FR2968487A1

FR2968487A1 - Dispositif de detection directionnel de proximite capacitif

Info

Publication number: FR2968487A1
Application number: FR1004669A
Authority: FR
Inventors: Laurent Beyly; Cyril Troise; Maxime Teissier
Original assignee: STMicroelectronics Rousset SAS
Current assignee: STMicroelectronics Rousset SAS
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-06-08
Anticipated expiration: 2030-12-01
Also published as: US9118330B2; FR2968487B1; US20120139562A1

Abstract

L'invention concerne un procédé de détection d'un objet à proximité d'un système électronique, comprenant des étapes consistant à : former des électrodes (EV1 EV2, EH1 EH2) autour d'une zone de détection (1), sur un support électriquement isolant, déterminer des mesures représentatives de capacité des électrodes, et comparer les mesures à un seuil de détection, et en déduire si un objet est présent à proximité de la zone de détection dans un champ de détection (FLD), le support électriquement isolant sur lequel sont formées les électrodes étant déposé sur un support électriquement conducteur formant un blindage, les mesures de capacité étant effectuées en activant simultanément toutes les électrodes.

Description

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DISPOSITIF DE DETECTION DIRECTIONNEL DE PROXIMITE CAPACITIF La présente invention concerne un dispositif de détection de la proximité d'un objet de type capteur capacitif. La présente invention s'applique notamment, aux écrans d'affichage, aux claviers de commande, et plus généralement à tout dispositif dans lequel il est souhaitable de s détecter un objet tel qu'un doigt ou une main de l'utilisateur à proximité du dispositif. II est connu d'utiliser des électrodes en forme de touches ou en forme de bandes disposées, selon une configuration matricielle formant une surface tactile, pour détecter la présence d'un doigt d'un l'utilisateur sur une io touche ou sur une zone de la surface tactile. Une telle surface tactile peut être associée à un écran d'affichage dans des appareils tels que les téléphones mobiles, pour détection la position d'un doigt sur une zone de l'écran d'affichage, c'est-à-dire à une distance inférieure à quelques millimètres de ce dernier. ls La figure 1 représente une surface tactile TS comportant des électrodes T1, Tp, R1, ... Rn présentant la forme de bandes, et comprenant des électrodes Ti (i étant un nombre entier compris entre 1 et p) disposées en colonnes, et des électrodes Rj (j étant un nombre entier compris entre 1 et p) disposées en lignes transversales aux électrodes Ti. 20 Généralement, une seule des électrodes dite "émettrice" est activée à un instant donné, et des électrodes dites "réceptrices" sont scrutées les unes après les autres ou simultanément pour obtenir des mesures représentatives de la capacité de chaque paire d'électrodes comprenant l'électrode émettrice active et l'électrode réceptrice scrutée. Les électrodes en colonne Ti (ou en 25 ligne Rj) sont connectées en tant qu'électrodes émettrices, et les électrodes en ligne Rj (ou en colonne Ti) sont connectées en tant qu'électrodes réceptrices. A partir des mesures obtenues, la position d'un éventuel objet sur la surface tactile peut être déterminée, sachant que la présence d'un objet sur la surface tactile peut modifier la capacité de paires d'électrodes 30 situées à proximité de l'objet. Parmi les procédés de mesure de capacité adaptés aux surfaces tactiles, il existe notamment des procédés basés sur la mesure d'un temps de charge ou de décharge de condensateur dans une résistance, des procédés basés sur l'utilisation d'un oscillateur de relaxation, et des procédés basés sur le principe du transfert de charge. Les procédés utilisant un oscillateur de relaxation consistent à générer un signal ayant une fréquence dépendant de la capacité à mesurer, puis à mesurer la fréquence s de ce signal. Les procédés basés sur le transfert de charge consistent à utiliser un condensateur dit d' "échantillonnage" (sample capacitor), de capacité élevée par comparaison aux capacités à mesurer, à charger la capacité à mesurer, et à transférer la charge de la capacité à mesurer dans le condensateur d'échantillonnage, et à répéter ces opérations de charge et io de transfert un certain nombre de cycles. Certains procédés basés sur le transfert de charge, consistent à exécuter un nombre fixe de cycles de charge et de transfert, et à mesurer la tension aux bornes du condensateur d'échantillonnage, laquelle est représentative de la capacité à mesurer, à la fin du nombre de cycles fixe. D'autres procédés basés sur le transfert de ls charge exécutent des cycles de charge et de transfert jusqu'à ce que la tension aux bornes du condensateur d'échantillonnage atteigne une tension de seuil, le nombre de cycles ainsi exécutés étant représentatif de la capacité à mesurer. Un exemple de mise en oeuvre du procédé basé sur le transfert de 20 charge, appliqué à une surface tactile est décrit dans le document US 6 452 514. La figure 1 représente un circuit de commande IOC de la surface tactile TS, tel que décrit dans ce document. Le circuit IOC comprend des ports d'entrée / sortie P0, P1, ... Pn et des ports de sortie Pn+1 à Pn+p. Chaque port d'entrée / sortie Pj (j étant un nombre entier compris entre 1 et 25 n) est connecté à un étage d'entrée / sortie respectif du circuit IOC. Chaque étage d'entrée / sortie connecté à un port Pj comprend un interrupteur 14 commandé par un signal S4, et un transistor M5 dont la grille est commandée par un signal S5. Chaque interrupteur 14 comprend une borne connectée à un noeud commun à d'autres étages d'entrée / sortie et une 30 borne connectée au port Pj et au drain du transistor M5. La source de chaque transistor M5 est connectée à la masse. Chaque port de sortie Pn+i (i étant un nombre entier compris entre 1 et p) est relié à une source de tension d'alimentation Vdd du circuit par l'intermédiaire d'un transistor M6 dont la grille est commandée par un signal S6. Le port PO est connecté au 35 drain d'un transistor M5 dont la grille est commandée par un signal S5 et dont la source est à la masse. Le port PO est également connecté à un circuit logique LGC fournissant les signaux de commande S4, S5, S6 de chaque étage d'entrée / sortie et de sortie. Pour commander les électrodes T1-Tp et R1-Rn, le port PO est connecté à une borne d'un condensateur d'échantillonnage Cs, dont l'autre s borne est connectée à la masse. Les ports P1 à Pn sont connectés aux électrodes en ligne R1-Rn, et les ports Pn+1 à Pn+p sont connectés aux électrodes en colonne T1 à Tp. Chaque électrode en ligne Rj forme avec chacune des électrodes en colonne Ti un condensateur dont la capacité varie notamment en fonction de io la proximité d'un objet avec une zone de chevauchement de l'électrode en ligne avec l'électrode en colonne. Le circuit LGC reçoit des numéros (i, j) d'une paire de ports à analyser Pn+i, Pj pour effectuer une localisation d'un objet sur la surface tactile TS, et fournit une mesure DT représentative de la capacité de la paire d'électrodes Ti, Rj connectée à la paire de ports Pn+i, Pj ls sélectionnée. La mesure représentative de la capacité de la paire d'électrodes est obtenue en fonction d'un nombre de cycles exécutés, de charge de la paire d'électrodes et de transfert de charge vers le condensateur d'échantillonnage Cs, et de la tension aux bornes du condensateur Cs à l'issue de l'exécution du nombre de cycles exécutés. 20 Le circuit logique LGC gère le circuit de commande IOC qui vient d'être décrit conformément à une séquence d'étapes résumée dans le tableau 1 suivant : Tableau 1 Port PO Pj Pn+i Description Etape S5 S4 S5 S6 1 1 0 1 0 Décharge de Cs et Rj 2 0 0 1 0 Temps mort 3 0 1 0 1 Connexion de Cs à Rj et Ti à Vdd 4 0 0 1 0 Temps mort 0 0 1 0 Rjà0 6 0 0 1 0 Temps mort 7 0 0 1 0 Lecture de la charge de Cs Dans le tableau 1 et dans ce qui suit, i et j représentent des nombres entiers 25 variant de 1 à p et de 1 à n, respectivement. La séquence d'étapes qui comprend des étapes 1 à 7, est exécutée successivement pour chaque port Pj et chaque port Pn+i, et donc pour chaque paire d'électrodes (Ti, Rj) connectées au circuit IOC. Durant l'exécution de cette séquence, tous les interrupteurs 14 et transistors M5, M6 du circuit IOC, dont les signaux de commande S4, S5, S6 ne sont pas mentionnés dans le tableau 1, restent ouverts ou bloqués. L'étape 1 est une étape d'initialisation durant laquelle les signaux S5 débloquent les transistors s M5 connectés aux ports PO et Pj, pour décharger le condensateur Cs et l'électrode Rj sélectionnée. L'étape 2 qui suit est une étape de temps mort durant laquelle tous les transistors M5, M6 sont bloqués et tous les interrupteurs 14 sont ouverts. A l'étape 3, l'interrupteur 14 connecté au port Pi est fermé pour permettre un transfert de charge entre l'électrode Rj et le io condensateur Cs. Parallèlement, le transistor M6 connecté au port Pn+i est débloqué pour charger l'électrode Ti à la tension d'alimentation Vdd. Il en résulte un transfert de charge entre l'électrode Rj et le condensateur Cs. L'étape 4 qui suit est une étape de temps mort, identique à l'étape 2. A l'étape 5 suivante, le transistor M5 connecté au port Pj est débloqué pour ls décharger l'électrode Rj. L'étape 6 qui suit est une étape de temps mort, identique à l'étape 2. A l'étape 7 suivante, tous les interrupteurs 11 restent ouverts et seul le transistor M5 connecté au port Pj est débloqué. Une mesure de la tension du port P0, correspondant à la tension du condensateur Cs, est alors effectuée. 20 L'exécution des étapes 3 à 6 est répétée un certain nombre de cycles fixe. A l'issue de l'exécution de ce nombre de cycles, la tension du port PO est mesurée. La présence et la position d'un objet sur la surface tactile TS est ensuite déterminée en fonction des mesures obtenues pour chaque paire d'électrodes Ti, Rj. En pratique, un doigt d'un utilisateur ne peut être détecté 25 et localisé sur la surface TS que s'il est à moins de quelques millimètres d'une zone de chevauchement des électrodes d'une paire d'électrodes (Ti, Rj). Il peut être utile d'intégrer un détecteur de proximité dans un système tel qu'un téléphone mobile, intégrant ou non la surface tactile décrite 30 précédemment, pour activer ou désactiver le système ou plus généralement, activer ou désactiver certaines fonctions du système. Le détecteur de proximité peut ainsi être utilisé pour détecter lorsque l'utilisateur approche sa main ou un doigt à quelques centimètres du système ou davantage. Par exemple, un rétroéclairage de clavier de commande peut être activé lorsque 35 l'utilisateur approche sa main du clavier. Un détecteur de proximité peut être également intégré dans un téléphone mobile pour verrouiller un clavier tactile et/ou mettre un écran en mode basse consommation pendant une conversation téléphonique, lorsqu'il est détecté que l'utilisateur approche le téléphone de son oreille. Des modes de réalisation concernent un procédé de détection d'un objet à proximité d'un système électronique, comprenant des étapes consistant à : former des électrodes autour d'une zone de détection, sur un support électriquement isolant, déterminer des mesures représentatives de capacité des électrodes, et comparer les mesures à un seuil de détection, et en déduire si un objet est présent à proximité de la zone de détection dans io un champ de détection. Selon un mode de réalisation, le support électriquement isolant sur lequel sont formées les électrodes est déposé sur un support électriquement conducteur formant un blindage, les mesures de capacité étant effectuées en activant simultanément toutes les électrodes. Selon un mode de réalisation, le seuil de détection est défini de 15 manière à détecter un objet à au moins plusieurs centimètres le long d'un axe perpendiculaire à la zone de détection et passant par un point de la zone de détection, situé à égale distance de paires d'électrodes opposées des électrodes. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de 20 formation d'un rebord électriquement conducteur autour de l'ensemble comprenant les électrodes et la zone de détection. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de formation d'une couche électriquement isolante recouvrant les électrodes. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de 25 génération d'une tension supérieure à une tension d'alimentation du système électronique, et d'utilisation de la tension générée pour déterminer une mesure représentative de la capacité des électrodes. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de connexion du blindage à la masse. 30 Selon un mode de réalisation, chaque mesure représentative de capacité comprend des étapes consistant à : exécuter plusieurs cycles de charge des électrodes et de transfert de charge entre les électrodes et un condensateur d'échantillonnage, et déterminer la mesure représentative de capacité des électrodes en fonction du nombre de cycles de charge et de 35 transfert, pour que la tension aux bornes du condensateur d'échantillonnage atteigne une tension de seuil, ou en fonction de la tension aux bornes du condensateur d'échantillonnage à l'issue d'un nombre fixé de cycles de charge et de transfert. Selon un mode de réalisation, chaque mesure représentative de capacité des électrodes comprend des étapes consistant à : (a) appliquer s une première tension à une première borne d'un condensateur d'échantillonnage et une seconde tension intermédiaire entre la première tension et une troisième tension supérieure ou égale à une tension de masse, à la seconde borne du condensateur d'échantillonnage, (b) appliquer la troisième tension à un premier groupe des électrodes, et la seconde io tension à un second groupe des électrodes, ne comprenant pas les électrodes du premier groupe, (c) relier les électrodes du premier groupe à la première borne du condensateur d'échantillonnage et appliquer la seconde tension aux électrodes du second groupe et à la seconde borne du condensateur d'échantillonnage, pour transférer des charges électriques ls entre les électrodes et le condensateur d'échantillonnage, et (d) exécuter plusieurs cycles comprenant chacun les étapes (b) et (c), la mesure représentative de capacité des électrodes étant déterminée en fonction de la tension à une borne du condensateur d'échantillonnage dont l'autre borne reçoit la troisième tension, à l'issue d'un nombre fixe d'exécution des cycles, 20 ou bien en fonction du nombre de cycles exécutés pour que la tension à une borne du condensateur d'échantillonnage atteigne une tension de seuil. Des modes de réalisation concernent un dispositif de détection d'un objet à proximité d'un système électronique, comprenant des électrodes entourant une zone de détection, sur un support électriquement isolant, et un 25 circuit de commande des électrodes, configuré pour déterminer une mesure représentative de la présence d'un objet à proximité de la zone de détection. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un blindage électriquement conducteur, sur lequel est déposé le support électriquement isolant, le circuit de commande étant configuré pour mettre en oeuvre le 30 procédé défini précédemment. Selon un mode de réalisation, le blindage comprend un rebord électriquement conducteur formé autour de l'ensemble comprenant les électrodes et la zone de détection. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une couche 35 électriquement isolante recouvrant les électrodes.

Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend deux électrodes disposées en lignes et deux électrodes disposées en colonnes, transversales aux électrodes en ligne. Selon un mode de réalisation, le blindage est connecté à la masse. s Des modes de réalisation concernent également un système électronique comprenant un dispositif de détection de proximité. Des modes de réalisation concernent également un objet portable comprenant un dispositif de détection de proximité tel que celui défini précédemment. 10 Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits dans ce qui suit, à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 décrite précédemment, représente schématiquement une surface tactile et un circuit de commande de la surface tactile, selon l'art 15 antérieur, la figure 2 représente en vue de face un dispositif de détection de proximité selon un mode de réalisation, la figure 3 représente en coupe transversale le dispositif de détection de proximité de la figure 2, 20 la figure 4 représente en perspective le dispositif de détection de proximité et un champ de détection du dispositif de détection, la figure 5 représente schématiquement un circuit de commande du dispositif de détection de proximité, selon un mode de réalisation, la figure 6 représente schématiquement un circuit de commande du 25 dispositif de détection de proximité, selon un autre mode de réalisation, les figures 7A à 7D représentent différentes configurations d'électrodes du dispositif de détection de proximité. Les figures 2 et 3 représentent un dispositif de détection de proximité selon un mode de réalisation. Le dispositif de détection de proximité 30 comprend quatre électrodes en forme de bandes disposées dans un même plan, dont deux électrodes EV1, EV2 disposées en colonnes et deux électrodes EH1, EH2 disposées en lignes transversales aux électrodes en colonnes. Dans l'exemple de la figure 2, les électrodes EV1, EV2, EH1, EH2 sont rectilignes et disposées de manière à entourer une zone de détection 1 35 de forme rectangulaire. 2968487 s

Selon un mode de réalisation, les électrodes EV1, EV2, EH1, EH2 sont formées sur une couche 2 électriquement isolante, et la couche 2 est déposée sur une couche électriquement conductrice 4 formant un blindage. Il est à noter que les couches 2 et 4 peuvent être formées uniquement dans s une zone s'étendant sous les électrodes, en excluant une zone située au centre de la zone de détection 1. La couche 4 présente sur sa périphérie un rebord 3 s'étendant le long des électrodes EV1, EV2, EH1, EH2 et entourant la couche 2, les électrodes et la zone de détection 1. Les électrodes peuvent en outre être recouvertes d'une couche électriquement isolante 5. La' couche io 4 est mise à la masse. II est à noter que les couches 2, 4 et 5 peuvent être formées sur toute la surface s'étendant sous la surface de détection 1 et les électrodes ou uniquement dans une zone s'étendant sous les électrodes EV1, EV2, EH1, EH2, en excluant une zone située au centre de la zone de détection 1. ls Comme illustré sur la figure 4, le champ de détection FLD du dispositif de détection de proximité est délimité par un lobe s'étendant le long d'un axe Z perpendiculaire au plan des électrodes EV1, EV2, EH1, EH2, et passant par un point O de ce plan situé à égale distance des électrodes en ligne EH1, EH2 et à égale distance des électrodes en colonne EV1, EV2. 20 Grâce à la présence de la couche de blindage 4, le champ de détection peut s'étendre à plusieurs dizaines de centimètres des électrodes. En raison de la présence du rebord 3, le champ de détection FLD ne s'étend guère en dehors du volume délimité par le plan des électrodes et des plans perpendiculaires à ce plan et passant par chacune des électrodes. Le champ 25 de détection FLD présente ainsi une section dans un plan passant par l'axe OZ de forme sensiblement parabolique. Ces dispositions permettent ainsi d'obtenir à la fois une bonne directivité de la détection et une relativement grande distance de détection. Les électrodes en colonne EV1, EV2 (ou en ligne EH1, EH2) peuvent 30 être utilisées en tant qu'électrodes émettrices, et les électrodes en ligne EH1, EH2 (ou en colonne EV1, EV2) peuvent être utilisées en tant qu'électrodes réceptrices. Dans un mode de réalisation, les deux électrodes émettrices sont activées simultanément et les deux électrodes réceptrices sont scrutées simultanément, pour détecter un objet à proximité des 35 électrodes dans le champ de détection FLD. 9

La figure 5 représente un circuit de commande I001 du dispositif de détection de proximité, selon un mode de réalisation. Le circuit I0C1 est par exemple intégré dans un processeur PRC. Le processeur PRC est par exemple de type microcontrôleur. Le circuit 10C1 comprend des ports s d'entrée / sortie P0, P1, P2 et des ports de sortie P3 et P4. Chaque port d'entrée I sortie P0, P1, P2 est connecté à un étage d'entrée / sortie respectif du circuit I0C1 comprenant un transistor dont la grille est commandée pare un signal S31, S32, S33. La source de chaque transistor M31, M32, M33 est connectée à la masse et le drain de ces transistors est connecté à l'un des 10 ports P0, P1, P2. Les ports P1, P2 sont reliés par l'intermédiaire d'un interrupteur 111, 112, à un noeud commun N1 connecté au port P0. Les interrupteurs 111, 112 sont commandés par deux signaux S11, S12. Chaque port de sortie P3, P4 est relié à une source de tension Vh par l'intermédiaire d'un transistor M21, M22 dont la grille est commandée par un signal S21, 15 S22. Le port PO est également connecté à un comparateur CP dont la sortie est connectée à un circuit logique LGC1 fournissant les signaux de commande S11, S12, S21, S22, S31, S32, S33 des interrupteurs 111, 112 et des transistors M21, M22, M31, M32, M33. Pour commander les électrodes EV1, EV2, EH1, EH2, le port PO est 20 connecté à une borne d'un condensateur d'échantillonnage Cs, dont l'autre borne est connectée à la masse. Les ports P1 et P2 sont connectés aux électrodes en ligne EH1, EH2, et les ports P3 et P4 sont connectés aux électrodes en colonne EV1, EV2. Le comparateur CP fournit un signal de détection DT au circuit LGC1. Le circuit LGC1 fournit une mesure CY 25 représentative de la capacité formée entre les électrodes EH1, EH2, EV1, EV2. La mesure représentative de la capacité des électrodes est obtenue en fonction d'un nombre de cycles exécutés, de charge et de transfert de charge vers le condensateur d'échantillonnage Cs, et de la tension aux bornes du condensateur Cs à l'issue de l'exécution du nombre de cycles 30 exécutés. Le circuit logique LGC1 peut gérer le circuit de commande I0C1 qui vient d'être décrit conformément à une séquence d'étapes résumée dans le tableau 2 suivant : Tableau 2 Etape S31 S11,S12 S32,S33 S21,S22 Description 1 1 0 1 0 Décharge de Cs, EH1, et EH2 2 0 0 0 0 Temps mort 2968487 io 3 0 1 0 1 Connexion de EH1, EH2 à Cs, et EV1, EV2 à Vh 4 0 0 0 0 Temps mort 0 0 1 0 EH1 etEH2à0 6 0 0 0 0 Temps mort 7 0 0 1 0 Lecture de la charge de Cs La séquence d'étapes comprend des étapes 1 à 7 exécutées périodiquement. L'étape 1 est une étape d'initialisation durant laquelle les signaux S31, S32, S33 débloquent les transistors M31, M32 et M33 connectés aux ports P0, P1 et P2, pour décharger le condensateur Cs et les s électrodes EH1 et EH2. L'étape 2 qui suit est une étape de temps mort durant laquelle tous les transistors M21, M22, M31, M32, M33 sont bloqués et les interrupteurs 111, 112 sont ouverts. A l'étape 3, les interrupteurs 111, 112 connectés aux ports P1, P2 sont fermés pour permettre un transfert de charge entre les électrodes EH1, EH2 et le condensateur Cs. Parallèlement, les transistors M21, M22 connectés aux port P3, P4 sont débloqués pour charger les électrodes EV1, EV2 à la tension Vh. II en résulte un transfert de charge entre les électrodes EH1, EH2 et le condensateur Cs. L'étape 4 qui suit est une étape de temps mort, identique à l'étape 2. A l'étape 5 suivante, les transistors M32, M33 connectés aux ports P1, P2 sont débloqués pour ls décharger les électrodes EH1, EH2. L'étape 6 qui suit est une étape de temps mort, identique à l'étape 2. A l'étape 7 suivante, les interrupteurs 111, 112 restent ouverts et seuls les transistors M32, M33 connectés aux ports P1, P2 sont débloqués. Une mesure de la tension du port P0, correspondant à la tension du condensateur Cs, est alors effectuée. 20 Dans un mode de réalisation, l'exécution des étapes 3 à 6 est répétée un certain nombre de cycles fixe. A l'issue de l'exécution de ce nombre de cycles fixe, la tension du port PO est mesurée à l'étape 7. La présence et la position d'un objet dans le champ de détection FLD est ensuite déterminée en fonction de la mesure de la tension mesurée du condensateur Cs. Dans 25 un autre mode de réalisation, l'exécution des étapes 2 à 7 est répétée un nombre de cycles variable CY jusqu'à ce que la tension du condensateur Cs atteigne une tension de seuil fixée par le comparateur CP. La figure 6 représente un circuit de commande IOC2 du dispositif de détection de proximité, selon un autre mode de réalisation. Le circuit IOC2 30 comprend sept ports d'entrée / sortie P0, P1, ... P6. Chaque port PO-P7 est connecté à un étage d'entrée / sortie respectif du circuit I0C2. Chaque étage li

d'entrée / sortie comprend un interrupteur 11 commandé par un signal S1, et deux transistors M2, M3 dont les grilles sont commandées respectivement par des signaux S2, S3. L'interrupteur 11 comprend une borne connectée à un noeud commun à d'autres étages d'entrée / sortie et une borne connectée s au port PO-P7 de l'étage, à la source du transistor M2 et au drain du transistor M3, de l'étage. Le drain du transistor M2 reçoit une tension Vh qui peut être la tension d'alimentation du circuit, et la source du transistor M3 est connectée à la masse. Le circuit IOC2 comprend deux groupes d'étages d'entrée / sortie comportant chacun un nceud commun N1, N2. Les 10 interrupteurs 11 des ports PO à P3 sont connectés à un premier nceud commun N1, et les interrupteurs 11 des ports P4 à P7 sont connectés à un second noeud commun N2, non connecté au noeud commun N1. En outre, au moins l'un des ports, par exemple le port P4 est connecté à une sortie 104 connectée à l'entrée d'un comparateur CP1. La sortie du comparateur ls CP1 est connectée à un circuit logique LGC2 fournissant les signaux de commande S1, S2, S3 de chaque étage d'entrée / sortie. Chacun des autres ports PO à P7 peut être également connecté à une sortie 100 à 107 connectée à un comparateur (non représenté) qui peut être identique au comparateur CP1, et dont la sortie est connectée au circuit LGC2.

20 Selon un mode de réalisation, pour commander des électrodes EH1, EH2, EV1, EV2 du dispositif de détection de proximité, l'un des ports connecté à un comparateur, par exemple le port P4 connecté au comparateur CP1, est connecté à une borne a d'un condensateur d'échantillonnage Cs dont l'autre borne b est connectée à un port de l'autre 25 groupe d'étages d'entrée / sortie, par exemple le port P3. Ainsi, quel que soit l'état des interrupteurs 11, les bornes du condensateur Cs ne peuvent pas être mises en court-circuit. Par ailleurs, le port PO par exemple, reçoit une tension de référence Vrf inférieure à la tension Vh, par exemple la tension Vh divisée par 2, et les autres ports P1, P2, P5, P6 sont connectés chacun à 30 l'une des électrodes EH1, EH2, EV1, EV2. Dans l'exemple de la figure 6, les ports P1 et P2 sont connectés respectivement aux électrodes en ligne EH1, EH2, et les ports P5 et P6 sont connectés respectivement aux électrodes en colonne EV1, EV2. Les électrodes en ligne EH1, EH2 forment avec les électrodes en 35 colonne EV1, EV2 des condensateurs dont la capacité varie notamment en fonction de la proximité d'un objet. Le comparateur CP1 fournit un signal de détection DT au circuit LGC2. Le circuit LGC2 fournit un nombre de cycles CY ayant été nécessaires pour décharger le condensateur Cs en dessous d'un certain seuil détecté par le comparateur CP1. Ce seuil est par exemple de l'ordre de Vh/3. Le circuit logique LGC2 gère le circuit de commande IOC2 qui vient s d'être décrit conformément à une séquence d'étapes résumée dans le tableau 3 suivant : Tableau 3 Port PO P1,P2 P3 P4 P5,P6 Description Etape S1 S1 S1 S3 S1 S2 S1 S3 1 1 0 1 0 1 0 0 0 Charge de Cs entre Vh et Vrf 2 0 0 0 0 0 0 0 0 Temps mort 3 1 1 0 0 0 0 0 1 Charge de EH1,EH2 / EV1,EV2 entre 0 et Vrf 4 0 0 0 0 0 0 0 0 Temps mort 1 1 1 0 1 0 1 0 Transfert de charge entre EH1, EH2/EV1,EV2 et Cs 6 0 0 0 0 0 0 0 0 Temps mort 7 0 0 0 0 0 1 0 0 Lecture de la charge de Cs La séquence d'étapes comprend des étapes 1 à 7. Durant l'exécution de cette séquence, tous les interrupteurs 11 et les transistors M2, M3 du circuit I0C2, dont les signaux de commande S1, S2, S3 ne sont pas mentionnés dans le tableau 3, restent ouverts ou bloqués. A l'étape 1, l'interrupteur 11 de l'étage connecté au port P3 est fermé, tandis que le signal S2 débloque le transistor M2 connecté au port P4, et le signal S1 ferme l'interrupteur 11 connecté au port P0. Ainsi, les bornes a et b du condensateur Cs reçoivent respectivement les tensions Vh et Vrf, pour charger le condensateur Cs à une tension égale à la différence entre les tensions Vh et Vrf. L'étape 2 qui suit est une étape de temps mort durant laquelle tous les transistors M2, M3 sont bloqués et les interrupteurs 11 sont ouverts. A l'étape 3, les électrodes EH1, EH2, EV1, EV2 sont chargées entre Vrf et la masse. A cet effet, les transistors M3 connectés aux ports P5, P6 sont débloqués à l'aide des signaux S3 correspondants pour mettre les électrodes EV1, EV2 à la masse. Parallèlement, les interrupteurs 11 connectés aux ports P0, P1, P2 sont ouverts pour mettre les électrodes EH1, EH2 à la tension Vif. L'étape 4 qui suit est une étape de temps mort, identique à l'étape 2. A l'étape 5 suivante, tous les interrupteurs 11 sont fermés simultanément pour transférer des charges électriques entre les bornes a, b du condensateur Cs et les électrodes EH1, EH2, EV1, EV2. Ainsi, la borne a du condensateur Cs est reliée aux électrodes EV1, EV2, et la borne b du condensateur Cs est reliée aux électrodes EH1, EH2. Par ailleurs, la borne b du condensateur Cs est mise à la tension Vrf. Le s condensateur Cs se décharge donc dans le condensateur formé par les électrodes EH1, EH2, EV1, EV2. L'étape 6 qui suit est une étape de temps mort, identique à l'étape 2. A l'étape 7 suivante, le transistor M3 de l'étage connecté au port P3 est débloqué pour mettre la borne b du condensateur Cs à la masse, afin de permettre une lecture de la tension à la borne a du 10 condensateur Cs par le comparateur CP1. L'exécution des étapes 2 à 7 est ensuite répétée un certain nombre de cycles jusqu'à ce que le signal à l'entrée du comparateur CP1, correspondant à la tension aux bornes a et b du condensateur Cs, atteigne une certaine valeur de tension de seuil bas. Le nombre de cycles d'exécution 15 des étapes 2 à 7 varie en fonction de la capacité entre les électrodes EH1, EH2, EV1, EV2, et donc permet de déterminer si un objet tel qu'un doigt ou une main de l'utilisateur se trouve dans le champ de détection FLD du dispositif de détection de proximité. Les étapes de temps mort 2, 4, 6 permettent d'assurer que les commutations des interrupteurs 11 et des 20 transistors M2, M3 sont terminées avant de commander d'autres commutations. La durée de ces étapes peut être adaptée aux caractéristiques de commutation (notamment le temps de commutation) des transistors et des interrupteurs, et aux caractéristiques des signaux de commande S1, S2, S3. Lorsque la tension aux bornes du condensateur Cs a 25 atteint la tension de seuil, la séquence d'étapes 1 à 7 est exécutée à nouveau pour effectuer une nouvelle détection, tant que le dispositif de détection est actif. Le processeur PRC peut ainsi déterminer la présence éventuelle d'un objet à proximité des électrodes, dans le champ de détection FLD, si le nombre de cycles d'exécution CY des étapes 2 à 7 est inférieur à 30 une valeur de seuil de détection. Dans un autre mode de réalisation, l'exécution des étapes 3 à 6 est répétée un certain nombre fixe de cycles. A l'issue de l'exécution de ce nombre de cycles, la tension du port P4 est mesurée à l'étape 7. Dans ce cas, la sortie 104 connectée à la borne a du condensateur Cs est connectée 35 à un circuit de mesure tel qu'un convertisseur analogique / numérique. La présence et la position d'un objet dans le champ de détection FLD est 14 ensuite déterminée en fonction de la mesure de la tension du condensateur Cs fournie par le circuit de mesure. Il peut être noté d'après le tableau 3 que certains des transistors M2 et M3 ne changent jamais d'état durant l'exécution de la séquence d'étapes s 1 à 7. Ainsi, les transistors M2 à l'exception de celui connecté au port P4, restent toujours bloqués. Les transistors M3 connectés aux ports PO à P2 et P4 sont également toujours bloqués. Le circuit IOC2 peut donc être simplifié en supprimant ces composants. Par ailleurs, d'autres combinaisons de commande des interrupteurs et des transistors M2, M3 que celles indiquées 10 dans le tableau 3 peuvent permettre d'aboutir aux mêmes résultats en ce qui concerne les connexions des électrodes et du condensateur Cs entre eux, ou à la masse ou aux sources de tension à Vh et Vrf. Contrairement au mode de commande décrit en référence à la figure 5 et au tableau 2, le mode de commande décrit en référence à la figure 6 et 15 au tableau 3 permet d'éviter que le condensateur Cs soit chargé négativement par les électrodes El-11, EH2 à l'étape 3, et donc d'avoir à mesurer des tensions négatives pour localiser un objet sur la surface tactile. En effet, la mesure de telles tensions ne peut pas être effectuée avec des microcontrôleurs standards comportant des entrées de convertisseurs 20 analogiques / numériques. La tension Vh peut être égale à la tension d'alimentation du circuit I0C1, I0C2. Dans un autre mode de réalisation, la tension Vh peut être supérieure à la tension d'alimentation du circuit, afin d'augmenter la distance de détection du dispositif de détection de proximité. Ainsi, la tension Vh peut 25 être fixée à plusieurs dizaines de volts (par exemple 30 V), pour une tension d'alimentation de quelques volts (par exemple 5 V). La tension Vh peut être générée par un circuit tampon à partir de la tension d'alimentation du circuit. D'autres configurations d'électrodes adaptées à une détection de proximité peuvent aisément être imaginées. Il importe simplement que les 30 électrodes soient disposées autour de la zone de détection 1. Ainsi, les figures 7A à 7D représentent d'autres configurations d'électrodes susceptibles d'être mises en ceuvre avec les circuits des figures 5 et 6. Sur la figure 7A, les électrodes ENI, EH2, EV1, EV2 présentent chacune la forme d'une bande s'étendant le long d'un bord de la zone de détection 1 et se 35 chevauchent aux angles de cette dernière. Sur la figure 7B, les électrodes EH1', EH2', EV1', EV2' présentent chacune une forme rectangulaire ne couvrant qu'une partie limitée d'un bord de la surface de détection 1. Dans cet exemple, les électrodes EH1', EH2', EV1', EV2' peuvent présenter d'autres formes par exemple circulaire ou elliptique. Sur la figure 7C, seulement deux électrodes E1, E2 entourent la zone de détection. Chacune s des électrodes E1, E2 présente la forme d'un U disposé de manière à couvrir un bord entier de la surface de détection 1 ainsi qu'une partie des deux bords adjacents de cette dernière. Dans ce cas, l'une des électrodes E1, E2 est connectée à l'un des ports P1, P2 des circuits IOC1, IOC2 des figures 5 et 6 et l'autre des électrodes E1, E2 est connectée à l'un des ports P3, P4 du io circuit I001 ou l'un des ports P5, P6 du circuit I0C2. Sur la figure 7D, seulement deux électrodes E1', E2' entourent la zone de détection. Chacune des électrodes E1', E2' présente la forme d'un L disposé de manière à couvrir deux bords entiers de la surface de détection 1. Les électrodes E1', E2' peuvent être connectées au circuit IOC1 ou IOC2 de la même manière ls que les électrodes E1, E2. Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention est susceptible de diverses variantes de réalisation et diverses applications. En particulier, l'invention n'est pas limitée à la mise en oeuvre des circuits de commande des électrodes décrits en référence aux figures 2 et 3. D'autres 20 procédés connus de mesure de la capacité des électrodes EH1, EH2, EV1, EV2 peuvent être mis en oeuvre, comme ceux évoqués précédemment. Ainsi, la capacité des électrodes peut être mesurée en mettant en oeuvre des procédés basés sur la mesure d'un temps de charge ou de décharge de condensateur dans une résistance, des procédés basés sur l'utilisation d'un 25 oscillateur de relaxation, et d'autres procédés basés sur le principe du transfert de charge. 2s

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de détection d'un objet à proximité d'un système électronique, comprenant des étapes consistant à : former des électrodes (EV1, EV2, EH1, EH2) autour d'une zone de détection (1), sur un support électriquement isolant (2), s déterminer des mesures représentatives de capacité des électrodes, et comparer les mesures à un seuil de détection, et en déduire si un objet est présent à proximité de la zone de détection dans un champ de détection (FLD), 10 caractérisé en ce que le support électriquement isolant (2) sur lequel sont formées les électrodes (EV1, EV2, EH1, EH2) est déposé sur un support électriquement conducteur formant un blindage (4), les mesures de capacité étant effectuées en activant simultanément toutes les électrodes. 15
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le seuil de détection est défini de manière à détecter un objet à au moins plusieurs centimètres le long d'un axe (OZ) perpendiculaire à la zone de détection (1) et passant par un point (0) de la zone de détection, situé à égale distance de paires d'électrodes opposées (EV1, EV2 - EH1, EH2) des électrodes. 20
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant une étape de formation d'un rebord (5) électriquement conducteur autour de l'ensemble comprenant les électrodes (EV1, EV2, EH1, EH2) et la zone de détection (1).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant une étape de formation d'une couche électriquement isolante (5) recouvrant les électrodes (EV1, EV2, EH1, EH2). 30
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant une étape de génération d'une tension (Vh) supérieure à une tension d'alimentation du système électronique, et d'utilisation de la tension générée 16 pour déterminer une mesure représentative de la capacité des électrodes (EV1, EV2, EH1, EH2).
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant une s étape de connexion du blindage (4) à la masse.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel chaque mesure représentative de capacité comprend des étapes consistant à : exécuter plusieurs cycles de charge des électrodes (EV1, EV2, EH1, io EH2) et de transfert de charge entre les électrodes et un condensateur d'échantillonnage (Cs), et déterminer la mesure représentative de capacité des électrodes en fonction du nombre de cycles de charge et de transfert, pour que la tension aux bornes du condensateur d'échantillonnage atteigne une tension de seuil, ls ou en fonction de la tension aux bornes du condensateur d'échantillonnage à l'issue d'un nombre fixé de cycles de charge et de transfert.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel chaque mesure représentative de capacité des électrodes (EV1, EV2, EH1, EH2) 20 comprend des étapes consistant à : (a) appliquer une première tension (Vh) à une première borne d'un condensateur d'échantillonnage (Cs) et une seconde tension (Vrf) intermédiaire entre la première tension et une troisième tension supérieure ou égale à une tension de masse, à la seconde borne du condensateur 25 d'échantillonnage, (b) appliquer la troisième tension à un premier groupe (EV1, EV2) des électrodes, et la seconde tension à un second groupe (EH1, EH2) des électrodes, ne comprenant pas les électrodes du premier groupe, (c) relier les électrodes du premier groupe à la première borne du 30 condensateur d'échantillonnage et appliquer la seconde tension aux électrodes du second groupe et à la seconde borne du condensateur d'échantillonnage, pour transférer des charges électriques entre les électrodes et le condensateur d'échantillonnage, et (d) exécuter plusieurs cycles (CY) comprenant chacun les étapes (b) 35 et (c), 2968487 1s la mesure représentative de capacité des électrodes étant déterminée en fonction de la tension à une borne du condensateur d'échantillonnage dont l'autre borne reçoit la troisième tension, à l'issue d'un nombre fixe d'exécution des cycles, ou bien en fonction du nombre de cycles exécutés pour que la tension à une borne du condensateur d'échantillonnage atteigne une tension de seuil.
9. Dispositif de détection d'un objet à proximité d'un système électronique, comprenant des électrodes (EV1, EV2, EH1, EH2) entourant une zone de détection (1), sur un support électriquement isolant (2), et un circuit de commande (1001, 1002) des électrodes, configuré pour déterminer une mesure représentative de la présence d'un objet à proximité de la zone de détection, caractérisé en ce qu'il comprend un blindage électriquement conducteur (4), sur lequel est déposé le support électriquement isolant (2), le circuit de commande étant configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 8.
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le blindage (4) comprend un rebord (3) électriquement conducteur formé autour de l'ensemble comprenant les électrodes (EV1, EV2, EH1, EH2) et la zone de détection (1).
11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, comprenant une couche 25 électriquement isolante (5) recouvrant les électrodes (EV1, EV2, EH1, EH2).
12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, comprenant deux électrodes disposées en lignes (EH1, EH2) et deux électrodes disposées en colonnes (EV1, EV2), transversales aux électrodes en ligne.
13. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12, dans lequel le blindage (4) est connecté à la masse.
14. Système électronique comprenant un dispositif de détection de 35 proximité selon l'une des revendications 9 à 13. 30
15. Objet portable comprenant un dispositif de détection de proximité selon l'une des revendications 9 à 13.5