Brevet FR2914756A1 — publié le 20081010

CAPTEUR MULTI-TACTILE TRANSPARENT La présente invention concerne la catégorie des capteurs tactiles transparents multipoints. L'art antérieur connaît déjà des capteurs tactiles transparents multipoints. Ce sont par exemple des capteurs matriciels résistifs couplé à un circuit de commande. Un tel capteur fait par exemple l'objet du brevet n EP1719047 concernant un contrôleur d'objets virtuels par l'intermédiaire d'un écran tactile multicontact. Ce brevet de l'art antérieur se rapporte à une interface homme-machine permettant par exemple le contrôle de logiciels de musique par un écran tactile avec manipulation d'objets graphiques virtuels. Elle concerne un procédé pour le contrôle d'un équipement informatisé par un dispositif comportant un capteur bidimensionnel multicontact pour l'acquisition d'informations tactiles, ainsi que des moyens de calculs générant des signaux de commande en fonction desdites informations tactiles caractérisé en ce qu'il comporte une étape de génération d'objets graphiques sur un écran placé sous un capteur tactile transparent, chacun des objets graphiques étant associé à au moins une loi de traitement spécifique, le capteur délivrant lors de chaque phase d'acquisition une pluralité d'informations tactiles, chacune desdites informations tactiles faisant l'objet d'un traitement spécifique déterminé par sa localisation par rapport à la position d'un desdits objets graphiques. On connaît aussi la demande de brevet américaine US2003000721129 concernant un écran tactile et plat OLED intégré. Cet écran tactile est doté de contacts électriques servant à recevoir des signaux d'écran tactile et des trous d'interconnexion conducteurs situés à travers le substrat et connectés électriquement aux contacts électriques. L'écran comporte aussi un écran plat OLED possédant un substrat d'affichage doté de contacts électriques servant à recevoir des signaux d'affichage et une zone exposée sur le substrat d'affichage de manière à produire une connexion électrique avec les contacts électriques de l'écran d'affichage et de l'écran tactile. Ledit substrat de l'écran tactile constitue le revêtement ou le substrat de l'écran plat OLED, les trous d'interconnexion conducteurs sont connectés électriquement aux conducteurs et aux contacts électriques situés sur le substrat d'affichage, et le substrat de l'écran plat OLED ressort en saillie au-delà du revêtement, de façon à produire une connexion électrique avec les contacts électriques de l'écran tactile et d'affichage. Le désavantage des capteurs de l'art antérieur est que l'organisation en matrice passive induit des problèmes de détection de plusieurs points de contacts situés dans des configurations orthogonales. Le circuit de commande doit alors compenser au mieux ces problèmes grâce à une redondance de mesure et un algorithme de traitement numérique approprié. Ceci induit une complexité du circuit de commande ainsi qu'une incertitude de mesure des points de contact. La solution proposée par la présente invention est de 25 mettre en oeuvre un capteur tactile transparent multipoints exempt de ces défauts de mesure. La présente invention vise à répondre à cet inconvénient par une architecture de capteur tactile transparent multipoints à cellules complètement 30 indépendantes les unes de autres. Cependant, l'écran selon la présente invention n'utilise pas une matrice active de type TFT (Thin Film Transistor) qui induirait un coût de fabrication plus élevé. De plus, le circuit de commande est plus simple à mettre en oeuvre que dans le cas d'une matrice passive et le coût de fabrication s'en trouve avantageusement réduit. De même, les coûts d'industrialisation de ce type de capteur sont moindres. L'invention concerne selon son acception la plus générale un capteur multi-tactile transparent comprenant une couche active semi-conductrice transparente située entre deux couches conductrices transparentes agencées en une matrice de cellules formées par l'intersection de lignes et de colonnes, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande alimentant successivement chaque portion semi-conductrice correspondant à une cellule, ledit circuit de commande comportant un moyen d'analyse de la variation des caractéristiques électriques provoquée par la déformation d'une ou de plusieurs zones du capteur, chaque zone comportant une ou plusieurs cellules, la caractéristique semi-conductrice de ladite couche intermédiaire permettant de rendre les cellules indépendantes par rapport au circuit de mesure. Avantageusement, la couche active semi-conductrice est 20 constituée par un matériau organique ou polymère dispensé en couche mince. Selon une variante, la couche semi-conductrice est isolée électriquement d'une des couches adjacentes grâce à un espacement entretenue par des entretoises, cette 25 isolation étant rompue localement par la déformation de la zone tactile activée. Selon une autre variante, la couche semi-conductrice est isolée électriquement d'une des couches adjacentes grâce à un matériau conducteur transparent dont les 30 caractéristiques électriques sont modifiées localement par la déformation de la zone tactile activée. Selon une autre variante, les caractéristiques électriques de la couche semi-conductrice sont modifiées localement par la déformation de la zone tactile activée. Avantageusement, la variation des caractéristiques électriques de la zone tactile activée est fonction de la pression exercée sur ladite zone tactile. Selon un mode de mise en oeuvre particulier, la couche semi-conductrice émet de la lumière localement lorsqu'elle est soumise à l'activation électrique d'une cellule, l'ensemble des émissions lumineuses locales l'assimilant à un afficheur. Selon une autre variante, le circuit de commande fournit deux fréquences de balayage, l'une pour l'affichage, l'autre pour la lecture de la position d'au moins une zone tactile activée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés correspondant à un mode non limitatif de réalisation, où : - la figure 1 représente une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'un capteur, - la figure 2 représente une vue schématique de face d'un tel capteur. Le capteur représenté en vue de coupe sur la figure 1 comprend : une matrice de MxN cellules correspondant à l'intersection de X colonnes par Y lignes, - une couche (1) constituée d'une série de X colonnes 25 conductrices transparentes, - une couche (2) constituée d'un matériau dont les caractéristiques électriques varient (tension, impédance) en fonction de la pression appliquée verticalement (par exemple avec un doigt ou un stylet), ou une couche (2) 30 séparant électriquement les couches (1) et (3) en utilisant par exemple des entretoises comme dans la construction d'un dalle tactile résistive classique, - une couche (3) fine constituée d'un matériau semi-conducteur équivalent à un ensemble de diodes verticales, - une couche (4) constituée d'une série de Y lignes conductrices transparentes telle que la couche A. Les couches (1) et (4) peuvent être constituées de Polyester ou de Verre rendus conducteurs par de l'ITO ou du 5 carbone en fine couche (nano-tubes). La couche (2) peut être constituée de matériaux piézo-électrique transparent tel que le PVDF ou un matériaux conducteur sensible à la pression tel qu'un polymère chargé de particules conductrices. 10 Dans le cas où la couche (2) est constituée d'entretoises, l'information de pression ne peut pas être mesuré. On mesure alors simplement s'il y a contact ou pas. La figure 2 représente une vue de face du capteur, et 15 du circuit de commande et de mesure. Le principe est le suivant : - On définit deux potentiels de polarisation V+ et V- tels que : o Si V+ est appliqué à une colonne `x' de la couche 20 (1) et V- à une ligne `y' de la couche D, la diode équivalente située à l'intersection P (x,y) est passante. o Dans toutes les autres combinaisons de polarisation (V+ avec V+, V- avec V+, V-avec V-) la 25 diode est bloquée. En polarisant simultanément l'ensemble de la matrice XY, on effectue une mesure sur chaque cellule afin d'en déterminer ses caractéristiques électriques liées à la couche (2) et donc la pression localement exercée sur cette 30 cellule. Pour mesurer une cellule P (x,y) on polarise simultanément l'ensemble des lignes et colonnes de manière à laisser passante la seule diode située sur la cellule P et à bloquer toutes les autres diodes situées sur les autres cellules. Cette méthode utilisant un système actif à base de diode permet de mesurer de manière isolée chaque cellule sans subir les interactions électriques liées à une matrice passive : les potentiels ne se transmettent pas d'une ligne à l'autre ou d'une colonne à l'autre orthogonalement grâce à l'effet électrique bloquant de la couche de diode C. REVENDICATIONS 1 - Capteur multi-tactile transparent comprenant une couche active semi-conductrice transparente située entre deux couches conductrices transparentes agencées en une matrice de cellules formées par l'intersection de lignes et de colonnes, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande alimentant successivement chaque portion semi-conductrice correspondant à une cellule, ledit circuit de commande comportant un moyen d'analyse de la variation des caractéristiques électriques provoquée par la déformation d'une ou de plusieurs zones du capteur, chaque zone comportant une ou plusieurs cellules, la caractéristique semi-conductrice de ladite couche intermédiaire permettant de rendre les cellules indépendantes par rapport au circuit de mesure. 2 - Capteur multi-tactile transparent selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche active semi-conductrice est constituée par un matériau organique ou polymère dispensé en couche mince. 3 - Capteur multi-tactile transparent selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche semi-conductrice est isolée électriquement d'une des couches adjacentes grâce à un espacement entretenue par des entretoises, cette isolation étant rompue localement par la déformation de la zone tactile activée. 4 - Capteur multi-tactile transparent selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche semi-conductrice est isolée électriquement d'une des couches adjacentes grâce a un matériau conducteur transparent dont les caractéristiques électriques sontmodifiées localement par la déformation de la zone tactile activée. Capteur multi-tactile transparent selon la 5 revendication précédente, caractérisé en ce que les caractéristiques électriques de la couche semi-conductrice sont modifiées localement par la déformation de la zone tactile activée. 6 - Capteur multi-tactile transparent selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que la variation des caractéristiques électriques de la zone tactile activée est fonction de la pression exercée sur ladite zone tactile. 7 Capteur multi-tactile transparent selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche semi-conductrice émet de la lumière localement lorsqu'elle est soumise à l'activation électrique d'une cellule, l'ensemble des émissions lumineuses locales l'assimilant à un afficheur. 8 - Capteur multi-tactile transparent selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de commande fournit deux fréquences de balayage, l'une pour l'affichage, l'autre pour la lecture de la position d'au moins une zone tactile activée.