Brevet FR2905194A1 — publié le 20080229

Structure combinée d'affichage et de détection La présente invention est relative à une structure combinée d'affichage et de détection, en particulier pour véhicule automobile. Dans le domaine automobile, les commandes de divers organes électriques sont réalisées classiquement par des commutateurs / interrupteurs. Toutefois, au vu du nombre croissant d'organes électriques à commander, des dispositifs de commande multifonctions sont de plus en plus utilisés du fait des avantages ergonomiques qui en résultent. En effet, à partir d'un seul bouton de commande, réalisé par exemple sous forme d'un joystick, associé à un écran d'affichage, on peut naviguer dans des menus déroulants pour commander par exemple la climatisation, le système audio ou encore le système de navigation. Pour augmenter le confort ergonomique, l'utilisation d'une technologie à capteur tactile, seul ou en complément de tels boutons multifonctions, peut être considérée comme un développement intéressant. En effet, les capteurs tactiles, en particulier pour le domaine automobile, ont fait des progrès importants. Une technologie utilisant des résistances sensibles à la pression (également connu sous le nom capteur FSR pour Force Sensing Resistor ) devance de plus en plus d'autres technologies équivalentes, comme par exemple des technologies capacitives ou encore optiques grâce à sa facilité de mise en oeuvre et sa robustesse. De tels capteurs sont par exemple connus sous le nom tablette digitalisante (dénomination anglaise "Digitizer pad") et on cite comme art antérieur les documents suivants : US 4,810,992, US 5,008,497, FR 2683649 ou encore EP 0 541 102. Ces capteurs comprennent des couches semi-conductrices souples prises en sandwich entre par exemple une couche conductrice et une couche résistive. En exerçant une pression sur la couche FSR, sa résistance ohmique diminue permettant ainsi, par application d'une tension électrique adaptée, de mesurer la pression appliquée et / ou la localisation de l'endroit où la pression est exercée. Selon une conception différente de la technologie FSR, le capteur tactile comprend deux feuilles souples de support espacées l'une de l'autre par des entretoises élastiques et portant sur des BRT TC 0014 - SFR5084 2905194 2 faces mutuellement en regard des éléments permettant de réaliser un contact électrique lors de la compression du capteur (voir par exemple EP 1 429 355 et EP 1 429 356). Toutefois, les capteurs connus sont de par leur conception généralement opaque, ce qui pose des problèmes pour l'éclairage des commandes pour la conduite de nuit dans un véhicule 5 automobile. En effet, le rétro ù éclairage de symboles de signalisation, c'est-à-dire l'éclairage par la face arrière, s'est imposé dans le domaine automobile pour ses avantages en termes d'ergonomie et de possibilités d'intégration au niveau d'une commande. Pour un bouton de commande, on prévoit par exemple sur sa face de commande un pictogramme montrant la fonction qui peut être 10 commandée par ce bouton. Ce pictogramme est souvent réalisé en une matière plastique de couleur blanche laissant passer la lumière d'une diode électroluminescente ou d'une lampe placée derrière le pictogramme. Lors de la conduite de jour, le conducteur aperçoit clairement le pictogramme blanc sur le bouton, et lors de la conduite de nuit, le rétro - éclairage permet au conducteur une localisation aisée de la commande. 15 Pour résoudre ce problème en relation avec des capteurs tactiles précités, il a été proposé de ménager des ouvertures dans la surface sensible du capteur afin de permettre un rétro ù éclairage du capteur au travers de ces ouvertures. Toutefois, ces ouvertures diminuent considérablement la surface active du capteur aux endroits de commande ce qui n'est pas souhaitable. 20 Une autre solution consiste en un éclairage en biais de côté, mais pour obtenir une bonne homogénéité du flux lumineux, la mise au point de cette solution s'avère difficile, en particulier en respectant les contraintes visant un nombre réduit de sources lumineuses et un faible encombrement. La présente invention vise à proposer une structure combinée d'affichage et de détection 25 qui puisse bénéficier d'un rétro ù éclairage pour un meilleur repérage des fonctions à commander, en particulier lors de la conduite de nuit. BRT TC 0014 - SFR5084 2905194 3 A cet effet, l'invention a pour objet une structure combinée d'affichage et de détection destinee à être éclairée depuis une face arnere par l'intermédiaire d'une source lumineuse, caractérisée en ce qu'elle comprend • une couche support formant la face arrière et réalisée en un matériau rigide et 5 translucide, • une couche sensible de capteur de détection placée sur la couche support et comportant des portions sensibles opaques régulièrement réparties et des portions inactives laissant passer la lumière et situées entre les portions sensibles, et • un revêtement de protection de la couche sensible de capteur présentant au moins une 10 portion laissant passer la lumière et ayant la forme d'un symbole tel qu'un pictogramme ou d'une écriture apparaissant comme affichage lorsque la structure est éclairée par une source lumineuse depuis sa face arrière. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur 15 lesquels : la figure 1 montre une vue en perspective un module de commande multifonctions comprenant une structure combinée d'affichage et de détection selon l'invention, la figure 2 montre une vue en coupe d'une structure combinée d'affichage et de détection selon l'invention, et 20 - la figure 3 est une vue de principe de la couche sensible du capteur de détection. Un exemple de réalisation non limitatif de l'invention pour une application de commandes multifonctions sera décrit par la suite en relation aux figures annexées. La figure 1 montre un module de commande multifonctions 1 se présentant sous une forme générale parallélépipédique et destiné à être monté dans un véhicule automobile, de 25 préférence au niveau de la console du milieu entre les deux sièges avant. Bien entendu, d'autre formes et d'autres emplacements peuvent être envisagés en fonction des commandes à réaliser et leur emplacement habituel. Le module comprend une surface de commande tactile 3 indiquée en traits pointillés et, de manière facultative, un logement 5 pour recevoir par exemple un bouton multifonctions tel qu'un joystick . BRT TC 0014 - SFR5084 2905194 4 A l'intérieur de la surface de commande tactile 3 sont définies six zones tactiles de sélection d'organes électriques ou électroniques 11 ( par exemple MENU GENERAL RADIO , CD , NAVIGATION , TELEPHONE et CLIMATISATION ) ainsi qu'un clavier alphanumérique classique 13 à douze touches tactiles (les chiffres 0 à 9 ainsi que les 5 symboles # et * ). Chaque zone ou touche comporte un symbole tel qu'un pictogramme ou une écriture sous forme d'une inscription de lettre(s) ou de chiffre(s) en rapport avec la fonction à commander. Ces symboles peuvent être visible en permanence selon un premier mode de réalisation ou, selon un second mode de réalisation, seulement si un rétro ù éclairage est appliqué (technologie du Black panel , c'est-à-dire de la technologie du panneau noir ). 10 Le module de commande 1 comprend un support mécanique 15 rigide, par exemple réalisé en matière plastique, avec deux parois latérales 17 et une partie horizontale légèrement bombée / galbée 19 soutenue par les parois 17. Entre les parois 17 est maintenue une carte à circuit imprimé 23 portant des sources lumineuses 25 (voir figure 2), telles que des diodes électroluminescentes ( LED pour light 15 emitting diodes , c'est-à-dire des diodes d'émission de lumière). Dans la partie 19 du support 15 sont ménagées des ouvertures 27 (voir figure 2) permettant de laisser passer la lumière provenant des sources lumineuses 25 et définissant des régions de rétro ùéclairage des symboles 11 et 13 de la zone tactile 3. De préférence, on prévoit une source lumineuse 25 par région de rétro ù éclairage pour obtenir un résultat d'éclairage optimal. 20 Bien entendu, sans sortir du cadre de la présente invention, on peut également prévoir une source lumineuse sous forme d'une diode ou lampe avec un ou plusieurs guide(s) de lumière qui amène(nt) le flux lumineux aux endroits appropriés. Sur le support 15 est placée une structure combinée 29 d'affichage et de détection selon l'invention, destinée à être éclairée depuis sa face arrière par l'intermédiaire des sources lumineuses 25 25. Pour une description détaillée de cette structure combinée, on se réfère par la suite à la figure 2 qui montre un schéma de principe en coupe de cette structure. On attire l'attention sur le fait que les épaisseurs des diverses couches et matériaux ne sont pas à l'échelle et ont été modifiées pour mieux pouvoir expliquer l'invention. BRT TC 0014 -SFR5084 2905194 5 La structure combinée 29 comprend trois couches successives, à savoir une couche support 31 formant la face arrière et réalisée en un matériau rigide et translucide, une couche sensible 33 de capteur de détection placée sur la couche support 31 et comportant des portions sensibles 35 opaques régulièrement réparties et des portions inactives 37 laissant passer la lumière et situées 5 entre les portions sensibles 35, et enfin un revêtement de protection 39 de la couche de capteur 33 présentant au moins une portion 41 laissant passer la lumière et ayant la forme d'un symbole 11 ou 13 tel qu'un pictogramme ou une écriture apparaissant comme affichage lorsque la structure est éclairée par une source lumineuse depuis sa face arrière. La couche support 31 est réalisée en matière plastique, de préférence chargée de diffuseurs 10 de lumière qui sont par exemple formées par des billes de verre (non représentées). La couche sensible 33 fait partie d'un capteur tactile, préférentiellement un capteur sensible à la pression exercée sur le revêtement de protection 39. Avantageusement le capteur tactile est un capteur réalisé selon la technologie connue sous le nom FSR telle que décrit par exemple dans les documents US 4,810,992, US 5,008,497, FR 15 2683649, EP 0 541 102, ou encore les documents EP 1 429 355 et EP 1 429 356. Comme on le voit sur la figure 3, les portions sensibles 35 opaques sont réalisées sous forme d'un motif de deux jeux de lignes parallèles perpendiculaires 42A et 42B formant une grille 43. Cette grille 43 est réalisée avec des encres résistives appliquées par sérigraphie. Cette version à grille est adaptée pour connaître la position en x et en y d'un doigt sur la surface tactile 3. 20 Selon une version simplifiée, par exemple si on souhaite seulement connaître un déplacement selon une seule direction (par exemple en x) pour une commande de l'intensité d'une grandeur à régler telle que le volume audio, on prévoit que les portions opaques forment seulement un motif de lignes parallèles. En prenant des motifs avec des lignes parallèles ou le motif sous forme d'une grille, on 25 comprend que les portions sensibles opaques sont régulièrement réparties sur la surface du capteur. Bien entendu, d'autres formes de motifs avec une répartition régulière des portions sensibles peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention. Le revêtement de protection 39 est réalisé en un matériau élastique de préférence en un matériau translucide ce permet de mieux diffuser la lumière venant de la source lumineuse. BRT TC 0014 - SFR5084 2905194 6 Afin d'augmenter encore l'homogénéité d'éclairage des pictogrammes, le revêtement de protection 39 peut être chargé de matériaux ou de particules diffuseurs de lumière avec une teneur comprise avantageusement entre 0,2% et 0,25%. Ces particules peuvent par exemple être de simples billes de verre ou des particules blanches. 5 Comme matériau, on peut utiliser de la silicone ou encore en variante une feuille de polycarbonate d'une épaisseur comprise entre 0, lmm et 0,5mm, de préférence égale à environ 0,2mm. Comme on le voit sur la figure 2, à l'exception des portions 41 laissant passer la lumière et ayant la forme d'un symbole, la face externe 47 du revêtement de protection 39 est couverte d'un 10 film opaque 49 telle qu'une couche de peinture ou une pulvérisation de particules métalliques. Selon une autre variante, cette couche de protection 39 est réalisée suivant la technologie Black Panel (c'est-à-dire une technologie dite du panneau noir ) qui est décrite dans les documents DE2613024, DE19702957, DE19705536, DE19935386, EP0803711, ou W02005035299. Dans ce cas, les symboles / signes tels que les chiffres, lettres ou pictogrammes 15 sont réalisés de manière qu'ils ne sont visibles qu'en cas de rétro ù éclairage. Par conséquent, en absence d'une source lumineuse, le revêtement de protection 39 apparaît uniforme sans aucune indication ou écriture au niveau de la surface tactile 3. Le principe de fonctionnement de la structure combinée 29 est également illustré sur la figure 2. A titre d'exemple, on a dessiné pour chaque source lumineuse 25 trois rayons lumineux de 20 sortie 50. Ces rayons sont diffusés dans la couche support 31 pour donner chacun naissance à une multitude de rayons se propageant dans des directions diverses. Certains rayons sont arrêtés par les portions sensibles opaques 35 et certaines autres parviennent dans la couche de protection 39 où le phénomène de diffusion est avantageusement répété. Puis, des faisceaux de rayons sortent au niveau des portions 41. 25 Par ces phénomènes de diffusion, on obtient avantageusement un éclairage homogène des symboles sous forme de pictogrammes ou d'écritures et on parvient à estomper, voir à faire disparaître tout ombre ou inhomogénéité résultant des parties sensibles opaques 35 du capteur tactile au niveau de l'affichage perceptible par l'utilisateur. Plus précisément, la structure combinée d'affichage et de détection 29 trouve une 30 application très large en particulier dans le domaine automobile. BRT TC 0014 - SFR5084 2905194 7 Ainsi, une tel structure combinée d'affichage et de détection trouve une application avantageuse pour les commandes se trouvant au niveau de la console entre les deux sièges avant d'un véhicule automobile pour par exemple commander des fonctions de climatisation, d'un système audio, d'un système de téléphonie ou encore d'un système de navigation. 5 L'invention peut aussi être appliquée dans une région du véhicule appelée le dôme qui se situe au niveau de l'emplacement habituel du rétroviseur intérieur, pour par exemple commander des lumières intérieures, un verrouillage central, un toit ouvrant, les feux de détresse ou les lumières d'ambiance. Cette structure combinée peut également servir pour les commandes de lève-vitres, des 10 commandes de positionnement des rétroviseurs extérieurs ou encore des commandes de déplacement de sièges motorisés. BRT TC 0014 - SFR5084 5 10 15 2. 3. 20 4. 5. 25 6. REVENDICATIONS 1. Structure combinée d'affichage et de détection destinée à être éclairée depuis une face arrière par l'intermédiaire d'une source lumineuse (25), caractérisée en ce qu'elle comprend • une couche support (31) formant la face arrière et réalisée en un matériau rigide et translucide, • une couche sensible (33) de capteur de détection placée sur la couche support et comportant des portions sensibles opaques (35) régulièrement réparties et des portions inactives (37) laissant passer la lumière et situées entre les portions sensibles (33), et • un revêtement de protection (39) de la couche de capteur présentant au moins une portion laissant passer la lumière et ayant la forme d'un symbole (11, 13) tel qu'un pictogramme ou d'une écriture apparaissant comme affichage lorsque la structure est éclairée par une source lumineuse (25) depuis sa face arrière. Structure combinée d'affichage et de détection selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche support (31) est réalisée en matière plastique. Structure combinée d'affichage et de détection selon la revendication 2, caractérisée en ce que la couche support (31) est réalisée en matière plastique chargée de diffuseurs de lumière. Structure combinée d'affichage et de détection selon la revendication 3, caractérisée en ce que les diffuseurs de lumière sont formés par des billes de verre. Structure combinée d'affichage et de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le capteur (33) est un capteur tactile. Structure combinée d'affichage et de détection selon la revendication 5, caractérisée en ce que le capteur tactile (33) est un capteur sensible à la pression exercée sur le revêtement de protection. BRT TC 0014 - SFR5084 10 15 20 25 30 2905194 9 7. Structure combinée d'affichage et de détection selon la revendication 6, caractérisée en ce que le capteur tactile (33) est un capteur réalisé selon la technologie connue sous le nom FSR. 8. Structure combinée d'affichage et de détection selon la revendication 7, caractérisée en ce que les portions sensibles opaques (35) comprennent des encres résistives. 9. Structure combinée d'affichage et de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les portions opaques (35) forment un motif de lignes parallèles. 10. Structure combinée d'affichage et de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les portions opaques (35) forment un motif d'une grille (43). 11. Structure combinée d'affichage et de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le revêtement de protection (39) est réalisé en un matériau élastique. 12. Structure combinée d'affichage et de détection selon la revendication 11, caractérisée en ce que le revêtement de protection (39) est réalisé en un matériau translucide. 13. Structure combinée d'affichage et de détection selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que le revêtement de protection (39) est réalisé en matériau chargé de particules diffusant de la lumière. 14. Structure combinée d'affichage et de détection selon la revendication 13, caractérisée en ce que la teneur en particules diffusant de la lumière est comprise entre 0,2% et 0,25%. 15. Structure combinée d'affichage et de détection selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que le revêtement de protection (39) est réalisé en silicone. 16. Structure combinée d'affichage et de détection selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que le revêtement de protection (39) est réalisé en une feuille de polycarbonate d'une épaisseur comprise entre 0,lmm et 0,5mm, de préférence égale à environ 0,2mm. BRT TC 0014 -SFR5084 5 2905194 10 17. Structure combinée d'affichage et de détection selon l'une quelconque des revendications 11 à 16, caractérisée en ce que les symboles (11,13) tel qu'un pictogramme ou une écriture sont réalisés de manière qu'ils ne sont visibles qu'en cas de rétro ù éclairage. 18. Structure combinée d'affichage et de détection selon l'une quelconque des revendications 11 à 17, caractérisée en ce que la face externe (47) du revêtement de protection est couverte d'un film opaque (49) à l'exception de ladite portion (41) laissant passer la lumière et ayant la forme d'un symbole tel qu'un pictogramme ou d'une écriture apparaissant comme affichage lorsque la structure est éclairée par une source lumineuse depuis sa face arrière. BRT TC 0014 - SFR5084