WO2011067493A2 - Dispositif interactif de commande polymorphe actif - Google Patents

Dispositif interactif de commande polymorphe actif Download PDF

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WO2011067493A2
WO2011067493A2 PCT/FR2010/052383 FR2010052383W WO2011067493A2 WO 2011067493 A2 WO2011067493 A2 WO 2011067493A2 FR 2010052383 W FR2010052383 W FR 2010052383W WO 2011067493 A2 WO2011067493 A2 WO 2011067493A2
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interactive
interactive control
control
control surface
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Jean-Philippe Alexander
Olivier Brelaud
Severine Loiseau
Philippe Labrevois
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Renault Sas
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    • G06F2203/04809—Textured surface identifying touch areas, e.g. overlay structure for a virtual keyboard

Definitions

  • the invention relates to a control device available in motor vehicles for electrically controlling simple function executing members or relatively more complex functions, for example for controlling multimedia systems.
  • remote touch controls such as touch pads, linear tactile surfaces or touch buttons.
  • this type of control allows the user to feel the shape of the control by the finger, thus preventing the driver from turning his gaze towards the control.
  • this type of command makes it necessary to choose a particular form, limiting the modalities of interactions with the controlled system. For example, if the shape is a horizontal line, the interaction is limited to one degree of freedom. However for multimedia systems, it may be necessary to have two or three degrees of freedom. Moreover, if one is oriented towards a surface of more complete shape, the choice of its design will have the effect of unnecessarily complicating the control for the cases where the interaction requires the use only of a part of the ordered.
  • the object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages of the devices according to the state of the art, and in particular to provide an active interactive po lymorph control device, ie ie a device capable of actively deforming to facilitate its use.
  • the object of the invention is therefore an interactive control device comprising an actively and manipulably deformable tactile control surface for generating control commands and means for causing the control surface to deform so as to form a guide for the fingers of the user according to the nature of the elaborate control orders.
  • the control surface can be deformable temporarily but also permanently. It can therefore be maintained for a period that can be very short (of the order of a few milliseconds) or permanently.
  • control surface is deformable so as to create guides in the form of hollows or bumps.
  • These guides improve the control of the interaction by ensuring that in case of vibration or movement of the motor vehicle, the finger will always be located correctly on the control, unlike the case of a conventional flat surface.
  • These guides also improve the user 's understanding of the movements both possible on the command and both interpretable by the command. such as the cross shape indicating vertical and horizontal navigational movements of the interface.
  • the guide created for the fingers of the user, has a shape adapted to the current navigation allowed within the interface.
  • the form is also adapted to the diversity of navigation logics present, either within the same system (audio system for example) or within several systems (audio, navigation, telephone, air conditioning, ).
  • the proposed solution makes it possible to have relief commands that are only useful at each instant of the interaction, which has the effect of improving the way of using the interface.
  • the control interface is then at every moment entirely useful for the current interaction.
  • the polymorphic surface makes it possible to have a control surface in relief more big.
  • the control surface further comprises means for measuring pressure and comparing the measured pressure with at least one pressure threshold corresponding to a control command.
  • control surface comprises means for generating a haptic signal in response to manipulation by a user.
  • the surface is able to provide a deformation characteristic of an active or inactive state of a command in coherence with the activation or deactivation of the associated visual interface.
  • the "inactive" state can be decreed as being the state corresponding to the command when it is smooth, flat and without outgrowth, any other state being considered as opposed to "active". It is also possible to declare that the "inactive" state corresponds to a state of the command with reliefs. This configuration is adapted to the design and depends on the point of view of the designer and the implementation of the interaction.
  • the inactive state can even be reinforced by either the masking of the control under the skin of an object and / or the use of transparent materials, or the use of an inactive backlight for the inactive state of the control and active for the opposite state.
  • the surface further comprises one or more layers made from a dielectric elastomer. This method makes it possible to use a unique technology for activation and detection and inexpensive.
  • the surface comprises alternating dielectric layers and expandable electrodes.
  • the electrodes are arranged in matrix form. Each zone is thus actuatable independently of the others and allows local detection of the contact.
  • the first layer of dielectric elastomer is a protective layer
  • the second layer is a sensitive layer used in conjunction with the lo cation and detection of action and the following layers are intended for actuation.
  • the plurality of layers related to the actuation has the advantage of multiplying the forces developed.
  • the protective layer advantageously comprises a layer for protecting the interface from external aggressions and a dielectric layer serving to protect the user from electrical risks.
  • the device comprises an elastic element for prestressing the layers placed on a support.
  • This elastic system may for example be, and without limitation, a spring, a foam, or a pressurized system.
  • the surface consists of several linear actuators.
  • the linear actuators are covered with a protective layer.
  • the linear actuators may be cylindrical or made in the form of a stack of one or more layers of dielectrics and alternatively electrodes, commonly called "stack". The use of stacks seems to be one of the best solutions for obtaining large deformations locally.
  • the touch control surface may further comprise at least one surface layer of electroluminescent polymer for patterning by illumination on the surface.
  • FIG. 1 illustrates the absence of guiding the finger of a user moving on a touchpad according to the state of the art
  • FIG. 2 illustrates the guiding of the finger of a user moving on a touch pad according to the invention
  • FIGS. 3a to 3f illustrate the shape adaptation of the control to the interaction for the purpose of forming a guide for the fingers of a user
  • FIG. 4 illustrates the pressure force exerted by the finger of a user over a given period of time on a tactile control surface in accordance with the invention
  • FIG. 5 illustrates the local deformation of the tactile control surface under the finger of a user over the same period as that of FIG. 4;
  • FIG. 6 illustrates the deformation of the surface according to the invention to signify the inactive state of a command
  • FIG. 7 illustrates the deformation of the surface according to the invention to signify the active state of a command
  • FIG. 8 illustrates a first embodiment of a control device according to the invention
  • FIG. 9 illustrates a second embodiment of a control device according to the invention.
  • FIG. 10 illustrates a third embodiment of a control device according to the invention.
  • FIG. 11 represents a sectional view of an element of the third embodiment of FIG. 10.
  • a PI touchpad according to the state of the art.
  • This pad has a smooth surface 1 that can be manipulated by a user. It delimits a set of contact zones.
  • the keypad here comprises three areas C 1, C 2, C 3 corresponding respectively to a validation, an upward movement command and a return command.
  • These zones are, for example, each associated with a contact zone situated on the smooth surface 1 of the touchpad P 1.
  • this type of paver can be difficult to use, especially when it is intended to be mounted on board a motor vehicle and to be used in driving.
  • this touch pad P2 comprises a control surface 2 incorporating motor means generating a deformation of the surface of the device so as to create a guide for the finger D of a user.
  • This control surface 2 comprises several layers of electroactive polymers capable of creating differences in surface levels comparable to hollows and bumps between the upper part 3 and the lower part 4 of the control surface 2 of the touch pad P2.
  • the differences in levels between the lower and upper portions 3 and 4 respectively of the touch pad P2 thus cause the creation of delimitations 5 and 6 thus separating the different commands C3, C4 and C5.
  • the finger D of the user makes a command on the touchpad P2
  • it is always correctly located on the command concerned, unlike the case shown in FIG. 1 where the finger D of the user traverses the smooth surface 1 of the first touchpad P l.
  • the boundaries 5 and 6 located on the raised surface 2 of the second touchpad P2 constitute barriers for the finger D of the user. So in the case where the user would try to move his finger on the left for example, the absence of guide on the left, ie the meeting between a physical barrier and the finger, is a tactile feedback to indicate to the user that can not perform this operation.
  • the finger D is guided on the raised surface 2 of the second touchpad P2.
  • FIGS. 3a to 3f in which the elements identical to those of FIG. 2 bear the same references, represent the evolution in four steps of the control form of a touch pad P2, traversed by the finger D of a user as a function of the current interactions represented by the corresponding navigation screen E.
  • FIGS. 3a and 3b represent the first step El.
  • the interface proposes, by means of the navigation screen E, a navigation in a first vertical list II.
  • Figure 3b shows the touch control surface 2 corresponding to the navigation proposed in Figure 3a.
  • the touch control surface 2 comprises differences in levels between its upper 3 and lower 4 thus generating a vertical guide G1 comprising a first control C4 validation, a second control C5 direction down and a control C6 direction to the high.
  • Figures 3c and 3d show the second step E2 of using the touch control.
  • the interface selects an element IT from the first vertical list II.
  • the finger D of the user exerts a greater pressure at the center of the guide G1 on the validation control C4.
  • Figures 3e and 3f show the fourth step E4 of using the touch control.
  • the navigation screen E is shown after the selection of an element IT of the first vertical list II.
  • the interface offers then a tabbed navigation 12 and a second vertical list 13.
  • Figure 3f on which the elements identical to those of Figure 3b bear the same references, represents the control surface 2 comprises differences in levels between its upper part 3 and lower 4 thus generating a cross-shaped guide G2 corresponding to the navigation proposed by the interface and allowing the finger D of the user navigation from top to bottom and from left to right.
  • the user can move the cursor in the vertical list II proposed on the navigation screen E of Figure 3a by moving his finger D vertically in the vertical guide G l created on the raised surface 2 of the touch pad P2 shown in Figure 3b to choose a proposed item on the vertical list II.
  • a third step concerns the transformation of the surface in coherence with the navigation proposed by the navigation screen E.
  • the choice of an IT element of the vertical list II causes a modification of the type of navigation proposed and therefore a transformation of the command under the finger D of the user, thus passing from a vertical guide G l during the first step E l to a cross-shaped guide G 2 corresponding to the tab navigation 12 proposed by the navigation screen E.
  • the finger D of the user is guided by the cross-shaped recess G2 allowing it to slide up and down and from right to left and thus avoiding an inadequate interpretation of the system.
  • FIG. 4 illustrates the graphical representation as a function of time of the pressure force applied to the tactile surface of an active polymorphic control device according to the invention.
  • the first curve pl represented in full line corresponds to a very slight pressure exerted by the finger on the control touch surface. This first curve pl remains almost constant around the minimum stress threshold A.
  • the second curve p2 shown in dotted line corresponds to a greater pressure force exerted over a period of time given by the finger of the user. This curve reaches a maximum above a certain pressure threshold B over a period Ta data called active period. Beyond this active period Ta, the pressure values remain between the minimum threshold A and the maximum threshold B of pressure.
  • FIG. 5 illustrates the graphical representation as a function of time of the local deformation of the tactile surface of an active polymorphic control device according to the invention under the finger of a user.
  • the local deformation represented by the first curve d1 in full line is almost constant in time. It corresponds to a low pressure exerted by the finger of a user on the active surface. The deformation is minimal.
  • the second curve d2 corresponds to the local deformation of the touch control surface corresponding to a greater pressure of the finger of a user on the touch control surface.
  • the second curve d2 comprises a maximum during the active period Ta previously described in FIG. 4 corresponding to the exceeding of the maximum threshold B of the pressure exerted. This deformation is said to be active.
  • the local deformation represented by the second curve d2 is constant and minimal.
  • This type of tactile feedback by deformation of the tactile control surface makes it possible to greatly improve the usability and the user experience of a system by providing a return on the result of its additional action to the visual feedback on the screen. navigation.
  • the second curve d2 illustrates how, by the detection of a force threshold applied to the tactile control surface, a haptic feedback corresponding to a high frequency deformation of the tactile control surface makes it possible, for example, to indicate to the that its action has been taken into account in the case of validation.
  • Other types of vibration can be used, as a longer and double deformation can for example mean that the element is not available.
  • Figure 6 shows the inactive state of a touch control surface S.
  • the inactive state corresponds to the control when it is smooth flat and without protrusion.
  • FIG. 7 in which the elements identical to those of FIG. 6 bear the same references, represents the active state of a control surface S as opposed to the inactive state of a control surface.
  • the active control surface includes excrescences linked to different types of commands such as the validation command C7 ("Ok"), return C8 or vertical navigation C9.
  • FIGS. 8 to 11 Various examples of embodiments of a control surface of a touch pad according to the invention will now be described with reference to FIGS. 8 to 11.
  • the interface comprises a touch control surface comprising here a stack of layers, such as 9, arranged in matrix form.
  • Each layer 9 comprises an assembly of electrodes such as 10 and 12 separated from each other by a dielectric 11.
  • the layers are each spaced apart from an immediately lower and upper layer.
  • the electrode matrices are connected to an activation or detection bus 12a.
  • each unit electrode 10 of this matrix can be operated independently. Some layers are dedicated to the detection of others at activation.
  • the electrostatic force then exerted between two electrodes such as 10 and 12 puts the surface into action by tightening the dielectric 1 1.
  • the presence of a plurality of actuating layers has the advantage of multiplying the forces developed and in particular of ensuring detection of the actuating force.
  • the matrix structure of the electrodes allows to actuate each zone independently of each other and allows a local detection of the contact.
  • Figure 9 shows a second mode of implementation of the surface.
  • the tactile control surface also comprises a stack of layers arranged in matrix form, each layer comprising an alternation of electrodes and dielectrics.
  • a layer C comprising a dielectric 1 5 surrounded by two electrodes 13 and 14.
  • the layer C is prestressed by an elastic system 16 resting on a stiffness of reception 17.
  • the periphery of the electrodes is constrained by a frame 1 8.
  • the two electrodes 13 and 14 will attract each other, compressing the dielectric 15.
  • the latter being considered as incompressible, the deformation will result in a flattening in the plane P. constant lume.
  • the surface of the layer C will then increase but its periphery being constrained by a frame January 8, the displacement will be normal to the plane P, thus relaxing the elastic system 16 and increasing the deflection of the actuator.
  • the touch control surface is then activated.
  • the plurality of layers dedicated to the actuation makes it possible to multiply the forces developed.
  • a touch control surface S consisting of a plurality of linear actuators 19 covered with a sensitive layer 20 and a protective layer 21.
  • the protective layer 21 may be a thin layer of transparent polymer. It allows the protection of the sensors. Its structure is packaged to ensure maximum clarity and easy movement of the finger.
  • These actuators 19 are made in the form of a stack of membranes 22.
  • the stack 22 consists of a succession of layers of dielectrics and alternatively electrodes.
  • the actuators 19 include both sensing and activating layers.
  • FIG. 1 there is shown an exemplary structure of the stack 22. It comprises a detection layer 23 comprising a dielectric 24 between two electrodes 25 and 26.
  • the stack 22 also comprises an actuating layer 27, comprising a dielectric 28 between two electrodes 29 and 30.
  • a stack preferably comprises a plurality of actuating layers for multiplying the forces developed.
  • the electrodes 29 and 30 are respectively connected to a potential V I and V2.
  • the detection can be carried out by measuring the variation in capacitance of the detection layer 23, for example by sending an alternating signal in an RC or LC circuit, C being a variable datum.
  • the electrical capacity varies as the inverse of the distance.
  • the electric field measured between the skin and the pixel being very small, the surface protection is here very thin, of the order of a few microns, in order to obtain a correct sensitivity.
  • proximity detection Another form of detection, called proximity detection, that is to say without contact between the detection layer and the user's finger, can be achieved by measuring the capacitance variation between the upper electrodes of two stacks 22 due to the coupling of the parasitic capacitance of the user. Indeed, the disturbance by the user 's finger of the electric field between the two electrodes 25 and 26 of the detection layer 23 is analyzed.
  • the activation is performed according to an electrostatic principle.
  • the difference in potential between VI and V2 between the two electrodes 29 and 30 causes a variation in the thickness of the dielectric 28 according to the mode of actuation of the dielectric polymers.
  • an additional electrical layer 31 may be added to separate the actuating part from the detection part.
  • the device comprises a first protective layer for protecting the tactile control surface from external aggressions followed by a second dielectric protection layer serving to protect the user against electrical risks. It may further comprise at least one surface layer of electroluminescent polymer.
  • the device can be used as a touch interface identical to that of the touch screen without requiring the reproduction of the image.
  • the surface is then a kind of reproduction of the touch screen in terms of tactile control surface. It is not beyond the scope of the invention when the device comprises means for generating a haptic signal in response to a manipulation of a user associated with sound information.
  • the device can be used for the controls of seats for example or the controls located behind the vo lant.

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Abstract

Ce dispositif interactif de commande comprend une surface de commande (2) tactile déformable activement et manipulable pour l'élaboration d'ordres de commande et des moyens pour provoquer la déformation de la surface de commande de manière à former un guide (G1) pour les doigts (D) de l'utilisateur en fonction de la nature des ordres de commande (C4; C5; C6) élaborés. Ce dispositif trouve applications aux dispositifs interactifs de commande pour véhicules automobiles.

Description

Dispositif interactif de commande polymorphe actif
L 'invention concerne un dispositif de commande disponible dans les véhicules automobiles pour piloter électriquement des organes d' exécutions de fonctions simples ou de fonctions relativement plus complexes, par exemple pour le contrôle de systèmes multimédia.
Elle concerne plus particulièrement les commandes tactiles déportées telles que des pavés tactiles, des surfaces linéaires tactiles ou des boutons tactiles .
Les commandes tactiles actuelles dédiées à un système multimédia peuvent comprendre une surface lisse ou en relief. Lorsque l'on a recourt à des surfaces tactiles déportées à surface plane, elles demeurent insatisfaisantes en terme de guidage tactile des doigts de l 'utilisateur et sont donc difficiles à utiliser en conduite .
Le choix d'utiliser des surfaces tactiles déportées en relief, dont les formes particulières (rond, croix, trait) indiquent les degrés de libertés et d'interaction avec le système commandé, est intéressant puisque de telles surfaces permettent de guider les doigts des formes en creux de la commande. L 'usage en conduite s ' en retrouve facilité.
De plus, ce type de commande permet à l 'utilisateur de ressentir par le doigt la forme de la commande, évitant ainsi au conducteur de détourner son regard vers la commande. Cependant ce type de commande oblige à choisir une forme particulière, limitant les modalités d' interactions avec le système commandé. Par exemple, si la forme est un trait horizontal, l ' interaction est limitée à un degré de liberté . Or pour des systèmes multimédia, il peut être nécessaire de disposer de deux voire trois degrés de liberté. De plus, si l'on s ' oriente vers une surface de forme plus complète, le choix de sa conception aura pour effet de complexifier inutilement la commande pour les cas où l ' interaction ne nécessite l 'usage que d'une partie de la commande.
Enfin, contrairement à une interaction classique avec des commandes traditionnelles physiques telles que des boutons par enfoncement ou boutons rotatif, le recours à une interaction tactile nécessite la mise en œuvre de retours haptiques par vibration afin de donner l 'impression de l ' enfoncement d'un bouton. Sans ce retour haptique, l 'utilisateur a un doute quant à la prise en compte de son action par la commande.
La description proposée dans le document US2007/7339572 répond en partie aux problèmes évoqués précédemment. Il décrit en effet l 'usage de la technologie relative aux polymères électroactifs pour fournir un retour tactile à l 'utilisateur par la déformation temporaire de tout type de dispositif de commande. Cependant, l ' effet tactile est produit uniquement en rétroaction lors de la validation d'une commande, ce qui rend l 'usage du dispositif contraignant.
Au vu de ce qui précède, le but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs selon l ' état de la technique, et en particulier, de fournir un dispositif interactif de commande po lymorphe actif, c ' est-à-dire un dispositif capable de se déformer activement pour faciliter son utilisation.
L 'invention a donc pour objet un dispositif interactif de commande comprenant une surface de commande tactile déformable activement et manipulable pour l ' élaboration d' ordre de commande et des moyens pour provoquer la déformation de la surface de commande de manière à former un guide pour les doigts de l 'utilisateur en fonction de la nature des ordres de commande élaborés.
La surface de commande peut être déformable temporairement mais aussi de façon permanente. Elle peut donc être maintenue pendant une durée pouvant être très courte (de l ' ordre de quelques millisecondes) ou de façon permanente.
Avantageusement, la surface de commande est déformable de manière à créer des guides en forme de creux ou de bosses . Ces guides permettent d' améliorer le contrôle de l ' interaction en assurant qu' en cas de vibrations ou de mouvements du véhicule automobile, le doigt sera toujours localisé correctement sur la commande, contrairement au cas d'une surface plane classique. Ces guides permettent d' améliorer aussi la compréhension de l 'utilisateur sur les mouvements à la fois possibles sur la commande et à la fois interprétables par la commande telle que la forme de croix indiquant des mouvements de navigations verticaux et horizontaux de l ' interface.
De préférence, le guide, créé pour les doigts de l 'utilisateur, a une forme adaptée à la navigation en cours permise au sein de l' interface. La forme est aussi adaptée à la diversité des logiques de navigation présentes, soit au sein d'un même système (système audio par exemple) soit au sein de plusieurs systèmes (audio, navigation, téléphone, climatisation, ... ) . De plus, la so lution proposée permet de disposer de commandes en relief uniquement utiles à chaque instant de l' interaction, ce qui a pour effet d' améliorer la façon d'utiliser l' interface. L ' interface de commande est alors à chaque instant entièrement utile pour l ' interaction en cours . Ainsi, par comparaison avec une commande équivalente de type bouton qui nécessite de disposer à tout instant de l ' ensemble des commandes utiles à un moment donné uniquement de l ' action, la surface polymorphe permet de disposer d'une surface de commande en relief plus grande.
La surface de commande comprend en outre des moyens de mesure de pression et de comparaison de la pression mesurée avec au moins un seuil de pression correspondant un ordre de commande.
Avantageusement la surface de commande comprend des moyens d' élaboration d'un signal haptique en réponse à une manipulation d'un utilisateur.
Selon une autre caractéristique de ce dispositif, la surface est apte à fournir une déformation caractéristique d'un état actif ou inactif d'une commande en cohérence avec l ' activation ou la désactivation de l' interface visuelle associée. L ' état « inactif » peut être décrété comme étant l ' état correspondant à la commande lorsque celle-ci est lisse, plane et sans excroissance, tout autre état étant considéré par opposition « actif » . Il est aussi possible de décréter que l ' état « inactif » correspond à un état de la commande avec reliefs. Cette configuration est adaptée à la conception et dépend du point de vue du concepteur et de la mise en œuvre de l 'interaction. L ' état inactif peut même être renforcé par soit le masquage de la commande sous la peau d'un obj et, soit le recours à des matières transparentes, ou encore le recours à un rétro éclairage inactif pour l ' état inactif de la commande et actif pour l ' état opposé.
La surface comprend en outre une ou plusieurs couches réalisées à partir d'un élastomère diélectrique. Ce procédé permet d'utiliser une techno logie unique pour l ' activation et la détection et peu coûteuse.
De préférence, la surface comprend une alternance de couches diélectriques et d' électrodes extensibles .
Selon un premier mo de de réalisation les électrodes sont disposées sous forme matricielle. Chaque zone est ainsi actionnable indépendamment des autres et permet une détection locale du contact.
Selon un deuxième mode de réalisation la première couche d' élastomère diélectrique est une couche de protection, la seconde est une couche sensible servant conjointement à la lo cation et à la détection d ' action et les couches suivantes sont destinées à l ' actionnement. La pluralité des couches liées à l ' actionnement a l ' avantage de multiplier les efforts développés .
Quelque soit le mo de de réalisation, la couche de protection comprend avantageusement une couche servant à protéger l' interface des agressions extérieures et une couche diélectrique servant à protéger l'utilisateur de risques électriques .
Selon un troisième mode de réalisation, le dispositif comprend un élément élastique de précontrainte des couches placé sur un support d' accueil. Ce système élastique peut par exemp le être, et sans limitation, un ressort, une mousse, ou un système sous pression.
Selon un quatrième mode de réalisation, la surface est constituée de plusieurs actionneurs linéaires.
Avantageusement, les actionneurs linéaires sont recouverts d'une couche protectrice.
Les actionneurs linéaires peuvent être cylindriques ou réalisés sous forme d 'un empilement d'une ou plusieurs couches de diélectriques et alternativement d' électrodes, couramment appelé « stack ». L 'utilisation des empilements semble être une des meilleures so lutions pour obtenir de grandes déformations lo calement. La surface de commande tactile peut comprendre en outre au moins une couche superficielle de polymère électroluminescent permettant de réaliser des motifs par illumination sur la surface.
D ' autres buts, caractéristiques et avantages de l ' invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d ' exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 illustre l ' absence de guidage du doigt d 'un utilisateur se déplaçant sur un pavé tactile selon l' état de la technique ;
- la figure 2 illustre le guidage du doigt d'un utilisateur se déplaçant sur un pavé tactile conforme à l' invention ;
- les figures 3 a à 3 f illustrent l ' adaptation de forme de la commande à l' interaction en vue de la formation d'un guide pour les doigts d'un utilisateur ;
- la figure 4 illustre l ' effort de pression exercé par le doigt d'un utilisateur sur une période donnée sur une surface de commande tactile conforme à l 'invention ;
-la figure 5 illustre la déformation locale de la surface de commande tactile sous le doigt d'un utilisateur sur la même période que celle de la figure 4 ;
- la figure 6 illustre la déformation de la surface conforme à l' invention pour signifier l ' état inactif d'une commande ;
- la figure 7 illustre la déformation de la surface conforme à l' invention pour signifier l ' état actif d'une commande ;
- la figure 8 illustre un premier mode de réalisation d 'un dispositif de commande selon l' invention ;
- la figure 9 illustre un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de commande selon l' invention ;
- la figure 1 0 illustre un troisième mode de réalisation d 'un dispositif de commande selon l' invention ;
- la figure 1 1 représente une vue en coupe d'un élément du troisième mo de de réalisation de la figure 10. Sur la figure 1 , on a représenté l'utilisation d'un pavé tactile P I selon l ' état de la technique. Ce pavé comporte une surface lisse 1 manipulable par un utilisateur. Il délimite un ensemble de zones de contact. Le pavé comporte ici trois zones C l , C2, C3 correspondant respectivement à une validation, à une commande de déplacement vers le haut et à une commande de retour.
Ces zones sont par exemp le associées chacune à une zone de contact située sur la surface lisse 1 du pavé tactile P l .
Comme indiqué précédemment, ce type de pavé peut être difficile à utiliser, en particulier lorsqu' il est destiné à être monté à bord d'un véhicule automobile et à être utilisé en conduite.
On a représenté sur la figure 2 un pavé tactile P2 permettant de pallier cet inconvénient. Comme on le voit ce pavé tactile P2 comprend une surface de commande 2 incorporant des moyens moteurs engendrant une déformation de la surface du dispositif de manière à créer un guide pour le doigt D d 'un utilisateur. Cette surface de commande 2 comprend plusieurs couches de polymères électroactifs capables de créer des différences de niveaux de surface comparables à des creux et des bosses entre la partie supérieure 3 et la partie inférieure 4 de la surface de commande 2 du pavé tactile P2.
Ainsi grâce à l ' emploi des couches de polymères électroactifs, il est possible de créer des guides pour les doigts, et ce en fonction du type de commande, de sorte que la nature des guides formés dépende du type de commande.
Les différences de niveaux entre les parties inférieure et supérieure 3 et 4 respectivement du pavé tactile P2 entraînent ainsi la création de délimitations 5 et 6 séparant ainsi les différentes commandes C3 , C4 et C5. Lorsque le doigt D de l 'utilisateur effectue une commande sur le pavé tactile P2, il est toujours correctement lo calisé sur la commande concernée, contrairement au cas représenté sur la figure 1 où le doigt D de l 'utilisateur parcourt la surface lisse 1 du premier pavé tactile P l . Les délimitations 5 et 6 situés sur la surface en relief 2 du deuxième pavé tactile P2 constituent des barrières pour le doigt D de l'utilisateur. Ainsi dans le cas où l'utilisateur essaierait de bouger son doigt sur la gauche par exemple, l'absence de guide sur la gauche, autrement dit la rencontre entre une barrière physique et le doigt, est un retour tactile permettant d'indiquer à l'utilisateur qu'il ne peut effectuer cette opération. Ainsi lors de la présence de vibrations au sein du véhicule ou de mouvements du véhicule, le doigt D est guidé sur la surface en relief 2 du deuxième pavé tactile P2.
Les figures 3a à 3f, sur laquelle les éléments identiques à ceux de la figure 2 portent les mêmes références, représentent l'évolution en quatre étapes de la forme de commande d'un pavé tactile P2, parcouru par le doigt D d'un utilisateur, en fonction des interactions en cours représentées par l'écran de navigation correspondante E. Les figures 3a et 3b représentent la première étape El. Sur la figure 3a, l'interface propose par le biais de l'écran de navigation E, une navigation dans une première liste verticale II. La figure 3b représente la surface de commande tactile 2 correspondant à la navigation proposée sur la figure 3a. La surface de commande tactile 2 comprend des différences de niveaux entre sa partie supérieure 3 et inférieure 4 générant ainsi un guide vertical Gl comprenant une premier commande C4 de validation, une deuxième commande C5 de direction vers le bas et une commande C6 de direction vers le haut.
Les figures 3c et 3d représentent la deuxième étape E2 d'utilisation de la commande tactile. Sur la figure 3c, sur laquelle les éléments identiques à ceux de la figure 3a portent les mêmes références, l'interface sélectionne un élément IT de la première liste verticale II. Sur la figure 3d, sur laquelle les éléments identiques à ceux de la figure 3b portent les mêmes références, le doigt D de l'utilisateur exerce une pression plus importante au centre du guide Gl sur la commande C4 de validation.
Les figures 3e et 3f représentent la quatrième étape E4 d'utilisation de la commande tactile. Sur la figure 3e, sur laquelle les éléments identiques à ceux de la figure 3a portent les mêmes références, on a représenté l'écran de navigation E après la sélection d'un élément IT de la première liste verticale II. L'interface propose alors une navigation par onglet 12 et par une deuxième liste verticale 13. La figure 3 f, sur laquelle les éléments identiques à ceux de la figure 3b portent les mêmes références, représente la surface de commande 2 comprend des différences de niveaux entre sa partie supérieure 3 et inférieure 4 générant ainsi un guide en forme de croix G2 correspondant à la navigation proposée par l ' interface et permettant au doigt D de l 'utilisateur une navigation de haut de bas et de gauche à droite .
Ainsi, l'utilisateur peut déplacer le curseur dans la liste verticale I I proposé sur l ' écran de navigation E de la figure 3 a en déplaçant son doigt D verticalement dans le guide vertical G l crée sur la surface en relief 2 du pavé tactile P2 représenté sur la figure 3b afin de choisir un élément proposé sur la liste verticale I I .
L 'utilisateur valide son choix d'un élément de la liste verticale I l en effectuant avec son doigt D une pression un peu plus forte au centre du guide G2 grâce à la commande C4 (« Ok ») . Une troisième étape, non représentée sur les figures 3 a à 3 f, concerne la transformation de la surface en cohérence avec la navigation proposée par l' écran de navigation E . En effet, le choix d'un élément IT de la liste verticale I I entraîne une modification du type de navigation proposée et donc une transformation de la commande sous le doigt D de l 'utilisateur, passant ainsi d'un guide vertical G l lors de la première étape E l à un guide en forme de croix G2 correspondant à la navigation par onglet 12 proposée par l ' écran de navigation E . Lors d'une quatrième étape E4, le doigt D de l 'utilisateur est guidé par le creux en forme de croix G2 lui permettant de glisser de haut en bas et de droite à gauche et évitant ainsi une interprétation inadéquate du système.
La figure 4 illustre la représentation graphique en fonction du temps de l ' effort de pression appliquée sur la surface tactile d 'un dispositif de commande polymorphe actif conforme à l' invention. Sur cette représentation, la première courbe p l représentée en trait plein correspond à une pression très légère exercée par le doigt sur la surface tactile de commande. Cette première courbe p l reste quasi constante aux alentours du seuil minimal d' effort A. La deuxième courbe p2 représentée en pointillé correspond à un effort de pression plus important exercé sur une période de temps donnée par le doigt de l 'utilisateur. Cette courbe atteint un maximum au-dessus d'un certain seuil de pression B sur une période Ta donnée appelée période active . Au delà de cette période active Ta les valeurs de pression restent comprises entre le seuil minimum A et le seuil maximum B de pression.
La figure 5 illustre la représentation graphique en fonction du temps de la déformation locale de la surface tactile d'un dispositif de commande po lymorphe actif conforme à l ' invention sous le doigt d 'un utilisateur. La déformation locale représentée par la première courbe d l en trait plein est quasi constante dans le temps. Elle correspond à une faible pression exercée par le doigt d'un utilisateur sur la surface active. La déformation est minime. On parle de déformation passive. La deuxième courbe d2 correspond à la déformation locale de la surface de commande tactile correspondant à une pression p lus importante du doigt d 'un utilisateur sur la surface de commande tactile. La deuxième courbe d2 comprend un maximum durant la période active Ta précédemment décrite sur la figure 4 correspondant au dépassement du seuil maximal B de la pression exercée . Cette déformation est dite active. En dehors de cette période active Ta, la déformation lo cale représentée par la deuxième courbe d2 est constante et minime. Ce type de retour tactile par déformation de la surface de commande tactile permet d' améliorer grandement l 'utilisabilité et l ' expérience utilisateur d'un système en lui fournissant un retour sur le résultat de son action additionnel au retour visuel sur l ' écran de navigation. La deuxième courbe d2 illustre comment par la détection d'un seuil d' effort appliqué sur la surface de commande tactile, un retour haptique correspondant à une déformation à haute fréquence de la surface de commande tactile, permet par exemple d' indiquer à l 'utilisateur que son action a bien été prise en compte dans le cas d'une validation. D ' autres types de vibration peuvent être utilisés, comme une déformation p lus longue et double peut par exemp le signifier que l ' élément n' est pas disponible.
La figure 6 représente l ' état inactif d'une surface de commande tactile S . L ' état inactif correspond à la commande lorsque celle-ci est lisse plane et sans excroissance.
La figure 7, sur laquelle les éléments identiques à ceux de la figure 6 portent les mêmes références, représente l ' état actif d'une surface de commande S par opposition à l ' état inactif d'une surface de commande. La surface de commande active comprend des excroissances liées à différents types de commandes telles que la commande de validation C7 (« Ok »), de retour C8 ou de navigation verticale C9.
On va maintenant décrire, en référence aux figures 8 à 1 1 divers exemples de réalisation d'une surface de commande d'un pavé tactile selon l' invention.
En référence à la figure 8 , selon un premier mode de mise en œuvre, l 'interface comprend une surface de commande tactile comprenant ici un empilement de couches, telles que 9, agencées sous forme matricielle. Chaque couche 9 comprend un ensemble d' électrodes telles que 10 et 12 séparées l 'une de l ' autre par un diélectrique 1 1 .
En outre les couches sont espacées chacune d'une couche immédiatement inférieure et supérieure.
Enfin, au niveau de chaque couche, les matrices d' électrodes sont connectées à un bus 12a d' activation ou de détection.
Ainsi, chaque électrode unitaire 10 de cette matrice peut être actionnée indépendamment. Certaines couches sont dédiées à la détection d' autres à l ' activation.
Lors de l ' application d'un champ électrique, la force électrostatique alors exercée entre deux électrodes telles que 10 et 12 met en action la surface en serrant le diélectrique 1 1 . La présence d'une pluralité de couches d' actionnement a l ' avantage de multiplier les efforts développés et en particulier d' assurer une détection de l ' effort d' actionnement. De plus, la structure matricielle des électrodes permet d' actionner chaque zone indépendamment les unes des autres et autorise une détection lo cale du contact.
La figure 9 représente un deuxième mode de mise en œuvre de la surface. Dans ce cas, la surface de commande tactile comprend aussi un empilement de couches agencées sous forme matricielle, chaque couche comprenant une alternance d ' électrodes et de diélectriques . On a représenté ici une couche C comprenant un diélectrique 1 5 entouré de deux électrodes 13 et 14. La couche C est précontrainte par un système élastique 16 en appui sur une raideur d' accueil 17. La périphérie des électrodes est contrainte par un cadre 1 8. Lorsque l' on applique un champ électrique, les deux électrodes 13 et 14 vont s ' attirer mutuellement, compressant le diélectrique 15. Celui-ci étant considéré comme incompressible, la déformation va se traduire par un aplatissement dans le plan P à vo lume constant. La surface de la couche C va alors augmenter mais sa périphérie étant contrainte par un cadre 1 8 , le déplacement va se faire normal au plan P, relaxant ainsi le système élastique 16 et augmentant la déflexion de l ' actionneur. La surface de commande tactile est alors mise en action.
De même que précédemment, la pluralité de couches dédiée à l ' actionnement permet de multiplier les efforts développés .
En référence à la figure 10, selon un troisième mode de mise en œuvre, on a représenté une surface de commande tactile S constituée d'une pluralité d' actionneurs linéaires 19 recouverts d'une couche sensible 20 et d'une couche protectrice 21. La couche protectrice 21 peut être une fine couche de polymère transparent. Elle permet la protection des capteurs . Sa structure est conditionnée afin d ' assurer une clarté maximale et de rendre aisés les mouvements du doigt. Ces actionneurs 19 sont réalisés sous forme d'un empilement de membranes 22. L ' empilement 22 est constitué d'une succession de couches de diélectriques et alternativement d' électrodes . Les actionneurs 1 9 comprennent à la fois des couches de détection et d' activation. En référence à la figure 1 1 , on a représenté un exemple de structure de l' empilement 22. Il comprend une couche de détection 23 comprenant un diélectrique 24 compris entre deux électrodes 25 et 26.
L ' empilement 22 comprend aussi une couche d ' actionnement 27, comprenant un diélectrique 28 compris entre deux électrodes 29 et 30. Un empilement comprend de préférence une pluralité de couches d' actionnement permettant de multiplier les efforts développés . Les électrodes 29 et 30 sont respectivement reliées à un potentiel V I et V2.
Lorsque l'utilisateur souhaite effectuer une validation, il exerce une pression extérieure entraînant une variation de capacité de la couche de détection 23. La détection peut être réalisée par la mesure de la variation de capacité de la couche de détection 23 , par exemple en envoyant un signal alternatif dans un circuit RC ou LC, C étant une donnée variable. La capacité électrique varie comme l 'inverse de la distance. Le champ électrique mesuré entre la peau et le pixel étant très faible, la protection surfacique est ici très mince, de l ' ordre de quelques microns, afin d' obtenir une sensibilité correcte. Une autre forme de détection, dite détection de proximité, c'est-à-dire sans contact entre la couche de détection et le doigt de l 'utilisateur, peut être réalisée par la mesure de la variation de capacité entre les électrodes supérieures de deux empilements 22 due au couplage de la capacité parasite de l 'utilisateur. En effet, on analyse la perturbation par le doigt de l 'utilisateur du champ électrique entre les deux électrodes 25 et 26 de la couche de détection 23.
L ' activation est réalisée selon un principe électrostatique. La différence de potentiel entre V I et V2 entre les deux électrodes 29 et 30 engendre une variation d' épaisseur du diélectrique 28 selon le mode d' actionnement des polymères diélectriques . L ' attraction électrostatique entre les deux électrodes 29 et 30 appliquée aux deux faces du diélectrique induit, sous un champ électrique appliqué de l ' ordre de 150MV/m, des efforts de compression. Les élastomères étant considérés comme incompressibles, la compression dans l ' épaisseur entraîne l ' expansion dans le plan. Enfin afin de limiter d' éventuelles perturbations dans la détection dues au fort champ électrique nécessaire à l ' activation, une couche électrique supplémentaire 3 1 peut être ajoutée pour séparer la partie actionnement de la partie détection.
On ne sort pas du cadre de l ' invention lorsque le dispositif comprend une première couche de protection servant à protéger la surface de commande tactile des agressions extérieures suivie d'une deuxième couche de protection diélectrique servant à protéger l 'utilisateur contre des risques électriques . Il peut en outre comprendre au moins une couche superficielle de polymère électroluminescent.
De plus, le dispositif peut être utilisé en tant qu 'interface tactile identique à celle de l ' écran tactile sans pour autant nécessiter la reproduction de l ' image. La surface est alors une sorte de reproduction de l ' écran tactile en termes de surface de commande tactile. On ne sort pas du cadre de l ' invention lorsque le dispositif comprend des moyens d' élaboration d'un signal haptique en réponse à une manipulation d'un utilisateur associé à une information sonore.
Enfin le dispositif peut être utilisé pour les commandes de sièges par exemple ou les commandes situées derrière le vo lant.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif interactif de commande, comprenant une surface de commande (2) tactile déformable activement et manipulable pour l ' élaboration d' ordres de commande, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour provoquer la déformation de la surface de commande de manière à créer des délimitations (5 ,6) formant un guide (G l ) pour les doigts (D) de l 'utilisateur en fonction de la nature des ordres de commande (C4 ; C5 ; C6) élaborés, lesdites délimitations (5 ,6) séparant les ordres de commandes (C4 ; C5 ; C6) .
2. Dispositif interactif de commande selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la surface de commande (2) est déformable temporairement.
3. Dispositif interactif de commande selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la surface de commande (2) est déformable de façon permanente.
4. Dispositif interactif de commande selon l 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de commande (2) est déformable de manière à créer des guides en forme de creux ou de bosses.
5. Dispositif interactif de commande selon l 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour provoquer la déformation de la surface de commande sont adaptés pour former un guide (G l ) correspondant à la navigation permise en cours au sein de l 'interface.
6. Dispositif interactif de commande selon l 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de commande comprend des moyens de mesure de pression et de comparaison de la pression mesurée avec au moins un seuil de pression correspondant à un ordre de commande.
7. Dispositif interactif de commande selon l 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de commande comprend des moyens d' élaboration d'un signal haptique en réponse à une manipulation d'un utilisateur.
8. Dispositif interactif de commande selon l 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de commande tactile est apte à fournir une déformation caractéristique d'un état actif ou inactif d'une commande.
9. Dispositif interactif de commande selon l 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de commande tactile comprend une ou plusieurs couches réalisées à partir d'un élastomère diélectrique.
10. Dispositif interactif de commande selon la revendication 9, caractérisé en ce que la surface comprend une alternance de couches diélectriques ( 1 1 ) et d ' électrodes extensibles ( 10; 12) .
1 1 . Dispositif interactif de commande selon la revendication 10, caractérisé en ce que les électrodes ( 10 ; 12) sont disposées sous forme matricielle.
12. Dispositif interactif de commande selon l 'une quelconque des revendications 9 à 1 1 , caractérisé en ce qu ' il comprend une première couche d' élastomère diélectrique formant une couche de protection (21 ), une deuxième couche sensible (20) servant à la lo calisation et à la détection d'une manipulation et des couches inférieures d' actionnement déformables activement.
13. Dispositif interactif de commande selon la revendication 12, caractérisé en ce que la couche de protection (2 1 ) comprend une première couche de protection servant à protéger la surface de commande tactile des agressions extérieures et une deuxième couche de protection diélectrique servant à protéger l 'utilisateur contre des risques électriques .
14. Dispositif interactif de commande selon l 'une des revendications 9 à 13 , caractérisé en ce qu' il comprend un élément élastique ( 16) de précontrainte des couches ( 13 ; 14) sur un support d' accueil ( 17) .
15. Dispositif interactif de commande selon l 'une quelconque des revendications 9 à 13 , caractérisé en ce que la surface de commande tactile comprend plusieurs actionneurs linéaires ( 19) .
16. Dispositif interactif de commande selon la revendication 15 , caractérisé en ce que les actionneurs linéaires ( 1 9) sont recouverts d'une couche protectrice (2 1 ) .
17. Dispositif interactif de commande selon l 'une quelconques des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que les actionneurs linéaires ( 19) sont cylindriques.
1 8. Dispositif interactif de commande selon l 'une quelconque des revendications 15 et 16 , caractérisé en ce que les actionneurs linéaires ( 19) sont réalisés sous forme d'un empilement (22) d'une ou plusieurs couches de diélectriques et alternativement d' électrodes .
19. Dispositif interactif de commande selon l 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de commande tactile comprend au moins une couche superficielle de po lymère électroluminescent.
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