FR2925717A1 - Capteur tactile transparent multicontatcs a base de depot surfacique metallise - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un capteur tactile transparent multicontacts (1) comportant deux couches transparentes au moins partiellement conductrices, lesdites couches étant espacées par un matériau transparent isolant (15), caractérisé en ce que l'une au moins des dites couches est constituée par une feuille transparente sur laquelle est déposé un réseau de pistes conductrices (23,24) dont la largeur est inférieure à 80 microns.
Description
CAPTEUR TACTILE TRANSPARENT MULTICONTACTS A BASE DE DEPOT SURFACIQUE METALLISE
La présente invention concerne un capteur tactile transparent multicontacts à base de dépôt surfacique métallisé.
La présente invention concerne le domaine des capteurs tactiles transparents multicontacts à matrice passive. Ce type de capteur est muni de moyens d'acquisition simultanée de la position, la pression, la taille, la forme et le déplacement de plusieurs doigts sur sa surface, afin de commander un équipement, de préférence par l'intermédiaire d'une interface graphique. Lesdits capteurs peuvent être utilisés, de manière non limitative, dans de nombreux appareils tels que téléphone portable, ordinateur, etc.
On connaît dans l'état de la technique des capteurs tactiles transparents multicontacts à dalle résistive. De manière avantageuse, ces capteurs comprennent une couche isolante ou semi-conductrice transparente située entre deux couches conductrices transparentes sur lesquelles sont imprimées des lignes ou colonnes correspondant à des fils conducteurs. Lesdites couches conductrices sont ainsi agencées en une matrice de noeuds formés par l'intersection de lignes et de colonnes. La couche semi-conductrice joue le rôle d'interrupteur ouvert lorsque le capteur tactile n'est pas touché, et d'interrupteur fermé lorsque le capteur tactile est touché, ce qui met en contact les deux couches conductrices. Lesdites couches conductrices sont généralement déposées sur des substrats de verre ou de polyester. Elles jouent le rôle d'électrodes, et présentent chacune sur une de leurs surfaces une couche conductrice réalisée en un matériau conducteur transparent, ledit matériau pouvant être en outre constitué par de l'ITO (oxyde d'indium- étain), des polymères conducteurs, des nanotubes de carbone, ou tout autre matériau conducteur transparent.
On a proposé dans l'état de la technique une solution décrite dans le brevet FR 2,866,726 visant un dispositif comportant en outre un capteur bidimensionnel multicontacts pour l'acquisition d'informations tactiles. Ledit capteur tel que décrit dans ledit brevet est constitué d'une dalle matricielle résistive composée en outre de deux couches conductrices transparentes sur lesquelles sont imprimées des lignes ou colonnes correspondant à des fils conducteurs, et un matériau isolant entre lesdites deux couches conductrices transparentes. De manière avantageuse, une couche conductrice transparente conforme à l'état de la technique antérieure est réalisée en ITO, qui est un matériau conducteur et transparent en couche très fine.
Or une solution à base d'ITO présente plusieurs inconvénients parmi lesquels : - une perte de luminosité et de contraste dus aux caractéristiques optiques de l'ITO, qui implique entre autres un rétro éclairage plus puissant de l'écran de visualisation et donc une consommation plus élevée de ce dernier, - une distorsion du spectre visible due à la coloration du matériau utilisé, - une résistance électrique du matériau trop élevée, qui complique le circuit de traitement, - une raréfaction et une inflation du prix du matériau, malgré une consommation croissante, qui entraîne un approvisionnement de plus en plus difficile.
Parmi les autres alternatives à l'ITO, les polymères conducteurs ne sont ni suffisamment conducteurs ni suffisamment transparents, et les nanotubes de carbone constituent une technologie encore trop mal maîtrisée à l'heure actuelle.
Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient, en proposant un capteur tactile transparent multicontacts comportant en outre au moins une couche transparente composée de pistes conductrices constituées de dépôt métallique.
Cette couche métallisée présente une meilleure conductivité, et permet une production du capteur tactile à moindre coût évitant les problèmes d'approvisionnement en ITO. De plus, une plus grande transparence du capteur est possible par des dépôts de métal de l'ordre du micromètre, voir du nanomètre.
Dans ce but, la présente invention propose un capteur tactile transparent multicontacts comportant deux couches transparentes au moins partiellement conductrices, lesdites couches étant espacées par un matériau transparent isolant, caractérisé en ce que l'une au moins des dites couches est constituée par une feuille transparente sur laquelle est déposé un réseau de pistes conductrices dont la largeur est inférieure à 80 microns.
Préférentiellement, aucune feuille transparente d'une couche transparente ne comporte de dépôt d'ITO, ni de polymères conducteurs, ni de nanotubes de carbone, ni enfin tout autre matériau conducteur transparent.
De manière avantageuse, chacune des deux couches est constituée par une feuille transparente sur laquelle est déposé un réseau de pistes conductrices isolées électriquement entre elles, dont la largeur est inférieure à 80 microns. Préférentiellement, les réseaux de pistes conductrices sont constitués en un matériau conducteur opaque. Dans un mode particulier de réalisation, le matériau utilisé pour les pistes conductrices est du cuivre, de l'argent, de l'or, de l'aluminium ou des alliages de métaux conducteurs. Préférentiellement, les réseaux de pistes conductrices des deux couches sont perpendiculaires l'un par rapport à l'autre.
Selon un mode particulier de mise en oeuvre, l'autre couche transparente comporte un revêtement conducteur surfacique transparent. De manière préférentielle, cette autre couche transparente comporte un revêtement conducteur surfacique d'ITO. Selon un autre mode particulier de mise en oeuvre, cette autre couche transparente comporte un capteur capacitif. Selon un autre mode particulier de mise en oeuvre, cette autre couche transparente comporte un capteur capacitif projeté. Selon un premier mode de réalisation, la couche supérieure est constituée d'une feuille de polyester d'un épaisseur de 125 microns.
Selon un deuxième mode de réalisation, la couche supérieure est constituée d'une feuille de verre d'une épaisseur de 20 microns. Selon un mode particulier de réalisation, la couche inférieure est constituée d'une plaque de verre de dimension comprise entre 0,1 et 3 millimètres.
Selon un autre mode particulier de réalisation, la couche inférieure est constituée d'une feuille de verre souple. Avantageusement, l'espacement inter- couches est compris entre 12 et 40 microns. Avantageusement, les pistes conductrices d'un même réseau de pistes conductrices sont parallèles et équi-espacées.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple non limitatif de réalisation, accompagné de figures annexées représentant respectivement : - la figure 1, une vue en trois dimensions de la structure d'un dispositif électronique comprenant un capteur tactile transparent multicontacts selon la présente invention, - la figure 2, une vue de coupe d'un capteur tactile multicontacts conforme à l'état de la technique antérieure avec des points d'espacement, - la figure 3, une vue de coupe d'un capteur tactile multicontacts conforme à l'état de la technique antérieure comprenant une couche résistive transparente, - la figure 4, une vue en trois dimensions d'un capteur tactile multicontacts selon l'état de la technique antérieure, - la figure 5, une vue en trois dimensions d'un capteur tactile multicontacts selon un premier mode de réalisation de la présente invention, la figure 6, une vue en trois dimensions d'un capteur tactile multicontacts selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, la figure 7, une vue en trois dimensions d'un capteur tactile multicontacts selon un troisième mode de réalisation de la présente invention, et - la figure 8, une vue en trois dimensions de la dalle capacitive du capteur tactile selon le troisième mode de réalisation de la présente invention.
Un capteur tactile transparent multicontacts conforme à l'invention vise à s'intégrer dans un écran de visualisation tactile multicontacts.
La figure 1 représente une vue d'un dispositif électronique tactile comprenant : - un capteur tactile matriciel 1, - un écran de visualisation 2, - une interface de capture 3, - un processeur principal 4, et - un processeur graphique 5.
Le premier élément fondamental dudit 30 dispositif tactile est le capteur tactile matriciel 1, nécessaire à l'acquisition - la manipulation 25 multicontacts - à l'aide d'une interface de capture 3. Ledit capteur tactile 1 est de type matriciel. Cette interface de capture 3 contient les circuits d'acquisition et d'analyse.
Ledit capteur peut être éventuellement divisé en plusieurs parties afin d'accélérer la captation, chaque partie étant scannée simultanément. Les données issues de l'interface de capture 3 sont transmises après filtrage, au processeur principal 4. Celui-ci exécute le programme local permettant d'associer les données du capteur à des objets graphiques qui sont affichés sur l'écran de visualisation 2 afin d'être manipulés. Le processeur principal 4 transmet également à l'interface graphique 5 les données à afficher à l'écran 2. Cette interface graphique peut en outre être piloté par un processeur graphique.
Les figures 2 à 4 représentent des vues d'un assemblage de couches visant à réaliser un capteur tactile transparent multicontacts conforme à l'état de la technique antérieure. Ce capteur présente une dalle résistive matricielle de type connue. Une dalle tactile résistive matricielle comprend deux faces superposée sur lesquelles sont organisées des pistes d'ITO.
Ledit capteur 1 comprend en outre : - un substrat de verre 11, - une feuille de polyester 12, - deux surfaces conductrices ITO 13 et 14, - une couche isolante 15.
Ledit capteur 1 est un capteur tactile résistif. Les deux surfaces conductrices 13 et 14 jouent à cet effet le rôle d'électrodes. Lesdites deux surfaces conductrices ITO (13,14) peuvent également être réalisées en un autre matériau conducteur transparent, tel que, de manière non limitative, un polymère conducteur. Dans le cas de deux surfaces conductrices ITO, chacune des deux surfaces comprend des pistes d'ITO organisées sur l'ensemble de ladite surface.
La surface conductrice ITO 14 de la couche supérieure 19 comprend des pistes 22 disposées en lignes, suivant l'axe X comme illustré en figure 4. La surface conductrice ITO 13 de la couche inférieure 18 comprend des pistes 21 disposées en colonnes, suivant l'axe Y comme illustré en figure 4. L'ensemble formé par ces deux surfaces 13 et 14 forme ainsi une matrice de pistes d'ITO. L'inverse ligne/colonne est également possible.
Avantageusement, les pistes conductrices d'un même réseau de pistes conductrices sont parallèles et équi-espacées. La couche isolante 15 joue le rôle d'interrupteur : il est ouvert lorsqu'aucun doigt - ou autre objet visant à toucher le capteur - n'entre en contact avec ledit capteur 1, et il est fermé dans le cas d'un contact. Ladite couche isolante 15 peut être constituée de points d'espacement 16, comme illustré sur la figure 2.
De manière avantageuse, lesdits points d'espacement 16 sont remplacés par une couche de matériau résistif transparent 17, par exemple un polymère conducteur, dont la résistance varierait en fonction de l'écrasement, celle-ci chutant si l'on exerce une force d'appui suffisante. Lorsque l'on veut savoir si une ligne a été mise en contact avec une colonne (ce qui détermine un point de contact sur la dalle) il suffit de faire une mesure de tension aux bornes de l'interrupteur. Le substrat de verre 11 est l'élément support du capteur 1, sur lequel viennent se poser les autres éléments 12 à 15. Il présente une transparence permettant une clarté suffisante pour l'affichage des objets graphiques sur l'écran de visualisation 2 au travers du capteur 1. La feuille de polyester 12 permet au capteur de résister aux rayures causées par exemple par un stylet.
Dans ce mode de réalisation, les deux surfaces conductrices 13 et 14 sont isolées l'une de l'autre par la couche isolante 15. L'intersection d'une ligne et d'une colonne forme un point de contact. Quand on pose par exemple un doigt sur la dalle, on met en contact une ou des colonnes situées sur la couche supérieure 19 avec une ou des lignes situées sur la couche inférieure 18, créant ainsi un ou plusieurs points de contacts. Dans ce mode de réalisation conforme à l'état de la technique antérieure, le capteur tactile résistif présente une clarté amoindrie par les surfaces conductrices en ITO. De plus, la mise en ouvre d'un tel mode de réalisation s'avère de plus en plus compliquée du fait de la raréfaction de l'ITO. Les modes de réalisation suivants, conformes à la présente invention, visent à pallier ces inconvénients.
La figure 5 représente une vue d'un assemblage de couches visant à mettre en ouvre un premier mode de réalisation d'un capteur tactile transparent multicontacts conforme à la présente invention. Le capteur 1 conforme à ce mode de réalisation ne comporte plus qu'une surface conductrice ITO 14. La surface conductrice ITO 13 a été remplacée par une couche linéaire en dépôt de fils minces 23. La surface conductrice ITO 14 comprend des pistes 22 disposées en lignes, tandis que les fils minces 23 sont disposés en colonnes. L'ensemble formé par ces pistes 22 et 23 forme ainsi une matrice de pistes conductrices. L'inversement ligne/colonne est également possible. Lesdits fils minces 23 sont de dimension inférieure à 80 microns, et préférentiellement de dimension inférieure à 20 microns, afin de ne pas obscurcir l'écran de visualisation. Dans le présent mode de réalisation, les fils minces 23 sont déposés sur la plaque de verre 11. Ladite plaque de verre 11 a une épaisseur comprise entre 0,1 et 3 millimètres. Dans un autre mode de réalisation, la plaque de verre peut être remplacée par une feuille de verre souple. La surface conductrice ITO 14 peut également être constituée de tout autre revêtement surfacique conducteur transparent. Ladite surface conductrice ITO supérieure 14 est déposée sous la feuille de polyester 12. Ladite feuille de polyester a une épaisseur de 125 microns. Dans un autre mode de réalisation, ladite feuille de polyester est remplacée par une feuille de verre étirée d'une épaisseur de 100 microns. L'espacement inter-couches, entre la plaque de verre 11 et la feuille de polyester 12, est compris entre 12 et 40 microns. Dans le présent mode de réalisation, le capteur 1 ne comporte plus qu'une seule surface conductrice en dépôt d'ITO susceptible d'obscurcir l'écran tactile de visualisation. Par conséquent, le capteur présente une transparence améliorée par rapport à l'état de la technique, ce qui permet en outre une consommation plus faible dudit écran de visualisation.
La figure 6 représente une vue d'un assemblage de couches visant à mettre en ouvre un deuxième mode de réalisation d'un capteur tactile transparent multicontacts conforme à l'invention. Le capteur 1 conforme à ce mode de réalisation ne comporte plus de surface conductrice ITO, mais deux couches linéaires en dépôt de fils minces 23 et 24. Les fils minces 24 de la couche supérieure 19 sont disposés en lignes, tandis que les fils minces 23 de la couche inférieure 18 sont disposés en colonnes. L'ensemble formé par ces fils minces 23 et 24 forme ainsi une matrice de pistes conductrices. L'inverse ligne/colonne est également possible.
Lesdits fils minces 23 et 24 sont de dimension inférieure à 80 microns, et préférentiellement de dimension inférieure à 20 microns. Dans le présent mode de réalisation, le capteur 1 ne comporte plus de surface conductrice en dépôt d'ITO. Par conséquent, le capteur présente une transparence améliorée par rapport au précédent mode de réalisation, ce qui permet de limiter la consommation de l'écran de visualisation en en limitant la puissance de rétro-éclairage.
Les figures 7 et 8 représentent des vues d'un assemblage de couches visant à mettre en ouvre un troisième mode de réalisation d'un capteur tactile transparent multicontacts conforme à l'invention. Ce mode vise à réaliser une dalle de type capacitif/résistif. Le capteur 1 conforme à ce mode de réalisation comporte une surface conductrice ITO 13 comprenant un réseau de pistes conductrices 21 sur la couche inférieure 18, et un réseau de fils minces 22 sur la couche supérieure 19. La surface conductrice ITO 13 sur la couche inférieure 18 comprend des pistes 21 disposées en lignes, tandis que la couche supérieure 19 comprend des pistes 24 disposées en colonnes. L'ensemble formé par ces pistes conductrices 21 et 24 forme ainsi une matrice de pistes conductrices. L'inverse ligne/colonne est également possible. La surface conductrice ITO 13 de la couche inférieure 18 présente, en plus de l'agencement des pistes de conductrices en lignes, un capteur capacitif (32,34), comme illustré sur la figure 8. Avantageusement, ledit capteur capacitif (32,34) est un capteur de type capacitif projeté. Il permet alors de repérer lorsque le doigt approche du capteur 1 mais non nécessairement en le touchant. Un capteur capacitif ainsi constitué permet de remplacer avantageusement la feuille de polyester 12 par une plaque de verre blindé, qui offre une résistance optimale à l'écran tactile. En contrepartie d'une transparence moindre par rapport au mode de réalisation précédent, ce mode de réalisation permet de réaliser un couplage capacitif/résistif, qui permet de disposer des avantages de chacun des deux types de mesure sans être contraint par leurs inconvénients. En effet, le capteur capacitif restreint le contact aux doigts, ou autre objet spécifique aux capteurs capacitifs, tout en offrant une meilleure sensibilité au contact. Le capteur résistif présente une sensibilité inférieure, mais est sensible à tout type d'objet de contact. Le présent mode de réalisation permet d'avoir la sensibilité d'un capteur capacitif avec la diversité d'objets de contact d'un capteur résistif.
Un capteur tactile transparent multicontacts conforme à la présente invention permet de réaliser un écran tactile multicontacts. Ledit écran présente de très bonnes propriétés de clarté et de luminosité, ce qui lui permet d'avoir une consommation électrique moindre du fait de la moindre nécessité de fournir un rétro éclairage. Également, les propriétés tactiles dudit écran sont améliorées dans la mesure où les fils minces tels que disposés selon l'invention présentent une résistance extrêmement faible. Enfin, la présente invention rend possible de s'abstenir du matériau ITO dont la raréfaction et la consommation croissante obligent l'homme du métier à rechercher des solutions alternatives.
Claims (10)
1 - Capteur tactile transparent multicontacts (1) comportant deux couches transparentes au moins partiellement conductrices, lesdites couches étant espacées par un matériau transparent isolant (15), caractérisé en ce que l'une au moins des dites couches est constituée par une feuille transparente sur laquelle est déposé un réseau de pistes conductrices (23,24) dont la largeur est inférieure à 80 microns.
2 Capteur tactile (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des deux couches est constituée par une feuille transparente sur laquelle est déposé un réseau de pistes conductrices (23,24) isolées électriquement entre elles, dont la largeur est inférieure à 80 microns.
3 Capteur tactile (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les réseaux de pistes conductrices (23,24) sont constituées en un matériau conducteur opaque.
4 - Capteur tactile (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que les réseaux de pistes conductrices (23,24) des deux couches sont perpendiculaires l'un par rapport à l'autre.
5 10 15 20 25 30 Capteur tactile (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autre couche transparente comporte un revêtement conducteur surfacique transparent (22).
6 - Capteur tactile (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'autre couche transparente comporte un revêtement conducteur surfacique d'ITO.
7 - Capteur tactile (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que l'autre couche transparente comporte un capteur capacitif.
8 - Capteur tactile (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'autre couche transparente comporte un capteur capacitif projeté.
9 Capteur tactile selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la couche supérieure est constituée d'une feuille de polyester d'un épaisseur de 125 microns. Capteur tactile selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la couche supérieure est constituée d'une feuille de verre d'une épaisseur de 20 microns. 11 Capteur tactile selon l'unequelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la couche inférieure est constituée d'une plaque de verre de dimension comprise entre 0,1 et 3 millimètres. 12 Capteur tactile selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la couche inférieure est constituée d'une feuille de verre souple. 13 - Capteur tactile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'espacement inter-couches est compris entre 12 et 40 microns. 15 14 -Capteur tactile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pistes conductrices (23,24) d'un même réseau de pistes conductrices 20 (23,24) sont parallèles et équi-espacées.
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