Brevet FR2971068A1 — publié le 20120803

La présente invention concerne un capteur tactile multi-contacts. Elle concerne également un écran tactile mettant en oeuvre un capteur tactile multi-contact. Un tel capteur est décrit par exemple dans le document EP 1 719 047. Ce capteur comprend une structure supérieure comportant des pistes conductrices agencées en lignes et une structure inférieure comportant des pistes conductrices agencées en colonnes. Des entretoises d'espacement sont positionnées entre la structure supérieure et la structure inférieure afin d'isoler les pistes conductrices. Lorsqu'un utilisateur appuie sur la surface d'un tel capteur tactile, les pistes conductrices de la structure supérieure viennent au contact des pistes conductrices de la structure inférieure dans les zones situées entre les entretoises d'espacement. Une résistance de contact est ainsi créée en chaque cellule correspondant aux intersections des lignes et des colonnes conductrices. Le document EP 1 719 047 décrit notamment un procédé de balayage séquentiel des lignes et des colonnes conductrices, permettant de détecter la position des points de contact correspondant aux zones d'appui par un utilisateur sur le capteur. On connaît également dans le document FR 2 942 329 un tel capteur comprenant en outre une couche intermédiaire résistive positionnée entre les entretoises d'une part et une couche parmi la couche supérieure conductrice et la couche inférieure conductrice d'autre part. La présence de ce matériau résistif entre les deux couches conductrices permet d'augmenter la résistance de contact au niveau chaque point de contact. Il est possible de limiter ainsi la recirculation du courant entre les lignes et les colonnes afin de supprimer les problèmes de masquage et d'orthogonalité entre les points de contact. On se reportera avantageusement à la description de ce document FR 2 942 329 pour l'exposé détaillé de ces problèmes. Le document FR 2 942 329 décrit une couche intermédiaire résistive en silicone, dont l'épaisseur est d'environ 300 pm et présentant une résistivité de 640 0.m Cette couche intermédiaire en silicone joue parfaitement son rôle pour diminuer les problèmes de masquage et d'orthogonalité entre les points de contacts. La présente invention a pour but de proposer un capteur tactile multicontacts présentant une structure améliorée, plus simple à mettre en oeuvre. A cet effet, la présente invention concerne un capteur tactile multicontacts comprenant une structure supérieure comportant des pistes conductrices agencées en lignes, une structure inférieure comportant des pistes conductrices agencées en colonnes, des entretoises d'espacement positionnées entre ladite structure supérieure et ladite structure inférieure et au moins une couche intermédiaire positionnée sur les pistes conductrices d'au moins une structure parmi la structure supérieure et la structure inférieure. Selon l'invention, la couche intermédiaire est une couche d'oxyde métallique semi-conducteur. Grâce à l'utilisation des propriétés semi-conductrices de cette couche intermédiaire en oxyde métallique, il est possible d'améliorer les caractéristiques électriques du capteur tactile, et notamment de limiter la recirculation du courant entre les lignes et les colonnes. Avantageusement, la couche intermédiaire a une épaisseur comprise entre 50 et 300 nm. L'utilisation d'une couche d'oxyde métallique semi-conducteur permet la mise en oeuvre d'une couche intermédiaire mince, entre les structures supérieure et inférieure du capteur tactile multi-contacts. Lorsqu'il s'agit d'un capteur tactile multi-contacts transparent, cette couche mince d'oxyde métallique semi-conducteur permet d'obtenir un capteur tactile ayant de meilleures caractéristiques optiques. On peut ainsi gagner en terme de transparence jusqu'à 2 à 30/0 par rapport à un capteur tactile multicontacts de l'art antérieur. Selon un mode de réalisation pratique de l'invention, la couche intermédiaire comprend des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2). En pratique, la couche intermédiaire est réalisée en un matériau de résistivité comprise entre 103 et 106 n.m. L'utilisation d'une couche intermédiaire à résistivité élevée entre les pistes conductrices des structures supérieure et inférieure du capteur tactile multi-contacts permet d'augmenter au niveau des points de contact la résistance électrique de contact. Grâce à l'augmentation de la résistance électrique de contact entre les lignes et les colonnes, la recirculation du courant à travers ces lignes et colonnes est limitée. Dans un mode de réalisation de l'invention, la couche intermédiaire est structurée en lignes sur les pistes conductrices de la structure supérieure ou est structurée en colonnes sur les pistes conductrices de la structure inférieure. Cette structuration de la couche intermédiaire permet d'éviter les problèmes de fuite électrique entre les colonnes ou les lignes adjacentes, celles-ci étant isolées les unes des autres. Selon un second aspect, la présente invention concerne un écran tactile comprenant un écran de visualisation disposé sous un capteur tactile multi-contacts conforme à l'invention. Cet écran tactile présente des caractéristiques et avantages analogues à ceux décrits ci-dessus en référence au capteur tactile multicontacts. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs : - la figure 1 est une vue en coupe d'un capteur tactile multicontacts selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe d'un capteur tactile multicontacts selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective éclatée du capteur tactile multi-contacts de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue en coupe d'un capteur tactile multicontacts selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue en coupe d'un capteur tactile multicontacts selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 6 est une vue en perspective éclatée du capteur tactile multi-contacts de la figure 4. On va décrire tout d'abord en référence aux figures 1 et 3 un premier mode de réalisation d'un capteur tactile multi-contacts 10. On notera que sur l'ensemble des figures, les références numériques identiques se rapportent à des éléments techniques similaires. Le capteur tactile multi-contacts 10 illustré à la figure 1 comprend une structure supérieure 11 et une structure inférieure 12 disposées en vis-à-vis. La structure supérieure 11 est par exemple constituée à partir d'un film 13 de polyéthylène téréphtalate (PET) sous lequel sont agencées des pistes conductrices 14. Ces pistes conductrices sont réalisées en un matériau conducteur et structurées selon des lignes dans le plan de la structure supérieure 11 comme bien illustré en figure 3. La structure inférieure 12 est par exemple constituée à partir d'une plaque de verre 15 sur laquelle se trouvent des pistes conductrices 16. Ces pistes conductrices 16 sont agencées en colonnes dans le plan de la structure inférieure 12. Le matériau conducteur utilisé pour réaliser les pistes conductrices 14, 16 est par exemple un oxyde conducteur transparent, tel que de l'oxyde indium étain (ITO). Alternativement, on peut également utiliser d'autres matériaux conducteurs translucides tels que un oxyde zinc dopé aluminium (ZnO:AI) ou un oxyde étain dopé fluor (SnO2:F). Bien entendu, les notions de lignes et de colonnes décrites précédemment en relation avec la structure supérieure 11 et la structure inférieure 12 sont des notions relatives et peuvent être interchangées selon l'orientation du capteur 10. Il est important de réaliser un réseau matriciel de pistes conductrices 14, 16 de telle sorte que les pistes conductrices agencées en lignes 14 de la structure supérieure 11 soient perpendiculaires aux pistes conductrices agencées en colonnes 16 de la structure inférieure 12. De préférence, le capteur tactile multi-contacts 10 est transparent. Dans ce mode de réalisation, les couches de pistes conductrices 14, 16 en ITO, le film en PET 13 et la plaque de verre 15 sont transparents. Ce mode de réalisation est notamment avantageux lorsque le capteur tactile 10 est destiné à être associé à un écran de visualisation disposé sous ce capteur tactile multi-contacts de manière à former un écran tactile. Des entretoises d'espacement 17 sont en outre disposées entre la structure supérieure 11 et la structure inférieure 12. Ces entretoises d'espacement 17 sont agencées de telle sorte que, lorsqu'aucune pression n'est exercée sur la structure supérieure 11, les pistes conductrices 14 agencées en lignes ne viennent pas en contact avec les pistes conductrices 16 agencées en colonnes. Afin d'augmenter la résistance de contact entre les lignes 14 et les colonnes 16, il est prévu dans le capteur tactile multi-contacts 10 de positionner une couche intermédiaire 21 sur les pistes conductrices de l'une au moins des structures supérieure 11 ou inférieure 12. Dans le premier mode de réalisation illustré aux figures 1 et 3, la couche intermédiaire 21 est positionnée sur les pistes conductrices 14 de la structure supérieure 11. Un deuxième mode de réalisation est illustré à la figure 2. Le deuxième mode de réalisation est en tout point identique à celui décrit précédemment en relation avec la figure 1, seul le positionnement de la couche intermédiaire 22 étant modifié. Cette couche intermédiaire 22 est ici placée sur les pistes conductrices 16 de la structure inférieure 12. Ainsi, dans le premier mode de réalisation illustré à la figure 1, la couche intermédiaire 21 est structurée en lignes sur les pistes conductrices agencées en lignes 14 de la structure supérieure 11. A contrario, dans le deuxième mode de réalisation illustré à la figure 2, la couche intermédiaire 22 est structurée en colonnes sur les pistes conductrices agencées en colonnes 16 de la structure inférieure 12. Afin d'améliorer les caractéristiques électriques du capteur tactile multi-contacts 10, la couche intermédiaire 21, 22 est réalisée à partir d'une couche d'oxyde métallique semi-conducteur. De préférence, cette couche intermédiaire 21, 22 comprend des nanoparticules de dioxyde de titane TiO2. On utilise ainsi les propriétés semi-conductrices de ces particules de dioxyde de titane TiO2 afin d'augmenter la résistance de contact entre les lignes et les colonnes 16 du capteur tactile multi-contacts 10. Cette couche intermédiaire 21, 22 permet en outre dans les modes de réalisation décrits précédemment de conserver la transparence du capteur tactile 10. Elle présente en outre de préférence une résistivité comprise entre 103 et 106 n.m. Grâce à cette résistivité élevée de la couche intermédiaire, la résistance de contact est augmentée. Dans l'art antérieur, lorsque le contact est réalisé au niveau des lignes 14 et des colonnes 16 en ITO, la résistance de contact est très faible, de l'ordre de quelques Ohms. Ici, grâce à la présence de la couche d'oxyde métallique semi-conducteur telle que du dioxyde de titane TiO2, la résistance au niveau des points de contact est beaucoup plus élevée, de l'ordre de quelques milliers de Ohms. Grâce à la résistivité élevée de cette couche intermédiaire 21, 22, notamment lorsqu'elle est réalisée à partir de nanoparticules de dioxyde de titane TiO2, celle-ci peut jouer son rôle même à très faible épaisseur. Cette couche intermédiaire 21, 22 est une couche mince, présentant une épaisseur faible, et par exemple comprise entre 50 et 300 nm, et typiquement sensiblement égale à 100 nm. On notera que dans les deux modes de réalisation illustrés aux figures 1 et 2, les entretoises 17 positionnées entre la structure supérieure 11 et la structure inférieure 12 sont agencées de telle sorte que, lorsqu'aucune pression n'est exercée sur la structure supérieure 11 du capteur tactile multicontacts 10, les pistes conductrices agencées en lignes 14 revêtues de la couche intermédiaire 21 ne viennent pas en contact avec les pistes conductrices agencées en colonnes 16, et les pistes conductrices agencées en colonnes 16 revêtues de la couche intermédiaire 22 ne viennent pas en contact avec les pistes conductrices agencées en lignes 14. Dans ces modes de réalisation ou la couche intermédiaire 21, 22 est structurée en lignes ou en colonnes, elle est de préférence structurée en même temps que les pistes conductrices en ITO réalisées respectivement sur la plaque de verre 15 et le film de PET 13. La structuration de cette couche intermédiaire 21, 22 permet d'éviter les problèmes de fuites électriques entre les colonnes ou les lignes consécutives car elles sont ainsi isolées les unes des autres. Bien entendu, dans un autre mode de réalisation, le capteur tactile pourrait comporter simultanément une couche intermédiaire 21 agencée sur les lignes 14 de la structure supérieure 11 et une couche intermédiaire 22 agencée sur les colonnes 16 de la structure inférieure 12. On obtient ainsi un contact homogène entre deux couches d'oxyde métallique semi-conducteur de même matière, et par exemple entre deux couches de dioxyde de titane TiO2. On a illustré aux figures 4 à 6 un troisième et quatrième mode de réalisation de l'invention dans lesquels la couche intermédiaire 23, 24 est déposée sur les pistes conductrices 14 de la structure supérieure 11 (figures 4 et 6) ou sur les pistes conductrices 16 de la structure inférieure 11 (figure 5) mais sans structuration en forme de lignes ou de colonnes. Ces modes de réalisation sont particulièrement avantageux pour rendre la couche intermédiaire 23, 24 invisible et augmenter ainsi la qualité de transparence du capteur tactile multi-contacts 10. Ainsi, comme illustré aux figures 4 et 6, une couche intermédiaire 23 est positionnée sur les pistes conductrices agencées en lignes 14 de la structure supérieure 11. Les pistes conductrices 14 sont ainsi noyées dans l'épaisseur de la couche intermédiaire 23. Alternativement, dans le quatrième mode de réalisation illustré à la figure 5, la couche intermédiaire 24 est positionnée sur les pistes conductrices agencées en colonnes 16 de la structure inférieure 12. Les pistes conductrices agencées en colonnes 16 sont ainsi noyées dans la couche intermédiaire 24. Bien entendu, le capteur tactile pourrait comporter simultanément une couche intermédiaire 23 agencée sur la structure supérieure 11 et une couche intermédiaire 24 agencée sur la structure inférieure 12. Différentes techniques de fabrication peuvent être utilisées pour réaliser le capteur tactile multi-contacts 10 tel que décrit précédemment en référence aux figures 1 à 6. Les techniques traditionnelles de dépôt par sérigraphie ou par gravure peuvent être utilisées pour réaliser les pistes conductrices 14, 16 en ITO sur la plaque de verre 15 et le film en PET 13. La couche intermédiaire 21-24 peut être réalisée à partir d'une solution de nanoparticules déposées par un procédé sol-gel, par polymérisation de la solution. L'épaisseur de la couche intermédiaire 21-24 ainsi réalisée peut être contrôlée par la concentration de la solution utilisée. Ainsi, en augmentant la concentration des nanoparticules, l'épaisseur de la couche intermédiaire 21-24 augmente. A titre d'exemple purement illustratif, on peut utiliser une solution aqueuse de nanoparticules de dioxyde de titane TiO2 ayant une concentration de 15 % en masse. Ces nanoparticules sont dispersées dans la solution aqueuse avec 5 0,20/0 de SDS (Sodium Dodecyl Sulfate). Une telle solution aqueuse de nanoparticules permet de réaliser une couche intermédiaire ayant une épaisseur sensiblement égale à 130 nm lorsqu'on utilise par exemple une technique d'application par impression avec une racle (également appelé Doctor Blade en terminologie anglo-saxonne). 10 Comme indiqué précédemment, la couche intermédiaire 21-24 peut être déposée indifféremment sur la structure inférieure 12 constituée à partir d'une plaque de verre 15 et/ou sur la structure supérieure 11 constituée à partir d'un film en PET 13. De préférence, la couche intermédiaire 22, 24 est toutefois déposée 15 sur les pistes conductrices 16 de la structure inférieure 12 réalisée sur la plaque de verre 15. Les techniques de dépôt de la solution de nanoparticules peuvent mettre en oeuvre des techniques de couchage par aspersion (en anglais spraycoating), de dépôt à la tournette (en anglais spin-coating) ou de dépôt par 20 coulage (en anglais cast-coating). Ces techniques d'application par couchage puis polymérisation sont bien adaptées aux grandes surfaces, et sont faciles à mettre en oeuvre sur une chaîne de production. Alternativement, une mince couche d'oxyde métallique semi- 25 conducteur du type TiO2 peut également être déposée par dépôt chimique en phase vapeur (en anglais CVD ou chemical vapor deposition), par dépôt physique en phase vapeur (en anglais PVD ou physical vapor deposition) ou par électrodéposition. Dans les modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 3, la couche 30 intermédiaire 21, 22 est déposée sur une couche conductrice en ITO, la structuration en lignes 14 ou en colonnes 16 étant ensuite réalisée simultanément sur la couche conductrice en ITO et la couche intermédiaire d'oxyde métallique semi-conducteur, par exemple par gravure. A contrario, dans les modes de réalisation décrits en référence aux figures 4 à 6, les couches conductrices d'ITO sont d'abord structurées en lignes et en colonnes avant le dépôt de la couche intermédiaire 23, 24. Finalement, les entretoises d'espacement 17 sont disposées, par exemple par sérigraphie soit sur la structure inférieure 12, soit sur la structure supérieure 11. De préférence, ces entretoises d'espacement sont disposées entre les lignes 14 ou les colonnes 16. Elles peuvent également être disposées directement sur la couche intermédiaire 23, 24 lorsque cette couche intermédiaire est continue dans le plan de la structure supérieure 11 ou de la structure inférieure 12. REVENDICATIONS1. Capteur tactile multi-contacts comprenant une structure supérieure (11) comportant des pistes conductrices agencées en lignes (14), une structure inférieure (12) comportant des pistes conductrices agencées en colonnes (16), des entretoises d'espacement (17) positionnées entre ladite structure supérieure (18) et ladite structure inférieure (12) et au moins une couche intermédiaire (21-24) positionnée sur les pistes conductrices (14, 16) d'au moins une structure parmi la structure supérieure (11) et la structure inférieure (12), caractérisé en ce que ladite couche intermédiaire (21-24) est une couche d'oxyde métallique semi-conducteur. 2. Capteur tactile multi-contacts conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche intermédiaire (21-24) a une épaisseur comprise entre 50 et 300 nm. 3. Capteur tactile multi-contacts conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite couche intermédiaire (21-24) comprend des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2). 4. Capteur tactile multi-contacts conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (21-24) est réalisée en un matériau de résistivité comprise entre 103 et 106 n.m. 5. Capteur tactile multi-contacts conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites structures inférieure (12) et supérieure (11) et ladite couche intermédiaire (21-24) sont transparentes. 6. Capteur tactile multi-contacts conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite couche intermédiaire (21) est structurée en lignes sur les pistes conductrices (14) de ladite structure supérieure (11). 7. Capteur tactile multi-contacts conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite couche intermédiaire (22) est structurée en colonnes sur les pistes conductrices (16) de ladite structure inférieure (12). 8. Capteur tactile multi-contacts conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdites pistes conductrices (14, 16) de ladite structure supérieure (11) et de ladite structure inférieure (12) sont constituées d'oxyde indium étain (ITO). 9. Ecran tactile, caractérisé en ce qu'il comprend un écran de visualisation disposé sous un capteur tactile multi-contacts (10) conforme à l'une des revendications 1 à 8.