WO2011083270A2 - Afficheur et capteur tactile bidimensionnel multicontacts à éléments longitudinaux conducteurs inclinés - Google Patents

Afficheur et capteur tactile bidimensionnel multicontacts à éléments longitudinaux conducteurs inclinés Download PDF

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WO2011083270A2
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sensor
longitudinal
display
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Pascal Joguet
Guillaume Largillier
Julien Olivier
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Stantum
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/045—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display

Definitions

  • the present invention relates to a two-dimensional touch sensor multicontacts, and to a display provided with such a sensor.
  • an upper layer provided with conductive longitudinal elements organized along an upper axis
  • a lower layer provided with conductive longitudinal elements organized along a lower axis non-parallel to the upper axis.
  • the conductive longitudinal elements are conductive tracks made of indium tin oxide (ITO), which is a translucent conductive material.
  • ITO indium tin oxide
  • the conductive tracks of the upper layer are organized in rows and those of the lower layer in columns, so that these tracks form in projection on each other a matrix of square cells.
  • the top layer can be positioned under a layer of polyethylene terephthalate (PET) and the bottom layer on a layer of glass.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the arrangement of the layers inside the sensor is therefore as follows: a PET layer, a series of conductive lines, a series of conductive columns and a glass layer.
  • This sensor operates so as to perform a sequential scanning of the rows and columns of conductive tracks, which allows to simultaneously detect during the same scanning phase several contact areas on the sensor.
  • the upper layer comes into contact with the lower layer in the parts between spacers.
  • An electrical signal is sequentially injected into the conductive tracks of the upper layer and the detection takes place at the level of the conductive tracks of the lower layer. The detection of a signal at some of these tracks therefore makes it possible to locate the position of the contact points.
  • the optical refractive index of the air is much lower than that of ⁇ .
  • the optical refractive index of PET is much lower than that of ⁇ .
  • a backlighting device generally illuminates the screen from below, passing through the sensor and its conductive track networks.
  • the state of the art also knows tactile sensors whose lines and columns are arranged in diamond patterns to break the parallelism of the conductive tracks with the pixels of the display. This pattern nevertheless enhances the electrical resistance of the lines and columns of the sensor, which disturbs the electrical measurements on the sensor.
  • An object of the invention is therefore to improve the optical performance of the sensors and displays of the state of the art, by eliminating Moiré effects inside the sensor, without requiring the addition of additional layers likely to make the more expensive and complex sensor to manufacture.
  • a two-dimensional tactile sensor multicontact as described above, at least one of the longitudinal elements has on at least a portion of its edge a non-zero inclination relative to its axis, the angle of said inclination being determined so that the minimum width of said at least one non-zero inclined longitudinal member is substantially equal to the minimum width of the zero inclination longitudinal members.
  • the longitudinal conducting elements constituting the sensor matrix are not perfectly linear elements along the axis with which they are associated. On the contrary, they have an inclination with respect to the situation of a perfectly linear longitudinal conducting element.
  • the sensor equips a display provided with a network of pixels in a plane parallel to that of the longitudinal elements of the sensor, these elements are parallel to the pixels of the display, but the angle of inclination of the edge of the these elements cancel the Moiré effect with respect to the pixels.
  • the non-zero inclination on the edge of the longitudinal element is achieved by means of a beveling of this element.
  • a pattern will be understood to mean a portion of the edge of the conductive longitudinal element, that is to say a longitudinal portion of this edge. This pattern therefore forms part of the edge of the element and has an inclination with respect to the axis of the element, in the plane formed by the two networks of elements.
  • the pattern can be of any shape. More particularly, according to variants of implementations, at least one pattern is a polygon or a triangle.
  • At least one pattern is periodic.
  • all the longitudinal elements have on at least part of their edge a non-zero inclination with respect to their axis, and / or
  • At least one of the longitudinal elements has on its entire edge a non-zero inclination with respect to its axis.
  • the conductive longitudinal elements at least one of them is in the form of a conducting track made of a transparent conductive oxide-based material, for example based on indium oxide. tin (ITO).
  • ITO indium oxide. tin
  • conductive longitudinal elements at least one of them is in the form of a conductive wire.
  • the upper layer is located beneath a layer of polyethylene terephthalate (PET) and the lower layer is located above a layer of glass.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the upper and lower layers are transparent, which allows for a transparent multicontact tactile sensor.
  • the invention also relates to a display provided with a multicontact two-dimensional tactile sensor according to any one of the embodiments described above.
  • the inclination of at least one pattern with respect to the axis of the corresponding longitudinal element, in the plane defined by the upper and lower axes is greater than the Moiré effect threshold within the display / sensor pair.
  • the amplitude of the edge of at least one longitudinal element, induced by the inclination thereof is preferably substantially equal to that of the cells formed by the intersection of two longitudinal elements respectively of the upper layer and the lower layer.
  • the display is in the form of a matrix of pixels.
  • the display comprises backlighting means in the form of a matrix of pixels.
  • the dimensions of at least one of the patterns are substantially equal to those of the pixels of the display.
  • the dimensions of at least one pattern are substantially equal to those of the pixels of the backlighting means.
  • FIG. 1 shows a view of a display with a two-dimensional touch sensor multicontacts
  • FIGS. 2A and 2B show a sectional view of a multicontact tactile sensor according to the prior art in the absence of contact and during a contact;
  • FIG. 3 represents a view from above of the arrangement of the conductive tracks of a multicontact tactile sensor of the prior art
  • FIGS. 4A and 4B show a multicontact track sensor arranged in diamond according to the prior art
  • FIGS. 5A and 5B show a view of the rows and columns of conductive tracks according to a first embodiment of the invention
  • FIGS. 6A and 6B show a view comparing the arrangement of rows and columns according to this first embodiment and according to the prior art
  • FIGS. 7A, 7B and 7C show a view of the rows and columns of conductive tracks according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 8 represents a view of the arrangement of rows and columns according to this second embodiment.
  • FIG. 9 illustrates the use of a multicontact touch sensor coupled to a display.
  • a display 20 comprises a matrix multicontact tactile sensor 1, a display screen 22, a capture interface 23, a main processor 24 and a graphic processor 25.
  • the first fundamental element of this tactile device is the multicontact tactile sensor 1, necessary for the acquisition - the multicontact manipulation - using a capture interface 23.
  • This capture interface 23 contains the acquisition and processing circuits. 'analysis.
  • the touch sensor 1 is of the matrix type. This sensor can be optionally divided into several parts to accelerate the capture, each part being scanned simultaneously.
  • the data coming from the capture interface 23 is transmitted after filtering, to the main processor 24.
  • This executes the local program making it possible to associate the data of the slab with graphical objects which are displayed on the screen 22 in order to example of being manipulated.
  • the main processor 24 also transmits to the graphical interface 25 the data to be displayed on the display screen 22.
  • This graphic interface can also be driven by a graphics processor.
  • the touch sensor is controlled as follows: one successively supplies, during a first scanning phase, the conductive tracks of one of the networks and detects the response on each of the conductive tracks of the other network. Contact zones corresponding to the nodes whose state is modified with respect to the idle state are determined as a function of these responses. One or more sets of nodes are determined adjacent whose state is changed. A set of such adjacent nodes defines a contact area. From this set of nodes, a position information referred to here as a cursor is calculated. In the case of several sets of nodes separated by non-active zones, several independent cursors will be determined during the same scanning phase.
  • Cursors are created, tracked or destroyed based on information obtained during successive scans.
  • the cursor is for example calculated by a barycentre function of the contact zone.
  • the general principle is to create as many sliders as there are zones detected on the touch sensor and to follow their evolution over time. When the user removes his fingers from the sensor, the associated sliders are destroyed. In this way, it is possible to capture the position and the evolution of several fingers on the touch sensor simultaneously.
  • the matrix sensor 1 is for example a resistive type sensor or projected capacitive type. It is composed of two transparent layers on which are arranged lines or columns corresponding to conductive tracks. These tracks consist of conductive wires. These two layers of conductive tracks thus form a matrix network of conducting wires.
  • the electrical characteristics - voltage, capacitance or inductance - are measured at the terminals of each node of the matrix.
  • the device makes it possible to acquire the data on the whole of the sensor 1 with a sampling frequency of the order of 100 Hz, by implementing the sensor 1 and the control circuit integrated in the main processor 24.
  • the main processor 24 executes the program for associating the sensor data with graphic objects that are displayed on the display screen 22 for manipulation.
  • the second element making it possible to produce the display is the display screen 22.
  • This screen comprises an array of display pixels, as represented for example in FIG. 9. These pixels are provided with three zones. respectively R red, green G and blue B, to achieve a display that is multicolored.
  • a backlighting device also allows to illuminate the screen from below, passing through the sensor and its conductive tracks networks, to allow display.
  • FIGS. 2A, 2B, 3, 4A and 4B show a multicontact two-dimensional tactile sensor according to the prior art, and here a resistive type sensor.
  • the sensor 1 comprises an upper layer 2 provided with conductive tracks 3 organized in lines, as well as a lower layer 4 provided with conductive paths organized in columns.
  • the arrangement of these tracks in rows and columns makes it possible to have a matrix of cells, each cell being formed by the intersection of a conductive track 3 of the upper layer 2 and of a conductive track 5 of the lower layer. 4.
  • These conductive tracks consist of ITO (indium tin oxide), which is a translucent conductive material.
  • the sensor 1 also comprises, in its upper part, a layer of PET (polyethylene terephthalate) 6. Under this layer of PET 6, is the top layer 2.
  • the top layer 2 of ITO thus forms a structuring of the PET 6 and corresponds to lines 3 of the sensor 1.
  • the sensor 1 further comprises, in its lower part, a glass layer 7. Above this layer, is the lower layer 4.
  • the lower layer 4 of ITO thus forms a structuring of the glass layer and corresponds to columns 5 of the sensor 1.
  • Spacer spacers 8 are disposed between the upper 2 and lower 4 layers so as to isolate these layers from one another. More specifically, the spacers 8 are arranged to be connected to the lower layer 4. They are positioned at the level of the areas where the tracks of the upper layer 2 and those of the lower layer 4 are not likely to form intersections defining detection cells.
  • the spacers may be replaced by a uniform intermediate layer.
  • the lines 3 of conductive tracks (on the upper layer 2) and the columns 5 of conductive tracks (on the lower layer 4) are perfectly linear, ie their edges are linear, each along its axis respectively upper X and lower Y.
  • the conductive tracks are separated by air.
  • the index variations within the sensor induce a phenomenon of spatial optical interference between the two networks of conductive tracks. These interferences between the conductive tracks of the sensor 1 thus cause the appearance of a Moiré effect at screen pixel level 22.
  • FIGS. 4A and 4B show a multicontact sensor with tracks arranged in diamond.
  • the rows and columns of this sensor are arranged in diamond patterns to break the parallelism of the conductive tracks with the pixels of the display. This pattern nevertheless enhances the linear electrical resistance of the lines and columns of the sensor, which disrupts the electrical measurements on the sensor.
  • FIGS. 5A, 5B, 6A and 6B illustrate a first embodiment of the invention making it possible to solve the Moiré effect problem.
  • the lines 3 in Fig. 5B) is inclined over its entire length by means of a suitable bevelling.
  • the angle of inclination is greater than the limiting angle of appearance of the Moiré effect on the pixel array of the screen 22, which the skilled person will be able to calculate according to the parameters of the pixels of the screen .
  • the inclination of the edge is repeated periodically, in a pattern 15.
  • This pattern 15 can be of polygonal shape, with an inclination of each edge greater than the limit angle.
  • the pattern 15 is triangular in shape, so as to generate a conductive track whose edges are sawtooth.
  • both edges are sawtoothed in an identical repeating pattern along both edges.
  • the minimum width I of the longitudinal element 3, 5 is substantially equal to the minimum width of a longitudinal element with zero inclination, with straight edges.
  • the linear electrical resistance of the conductive longitudinal elements 3, 5 is substantially unchanged.
  • the width I of the longitudinal member 3, 5 is constant in the length of this longitudinal member 3, 5.
  • the size or the area of the potential contact areas, formed by the superimposition of longitudinal members 3, 5 with non-zero inclination, here having edges cut in a repeated pattern, for example sawtooth, is substantially equal to the size or the surface of the contact zones formed by the superposition of the longitudinal elements with zero inclination, that is to say with straight edges parallel to the longitudinal axis of the longitudinal conducting elements.
  • FIGS. 7A, 7B, 7C and 8 illustrate a second embodiment of the invention making it possible to solve the Moiré effect problem.
  • the edge of each of the conductive tracks (the columns 5 in Figure 7A, the lines 3 in Figure 7B) is inclined over its entire length, by means of a suitable beveling.
  • the angle of inclination is greater than the limiting angle of appearance of the Moiré effect on the pixel array of the screen 22.
  • the inclination of the edge is repeated periodically, in a pattern 16.
  • This pattern 16 is of polygonal shape (see more precisely in Figure 7C), so as to generate a conductive track whose edges are crenellated.
  • the two edges are crenellated in an identical repeated pattern along both edges.
  • the inclination of the crenellated patterns is such that the minimum width I of the longitudinal element 3, 5 is substantially equal to, or comparable to, the minimum width of a longitudinal element with zero inclination, with straight edges.
  • FIG. 9 illustrates the use of a multicontact tactile sensor according to the first embodiment of the invention in order to produce a display.
  • the pixel array of the display part (the screen 22) is superimposed thereon with the network of conductive tracks of the capture part (the sensor 1).
  • Each pixel 17 - of dimension d - of the screen comprises a plurality of red 12, green 13 and blue 14 filters.
  • the screen 22 thus comprises a network or matrix of pixels 17 forming backlighting means.
  • a conductive track is superimposed on the pixels 17, in a triangular pattern.
  • the inclination formed by this pattern 15, with respect to the dimensions of the pixel array 17, is such that Moiré effects are not observed at the screen 22.
  • the dimensions of a pattern 15 are substantially equal to those of the pixels 17.
  • the amplitude of the edge of the longitudinal element extending between the base and the top of the triangular pattern 15 is substantially equal to the dimension d of the pixels 17.

Abstract

L'invention se rapporte à un capteur tactile bidimensionnel multicontacts comprenant une couche supérieure (2) munie d'éléments longitudinaux conducteurs (3) organisés suivant un axe supérieur et une couche inférieure (4) munie d'éléments longitudinaux conducteurs (5) organisés suivant un axe inférieur non-parallèle à l'axe supérieur. Dans ce capteur, au moins l'un des éléments longitudinaux (3, 5) présente sur au moins une partie de son bord une inclinaison non-nulle par rapport à son axe. L'invention se rapporte également à un afficheur muni d'un capteur tactile bidimensionnel multiconctacts selon l'invention.

Description

Afficheur et capteur tactile bidimensionnel multicontacts à éléments longitudinaux conducteurs inclinés
La présente invention se rapporte à un capteur tactile bidimensionnel multicontacts, ainsi qu'à un afficheur muni d'un tel capteur.
Ce type de capteur est décrit par exemple dans le document de brevet EP 1 719 047, qui enseigne un capteur tactile multicontacts comprenant :
- une couche supérieure munie d'éléments longitudinaux conducteurs organisés suivant un axe supérieur, et
- une couche inférieure munie d'éléments longitudinaux conducteurs organisés suivant un axe inférieur non-parallèle à l'axe supérieur.
Les éléments longitudinaux conducteurs sont des pistes conductrices réalisées en oxyde indium étain (ITO), qui est un matériau conducteur translucide. Les pistes conductrices de la couche supérieure sont organisées en lignes et celles de la couche inférieure en colonnes, de sorte que ces pistes forment en projection les unes sur les autres une matrice de cellules carrées.
La couche supérieure peut être positionnée sous une couche de polyéthylène téréphtalate (PET) et la couche inférieure sur une couche de verre.
L'agencement des couches à l'intérieur du capteur est donc le suivant : une couche de PET, une série de lignes conductrices, une série de colonnes conductrices et une couche de verre.
Ce capteur fonctionne de manière à opérer un balayage séquentiel des lignes et des colonnes de pistes conductrices, ce qui permet de détecter simultanément lors d'une même phase de balayage plusieurs zones de contact sur le capteur.
Plus précisément, lorsqu'un utilisateur appuie sur un capteur de type résistif, la couche supérieure vient au contact de la couche inférieure dans les parties situées entre des entretoises d'espacement. Un signal électrique est injecté, de manière séquentielle, dans les pistes conductrices de la couche supérieure et la détection s'opère au niveau des pistes conductrices de la couche inférieure. La détection d'un signal au niveau de certaines de ces pistes permet dès lors de localiser la position des points de contact.
Du fait de la mise à distance, en l'absence de contact électrique, des pistes conductrices des couches respectivement supérieure et inférieure, ces pistes sont séparées par de l'air.
Or, l'indice de réfraction optique de l'air est très inférieur à celui de ΙΊΤΟ. De même, l'indice de réfraction optique du PET est très inférieur à celui de ΙΊΤΟ. Comme le capteur comporte des zones où on voit seulement la couche de PET et des zones où l'on voit les pistes conductrices d'ITO, ces différences d'indice de réfraction optique entre les différents éléments du capteur entraînent l'apparition de réflexions internes parasites à l'intérieur de celui-ci. Il se crée donc un phénomène d'interférences optiques spatiales entre les deux réseaux de pistes conductrices.
Lorsqu'un tel capteur tactile bidimensionnel multiconctacts équipe un afficheur, deux réseaux sont superposés: d'une part, le réseau de pixels de la partie affichage et, d'autre part, le réseau de pistes conductrices de la partie capteur. Un dispositif de rétro-éclairage permet généralement d'éclairer l'écran par dessous, en passant à travers le capteur et ses réseaux de pistes conductrices.
Dès lors, les interférences optiques spatiales entre les pistes conductrices du capteur entraînent l'apparition de problèmes d'effet Moiré au niveau du réseau de pixels, ce qui est à l'origine d'une dégradation des performances optiques de l'afficheur.
Dans l'état de la technique, ces problèmes peuvent être résolus grâce à l'ajout d'un matériau diélectrique (isolant) dans les zones où il n'y a pas de pistes d'ITO, et dont l'indice de réfraction optique est le même que celui de ΓΙΤΟ. Ce matériau permet d'éviter des écarts de réflexions entre les zones où se trouvent de ΓΙΤΟ et les zones où il n'y en a pas. Cependant, il nécessite l'ajout d'une couche supplémentaire, ce qui présente l'inconvénient d'augmenter le coût de réalisation du capteur et n'est efficace que pour des capteurs à dalle capacitive. Il est en effet peu efficace pour les capteurs à dalle résistive, pour lesquels les zones d'air induisent toujours des problèmes d'écarts élevés d'indices de réfraction optique.
L'état de la technique connaît également des capteurs tactiles dont les lignes et les colonnes sont agencées en motifs en diamant permettant de rompre le parallélisme des pistes conductrices avec les pixels de l'afficheur. Ce motif amplifie néanmoins la résistance électrique linéique des lignes et des colonnes du capteur, ce qui perturbe les mesure électriques sur le capteur.
Un but de l'invention est donc d'améliorer les performances optiques des capteurs et afficheurs de l'état de la technique, par élimination des effets Moiré à l'intérieur du capteur, sans nécessiter l'ajout de couches supplémentaires susceptibles de rendre le capteur plus cher et complexe à fabriquer.
Ce problème est résolu selon l'invention par un capteur tactile bidimensionnel multicontacts tel que décrit précédemment, dont au moins l'un des éléments longitudinaux présente sur au moins une partie de son bord une inclinaison non-nulle par rapport à son axe, l'angle de ladite inclinaison étant déterminé de sorte que la largeur minimale dudit au moins un élément longitudinal à inclinaison non nulle est sensiblement égale à la largeur minimale des éléments longitudinaux à inclinaison nulle.
Grâce à l'invention, les éléments longitudinaux conducteurs constituant la matrice du capteur ne sont pas des éléments parfaitement linéaires suivant l'axe auxquels ils sont associés. Ils présentent au contraire une inclinaison par rapport à la situation d'un élément longitudinal conducteur parfaitement linéaire.
Dans ces conditions, lorsque le capteur équipe un afficheur muni d'un réseau de pixels suivant un plan parallèle à celui des éléments longitudinaux du capteur, ces éléments sont parallèles aux pixels de l'afficheur, mais l'angle d'inclinaison du bord de ces éléments annule l'effet de Moiré par rapport aux pixels.
De préférence, l'inclinaison non-nulle sur le bord de l'élément longitudinal est réalisée au moyen d'un biseautage de cet élément.
Dans ce dernier cas, le biseautage peut être avantageusement réalisé suivant au moins un motif. On entendra ici par motif un tronçon du bord de l'élément longitudinal conducteur, c'est-à-dire une portion longitudinale de ce bord. Ce motif forme donc une partie du bord de l'élément et présente une inclinaison par rapport à l'axe de l'élément, dans le plan formé par les deux réseaux d'éléments.
Le motif peut être de forme quelconque. Plus particulièrement, selon des variantes de mises en œuvre, au moins un motif est un polygone ou un triangle.
De plus, afin de faciliter la fabrication de l'élément longitudinal conducteur, au moins un motif est périodique.
De préférence, il est prévu que:
- tous les éléments longitudinaux présentent sur au moins une partie de leur bord une inclinaison non-nulle par rapport à leur axe, et/ou
- au moins l'un des éléments longitudinaux présente sur l'ensemble de son bord une inclinaison non-nulle par rapport à son axe.
Selon un premier mode de réalisation des éléments longitudinaux conducteurs, au moins l'un d'entre eux se présente sous la forme d'une piste conductrice constituée en un matériau à base d'oxyde conducteur transparent, par exemple à base d'oxyde indium étain (ITO).
Selon un second mode de réalisation des éléments longitudinaux conducteurs, au moins l'un d'entre eux se présente sous la forme d'un fil conducteur.
De préférence, la couche supérieure est située en dessous d'une couche de polyéthylène téréphtalate (PET) et la couche inférieure est située au dessus d'une couche de verre.
De préférence, les couches supérieure et inférieure sont transparentes, ce qui permet de réaliser un capteur tactile multicontacts transparent.
L'invention concerne également un afficheur muni d'un capteur tactile bidimensionnel multicontacts selon l'un quelconque des modes de réalisation décrits ci-dessus.
Afin d'éliminer de manière optimale les effets Moiré, l'inclinaison d'au moins un motif par rapport à l'axe de l'élément longitudinal correspondant, dans le plan défini par les axes supérieur et inférieur, est supérieure au seuil d'apparition d'effets Moiré au sein du couple afficheur/capteur.
Afin également d'éliminer de manière optimale les effets Moiré, l'amplitude du bord d'au moins un élément longitudinal, induite par l'inclinaison de celui-ci, est de préférence sensiblement égale à celle des cellules formées par l'intersection de deux éléments longitudinaux respectivement de la couche supérieure et de la couche inférieure.
De préférence, l'afficheur se présente sous la forme d'une matrice de pixels. L'afficheur comprend des moyens de rétro-éclairage sous forme de matrice de pixels.
Enfin, dans le cas où l'inclinaison non-nulle sur le bord de l'élément longitudinal est réalisée au moyen d'un biseautage de cet élément réalisé suivant au moins un motif, les dimensions d'au moins l'un des motifs sont sensiblement égales à celles des pixels de l'afficheur. Les dimensions d'au moins un motif sont sensiblement égales à celles des pixels des moyens de rétro-éclairage.
D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention sont décrites ci-après en référence aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 représente une vue d'un afficheur muni d'un capteur tactile bidimensionnel multicontacts ;
- les figures 2A et 2B représentent une vue en coupe d'un capteur tactile multicontacts conforme à l'art antérieur en l'absence de contact et lors d'un contact ;
- la figure 3 représente une vue de dessus de l'agencement des pistes conductrices d'un capteur tactile multicontacts de l'art antérieur ;
- les figures 4A et 4B représentent un capteur multicontacts à pistes agencées en diamant selon l'art antérieur ;
- les figures 5A et 5B représentent une vue des lignes et colonnes de pistes conductrices selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 6A et 6B représentent une vue comparant l'agencement des lignes et colonnes selon ce premier mode de réalisation et selon l'art antérieur ; - les figures 7A, 7B et 7C représentent une vue des lignes et colonnes de pistes conductrices selon un second mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 8 représente une vue de l'agencement des lignes et colonnes selon ce second mode de réalisation ; et
- la figure 9 illustre l'utilisation d'un capteur tactile multicontacts couplé à un afficheur.
Pour une meilleure lisibilité, sur ces figures, des références numériques identiques se rapportent à des éléments techniques similaires.
En référence à la figure 1 , un afficheur 20 selon l'invention comprend un capteur tactile multicontacts matriciel 1 , un écran de visualisation 22, une interface de capture 23, un processeur principal 24 et un processeur graphique 25.
Le premier élément fondamental de ce dispositif tactile est le capteur tactile multicontacts 1 , nécessaire à l'acquisition - la manipulation multicontacts - à l'aide d'une interface de capture 23. Cette interface de capture 23 contient les circuits d'acquisition et d'analyse. Le capteur tactile 1 est de type matriciel. Ce capteur peut être éventuellement divisé en plusieurs parties afin d'accélérer la captation, chaque partie étant balayée simultanément.
Les données issues de l'interface de capture 23 sont transmises après filtrage, au processeur principal 24. Celui-ci exécute le programme local permettant d'associer les données de la dalle à des objets graphiques qui sont affichés sur l'écran 22 afin par exemple d'être manipulés. Le processeur principal 24 transmet également à l'interface graphique 25 les données à afficher sur l'écran de visualisation 22. Cette interface graphique peut en outre être pilotée par un processeur graphique.
Le capteur tactile est commandé de la façon suivante : on alimente successivement, lors d'une première phase de balayage, les pistes conductrices d'un des réseaux et on détecte la réponse sur chacune des pistes conductrices de l'autre réseau. On détermine en fonction de ces réponses des zones de contact qui correspondent aux nœuds dont l'état est modifié par rapport à l'état au repos. On détermine un ou plusieurs ensembles de nœuds adjacents dont l'état est modifié. Un ensemble de tels nœuds adjacents définit une zone de contact. On calcule à partir de cet ensemble de nœuds une information de position qualifiée ici de curseur. Dans le cas de plusieurs ensembles de nœuds séparés par des zones non actives, on déterminera plusieurs curseurs indépendants pendant une même phase de balayage.
Cette information est rafraîchie périodiquement au cours de nouvelles phases de balayage. Les curseurs sont créés, suivis ou détruits en fonction des informations obtenues au cours des balayages successifs. Le curseur est à titre d'exemple calculé par une fonction barycentre de la zone de contact. Le principe général est de créer autant de curseurs qu'il y a de zones détectées sur le capteur tactile et de suivre leur évolution dans le temps. Lorsque l'utilisateur retire ses doigts du capteur, les curseurs associés sont détruits. De cette manière, il est possible de capter la position et l'évolution de plusieurs doigts sur le capteur tactile simultanément.
Le capteur matriciel 1 est par exemple un capteur de type résistif ou de type capacitif projeté. Il est composé de deux couches transparentes sur lesquelles sont agencées des lignes ou colonnes correspondant à des pistes conductrices. Ces pistes sont constituées par des fils conducteurs. Ces deux couches de pistes conductrices forment ainsi un réseau matriciel de fils conducteurs.
Lorsque l'on veut déterminer un point de contact sur le capteur 1 , on mesure les caractéristiques électriques - tension, capacitance ou inductance - aux bornes de chaque nœud de la matrice. Le dispositif permet d'acquérir les données sur l'ensemble du capteur 1 avec une fréquence d'échantillonnage de l'ordre de 100 Hz, en mettant en œuvre le capteur 1 et le circuit de commande intégré dans le processeur principal 24.
Le processeur principal 24 exécute le programme permettant d'associer les données du capteur à des objets graphiques qui sont affichés sur l'écran de visualisation 22 afin d'être manipulés.
Le second élément permettant de réaliser l'afficheur est l'écran de visualisation 22. Cet écran comporte un réseau de pixels d'affichage, tels que représentés par exemple sur la figure 9. Ces pixels sont munies de trois zones respectivement rouge R, verte G et bleue B, afin de réaliser un affichage qui soit multicolore. Un dispositif de rétro-éclairage permet par ailleurs d'éclairer l'écran par dessous, en passant à travers le capteur et ses réseaux de pistes conductrices, afin de permettre l'affichage.
On a représenté sur les figures 2A, 2B, 3, 4A et 4B un capteur tactile bidimensionnel multicontacts conforme à l'art antérieur, et ici un capteur de type résistif.
Sur la figure 2A, le capteur 1 comprend une couche supérieure 2 munie de pistes conductrices 3 organisées en lignes, ainsi qu'une couche inférieure 4 munie de pistes conductrices organisées en colonnes. L'agencement de ces pistes en lignes et colonnes permet de disposer d'une matrice de cellules, chaque cellule étant formée par l'intersection d'une piste conductrice 3 de la couche supérieure 2 et d'une piste conductrice 5 de la couche inférieure 4. Ces pistes conductrices sont constituées en ITO (oxyde indium étain), qui est un matériau conducteur translucide.
Sur la figure 2B, lorsqu'un doigt 9 (ou tout autre moyen de pointage) appuie sur le capteur 1 , lorsqu'on alimente les colonnes 5, la zone de contact 10 générée par le doigt modifie les propriétés électriques des lignes 3 disposées juste en dessous. Lorsqu'on alimente électriquement les colonnes 5 et qu'on mesure une caractéristique électrique (tension, capacitance ou inductance) au niveau des lignes 3, on détecte alors une valeur pour cette caractéristique, au niveau de l'intersection ligne/colonne de la matrice, qui est supérieure à une valeur seuil de contact.
Le fonctionnement d'un tel capteur est plus précisément décrit dans le document de brevet EP 1 719 047.
Le capteur 1 comprend également, dans sa partie supérieure, une couche de PET (polyéthylène téréphtalate) 6. Sous cette couche de PET 6, se trouve la couche supérieure 2. La couche supérieure 2 d'ITO forme ainsi une structuration de la couche de PET 6 et correspond à des lignes 3 du capteur 1 .
Le capteur 1 comprend en outre, dans sa partie inférieure, une couche de verre 7. Au-dessus de cette couche, se trouve la couche inférieure 4. La couche inférieure 4 d'ITO forme ainsi une structuration de la couche de verre et correspond à des colonnes 5 du capteur 1 .
Il est entendu que les notions de lignes et de colonnes sont des notions relatives et peuvent être interchangées selon l'orientation du capteur. Par convention uniquement, on considérera que la couche supérieure d'ITO 2 forme les lignes d'un capteur matriciel, mais il est clair pour l'homme du métier qu'elle pourrait également en former les colonnes. Dans ce cas, la couche inférieure d'ITO 4 formerait les lignes de ce capteur matriciel. Dans les deux cas, la direction des pistes d'ITO 3 formant la couche supérieure 2 est perpendiculaire à la direction des pistes d'ITO 5 formant la couche inférieure 4.
Des entretoises d'espacement 8 sont disposées entre les couches supérieure 2 et inférieure 4 de sorte à isoler ces couches l'une de l'autre. Plus précisément, les entretoises 8 sont disposées de sorte à être liées à la couche inférieure 4. Elles sont positionnées au niveau des zones où les pistes de la couche supérieure 2 et celles de la couche inférieure 4 ne sont pas susceptibles de former des intersections définissant des cellules de détection.
L'homme du métier comprendra qu'il est cependant possible de lier les entretoises d'espacement 8 à la couche supérieure 2, ou certaines entretoises à la couche inférieure 4 et d'autres à la couche supérieure 2, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.
L'homme du métier comprendra que dans le cas d'un capteur capacitif projeté, les entretoises d'espacement peuvent être remplacées par une couche intermédiaire uniforme.
Sur la figure 3, conformément à l'art antérieur dans ce domaine, les lignes 3 de pistes conductrices (sur la couche supérieure 2) et les colonnes 5 de pistes conductrices (sur la couche inférieure 4) sont parfaitement linéaires, i.e. leurs bords sont linéaires, chacun suivant son axe respectivement supérieur X et inférieur Y.
Comme évoqué plus haut, en l'absence de contact électrique, les pistes conductrices sont séparées par de l'air. Or, les variations d'indice au sein du capteur induisent un phénomène d'interférences optiques spatiales entre les deux réseaux de pistes conductrices. Ces interférences entre les pistes conductrices du capteur 1 entraînent donc l'apparition d'un effet Moiré au niveau du réseau de pixels de l'écran 22.
Les figures 4A et 4B représentent un capteur multicontacts à pistes agencées en diamant. Les lignes et les colonnes de ce capteur sont agencées en motifs en diamant permettant de rompre le parallélisme des pistes conductrices avec les pixels de l'afficheur. Ce motif amplifie néanmoins la résistance électrique linéique des lignes et des colonnes du capteur, ce qui perturbe les mesures électriques sur le capteur.
Les figures 5A, 5B, 6A et 6B illustrent un premier mode de réalisation de l'invention permettant de résoudre le problème d'effet Moiré.
Pour cela, le bord de chacune des pistes conductrices (les colonnes
5 sur la figure 5A, les lignes 3 sur la figure 5B) est incliné sur l'ensemble de sa longueur, au moyen d'un biseautage adéquat. L'angle d'inclinaison est supérieur à l'angle limite d'apparition de l'effet Moiré sur le réseau de pixels de l'écran 22, que l'homme du métier saura calculer en fonction des paramètres des pixels de l'écran.
Dans ce mode de réalisation, pour être certain que l'angle sera supérieur à l'angle limité sur toute la longueur de la piste 3 ou 5, l'inclinaison du bord est répétée de manière périodique, suivant un motif 15. Ce motif 15 peut être de forme polygonale, avec une inclinaison de chaque arête supérieure à l'angle limite.
L'homme du métier notera qu'une forme elliptique de ce motif n'est pas satisfaisante pour résoudre l'invention, puisqu'une telle forme engendre une variation de l'inclinaison allant jusqu'à un angle nul, donc inférieure à l'angle limite.
Dans ce mode de réalisation, le motif 15 est de forme triangulaire, de sorte à générer une piste conductrice dont les bords sont en dents de scie.
Ici, les deux bords sont en dents de scie selon un motif répété 15 identique le long des deux bords. Ainsi la largeur minimale I de l'élément longitudinal 3, 5 est sensiblement égale à la largeur minimale d'un élément longitudinal à inclinaison nulle, avec des bords rectilignes. La résistance électrique linéique des éléments longitudinaux conducteurs 3, 5 est donc sensiblement inchangés. Dans ce mode de réalisation, du fait des motifs répétés identiques sur les deux bords, la largeur I de l'élément longitudinal 3, 5 est constante dans la longueur de cet élément longitudinal 3, 5.
Lorsque les réseaux 2 (de lignes 3) et 4 (de colonnes 5) sont superposés, comme représenté sur la figure 6A, on forme donc des zones de contact potentiel 1 1 , par superposition des lignes et des colonnes. Les bords de chaque zone 1 1 sont en dents de scie. Cet agencement est alors à comparer avec l'agencement classique de la figure 6B (ou de la figure 3), dans lequel les bords des pistes sont linéaires.
Ainsi, la taille ou la surface des zones de contact potentiel, formées par la superposition des éléments longitudinaux 3, 5 à inclinaison non-nulle, ayant ici des bords découpés selon un motif répété, par exemple en dents de scie, est sensiblement égale à la taille ou la surface des zones de contact formées par la superposition des éléments longitudinaux à inclinaison nulle, c'est-à-dire à bords droits parallèles à l'axe longitudinal des éléments longitudinaux conducteurs.
Les figures 7A, 7B, 7C et 8 illustrent un second mode de réalisation de l'invention permettant de résoudre le problème d'effet Moiré.
Pour cela, le bord de chacune des pistes conductrices (les colonnes 5 sur la figure 7A, les lignes 3 sur la figure 7B) est incliné sur l'ensemble de sa longueur, au moyen d'un biseautage adéquat. Comme dans le premier mode de réalisation, l'angle d'inclinaison est supérieur à l'angle limite d'apparition de l'effet Moiré sur le réseau de pixels de l'écran 22.
Dans ce mode de réalisation, pour être certain que l'angle sera supérieur à l'angle limite sur toute la longueur de la piste 3 ou 5, l'inclinaison du bord est répétée de manière périodique, suivant un motif 16. Ce motif 16 est de forme polygonale (voir plus précisément sur la figure 7C), de sorte à générer une piste conductrice dont les bords sont en créneaux.
Comme précédemment, les deux bords sont en créneaux selon un motif répété identique le long des deux bords.
L'inclinaison des motifs en créneaux est telle que la largeur minimale I de l'élément longitudinal 3, 5 est sensiblement égale, ou comparable, à la largueur minimale d'un élément longitudinal à inclinaison nulle, avec des bords rectilignes.
Lorsque les réseaux 2 (de lignes 3) et 4 (de colonnes 5) sont superposés, comme représenté sur la figure 8, on forme donc des zones de contact potentiel 1 1 , par superposition des lignes et des colonnes. Les bords de chaque zone 1 1 sont en créneaux.
Les deux modes de réalisation ci-dessus sont donnés à titre d'exemples. Il est clair que l'homme du métier saura adapter ces exemples pour réaliser des pistes dont les bords sont inclinés afin de résoudre le problème technique susmentionné. Il peut en particulier réaliser des motifs non- périodiques, ou bien non-polygonaux.
La figure 9 illustre enfin l'utilisation d'un capteur tactile multicontacts selon le premier mode de réalisation de l'invention en vue de réaliser un afficheur.
Le réseau de pixels de la partie affichage (l'écran 22) y est superposé avec le réseau de pistes conductrices de la partie capture (le capteur 1 ). Chaque pixel 17 - de dimension d - de l'écran comporte une pluralité de filtres rouge 12, vert 13 et bleu 14. L'écran 22 comporte ainsi un réseau ou matrice de pixels 17 formant des moyens de rétro-éclairage.
Comme illustré sur cette figure, une piste conductrice est superposée aux pixels 17, suivant un motif 15 triangulaire. L'inclinaison que forme ce motif 15, par rapport aux dimensions du réseau de pixels 17, est telle qu'il n'est pas observé d'effets Moiré au niveau de l'écran 22. Ainsi, les dimensions d'un motif 15 sont sensiblement égales à celles des pixels 17. Ici, par exemple, l'amplitude du bord de l'élément longitudinal s'étendant entre la base et le sommet du motif triangulaire 15 est sensiblement égale à la dimension d des pixels 17.
Les modes de réalisation précédemment décrits de la présente invention sont donnés à titre d'exemples et ne sont nullement limitatifs. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 Capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) comprenant une couche supérieure (2) munie d'éléments longitudinaux conducteurs (3) organisés suivant un axe supérieur (X) et une couche inférieure (4) munie d'éléments longitudinaux conducteurs (5) organisés suivant un axe inférieur (Y) non-parallèle à l'axe supérieur (X), caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits éléments longitudinaux (3, 5) présente sur au moins une partie de son bord une inclinaison non-nulle par rapport à son axe (X,Y), l'angle de ladite inclinaison étant déterminé de sorte que la largeur minimale dudit au moins un élément longitudinal à inclinaison non nulle est sensiblement égale à la largeur minimale des éléments longitudinaux à inclinaison nulle.
2 Capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel l'inclinaison non-nulle sur le bord dudit au moins un élément longitudinal (3,5) est réalisée au moyen d'un biseautage dudit élément longitudinal (3, 5).
3 Capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) selon la revendication 2, dans lequel le biseautage est réalisé suivant un motif (15; 16).
4 Capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) selon la revendication 3, dans lequel au moins un motif (15; 16) est un polygone.
5 Capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le motif (15; 16) est un triangle.
6 Capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel au moins un motif (15; 16) est périodique.
7 Capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel tous les éléments longitudinaux (3, 5) présentent sur au moins une partie de leur bord une inclinaison non-nulle par rapport à leur axe (X, Y).
8 Capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins l'un des éléments longitudinaux (3, 5) présente sur l'ensemble de son bord une inclinaison non- nulle par rapport à son axe (X, Y).
9. Capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins l'un des éléments longitudinaux (3, 5) se présente sous la forme d'une piste conductrice constituée en un matériau à base d'oxyde conducteur transparent.
10. Capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins l'un des éléments longitudinaux (3, 5) se présente sous la forme d'un fil conducteur.
1 1 . Capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les couches supérieure (2) et inférieure (4) sont transparentes.
12. Afficheur (20) muni d'un capteur tactile bidimensionnel multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes.
13. Afficheur (20) selon la revendication 12, dans lequel l'inclinaison d'au moins un motif (15; 16) par rapport à l'axe (X, Y) de l'élément longitudinal (3, 5) correspondant, dans le plan (X, Y) défini par les axes supérieurs (X) et inférieur (Y), est supérieure au seuil d'apparition d'effets Moiré au sein dudit afficheur.
14. Afficheur (20) selon la revendication 12 ou 13, dans lequel l'amplitude du bord d'au moins un élément longitudinal (3, 5), induite par l'inclinaison de celui-ci, est de préférence sensiblement égale à celle des cellules formées par l'intersection de deux éléments longitudinaux (3, 5) respectivement de la couche supérieure (2) et de la couche inférieure (4).
15. Afficheur (20) selon l'une des revendications 12 à 14, comprenant des moyens de rétro-éclairage sous forme de matrice de pixels (1 1 ).
16. Afficheur (20) selon la revendication 15, dans lequel les dimensions d'au moins un motif (15; 16) sont sensiblement égales à celles des pixels (1 1 ) des moyens de rétro-éclairage.
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