Brevet FR2955423A1 — publié le 20110722

/5 L'invention consiste en une amélioration importante de l'une des réalisations du clavier « mécanique plat» décrite dans le brevet EP0805465 et dans la demande de brevet INPI 09 05690 Cette réalisation, montrée sur la figure 1, comporte trois types de touches : des touches P dites principales sur lesquelles l'utilisateur est invité à effectuer la frappe, des touches S dites secondaires qui comblent le vide entre deux touches principales voisines et des touches dites tertiaires qui comblent le vide entre quatre touches secondaires voisines. Les touches principales P, sur lesquelles l'utilisateur est invité à effectuer la frappe, entraînent dans leur mouvement vers le bas les touches secondaires qui entraînent elles-mêmes les touches tertiaires vers le bas. Inversement, lorsque la pression du doigt se relâche, les touches tertiaires ramènent vers le haut les touches secondaires, lesquelles ramènent elles-mêmes vers le haut la touche principale. Ce clavier à la fois mécanique et plat a l'avantage d'offrir au doigt une surface plane plus importante que les claviers actuels et de permettre en conséquence une longue session de saisie sans fatigue excessive du doigt. Il permet surtout de le surmonter d'une couche tactile capacitive autorisant, moyennant les dispositions décrites dans la demande de brevet INPI 09 05690, une utilisation du clavier en mode «touchpad ». Il a cependant l'inconvénient d'entraîner l'existence d'une structure des touches à trois couches, haute, moyenne et basse : la couche haute, sur laquelle frappe le doigt, entraînant la couche moyenne d'une touche secondaire, celle-ci entraînant la couche basse d'une touche tertiaire. Pour que le clavier soit constitué de deux couches seulement, on peut donner aux touches secondaires et tertiaires une forme non rectangulaire comme sur la figure 2, mais une telle forme est très déplaisante à l'oeil et entraîne une diminution de la surface totale sur laquelle le doit peut taper sans entraîner de faute de frappe. Un autre moyen de permettre une structure à deux couches des touches du clavier fait l'objet de la présente invention, dans laquelle les touches principales P sont à même d'entraîner vers le bas non seulement les touches secondaires S, mais aussi les touches tertiaires T. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description faite à titre d'exemple illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles : - La figure 1 présente un clavier mécanique plat selon le brevet EP0805465, La figure 2 montre une structure du clavier à deux couches dont les touches secondaires et tertiaires sont non rectangulaires, Les figures 3A et 3B montre une vue de dessus et une vue de dessous du clavier selon l'invention, Les figures 4A, 4B et 4C montrent en perspective la structure des touches principales, secondaires et tertiaires selon la présente invention, La figure 5 met en évidence les surfaces de contact entre touches voisines lorsque le clavier est au repos, 2955423 2/5 La figure 6 montre en perspective la construction progressive du pavé constitué d'une touche principale et de ses huit touches secondaires et tertiaires. La figure 3A montre une vue de dessus d'une réalisation possible du clavier selon l'invention lorsqu'il 5 n'existe pas de touche tertiaire extérieure à ce clavier. Les touches, plus précisément les couches hautes de chaque touche, sont toutes contiguës avec leurs voisines. La figure 3B montre une vue de dessous du même clavier : les couches basses de chaque touche sont également contiguës les unes aux autres, mais de dimensions différentes des couches hautes. Les couches basses des touches principales et secondaires extérieures sont en outre plus grandes que les couches basses des touches principales et secondaires 10 intérieures afin de pouvoir s'adosser comme leurs couches hautes extérieures sur la paroi verticale entourant le clavier. Les figures 4A, 4B et 4C mettent en évidence en trois dimensions la structure à deux couches haute et basse des touches principales P, secondaires S et tertiaires T du clavier présenté sur les figures 3A et 3B : 15 la couche haute d'une touche principale P y est plus grande dans les deux dimensions horizontales que sa couche basse, la couche haute d'une touche secondaire S est plus grande dans une dimension horizontale que sa couche basse et plus petite dans l'autre, enfin la couche haute d'une touche tertiaire y est plus petite dans les deux dimensions horizontales que sa couche basse. 20 La figure 5 montre une vue de dessus d'une touche principale P du clavier selon l'invention et de deux de ses voisines secondaire S et tertiaire T. Les couches hautes de ces touches sont représentées en trait plein et les couches inférieures en tirets. La surface de contact SPS entre la touche P et la touche S y apparaît en hachuré horizontal, la surface de contact SPT entre la touche P et la touche T en hachuré oblique et la surface de contact SST entre la touche S et la touche T en hachuré vertical. La couche haute d'une touche 25 principale s'appuie donc à la fois sur la couche basse de ses voisines secondaires et tertiaires et entraînera lesdites touches vers le bas lorsque la touche principale sera enfoncée, tandis que la couche haute d'une touche secondaire s'appuie sur la couche inférieure de ses voisines tertiaires et entraînera comme la touche principale lesdites touches vers le bas. 30 La figure 6 montre en perspective la construction progressive du pavé constitué d'une touche principale intérieure du clavier et de ses huit touches secondaires et tertiaires, en commençant par le placement des quatre touches tertiaires, en continuant par le placement entre deux touches tertiaires d'une touche secondaire parallèle à l'axe des X, puis par le placement des deux touches secondaires parallèles à l'axe des Y, puis par le placement de la touche principale, enfin par le placement de la dernière touche 35 secondaire qui «ferme» l'ensemble. Toutes ces touches sont bien entendu fixées sur des ressorts, qui sont fixés eux-mêmes sur la plaque de fond du clavier et qui n'apparaissent pas sur la figure 6 (le mot « touche » est utilisé ici par souci de simplification, puisqu'il s'agit en fait des capuchons de touche qui doivent être associés à des ressorts pour former des touches au sens plein du terme). 2955423 3/5 Le fait que toutes les touches du clavier selon l'invention soient constituées de deux couches superposées au lieu de trois a comme premier avantage de diminuer sa hauteur totale. Un deuxième avantage est la forme particulièrement simple des touches. Les couches basses des touches peuvent en outre être comme 5 les couches hautes rigoureusement contiguës (figures 3B, 5 et 6) ; si donc on veut doter le clavier d'un fonctionnement en mode « touchpad », il n'est pas besoin de fixer au-dessus de celui-ci une couche tactile supplémentaire découpée en autant de pièces qu'il y a de touches, car les deux couches haute et basse du clavier lui-même, issues de la juxtaposition des couches haute et basse des touches, peuvent recevoir respectivement la grille d'électrodes parallèles à l'axe des X et la grille d'électrodes parallèles à l'axe 10 des Y nécessaires à ce fonctionnement. On en déduit une nouvelle diminution de la hauteur du clavier par rapport à l'invention précédente. Si le clavier ne comporte aucune touche tertiaire extérieure comme celui qui est illustré par la figure 3A, le nombre de ses touches tertiaires est très inférieur à celui de ses touches principales : huit tertiaires pour 15 quinze principales dans le cas de la figure 3A. On peut alors profiter de cette configuration pour transférer le rôle de contact électrique des touches principales sur les touches tertiaires. Lorsqu'en effet une touche principale P d'un tel clavier est enfoncée, elle entraîne avec elle un ensemble de touches tertiaires qui lui est propre, et dont le nombre est variable : de quatre touches si la touche P est intérieure au clavier, de deux touches s'il s'agit d'une touche latérale (c'est-à-dire extérieure mais non située dans un des quatre 20 coins du clavier) et d'une seule touche s'il s'agit d'une touche « de coin ». Il faut bien sûr que l'organe de contrôle du clavier soit capable de détecter jusqu'à quatre contacts électriques établis en même temps, ce qui est très aisé à réaliser. La touche principale enfoncée par le doigt de l'utilisateur est dans ces conditions détectée par le logiciel sous-jacent grâce à la connaissance de l'ensemble des touches tertiaires qui ont elles-mêmes été enfoncées. Cette variante de réalisation simplifie Le circuit imprimé qui se trouve 25 gravé sur la plaque de fond du clavier puisqu'il comporte beaucoup moins de conducteurs que celui d'un clavier actuel comportant le même nombre de touches principales. Ceci est particulièrement avantageux si le clavier est doté de la fonction « touchpad », car la perturbation qui peut être apportée par ces conducteurs sur la distribution de charges électriques des électrodes en est diminuée d'autant. 30 Une technique performante de réalisation industrielle du clavier selon l'invention consiste à faire appel à des ressorts en forme de ciseaux (scissor-like keyboard). Ces ressorts sont constitués de deux pièces élastiques qui s'articulent en ciseaux, auxquelles peut être associé ou non un ressort à flambement du type « dôme » par exemple, ces pièces pouvant toutes être non métalliques et donc non conductrices. Les touches tertiaires reçoivent obligatoirement un ressort à flambement parce que c'est à elles que revient le 35 rôle d'offrir une résistance à la pression du doigt analogue à celles des claviers actuels. Les touches principales et secondaires intérieures, dotées de quatre voisines tertiaires, en sont en revanche dépourvues. Lorsqu'il existe des touches principales extérieures comme sur la figure 3A, leur enfoncement doit offrir au doigt la même résistance que les touches intérieures, ce qui impose de doter les /5 touches secondaires extérieures et les touches principales « de coin » d'un ressort à flambement identique à celui des touches tertiaires. Ces touches principales « de coin » subissent alors, lorsque la pression du doigt se relâche, une poussée vers le haut identique à celles des trois touches secondaires et tertiaire qui les entourent. Or ces dernières ont une dimension, et donc un poids, sensiblement inférieure à celles de la touche principale et remontent naturellement plus vite qu'elle, si bien que l'ensemble des touches enfoncées avec la touche principale reste solidaire au moment de cette remontée. Les ciseaux doivent bien sûr être attribués à toutes les touches parce qu'ils assurent leur attachement à la plaque de fond du clavier ainsi que leur stabilité au moment de la frappe. Dans une variante non illustrée de réalisation du clavier, les parois des touches principales, secondaires et tertiaires sont obliques au lieu d'être verticales. Cette variante a le même avantage que la variante équivalente du clavier selon l'invention précédente : la contiguïté des touches voisines, et par conséquent la continuité électrique des électrodes élémentaires si celles-ci existent, peut être assurée de façon parfaite lorsque le clavier est au repos, sans qu'un frottement ne gêne au moment de la frappe le déplacement d'une touche entraînée vers le bas avec une touche voisine restée immobile.