparent insulating layers of which the second is
a printed circuit with metallized holes; - Figure 4 shows an alternative embodiment of the
outer insulating layer of the structure of the fi
gure 3, in which the sensitive key is made
killed by a lack of external shielding; - Figure 5 shows the schematic diagram of the plan
separation electrodes between the electro
of transmitters and receivers - Figure 6 shows a suppressed antiparasitic structure
side of that of Figure 3, in which the cla
capacitive sink also includes electrodes
separation and independent shielding plates; - Figure 7 shows the electrical mounting allows
both read the trigger state of the keyboard fitted
its antiparasitic structure according to Figure 5; - Figure 8 shows another example of realization
tion of the suppressor structure for capa keyboard
citive in which the second insulating layer pro
base consists of a printed circuit with two fa
these and whose metal casing constitutes the blin
age of the deep layer.

Sur la figure 3, on a représenté un clavier capacitif statique dont la structure d'ensemble comporte une couche isolante transparente 14 et une couche isolante 15 enserrant une étiquette 16 qui porte les indications relatives à la fonction de la touche sensible G. Dans ce mode de réalisation particulier, la couche isolante 15 est un circuit imprimé à trous métallisés qui permet des jonctions électriques entre ses deux faces externe et interne. L'ensemble est complété par une couche isolante élastique 18 en mousse isolante par exemple et enserré dans un boîtier 17 représenté schématiquement pour tenir compte du caractère éclaté de la vue. On voit dans cette réalisation les électrodes émettrices A et réceptrices B toutes situées sur la face supérieure de la couche isolante 15.Cette même face de la couche isolante 15 porte les lignes réceptrices Yi liées aux électrodes réceptrices Bi. La surface inférieure du circuit imprimé 15 porte les lignes émettrices Xj qui sont connectées aux électrodes émettrices A correspondantes par l'intermédiaire des trous métallisés 19 qui traversent de part en part le circuit imprimé 15. Conformément à l'invention, un blindage protecteur conducteur est déposé en 20 autour de la touche sensible G sur la surface extérieure de la première couche isolante 14. Un second blindage 21 situé sur la surface inférieure du circuit imprimé 15 recouvre celle-ci partout à l'exception des endroits où se situent les lignes émettrices Xj et au droit de l'électrode réceptrice B de façon à éviter un couplage capacitif nuisible entre cette même électrode B et le blindage 21.Selon un mode de réalisation particulier de la structure antiparasite de la figure 6, les blindages 20 et 21 sont réunis à un potentiel fixe, pouvant être notamment celui de la masse. On voit ainsi que les lignes réceptrices Yi qui véhiculent les signaux de sortie sont placées entre deux blindages supérieur et inférieur qui les mettent totalement à l'abri des influences parasites extérieures pouvant troubler la lecture de l'état du clavier. In FIG. 3, a static capacitive keyboard has been shown, the overall structure of which comprises a transparent insulating layer 14 and an insulating layer 15 enclosing a label 16 which bears the indications relating to the function of the sensitive button G. In this mode of particular embodiment, the insulating layer 15 is a printed circuit with metallized holes which allows electrical junctions between its two external and internal faces. The assembly is completed by an elastic insulating layer 18 made of insulating foam for example and enclosed in a box 17 shown diagrammatically to take account of the exploded nature of the view. We see in this embodiment the emitting electrodes A and receiving B all located on the upper face of the insulating layer 15. This same face of the insulating layer 15 carries the receiving lines Yi linked to the receiving electrodes Bi. The lower surface of the printed circuit 15 carries the emitting lines Xj which are connected to the corresponding emitting electrodes A by means of the metallized holes 19 which pass right through the printed circuit 15. According to the invention, a protective protective shield is deposited in 20 around the sensitive key G on the outer surface of the first insulating layer 14. A second shield 21 located on the lower surface of the printed circuit 15 covers it everywhere except for the places where the transmitting lines are located Xj and in line with the receiving electrode B so as to avoid a harmful capacitive coupling between this same electrode B and the shielding 21. According to a particular embodiment of the suppressor structure of FIG. 6, the shields 20 and 21 are combined at a fixed potential, which may be in particular that of the ground. It can thus be seen that the receiver lines Yi which convey the output signals are placed between two upper and lower shields which protect them completely from external parasitic influences which can disturb the reading of the state of the keyboard.

Sur la figure 4, on a représenté une variante possible de réalisation de la touche sensible G de la figure 3. Sur cette figure 4, la première couche isolante 14 est représentée seule munie de son blindage métallique protecteur 20 et la touche G est réalisée simplement par une découpe effectuée dans ce blindage protecteur 20. Ce mode de réalisation peut être avantageux car il permet de s'affranchir du dépôt métallique conducteur et transparent que nécessite chacune des touches sensibles G et il résout de façon élégante le problème de la lisibilité de l'étiquette sous-jacente sur laquelle on indique la fonction remplie par la touche sensible G. In FIG. 4, a possible alternative embodiment of the sensitive key G in FIG. 3 has been shown. In this FIG. 4, the first insulating layer 14 is shown alone provided with its protective metallic shielding 20 and the key G is produced simply by a cut made in this protective shielding 20. This embodiment can be advantageous because it makes it possible to dispense with the conductive and transparent metallic deposit that each of the sensitive keys G requires and it elegantly solves the problem of the readability of the 'underlying label on which we indicate the function fulfilled by the sensitive key G.

La figure 5 montre schématiquement l'implantation des électrodes de séparation entre les électrodes émettrices A et les électrodes réceptrices B, de façon à mieux comprendre les dispositions des exemples qui vont suivre. Sur cette figure 5, on a représenté vu en plan un couple d'électrodes émettrices A et d'électrodes réceptrices B au-dessus desquelles on doit supposer la présence d'une touche sensible G non représentée et assurant le couplage éventuel entre les électrodes A et B. Dans le mode de réalisation représenté, l'électrode émettrice A est divisée en deux moitiés 5 et 6 qui entourent l'électrode réceptrice centrale B. FIG. 5 schematically shows the location of the separation electrodes between the emitting electrodes A and the receiving electrodes B, so as to better understand the arrangements of the examples which will follow. In this FIG. 5, a pair of emitting electrodes A and of receiving electrodes B has been represented in plan view. Above which we must assume the presence of a sensitive key G not shown and ensuring the possible coupling between the electrodes A and B. In the embodiment shown, the emitting electrode A is divided into two halves 5 and 6 which surround the central receiving electrode B.

Selon l'invention, des électrodes de séparation D sont disposées entre l'électrode réceptrice centrale B et chacune des électrodes émettrices 5 et 6. Bien entendu, les électrodes A, B et D peuvent être selon les différents modes de réalisation possibles du clavier, dans un même plan horizontal ou légèrement décalées les unes par rapport aux autres dans le sens de la profondeur du clavier. Comme expliqué précédemment, ces électrodes de séparation D diminuent très fortement la capacité directe entre les électrodes A et D, en augmentant par là meme le signal de sortie présent sur la ligne réceptrice Y correspondant à l'électrode B. Cette disposition ayant été expliquée, on comprendra plus facilement maintenant les exemples de structure antiparasite des figures 6, 7 et 8.According to the invention, separation electrodes D are arranged between the central receiving electrode B and each of the emitting electrodes 5 and 6. Of course, the electrodes A, B and D can be according to the different possible embodiments of the keyboard, in the same horizontal plane or slightly offset from each other in the direction of the depth of the keyboard. As explained above, these separation electrodes D very greatly reduce the direct capacitance between the electrodes A and D, thereby increasing the output signal present on the receiving line Y corresponding to the electrode B. This arrangement having been explained, the examples of antiparasitic structure of FIGS. 6, 7 and 8 will now be more easily understood.

Sur la figure 6 on retrouve les éléments de la figure 3 complétés par deux électrodes de séparation
D situées sur la face extérieure de la deuxième couche isolante profonde 15 de la structure du clavier. Dans ce mode de mise en oeuvre on a également disposé en plus sur la surface inférieure du circuit imprimé 15 un blindage métallique composé de plaques indépendantes dont l'une est visible en 22 sur la figure 6. Dans ce mode de réalisation, les électrodes de séparation D sont mises au meme potentiel que la plaque de blindage indépendante 22 par l'intermédiaire de trous métallisés 23 traversant le circuit imprimé 15.Cette structure antiparasite présente un certain nombre de perfectionnements non négligeables par rapport à celles de la figure 3 puisque d'une part les électrodes de séparation D augmentent le signal de lecture présent sur les lignes réceptrices Y mais que, d'autre parut, la présence de plaques de blindage indépendantes 22 au droit de chaque électrode réceptrice B annule en grande partie les capacités parasites nuisibles entre ces memes électrodes B et le blindage 21. On réalise ainsi grâce aux plaques conductrices 20 et 21, un blindage presque total des lignes réceptrices Y qui sont ainsi protégées partout, sauf à l'endroit des touches sensibles G.In Figure 6 we find the elements of Figure 3 supplemented by two separation electrodes
D located on the outside of the second deep insulating layer 15 of the keyboard structure. In this embodiment, there is also arranged in addition on the lower surface of the printed circuit 15 a metal shield composed of independent plates, one of which is visible at 22 in FIG. 6. In this embodiment, the electrodes of separation D are set to the same potential as the independent shielding plate 22 by means of metallized holes 23 passing through the printed circuit 15. This anti-interference structure has a number of significant improvements compared to those of FIG. 3 since on the one hand the separation electrodes D increase the reading signal present on the receiving lines Y but that, on the other hand, the presence of independent shielding plates 22 in line with each receiving electrode B largely cancels out the harmful parasitic capacities between these same electrodes B and the shielding 21. One thus realizes thanks to the conducting plates 20 and 21, an almost total shielding of the receiving lines Y which are thus protected everywhere, except at the place of the sensitive keys G.

La figure 7- illustre maintenant le montage d'un amplificateur opérationnel 7 adaptateur de tension et bouclé sur lui-meme par la boucle de rétroaction 10, utilisé pour lire le signal de sortie présent sur la ligne réceptrice Y. Selon l'invention, la ligne Y est reliée à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 7 et les deux électrodes de séparation D qui entourent la ligne réceptrice Y sont reliées, par les conducteurs 8 et 9, ensemble et à l'entrée négative de l'amplificateur 7. Une résistance de polarisation R de valeur élevée (1 à 10 MÇ?) fixe le potentiel continu de l'entrée positive de l'amplificateur 7.Dans un montage de ce genre, le gain de l'amplificateur bouclé est
G = 1, ce qui signifie que la tension d'entrée Ve est égale à la tension de sortie Vs et qu'en mettant ainsi pratiquement les lignes 8 et 9, c'est-à-dire les électrodes de séparation D, au même potentiel que la ligne réceptrice Y, on supprime l'effet nuisible des capacités directes entre les électrodes émettrices A et réceptrices B.FIG. 7 now illustrates the mounting of an operational amplifier 7 voltage adapter and looped over on itself by the feedback loop 10, used to read the output signal present on the receiving line Y. According to the invention, the line Y is connected to the positive input of the operational amplifier 7 and the two separation electrodes D which surround the receiving line Y are connected, by the conductors 8 and 9, together and to the negative input of the amplifier 7 A polarization resistor R of high value (1 to 10 MÇ?) Fixes the DC potential of the positive input of the amplifier 7. In an assembly of this kind, the gain of the looped amplifier is
G = 1, which means that the input voltage Ve is equal to the output voltage Vs and that thus practically putting lines 8 and 9, that is to say the separation electrodes D, at the same potential as the receiving line Y, we remove the harmful effect of the direct capacitances between the emitting electrodes A and receiving B.

Sur la figure 8, on a décrit un autre mode de réalisation de la structure antiparasite objet de l'invention. On retrouve sur cette figure certains éléments communs à la structure de la figure 6 à ceci près que la deuxième couche isolante ou circuit imprimé 15 ne comporte plus de trous métallisés et que la répartition des différentes électrodes émettrices, réceptrices et de séparation est effectuée comme suit sur chacune des faces de la couche isolante 15. Sur la face externe de ladite couche 15, on trouve les électrodes de séparation D associées à l'électrode réceptrice B et aux lignes réceptrices Yi. Sur la face interne de la couche isolante 15 on trouve les électrodes émettrices A avec la ligne émettrice Yj et une paire d'électrodes de séparation D reliées à une ligne D de connexion électrique de ces mêmes électrodes. Conformément à l'invention, la surface externe de la première couche transparente 14 est munie de son blindage 20 à l'exception des endroits où se trouvent les touches sensibles G et le blindage intérieur profond est réalisé par le boîtier 17 lui-même qui entoure complètement la structure en l'enserrant et est réalisé en un matériau conducteur porté à un potentiel fixe pour servir de blindage contre les parasites électromagnétiques. Dans ce mode de réalisation, le fond du boîtier 17 est suffisamment éloigné des lignes émettrices Y pour que l'effet de capacité entre ces deux conducteurs soit négligeable et il n'est plus nécessaire de ce fait de prévoir des plaques indépendantes telles que 22 de la figure 6 dans le blindage interne. In FIG. 8, another embodiment of the antiparasitic structure object of the invention has been described. We find in this figure certain elements common to the structure of Figure 6 except that the second insulating layer or printed circuit 15 no longer has metallized holes and that the distribution of the different emitter, receiver and separation electrodes is carried out as follows on each of the faces of the insulating layer 15. On the external face of said layer 15, there are the separation electrodes D associated with the receiving electrode B and the receiving lines Yi. On the internal face of the insulating layer 15 there are the emitting electrodes A with the emitting line Yj and a pair of separation electrodes D connected to a line D of electrical connection of these same electrodes. According to the invention, the external surface of the first transparent layer 14 is provided with its shielding 20 with the exception of the places where the sensitive keys G are located and the deep inner shielding is produced by the housing 17 itself which surrounds completely enclosing the structure and is made of a conductive material brought to a fixed potential to serve as shielding against electromagnetic interference. In this embodiment, the bottom of the housing 17 is sufficiently distant from the emitting lines Y so that the capacity effect between these two conductors is negligible and it is therefore no longer necessary to provide independent plates such as 22 of Figure 6 in the internal shielding.

Claims

1. Antiparasitic structure for a capacitive keyboard of the type of those which, in a known manner on their external face, is offered to the user a series of sensitive keys (G) each associated with a pair of underlying electrodes, namely a firstly a transmitting electrode (A) excited sequentially by an alternating signal brought by a transmitting line (X) and secondly a receiving electrode (B) capacitively coupled to the transmitting electrode (A) by the corresponding sensitive key (G) and on which a receiving line (Y) collects the variations of the alternating signal under the effect of the possible presence of a finger (1) of a user on said sensitive button (G), said structure being made up of insulating layers, the outer insulating layer carrying the sensitive keys and other deep insulating layers carrying the electrodes and the emitting and receiving lines, characterized in that one of the insulating layer faces is more superficial than the face carrying the receiving electrodes and / or the receiving lines and / or one of the faces of insulating layer deeper than said face are coated with a protective conductive shielding except, where appropriate at the locations where sensitive keys are located and / or electrodes and emitting lines.

2. suppressor structure for capacitive keyboard according to claim 1, characterized in that said more insulating layer face is the outer face of the first insulating layer.

3. suppressor structure for capacitive keyboard according to claim 2, characterized in that said sensitive keys are in the form of orifices provided in the conductive shielding coating the outer face of the outer insulating layer.

4. suppressor structure for capacitive keyboard according to claim 1, characterized in that said deeper insulating layer face is coated with a metal shield connected to a point of fixed potential, except in front of each receiving electrode, where the metal shield , electrically isolated from the rest of the shielding, is composed of independent plates, each electrically connected to the output of an operational amplifier, voltage adapter looped on itself and used to read variations in the alternating signal, induced by the presence of the finger 'a user, on the corresponding receiving electrode.

5. antiparasitic structure for capacitive keyboard according to claim 4, said keyboard also comprising separation electrodes with fixed potential between the emitting and receiving electrodes, characterized in that the separation electrodes are electrically connected to the corresponding independent plates.

6. suppressor structure for capacitive keyboard according to claim 1, said keyboard being of the type in which the insulating layers and the conductive layers are contained in a rigid case, characterized in that the case is itself conductive, brought to a fixed potential and serves as a shield against electromagnetic interference.