WO2017108896A1 - Interface de commande pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2017108896A1
WO2017108896A1 PCT/EP2016/082086 EP2016082086W WO2017108896A1 WO 2017108896 A1 WO2017108896 A1 WO 2017108896A1 EP 2016082086 W EP2016082086 W EP 2016082086W WO 2017108896 A1 WO2017108896 A1 WO 2017108896A1
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capacitive touch
interface according
touch panel
sensor
control interface
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PCT/EP2016/082086
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Anthony Aubry
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Dav
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    • 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
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • G—PHYSICS
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    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Definitions

  • the present invention relates to a control interface for a motor vehicle comprising in particular a capacitive touch screen.
  • multi-function touchscreen control interfaces are increasingly used to control electrical or electronic systems, such as an air conditioning system, an audio system or a navigation system.
  • Such interfaces are generally associated with a display screen and allow navigation in drop-down menus.
  • touchscreens There are several types of touchscreens, the most common being resistive touchscreens and capacitive touchscreens.
  • capacitive touch panels include glass or polycarbonate plates to generally have a rigidity such that they do not deform when pressed.
  • this information can be important in some cases to better interpret the commands of the user, in particular to validate for example the choice of a user in a menu.
  • the detection of the pressure can add an additional dimension or an additional degree of freedom to the touch screen that can be operated in many ways.
  • a solution is known from US 5 854 625 which has a control interface comprising four sensors configured to further measure the pressure force applied by a finger on a passive slab.
  • the variation of the capacitance value of each capacitor is measured to deduce the pressure applied to the slab in its entirety.
  • the touch screen must be suspended by springs above a support frame. It also turns out that the location of the finger of a user by this method is not very precise.
  • the touch panel described in this document can not be arranged directly above a display screen such as a TFT screen, because of the presence of a support frame on the one hand and a a control circuit and control suspended from the touch screen being interposed between the touch screen and the support frame on the other hand.
  • An object of the present invention is to provide an improved capacitive touch screen control interface for measuring the pressure of a finger on the capacitive touch screen while being directly associated with a display screen without alteration of the displayed image.
  • the present invention relates to a control interface for a motor vehicle comprising:
  • a capacitive touch panel comprising at least one capacitive location sensor defining a detection surface and configured to locate a user's finger on this detection surface of the capacitive touch panel, and
  • a display module comprising a display screen
  • the capacitive touch panel further comprises at least one non-contact distance-meter sensor configured to measure without contact a measurement value proportional to the distance between the non-contact distance-meter sensor and a metal element carried by the display module, and in that the capacitive touch screen is fixed on the screen display via a layer of transparent elastic optical adhesive allowing relative movement between said capacitive touch panel and the display screen when a user presses the capacitive touch panel.
  • the control interface may have one or more of the following features taken alone or in combination:
  • the capacitive touch screen is for example of rectangular shape and the control interface comprises four non-contact sensors forming distance-meter and arranged at the four corners of the capacitive touch screen.
  • Each non-contact distance-meter sensor comprises in particular a transmitting electrode and a receiving electrode, a characteristic value of the contactless distance-meter sensor varying according to the distance between the transmitting and receiving electrodes of a sensor. part and the metal element carried by the display module on the other hand.
  • the non-contact sensor may be a capacitive sensor, and in this case the characteristic value is in particular the capacitance.
  • the non-contact sensor can be of the same technology as the capacitive location sensor.
  • the non-contact sensor is an inductive sensor, and in this case the characteristic value is the inductance.
  • control interface comprises in particular a computing and processing unit configured to convert the measured characteristic value into a distance value between the transmission and reception electrodes on the one hand and the element metal carried by the display module on the other hand, each distance value corresponding to a pressure value exerted on the capacitive touch screen.
  • the transparent optical adhesive layer has a thickness of between 0.3mm and 2mm, in particular 1.5mm.
  • the transparent optical adhesive is for example a UV optical acrylate adhesive or an optical elastomer, in particular an optical silicone.
  • the transparent optical glue has a hardness included between 30 and 80 shore 00, in particular between 30 and 40 shore 00.
  • the control interface may further comprise a haptic feedback unit comprising at least one vibratory actuator mechanically connected directly or indirectly to the capacitive touch screen.
  • control interface comprises a frame of style fixed to the capacitive touch panel and said at least one vibratory actuator is fixed under the lower face of the stylistic frame so as to transmit a haptic feedback to the surface sensing capacitive touchscreen through the style frame.
  • Said metal element carried by the display module is in particular formed by a metal frame surrounding the display screen.
  • FIG. 1 shows an exploded perspective view from the front of a control interface according to one embodiment
  • FIG. 2 represents another schematic view from above of the control interface of FIG. 1,
  • FIG. 3 represents a partial diagrammatic cross-sectional view of the control interface of FIG. 1;
  • FIG. 4 represents a diagram making it possible to illustrate the operation of the control interface of FIG. 1, and
  • FIG. 5 represents a schematic view of a second embodiment of the control interface.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a first exemplary embodiment of a control interface 1 for a motor vehicle, for example arranged substantially vertically in a dashboard of the vehicle.
  • This control interface 1 finds a particularly advantageous use in a passenger compartment of a motor vehicle, in particular for being integrated in a control and display board for the purpose of displaying information concerning the functions to be controlled, for example the system, audio, air conditioning, heating, navigation system or the telephone system.
  • control interface 1 comprises a display module 3 comprising, on the one hand, a flat screen 5, for example a TFT screen, an LCD, LED or OLED screen and a support frame 7, in particular a metal frame with fixing feet 8 of said flat screen 5 to attach the control interface 1 to the vehicle structure.
  • a display module 3 comprising, on the one hand, a flat screen 5, for example a TFT screen, an LCD, LED or OLED screen and a support frame 7, in particular a metal frame with fixing feet 8 of said flat screen 5 to attach the control interface 1 to the vehicle structure.
  • the control interface 1 further comprises, moving away from the flat screen 5, a capacitive touch screen 9, a protection plate 11 and, optionally, a polarizing film 13.
  • the protection plate 11 is made of a transparent material, such as for example glass or polycarbonate, especially stained, smoked or crystal, and presents substantially the dimensions of an opening in a facade behind which the control interface 1 must be installed.
  • the protection plate 11 is for example glued by a transparent optical glue on the capacitive touch screen 9.
  • the thickness of the protection plate 11 is chosen so that the protection plate 11 with the polarizing film 13 is flush with the front face.
  • the protection plate 13 has a thickness of between 1.6 and 2 mm and the capacitive touch-sensitive panel 9 has a thickness of between 1.0 and 1.4 mm, preferably 1.2 mm.
  • the capacitive touch-sensitive panel 9 is generally rectangular in shape and comprises at least one capacitive location sensor 17 defining a detection surface and configured to locate a user's finger with good resolution. .
  • the capacitive location sensor 17 is for example made using electrodes in a transparent electrical conductor, in particular indium tin oxide (commonly called ITO) deposited on a transparent substrate, for example glass. It is therefore understood that at the level of the detection surface defined by the capacitive location sensor 17, the capacitive touch screen is optically transparent.
  • ITO indium tin oxide
  • the capacitive location sensor 17 allows in particular a user to select or activate a function, such as a function of the air conditioning system, navigation, car radio or scrolling and selecting a choice from a list , such as a phone list.
  • a function such as a function of the air conditioning system, navigation, car radio or scrolling and selecting a choice from a list , such as a phone list.
  • the capacitive touch-sensitive panel 9 further comprises at least one, in the present case four non-contact sensors 19 forming each distance-meter and configured to measure without contact a distance between the non-contact sensor 19 forming a distance-meter and a metal element carried by the display module 3.
  • Non-contact sensors are, for example, capacitive or inductive sensors.
  • non-contact sensors 19 can be integrated into the capacitive touch screen 9 at same as the capacitive location sensor 17. This has the advantage that the non-contact sensors 19 can be manufactured at the same time as the capacitive location sensor 17 and by an identical or at least similar process, which allows a reduction significant cost. Indeed, the non-contact sensor 19 can be made as a capacitive sensor with the same technology as the capacitive location sensor 17, that is to say also by deposition of a transparent electrical conductor, for example ⁇ , on a transparent substrate, for example glass.
  • Each non-contact distance measuring sensor 19 comprises a transmission electrode 19 A and a reception electrode 19B.
  • the metal element may be a metal element, for example in the form of a plate attached to the display module 3, but it is more advisable that the four non-contact sensors 19 forming a distance-meter are positioned outside the surface detection of the location sensor 17 and vis-à-vis the support frame 7 which is already metal and grounded to protect the screen electromagnetic disturbances.
  • This metal support frame 7 surrounds the display screen 5.
  • FIG. 3 which only shows a partial sectional view in an XY plane, it is shown that the capacitive touch-sensitive panel 9 is fixed to the display module 3 via a layer 21 of transparent elastic optical adhesive .
  • This layer 21 of transparent optical adhesive adheres both to the metal frame 7 and the display screen 5 and allows a relative movement in the X direction between said capacitive touch panel 9 and the display screen 5 when The user presses the capacitive touch pad 9. Indeed, pressing on the capacitive touch screen 9 or on the protection plate 11 with or without polarizing film 13 has the effect of compressing the layer 21 of transparent optical adhesive.
  • the layer 21 of transparent optical adhesive not only fulfills the function of fastening means but also the damping and transmitting function of a support force.
  • the transparent optical adhesive layer 21 has a thickness of between 0.3mm and 2mm, in particular 1.5mm.
  • the transparent optical glue is a UV optical acrylate glue.
  • the transparent optical adhesive is an optical elastomer, in particular an optical silicone.
  • the layer 21 of transparent optical glue has a hardness of between 30 and 80 shore 00, in particular between 30 and 40 shore 00.
  • Figure 4 shows a simplified diagram for explaining the operation of non-contact sensors 19 forming distance-meter.
  • the transmission electrode 19A emits an electric field, for example an alternating field in a given period.
  • the field lines 23 penetrate the layer 21 of optical glue, are deformed by the metal element formed by the frame 7 of the display module 3 to be received by the receiving electrode 19B.
  • the emission electrode 19A emits a magnetic field, for example an alternating field in a given period.
  • the field lines 23 penetrate the layer 21 of optical glue and are deformed by the metal element formed by the frame 7 of the display module 3 to be received by the receiving electrode 19B.
  • the electrodes 19A and 19B When touching the capacitive touch pad 9 according to the arrow 25, the electrodes 19A and 19B will move closer to the metal frame 7, which will have the effect of varying a characteristic measurement value (capacitance in the case of a capacitive sensor and the inductor in the case of an inductive sensor) of the non-contact sensor 19 forming a distance-meter. Placed in a resonance or oscillation circuit, the variation of the measurement characteristic value results in a variation of the resonance frequency which can be measured to determine this measurement characteristic value.
  • a characteristic measurement value capacitor in the case of a capacitive sensor and the inductor in the case of an inductive sensor
  • each non-contact sensor 19 forming a distance-meter, each measurement value corresponding to a determined distance between the non-contact sensor 19 on the one hand and the frame 7 of the display module 3.
  • each distance corresponds to a well-defined support force and therefore at a specific bearing pressure.
  • control interface 1 further comprises a computing and processing unit 27 (see FIG. 2) configured to convert, for example, a characteristic measurement value into a distance value between the transmission and reception electrodes 19A. 19B on the one hand and the metal frame 7 on the other hand, each distance value corresponding to a pressure value exerted on the capacitive touch panel 9.
  • a computing and processing unit 27 shown in FIG. 2 configured to convert, for example, a characteristic measurement value into a distance value between the transmission and reception electrodes 19A. 19B on the one hand and the metal frame 7 on the other hand, each distance value corresponding to a pressure value exerted on the capacitive touch panel 9.
  • FIG. 5 shows a simplified cross-sectional diagram of a second embodiment of the control interface 1.
  • This embodiment differs from that of FIGS. 1 to 3 in that it further comprises a haptic feedback unit 31 comprising at least one vibratory actuator 33 mechanically connected directly or indirectly to the capacitive touch panel 9.
  • L Vibration actuator 33 generates for example a vibration in a direction in the plane YZ (see arrow 35). This is interesting not to disturb the pressure measurements in direction X.
  • control interface 1 comprises, for example, a style frame 37 intended to be integrated in the facade of the dashboard and fixed, for example by gluing, to the capacitive touchscreen 9.
  • the vibratory actuator 33 is fixed beneath the underside of the stylistic frame 37 so that a haptic feedback can be transmitted to the sensing surface of the touchpad 9 via the stylistic frame 37.
  • the transparent optical adhesive layer 21 allows a certain relative movement in the Y-Z plane of the capacitive touch-sensitive panel 9 and thus also of the protection plate 11 with the polarizing film 13 with respect to the display module 3.
  • the control interface comprises an electronic card 39, such as a PCB for "Printed Circuit Board” in English, for example carrying microprocessors and control circuits.
  • the vibratory actuator 33 and the electrical card 39 are connected by cables not shown.
  • the vibration of the capacitive touch panel 9 makes it possible to provide a haptic feedback to the user in response to a contact, such as a support or movement of his finger or any other activation means (for example a stylus).
  • the return is said "haptic" because it is noticeable by the touch of the touch screen capacitive 9.
  • the vibratory actuator 33 is for example ERM type (for "Eccentric Rotating-Mass” in English) also called “vibrating motor” or feeder motor.
  • the vibratory actuator 33 is of the electromagnetic type. It relies for example on a technology similar to that of the speaker (in English: “Voice-Coil”).
  • the vibratory actuator 33 is for example an LRA (for "Linear Resonant Actuator” in English), also called “linear motor”.
  • the moving part is for example formed by a movable magnet sliding inside a fixed coil or by a movable coil sliding around a fixed magnet, the movable part and the fixed part cooperating by electromagnetic effect.
  • the vibratory actuator 33 is of piezoelectric type.
  • the layer 21 of transparent optical glue also acts as a shock absorber of the vibrations generated by the vibratory actuator 33 and makes it possible to limit the displacement in X capacitive touch screen 9 to the display module 3.
  • a haptic feedback can be generated in response to the detected support, for example when the duration and the force of the support cross a respective threshold while the user's finger is still in contact or when the displacement measurement indicates that the user is releasing his finger from the capacitive touch screen 9.
  • the vibration of the capacitive touch panel 9 does not disturb the measurement of the displacement thereof. Firstly because the displacement measurement of the capacitive touch screen 9 is subsequent to the acquisition of the measurement. Then, because the vibration of the capacitive touch-sensitive panel 9 is not necessarily and solely directed in the vertical direction X of the displacement measured, but can also be directed in the plane (Y, Z) of the capacitive touch-sensitive panel 9, and therefore with little effect of the vibrations in the vertical direction X of the displacement measurement. Furthermore, the vibration is emitted only over a very short time, such as less than 200 milliseconds, which has little impact on the measurement of the displacement that can be performed continuously.
  • the haptic feedback unit 31 it is also possible to configure the haptic feedback unit 31 to differentiate the vibration displacement measurement from the capacitive touch screen 9 or to determine an average displacement, to be compared according to whether the capacitive touch panel 9 vibrates or not, with average displacement thresholds with or without vibrations.
  • the haptic feedback unit 31 may for example define the shape (or shape), the frequency, the phase shift, the amplitude of the acceleration, the duration of the vibration for example in relation to the displacement of the mobile part formed by the capacitive touch screen 9, the protective plate 11 and the polarizer film 13, and thus relative to the pressing force exerted by the user.
  • This dependence is for example a proportional relation or a mathematical law or can be predefined in a correspondence table previously stored in the memory of the haptic feedback unit 31.
  • the haptic feedback unit 31 can be configured to control the vibratory actuator 33 in order to generate a haptic feedback only when the measured displacement is greater than a trigger threshold.
  • the programming of the haptic feedback according to trip thresholds makes it possible in particular to differentiate the user's finger walk on the capacitive touch screen 9, from the support intentionally made to activate or select a command for example. It also avoids untimely generations of haptic feedback that could occur by involuntary grazing of the capacitive touch screen 9.
  • control interface 1 is not very complex and made from a limited number of parts.
  • capacitive sensors 19 forming a distance-meter in the capacitive touch screen 9 and using in particular the metal frame 7 for measuring the compression between the capacitive touch panel 9 and the display module 3, we gain substantially in simplicity of assembly, assembly time and cost.

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Abstract

L'invention concerne une interface de commande pour véhicule automobile comportant: - une dalle tactile capacitive (9) comportant au moins un capteur capacitif de localisation (17) définissant une surface de détection et configuré pour localiser un doigt d'un utilisateur sur cette surface de détection de la dalle tactile capacitive (9), et - un module d'affichage (3) comprenant un écran d'affichage (5). La dalle tactile capacitive (9) comporte en outre au moins un capteur sans contact (19) formant distance-mètre configuré pour mesurer sans contact une valeur de mesure proportionnelle à la distance entre le capteur sans contact formant distance-mètre (19) et un élément métallique (7) porté par le module d'affichage (3), et la dalle tactile capacitive (9) est fixée à l'écran d'affichage (5) par l'intermédiaire d'une couche (21) de colle optique élastique transparente permettant un mouvement relatif entre ladite dalle tactile capacitive (9) et l'écran d'affichage (5) lorsqu'un utilisateur appuie sur la dalle tactile capacitive (9).

Description

INTERFACE DE COMMANDE POUR VEHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne une interface de commande pour véhicule automobile comprenant en particulier une dalle tactile capacitive.
Dans le domaine automobile, les interfaces de commande multifonctions à dalle tactile sont de plus en plus utilisées pour commander des systèmes électriques ou électroniques, tels qu'un système de climatisation, un système audio ou encore un système de navigation . De telles interfaces sont généralement associées à un écran d'affichage et permettent une navigation dans des menus déroulants.
Il existe plusieurs types de dalles tactiles, les plus courantes étant les dalles tactiles résistives et les dalles tactiles capacitives.
Contrairement aux dalles tactiles résistives, les dalles tactiles capacitives comprennent des plaques de verre ou de polycarbonate pour présenter généralement une rigidité telle qu'elles ne se déforment pas lorsque l'on appuie dessus.
Il en résulte que dans le cas de dalles tactiles capacitives, on ne parvient pas à détecter la force d'appui avec laquelle l'utilisateur appuie sur la surface.
Or, cette information peut être importante dans certains cas pour mieux interpréter les commandes de l'utilisateur, en particulier pour valider par exemple le choix d'un utilisateur dans un menu.
Si on va plus loin, on peut dire que la détection de la pression permet d'ajouter une dimension supplémentaire ou un degré de liberté additionnel à la dalle tactile qui peut être exploité de maintes façons.
Une solution est connue du document US 5 854 625 qui présente une interface de commande comportant quatre capteurs configurés pour mesurer de plus la force de pression appliquée par un doigt sur une dalle passive.
Pour mesurer la pression sur la dalle, on mesure la variation de la valeur de capacitance de chaque capacité pour en déduire la pression appliquée sur la dalle dans son entier. Par des calculs d'additions et de soustractions des forces, on localise la position d'un doigt d'un utilisateur.
Cette solution est cependant onéreuse et complexe à installer.
En effet, la dalle tactile doit être suspendue par des ressorts au-dessus d'un cadre de support. II s'avère aussi que la localisation du doigt d'un utilisateur par cette méthode n 'est pas très précise.
En outre, la dalle tactile décrite dans ce document ne peut pas être disposée directement au-dessus d'un écran d'affichage comme par exemple un écran TFT, du fait de la présence d'un cadre de support d'une part et d'un circuit de contrôle et de commande suspendu à la dalle tactile en étant interposé entre la dalle tactile et le cadre de support d'autre part.
Et même si la dalle tactile et le cadre de support étaient transparents et si on déplaçait le circuit de contrôle et de commande à un autre endroit, la solution du document US 5 854 625 induirait automatiquement un problème au niveau de l'affichage par l'écran.
En effet, il y aurait une lame d'air importante entre la dalle tactile et l'écran d'affichage de sorte que la lumière projetée par l'écran TFT subirait de multiples réfractions et l'image apparaîtrait floue pour un utilisateur à cause de de phénomènes de biréfringence.
Un but de la présente invention est de proposer une interface de commande à dalle tactile capacitive améliorée permettant de mesurer la pression d'un doigt exercée sur la dalle tactile capacitive tout en pouvant être associée directement à un écran d'affichage sans altération de l'image affichée.
A cet effet, la présente invention a pour objet une interface de commande pour véhicule automobile comportant :
- une dalle tactile capacitive comportant au moins un capteur capacitif de localisation définissant une surface de détection et configuré pour localiser un doigt d'un utilisateur sur cette surface de détection de la dalle tactile capacitive, et
- un module d'affichage comprenant un écran d'affichage,
caractérisée en ce que la dalle tactile capacitive comporte en outre au moins un capteur sans contact formant distance-mètre configuré pour mesurer sans contact une valeur de mesure proportionnelle à la distance entre le capteur sans contact formant distance-mètre et un élément métallique porté par le module d'affichage, et en ce que la dalle tactile capacitive est fixée à l'écran d'affichage par l'intermédiaire d'une couche de colle optique élastique transparente permettant un mouvement relatif entre ladite dalle tactile capacitive et l'écran d'affichage lorsqu'un utilisateur appuie sur la dalle tactile capacitive. L'interface de commande peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
Selon un aspect, la dalle tactile capacitive est par exemple de forme rectangulaire et l'interface de commande comporte quatre capteurs sans contact formant distance- mètre et disposés au niveau des quatre coins de la dalle tactile capacitive.
Chaque capteur sans contact formant distance-mètre comprend notamment une électrode d'émission et une électrode de réception, une valeur caractéristique du capteur sans contact formant distance-mètre variant en fonction de la distance entre les électrodes d'émission et de réception d'une part et l'élément métallique porté par le module d'affichage d'autre part.
Selon une première variante, le capteur sans contact peut être un capteur capacitif, et dans ce cas la valeur caractéristique est en particulier la capacitance. Le capteur sans contact peut être de même technologie que le capteur capacitif de localisation .
Selon une deuxième variante, le capteur sans contact est un capteur inductif, et dans ce cas, la valeur caractéristique est l'inductance.
Selon encore un autre aspect, l'interface de commande comprend en particulier une unité de calcul et de traitement configurée pour convertir la valeur caractéristique mesurée en une valeur de distance entre les électrodes d'émission et de réception d'une part et l'élément métallique porté par le module d'affichage d'autre part, chaque valeur de distance correspondant à une valeur de pression exercée sur la dalle tactile capacitive.
On peut prévoir que la couche de colle optique transparente possède une épaisseur comprise entre 0 ,3mm et 2mm, notamment 1,5mm.
La colle optique transparente est par exemple une colle acrylate optique UV ou un élastomère optique, en particulier une silicone optique.
Selon un autre aspect, la colle optique transparente possède une dureté comprise entre 30 et 80 shore 00 , notamment entre 30 et 40 shore 00.
L'interface de commande peut comporter en outre une unité de retour haptique comportant au moins un actionneur vibratoire relié de façon mécanique directement ou indirectement à la dalle tactile capacitive.
Selon encore un autre aspect, l'interface de commande comprend un cadre de style fixé à la dalle tactile capacitive et ledit au moins un actionneur vibratoire est fixé sous la face inférieure du cadre de style de manière à pouvoir transmettre un retour haptique à la surface de détection de la dalle tactile capacitive par l'intermédiaire du cadre de style.
Ledit élément métallique porté par le module d'affichage est en particulier formé par un cadre métallique ceinturant l'écran d'affichage.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que sur les figures annexées qui représentent un exemple de réalisation non limitatif de l'invention et sur lesquelles :
la figure 1 montre une vue en perspective éclatée depuis l'avant d'une interface de commande selon un mode de réalisation,
- la figure 2 représente une autre vue schématique de dessus de l'interface de commande de la figure 1,
la figure 3 représente une vue schématique partielle en coupe transversale de l'interface de commande de la figure 1,
la figure 4 représente un schéma permettant d'illustrer le fonctionnement de l'interface de commande de la figure 1, et
la figure 5 représente une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation de l'interface de commande.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation . De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
On désigne le plan horizontal (X, Y) et la direction verticale Z par le trièdre (X, Y, Z) indiqué sur la figure 1, fixe par rapport à une interface de commande 1. Ces axes peuvent correspondre à la dénomination des axes dans un véhicule automobile, c'est-à- dire par convention, dans un véhicule, l'axe X correspond à l'axe longitudinal du véhicule, Y correspond à l'axe transversal du véhicule et l'axe Z à l'axe vertical du véhicule.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La figure 1 représente selon une vue en perspective éclatée un premier exemple de réalisation d'une interface de commande 1 pour véhicule automobile, par exemple agencée sensiblement verticalement dans un tableau de bord du véhicule.
Cette interface de commande 1 trouve une utilisation particulièrement avantageuse dans un habitacle de véhicule automobile, notamment pour être intégré dans un tableau de commande et d'affichage dans le but d'afficher des informations concernant les fonctions à commander par exemple le système, audio, la climatisation, le chauffage, le système de navigation ou encore le système de téléphonie.
Plus particulièrement, l'interface de commande 1 comprend un module d'affichage 3 comportant d'une part un écran plat 5, par exemple un écran TFT, un écran LCD, LED ou OLED et un cadre de support 7, notamment métallique avec des pieds de fixation 8 dudit écran plat 5 pour fixer l'interface de commande 1 à la structure du véhicule.
L'interface de commande 1 comprend de plus, en s'éloignant de l'écran plat 5, une dalle tactile capacitive 9, une plaque de protection 11 et, de façon facultative, un film polariseur 13.
La plaque de protection 11 est réalisée en un matériau transparent, comme par exemple en verre ou en polycarbonate, notamment teinté, fumé ou cristal, et présente sensiblement les dimensions d'une ouverture ménagée dans une façade derrière laquelle l'interface de commande 1 doit être installée. La plaque de protection 11 est par exemple collée par une colle optique transparente sur la dalle tactile capacitive 9.
L'épaisseur de la plaque de protection 11 est choisie de manière que la plaque de protection 11 avec le film polariseur 13 affleure la face de façade.
A titre d'exemple, la plaque de protection 13 possède une épaisseur comprise entre 1,6 et 2mm et la dalle tactile capacitive 9 possède une épaisseur comprise entre 1,0 et 1,4 mm, de préférence 1,2mm.
Bien entendu, des variantes plus simples sont envisageables, par exemple sans film polariseur 13.
Comme on le voit sur les figures 1 à 3, la dalle tactile capacitive 9 est de forme générale rectangulaire et comporte au moins un capteur capacitif de localisation 17 définissant une surface de détection et configuré pour localiser un doigt d'un utilisateur avec une bonne résolution .
Le capteur capacitif de localisation 17 est par exemple réalisé à l'aide d'électrodes en un conducteur électrique transparent, en particulier en oxyde d'indium étain (communément appelé ITO) déposé sur un substrat transparent, par exemple du verre. On comprend donc qu'au niveau de la surface de détection définie par le capteur capacitif de localisation 17, la dalle tactile capacitive est optiquement transparente.
Le capteur capacitif de localisation 17 permet notamment à un utilisateur de sélectionner ou d'activer une fonction, telle qu'une fonction du système de climatisation, de navigation, de l'autoradio ou le défilement et la sélection d'un choix parmi une liste, telle qu'une liste téléphonique.
Dans des zones périphériques de la dalle tactile capacitive 9, à l'abri du regard d'un utilisateur, par exemple du fait d'un cache, notamment au niveau des coins, la dalle tactile capacitive 9 comporte en outre au moins un, dans le présent cas quatre capteurs sans contact 19 formant chacun distance-mètre et configuré pour mesurer sans contact une distance entre le capteur sans contact 19 formant distance-mètre et un élément métallique porté par le module d'affichage 3.
Les capteurs sans contact sont par exemple des capteurs capacitifs ou inductifs.
Ces capteurs sans contact 19 peuvent être intégrés à la dalle tactile capacitive 9 au même titre que le capteur capacitif de localisation 17. Ceci présente l'avantage que les capteurs sans contact 19 peuvent être fabriqués en même temps que le capteur capacitif de localisation 17 et par un processus identique ou pour le moins similaire, ce qui permet une réduction de coût importante. En effet, le capteur sans contact 19 peut être réalisé en tant que capteur capacitif avec la même technologie que le capteur capacitif de localisation 17, c'est-à-dire également par dépôt d'un conducteur électrique transparent, par exemple de ΙΤΟ, sur un substrat transparent, par exemple du verre.
Chaque capteur sans contact 19 formant distance-mètre comporte une électrode d'émission 19 A et une électrode de réception 19B.
L'élément métallique peut être un élément métallique rapporté, par exemple en forme de plaque fixée au module d'affichage 3, mais il s'avère plus judicieux que les quatre capteurs sans contact 19 formant distance-mètre soient positionnés en dehors de la surface de détection du capteur de localisation 17 et en vis-à-vis du cadre de support 7 qui lui est déjà métallique et relié à la masse pour protéger l'écran des perturbations électromagnétiques. Ce cadre de support 7 métallique ceinture l'écran d'affichage 5.
Sur la figure 3 qui ne présente qu'une vue en coupe partielle dans un plan X-Y, il est représenté que la dalle tactile capacitive 9 est fixée au module d'affichage 3 par l'intermédiaire d'une couche 21 de colle optique élastique transparente.
Cette couche 21 de colle optique transparente adhère aussi bien au cadre métallique 7 qu'à l'écran d'affichage 5 et permet un mouvement relatif selon la direction X entre ladite dalle tactile capacitive 9 et l'écran d'affichage 5 lorsqu'un utilisateur appuie sur la dalle tactile capacitive 9. En effet, un appui sur la dalle tactile capacitive 9 ou sur la plaque de protection 11 avec ou sans film polariseur 13 a pour effet de comprimer la couche 21 de colle optique transparente.
Ainsi, la couche 21 de colle optique transparente remplit non seulement la fonction de moyen de fixation mais aussi la fonction d'amortisseur et de transmetteur d'un effort d'appui.
La couche de colle optique transparente 21 possède une épaisseur comprise entre 0 ,3mm et 2mm, notamment 1,5mm.
Selon une première variante, la colle optique transparente est une colle acrylate optique UV. Selon une seconde variante, la colle optique transparente est un élastomère optique, en particulier une silicone optique.
Pour permettre une compression de la couche 21 de colle optique transparente, celle-ci possède une dureté comprise entre 30 et 80 shore 00 , notamment entre 30 et 40 shore 00.
La figure 4 montre un schéma simplifié pour permettre d'expliquer le fonctionnement des capteurs sans contact 19 formant distance-mètre.
En effet, dans le cas où le capteur sans contact 19 est un capteur capacitif, l'électrode d'émission 19A émet un champ électrique, par exemple alternatif selon une période donnée. Les lignes de champs 23 pénètrent dans la couche 21 de colle optique, sont déformées par l'élément métallique formé par le cadre 7 du module d'affichage 3 pour être reçues par l'électrode de réception 19B.
Dans le cas où le capteur sans contact 19 est un capteur inductif, l'électrode d'émission 19A émet un champ magnétique, par exemple alternatif selon une période donnée. Les lignes de champs 23 pénètrent dans la couche 21 de colle optique et sont déformées par l'élément métallique formé par le cadre 7 du module d'affichage 3 pour être reçues par l'électrode de réception 19B.
Lorsque l'on appuie sur la dalle capacitive tactile 9 selon la flèche 25, les électrodes 19A et 19B vont se rapprocher du cadre métallique 7, ce qui aura pour conséquence de faire varier une valeur caractéristique de mesure (la capacitance dans le cas d'un capteur capacitif et l'inductance dans le cas d'un capteur inductif) du capteur sans contact 19 formant distance-mètre. Placé dans un circuit de résonnance ou d'oscillation, la variation de la valeur caractéristique de mesure a pour conséquence une variation de la fréquence de résonnance ce qui peut être mesuré pour déterminer cette valeur caractéristique de mesure.
On peut ainsi mesurer la valeur caractéristique de mesure de chaque capteur sans contact 19 formant distance-mètre, chaque valeur de mesure correspondant à une distance déterminée entre le capteur sans contact 19 d'une part et le cadre 7 du module d'affichage 3.
Etant donné que la plage de pressions d'appui sur la couche 21 de colle optique est une plage linéaire répondant à la loi de Hooke, chaque distance correspond à une force d'appui bien déterminée et donc à une pression d'appui spécifique.
Par ailleurs, l'interface de commande 1 comprend en outre une unité 27 de calcul et de traitement (voir figure 2) configurée pour convertir par exemple une valeur de mesure caractéristique en une valeur de distance entre les électrodes d'émission 19A et de réception 19B d'une part et le cadre métallique 7 d'autre part, chaque valeur de distance correspondant à une valeur de pression exercée sur la dalle tactile capacitive 9.
La figure 5 montre un schéma simplifié en coupe transversale d'un second mode de réalisation de l'interface de commande 1.
Ce mode de réalisation se distingue de celui des figures 1 à 3 par le fait qu'elle comporte en outre une unité de retour haptique 31 comportant au moins un actionneur vibratoire 33 relié de façon mécanique directement ou indirectement à la dalle tactile capacitive 9. L'actionneur vibratoire 33 génère par exemple une vibration selon une direction dans le plan Y-Z (voir flèche 35). Ceci est intéressant pour ne pas perturber les mesures de pression selon la direction X.
Comme on le voit sur la figure 5, l'interface de commande 1 comprend par exemple un cadre de style 37 destiné à être intégré à la façade du tableau de bord et fixé, par exemple par collage, à la dalle tactile capacitive 9. L'actionneur vibratoire 33 est fixé sous la face inférieure du cadre de style 37 de manière à pouvoir transmettre un retour haptique à la surface de détection de la dalle tactile 9 par l'intermédiaire du cadre de style 37.
En effet, la couche 21 de colle optique transparente permet un certain mouvement relatif dans la plan Y-Z de la dalle tactile capacitive 9 et donc aussi de la plaque de protection 11 avec le film polariseur 13 par rapport au module d'affichage 3.
Pour piloter l'actionneur vibratoire 33, l'interface de commande comporte une carte électronique 39, tel qu'un PCB pour « Printed circuit Board » en anglais, portant par exemple des microprocesseurs et des circuits de commande. L'actionneur vibratoire 33 et la carte électrique 39 sont reliées par des câbles non représentés.
La vibration de la dalle tactile capacitive 9 permet de fournir un retour haptique à l'utilisateur en réponse à un contact, tel qu'un appui ou un déplacement de son doigt ou tout autre moyen d'activation (par exemple un stylet).
Le retour est dit « haptique » , car il est perceptible par le toucher de la dalle tactile capacitive 9.
L'actionneur vibratoire 33 est par exemple de type ERM (pour « Eccentric Rotating-Mass » en anglais) également appelé « moteur vibrant » ou moteur à masselotte. Selon un autre exemple, l'actionneur vibratoire 33 est de type électromagnétique. Il repose par exemple sur une technologie similaire à celle du Haut- Parleur (en anglais : « Voice-Coil »). L'actionneur vibratoire 33 est par exemple un LRA (pour « Linear Résonant Actuator » en anglais), également appelé « moteur linéaire » . La partie mobile est par exemple formée par un aimant mobile coulissant à l'intérieur d'une bobine fixe ou par une bobine mobile coulissant autour d'un aimant fixe, la partie mobile et la partie fixe coopérant par effet électromagnétique. Selon un autre exemple, l'actionneur vibratoire 33 est de type piézoélectrique.
Du fait de la suspension de l'actionneur vibratoire 33 à la face inférieure du cadre de style 37, la couche 21 de colle optique transparente joue également le rôle d'un amortisseur des vibrations générées par l'actionneur vibratoire 33 et permet de limiter le déplacement en X de dalle tactile capacitive 9 vers le module d'affichage 3.
Un retour haptique peut être généré en réponse à l'appui détecté, par exemple lorsque la durée et la force de l'appui franchissent un seuil respectif alors que le doigt de l'utilisateur est toujours en contact ou lorsque la mesure du déplacement indique que l'utilisateur est en train de relâcher son doigt de la dalle tactile capacitive 9.
II est à noter que la vibration de la dalle tactile capacitive 9 ne perturbe pas la mesure du déplacement de celle-ci. D'abord parce que la mesure du déplacement de la dalle tactile capacitive 9 est postérieure à l'acquisition de la mesure. Ensuite, parce que la vibration de la dalle tactile capacitive 9 n'est pas forcément et uniquement dirigée dans la direction verticale X du déplacement mesuré mais peut être aussi dirigée dans le plan (Y, Z) de la dalle tactile capacitive 9, et donc avec peu d'effets des vibrations dans la direction verticale X de la mesure du déplacement. Par ailleurs, la vibration n 'est émise que sur une durée très courte, telle qu 'inférieure à 200 millisecondes, ce qui impacte peu la mesure du déplacement qui peut être réalisée en permanence. Enfin, il est également possible de configurer l'unité de retour haptique 31 pour différencier la mesure du déplacement des vibrations de la dalle tactile capacitive 9 ou pour déterminer un déplacement moyen, à comparer selon que la dalle tactile capacitive 9 vibre ou non, avec des seuils de déplacements moyens avec ou sans vibrations.
Plus précisément, l'unité de retour haptique 31 peut par exemple définir l'allure (ou forme), la fréquence, le déphasage, l'amplitude de l'accélération, la durée de la vibration par exemple en relation avec le déplacement de la partie mobile formée par la dalle tactile capacitive 9, la plaque de protection 11 et le cas échant le film polariseur 13, et donc relativement à la force d'appui exercée par l'utilisateur. Cette dépendance est par exemple une relation proportionnelle ou une loi mathématique ou peut être prédéfinie dans un tableau de correspondance préalablement stocké dans la mémoire de l'unité de retour haptique 31.
On peut aussi prévoir par exemple que l'unité de retour haptique 31 soit configurée pour piloter l'actionneur vibratoire 33 afin de générer un retour haptique uniquement lorsque le déplacement mesuré est supérieur à un seuil de déclenchement. La programmation du retour haptique en fonction de seuils de déclenchements permet notamment de différencier la promenade du doigt de l'utilisateur sur la dalle tactile capacitive 9, de l'appui intentionnellement réalisé pour activer ou sélectionner une commande par exemple. On évite également des générations intempestives de retour haptique qui pourraient survenir par frôlement involontaire de la dalle tactile capacitive 9.
On comprend donc que l'interface de commande 1 est peu complexe et réalisée à partir d'un nombre limité de pièces.
En effet, en intégrant des capteurs capacitifs 19 formant distance-mètre dans la dalle tactile capacitive 9 et en utilisant en particulier le cadre métallique 7 pour la mesure de la compression entre la dalle tactile capacitive 9 et le module d'affichage 3, on gagne sensiblement en simplicité de montage, en temps d'assemblage et en coût de revient.

Claims

REVENDICATIONS
Interface de commande ( 1) pour véhicule automobile comportant :
- une dalle tactile capacitive (9) comportant au moins un capteur capacitif de localisation ( 17) définissant une surface de détection et configuré pour localiser un doigt d'un utilisateur sur cette surface de détection de la dalle tactile capacitive (9), et
- un module d'affichage (3) comprenant un écran d'affichage (5),
caractérisée en ce que la dalle tactile capacitive (9) comporte en outre au moins un capteur sans contact ( 19) formant distance-mètre configuré pour mesurer sans contact une valeur de mesure proportionnelle à la distance entre le capteur sans contact formant distance-mètre ( 19) et un élément métallique (7) porté par le module d'affichage (3), et en ce que la dalle tactile capacitive (9) est fixée à l'écran d'affichage (5) par l'intermédiaire d'une couche (21) de colle optique élastique transparente permettant un mouvement relatif entre ladite dalle tactile capacitive (9) et l'écran d'affichage (5) lorsqu'un utilisateur appuie sur la dalle tactile capacitive (9).
Interface de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que la dalle tactile capacitive (9) est de forme rectangulaire et en ce qu'elle comporte quatre capteurs sans contact ( 19) formant distance-mètre et disposés au niveau des quatre coins de la dalle tactile capacitive (9).
Interface de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque capteur sans contact ( 19) formant distance-mètre comprend une électrode d'émission ( 19 A) et une électrode de réception ( 19B), une valeur caractéristique du capteur sans contact ( 19) formant distance-mètre variant en fonction de la distance entre les électrodes d'émission ( 19 A) et de réception ( 19B) d'une part et l'élément métallique (7) porté par le module d'affichage (3) d'autre part.
Interface de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le capteur sans contact ( 19) est un capteur capacitif.
Interface de commande selon les revendications 3 et 4 prises ensemble, caractérisée en ce que la valeur caractéristique est la capacitance.
Interface de commande selon les revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que le capteur sans contact ( 19) est de même technologie que le capteur capacitif de localisation ( 17).
Interface de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le capteur sans contact ( 19) est un capteur inductif.
Interface de commande selon les revendications 3 et 7 prises ensemble, caractérisée en ce que la valeur caractéristique est l'inductance.
Interface de commande selon l'une quelconque des revendications 3 à 8 , caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une unité de calcul et de traitement (27) configurée pour convertir la valeur caractéristique mesurée en une valeur de distance entre les électrodes d'émission ( 19 A) et de réception ( 19B) d'une part et l'élément métallique (7) porté par le module d'affichage (3) d'autre part, chaque valeur de distance correspondant à une valeur de pression exercée sur la dalle tactile capacitive (3) .
10. Interface selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la couche (21) de colle optique transparente possède une épaisseur comprise entre 0 ,3mm et 2mm, notamment 1,5mm.
11. Interface selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 , caractérisée en ce que la colle optique transparente est une colle acrylate optique UV.
12. Interface selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 , caractérisée en ce que la colle optique transparente est un élastomère optique, en particulier une silicone optique.
13. Interface selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la colle optique transparente possède une dureté comprise entre 30 et 80 shore
00 , notamment entre 30 et 40 shore 00.
14. Interface selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une unité de retour haptique (31) comportant au moins un actionneur vibratoire (33) relié de façon mécanique directement ou indirectement à la dalle tactile capacitive (9).
15. Interface selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comprend un cadre de style fixé à la dalle tactile capacitive et en ce que ledit au moins un actionneur vibratoire (33) est fixé sous la face inférieure du cadre de style (37) de manière à pouvoir transmettre un retour haptique à la surface de détection de la dalle tactile capacitive (9) par l'intermédiaire du cadre de style (37).
16. Interface selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que ledit élément métallique porté par le module d'affichage (3) est formé par un cadre métallique (7) ceinturant l'écran d'affichage (5).
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