WO2004055754A1 - Dispositif d’affichage tactile multi-couches a base d’actionneurs electromagnetiques - Google Patents

Dispositif d’affichage tactile multi-couches a base d’actionneurs electromagnetiques Download PDF

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WO2004055754A1
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coils
blade
modifying
tactile
layer
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PCT/FR2003/050152
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Moustapha Hafez
Jean-Marc Alexandre
Mohamed Benali Khoudja
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Commissariat A L'energie Atomique
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Definitions

  • the invention relates to the field of devices intended for transmitting tactile information to a user. It relates more particularly to a display device comprising: - a key plate having a key surface,
  • the mobile parts being actuated as a function of currents flowing in the coils to produce on the touch surface a tactile sensation which is a function of the currents flowing in each of the coils,
  • the magnetic coils actuate the moving parts which deform, or vibrate, part of the touch surface.
  • the deformation of the relief of the touch surface or its vibration produces a tactile sensation that a user is able to detect.
  • the addressing circuit makes it possible to select the micro-actuators which they should activate at a given instant in order to produce at this instant the desired tactile sensation.
  • US Patent 6,159,013 describes a portable optical sensor for the blind.
  • the device includes an electromagnetic unit 1 shown in FIGS. 1 and 2 of this patent.
  • the electromagnetic unit shown in more detail in FIG. 3 of this patent includes a key plate 22.
  • This plate has holes 21.
  • Movable rods 19, centered on each of the holes 21, can, depending on their axial position, cause deformation of a key surface 32 of the key plate 22.
  • Each of the rods 19 is arranged locally perpendicular to the key surface 32.
  • a coil 7 placed behind the key plate 22 surrounds each of the rods 19. The coil 7 makes it possible to move each of the rods 19 in its axial direction.
  • an optical device 4, 5 placed upstream of the tactile device makes it possible to convert character by character, successively a written page, into digital data capable of being reconverted into tactile data, so that a reader Braille, can distinguish tactile succession of characters.
  • the present invention relates to a tactile display device produced by using collective manufacturing techniques, in particular electroerosion, laser cutting or microelectronics, which can contain a large number of individual display elements, each of which can be individually controlled to form a display on a key surface.
  • the invention thus relates to a tactile display device comprising
  • a touch plate having a touch surface, - a network of magnetic coils actuating moving parts for modifying the tactile sensation, as a function of currents flowing in said coils to produce on the touch surface a tactile sensation which is a function of the different currents flowing in each of said coils,
  • the touch plate comprises a monolithic network of elements for modifying the sensation tactile, each network element comprising the set of mobile parts, each mobile part being able to move under the action of a magnetic field, each set of mobile parts of a network element being subjected to the field produced by one or more network coils, the magnetic coil network is in the form of a monolithic layer, an insulating intermediate layer is arranged between the monolithic layer of coils and the touch plate, this insulating intermediate layer comprising, opposite each of the modification elements of the tactile sensation, a recess providing a space for mobility for said set of mobile parts of this element,
  • the set of moving parts of elements for modifying the tactile sensation consists of one or more blade (s) secured to the touch plate by one or more arms, and resulting from a local cutting of the plate releasing the blade (s).
  • the cut can be in the form of one or more recesses passing through the plate, present over the entire perimeter of the blade with the exception of a connection part of the blade, these through recesses leaving one or more arms connecting the blade to the entire touch plate.
  • one or more blade release evident (s) are present on part of a perimeter of the blade.
  • the touch plate is sufficiently thick and the mobile parts are constituted by blocks forming a magnet, mobile in sliding in a recess in the touch plate.
  • the coils are flat coils formed by a flat winding of a conductive track, arranged on an insulating support, arranged parallel to the touch plate and to the insulating intermediate layer comprising the clearance recesses of the blades.
  • a coil, a recess and an element for modifying the tactile sensation together constitute an individual display element.
  • a group of coils, a recess and an element for modifying the tactile sensation together constitute an individual display element.
  • the surface of a coil, or of a group of coils corresponds substantially to the surface of the element for modifying the tactile sensation actuated by this coil or this group of coils.
  • the addressing circuit is in the form of a printed circuit carrying tracks terminated by addressing pads, the pads coming into contact with connection terminals of the coils. Electrical continuity between a coil connection terminal and the addressing pad of the corresponding addressing circuit can be ensured for example by pressing the pad against the terminal or by micro welding for example a ball connection.
  • the device display according to the invention is in the form of a device made entirely by a stack of layers parallel to each other according to collective manufacturing techniques such as microelectronics. It thus becomes possible to greatly miniaturize the elements for modifying the tactile sensation in order to achieve a tactile sensation clearly improved compared to known devices.
  • the addressing circuit can be produced according to the methods of manufacturing mono or multilayer printed circuits.
  • FIG. 1 represents an exploded perspective view of layers which together constitute a display device according to the invention
  • FIG. 2 includes parts A to H. Each of these parts represents an example of creation of an element for modifying the tactile sensation.
  • FIG. 3 shows a schematic top view of a group of elements for modifying the tactile sensation, forming a 7-segment display
  • FIG. 4 shows an enlarged perspective view of four layers together constituting the main structure of a device according to the invention
  • - Figure 5 shows in exploded perspective a layer of flat coils and layers of a multilayer printed circuit , these printed circuit layers together constituting a coil addressing circuit.
  • FIG. 6 comprises parts A and B.
  • Part A represents a plan view of a coil and of a blade constituting an element for modifying the tactile sensation
  • part B represents the same elements in a cross section
  • FIG. 7 comprises parts A to I.
  • Each of these parts is intended to explain modes of operation of elements for modifying the tactile sensation, as a function of the nature of these elements and of the currents applied to control coils.
  • FIG. 1 shows an exploded view of different layers together constituting a touch display according to the invention.
  • the display device 10 shown in FIG. 1 comprises a touch plate 1 having a touch surface 16. It also includes a layer 3 comprising flat coils 31. It also includes a addressing printed circuit 4. In the example shown Figure 1, this circuit consists of conductive tracks 41-43, traced on an insulating substrate 6. Between the touch plate 1 and the layer 3 of coils 31 is arranged according to the invention an insulating intermediate layer 2, this layer has recesses 21 which will be discussed later.
  • the touch surface 11 is covered with an outer layer 5 of blade protection constituting elements for modifying the tactile sensation felt in contact with the touch plate 1.
  • the layer 3 of coils 31 comprises eight lines of each eight coils 31.
  • the coils are formed in matrix arrays.
  • the insulating intermediate layer 2 has eight lines of each eight recesses 21.
  • each of the coils 31 is in the form of a spiral conductive in the shape of a square.
  • the recesses 21 are in the form of a hole whose perimeter walls form a cylinder with a square section. It is thus possible to define for each of the coils 31 and for each of the recesses 21 a central axis of the coil, and a central axis of the recess. 21.
  • the central axes are the axes perpendicular locally to the center of a coil, or to the center of a recess.
  • the central axes of the recesses and of the coils are locally perpendicular to the layer of coils and to the layer of recess, because naturally, the different layers 1-4 constituting together a display device according to the invention, might not be planar, but have all forms, in particular all the forms which can be obtained by deformation of a planar layer. In all cases, the different layers are locally parallel to each other.
  • the central axes of a spool 31 and of an element for modifying the textile feel 11, coincide.
  • This arrangement is not compulsory, and essentially depends on the form of elements for modifying the tactile sensation 11, and on the mode of actuation of these elements. It will be seen later that in certain embodiments, it is preferable to offset the central axes of the coils 31 and of the elements 11. The important thing is that the recess 21 can allow the movement of mobile parts constituting together a modification element. of tactile sensation.
  • FIG. 2 This figure comprises eight embodiments of an element for modifying the tactile sensation. These examples are identified in Figure 2 from A to H.
  • the element 11 for modifying the tactile sensation is in the form of a rectangle 11.
  • An inner peripheral part 15 of this rectangle comprises material.
  • This peripheral part is connected by one or more arms 13 to one or more blades 12.
  • Recesses 14 present in a central part of each rectangle 11, on a part of the perimeter of the arms 13 and blades 12 make it possible to release the blades 12 and the arms 13 of the rest of the touch plate 1.
  • the recesses 14 release the blade over its entire perimeter with the exception of the places forming the junction zone between an arm 13 and the blade 12.
  • a blade 12 is present in a central part of the rectangle 11.
  • This blade itself has a rectangle shape
  • a first arm 13 connects a central part of one sides of the rectangle forming the blade 12 to the solid peripheral part 15 of the rectangle 11.
  • a second arm 13 symmetrically joins the opposite side of the rectangle 12 forming the blade 12 to the peripheral part 15 of the rectangle 11.
  • the blade is connected to the rest of the touch plate 2 by two arms 13 aligned on the same axis.
  • the example shown in part B corresponds to a blade 12 located, as in the case shown in part A, in the central part of the rectangle 11.
  • the blade 12 is connected to the peripheral part 15 of the rectangle 11, by four arms 13 located at 90 ° from each other.
  • Each of the arms connects a central part on one side of the rectangle 12 constituting the blade 12 to the peripheral part 15 of the rectangle 11.
  • the blade 12 has a rectangular shape. This blade is separated from the rest of the rectangle 15, by the presence of a recess 14 having the shape of a cutting groove 14 hollowed out around the blade 12, with the exception of two parts forming areas of junction of the arms 13 and the blade 12. As shown in part C of FIG. 3, part of the release groove of the blade 12 is contained inside the rectangle constituting the blade 12.
  • the blade 12 is formed by two grooves symmetrical to each other, each of the grooves having the shape of a C.
  • the arms 13 are constituted in this case by two tongues 13 symmetrical to one another, and lying between the two Cs .
  • the blade 12 is formed in a central part of the rectangle 11, by two recesses 14 in the form of grooves each having a U-shape.
  • Each of the U is formed by a central part and two lateral parts perpendicular to the central part.
  • the two lateral branches of a first U are located inside the second U.
  • the arms are formed between the lateral parts of the first and second U.
  • the central strip 12 is also formed by two recesses 14 in the shape of a U.
  • a first U has one of its lateral parts located between the two lateral parts of the second U.
  • the other of the side parts of the first U is located outside the two side parts of the second U.
  • arms 13 are formed between the side parts of the first and second U.
  • the blade 12 is formed by a C-shaped recess 14 entirely surrounding a rectangular central part forming the blade 12 with the exception of a part 13 forming an arm joining the blade 12 to the peripheral part 15 of the rectangle 11.
  • the blade 12 is formed by a C-shaped recess 14 entirely surrounding a rectangular central part forming the blade 12 with the exception of a part 13 forming an arm joining the blade 12 to the peripheral part 15 of the rectangle 11.
  • the blade 12 is formed by a C-shaped recess 14 entirely surrounding a rectangular central part forming the blade 12 with the exception of a part 13 forming an arm joining the blade 12 to the peripheral part 15 of the rectangle 11.
  • the blade 12 has a circular shape connected by arms 13 to the rest of the rectangle 11. This shape is obtained by removing material between two concentric circles forming recesses 14 in the form of parts of circular sectors .
  • the arms 13 are formed by material remaining between the recesses 14 in the form of parts of circular sectors.
  • the elements 11 for modifying the tactile sensation are in the form of a single blade 12, part of the perimeter of which is released from the continuum of the touch plate 1, by recesses 14, in number equal to the number of arms 13 connecting the blade 12 to the continuum of the touch plate 2.
  • the cases represented parts F and G there is a connecting arm 13 and a single recess 14.
  • the cases represented parts A, C, D, E it there are two link arms 13 and two recesses 14.
  • FIG. B and H there are respectively four and eight link arms 13 and four and eight recesses 14.
  • the touch plate is therefore a monolithic structure made up of a set of blades
  • the elements 11 for modifying the tactile sensation are each in the form of a blade single, this blade having a slender shape in an axial direction, the blade being connected to the plate by two arms for example on one of the long sides of the rectangle, the elements 11 being grouped on the plate in groups of 7 together forming a 7-segment display.
  • Figure 3 shows a top view of a part of the touch plate 2 comprising a group of 7 elements 11 for modifying the tactile sensation together forming a display with 7 segments.
  • Such 7-segment displays are in themselves known for displaying digital alpha signs.
  • the blades have a slender shape, for example rectangular.
  • the blade remains integral with the continuum of the touch plate by means of two arms 13 connecting one of the long sides of the rectangle to the continuum of the plate.
  • the arms 13 preferably connect the blade to
  • a coil or a group of control coils 31 is provided for each of the blades, a set of 7 coils or 7 groups of coils each controlling a segment of a 7-segment display being addressable by a character generator known per se also.
  • the group of coils for controlling a blade of a segment the group is preferably composed of coils in the form of spirals being inscribed in a rectangular shape, one of the sides of which has a dimension substantially equal to the width of the blade part facing this coil.
  • the coils of a group are preferably addressable simultaneously.
  • FIG. 4 represents an enlarged local view of FIG. 1.
  • the printed circuit layer 4 constituting the addressing circuit is mounted on a substrate 6.
  • the layer 4 consists of an insulating support on which are drawn conductive tracks 41, each joining an edge of the printed circuit at one end 45 of track contact with one end of a coil
  • FIG. 4 two tracks 41 are visible. One of the contact ends 45 of the track 31 with one end of a coil 31 is visible, and the other is masked by the layer 3 of coils.
  • the layer 3 of coils 31, which is immediately above the layer 4, is constituted by an insulating support 33 comprising a conductive track 32 in a spiral, each of the tracks constituting a flat coil 31.
  • the construction of such coils is in itself- even known and will not be described here.
  • the layer 3 of coils 31 comprises eight lines of each eight coils 31.
  • the coils are formed in a matrix network. This provision is not compulsory.
  • each coil or group of coils is preferably formed by one or more winding (s) which fits (fits) in a slender shape corresponding substantially to the shape of the blade controlled by this coil or this group of coils.
  • the locations of coils or groups of coils 31 are arranged in such a way that the magnetic field of a coil or a group of coils is high at the level of the moving parts of an element for modifying the tactile sensation, for example by the fact that a reel or a group of reels is facing a mobile part, for example a blade, and weak at the level of the mobile parts not controlled by this reel or this group of reels.
  • the electrically insulating layer 2 comes immediately above the layer 3 of flat coils 31.
  • This layer comprises a set of recesses 21.
  • the surfaces of the elements for modifying the tactile sensation, the surfaces of the recesses passing through 21 substantially the surfaces of the coils 31 of the layer 3 are substantially equal to each other.
  • FIG. 5 represents an exploded view of a layer 3 of flat coils 31 and of three layers 46-48 together forming a multilayer addressing printed circuit 4.
  • the coil layer comprises eight columns of eight lines of coils 31.
  • the addressing takes place through tracks 41-44 of the multilayer circuit which come into contact with the center of the coils. Each can therefore be addressed independently. This configuration is of great interest when the number of coils is very high. In the case where the coil layer has eight columns, eight lines, a single layer circuit would suffice.
  • the blades 12 can be either of magnetic material, for example of magnetic spring steel or comprise layers which can be magnetized like soft iron or a magnetic iron oxide or a rare earth, or these blades can be provided, for example by gluing, or attraction due to the magnetic force of a magnet.
  • Part A shows a top view of a coil 31, shown schematically by a square and part of a touch plate 1 at the level of an element 11 of tactile sensation having a shape in which the blade is cut by means of a recess 14 constituted of a double U as described in connection with FIG. 3, part D, the two lateral parts of one of the U being partially inside the two lateral parts of the other U.
  • the The outer U for cutting a blade is entirely above the spool 31.
  • the inner U is partially outside the coil 31.
  • part B the same elements are shown in cross section.
  • part of the U is for example attracted towards the coil 31.
  • the other part is raised as shown in FIG. 6, part B. This gives a feeling of relief above the touch surface 16, materialized by arrows in FIG. 6.
  • the force exerted by the coil or group of coils can, depending on the relative arrangement of the blades and coils, cause deformation in torsion or in bending.
  • Figure 7 contains parts A to I. Each of these parts is intended to explain modes of operation of elements for modifying the tactile sensation, as a function of the nature of these elements and of the currents applied to control coils.
  • Each of parts A to I schematically represents the shape or the position of a movable part 12 located in the magnetic field of a coil 31 as a function of a direct current which is applied to this coil.
  • the movable part is a blade 12 made of magnetic material or has layers of magnetic material. When no current is applied to the coil 31, the blade 12 is in a first rest position, for example flush with the touch plate 1, as shown in part A.
  • the movable part is a magnetic strip 12 formed by a material forming a magnet or includes bonded magnets.
  • the blade is in a first rest position.
  • a current of positive direction as represented in part D, or of negative direction as represented in part E is applied to the coil 31 the blade 12 is in one of two working positions.
  • Parts F and G correspond to the case where the movable part 12 is in the form of a blade 12 made of a very flexible material, for example copper-berylium or a spring steel, and where a magnet 17 is bonded under the blade.
  • the coil 31 for its part has a central recess 38 making it possible to receive the magnet 17.
  • Part F is a perspective view of the blade 12 provided with its magnet and part G is a cross section in which it can be seen that the magnet in a rest position, corresponding to the fact that the coil 31 is not supplied, partially dips inside the central recess 38 of the coil 31.
  • Such an arrangement makes it possible to increase the force generating the displacement at constant current. of the blade constituting the element 11 for modifying the tactile sensation.
  • part H and I corresponds to the case where the movable part 12 is in the form of a block detached from the touch plate 1 and able to slide in a recess 14.
  • Part H represents a top view of a movable part and its coil and part I a cross section. Depending on the value of a current flowing in the coil 31, the part 12 more or less emerges from the touch plate 1, thus modifying the tactile sensation.
  • the constituent layers of the device are not necessarily flat, but can on the contrary be adapted to different curvatures, for example on a portable structure such as a glove used in virtual reality.

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Abstract

Un dispositif (10) d'affichage d'une sensation tactile est caractérisé en ce qu'il est constitué par un empilement de couches (1, 4), une couche isolante (2) comportant des évidements (21) de débattement de lames (12) liées à une plaque (1) de touche étant positionnée entre la plaque de touche (1) et une couche (3) comportant des bobines (31) plates adressables de façon sélective. En modifiant la valeur de courants adressés aux différentes bobines (31), on modifie l'apparence tactile de la plaque de touche (1).

Description

DISPOSITIF D'AFFICHAGE TACTILE MULTI-COUCHES A BASE D'ACTIONNEURS ELECTROMAGNETIQUES
DESCRIPTION
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention se situe dans le domaine des dispositifs destinés à transmettre une information tactile à un utilisateur. Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'affichage comportant : - une plaque de touches ayant une surface de touche,
- un réseau de bobines magnétiques et un réseau de parties mobiles de modification de la sensation tactile, les parties mobiles étant actionnées en fonction de courants circulant dans les bobines pour produire sur la surface de touche une sensation tactile qui est une fonction des courants circulant dans chacune des bobines,
- un circuit d'adressage pour adresser de façon sélective des courants dans les différentes bobines des micro actionneurs,
Les bobines magnétiques actionnent les parties mobiles qui viennent déformer, ou faire vibrer, une partie de la surface de touche. La déformation du relief de la surface de touche ou sa mise en vibration, produit une sensation tactile qu'un utilisateur est à même de détecter. Le circuit d'adressage permet de sélectionner les micro-actionneurs qu'ils convient d'activer à un instant donné pour produire à cet instant la sensation tactile souhaitée. DESCRIPTION DE L'ART ANTERIEUR
Le brevet US 6 159 013 décrit un capteur optique portable pour aveugles. Le dispositif inclut une unité électromagnétique 1 représentée figure 1 et 2 de ce brevet. L'unité électromagnétique représentée plus en détail figure 3 de ce brevet comporte une plaque de touches 22. Cette plaque comporte des trous 21. Des tiges mobiles 19, centrées sur chacun des trous 21, peuvent, selon leur position axiale provoquer une déformation d'une surface de touches 32 de la plaque de touches 22. Chacune des tiges 19 est disposée localement perpendiculairement à la surface de touches 32. Une bobine 7 placée en arrière de la plaque de touches 22 entoure chacune des tiges 19. La bobine 7 permet de déplacer chacune des tiges 19 selon sa direction axiale. Selon la valeur d'un courant passant dans la bobine 7, une extrémité de la tige 19 dépasse ou non au travers du trou 21 correspondant, modifiant ainsi la forme de la surface de touches 32. De la sorte, une sensation tactile particulière de la plaque de touche peut être commandée à tout instant. Dans cet exemple de réalisation, un dispositif optique 4, 5 placé en amont du dispositif tactile, permet de convertir caractère par caractère, de façon successive une page écrite, en données numériques aptes à être reconverties en données tactiles, en sorte qu'un lecteur Braille, peut distinguer de façon tactile une succession de caractères.
On comprend que le dispositif employé dans le brevet US précité, peut être utile pour délivrer des informations de caractère, mais qu'il devient rapidement inopérant si la quantité d' actionneurs doit croître. Pour un dispositif pouvant atteindre plusieurs centaines d' actionneurs, la méthode décrite dans ce brevet ne peut plus être appliquée en raison de la complexité d'assemblage et de câblage, surtout lorsque les systèmes sont à miniaturiser.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
La présente invention vise un dispositif tactile d'affichage réalisé par utilisation de techniques de fabrication collective, notamment 1' électroérosion, la découpe laser ou la micro-électronique, qui puisse contenir un grand nombre d'éléments individuels d'affichage, dont chacun peut être commandé individuellement, pour former un affichage sur une surface de touches.
L'invention concerne ainsi, un dispositif d'affichage tactile comportant
- une plaque de touche, ayant une surface de touche, - un réseau de bobines magnétiques actionnant des parties mobiles de modification de la sensation tactile, en fonction de courants circulant dans lesdites bobines pour produire sur la surface de touche une sensation tactile qui est une fonction des différents courants circulant dans chacune desdites bobines,
- un circuit d'adressage pour adresser de façon sélective des courants dans les différentes bobines, caractérisé en ce que - la plaque de touche comporte un réseau monolithique d'éléments de modification de la sensation tactile, chaque élément du réseau comportant l'ensemble de parties mobiles, chaque partie mobile pouvant se déplacer sous l'action d'un champ magnétique, chaque ensemble de parties mobiles d'un élément du réseau étant soumis au champ produit par une ou plusieurs bobines du réseau, le réseau de bobines magnétique est sous forme d'une couche monolithique, une couche intermédiaire isolante est disposée entre la couche monolithique de bobines et la plaque de touche, cette couche intermédiaire isolante comportant en regard de chacun des éléments de modification de la sensation tactile, un évidement procurant un espace de mobilité pour ledit ensemble de parties mobiles de cet élément,
Dans un mode de réalisation, l'ensemble de parties mobiles d'éléments de modification de la sensation tactile est constitué par une ou plusieurs lame (s) solidaire (s) de la plaque de touche par un ou plusieurs bras, et résultant d'une découpe locale de la plaque libérant la ou les lame (s). La découpe peut se présenter sous forme d'un ou plusieurs évidements traversant la plaque, présents sur l'ensemble du périmètre de la lame à l'exception d'une partie de raccordement de la lame, ces évidements traversants laissant subsister un ou plusieurs bras reliant la lame à l'ensemble de la plaque de touche. Ainsi, de façon générale, un ou plusieurs évidemment (s) de libération de lame (s) sont présent (s) sur une partie d'un périmètre de la lame. Dans un mode de réalisation alternatif la plaque de touche est suffisamment épaisse et les partie mobiles sont constituées par des blocs formant aimant, mobiles en coulissement dans un évidemment de la plaque de touche.
Dans un mode de réalisation, les bobines sont des bobines plates formées par un enroulement plan d'une piste conductrice, disposées sur un support isolant, disposé parallèlement à la plaque de touche et à la couche intermédiaire isolante comportant les évidements de débattement des lames . Selon une variante de ce mode une bobine, un évidemment et un élément de modification de la sensation tactile constituent ensemble un élément individuel d'affichage. Selon une autre variante de ce mode de réalisation un groupe de bobines, un évidement et un élément de modification de la sensation tactile constituent ensemble un élément individuel d'affichage.
De préférence, dans chacun des modes de réalisation la surface d'une bobine, ou d'un groupe de bobines correspond sensiblement à la surface de l'élément de modification de la sensation tactile actionné par cette bobine ou ce groupe de bobines .
Dans un mode de réalisation, le circuit d'adressage se présente sous forme d'un circuit imprimé porteur de pistes terminées par des plots d'adressage, les plots venant au contact de bornes de raccordement des bobines. La continuité électrique entre une borne de raccordement de bobine et le plot d'adressage du circuit d'adressage qui lui correspond peut être assurée par exemple par pressage du plot contre la borne ou par micro soudure par exemple une connexion boule.
Ainsi dans le mode de réalisation qui comporte à la fois la variante de réalisation selon laquelle les lames mobiles sont découpées à partir de la plaque de touche, la couche de bobines plates, et le circuit d'adressage sous forme de circuit imprimé, le dispositif d'affichage selon l'invention se présente sous la forme d'un dispositif réalisé entièrement par un empilement de couches parallèles entre elles selon des techniques de fabrication collective comme la micro électronique. Il devient ainsi possible de miniaturiser fortement les éléments de modification de la sensation tactile pour aboutir à une sensation tactile nettement améliorée par rapport aux dispositifs connus.
Le circuit d'adressage peut être réalisé selon les méthodes de fabrication des circuits imprimés mono ou multicouches .
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront lors de la description d'exemples de réalisation qui va suivre.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Des modes de réalisation de l'invention seront maintenant décrits à l'aide des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue en perspective éclatée de couches constituant ensembles un dispositif d'affichage selon l'invention,
- La figure 2 comporte les parties A à H. Chacune de ces parties représentent un exemple de réalisation d'un élément de modification de la sensation tactile.
- la figure 3 représente une vue de dessus schématique d'un groupement d'éléments de modification de la sensation tactile, formant un afficheur à 7 segments
- la figure 4 représente une vue agrandie et en perspective de quatre couches constituant ensemble la structure principale d'un dispositif selon l'invention, - la figure 5 représente en perspective éclatée une couche de bobines plates et des couches d'un circuit imprimé multicouche, ces couches de circuit imprimé constituant ensembles un circuit d'adressage des bobines. La figure 6 comporte des parties A et B. La partie A représente une vue plane d'une bobine et d'une lame constituant un élément de modification de la sensation tactile, la partie B représente les mêmes éléments selon une coupe transversale, La figure 7 comporte les parties A à I. Chacune de ces parties est destinée à expliquer des modes de fonctionnement d'éléments de modification de la sensation tactile, en fonction de la nature de ces éléments et des courants appliqués à des bobines de commande.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La figure 1 représente une vue éclatée de différentes couches constituant ensembles un afficheur tactile selon l'invention. Le dispositif d'affichage 10 représenté figure 1 comporte une plaque de touche 1 ayant une surface de touche 16. Il comporte également une couche 3 comportant des bobines plates 31. Il comporte également un circuit imprimé d'adressage 4. Dans l'exemple représenté figure 1, ce circuit est constitué par des pistes conductrices 41-43, tracées sur un substrat isolant 6. Entre la plaque de touche 1 et la couche 3 de bobines 31 est disposée conformément à l'invention une couche intermédiaire isolante 2, cette couche comporte des évidements 21 dont il sera parlé plus loin. Dans l'exemple représenté figure 1, la surface de touche 11 est recouverte d'une couche externe 5 de protection de lames constituant des éléments de modification de la sensation tactile ressentie au contact de la plaque de touche 1.
Dans l'exemple représenté, la couche 3 de bobines 31, comporte huit lignes de chacune huit bobines 31. Les bobines sont formées en réseaux matriciels.
De même, la couche intermédiaire isolante 2 comporte huit lignes de chacune huit évidements 21. Il y a une correspondance biunivoque entre une bobine et un évidement 21. Dans l'exemple représenté, chacune des bobines 31 se présente sous la forme d'une spirale conductrice en forme d'un carré. De même, les évidements 21 se présentent sous la forme d'un trou dont les parois de pourtour forment un cylindre à section carrée. On peut ainsi définir pour chacune des bobines 31 et pour chacun des évidements 21 un axe central de la bobine, et un axe central de l' évidement 21. Dans le cas représenté figure 1, les axes centraux sont les axes perpendiculaires localement au centre d'une bobine, ou au centre d'un évidement.
Il est dit que les axes centraux des évidements et des bobines sont perpendiculaires localement à la couche de bobines et à la couche d' évidement, parce que naturellement, les différentes couches 1-4 constituant ensembles un dispositif d'affichage selon l'invention, pourraient ne pas être planes, mais avoir toutes formes, en particulier toutes les formes que l'on peut obtenir par déformation d'une couche plane. Dans tous les cas, les différentes couches sont localement parallèles entre elles.
Dans l'exemple représenté, les axes centraux d'une bobine 31 et d'un élément de modification de la sensation textile 11, coïncident. Cette disposition n'est pas obligatoire, et dépend essentiellement de la forme d'éléments de modification de la sensation tactile 11, et du mode d'actionnement de ces éléments. II sera vu plus loin que dans certains modes de réalisation, il est préférable de décaler les axes centraux des bobines 31 et des éléments 11. L'important est que l' évidement 21 puisse permettre le mouvement de parties mobiles constituant ensembles un élément de modification de la sensation tactile.
Des exemples de réalisation d'éléments 11 de modification de la sensation tactile seront maintenant commentés en liaison avec la figure 2. Cette figure comporte huit exemples de réalisation d'un élément de modification de la sensation tactile. Ces exemples sont repérés sur la figure 2 de A à H. Dans chacun des exemples représentés, l'élément 11 de modification de la sensation tactile se présente sous la forme d'un rectangle 11. Une partie périphérique intérieure 15 de ce rectangle comporte de la matière. Cette partie périphérique est reliée par un ou plusieurs bras 13 à une ou plusieurs lames 12. Des évidements 14 présents dans une partie centrale de chaque rectangle 11, sur une partie du périmètre des bras 13 et des lames 12 permettent de libérer les lames 12 et les bras 13 du reste de la plaque de touche 1. Les évidements 14 libèrent la lame sur tout son périmètre à l'exception des endroits formant la zone de jonction entre un bras 13 et la lame 12. De même, les évidements 14 libèrent le ou les bras 13 sur tout leur (s) périmètre (s) à l'exception des endroits formant la zone de jonction entre un bras 13 et la lame 12 à l'une des extrémités du bras 13 et entre un bras 13 et la partie périphérique 15 du rectangle 11 à l'autre des deux extrémités du bras 13. Dans l'exemple représenté partie A, une lame 12 est présente dans une partie centrale du rectangle 11. Cette lame a elle-même une forme rectangle, un premier bras 13 relie une partie centrale de l'un des côtés du rectangle formant la lame 12 à la partie périphérique pleine 15 du rectangle 11. Un second bras 13 joint de façon symétrique le côté opposé du rectangle 12 formant la lame 12 à la partie périphérique 15 du rectangle 11. Ainsi, la lame est reliée au reste de la plaque de touche 2 par deux bras 13 alignés sur un même axe. L'exemple représenté en partie B correspond à une lame 12 située, comme dans le cas représenté en partie A, dans la partie centrale du rectangle 11. Cette fois, la lame 12 est reliée à la partie périphérique 15 du rectangle 11, par quatre bras 13 situés à 90° les uns des autres. Chacun des bras relie une partie centrale d'un côté du rectangle 12 constituant la lame 12 à la partie périphérique 15 du rectangle 11.
Dans l'exemple représenté en partie C, la lame 12 a une forme rectangulaire. Cette lame est séparée du reste du rectangle 15, par la présence d'un évidemment 14 ayant la forme d'une gorge de découpage 14 creusée tout autour de la lame 12, à l'exception de deux parties formant des zones de jonction des bras 13 et de la lame 12. Comme représenté en partie C de la figure 3, une partie de la gorge de libération de la lame 12 est contenue à l'intérieur du rectangle constituant la lame 12. Ainsi, la lame 12, est formée par deux gorges symétriques l'une de l'autre, chacune des gorges ayant la forme d'un C. Les bras 13 sont constitués dans ce cas par deux langues 13 symétriques l'une de l'autre, et se trouvant entre les deux C.
Dans 1 ' exemple représenté en partie D de la figure 2, la lame 12 est formée dans une partie centrale du rectangle 11, par deux évidements 14 en forme de gorges ayant chacune une forme de U. Chacun des U est formé par une partie centrale et deux parties latérales perpendiculaires à la partie centrale. Les deux branches latérales d'un premier U se situent à l'intérieur du second U. Ainsi, les bras sont formés entre les parties latérales du premier et du second U. Dans l'exemple représenté en partie E, la lame centrale 12 est également formée par deux évidements 14 en forme de U. Dans cet exemple, Un premier U a l'une de ses parties latérales située entre les deux parties latérales du second U. L'autre des parties latérales du premier U est située à l'extérieur des deux parties latérales du second U. Ainsi, des bras 13 sont formés entre les parties latérales du premier et du second U.
Dans l'exemple représenté en partie F, la lame 12 est formée par un évidemment 14 en forme de C entourant entièrement une partie centrale rectangulaire formant la lame 12 à l'exception d'une partie 13 formant un bras joignant la lame 12 à la partie périphérique 15 du rectangle 11. Dans l'exemple représenté en partie G, la lame
12 a une forme en spirale découpée du rectangle 11 par un évidemment 14 ayant lui-même une forme en spirale.
Dans l'exemple représenté en partie H, la lame 12 a une forme circulaire reliée par des bras 13 au reste du rectangle 11. Cette forme est obtenue par enlèvement de matière entre deux cercles concentriques formant des évidements 14 en forme de parties de secteurs circulaires. Les bras 13 sont formés par de la matière subsistant entre les évidements 14 en formes de parties de secteurs circulaires.
On remarque que dans chacun des exemples représentés figure 2, les éléments 11 de modification de la sensation tactile se présentent sous la forme d'une lame unique 12, dont une partie du périmètre est libérée du continuum de la plaque de touche 1, par des évidements 14, en nombre égal au nombre de bras 13 reliant la lame 12 au continuum de la plaque de touche 2. Ainsi dans les cas représentés parties F et G il y a un bras de liaison 13 et un seul évidement 14. Dans les cas représentés parties A, C, D, E, il y a deux bras de liaison 13 et deux évidements 14. Enfin dans les cas représentés figure B et H, il y a respectivement quatre et huit bras de liaison 13 et quatre et huit évidements 14.
Les exemples de lames représentées figure 2 sont données à titre indicatif, et non pas limitatif.
Chaque élément de modification de la sensation tactile a été représenté par un rectangle 11, mais il convient de comprendre que les différents rectangles 11 composant ensembles la plaque de touche 1 sont jointifs, en sorte que la plaque de touche se présente comme un continuum comportant des évidements 14 libérant les lames 12, ces lames étant rattachées au continuum par les bras 13. La plaque de touche est donc une structure monolithique constituée d'un ensemble de lames
Un autre mode d'agencement des éléments 11 de modification de la sensation tactile sera maintenant commenté en liaison avec la figure 3. Dans ce mode de réalisation, les éléments 11 de modification de la sensation tactile se présentent chacun sous la forme d'une lame unique, cette lame ayant une forme longiligne selon une direction axiale, la lame étant reliée à la plaque par deux bras par exemple sur l'un des grands côtés du rectangle, les éléments 11 étant groupés sur la plaque par groupe de 7 formant ensemble un afficheur à 7 segments. La figure 3 représente une vue de dessus d'une partie de la plaque de touche 2 comportant un groupe de 7 éléments 11 de modification de la sensation tactile formant ensemble un afficheur à 7 segments. De tels afficheurs à 7 segments sont en eux-mêmes connus pour afficher des signes alpha numériques. Dans ce mode de réalisation, les lames ont une forme longiligne, par exemple rectangulaires. La lame reste solidaire du continuum de la plaque de touche par l'intermédiaire de deux bras 13 reliant l'un des grands côtés du rectangle au continuum de la plaque. Les bras 13 raccordent de préférence la lame à
• la plaque, à partir du grand côté intérieur à l'afficheur 7 segments. Il est prévu une bobine ou un groupe de bobines de commande 31 pour chacune des lames, un ensemble de 7 bobines ou 7 groupes de bobines commandant chacun un segment d'un afficheur à 7 segments étant adressable par un générateur de caractères en lui même connu également. Dans le cas du groupe de bobines pour commander une lame d'un segment, le groupe est de préférence composé de bobines en forme de spirales s 'inscrivant dans une forme rectangulaire dont l'un des côtés a une dimension sensiblement égale à la largeur de la partie de lame se trouvant face à cette bobine. Les bobines d'un groupe sont de préférence adressables simultanément.
La figure 4 représente une vue locale agrandie de la figure 1.
Cette figure représente une partie de 1 ' empilement de couches constituant ensemble un afficheur tactile selon l'invention. La couche de circuit imprimé 4 constituant le circuit d'adressage est montée sur un substrat 6. La couche 4 est constituée d'un support isolant sur lequel sont tracées des pistes conductrices 41, joignant chacune un bord du circuit imprimé à une extrémité 45 de contact de la piste avec une extrémité d'une bobine
31 constituant l'une des bobines de la couche 3. Sur la figure 4 deux pistes 41 sont visibles. L'une des extrémités 45 de contact de la piste 31 avec une extrémité d'une bobine 31 est visible, et l'autre est masquée par la couche 3 de bobines .
La couche 3 de bobines 31, qui est immédiatement au dessus de la couche 4, est constituée par un support isolant 33 comportant une piste conductrice 32 en spirale, chacune des pistes constituant une bobine plate 31. La construction de telles bobines est en elle-même connue et ne sera pas décrite ici. Une extrémité 35 d'une piste conductrice
32 formant une bobine 31, par exemple l'extrémité centrale de cette piste, est au contact d'une extrémité de contact 45 d'une piste conductrice 41 du circuit d'adressage 4. Chaque piste 41 du circuit d'adressage adresse une bobine 31 et une seule, de la couche de bobine 3. Dans l'exemple représenté en liaison avec les figures 1 et 4, et comme indiqué plus haut, la couche 3 de bobines 31, comporte huit lignes de chacune huit bobines 31. Les bobines sont formées en réseau matriciel. Cette disposition n'est pas obligatoire. En particulier dans le cas d'éléments de la modification de sensation tactile groupés pour former des afficheurs à 7 segments comme représenté en liaison avec la figure 3, chaque bobine ou groupe de bobines est de préférence formée d'un ou plusieurs enroulement (s) qui s'inscrit (s'inscrivent) dans une forme longiligne correspondant sensiblement à la forme de la lame commandée par cette bobine ou ce groupe de bobines .
Les emplacements de bobines ou groupes de bobines 31 sont disposés de façon telle que le champ magnétique d'une bobine ou d'un groupe de bobines, soit élevé au niveau des parties mobiles d'un élément de modification de la sensation tactile, par exemple par le fait qu'une bobine ou un groupe de bobine se trouve face à une partie mobile par exemple une lame et faible au niveau des parties mobiles non commandées par cette bobine ou ce groupe de bobines . La couche isolante électriquement 2 vient immédiatement au dessus de la couche 3 de bobines plates 31. Cette couche comporte un ensemble d' évidements 21. Dans l'exemple représenté figure 4, les surfaces des éléments de modification de la sensation tactile, les surfaces des évidements traversant 21 sensiblement les surfaces des bobine 31 de la couche 3 sont sensiblement égales les unes aux autres .
Enfin la plaque de touche 1 constitué par exemple par une feuille métallique magnétique, vient immédiatement au dessus de la couche isolante 2 comportant les évidements 21. Dans l'exemple représenté, la lame 12 constituant chacun des éléments de modification de la sensation tactile, est conforme à l'exemple représenté en figure 3, partie E. Un mode de réalisation d'un circuit imprimé propre à réaliser l'adressage des bobines sera maintenant décrit en liaison avec la figure 5. La figure 5 représente une vue éclatée d'une couche 3 de bobines plates 31 et de trois couches 46-48 formant ensemble un circuit imprimé multicouche d'adressage 4. Dans cet exemple, la couche de bobines comporte huit colonnes de huit lignes de bobines 31. L'adressage s'effectue à travers des pistes 41-44 du circuit multicouche qui viennent en contact avec le centre des bobines. Chacune peut donc être adressée indépendamment. Cette configuration présente un grand intérêt quand le nombre de bobines est très élevé. Dans le cas où la couche de bobines comporte huit colonnes, huit lignes, un circuit monocouche suffirait.
Dans les exemples de circuits d'adressage représentés en figure 1 ou 5, il y a un adressage unique par bobine. Cela suppose qu'une extrémité de l'enroulement constituant la bobine est reliée à la masse, la seconde extrémité constituant l'extrémité d'adressage.
Les différents mode de fonctionnement de dispositifs d'affichage tels qu'illustrés en liaison avec les figures 1 à 5 seront maintenant commentés en liaison avec les figure 6 et 7.
Il est tout d'abord précisé que les lames 12 peuvent être soit en matériau magnétique, par exemple en acier ressort magnétique ou comporter des couches qui peuvent être aimantées comme le fer doux ou un oxyde magnétique de fer ou une terre rare, ou encore ces lames peuvent être munies, par exemple par collage, ou attraction due à la force magnétique d'un aimant.
Lorsqu'un courant alternatif alimente une bobine plate ou un groupe de bobines plates 31, les lames qui constituent un élément de modification de la sensation tactile qui sont dans le champ de cette bobine ou de ce groupe de bobines sont mises en vibration. On obtient ainsi une modification de la sensation tactile en fonction du fait que les lames 12 vibrent ou ne vibrent pas selon qu'un courant alternatif traverse ou ne traverse pas la bobine plate. L'adressage sélectif des bobines en lui même connu et non commenté ici permet ainsi de donner une configuration particulière à la plaque de touche 1 prise dans son ensemble.
Une disposition dans laquelle un axe d'une bobine 31 n'est pas aligné avec un axe d'un élément de sensation tactile 11, sera maintenant commenté en liaison avec la figure 6. Cette figure comporte des parties A et B. La partie A représente en vue de dessus une bobine 31, schématisée par un carré et une partie d'une plaque de touche 1 au niveau d'un élément 11 de sensation tactile ayant une forme dans laquelle la lame est découpée au moyen d'un évidemment 14 constitué d'un double U comme décrit en liaison avec la figure 3 partie D, les deux parties latérales de l'un des U étant à l'intérieur partiellement des deux parties latérales de l'autre U. Comme représenté sur la figure 6, le U extérieur de découpage d'une lame se trouve entièrement au-dessus de la bobine 31. Par contre, le U intérieur se trouve partiellement au dehors de la bobine 31. En partie B, les mêmes éléments sont représentés en coupe transversale. Lorsqu'un courant continu est appliqué à la bobine 31, une partie du U est par exemple attirée vers la bobine 31. De la sorte, 1 ' autre partie se soulève comme représentée en figure 6, partie B. On obtient ainsi une sensation de relief au-dessus de la surface de touche 16, matérialisée par des flèches sur la figure 6.
La force exercée par la bobine ou le groupe de bobines peut selon l'agencement relatif des lames et des bobines provoquer une déformation en torsion ou en flexion .
D'autres modes de fonctionnement et des précisions sur la réalisation ainsi que des compléments sur les matériaux constituant éventuellement une partie des éléments de modification de la sensation tactile seront maintenant commentés en liaison avec la figure 7.
La figure 7 comporte les parties A à I . Chacune de ces parties est destinée à expliquer des modes de fonctionnement d'éléments de modification de la sensation tactile, en fonction de la nature de ces éléments et des courants appliqués à des bobines de commande . Chacune des parties A à I représente schématiquement la forme ou la position d'une partie mobile 12 se trouvant dans le champ magnétique d'une bobine 31 en fonction d'un courant continu qui est appliqué à cette bobine. Dans le cas représenté sur les parties A et B, la partie mobile est une lame 12 en matériau magnétique ou comporte des couches de matériau magnétique . Lorsqu 'aucun courant n'est appliqué à la bobine 31, la lame 12 est dans une première position de repos, par exemple affleurante à la plaque de touche 1, comme représenté en partie A. Lorsque qu'un courant continu est appliqué, comme représenté en partie B, la lame 12 est attirée vers la bobine 31 et se trouve dans une seconde position de travail, créant une sensation par exemple de creux au niveau de la plaque de touche 1, et une sensation d'impact, dans le cas d'un courant alternatif, due à la force de rappel du bras.
Dans les cas représenté en C, D et E, la partie mobile est une lame magnétique 12 constituée par un matériau formant aimant ou comporte des aimants liés. Dans ce cas si l'on n'a aucun courant circulant dans la bobine 31, comme représenté en partie C, la lame se trouve dans une première position de repos. Au contraire si un courant de sens positif comme représenté en partie D, ou de sens négatif comme représenté en partie E, est appliqué à la bobine 31 la lame 12 se trouve dans l'une de deux positions de travail .
Les parties F et G correspondent au cas où la partie mobile 12 est sous forme d'une lame 12 réalisée dans un matériau très flexible par exemple du cuivre- berylium ou un acier ressort, et où un aimant 17 est collé sous la lame. La bobine 31 quant à elle comporte un évidement central 38 permettant de recevoir l'aimant 17. La partie F est une vue en perspective de la lame 12 munie de son aimant et la partie G est une coupe transversale dans laquelle on voit que l'aimant dans une position de repos, correspondant au fait que la bobine 31 n'est pas alimentée plonge pour partie à l'intérieur de l' évidement central 38 de la bobine 31. Une telle disposition permet d'augmenter à courant constant la force générant le débattement de la lame constituant l'élément 11 de modification de la sensation tactile.
Le cas représenté en partie H et I correspond au cas où la partie mobile 12 se présente sous forme d'un bloc détaché de la plaque de touche 1 et pouvant coulisser dans un évidement 14. La partie H représente une vue de dessus d'une partie mobile et de sa bobine et la partie I une coupe transversale. Selon la valeur d'un courant circulant dans la bobine 31, la partie 12 émerge plus ou moins de la plaque de touche 1, modifiant ainsi la sensation tactile.
Les couches constitutives du dispositif ne sont pas nécessairement planes, mais peuvent au contraire être adaptées à différentes courbures, par exemple sur une structure portable comme un gant utilisé dans la réalité virtuelle.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (10) d'affichage tactile comportant : - une plaque de touche (1), ayant une surface de touche (16) , un réseau de bobines magnétiques (31) actionnant des parties mobiles de modification de la sensation tactile, en fonction de courants circulant dans lesdites bobines (31) pour produire sur la surface de touche (16) une sensation tactile qui est une fonction des différents courants circulant dans chacune desdites bobines (31) ,
- un circuit d'adressage pour adresser de façon sélective des courants dans les différentes bobines
(31), caractérisé en ce que
- la plaque de touche (1) comporte un réseau monolithique d'éléments (11) de modification de la sensation tactile, chaque élément (11) du réseau comportant l'ensemble de parties (12) mobiles, chaque partie mobile pouvant se déplacer sous l'action d'un champ magnétique, chaque ensemble de parties (12) mobiles d'un élément (11) du réseau étant soumis au champ produit par une ou plusieurs bobines (31) du réseau,
- le réseau de bobines magnétiques est sous forme d'une couche monolithique,
- une couche (2) intermédiaire isolante est disposée entre la couche (3) monolithique de bobines
(31) et la plaque de touche (1) , cette couche comportant en regard de chacun des éléments (11) de modification de la sensation tactile, un évidement (21) procurant un espace de déformation pour ledit ensemble de lames (12) mobiles de cet élément (11) .
2. Dispositif (10) d'affichage tactile selon la revendication 1 caractérisé en ce que, l'ensemble (11) de parties mobiles (12) d'éléments de modification de la sensation tactile est constitué par un ensemble de une ou plusieurs lame (s) (12) solidaire (s) de la plaque (1) de touche par un ou plusieurs bras (13), un ou plusieurs évidemment (s) (14) de libération de lame (s) étant présent (s) sur une partie d'un périmètre de la lame (12) .
3. Dispositif (10) d'affichage tactile selon la revendication 2 caractérisé en ce que, les éléments (11) de modification de la sensation tactile se présentent sous la forme d'une lame unique (12) , dont une partie du périmètre est libérée du continuum de la plaque de touche (1) , par des évidements (14), en nombre égal au nombre de bras (13) reliant la lame (12) au continuum de la plaque (1) de touche .
4. Dispositif (10) d'affichage tactile selon la revendication 2 caractérisé en ce que, les parties mobiles (12) comportent un bloc formant aimant mobile en coulissement dans un évidemment (14) de la plaque de touche.
5. Dispositif (10) d'affichage tactile selon la revendication 2 caractérisé en ce que, les éléments (11) de modification de la sensation tactile se présentent chacun sous la forme d'une lame (12) unique, cette lame (12) ayant une forme longiligne selon une direction axiale, la lame (12) étant séparée du continuum de la plaque (1) par des évidements (14) bordant une partie centrale de la lame (12) de part et d'autre de bords de la lame (12) sensiblement parallèles à la direction axiale, les éléments (11) étant groupés sur la plaque par groupe de 7 formant ensemble un afficheur à 7 segments.
6. Dispositif (10) d'affichage tactile selon la revendication 5 caractérisé en ce que, des lames (12) d'afficheurs à 7 segments sont chacune solidaires du continuum de la plaque de touche par 1 ' intermédiaire de deux bras (13) reliant la lame (12) au continuum de la plaque de touche (1) .
7. Dispositif (10) d'affichage tactile selon l'une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que, des lame (12) d'un segment sont face à un groupe de bobines (31) de la couche de bobines (3), les bobines d'un groupe ayant une forme de spirale s 'inscrivant dans une forme rectangulaire.
8. Dispositif (10) d'affichage tactile selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que, des parties mobiles (12) sont en matériau magnétique ou comportent des couches en matériau magnétiques.
9. Dispositif (10) d'affichage tactile selon l'une des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que, des lames comportent des couches formant aimant ou comportent un aimant fixé à la lame.
10. Dispositif d'affichage tactile selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que, des parties mobiles (12) comportent un aimant (17), en ce que des bobines (31) comportent un évidement central (38), l'aimant (17) d'une partie mobile (12) étant logé dans une position de repos correspondant au fait que la bobine (31) n'est pas alimentée, au moins pour partie dans ledit évidement central (38) de la bobine (31) .
11. Dispositif (10) d'affichage tactile selon l'une des revendications 1 à 6 ou 8 à 10 caractérisé en ce que, les bobines (31) sont des bobines plates disposées sur une couche (3) disposée parallèlement à la plaque de touche (1) et à la couche (2) intermédiaire isolante, de façon à ce qu'une bobine
(31) , un évidemment (21) et un élément (11) de modification de la sensation tactile constituent ensemble un élément individuel d'affichage.
12. Dispositif (10) d'affichage tactile selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que, les bobines (31) sont des bobines plates disposées sur une couche (3) disposée parallèlement à la plaque de touche (1) et à la couche (2) intermédiaire isolante, de façon à ce qu'un groupe de bobines (31) adressables de façon simultanée, un évidemment (21) et un élément (11) de modification de la sensation tactile constituent ensemble un élément individuel d'affichage.
13. Dispositif (10) d'affichage tactile selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que, le circuit d'adressage (4) se présente sous forme d'un circuit imprimé (4) porteur de pistes (41-44) terminées par des plots d'adressage (45), les plots (45) venant au contact de bornes (35) de raccordement des bobines (31) .
14. Dispositif (10) d'affichage tactile selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué sous forme d'un empilement de couches (1-5) parallèles, et comportant en plus de la surface de touche (1) et de la couche (2) intermédiaire isolante une couche de bobines plates (31) constituées chacune par un enroulement plan d'une piste conductrice (32), disposées sur un support isolant (33) les plans des bobines (31) sur le support isolant (33) étant parallèles aux plans des autres couches (1-5), le circuit d'adressage (4) étant lui aussi sous forme d'un circuit plat comportant des pistes (41-44) terminées par des plots d'adressage (45) , les plots venant au contact de bornes de raccordement (35) des bobines (31) , les différents éléments portés par les couches étant disposés de façon à ce qu'une bobine ou un groupe de bobines (31), un évidemment (21) permettant le débattement des parties mobiles (12) , et une partie mobile (12) soit alignés selon une direction sensiblement perpendiculaire au plan des couches .
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JP2004559842A JP4652058B2 (ja) 2002-12-09 2003-12-04 電磁アクチュエータを備えた多層タッチ式感受ディスプレイデバイス
AU2003299412A AU2003299412A1 (en) 2002-12-09 2003-12-04 Multi-layer touch display device comprising electromagnetic actuators
CN2003801047363A CN1720559B (zh) 2002-12-09 2003-12-04 基于电磁致动器的多层触摸显示装置
US10/538,421 US7339578B2 (en) 2002-12-09 2003-12-04 Multi-layer touch display device comprising electromagnetic actuators
FI20050569A FI20050569A (fi) 2002-12-09 2005-05-27 Elektromagneettisia toimilaitteita käsittävä, monikerroksinen kosketusnäyttölaite

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2894061A1 (fr) * 2005-11-30 2007-06-01 Commissariat Energie Atomique Micro-bobine multicouches
US8228298B2 (en) 2005-03-01 2012-07-24 Commissariat A L'energie Atomique Method and devices of transmitting tactile information description
CN104217638A (zh) * 2014-07-23 2014-12-17 杭州力控科技有限公司 港口机械自动化实训装置

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2849258B1 (fr) * 2002-12-19 2006-12-22 Commissariat Energie Atomique Plaque a modification de surface
CA2460943A1 (fr) * 2004-03-16 2005-09-16 Unknown Ordinateurs de poche
JP4687561B2 (ja) * 2006-05-17 2011-05-25 パナソニック株式会社 タッチパネル
DE602007002638D1 (de) * 2006-07-22 2009-11-12 Mark Anthony Howard Druckempfindlicher induktiver Sensor zur Verwendung in Benutzeroberflächen
EP1930800A1 (fr) 2006-12-05 2008-06-11 Electronics and Telecommunications Research Institute Dispositif d'affichage tactile et visuel
KR100900310B1 (ko) * 2006-12-05 2009-06-02 한국전자통신연구원 시촉감 디스플레이 장치
KR100901359B1 (ko) * 2007-07-03 2009-06-05 한국과학기술원 촉감장치
KR100904389B1 (ko) 2007-11-09 2009-06-26 한국과학기술원 박형 촉감장치
KR100896812B1 (ko) * 2007-11-12 2009-05-11 한국과학기술원 자력을 이용한 햅틱 모듈 및 이를 채용하는 전자장치
KR101463821B1 (ko) * 2008-06-19 2014-12-04 엘지전자 주식회사 휴대 단말기
KR101113897B1 (ko) * 2009-12-07 2012-02-29 한국과학기술원 나선형의 투명전극을 이용한 전자기력발생 시스템, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 터치패드 및 그 제어방법
ITTO20110347A1 (it) * 2011-04-20 2012-10-21 Fond Istituto Italiano Di Tecnologia Attuatore magnetico con membrana nanocomposita
WO2014008401A1 (fr) * 2012-07-05 2014-01-09 Northeastern University Dispositifs, procédés et systèmes destinés aux écrans tactiles à haute résolution
WO2015054789A1 (fr) * 2013-10-18 2015-04-23 Hagedorn Douglas Systèmes et procédés d'interfaçage spatial non visuel avec un ordinateur
CN111998027B (zh) * 2014-07-28 2022-05-27 Ck高新材料有限公司 触觉信息提供方法
CN104536608B (zh) * 2014-12-23 2018-08-10 上海摩软通讯技术有限公司 可形变的显示屏及其实现形变的方法
EP3382678B1 (fr) 2017-03-27 2019-07-31 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Actionneur électromagnétique
CN110869885B (zh) * 2017-04-29 2023-12-01 卢伊特波尔德·格赖纳 触觉显示器以及相关的用途和系统
US20220375366A1 (en) * 2019-10-01 2022-11-24 President And Fellows Of Harvard College Segmented Alphanumeric Display Using Electromagnetic Microactuators
CN110689782A (zh) * 2019-10-16 2020-01-14 浙江理工大学 一种多层推拉杆驱动式电磁盲文点显装置
US11320906B2 (en) 2019-12-13 2022-05-03 Facebook Technologies, Llc Systems and methods for delivering a plurality of haptic effects

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0012803A1 (fr) * 1978-12-28 1980-07-09 Mannesmann Kienzle GmbH Dispositif d'affichage de chiffres à fonctionnement électromécanique
GB2181591A (en) * 1985-09-26 1987-04-23 British Telecomm Electronic vibrational display, e.g. for braille
JPH03129386A (ja) * 1989-10-16 1991-06-03 Canon Inc 表示装置及び該装置を有する電子機器システム
WO1998014860A1 (fr) * 1996-10-04 1998-04-09 Sense Technology B.V. I.O. Systeme pour communiquer des sensations
JP2002351306A (ja) * 2001-05-30 2002-12-06 Victor Co Of Japan Ltd 触覚ディスプレイ

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4308528A (en) * 1978-12-28 1981-12-29 Kienzle Apparate Gmbh Electromechanically driven digital indicating device
JPS5590989A (en) * 1978-12-29 1980-07-10 Kogyosha Tsushin Kiki Seisak Solenoid type stimulating element
FR2743922B1 (fr) * 1996-01-19 1998-04-17 Parienti Raoul Dispositif de lecture pour non-voyant
JP2000089895A (ja) * 1998-09-12 2000-03-31 Fuji Xerox Co Ltd 触力覚呈示装置
JP3543695B2 (ja) * 1999-03-17 2004-07-14 富士ゼロックス株式会社 駆動力発生装置
EP2385518A3 (fr) * 2000-05-24 2012-02-15 Immersion Medical, Inc. Dispositifs haptiques utilisant des polymères électroactifs
JP2002055600A (ja) * 2000-08-09 2002-02-20 Laurel Seiki Kk 視覚障害者用情報入出力装置
DE10046099A1 (de) * 2000-09-18 2002-04-04 Siemens Ag Berührungssensitive Anzeige mit taktiler Rückkopplung
CA2460836A1 (fr) * 2001-09-18 2003-03-27 Karen Gourgey Ensemble de recouvrement interactif graphique tactile et systeme informatique pour des personnes ayant une deficience visuelle
US6888537B2 (en) * 2002-02-13 2005-05-03 Siemens Technology-To-Business Center, Llc Configurable industrial input devices that use electrically conductive elastomer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0012803A1 (fr) * 1978-12-28 1980-07-09 Mannesmann Kienzle GmbH Dispositif d'affichage de chiffres à fonctionnement électromécanique
GB2181591A (en) * 1985-09-26 1987-04-23 British Telecomm Electronic vibrational display, e.g. for braille
JPH03129386A (ja) * 1989-10-16 1991-06-03 Canon Inc 表示装置及び該装置を有する電子機器システム
WO1998014860A1 (fr) * 1996-10-04 1998-04-09 Sense Technology B.V. I.O. Systeme pour communiquer des sensations
JP2002351306A (ja) * 2001-05-30 2002-12-06 Victor Co Of Japan Ltd 触覚ディスプレイ

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"THIN FILM PIEZOELECTRIC VIBRATOR PANEL", IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, IBM CORP. NEW YORK, US, vol. 34, no. 3, 1 August 1991 (1991-08-01), pages 132 - 134, XP000210473, ISSN: 0018-8689 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 344 (P - 1245) 30 August 1991 (1991-08-30) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 04 2 April 2003 (2003-04-02) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8228298B2 (en) 2005-03-01 2012-07-24 Commissariat A L'energie Atomique Method and devices of transmitting tactile information description
FR2894061A1 (fr) * 2005-11-30 2007-06-01 Commissariat Energie Atomique Micro-bobine multicouches
CN104217638A (zh) * 2014-07-23 2014-12-17 杭州力控科技有限公司 港口机械自动化实训装置

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