FR2779859A1

FR2779859A1 - TOUCH MATRIX SCREEN

Info

Publication number: FR2779859A1
Application number: FR9905440A
Authority: FR
Inventors: Jean Chretien Favreau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1999-04-29
Publication date: 1999-12-17
Anticipated expiration: 2019-04-29
Also published as: PT1075686E; AU3713399A; CN1299501A; EP1075686B1; JP2002513980A; ES2172326T3; ATE214188T1; FR2779859B1; CA2332437A1; CN1175386C; DE69900983D1; WO1999057703A1; DE69900983T2; EP1075686A1

Abstract

The invention concerns a touch-sensitive matrix cathode ray tube (10) for inputting and displaying data comprising a plurality of carbon nanotubes (14, 16, 18, 20) defining a plurality of pixels and a plurality of inputting elements. The invention is characterised in that it consists of a dot matrix of (26) each dot comprising a pixel and an inputting element, each pixel made up of at least one end of three mutually parallel nanotubes and each transmitting in one of the three primary colours (14, 16, 18), the input element being constituted of the end of at least a fourth nanotube (20).

Description

ECRAN MATRICIEL SOUPLE ET TACTILEFLEXIBLE AND TOUCH MATRIX SCREEN

La présente invention concerne les écrans matriciels tactiles et, plus particulièrement, de tels écrans réalises en mettant en oeuvre une pluralité The present invention relates to touch matrix screens and, more particularly, such screens produced by implementing a plurality

de nanotubes.of nanotubes.

De façon traditionnelle, en matière informatique, la saisie de données est effectuée au moyen d'un periphérique de type clavier ou souris, tandis que la visualisation est obtenue au moyen d'un écran du type tube Traditionally, in computer science, data entry is carried out using a keyboard or mouse type device, while visualization is obtained using a tube type screen

cathodique ou du type a cristaux liquides ou a plasma. cathodic or liquid crystal or plasma type.

Les écrans cathodiques sont lourds et encombrants, et présentent un rayonnement élevé nocif pour l'utilisateur. Les écrans à cristaux liquides ou a plasma sont de plus faible encombrement, mais ils sont très fragiles et ne présentent pas une brillance très élevée. Par ailleurs, les écrans plats à effet de champ restent très coûteux du fait d'une fabrication CRT screens are heavy and bulky, and have high radiation harmful to the user. Liquid crystal or plasma screens are smaller, but they are very fragile and do not have a very high brightness. In addition, flat screens with field effect remain very expensive due to manufacturing

nécessairement sensiblement artisanale. necessarily noticeably artisanal.

De façon générale, le fait que l'organe de saisie est habituellement séparé du moyen de visualisation conduit, avec les moyens informatiques, à une disjonction entre la main qui saisit et le regard qui contrôle, contrairement à un In general, the fact that the input device is usually separate from the display means leads, with computer means, to a disjunction between the hand that grasps and the look that controls, unlike a

tracé sur papier o la main et l'oeil opèrent simultanément au même endroit. traced on paper where the hand and the eye operate simultaneously in the same place.

Pour pallier cet inconvénient, on a développé des écrans tactiles permettant en pointant un doigt ou un stylet sur un écran de commander un ordinateur. Toutefois, ces systèmes restent lourds et ne permettent pas une très bonne résolution, par exemple lors d'une saisie d'un dessin ou d'un texte à l'aide d'un stylet. En outre, certains écrans plats ne tolèrent pas qu'une pression To overcome this drawback, touch screens have been developed allowing, by pointing a finger or a stylus on a screen, to control a computer. However, these systems remain cumbersome and do not allow very good resolution, for example when entering a drawing or text using a stylus. In addition, some flat screens do not tolerate pressure

locale, même minime, d'un doigt ou d'un stylet leur soit appliquée. local, even minimal, of a finger or a stylus is applied to them.

La présente invention a pour but d'obvier aux inconvénients précites en déterminant un écran matriciel souple et tactile leger permettant une The present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks by determining a flexible matrix screen and light touch allowing a

saisie précise.precise input.

L'invention met en oeuvre une pluralité de nanotubes. The invention uses a plurality of nanotubes.

Comme on le sait, les nanotubes sont des tubes formés de feuilles carbonees arrangées en cylindres concentriques creux et découverts en 1991 par Sumio Lijima. Pour mémoire, un nanotube est un polymère composé As we know, nanotubes are tubes formed of carbon sheets arranged in concentric hollow cylinders and discovered in 1991 by Sumio Lijima. For the record, a nanotube is a compound polymer

uniquement de carbone et c'est un cristal unidirectionnel périodique. only carbon and it is a periodic unidirectional crystal.

De nombreuses publications ont été faites sur la fabrication des nanotubes. On peut, par exemple, consulter la revue LA RECHERCHE no 307, de mars 1998, la revue SCIENCE, Volume 282, du 6 novembre 1998, ou le document WO-A-97/19208. On peut également consulter sur le sujet de la fabrication et des applications des nanotubes les sites suivants sur Internet ayant tous le préfixe http;//www., à savoir archipress. org, cerca.umontreal.ca/science, research.ibm.com/topics, amsci. org/amsci/articles, Many publications have been made on the manufacture of nanotubes. One can, for example, consult the review LA RECHERCHE no 307, of March 1998, the review SCIENCE, Volume 282, of November 6, 1998, or the document WO-A-97/19208. One can also consult on the subject of the manufacture and the applications of nanotubes the following sites on Internet having all the prefix http; // www., Namely archipress. org, cerca.umontreal.ca/science, research.ibm.com/topics, amsci. org / amsci / articles,

et bien d'autres encore.and many others.

La présente invention se situe dans ce contexte et permet de remédier aux limites des écrans traditionnels et, par suite, de contribuer, notamment mais non exclusivement, à un meilleur usage domestique et The present invention is situated in this context and makes it possible to remedy the limits of traditional screens and, consequently, to contribute, in particular but not exclusively, to better domestic use and

professionnel de l'informatique.IT professional.

La présente invention a pour but premier de déterminer un écran The primary object of the present invention is to determine a screen

matriciel tactile ne présentant pas les inconvénients précités. tactile matrix not having the aforementioned drawbacks.

t _:D Un autre but de l'invention est de déterminer un tel écran matriciel t _: D Another object of the invention is to determine such a matrix screen

tactile de très faible épaisseur et qui soit souple et peu fragile. touchscreen of very small thickness and which is flexible and not very fragile.

Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, avec un écran matriciel tactile pour la saisie et l'affichage en couleurs de données comprenant une pluralité de nanotubes de carbone déterminant une pluralité d'éléments These objects are achieved, in accordance with the invention, with a matrix touch screen for entering and displaying in color data comprising a plurality of carbon nanotubes determining a plurality of elements.

d'image et une pluralité d'éléments de saisie. image and a plurality of input elements.

Selon l'invention, cet écran matriciel tactile est constitué par une matrice de points comprenant chacun un élément d'image et un élément de ":l saisie, chaque élément d'image étant constitué par une extrémité d'au moins trois nanotubes parallèles entre eux et émettant chacun dans l'une des trois couleurs fondamentales, I'élément de saisie étant constitué par l'extrémité d'au According to the invention, this matrix touch screen is constituted by a dot matrix each comprising an image element and an element of ": l input, each image element being constituted by an end of at least three parallel nanotubes between them and each emitting in one of the three fundamental colors, the input element being constituted by the end of at

moins un quatrième nanotube.minus a fourth nanotube.

De façon avantageuse, chaque point est constitué par une Advantageously, each point is constituted by a

pluralité d'extrémités de nanotubes dont au moins quatre sont rendus actifs. plurality of nanotube ends of which at least four are made active.

De préférence, les nanotubes de chaque point sont séparés et maintenus en position au moyen d'un matériau de remplissage qui est, par Preferably, the nanotubes of each point are separated and held in position by means of a filling material which is, for

exemple, constitué par une pluralité de nanotubes non actifs. example, consisting of a plurality of non-active nanotubes.

De façon préférentielle, chaque élément d'image comprend un Preferably, each image element comprises a

multiple de trois nanotubes actifs respectivement connectés en parallèle. multiple of three active nanotubes respectively connected in parallel.

De préférence également, l'extrémité de chaque nanotube actif de chaque élément d'image est recouverte d'un luminophore de l'une des couleurs fondamentales. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la Preferably also, the end of each active nanotube of each image element is covered with a phosphor of one of the fundamental colors. The invention will be better understood, and other objects, advantages and characteristics thereof will appear more clearly on reading the

description qui suit de modes préférés de réalisation donnés à titre non limitatif description which follows of preferred embodiments given without limitation

et à laquelle une planche de dessins est annexée sur laquelle: La Figure 1 est une représentation schématique partielle et vue de dessus d'un écran matriciel tactile conforme à l'invention; La Figure 2 est une vue en coupe de l'écran de la Figure 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention; et La Figure 3 est une vue en coupe de l'écran de la Figure 1 selon un and to which a drawing sheet is annexed in which: FIG. 1 is a partial schematic representation and top view of a matrix touch screen according to the invention; Figure 2 is a sectional view of the screen of Figure 1 according to a first embodiment of the invention; and Figure 3 is a sectional view of the screen of Figure 1 along a

: deuxième mode de réalisation de l'invention. : second embodiment of the invention.

On se référera maintenant aux dessins joints, qui ne sont qu'illustratifs, notamment parce que les échelles ne sont pas respectées. En effet, le diamètre d'un nanotube est de l'ordre d'une vingtaine de nanomètres (20 x 10 9 m), tandis que le pas élémentaire d'un point d'écran est de l'ordre de 0,2 We will now refer to the attached drawings, which are only illustrative, in particular because the scales are not respected. Indeed, the diameter of a nanotube is of the order of twenty nanometers (20 x 10 9 m), while the elementary pitch of a screen point is of the order of 0.2

millimètre (200 x 10- m).millimeter (200 x 10- m).

Sur la Figure 1, on a partiellement et schématiquement représenté vu de dessus, c'est a dire vu de la partie observée par l'utilisateur, un coin d'un écran 10 conforme à l'invention. Cet écran 10 comporte une grande pluralité de points 12 de forme substantiellement, mais non nécessairement, carrée d'un In Figure 1, there is partially and schematically shown seen from above, that is to say seen from the part observed by the user, a corner of a screen 10 according to the invention. This screen 10 comprises a large plurality of points 12 of substantially, but not necessarily, square shape with a

côté de 200 Ltm environ.side of about 200 Ltm.

Chaque point 12 comprend un élément d'image et un élément de saisie. L'élément d'image est constitué par au moins un jeu de trois nanotubes distincts parallèles entre eux 14, 16, 18, émettant chacun dans l'une des couleurs fondamentales utilisées dans les écrans de télévision ou Each point 12 includes an image element and an input element. The image element consists of at least one set of three distinct nanotubes parallel to each other 14, 16, 18, each emitting in one of the fundamental colors used in television screens or

d'informatique, à savoir le rouge, le vert et le bleu. computer, namely red, green and blue.

De manière à augmenter la brillance de l'écran résultant, plusieurs nanotubes dans un même point 12 et émettant dans une même couleur fondamentale peuvent être électriquement reliés en parallèle. Dans ce cas, chaque élément d'image de chaque point 12 comprend un multiple de trois In order to increase the brightness of the resulting screen, several nanotubes in the same point 12 and emitting in the same fundamental color can be electrically connected in parallel. In this case, each image element of each point 12 comprises a multiple of three

nanotubes actifs respectivement connectés en parallèle. active nanotubes respectively connected in parallel.

L'élément de saisie est constitué par un quatrième nanotube 20 dont l'extrémité apparente fonctionne alors comme le drain d'un transistor a effet The gripping element consists of a fourth nanotube 20 whose visible end then functions as the drain of an effect transistor

de champ.field.

D'une manière pratique et avantageuse, les extrémités non apparentes des nanotubes sont soit mises en faisceau regroupe dans un collecteur 22 et relié à une prise 24 formant connecteur pour une unité centrale formant organe de commande et organe de détection (non représentee sur les Figures). Les nanotubes actifs 14, 16, 18, 20 de chaque point 12 sont In a practical and advantageous manner, the non-visible ends of the nanotubes are either bundled together in a collector 22 and connected to a socket 24 forming a connector for a central unit forming a control member and a detection member (not shown in the Figures ). The active nanotubes 14, 16, 18, 20 of each point 12 are

séparés et maintenus en position au moyen d'un matériau de remplissage 26. separated and held in position by filling material 26.

Ce matériau de remplissage 26 est avantageusement constitué par une pluralité This filling material 26 is advantageously constituted by a plurality

de nanotubes non actifs et/ou d'autres nanoparticules, par exemple de carbone. non-active nanotubes and / or other nanoparticles, for example carbon.

Selon un premier mode de réalisation illustré par la Figure 2 représentant en coupe l'écran matriciel de la Figure 1, sur laquelle seuls deux nanotubes 14 et 16 ont éte représentés, ces nanotubes 14, 16 sont coudés de manière à former un faisceau de nanotubes dont les autres extrémités sont According to a first embodiment illustrated by Figure 2 showing in section the matrix screen of Figure 1, on which only two nanotubes 14 and 16 have been shown, these nanotubes 14, 16 are bent so as to form a bundle of nanotubes whose other ends are

reliées a l'unité centrale.connected to the central unit.

Un film luminescent 30 est disposé sur les points 12 en regard de l'utilisateur, notamment pour protéger ces derniers, tandis qu'une toile 32 de A luminescent film 30 is placed on the points 12 facing the user, in particular to protect the latter, while a canvas 32 of

protection est appliquée sur la face opposée. protection is applied on the opposite side.

Selon un autre mode de réalisation illustré sur la Figure 3 qui représente, également en coupe schématique, l'écran de la Figure 1, les nanotubes 14, 16; 14', 16', etc... sont disposés parallèlement entre eux et ne sont pas coudés. Un conducteur électrique 34, 34', etc... est relié à chacun des nanotubes 14, 16 de manière à appliquer la tension électrique requise à l'extrémité non visible des nanotubes. Ces conducteurs sont ramenés au According to another embodiment illustrated in Figure 3 which shows, also in schematic section, the screen of Figure 1, the nanotubes 14, 16; 14 ', 16', etc ... are arranged parallel to each other and are not bent. An electrical conductor 34, 34 ', etc. is connected to each of the nanotubes 14, 16 so as to apply the required electrical voltage to the non-visible end of the nanotubes. These drivers are brought back to

connecteur 24 par l'intermédiaire du collecteur 22. connector 24 via collector 22.

Une toile 32 de protection est collée à la nappe des conducteurs A protective fabric 32 is glued to the sheet of conductors

34, 34 sur la face inférieure invisible de l'écran 10. 34, 34 on the invisible underside of the screen 10.

L'extrémité visible de chacun des nanotubes actifs 14, 16, etc... The visible end of each of the active nanotubes 14, 16, etc.

est recouverte d'un luminophore 36, 36' émettant dans l'une des trois couleurs is covered with a phosphor 36, 36 'emitting in one of the three colors

fondamentales comme décrit précédemment. as described above.

Un film plastique transparent 30 recouvre l'écran. Ce film est isolé électriquement des extrémités en regard des nanotubes. C'est un film conducteur relié à un potentiel de référence, par exemple la terre 38, de manière à constituer une anode pour la pluralité de cathodes constituées par les A transparent plastic film 30 covers the screen. This film is electrically isolated from the ends opposite the nanotubes. It is a conductive film connected to a reference potential, for example earth 38, so as to constitute an anode for the plurality of cathodes formed by the

nanotubes des éléments d'image.nanotubes of the picture elements.

De préférence, les nanotubes 14, 16, etc.. sont engendrés directement sur et dans une nappe tissée en fibres de carbone que l'on retrouve sous la référence 40 sur la Figure 3, puisque cette nappe fait, ensuite, office de Preferably, the nanotubes 14, 16, etc. are generated directly on and in a sheet woven of carbon fibers which is found under the reference 40 in FIG. 3, since this sheet then acts as a

maintien des nanotubes.maintenance of nanotubes.

Comme l'homme du métier l'aura compris, on obtient bien ainsi un écran matriciel tactile 10 présentant les avantages précités. Un tel écran peut aisément être réalisé dans toutes les dimensions souhaitées, par exemple pour un panneau de signalisation ou de publicité, ou pour un cadran de montre, ou un écran de visualisation fixe à une carte plastique de type carte à puce, avec éventuellement une cellule photovoltaïque permettant une alimentation électrique autonome. Cet écran n'est pas fragile, il est même souple et peut, dès lors, être enroulé sur lui-même lors d'un transport. En outre, la faible puissance électrique requise pour le faire fonctionner permet de l'utiliser dans un As a person skilled in the art will have understood, a tactile matrix screen 10 is thus obtained which has the abovementioned advantages. Such a screen can easily be produced in all the desired dimensions, for example for a sign or advertising panel, or for a watch dial, or a display screen fixed to a plastic card of the smart card type, with possibly a photovoltaic cell allowing an autonomous electrical supply. This screen is not fragile, it is even flexible and can therefore be rolled up on itself during transport. In addition, the low electrical power required to operate it allows it to be used in a

environnement plutôt hostile.rather hostile environment.

Un avantage particulier d'un tel écran matriciel tactile est qu'il est possible de l'utiliser en tant que table pour poser, par exemple, un plan ou un document papier, et d'obtenir très simplement une saisie informatique du plan en suivant simplement les lignes dessinées au moyen d'un fin stylet ou même A particular advantage of such a matrix touch screen is that it is possible to use it as a table for placing, for example, a plan or a paper document, and very simply to obtain a computer capture of the plan by following simply the lines drawn with a thin stylus or even

du doigt.on point.

Bien que l'on ait représenté et décrit ce que l'on considère actuellement être les modes de réalisation préférés de la présente invention, il est évident que l'Homme de l'Art pourra y apporter différents changements et modifications sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini par les Although we have represented and described what are currently considered to be the preferred embodiments of the present invention, it is obvious that those skilled in the art will be able to make various changes and modifications thereto without departing from the scope of the present invention as defined by

revendications jointes.attached claims.

De façon évidente, I'utilisation d'un tel écran matriciel tactile n'empêche nullement la saisie de données par des moyens conventionnels tels Obviously, the use of such a touch matrix screen does not in any way prevent data entry by conventional means such as

qu'un clavier, une souris ou une manette. than a keyboard, mouse, or controller.

Claims

1 - Matrix touch screen (10) for entering and displaying data in color comprising a plurality of carbon nanotubes (14, 16, 18, 20) determining a plurality of picture elements and a plurality of elements of capture, characterized in that it is constituted by a matrix of points (26) each comprising an image element and an input element, each image element being constituted by an end of at least three nanotubes parallel to each other and each emitting in one of the three fundamental colors (14, 16, 18), the element of

grip being constituted by the end of at least a fourth nanotube (20).

2 - matrix screen according to claim 1, characterized in that each point (12) is constituted by a plurality of ends of nanotubes

at least four of which (14, 16, 18, 20) are made active.

: 5 3- matrix screen according to claim 1 or 2, characterized in that the nanotubes of each point (12) are separated and maintained in

position by means of filling material (26).

4- matrix screen according to claim 2, characterized in that said filling material (26) consists of a plurality of

non-active nanotubes.

- Matrix screen according to one of claims 1 to 4,

characterized in that each picture element comprises a multiple of three

active nanotubes (14, 16, 18) respectively connected in parallel.

6- Matrix screen according to any one of claims

above, characterized in that the end of each active nanotube of each picture element is covered with a phosphor (36, 36 ') of one of the

basic colors.

7 - Matrix screen according to any one of claims

above, characterized in that the said nanotubes (14, 16, 18, 20) are bent so as to form a bundle of nanotubes, the other ends of which are connected to a central unit comprising a nanotube control member constituting the elements of image and an organ of

detection for the nanotubes constituting the gripping elements.

8- matrix screen according to any one of claims

1 to 6, characterized in that the said nanotubes (14, 16, 18, 20) are rectilinear and parallel to each other, the ends distant from the said points being connected to a central unit comprising a control member for the nanotubes constituting the elements of image and a detection device for nanotubes

constituting the input elements.

9- matrix screen according to any one of claims

previous, characterized in that the wall formed by said points (12)

is covered with a transparent plastic film (30).

- Matrix screen according to claim 9, characterized in that said plastic film (30) is a conductive film forming a plurality of anodes facing the corresponding plurality of cathode ends of nanotubes constituting the image elements (14, 16, 18), and isolated

compared to these.

11 - Matrix screen according to claim 9 or 10, characterized

in that said plastic film (30) is luminescent.

12- Matrix screen according to any one of the claims

previous, characterized in that the nanotubes (14, 16, 18, 20) are

generated on a woven carbon fiber web (40).