Brevet FR2644257A1 — publié le 19900914

CLAVIER A HEkBRANE La présente invention concerne un clavier à membrane. Ce type de dispositif permet de commander le fonctionnement d'un système informatique ou de tout autre appareil par la seule action du doigt de l'utilisateur. Il comporte une surface sur laquelle l'utilisateur déplace son doigt. La position du doigt reconnue par le dispositif, détermine le signal produit par le clavier à membrane et donc la commande effectuée. On connait des dispositifs de ce type qui comportent deux réseaux de conducteurs rectilignes parallèles, en nappe, ces deux réseaux étant approximativement perpendiculaires l'un à l'autre. L'utilisateur, lorsqu'il applique son doigt sur la surface du dispositif, met en contact deux conducteurs appartenant chacun à l'un des réseaux. Différents moyens connus peuvent être mis en oeuvre pour déterminer les coordonnées du point de contact et produire par l'intermédiaire d'une unité de traitement l'action désirée en fonction de cette position. La qualité d'un clavier à membrane dépend des moyens mis en oeuvre pour réaliser l'espacement des deux réseaux de conducteurs. En effet, en l'absence d'action extérieure telle que celle du doigt de l'utilisateur, aucun contact ne doit être réalisé entre ces deux réseaux, par contre le doigt de l'utilisateur doit établir un contact aussi longtemps qu'il reste appliqué sur la surface du dispositif. Il faut également souligner que les exigences de qualité sur chacun des composants du dispositif dépendent en grande partie de la définition exigée de ce clavier. Pour une dimension globale donnée du clavier, par exemple de l'ordre de vingt centimètres sur quatorze centimètres, la définition est le nombre de points de contact distincts permis par ce clavier. Les applications des claviers à membrane se multiplient Ils permettent de remplacer aussi bien les claviers traditionnels de type clavier de machine å écrire ou clavier d'ordinateur qui comportent un nombre de fonctions relativement limitées, que par ailleurs des dispositifs du type "souries" qui permettent de repérer la position d'un point dans un plan. Ce dernier type a d'application est actuellement considéré comme constituant un interface homme- machine particulièrement simple d'utilisation, permettant à l'utilisateur de se concentrer sur ses objectifs et "d'oublier1 la machine. Différents moyens d'espacement de réseaux de conducteurs ont jusqu'à présent été employés. Ces moyens d'espacement peuvent être constitués d'une feuille d'isolant percée d'ouvertures sensiblement circulaires au point de croisement des conducteurs des réseaux, ils peuvent également être constitués de points d'isolants formés par des polymères déposés sur l'un des supports des nappes conductrices. Ces points d'isolants sont soit régulièrement répartis soit répartis d'une manière aléatoire tel que cela a été récemment proposé. L'objet de la présente invention est la réalisation d'un clavier à membrane comportant deux réseaux de conducteurs rectilignes parallèles, ces deux réseaux étant approximativement perpendiculaires l'un à l'autre, le premier de ces réseaux étant porté par un support rigide ou souple mais collé sur un support rigide et le deuxième de ces réseaux étant porté par un support souple, des moyens d'espacement des deux réseaux conducteurs évitant leur mise en contact en l'absence d'une action extérieure et des moyens de traitement permettant de reconnaître le point de contact des réseaux produit par une action extérieure. De préférence, l'ensemble présente une certaine transparence à la lumière. L'objet de la présente invention est de proposer un clavier de ce type de bonne qualité, fiable dans son fonctionnement et de fabrication simple. A cet effet, les moyens d'espacement du clavier à membrane de l'invention comportent deux réseaux d'isolants rectilignes, continus et parallèles et chacun d'eux étant parallèle au réseau conducteur déposé sur l'autre support et intercalé dans celui-ci. Un autre objet de la présente invention est de proposer un tel clavier qui puisse avoir différents types de fonctionnement, permettant la détermination de la position du point de contact dans son plan et éventuellement la visualisation par l'utilisateur de différentes zones sur la surface sensible. A cet effet, selon un mode de réalisation préféré, les conducteurs sont très fins, les isolants et leurs supports sont transparents, le clavier comporte au moins une surface délimitant des zones visibles sur commande. Les moyens de traitement conférant lors de la visibilité de ces zones la même fonction à tous les points de contact compris å l'intérieur de ladite zone. L'invention sera décrite en détail en référence aux figures dans lesquelles La figure 1 représente le clavier de l'invention en fonctionnement dans un premier état. La figure 2 représente le clavier de l'invention en fonctionnement dans un deuxième état. La figure 3 représente la structure générale du clavier de l'invention. La figure 4A représente schématiquement la surface de définition de zones dans un exemple de réalisation. La figure 48 représente schématiquement un ensemble de trois lignes du réseau conducteur et de quatres colonnes du réseau isolant. La figure 4C représente sctématiquement un ensemble de trois colonnes du réseau conducteur et de quatres lignes du réseau isolant associé. . La figure 5 est une vue en perspective schématique d'un point du clavier, avant le rapprochement des deux supports. Sur la figure 1 est représenté le clavier à membrane i dans sa première fonction. Il est relié à un écran de visualisation 2 soit directement, soit par l'intermédiaire de moyens de traitement 3 éventuellement incorporés dans une unité de traitement 4 ayant des fonctions variées pouvant constituer par exemple l'unité centrale d'un ordinateur. La surface du clavier à membrane i peut dans cette fonction ne comporter aucun signe distinctif t l'utilisateur ayant alors connaissance de la position du contact électrique activé 5 à un instant donné par l'intermédiaire de la position du cuiseur 6 sur l'écran de visualisation 2. Différents cadres ou représentations peuvent être produits par l'unité de traitement 4 sur le dispositif de visualisation 2 de manière à préciser les fonctions remplies par l'ensemble du dispositif en fonction de la position du curseur 6 et donc du point activé 5. Selon un mode de réalisation, le clavier à membrane I a une surface active rectangulaire d'environ quinze centimètres sur vingt centimètres comportant vingt cinq lignes et quarante colonnes permettant donc la définition d'environ mille points. Le croisement d'une ligne conductrice 15 et d'une colonne conductrice 16 constitue un point 25. Dans le fonctionnement représenté sur la figure 2, des zones 32 sont visualisées à la surface du clavier à membrane 1 chacune de ces zones 32 définissant une touche. te fonctionnement du clavier t est alors analogue à celui d'un clavier à touches, quel que soit le point activé à l'intérieur d'une zone 32 il produit la fonction affectée à cette zone. Le clavier 1 comporte un réseau de conducteurs Il constituant les colonnes, c'est-à-dire parallèle aux petits côtés de la zone active du clavier porté par un support rigide 13. De manière analogue, le réseau de conducteurs 12 est porté par un support souple 14. Ce réseau constitue les lignes, c'est-à-dire qu'il est parallèle aux grands côtés de la surface active du clavier I (ou inversement). Les réseaux 11 et 12 sont formés sur leur support respectif par des dépôts sérigraphiques avec de l'encre conductrice à base d'argent. La largeur de chaque trait 21, 22 est de l'ordre de quatre dizième de millimètre. Les lignes et les colonnes conductrices sont reliées à des connecteurs 17 permettant la connexion du clavier aux moyens de traitement 3. De manière préférée, chaque ligne et chaque colonne conductrice est elle-mène constituée de plusieurs brins ou traits 18 réunis par une liaison conductrice 19, 20 & chacune de leurs extrémités. Chaque ligne et chaque colonne conductrice est de préférence composée de trois ou quatre brins ou traits 18. Un réseau de lignes isolantes continues 23, 24 est déposé perpendiculairenent au réseau conducteur 11, 12, sur chacun des supports 13, 14. Les lignes isolantes 23, 24 sont positionnées de telle sorte que lors de la superposition des deux supports 13, 14, elles se trouvent intercalées dans le réseau conducteur 12, 11 du support opposé ~4, 13. Ceci permet de s'affranchir dans une certaine mesure de la tolérance sur l'épaisseur des lignes isolantes 23, 34 des conducteurs 12, 11 puisque, aux points de croisement, on aura toujours entre les deux supports une distance égale au minimum à l'épaisseur de deux isolants. Ces réseaux isolants 21, 22 sont réalisés avec un vernis dit vernis ~épargneZ ou avec un mélange de polymères thermoadhésifs éventuellement thermodurcissables. Le dépôt de ces réseaux isolants 21, 22 peut également être réalisé par sérigraphie. Une épaisseur de trait isolant d'environ trois cents microns donne de bons résultats. Chacun des réseaux isolants 21, 22 est déposé sur le support 13, 14 du réseau conducteur de direction perpendiculaire. La largeur d'un trait isolant 18 est de préférence de 0,6 millimètre. Cette disposition des traits isolants 18 permet la réalisation d'un clavier de bonne qualité. Chaque point, isolant au repos et rendu conducteur par contact est ainsi constitué par le croisement de plusieurs conducteurs 18 de directions perpendiculaires, ce point étant délimité par un ensemble de deux fois #deux traits isolants 24, 25 perpendiculaires et qui se surperposent aux angles du carré. Sur les représentations simplifiées des figures, les brins conducteurs 18 et les isolants 24 apparaissent avec une section rectangulaire. En réalité, la forme de le section dépend de manière connue du type de dépôt. Elle est en général approximativement semi-circulaire. Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant du clavier à membrane de l'invention, il est possible sur commande, par exemple par les moyens de traitement 3 de faire apparaître à sa surface des zones visibles 2 et d'affecter simultanément à l'ensemble des points 25 compris à l'intérieur de chacune de ces zones une fonction unique. Cette disposition permet donc d'utiliser un seul et mène clavier 1 alternativement soit pour permettre le positionnement du curseur sur l'écran 2 soit un fonctionnement du clavier à la manière d'un clavier à touches. Ce clavier à touches peut présenter des configurations diverses en particulier une configuration permettant le fonctionnement d'un dispositif du type terminal vidéotexte par exemple "minitel". A cet effet, les réseaux conducteurs il, 12 sont assez fins et leurs supports 13, 14 et les réseaux isolants 21, 22 sont de préférence transparents. De plus, le clavier comporte une surface 35 présentant un aspect uniforme lorsqu'il est observé au moyen d'un éclairage par réflexion alors qu'il porte des zones rendues visibles lorsqu'vil est éclairé par transmission. L'éclairage par réflexion est généralement obtenu par l'éclairage ambiant extérieur, éclairage naturel ou éclairage de la pièce. L'éclairage par transmission est obtenu par l'alimentation d'une source placée sous le support rigide il également appelé "éclairage arrière". Cette source peut être par exemple un tube fluorescent 41. Dans un mode de réalisation préféré, le clavier à membrane 1 comporte une surface 35 constituée d'un support 31 transparent par exemple en polycarbonate sur lequel sont représentées des zones 32. Le support 31 est recouvert d'une peinture noire opaque sauf aux emplacements des zones 32. Les emplacements sont peints par exemple en rouge ou en vert de manière à rester partiellement transparents. En l'absence de l'alimentation de l'éclairage arrière 41 la deuxième surface 35 diffuse la lumière ambiante et présente un aspect noir alors que l'alimentation de l'éclairage arrière 41 permet de faire apparaître les zones 32 dessinées sur la surface 35. De préférence, et afin de solidariser l'ensemble du clavier à membrane le support rigide 11 a une surface supérieure à la surface active et les différentes couches constitutives du clavier à membrane (support rigide, support souple, première surface) sont collées les unes sur les autres. Le collage se fait sur toute la surface pour la surface noire et sur la périphérie pour les surfaces conductrices. REVENDICATIONS 1) Clavier à membrane (I) comportant Deux réseaux de conducteurs rectilignes (11, 12) parallèles, ces deux réseaux étant approximativement perpendiculaires l'un à l'autre, le premier de ces réseaux (11) étant porté par un support rigide (13) ou un support souple collé sur un support rigide, le deuxième de ces réseaux (12) étant porté par un support souple (14), . des moyens d'espacement des deux réseaux conducteurs évitant leur mise en contact en l'absence d'action extérieure, . des moyens de traitement (3) permettant de reconnaître le point (5) de contact des réseaux produits par une action extérieure, caractérisé en ce que les moyens d'espacement des deux réseaux conducteurs(~I, 12) sont constitués de deux réseaux d'isolants (21, 22) rectilignes continus parallèles chacun d'eux étant parallèle au réseau conducteur déposé sur le support opposé et intercalé dans celui-ci. 2) Clavier à membrane selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lignes d'isolants sont constituées de polymères thermoadhésifs déposés respectivement sur le support rigide et sur le support souple des réseaux conducteurs. 3) Clavier à membrane selon la revendication 2, caractérisé en ce que ces dépôts sont réalisés par sérigraphie. 4) Clavier à membrane selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les polymères thermoadhésifs sont thermodurcissables. 5) Clavier à membrane selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est associé à un écran (12) muni d'un curseur (6) et que l'activation d'un point (5) de contact détermine la position du curseur sur l'écran. 6) Clavier à membrane selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les conducteurs (11, 12), les isolants (21, 22) et leurs supports (13, 14) sont transparents et qu'il comporte au moins une surface t31) délimitant des zones (32) visibles sur commande, les moyens de traitement (3) conférant lors de la visibilité de ces zones la même fonction à tous les points (25) de contact compris à l'intérieur de chacune desdites zones (32). 7) Clavier à membrane selon la revendication 6, caractérisé en ce que la visibilité des zones (32) de la surface (31) est assurée par un éclairage arrière (41). 8) Clavier å membrane selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface délimitant les zones est recouverte d'une deuxième couche (35) ne réfléchissant pas la lumière et la transmettant. 9) Clavier à membrane selon la revendication 8, caractérisé en ce que le support souple (14) et les surfaces (31, 35) sont collés par leur périphérie sur le support rigide (13).