WO2011083271A2 - Capteur tactile multicontacts a resistance de contact electrique elevee - Google Patents

Capteur tactile multicontacts a resistance de contact electrique elevee Download PDF

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WO2011083271A2
WO2011083271A2 PCT/FR2011/050009 FR2011050009W WO2011083271A2 WO 2011083271 A2 WO2011083271 A2 WO 2011083271A2 FR 2011050009 W FR2011050009 W FR 2011050009W WO 2011083271 A2 WO2011083271 A2 WO 2011083271A2
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contact
conductive
lower layer
touch sensor
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Pascal Joguet
Guillaume Largillier
Julien Olivier
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Stantum
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Publication of WO2011083271A3 publication Critical patent/WO2011083271A3/fr

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a multicontact touch sensor.
  • a multicontact tactile sensor comprising:
  • spacing means positioned between the upper layer and the lower layer so as to isolate these upper and lower layers.
  • Such a sensor is described for example in patent document EP 1 719 047. As illustrated by FIGS. 1 and 2, this sensor 1 operates so as to perform a sequential scanning of the rows 3 and the columns 5 of conductive tracks, which allows simultaneous detection of several contact zones during the same scanning phase.
  • the upper layer 2 comes into contact with the lower layer 4 in the parts located between the spacing spacers 8.
  • the two layers being provided with conductive tracks 3 and 5, a signal electrical is sequentially injected into the conductive tracks 3 of the upper layer 2 and the detection takes place at the level of the conductive tracks 5 of the lower layer 4.
  • the detection of a signal at some of these tracks allows from then on to locate the position of the points of contact.
  • the upper and lower layers are for example made of a translucent conductive material, for example transparent metal oxides such as ⁇ (indium tin oxide), solutions based on metal nanoparticles or conductive micro-wires.
  • the upper layer can be positioned under a layer 6 of polyethylene terephthalate (PET) and the lower layer on a layer of glass 7.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the conductive lines 3 come into contact with the conductive columns 5 between the spacers 8.
  • the transparent conductive materials have a significant linear resistance along the rows and columns, but a much lower vertical resistance at the contact areas between the two layers.
  • the conductive tracks that are fed will be called lines and those on which an electrical characteristic is measured will be called columns.
  • each column has a column resistance and each line a line resistor.
  • each column portion has a column resistor Rc and each line portion a line resistor R L.
  • a contact resistance R T appears between this line and this column.
  • An object of the invention is to reduce the problems of masking and orthogonality at the contact points on the sensor without necessarily implementing additional electronic processing.
  • a multicontact tactile sensor as described above, comprising electromechanical means arranged between the upper and lower layers adapted to reduce the contact surface during a contact between at least one conductive track of this layer. upper and at least one conductive track of this lower layer.
  • spacing means are arranged on the lower layer.
  • these spacers may be arranged on the upper layer, and therefore the arrangement of the electromechanical means with respect to the upper and lower layers will have to be reversed with respect to follows.
  • the electromechanical means comprise intermediate dielectric layers arranged between the lower layer and the spacing means
  • the intermediate dielectric layers are preferably in the form of a dielectric layer perforated at at least one potential point of contact between a conductive track of the upper layer and a conducting track of the lower layer.
  • These perforations have a surface in the plane of the intermediate layer smaller than that of the potential contact area between rows and columns. The contact area between the rows and the columns is therefore reduced, and the electrical contact resistance increased.
  • the dielectric layer is advantageously perforated at all the potential contacts between a conductive track of the upper layer and a conductive track of the lower layer.
  • the dielectric layer advantageously has several perforations at a single point of potential contact between a conductive track of the upper layer and a conductive track of the lower layer.
  • These multiple perforations at the same potential contact (2x2 or 3x3 matrix) can modulate the perforated surface.
  • the tolerance is improved and therefore the realization of these perforations is better controlled.
  • the electromechanical means comprise conductive pads disposed on one of the upper and lower layers, at at least one potential point of contact between a conducting track of the upper layer and a track. conductive of the lower layer. The electrical contact is then operated at these conductive pads. Due to their small surface, the electrical contact between the lines and the columns is on a reduced surface, which increases the electrical contact resistance.
  • the electrical resistance of the conductive pads can be adjusted either by the geometric shape of the pads, or by the composition of the material constituting the pads which can be more or less conductive.
  • the conductive pads are advantageously arranged at all the potential contacts between a conductive track of the upper layer and a conductive track of the lower layer.
  • the electromechanical means comprise at least a part of spacing means arranged to limit the electrical contact surface during a contact between at least one conductive track of the upper layer and at least one track conductive of the lower layer.
  • the arrangement of the spacing means advantageously consists of occupying a large area, except at the potential contact points between a conductive track of the upper layer and a conductive track of the lower layer.
  • the upper and lower layers are transparent, so that the sensor is itself transparent.
  • the conductive tracks of the upper layer and the conductive tracks of the lower layer form a matrix of rectangular cells.
  • the conductive tracks of the upper layer advantageously consist of transparent conductive oxide (for example indium tin oxide ITO).
  • transparent conductive oxide for example indium tin oxide ITO.
  • those of the lower layer are also advantageously constituted by transparent conductive oxide (for example indium tin oxide ITO).
  • the upper layer is located below a flexible layer (for example polyethylene terephthalate PET) and the lower layer is located above a rigid layer (for example glass).
  • a flexible layer for example polyethylene terephthalate PET
  • a rigid layer for example glass
  • FIG. 1 represents a view from above of the arrangement of the rows and columns of conductive tracks of a multicontact tactile sensor of the prior art
  • FIG. 2 represents a sectional view of a multicontact tactile sensor of the prior art
  • FIGS. 3 and 4 show an illustrative diagram in the art previous possible resistive paths when feeding a line and measurement on a column;
  • FIG. 5 represents a view from above of the arrangement of the electromechanical means according to a first embodiment
  • FIG. 6 represents a sectional view of a multicontact tactile sensor according to this first embodiment
  • FIGS. 7A and 7B show enlarged sectional views of this sensor according to this first embodiment
  • FIG. 8 represents a view from above of the arrangement of the electromechanical means according to a second embodiment
  • FIG. 9 represents a sectional view of a multicontact tactile sensor according to this second embodiment.
  • FIGS. 10A and 10B show enlarged sectional views of this sensor according to this second embodiment
  • FIG. 1 1 shows a top view of the arrangement of the electromechanical means according to a third embodiment
  • FIG. 12 represents a sectional view of a multicontact tactile sensor according to this third embodiment
  • FIGS. 13A and 13B show enlarged sectional views of this sensor according to this third embodiment.
  • FIG. 14 represents a view of a display equipped with a two-dimensional tactile sensor multicontact according to the invention.
  • the spacing means are arranged on the lower layer. This provision is however arbitrary and the skilled person will adapt the invention to a provision other than that described below.
  • FIGS. 5, 6, 7A and 7B show a multicontact tactile sensor according to a first embodiment of the invention.
  • the multicontact touch sensor 1 described here is preferably transparent, but it is understood that the invention is also applicable to a sensor 1 not transparent, thus comprising at least one non-transparent layer.
  • 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 tracks 5 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 electrical characteristics - voltage, intensity or resistance - are measured at the terminals of each line / column intersection of the matrix.
  • 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 7 and corresponds to columns 5 of the sensor 1.
  • spacers 8 are arranged 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.
  • an intermediate layer 10 is disposed between the lower layer 4 and the spacers 8.
  • This intermediate layer 10 is made of a high-strength material and is preferably a dielectric layer. It is perforated in zones 10 'included inside the intersection zones between the conductive tracks 3 and 5. As well illustrated in FIG. 5, the surface S of these perforations 10' in the plane of the intermediate layer 10 is less than that of the potential contact area between tracks 3 and 5, at the intersections defining the detection cells.
  • Figures 8, 9, 10A and 10B show a second embodiment of the invention, wherein the perforated intermediate layer 10 is replaced by conductive pads 1 1.
  • the sensor 1 always comprises an upper layer 2 provided with conducting track lines 3, a lower layer 4 provided with conductive track columns 5 and spacing spacers 8 arranged in areas where these tracks 3 and 5 are not susceptible of to form an intersection during a contact.
  • conductive pads 1 1 are arranged on the conductive tracks 3 of the upper layer 2, at the level of areas likely to intersect with the conductive tracks 5 of the lower layer 4 during a contact by support on the sensor.
  • These studs may be in a form identical to that of spacer spacers 8.
  • These pads 1 1 are however conductive, insofar as their role is to allow the passage of an electric current between tracks 3 and 5 when a support on the sensor 1 by a user 9 '. They also have dimensions in the plane of the upper layer 2 smaller than the width of a conductive track 3.
  • FIGS. 11, 12, 13A and 13B show a third embodiment of the invention, in which the two previously described embodiments are combined with one another.
  • the electrical contact between the conductive tracks 3 and 5, respectively of the upper 2 and lower 4 layers can be established only inside the perforations 10 'of the intermediate layer 10 and on a surface delimited by the surface of the conductive pads 1 1 .
  • the contact surface is all the more reduced, and the electrical contact resistance thereby increased.
  • the electromechanical means directly comprise a part of the spacing means 8 arranged to limit the electrical contact surface during a contact between at least one conductive track 3 of the upper layer 2 and at least a conductive track 5 of the lower layer 4.
  • these spacing means 8 occupy a large area, except at the potential contact points 9 between a conductive track 3 of the upper layer 2 and a conductive track 5 of the lower layer 4.
  • the electromechanical means consist of spacing means 8, already present in the touch sensor 1, but arranged judiciously. Therefore, it is no longer necessary to use additional electromechanical means to obtain an equivalent result.
  • the various aforementioned layers are preferably transparent.
  • ITO has the advantage of being a conductive and transparent material.
  • a user presses on the top layer of PET 2, if necessary with several fingers at the same time, which has the effect that, in the embodiments described above, the ITO 2 top layer is in contact with the lower layer of ITO 4, either directly inside the perforations 10 'of an intermediate layer 10, or via conductive pads 1 1, or both.
  • a sequential scan of the matrix formed by the rows and columns of ITO can be performed. This scanning is for example as described in patent document EP 1 719 047.
  • FIG. 14 shows a display 20 according to the invention.
  • This display comprises in addition to a matrix two-dimensional multicontact tactile sensor 1, a display screen 22, a capture interface 23, a main processor 24 and a graphics 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 feeds successively, during a first scanning phase, the conductive tracks of one of the networks and the response is detected 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 adjacent nodes are determined 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 here a resistive type sensor. 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, intensity or resistance - 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 a network of display pixels. These pixels are provided with three areas respectively red, green and blue, 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.
  • resistive intermediate layer positioned between spacing spacers 8 on the one hand and at least one of the conductive upper layer 2 and the conductive lower layer 4 on the other hand.
  • This intermediate layer may have a linear resistance greater than that of the upper 2 and lower 4 layers, for example a hundred times higher. It can also have an impedance much greater than the impedance of the conductive material (ITO) of the upper layers 2 and lower 4.
  • ITO conductive material
  • An adequate value of vertical resistance for this intermediate layer may be between 50 and 200 kiloOhms. It can for this reason be made in semiconductor, for example silicone. Its thickness can be of the order of 300 micrometers and its resistivity of the order of 640 Ohm. m.

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Abstract

L'invention se rapport à un capteur tactile multicontacts (1) comprenant une couche supérieure (2) munie de pistes conductrices (3) organisées en lignes, une couche inférieure (4) munie de pistes conductrices (5) organisées en colonnes, ainsi que des moyens d'espacement (8) positionnés entre les couches supérieure (2) et inférieure(4) de sorte à isoler ces couches supérieure (2) et inférieure (4). Ce capteur comprend des moyens électromécaniques (10) agencés entre les couches supérieure (2) et inférieure (4) de sorte à augmenter la résistance de contact électrique lors d'un contact entre au moins une piste conductrice (3) de la couche supérieure (2) et au moins une piste conductrice (5) de la couche inférieure (4).

Description

CAPTEUR TACTILE MULTICONTACTS A RESISTANCE DE CONTACT
ELECTRIQUE ELEVEE
La présente invention se rapporte à un capteur tactile multicontacts.
Elle se rapporte plus particulièrement à un capteur tactile multicontacts comprenant:
- une couche supérieure munie de pistes conductrices organisées en lignes,
- une couche inférieure munie de pistes conductrices organisées en colonnes,
- des moyens d'espacement positionnés entre la couche supérieure et la couche inférieure de sorte à isoler ces couches supérieure et inférieure.
Un tel capteur est décrit par exemple dans le document de brevet EP 1 719 047. Comme illustré par les figures 1 et 2, ce capteur 1 fonctionne de manière à opérer un balayage séquentiel des lignes 3 et des colonnes 5 de pistes conductrices, ce qui permet de détecter simultanément plusieurs zones de contact lors d'une même phase de balayage.
Plus précisément, lorsqu'un utilisateur appuie sur ce capteur, la couche supérieure 2 vient au contact de la couche inférieure 4 dans les parties situées entre les entretoises d'espacement 8. Les deux couches étant munies de pistes conductrices 3 et 5, un signal électrique est injecté, de manière séquentielle, dans les pistes conductrices 3 de la couche supérieure 2 et la détection s'opère au niveau des pistes conductrices 5 de la couche inférieure 4. La détection d'un signal au niveau de certaines de ces pistes permet dès lors de localiser la position des points de contact.
Les couches supérieure et inférieure sont par exemple réalisées en un matériau conducteur translucide, par exemple des oxydes de métaux transparents tel que ΓΙΤΟ (oxyde indium étain), des solutions à base de nanoparticules métalliques ou des micro-fils conducteurs. La couche supérieure peut être positionnée sous une couche 6 de polyéthylène téréphtalate (PET) et la couche inférieure sur une couche de verre 7. Lorsque l'utilisateur appuie sur le capteur, les lignes conductrices 3 entrent en contact avec les colonnes conductrices 5 entre les entretoises d'espacement 8.
Or, les matériaux conducteurs transparents présentent une résistance linéaire non négligeable le long des lignes et des colonnes, mais cependant une résistance verticale beaucoup plus faible au niveau des zones de contact entre les deux couches.
Pour ce qui suit, les pistes conductrices qui sont alimentées seront appelées lignes et celles sur lesquelles on mesure une caractéristique électrique seront appelées colonnes.
Comme illustré par les figures 3 et 4, chaque colonne présente une résistance de colonne et chaque ligne une résistance de ligne. Plus précisément, chaque portion de colonne présente une résistance de colonne Rc et chaque portion de ligne une résistance de ligne RL. Par ailleurs, lorsqu'une ligne approche une colonne, il apparaît une résistance de contact RT entre cette ligne et cette colonne.
Lorsqu'on alimente une ligne et qu'on mesure l'impédance sur une colonne afin de savoir s'il y a un contact ou pas, on mesure la résistance induite par le chemin résistif le long des lignes et colonnes.
Sur la figure 3, il y a un contact au niveau du point 9a. L'alimentation de la ligne correspondante permet de mesurer sur la colonne correspondante un chemin résistif égal à RL + 3 Rc + RT, correspondant au plus court chemin résistif entre l'extrémité de la ligne qui alimente et l'extrémité de la colonne qui mesure.
Sur la figure 4, il n'y a plus de contact au niveau du point 9a, mais il y a trois contacts simultanés au niveau des points 9b, 9c et 9d proches de 9a. Lorsqu'on alimente la ligne correspondant à 9a et qu'on mesure sur la colonne correspondant à 9a, on ne mesure plus le plus court chemin résistif (comme sur la figure 3), mais on mesure tout de même un chemin résistif entre la ligne et la colonne du point 9a, par l'intermédiaire des points de contact 9b, 9c et 9d. On mesure donc un chemin résistif égal à 3 RL + 3 Rc + 3Rj.
Ainsi, du fait de la faible résistance de contact RT (i.e. la résistance verticale) produite par ΓΙΤΟ, il est possible de mesurer des chemins résistifs au niveau de points sans contact, dont les valeurs peuvent être sensiblement égales à celles que fournirait ce même point s'il était un point de contact. Cela peut donc amener à effectivement détecter un contact là où il n'y en a pas.
En particulier, lorsque plusieurs points de contact sont activés, et notamment de manière orthogonale sur les lignes et les colonnes, les caractéristiques électriques apparaissant à l'intersection d'une ligne et d'une colonne sont perturbées par les autres points de contact situés sur ces mêmes lignes et colonnes.
Ce phénomène entraîne l'apparition de problèmes de masquage et d'orthogonal ité, qui rendent difficile la détection exacte de zones de contact, dans la mesure où les orthogonalités tendent à limiter la détection à des zones rectangulaires, même dans le cas de zones de contact présentant des formes plus complexes.
Dans l'état de la technique, ces problèmes peuvent être résolus grâce à un traitement électronique et à différents algorithmes de correction.
Un but de l'invention est de diminuer les problèmes de masquage et d'orthogonalité au niveau des points de contact sur le capteur sans nécessairement mettre en œuvre un traitement électronique additionnel.
Ce problème est résolu selon l'invention par un capteur tactile multicontacts tel que décrit précédemment, comprenant des moyens électromécaniques agencés entre les couches supérieure et inférieure adaptés à réduire la surface de contact lors d'un contact entre au moins une piste conductrice de cette couche supérieure et au moins une piste conductrice de cette couche inférieure.
Grâce à ces moyens électromécaniques supplémentaires, lorsqu'un utilisateur appuie sur le capteur, on ajoute une résistance de contact supplémentaire entre la couche supérieure et la couche inférieure.
Dès lors, lorsqu'on mesure l'impédance sur une colonne après alimentation d'une ligne, on obtient des résultats différents entre une zone où il y a contact et une zone où il n'y en a pas. En effet, là où il y a contact, on mesure les portions de résistance de ligne et de colonne ainsi que la résistance de contact plus élevée. Là où il n'y a pas contact, on mesure des portions de résistance de ligne et de colonne, auxquelles s'ajoutent plusieurs résistances de contact ou aucune. Par conséquent, au niveau d'une zone de contact, on mesure une impédance d'un ordre de grandeur différent de l'impédance mesurée au niveau d'une zone sans contact.
Cette augmentation significative de la résistance de contact électrique permet de diminuer les problèmes de masquage et d'orthogonalité, qui trouvaient initialement leur origine dans la faible résistance verticale des pistes conductrices au niveau des zones de contact entre les couches supérieure et inférieure. La détection simultanée d'une pluralité de points de contact est alors possible, sans faire appel à des moyens de traitement électronique additionnel.
De manière arbitraire, nous considérons que les moyens d'espacement sont disposés sur la couche inférieure. L'homme du métier notera cependant que l'on pourra disposer ces entretoises d'espacement sur la couche supérieure, et dès lors on devra inverser la disposition des moyens électromécaniques vis-à-vis des couches supérieure et inférieure, par rapport à ce qui suit.
De même, il sera possible d'inverser les couches inférieure et supérieure, de sorte que les pistes alimentées soient disposées en colonnes et celles sur lesquelles on mesure une caractéristique électrique soient disposées en lignes. Un critère prépondérant reste que les pistes conductrices respectivement de la couche supérieure et de la couche inférieure soient organisées de sorte à être orthogonales les unes par rapport aux autres.
Selon une première variante de mise en œuvre, les moyens électromécaniques comprennent des couches diélectriques intermédiaires disposées entre la couche inférieure et les moyens d'espacement
Dans ce dernier cas, les couches diélectriques intermédiaires se présentent de préférence sous la forme d'une couche diélectrique perforée au niveau d'au moins un point de contact potentiel entre une piste conductrice de la couche supérieure et une piste conductrice de la couche inférieure. Ces perforations présentent une surface dans le plan de la couche intermédiaire plus petite que celle de la zone de contact potentiel entre les lignes et les colonnes. La surface de contact entre les lignes et les colonnes s'en trouve donc réduite, et la résistance électrique de contact augmentée.
Dans ce dernier cas, la couche diélectrique est avantageusement perforée au niveau de tous les contacts potentiels entre une piste conductrice de la couche supérieure et une piste conductrice de la couche inférieure.
Toujours dans ce dernier cas, la couche diélectrique présente avantageusement plusieurs perforations au niveau d'un seul point de contact potentiel entre une piste conductrice de la couche supérieure et une piste conductrice de la couche inférieure. Ces multiples perforations au niveau d'un même contact potentiel (en matrice 2x2 ou 3x3) permettent de moduler la surface perforée. De ce fait, lors de la fabrication, la tolérance est améliorée et on contrôle donc mieux la réalisation de ces perforations.
Selon une seconde variante de mise en œuvre, les moyens électromécaniques comprennent des plots conducteurs disposés sur l'une parmi les couches supérieure et inférieure, au niveau d'au moins un point de contact potentiel entre une piste conductrice de la couche supérieure et une piste conductrice de la couche inférieure. Le contact électrique s'opère alors au niveau de ces plots conducteurs. Du fait de leur petite surface, le contact électrique entre les lignes et les colonnes se fait sur une surface réduite, ce qui permet d'augmenter la résistance de contact électrique. La résistance électrique des plots conducteurs peut être ajustée soit par la forme géométrique des plots, soit par la composition du matériau constituant les plots qui peut être plus ou moins conducteur.
Dans ce dernier cas, les plots conducteurs sont avantageusement disposés au niveau de tous les contacts potentiels entre une piste conductrice de la couche supérieure et une piste conductrice de la couche inférieure.
Selon une troisième variante de mise en œuvre, les moyens électromécaniques comprennent une partie au moins des moyens d'espacement agencés pour limiter la surface de contact électrique lors d'un contact entre au moins une piste conductrice de la couche supérieure et au moins une piste conductrice de la couche inférieure. Cette variante présente l'avantage de ne pas nécessiter de moyen supplémentaire, en mettant à contribution directement les moyens d'espacement, pour un résultat obtenu équivalent.
Dans ce cas, l'agencement des moyens d'espacement consiste avantageusement à leur faire occuper une grande surface, sauf au niveau des points de contact potentiel entre une piste conductrice de la couche supérieure et une piste conductrice de la couche inférieure.
Afin de réduire d'autant plus la surface de contact électrique, les trois variantes de mise en œuvre ci-dessus peuvent avantageusement être combinées.
De préférence, les couches supérieure et inférieure sont transparentes, de sorte que le capteur soit lui-même transparent.
De préférence, les pistes conductrices de la couche supérieure et les pistes conductrices de la couche inférieure forment une matrice de cellules rectangulaires.
Les pistes conductrices de la couche supérieure sont avantageusement constituées d'oxyde conducteur transparent (par exemple en oxyde indium étain ITO). De même, celles de la couche inférieure sont aussi avantageusement constituées d'oxyde conducteur transparent (par exemple en oxyde indium étain ITO).
Enfin, de préférence, la couche supérieure est située en dessous d'une couche flexible (par exemple en polyéthylène téréphtalate PET) et la couche inférieure est située au dessus d'une couche rigide (par exemple en verre).
D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention sont décrites ci-après en référence aux figures annexées dans lesquelles:
- la figure 1 représente une vue de dessus de l'agencement des lignes et colonnes de pistes conductrices d'un capteur tactile multicontacts de l'art antérieur ;
- la figure 2 représente une vue en coupe d'un capteur tactile multicontacts de l'art antérieur ;
- les figures 3 et 4 représentent un schéma illustrant dans l'art antérieur les différents chemins résistifs possibles lors de l'alimentation d'une ligne et la mesure sur une colonne ;
- la figure 5 représente une vue de dessus de l'agencement des moyens électromécaniques selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 6 représente une vue en coupe d'un capteur tactile multicontacts selon ce premier mode de réalisation ;
- les figures 7A et 7B représentent des vues en coupe agrandies de ce capteur selon ce premier mode de réalisation ;
- la figure 8 représente une vue de dessus de l'agencement des moyens électromécaniques selon un second mode de réalisation ;
- la figure 9 représente une vue en coupe d'un capteur tactile multicontacts selon ce second mode de réalisation ;
- les figures 10A et 10B représentent des vues en coupe agrandies de ce capteur selon ce second mode de réalisation ;
- la figure 1 1 représente une vue de dessus de l'agencement des moyens électromécaniques selon un troisième mode de réalisation ;
- la figure 12 représente une vue en coupe d'un capteur tactile multicontacts selon ce troisième mode de réalisation ;
- les figures 13A et 13B représentent des vues en coupe agrandies de ce capteur selon ce troisième mode de réalisation ; et
- la figure 14 représente une vue d'un afficheur muni d'un capteur tactile bidimensionnel multicontacts selon l'invention.
Pour une meilleure lisibilité, sur ces figures, des références numériques identiques se rapportent à des éléments techniques similaires.
Pour chacun des modes de réalisation décrits ci-après, les moyens d'espacement sont disposés sur la couche inférieure. Cette disposition est cependant arbitraire et l'homme du métier saura adapter l'invention à une disposition autre que celle décrite ci-après.
On a représenté sur les figures 5, 6, 7A et 7B un capteur tactile multicontacts selon un premier mode de réalisation de l'invention.
Le capteur tactile multicontacts 1 décrit ici est de préférence transparent, mais il est entendu que l'invention est également applicable à un capteur 1 non transparent, comprenant donc au moins une couche non transparente.
Sur les figures 5 et 6, 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 5 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.
Lorsque l'on veut savoir si une ligne a été mise en contact avec une colonne, déterminant un point de contact sur le capteur 1 , on mesure les caractéristiques électriques - tension, intensité ou résistance - aux bornes de chaque intersection ligne/colonne de la matrice.
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 7 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 arbitraires, et qu'elles peuvent donc 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.
Comme illustré par les figures 6, 7A et 7B, 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.
Selon ce premier mode de réalisation, une couche intermédiaire 10 est disposée entre la couche inférieure 4 et les entretoises d'espacement 8. Cette couche intermédiaire 10 est constituée en un matériau à résistance élevée et de préférence est une couche diélectrique. Elle est perforée en des zones 10' comprises à l'intérieur des zones d'intersection entre les pistes conductrices 3 et 5. Comme bien illustrée à la figure 5, la surface S de ces perforations 10' dans le plan de la couche intermédiaire 10 est inférieure à celle de la zone de contact potentiel entre les pistes 3 et 5, au niveau des intersections définissant les cellules de détection.
De la sorte, comme illustré sur les figures 7A et 7B, lorsqu'un utilisateur 9' appuie sur le capteur 1 , le contact 9 entre les pistes conductrices 3 et 5 ne peut se faire qu'au niveau de la surface S définie par les perforations 10' de la couche intermédiaire 10. La surface de contact électrique entre les pistes est donc réduite par rapport au cas où il n'y aurait pas de couche intermédiaire 10, et la résistance électrique de contact s'en trouve augmentée.
Les figures 8, 9, 10A et 10B représentent un second mode de réalisation de l'invention, dans lequel la couche intermédiaire 10 perforée est remplacée par des plots conducteurs 1 1 .
Le capteur 1 comprend toujours une couche supérieure 2 munie de lignes de pistes conductrices 3, une couche inférieure 4 munie de colonnes de pistes conductrices 5 et des entretoises d'espacement 8 disposées dans des zones où ces pistes 3 et 5 ne sont pas susceptibles de former une intersection lors d'un contact.
Dans ce mode de réalisation, des plots conducteurs 1 1 sont disposés sur les pistes conductrices 3 de la couche supérieure 2, au niveau de zones susceptibles de former des intersections avec les pistes conductrices 5 de la couche inférieure 4 lors d'un contact par appui sur le capteur.
Ces plots peuvent se présenter sous une forme identique à celle des entretoises d'espacement 8. Ces plots 1 1 sont cependant conducteurs, dans la mesure où leur rôle est de permettre le passage d'un courant électrique entre les pistes 3 et 5 lors d'un appui sur le capteur 1 par un utilisateur 9'. Ils présentent de plus des dimensions dans le plan de la couche supérieure 2 inférieures à la largeur d'une piste conductrice 3.
Grâce à ces plots 1 1 , lorsqu'un utilisateur 9' appuie sur le capteur 1 , le contact entre les pistes conductrices 3 et 5 s'établit au niveau de la surface définie par les plots conducteurs 1 1 , et non plus au niveau de la surface définie par l'intersection des pistes conductrices. La surface de contact électrique entre les pistes est donc réduite par rapport au cas où il n'y aurait pas ces plots conducteurs, et la résistance électrique de contact s'en trouve augmentée.
Les figures 1 1 , 12, 13A et 13B représentent enfin un troisième mode de réalisation de l'invention, dans lequel les deux modes de réalisation décrits précédemment sont combinés entre eux.
Plus précisément, il est disposé:
- entre la couche inférieure 4 et les entretoises d'espacement 8, une couche intermédiaire 10 présentant des perforations 10' au niveau des zones de contact potentiel entre les pistes conductrices 3 et 5, ces perforations 10' présentant des dimensions dans le plan de la couche inférieure 4 inférieures à la largeur d'une piste 5, et
- sur les pistes conductrices 3 de la couche supérieure 2, des plots conducteurs 1 1 au niveau des zones de contact potentiel entre les pistes conductrices 3 et 5, ces plots 1 1 présentant des dimensions dans le plan de la couche supérieure 2 inférieures à la largeur d'une piste 3 et inférieures aux dimensions des perforations 10' de la couche intermédiaire 10.
De la sorte, lors d'un appui sur le capteur 1 , le contact électrique entre les pistes conductrices 3 et 5, respectivement des couches supérieure 2 et inférieure 4, ne peut s'établir qu'à l'intérieur des perforations 10' de la couche intermédiaire 10 et sur une surface délimitée par la surface des plots conducteurs 1 1 . La surface de contact s'en trouve d'autant plus réduite, et la résistance électrique de contact par-là même augmentée.
Selon un quatrième mode de réalisation non représenté, les moyens électromécaniques comprennent directement une partie des moyens d'espacement 8 agencés pour limiter la surface de contact électrique lors d'un contact entre au moins une piste conductrice 3 de la couche supérieure 2 et au moins une piste conductrice 5 de la couche inférieure 4.
Plus précisément, ces moyens d'espacement 8 occupent une grande surface, sauf au niveau des points de contact potentiel 9 entre une piste conductrice 3 de la couche supérieure 2 et une piste conductrice 5 de la couche inférieure 4.
Ainsi, dans ce mode de réalisation, les moyens électromécaniques sont constitués des moyens d'espacement 8, déjà présents dans le capteur tactile 1 , mais agencés de manière judicieuse. Par conséquent, il n'est plus nécessaire d'utiliser de moyens électromécaniques supplémentaires pour obtenir un résultat équivalent.
Les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être combinés en fonction des spécificités souhaitées pour le capteur.
Si le capteur tactile multicontacts ci-dessus est destiné à être positionné au-dessus d'un écran permettant d'afficher différents objets, les différentes couches susmentionnées sont de préférence transparentes.
L'ITO a notamment l'avantage d'être un matériau conducteur et transparent.
En utilisation, un utilisateur appuie sur la couche supérieure de PET 2, le cas échéant avec plusieurs doigts en même temps, ce qui a pour effet que, dans les modes de réalisation précédemment décrits, la couche supérieure d'ITO 2 est en contact avec la couche inférieure d'ITO 4, soit directement à l'intérieur des perforations 10' d'une couche intermédiaire 10, soit via des plots conducteurs 1 1 , soit les deux. De préférence, un balayage séquentiel de la matrice formée par les lignes et les colonnes d'ITO peut être réalisé. Ce balayage est par exemple tel que décrit dans le document de brevet EP 1 719 047.
La figure 14 représente enfin un afficheur 20 selon l'invention. Cet afficheur comprend outre un capteur tactile multicontacts bidimensionnel 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 scannée 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 piloté 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 ici un capteur de type résistif. 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 savoir si une ligne a été mise en contact avec une colonne, déterminant un point de contact sur le capteur 1 , on mesure les caractéristiques électriques - tension, intensité ou résistance - 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. Ces pixels sont munis de trois zones respectivement rouge, verte et bleue, 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.
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.
En particulier, l'homme du métier pourra ajouter au moins une couche intermédiaire résistive positionnée entre les entretoises d'espacement 8 d'une part et au moins une couche parmi la couche supérieure conductrice 2 et la couche inférieure conductrice 4 d'autre part. Cette couche intermédiaire peut présenter une résistance linéaire supérieure à celles des couches supérieure 2 et inférieure 4, par exemple cent fois supérieure. Elle peut de même présenter une impédance très supérieure à l'impédance du matériau conducteur (ITO) des couches supérieure 2 et inférieure 4. Une valeur adéquate de résistance verticale pour cette couche intermédiaire peut être comprise entre 50 et 200 kiloOhms. Elle peut à ce titre être réalisée en semi-conducteur, par exemple en silicone. Son épaisseur peut être de l'ordre de 300 micromètres et sa résistivité de l'ordre de 640 Ohm. m.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Capteur tactile multicontacts (1 ) comprenant une couche supérieure (2) munie de pistes conductrices (3) organisées en lignes, une couche inférieure (4) munie de pistes conductrices (5) organisées en colonnes, ainsi que des moyens d'espacement (8) positionnés entre les couches supérieure (2) et inférieure (4) de sorte à isoler lesdites couches supérieure (2) et inférieure (4), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens électromécaniques (10,1 1 ) agencés entre lesdites couches supérieure (2) et inférieure (4) adaptés à réduire la surface de contact lors d'un contact entre au moins une piste conductrice (3) de ladite couche supérieure (2) et au moins une piste conductrice (5) de ladite couche inférieure (4).
2. Capteur tactile multicontacts (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel les moyens d'espacement (8) sont disposés sur la couche inférieure (4) et les moyens électromécaniques (10,1 1 ) comprennent des couches diélectriques intermédiaires disposées entre ladite couche inférieure (4) et lesdits moyens d'espacement (8).
3. Capteur tactile multicontacts (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel les couches diélectriques intermédiaires se présentent sous la forme d'une couche diélectrique (10) perforée au niveau d'au moins un point de contact potentiel (9) entre une piste conductrice (3) de la couche supérieure (2) et une piste conductrice (5) de la couche inférieure (4).
4. Capteur tactile multicontacts (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel la couche diélectrique (10) est perforée au niveau de tous les contacts potentiels (9) entre une piste conductrice (3) de la couche supérieure (2) et une piste conductrice (5) de la couche inférieure (4).
5. Capteur tactile multicontacts (1 ) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la couche diélectrique (10) présente plusieurs perforations au niveau d'un seul point de contact potentiel (9) entre une piste conductrice (3) de la couche supérieure (2) et une piste conductrice (5) de la couche inférieure (4).
6. Capteur tactile multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'espacement (8) sont disposés sur la couche inférieure (4) et les moyens électromécaniques (10,1 1 ) comprennent des plots conducteurs (1 1 ) disposés sur l'une parmi les couches supérieure (2) et inférieure (4), au niveau d'au moins un point de contact potentiel (9) entre une piste conductrice (3) de la couche supérieure (2) et une piste conductrice (5) de la couche inférieure (4).
7. Capteur tactile multicontacts (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel les plots conducteurs (1 1 ) sont disposés au niveau de tous les contacts potentiels (9) entre une piste conductrice (3) de la couche supérieure (2) et une piste conductrice (5) de la couche inférieure (4).
8. Capteur tactile multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'espacement (8) sont disposés sur la couche inférieure (4) et les moyens électromécaniques (10,1 1 ) comprennent une partie au moins desdits moyens d'espacement (8) agencés pour limiter la surface de contact électrique lors d'un contact entre au moins une piste conductrice (3) de la couche supérieure (2) et au moins une piste conductrice (5) de la couche inférieure (4).
9. Capteur tactile multicontacts (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel l'agencement des moyens d'espacement (8) consiste à leur faire occuper une grande surface, sauf au niveau des points de contact potentiel (9) entre une piste conductrice (3) de la couche supérieure (2) et une piste conductrice (5) de la couche inférieure (4).
10. Capteur tactile multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les couches supérieure (2) et inférieure (4) sont transparentes.
1 1 . Capteur tactile multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les pistes conductrices (3) de la couche supérieure (2) et les pistes conductrices (5) de la couche inférieure (4) forment une matrice de cellules rectangulaires.
12. Capteur tactile multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche supérieure (2) est située en dessous d'une couche (6) flexible.
13. Capteur tactile multicontacts (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche inférieure (4) est située au dessus d'une couche (7) rigide.
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