Brevet FR2704332A1 — publié le 19941028

La présente invention concerne les claviers digitaux à touches sensitives. De tels claviers digitaux sont par exemple décrits par les brevets FR-A-2 555 841, FR-A-2 596 542 et FR-A-2 661 575. On sait que les claviers digitaux à touches sensitives présentent de nombreux avantages puisqu'ils sont totalement statiques, contrairement aux claviers mécaniques ou à membranes, ce qui élimine les problèmes de résistance aux chocs, d'usure et d'étanchéité aux liquides et aux poussières. On sait de plus que les touches sensitives d'un clavier digital sont généralement accessibles à travers une plaque transparente et électriquement isolante, et sont portées, ainsi que les composants électroniques du clavier, par un support électriquement isolant. Dans les claviers digitaux connus, ce support électriquement isolant est constitué de deux plaquettes de circuit imprimé agencées l'une en regard de l'autre, l'une desdites plaquettes portant les touches sensitives et éventuellement quelques composants électroniques, tandis que l'autre plaquette, reliée électriquement à la première, porte le reste, c'està-dire l'essentiel, des composants électroniques. Un tel agencement à double plaquette est imposé par des considérations pratiques. En effet, les touches sensitives, qui présentent une aire importante, en particulier pour des raisons de sensibilité, occupent la majeure partie de la surface qui les porte, de sorte que l'utilisation d'une seule plaquette est insuffisante pour permettre de plus la mise en place de tous les composants électroniques. Le support des claviers doit donc comporter deux plaquettes. Les liaisons électriques, et au moins partiellement mécaniques, de ces deux plaquettes sont réalisées au moyen d'éléments de connexion mâles et femelles coopérants, de petite taille et agencés respectivement sur l'une et l'autre desdites plaquettes. I1 en résulte d'évidentes difficultés d'assemblage desdites plaquettes, augmentant considérable- ment les coûts de fabrication. En outre, il peut se produire que la plaquette, qui porte les touches sensitives et qui est pressée contre la plaque transparente, présente des défauts de planéité, de sorte que des lames d'air apparaissent entre certaines desdites touches sensitives et la plaque transparente. De telles lames d'air sont susceptibles de rendre certaines des touches sensitives concernées insensibles à une sollicitation de la part de l'utilisateur du clavier digital ou, à tout le moins, introduisent des différences de sensibilité entre lesdites touches sensitives, ce qui provoque évidemment des problèmes de fonctionnement du clavier digital. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. A cette fin, le clavier digital à touches sensitives, accessibles à travers une plaque transparente et électriquement isolante, comportant des composants électroniques portés par un support électriquement isolant, est remarquable, selon l'invention, en ce que ledit support électriquement isolant est constitué d'une plaquette de circuit imprimé unique et en ce que chaque touche sensitive comporte une tête électriquement conductrice reliée mécaniquement à ladite plaquette unique par un organe à longueur variable et reliée électriquement à une zone conductrice de ladite plaquette unique par un moyen de connexion également à longueur variable, lesdites têtes étant en appui élastique contre la face interne de ladite plaque transparente. Grâce audit organe et audit moyen de connexion à longueur variable, il est possible d'avoir des touches sensitives (têtes) d'aire appropriée, sans pour autant que lesdites touches occupent une grande partie de la surface du support. En effet, lesdites zones conductrices peuvent etre de plus petite dimension que lesdites touches, de sorte que, sur le support, de la place est libérée pour l'agencement de composants électroniques, permettant ainsi, conformément à l'invention, de n'utiliser qu'une seule plaquette isolante comme support. I1 en résulte, grâce à l'invention, un double avantage. D'une part, on obtient une réduction intéressante du cout de fabrication en raison de la suppression d'une plaquette et des éléments de connexion mâle et femelle coopérants devenus inutiles. D'autre part, on supprime les problèmes existant dans les claviers digitaux connus et liés à l'assemblage des plaquettes. Par ailleurs, grâce à l'invention, les problèmes mentionnés précédemment et liés à des défauts de planéité ne peuvent apparaître, puisqu'en raison de l'utilisation de l'organe et du moyen de connexion à longueur variable, chaque touche sensitive est toujours et de façon automatique pressée contre la plaque transparente, ce qui empêche l'apparition de lames d'air indésirables entre lesdites touches sensitives et ladite plaque transparente. On remarquera que cette particularité est particulièrement avantageuse lorsque le clavier digital comporte des afficheurs. On sait que, dans les claviers digitaux connus, ces afficheurs sont fixés par leurs bases sur la plaquette portant l'essentiel des composants électroniques et que leurs faces d'affichage traversent des ouvertures pratiquées dans l'autre plaquette, de sorte que lesdites faces d'affichage puissent s'appuyer contre ladite plaque transparente pour être visibles à travers celle-ci. Or, un tel agencement provoque souvent, lorsque l'écartement des deux plaquettes n'est pas exactement égal à l'épaisseur desdits afficheurs, l'apparition de lames d'air (dont on a précisé les inconvénients précédemment) entre la plaque transparente et les touches sensitives agencées près de l'afficheur. Le clavier digital conforme à l'invention est en mesure de remédier également à cet inconvénient, grâce au montage élastique desdites touches sensitives. De façon avantageuse, ledit moyen de connexion, constitué par exemple d'un ressort réalisé dans un matériau conducteur, engendre simultanément l'appui élastique de la tête conductrice contre la face interne de la plaque transparente. Ainsi, on dispose d'un seul élément pour mettre en oeuvre les deux fonctions de la touche sensitive (tête), à savoir la liaison électrique et l'appui élastique. Ledit organe à longueur variable peut être un axe traversant une ouverture pratiquée dans ladite plaquette unique. En variante, ledit organe à longueur variable peut être un dispositif télescopique. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue partielle et en perspective, avec arrachement, d'un clavier digital connu. La figure 2 est une coupe longitudinale partielle d'un clavier digital connu. La figure 3 est une coupe longitudinale partielle d'un clavier digital connu comportant un afficheur. La figure 4 est une coupe longitudinale partielle d'un clavier digital conforme à l'invention, comportant des touches sensitives réalisées selon un premier mode de réalisation. La figure 5 est une coupe longitudinale partielle d'un clavier digital conforme à l'invention, illustrant une variante de réalisation desdites touches sensitives. Afin de bien mettre en évidence les avantages de la présente invention, on décrit préalablement, en regard des figures 1 à 3, un clavier digital 1 de type connu, en spécifiant les inconvénients et les difficultés inhérents à un tel clavier. Le clavier digital 1 de type connu, représenté partiellement et en perspective sur la figure 1, comporte un support 3 électriquement isolant, disposé contre une plaque transparente 4, par exemple en verre ou en vitrocéramique, également isolante électriquement. Le support 3 est constitué de deux plaquettes 5 et 6 de circuit imprimé, électriquement isolantes, disposées l'une en regard de l'autre. La plaquette 5 en contact de la plaque transparente 4 comporte des touches sensitives 7, ainsi que des composants électroniques 10, 11 et 12, agencés sur la face interne 13 de ladite plaquette 5 (voir les figures 2 et 3). La plaquette 6 est munie, quant à elle, de composants électroniques 14 à 21 agencés sur ses faces interne 22 et externe 23. De façon connue, les plaquettes 5 et 6 sont pourvues d'un réseau de conducteurs imprimés CI (seulement partiellement visible sur la figure 1 pour la plaquette 6) assurant la liaison électrique entre les éléments et les composants qu'elles portent. Les conducteurs imprimés CI des plaquettes 5 et 6 sont reliés ensemble par des moyens de connexion 27 constitués, à chaque fois, d'un élément mâle 28 à fiches protubérantes 29 et d'un élément femelle 30 coopérant, agences respectivement sur les faces internes 13 et 22 des plaquettes 5 et 6. Ces moyens de connexion 27 assurent, en outre, au moins en partie, la liaison mécanique entre les deux plaquettes 5 et 6. On remarquera que le branchement simultané de tous les moyens de connexion 27 n'est pas facile et nécessite souvent précision et dextérité de la part de la personne qui effectue l'assemblage des deux plaquettes 5 et 6. Par ailleurs, entre la plaquette 5 et la plaque transparente 4, est disposée une feuille mince 32 réalisée dans un matériau non conducteur, par exemple du papier, du nylon ou du polycarbonate, et comportant des signes caractéristiques 33, 34, 35 et 36, tels que chiffres, lettres, ..., destinés à venir en regard des touches sensitives 7 afin de les désigner individuellement. En variante, ces signes caractéristiques pourraient être réalisés directement sur la plaque transparente, par exemple par sérigraphie. Lorsqu'un utilisateur applique un doigt (non représenté) contre la plaque transparente 4, en regard d'une touche sensitive 7, il active celle-ci, par exemple en modifiant un signal haute fréquence. Le circuit électronique du clavier identifie alors la touche sensitive activée et délivre un signal électrique correspondant. Pour qu'une touche sensitive 7 ainsi sollicitée soit effectivement activée, il est extrêmement important qu'elle soit disposée contre la plaque transparente 4. En effet, si une lame d'air existe entre la plaque transparente et une touche sensitive, cette lame d'air est susceptible de rendre la touche insensible à toute sollicitation ou, à tout le moins, de lui communiquer une sensibilité différente de celle des autres touches, et donc d'empêcher le fonctionnement normal du clavier digital 1. Or, dans le clavier digital 1 de type connu, de telles lames d'air indésirables apparaissent fréquemment, en particulier dans deux situations différentes. D'une part, lorsque la planéité de la plaquette 5 n'est pas parfaite (tel que représenté sur la figure 2), il peut apparaître une lame d'air 37 entre la touche sensitive 7 et le film mince 32 se trouvant au contact de la plaque transparente 4. D'autre part, une lame d'air 37 peut apparaître entre la touche sensitive 7 et le film mince 32 lorsque le clavier digital comporte au moins un afficheur 39 qui est solidaire par sa base 40 de la plaquette 6 et dont la face d'affichage 43 traverse une ouverture 42 pratiquée dans la plaquette 5, de sorte que cette face d'affichage 43 vienne en appui contre la face interne de la plaque transparente 4, de façon à être visible de l'extérieur du clavier digital 2, à travers ladite plaque transparente 4 et éventuellement à travers le film 32, si aucune découpe n'est prévue à cet effet. Lorsque l'écartement entre les plaquettes 5 et 6 est légèrement différent de l'épaisseur de l'afficheur 39, il se forme une lame d'air 37 (voir figure 3). Le clavier digital 2 à touches sensitives 48, conforme à l'invention et représenté, partiellement et en coupe, sur les figures 4 et 5, permet de remédier aux inconvénients mentionnés précédemment. Conformément à l'invention, le support électriquement isolant est constitué d'une unique plaquette isolante 45 sur les deux faces de laquelle sont agencés des composants électroniques 46 et 47. De plus, chaque touche sensitive 48 comporte une tête électriquement conductrice 49 portée par un organe à longueur variable constitué d'un axe 50. Sur la figure 4, ledit axe 50 traverse, par son extrémité 51 opposée à celle 52 portant la tête conductrice 49, une ouverture cylindrique traversante 53 pratiquée dans la plaquette isolante 45. Ledit axe 50 est susceptible de se déplacer transversalement à la plaquette isolante 45 et il est chargé par un ressort 54, constitué d'un matériau conducteur, en appui, d'une part contre la tête conductrice 49 et, d'autre part, contre une zone conductrice 55, agencée sur la plaquette isolante 45 autour de l'ouverture 53. Cette zone conductrice 55 est en liaison électrique, par l'intermédiaire de conducteurs imprimés CI (non représentés sur les figures 4 et 5), avec le circuit électronique (non représenté) du clavier digital 2. L'axe 50 comporte, en outre, à son extrémité 51, un organe de retenue 56 (circlip, broche, ...) destiné à le maintenir solidaire de la plaquette 45. Ainsi, le ressort 54 permet, d'une part d'engendrer le déplacement de l'axe 50 pour presser élastiquement la tête conductrice 49 contre la plaque 4 et, d'autre part, de relier électriquement cette tête conductrice 49, représentant la touche sensitive susceptible d'être sollicitée par l'utilisateur du clavier digital, au circuit électronique dudit clavier digital 2. Par conséquent, même lorsque le clavier digital 2 comporte un afficheur 57 et quelles que soient les fluctuations de l'épaisseur de cet afficheur 57, la tête conductrice 49 est, grâce à l'action du ressort 54, toujours en appui élastique contre la plaque 4. Dans un autre mode de réalisation de la touche sensitive 48 représenté sur la figure 5, la tête conductrice 49 est portée par un dispositif télescopique 58 constitué d'une tige 59 susceptible de se déplacer dans une chambre 60 sous l'action d'un ressort 61, comparable au ressort 54 de la figure 4. REVENDICATIONS 1. Clavier digital (2) à touches sensitives (48), accessibles à travers une plaque transparente et électriquement isolante (4), comportant des composants électroniques (46,47) portés par un support électriquement isolant, caractérisé en ce que ledit support électriquement isolant est constitué d'une plaquette de circuit imprimé unique (45) et en ce que chaque touche sensitive (48) comporte une tête électriquement conductrice (49) reliée mécaniquement à ladite plaquette unique (45) par un organe (50,58) à longueur variable et reliée électriquement à une zone conductrice (55) de ladite plaquette unique (45) par un moyen de connexion (54,61) également à longueur variable, lesdites têtes (49) étant en appui élastique contre la face interne de ladite plaque transparente (4). 2. Clavier digital (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de connexion (54,61) engendre simultanément l'appui élastique de la tête conductrice (49) contre la face interne de la plaque transparente (4). 3. Clavier digital (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de connexion (54,61) est constitué d'un ressort réalisé dans un matériau conducteur. 4. Clavier digital (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit organe à longueur variable est un axe (50) traversant une ouverture (53) pratiquée dans ladite plaquette unique (45). 5. Clavier digital (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit organe à longueur variable est un dispositif télescopique (58).