FR3141030A1

FR3141030A1 - Film multicouche sensible au toucher et à la pression

Info

Publication number: FR3141030A1
Application number: FR2210505A
Authority: FR
Inventors: Christophe Cuvillier
Original assignee: Faurecia Interieur Industrie SAS
Current assignee: Faurecia Interieur Industrie SAS
Priority date: 2022-10-13
Filing date: 2022-10-13
Publication date: 2024-04-19
Also published as: CN117891363A; DE102023127010A1

Abstract

Film multicouche (17) sensible au toucher et à la pression, comportant une face avant (21) munie d’une surface de commande (25) ayant une pluralité de boutons de commande (19), une face arrière, opposée à la face avant (21), servant à la fixation du film multicouche (17) à un support, et, dans une même couche, un premier groupe d’électrodes couvrant une première zone de la face avant (21). Une seule des électrodes du premier groupe d’électrodes constitue l’une des électrodes d’un premier capteur de pression piézoélectrique (31.1) apte à détecter une pression exercée sur la première zone couverte par le premier groupe d’électrodes, tandis que les autres électrodes du premier groupe d’électrodes sont des électrodes seules qui forment chacune uniquement un capteur tactile capacitif (33), chaque capteur tactile capacitif (33) correspondant à un bouton de commande (19). Figure de l’abrégé : Figure 2

Description

Film multicouche sensible au toucher et à la pression

Un film multicouche sensible au toucher et à la pression comportant une face avant munie d’une surface de commande ayant une pluralité de boutons de commande, une face arrière, opposée à la face avant, et un premier groupe d’électrodes couvrant une première zone de la face avant, le premier groupe d’électrodes étant disposé dans une même couche, est connu du document US 2021/0124458 A1 (appelé par la suite « document US’458 »).

Plus précisément, un tel film multicouche est identifié par la référence 8 dans la du document US’458. Il s’agit d’un ensemble de boutons de commande 16 monté sur un tableau de bord 49 d’un véhicule. En référence aux figures 1 à 3 du document US’458, chaque bouton de commande 16 dispose d’une électrode supérieure 10 et d’une électrode inférieure 11. Les boutons de commande 16 se partagent une couche 5 de matériau piézoélectrique qui est prise en sandwich entre les électrodes supérieures 10 et les électrodes inférieures 11. Chaque bouton de commande 16 est un double-capteur qui combine en lui un capteur tactile capacitif et un capteur de pression piézoélectrique.

Selon le document US’458, de tels double-capteurs sont avantageux comparé à de simples capteurs capacitifs (cf. les §§ 41, 42 et 67). Grâce à la capacité des boutons de commande 16 de détecter non seulement un toucher mais également une pression, il devient possible de distinguer un toucher accidentel d’un bouton de commande 16 d’un actionnement volontaire du bouton de commande 16 par l’utilisateur.

Toutefois, cette réalisation des boutons de commande 16 comme double-capteurs complique la structure et donc la fabrication et le fonctionnement du film multicouche 8, ce qui augmente les coûts.

Résumé

En vue de ce qui précède, un but de la présente divulgation est de proposer un film multicouche à boutons de commande qui puisse détecter de manière fiable un actionnement volontaire d’un bouton de commande tout en ayant une structure simple.

Selon la présente divulgation, ce but est atteint avec un film multicouche tel que défini au § 1, qui est caractérisé en ce qu’une seule des électrodes du premier groupe d’électrodes constitue l’une des électrodes d’un premier capteur de pression piézoélectrique apte à détecter une pression exercée sur la première zone couverte par le premier groupe d’électrodes, tandis que les autres électrodes du premier groupe d’électrodes sont des électrodes qui forment chacune un capteur tactile capacitif, chaque capteur tactile capacitif correspondant à un bouton de commande.

En effet, l’inventeur a constaté qu’il n’est pas nécessaire d’intégrer un capteur de pression dans chaque bouton de commande pour éviter des commandes involontaires. Il suffit de prévoir un seul capteur de pression pour tout un groupe de boutons de commande, les boutons de commande pouvant alors rester de simples capteurs capacitifs. Ce capteur de pression commun permet de détecter une pression exercée sur n’importe quel des boutons de commande du groupe associé et ainsi de reconnaître une commande délibérée de la part de l’utilisateur. La prévision d’un seul capteur de pression par groupe de boutons de commande simplifie la structure du film multicouche.

Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :

les électrodes du premier groupe d’électrodes se situent toutes à la même hauteur dans l’épaisseur du film multicouche, l’une à côté de l’autre ;
le premier capteur de pression est un empilement incluant ladite électrode du premier groupe d’électrodes, une seconde électrode et un matériau piézoélectrique pris en sandwich entre les deux électrodes ;
le film multicouche comprend en outre un substrat qui forme la face avant, le premier groupe d’électrodes étant imprimé sur le substrat, de préférence par sérigraphie ;
le film multicouche comprend en outre un deuxième groupe d’électrodes couvrant une deuxième zone de la face avant, une seule des électrodes du deuxième groupe d’électrodes constituant l’une des électrodes d’un deuxième capteur de pression piézoélectrique apte à détecter une pression exercée sur la deuxième zone couverte par le deuxième groupe d’électrodes, tandis que les autres électrodes du deuxième groupe d’électrodes sont des électrodes qui forment chacune un capteur tactile capacitif, chaque capteur tactile capacitif correspondant à un bouton de commande, le deuxième groupe d’électrodes étant disposé dans la même couche que le premier groupe d’électrodes ;
les premier et deuxième capteurs de pression piézoélectriques sont branchés en parallèle ;
le film multicouche comprend en outre un blindage électrique situé entre les électrodes ;
chaque électrode est constituée de PEDOT, et/ou le matériau piézoélectrique de chaque capteur de pression est constitué de P(VDF-TrFE) ;
le premier capteur de pression a la forme d’une pastille circulaire ;
le premier capteur de pression a la forme d’une baguette rectangulaire.

Un autre objet de la présente divulgation est un élément de garnissage de véhicule, comprenant une pièce d’interface définissant une surface externe de l’élément de garnissage et une surface opposée, l’élément de garnissage comprenant en outre un film multicouche tel que défini ci-dessus disposé contre la surface opposée de la pièce d’interface.

La présente divulgation a aussi pour objet un procédé de fabrication d’un film multicouche tel que défini ci-dessus, comprenant les étapes de fourniture d’un substrat, d’impression du premier groupe d’électrodes et, le cas échéant, du deuxième groupe d’électrodes sur le substrat, d’impression d’un polymère piézoélectrique sur l’une des électrodes du premier groupe d’électrodes et, le cas échéant, sur l’une des électrodes du deuxième groupe d’électrodes, d’impression d’une deuxième électrode sur chaque dépôt de polymère piézoélectrique, et de polarisation de chaque dépôt de polymère piézoélectrique, dans lequel les étapes d’impression sont de préférence exécutées par sérigraphie.

D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, parmi lesquels :

Fig. 1

est une vue de face d'un tableau de bord de véhicule automobile comprenant un film multicouche selon la présente divulgation.

Fig. 2

est une vue avant d'un premier mode de réalisation d'un film multicouche selon la présente divulgation.

Fig. 3

est une vue arrière du film multicouche de la .

Fig. 4

est une vue en coupe du film multicouche des figures 2 et 3, selon le plan indiqué par les flèches IV-IV dans la .

Fig. 5

est une vue arrière d'un deuxième mode de réalisation d'un film multicouche selon la présente divulgation.

Fig. 6 à 13

à illustrent les différentes étapes du procédé de fabrication du film multicouche des figures 2 à 4.

Il est tout d'abord fait référence à la . La montre un élément de garnissage de véhicule selon la présente divulgation, à savoir un tableau de bord 1. La présente divulgation s’applique également à d’autres éléments de garnissage tels qu’un panneau de porte, une console centrale ou un siège.

Typiquement, le tableau de bord 1 est monté dans l'habitacle d'un véhicule, par exemple d’un véhicule automobile. Une section centrale 7 du tableau de bord 1 est réservée à une pluralité de dispositifs permettant à un occupant d'agir sur certaines fonctionnalités du véhicule. Dans l'exemple illustré, ces dispositifs incluent un écran 9 et des boutons de réglage 15. Parmi ces dispositifs, il y a aussi une interface tactile 16. L’interface tactile 16 se situe sur une pièce d’interface 18 qui, par exemple, fait partie du tableau de bord 1. La pièce d’interface 18 définit une surface externe 20 et une surface interne opposée (non-visible à la ) du tableau de bord 1. La surface externe 20 peut par exemple être constituée d’un film décor. A titre illustratif, la pièce d’interface 18 peut être réalisée en matière plastique (tel que le polypropylène ou le polycarbonate), en aluminium, en bois, ou à partir d’une peau souple en cuir ou en matière synthétique.

La pièce d’interface 18, par exemple la surface externe 20, est munie d’icônes I qui indiquent à l’utilisateur les fonctionnalités mises à disposition par l’interface tactile 16.

Selon la présente divulgation, un film multicouche 17 est disposé contre la surface interne (non-visible à la ) de la pièce d’interface 18. En l’occurrence, il s’agit d’une bande multicouche 17 qui dispose d'une pluralité de boutons de commande 19. Chaque bouton de commande 19 est associé à l’une des icônes I. Parmi les icônes I, on distingue à gauche un couple de deux pictogrammes, à savoir un cadenas ouvert et un cadenas fermé. Ces deux pictogrammes indiquent à l’utilisateur que les boutons de commande 19 correspondants sont des boutons de déverrouillage et de verrouillage. On distingue également une icône en forme de siège qui indique à l’utilisateur que le bouton de commande 19 correspondant sert au réglage des sièges du véhicule.

Ici, le film multicouche 17 se situe en dessous de l'écran 9. Ici, le film multicouche 17 est une feuille flexible de forme allongée, sensiblement rectangulaire. Toutefois, le film multicouche 17 peut avoir une autre forme. De manière générale, la forme du film multicouche 17 suivra celle de l’interface tactile 16.

De préférence, le film multicouche 17 est par exemple fixé sur la surface interne opposée de la pièce d’interface 18 à l'aide d'une colle. Dans une variante, le film multicouche 17 est fixé sur la surface interne opposée par surmoulage, par exemple lors du moulage par injection de la pièce d’interface 18. Dans cette variante, on prévoit un moule dont la cavité est le négatif de la pièce d’interface 18 à mouler, on place le film multicouche 17 dans la cavité du moule, ensemble avec un film décor et à l’opposé de celui-ci, et on surmoule le tout par injection d’une matière plastique dans la cavité. La matière plastique injectée remplit l’interstice entre le film multicouche 17 et le film décor. Après le moulage, on retire la pièce d’interface 18 du moule, dont la surface externe 20 est alors constituée par le film décor, et dont la surface interne opposée est alors recouverte par le film multicouche 17.

Le film multicouche 17 est sensible au toucher et à la pression. Ainsi, un utilisateur peut effectuer une commande en appuyant avec son doigt sur l'un des boutons de commande 19 du film multicouche 17, notamment par l’intermédiaire de la pièce d’interface 18.

La configuration du film multicouche 17 va maintenant être décrite plus en détail, en référence aux figures 2 à 4.

Le film multicouche 17 a une face avant 21, montrée à la , et une face arrière 23, montrée à la , opposée à la face avant 21. De préférence, c’est la face avant 21 qui sert à la fixation du film multicouche 17 à un support, telle que la pièce d’interface 18.

La face avant 21 et munie d'une surface de commande 25. Cette surface de commande 25 comprend les boutons de commande 19, en l'occurrence ici les boutons de commande 19.1 à 19.6. Les boutons de commande 19 sont répartis le long du film multicouche 17, ici le long de la bande multicouche.

Dans l'exemple illustré, on distingue un premier jeu J1 de deux boutons de commande 19.1 et 19.2, et un deuxième jeu J2 de quatre boutons de commande 19.3 à 19.6. Pour indiquer à l'utilisateur qu'il s'agit de deux jeux de boutons de commande différents, les deux jeux de boutons de commande J1 et J2 sont écartés l'un de l'autre.

La fonctionnalité associée à chaque bouton de commande 19 est indiquée par une icône I (pictogramme, chiffre ou mot) respective réalisée au niveau de la pièce d’interface 18 du tableau de bord 1 (cf. la ).

Le film multicouche 17 comporte un corps principal 27 et une limande 29 reliée au corps principal 27. Plus précisément, le corps principal 27 a une première extrémité libre 28, et une deuxième extrémité 30, à l'opposé de l'extrémité libre 28, à partir de laquelle s'étend la limande 29. Le corps principal 27 contient la surface de commande 25. La limande 29 permet de relier le film multicouche 17 à l'électronique du véhicule. A cet effet, la limande 29 dispose d’un tronçon terminal de connexion 32.

La face arrière 23 du film multicouche 17, visible à la , est opposée à la face avant 21.

Le corps principal 27 est pourvu d'un ensemble de huit capteurs. Plus précisément, on distingue deux capteurs de pression 31.1 31.2, ainsi que six capteurs tactiles capacitifs 33.1 à 33.6. Chaque capteur tactile capacitif 33 correspond à l'un des boutons de commande 19. Deux des capteurs tactiles capacitifs, à savoir les deux capteurs tactiles capacitifs 33.1 et 33.2, sont situés à l'extrémité libre 28 du film multicouche 17. Ces deux capteurs tactiles capacitifs 33.1 et 33.2 forment les deux boutons de commande 19.1 et 19.2 du premier jeu de boutons de commande J1. Les quatre capteurs tactiles capacitifs 33.3 à 33.6 restants sont agencés dans une rangée qui s'étend du milieu du corps principal 27 vers la deuxième extrémité 30. Ces quatre capteurs tactiles capacitifs 33.3 à 33.6 forment les quatre boutons de commande 19.3 à 19.6 du deuxième jeu de boutons de commande J2.

Les capteurs de pression 31.1 et 31.2 sont des capteurs piézoélectriques. Le premier capteur de pression 31.1 se situe au niveau de la deuxième extrémité 30 du corps principal 27, à proximité de la limande 29. Le deuxième capteur de pression 31.2 se situe entre le premier jeu de boutons de commande J1 et le deuxième jeu de boutons de commande J2. Ici, les deux capteurs de pression 31.1 et 31.2 ont chacun la forme d’une pastille circulaire.

En référence à la , on va maintenant décrire la structure en couches du film multicouche 17. La est une section longitudinale du film multicouche 17, tel qu'indiqué à la par les flèches IV – IV.

Dans l'exemple illustré, le film multicouche 17 est essentiellement constitué d'un empilement de cinq couches. La première couche C1 est un substrat. La deuxième couche C2, qui est déposée sur le substrat C1, est une couche à premières électrodes. La troisième couche C3 est une couche piézoélectrique. Elle recouvre uniquement deux des premières électrodes de la deuxième couche C2. La quatrième couche C4 est une couche de deuxièmes électrodes. Cette quatrième couche C4 recouvre uniquement la troisième couche piézoélectriques C3. La cinquième et dernière couche C5 recouvre l'ensemble des autres couches C1 à C4 et constitue le sommet de l'empilement de couches. Cette dernière couche C5 est une couche de protection en matériau diélectrique.

Le substrat qui constitue la première couche C1 est de préférence souple, c’est-à-dire qu’il est réalisé dans une matière telle, et avec des dimensions telles, que, pris isolément, il peut se déformer sous son propre poids lorsqu’il est placé sur deux appuis disposés à ses extrémités les plus éloignées. Avantageusement, le matériau du substrat C1 résiste à la chaleur jusqu’à une température d’au moins 140°C. En d’autres termes, quand il est chauffé, le substrat C1 maintient sa forme initiale au moins jusqu’à une température de 140°C.

La deuxième couche C2 de premières électrodes comprend un premier groupe E1 de cinq premières électrodes 35 et un deuxième groupe E2 de trois premières électrodes 35. En d’autres termes, le premier groupe d'électrodes E1 et le deuxième groupe d'électrodes E2 font tous les deux partis d'une même couche, à savoir la deuxième couche C2. Le premier groupe de premières électrodes E1 couvre une première zone Z1 de la face avant 21. Le deuxième groupe de premières électrodes E2 couvre une deuxième zone Z2 de la face avant 21, distincte de la première zone Z1. Plus précisément, les électrodes du premier groupe E1 forment une rangée située en profondeur en dessous de la face avant 21, et l’étendue de la première zone Z1 correspond à celle de ladite rangée. De même, les électrodes du deuxième groupe E2 forment une autre rangée également située en profondeur en dessous de la face avant 21, et l’étendue de la deuxième zone Z2 correspond à celle de cette autre rangée.

Une seule 35’ des premières électrodes 35 du premier groupe d'électrodes E1 constitue l'une des électrodes du premier capteur de pression 31.1. Le capteur de pression 31.1 est apte à détecter une pression exercée sur la première zone Z1 couverte par le premier groupe d'électrodes E1. Les autres premières électrodes 35 du premier groupe d'électrodes E1 sont des électrodes seules qui forment chacune uniquement l’un des capteurs tactiles capacitifs 33.3 à 33.6.

De manière analogue, une seule 35’ des premières électrodes 35 du deuxième groupe d'électrodes E2 constitue l'une des électrodes du deuxième capteur de pression 31.2. Le deuxième capteur de pression 31.2 est apte à détecter une pression exercée sur la deuxième zone Z2 couverte par le deuxième groupe d'électrodes E2. Les autres premières électrodes 35 du deuxième groupe d'électrodes E2 sont des électrodes seules qui forment chacune uniquement l'un des deux capteurs tactiles capacitifs 33.1, 33.2 du premier jeu de boutons de commande J1.

On notera que le champ de détection de chaque capteur de pression 31.1 et 31.2 n’est pas strictement limité à la zone Z1, Z2 associée. En effet, il n’est pas exclu de détecter une pression exercée sur la deuxième zone Z2 avec le premier capteur de pression 31.1 et vice-versa. En revanche, le signal de détection correspondant sera nettement plus faible.

On notera également que les premières électrodes 35 des premier et deuxième groupes d'électrodes E1, E2 se situent toutes à la même hauteur h dans l'épaisseur e du film multicouche 17, l'une à côté de l'autre.

Ici, les premier et deuxième groupes d'électrodes E1, E2 sont agencés sur l’envers du substrat C1, dont l'endroit forme la face avant 21 du film multicouche 17. De préférence, les premier et deuxième groupes d'électrodes E1, E2 sont imprimés sur l'envers du substrat C1, notamment par sérigraphie.

Chaque capteur de pression 31.1 et 31.2 est ici un empilement à trois niveaux. Le premier niveau correspond à l'une 35’ des premières électrodes 35. Le deuxième niveau est un matériau piézoélectrique 37 qui fait partie de la troisième couche C3. Le troisième et dernier niveau est une seconde électrode 39 qui fait partie de la quatrième couche C4. Dans chaque capteur de pression 31.1 et 31.2, le matériau piézoélectrique 37 est donc pris en sandwich entre les deux électrodes 35’ et 39. L’épaisseur du deuxième niveau à matériau piézoélectrique 37, et donc l’épaisseur de la couche C3, est de préférence d’au moins 10 μm.

De préférence, toutes les électrodes 35, 39 du film multicouche 17 sont constituées d'un polymère conducteur tel que le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) ou PEDOT. En variante, certaines ou toutes les électrodes 35, 39 peuvent être réalisées en un autre matériau conducteur, tel que l'argent ou le carbone.

On choisira de préférence le copolymère P(VDF-TrFE) pour constituer le matériau piézoélectrique 37 des premier et deuxième capteurs de pression 31.1 et 31.2.

En retournant aux figures 2 et 3, on reconnaît des pistes électriques 41 qui assurent la connexion électrique de chacun des huit capteurs 31, 33 avec la limande 29. De préférence, afin de réduire le nombre de pistes électriques 41 et d’augmenter la sensibilité à la pression, les premier et deuxième capteurs de pression 31.1 et 31.2 sont branchés en parallèle.

De manière plus générale, tous les capteurs de pression d’un film multicouche selon la présente divulgation peuvent être branchés en parallèle. Dans une telle configuration, le film multicouche délivre à sa sortie un seul signal de pression qui est la résultante des signaux individuels générés par les capteurs de pression. En d’autres termes, tous les capteurs de pression sont alors branchés « en réseau » afin de détecter tout appui sur la surface de commande 25, peu importe l’endroit exact de l’appui sur la surface de commande 25.

Avantageusement, on prévoit un blindage électrique 43 entre les premières électrodes 35. Ici, le blindage électrique 43 se présente sous la forme de plusieurs sections de grille bordant les premières électrodes 35, sans contact électrique avec les premières électrodes 35. De préférence, ces sections de grille 43 sont constituées de fils d'argent. Le blindage électrique 43 empêche des fausses détections par les capteurs tactiles capacitifs 33 et réduit le bruit parasite auquel sont exposés les capteurs 31, 33.

Le film multicouche 17 qui vient d'être décrite fonctionne de la manière suivante : Supposons qu'un utilisateur veuille déverrouiller une fonctionnalité de son véhicule. Pour ce faire, l'utilisateur va appuyer avec son doigt sur le bouton de commande 19.1 arborant le cadenas ouvert, notamment par l’intermédiaire de la pièce d’interface 18. La présence du doigt de l'utilisateur sur le bouton de commande 19.1 va être détectée par le capteur tactile capacitif associé 33.1. Toutefois, cette détection sera uniquement validée si, en même temps, le capteur de pression associé 31.2 détecte une déformation de la surface du film multicouche 17. Pour lancer la commande, il faut donc que l'utilisateur non seulement effleure le bouton de commande 19.1 mais exerce aussi une pression sur celui-ci. Ainsi, on évite des commandes intempestives qui peuvent résulter d'un touché accidentel par l’utilisateur. Pour minimiser les commandes accidentelles, il est possible de prévoir un seuil de pression à détecter par le capteur de pression, en dessous duquel une détection ne sera pas validée.

On notera que chaque capteur de pression 31.1 et 31.2 couvre toute une zone Z1 et Z2 du film multicouche 17. En effet, en général, un capteur de pression, et notamment un capteur de pression piézoélectrique, est capable de détecter l'application d'une force non seulement sur sa propre surface mais aussi dans tout un secteur qui l'entoure. La taille de ce secteur entourant dépend notamment de la géométrie du capteur de pression et de la rigidité du film multicouche. Il suffit donc de prévoir un seul capteur de pression pour valider l'actionnement de tout un jeu de boutons de commande, tant que ces boutons de commande restent dans le périmètre du secteur couvert par le capteur de pression.

En résumé, on peut donc limiter le nombre de capteurs de pression dans le film multicouche au minimum nécessaire à la détection d'une force appliquée sur n'importe quel des boutons de commande de la surface de commande. On peut même brancher tous les capteurs de pression ainsi prévus en parallèle sur deux pistes électriques communes. Dans ce cas-là, il ne sera pas possible, en cas de détection de force appliquée, de savoir lequel des capteurs de pression a détecté la force. Mais cette information n'est pas nécessaire à la validation d'une commande utilisateur. Il suffit de savoir que l’utilisateur a appuyé intentionnellement, peu importe l’endroit exact. Cette minimisation du nombre de capteurs de pression et du nombre de pistes électriques simplifie la structure du film multicouche et en réduit donc les coûts.

En référence à la , on va maintenant décrire un deuxième mode de réalisation d'un film multicouche 17 selon la présente divulgation. On va ici se limiter à une description des différences de ce deuxième film multicouche par rapport au premier film multicouche des figures 2 à 4. Pour les éléments similaires, il est fait référence à la description ci-dessus.

Ce deuxième film multicouche 17 est différent en ce qu’il comprend un seul capteur de pression 31. Ici, l’unique capteur de pression 31 a la forme d'une baguette rectangulaire, tandis que dans le mode de réalisation précédent, les deux capteurs de pression 31.1 et 31.2 ont la forme de pastilles circulaires. Le capteur de pression piézoélectrique rectangulaire 31 a une forme allongée qui lui permet de couvrir les deux jeux de bouton de commande J1 et J2. Grâce au capteur de pression piézoélectrique rectangulaire 31, on peut donc détecter une pression exercée n'importe où sur la surface de commande 25. L'avantage de ce deuxième mode de réalisation par rapport au premier mode de réalisation est qu'on se passe d'un deuxième capteur de pression. En revanche, la géométrie rectangulaire allongée de l'unique capteur de pression 31 est plus compliquée à réaliser.

Selon d’autres modes de réalisation non représentés, le(les) capteur(s) de pression peu(ven)t avoir une forme polygonale ou annulaire, ou bien une forme en « C » ou en « T ».

En référence aux figures 6 à 13, on va maintenant décrire le procédé de fabrication du film multicouche 17 des figures 2 à 4.

La première étape 100, illustrée à la , consiste à prévoir le substrat C1, par exemple en forme de bande. De préférence, ce substrat est réalisé en poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), par exemple en PET thermostabilisé, ou en polycarbonate (PC).

La deuxième étape 104, illustrée à la , consiste à imprimer des contours 45 des capteurs de pression 31 et des capteurs tactiles capacitifs 33 sur l'envers du substrat C1. Ces contours 45 sont en un matériau conducteur, tel que l'argent. Les contours 45 disposent chacun d’un point de contact 47 pour la connexion ultérieure aux pistes électriques 41.

La troisième étape 106 est montrée à la . Elle consiste à imprimer les premier et deuxième groupes d'électrodes E1 et E2 sur l'envers du substrat C1, le cas échéant en contact avec les contours 45. De préférence, l’impression se fait avec une encre à base de PEDOT. On obtient ainsi la deuxième couche C2, cf. la . Cette étape d'impression est suivie d'une étape de séchage (non illustrée). Le séchage peut par exemple avoir une durée de deux à trois minutes et être effectué à une température d'environ 120 °C.

L’étape suivante 108, illustrée par la , consiste à imprimer le polymère piézoélectrique 37 sur les premières électrodes 35’ des futurs capteurs de pression 31. On obtient ainsi la couche C3, cf. la . Cette étape est à nouveau suivie d'une étape de séchage non illustrée. Le séchage peut avoir une durée d'environ 15 minutes à une température d'environ 120 °C. De préférence, on enchaîne avec une étape de recuisson qui peut avoir une durée d'environ 15 minutes à une température d'environ 140 °C.

De manière optionnelle et non illustrée, l’étape 108 peut être suivie d'une étape d'impression d'une bordure en matériau diélectrique autour de chaque dépôt 37 de polymère piézoélectrique. Cette bordure diélectrique réduit le risque de création d’un court-circuit entre les deux électrodes d’un capteur de pression 31 lors de l’étape 110 d’impression des deuxièmes électrodes 39 décrite ci-après.

Dans l'étape suivante 110, illustrée à la , on imprime les deuxièmes électrodes 39 des futurs capteurs de pression 31. On utilise ici à nouveau de préférence de l'encre à base de PEDOT. On obtient ainsi la quatrième couche C4, cf. la . On enchaîne alors à nouveau avec une étape de séchage, de préférence de deux à trois minutes à une température d'environ 120 °C.

L’étape 110 est suivie d'une étape non représentée de polarisation du polymère piézoélectrique 37. La polarisation peut se faire par exemple à l'aide d'un champ électrique alternatif évoluant d'une fréquence de 0,01 Hz à 10 Hz avec une tension de 100 V par micromètre pendant une durée d'environ cinq minutes.

On poursuit alors avec l'étape 112, cf. la , qui consiste à imprimer les pistes conductrices 41 et le blindage électrique 43 sur l'envers du substrat C1. De préférence, le blindage électrique 43 et les pistes 41 sont réalisés en argent. Le tout est alors séché de préférence pendant environ 10 minutes à une température d'environ 80 °C (non illustré).

Dans l'étape suivante 114, illustrée à la , on imprime du carbone 49 sur l'extrémité libre de la limande 29. Le carbone 49 protège les extrémités des pistes électriques 41 contre l'abrasion. Cette étape est à nouveau suivie d'un séchage de préférence d'environ 10 minutes à environ 80 °C (non illustré).

Dans la dernière étape 116, illustrée à la , on recouvre l’ensemble du film multicouche 17, hormis le tronçon terminal de connexion 32 de la limande 29, d'une couche de diélectrique pour ainsi obtenir la couche de protection C5, cf. la .

On notera que les étapes d'impression décrites ci-dessus sont de préférence exécutées par sérigraphie.

Les différentes couches du film multicouche 17 sont de préférence aux moins transparentes aux rayons lumineux dont la longueur d’onde est comprise entre 400 et 440 nm. Par « transparent » on entend un taux de transmission de la lumière supérieur à 80%. Cela permet, si le film multicouche 17 est fixé à la pièce d’interface 18 par collage, de durcir la colle de fixation par rayonnement lumineux.

Lors de la fixation du film multicouche 17 au tableau de bord 1, plus précisément à la pièce d’interface 18, on veillera à ce que la liaison entre Le film multicouche 17 et la pièce d’interface 18 soit suffisamment solide pour empêcher tout mouvement relatif entre la pièce d’interface 18 et les capteurs de pression 31.

En variante, il est possible de fabriquer en même temps tout un lot de films multicouches 17. Pour ce faire, on prévoit une feuille grand format, et on divise la surface de cette feuille en un nombre de sections qui correspond au nombre de films multicouches 17 à fabriquer. Chaque section de surface correspond alors au substrat C1 de l’un des futurs films multicouches 17. Ensuite, les étapes d’impression décrites ci-dessus sont effectuées pour chaque section de surface de la feuille. L’étape finale consiste à découper la feuille imprimée en autant de morceaux qu’il y a de sections de surface. Chaque morceau ainsi obtenu n’est rien d’autre qu’un film multicouche 17.

Claims

Film multicouche (17) sensible au toucher et à la pression, comportant :
une face avant (21) munie d’une surface de commande (25) ayant une pluralité de boutons de commande (19) ;

une face arrière (23), opposée à la face avant (21) ; et

un premier groupe (E1) d’électrodes (35) couvrant une première zone (Z1) de la face avant (21), le premier groupe (E1) d’électrodes (35) étant disposé dans une même couche (C2),
caractérisé en ce qu’une seule (35’) des électrodes (35) du premier groupe d’électrodes (E1) constitue l’une des électrodes d’un premier capteur de pression piézoélectrique (31.1) apte à détecter une pression exercée sur la première zone (Z1) couverte par le premier groupe d’électrodes (E1), tandis que les autres électrodes (35) du premier groupe d’électrodes (E1) sont des électrodes qui forment chacune un capteur tactile capacitif (33), chaque capteur tactile capacitif (33) correspondant à un bouton de commande (19).
Film multicouche (17) selon la revendication précédente, dans laquelle les électrodes (35) du premier groupe d’électrodes (E1) se situent toutes à la même hauteur (h) dans l’épaisseur (e) du film multicouche (17), l’une à côté de l’autre.
Film multicouche (17) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le premier capteur de pression (31.1) est un empilement incluant ladite électrode (35’) du premier groupe (E1) d’électrodes (35), une seconde électrode (39) et un matériau piézoélectrique (37) pris en sandwich entre les deux électrodes (35’, 39).
Film multicouche (17) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un substrat (C1) qui forme la face avant (21), le premier groupe (E1) d’électrodes (35) étant imprimé sur le substrat (C1), de préférence par sérigraphie.
Film multicouche (17) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un deuxième groupe (E2) d’électrodes couvrant une deuxième zone (Z2) de la face avant (21), une seule (35’) des électrodes du deuxième groupe d’électrodes (E2) constituant l’une des électrodes d’un deuxième capteur de pression piézoélectrique (31.2) apte à détecter une pression exercée sur la deuxième zone (Z2) couverte par le deuxième groupe d’électrodes (E2), tandis que les autres électrodes (35) du deuxième groupe d’électrodes (E2) sont des électrodes qui forment chacune un capteur tactile capacitif (33), chaque capteur tactile capacitif (33) correspondant à un bouton de commande (19), le deuxième groupe (E2) d’électrodes étant disposé dans la même couche (C2) que le premier groupe d’électrodes (E1).
Film multicouche (17) selon la revendication précédente, dans laquelle les premier et deuxième capteurs de pression piézoélectriques (31) sont branchés en parallèle.
Film multicouche (17) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un blindage électrique (43) situé entre les électrodes (35).
Film multicouche (17) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque électrode (35) est constituée de PEDOT, et/ou le matériau piézoélectrique (37) de chaque capteur de pression (31) est constitué de P(VDF-TrFE).
Elément de garnissage de véhicule (1), comprenant une pièce d’interface (18) définissant une surface externe de l’élément de garnissage et une surface opposée, l’élément de garnissage comprenant en outre un film multicouche (17) selon l’une quelconque des revendications précédentes disposé contre la surface opposée de la pièce d’interface (18).
Procédé de fabrication d’un film multicouche (17) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant les étapes de :
fourniture d’un substrat (C1) ;

impression du premier groupe d’électrodes (E1) et, le cas échéant, du deuxième groupe d’électrodes (E2) sur le substrat (C1) ;

impression d’un polymère piézoélectrique (37) sur l’une (35’) des électrodes du premier groupe d’électrodes (E1) et, le cas échéant, sur l’une (35’) des électrodes du deuxième groupe d’électrodes (E2) ;

impression d’une deuxième électrode (39) sur chaque dépôt de polymère piézoélectrique (37) ; et

polarisation de chaque dépôt de polymère piézoélectrique (37),
dans lequel les étapes d’impression sont de préférence exécutées par sérigraphie.