Brevet FR2982969A1 — publié le 20130524

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un écran tactile com- portant au moins un dispositif d'affichage et une plaque tactile transparente sur le dispositif d'affichage, la surface supérieure de la plaque tactile non tournée vers le dispositif d'affichage, comportant au moins un élément d'orientation haptique. L'invention se rapport également à un procédé de réalisa- tion d'un tel écran tactile et à un système d'actionnement, notamment de véhicule automobile avec une unité de calcul et un écran tactile pour commander l'unité de calcul. Etat de la technique Selon l'état de la technique, on connaît des écrans image tactiles et leur procédé de fabrication. Les écrans tactiles s'utilisent à la fois dans les appareils mobiles et dans les appareils intégrés de manière fixe dans des véhicules automobiles pour faciliter à l'utilisateur la ma- noeuvre d'un ordinateur ou d'une unité de calcul. Alors que dans le cas des appareils mobiles l'utilisation (actionnement) est simplifiée grâce aux surfaces de déclenchement représentées graphiquement, dans le cas des écrans tactiles installés de manière fixe, notamment dans des véhicules automobiles, il est relativement difficile pour l'utilisateur as- sez éloigné de l'écran, de trouver le bon endroit de l'écran tactile sans regarder de manière prolongée, pour déclencher une fonction déterminée. Habituellement, la plaque tactile, transparente, qui détecte le point de contact par exemple d'un doigt de l'utilisateur sur la plaque tactile, et permet ainsi l'association de touches virtuelles au dispositif d'affi- chage, se compose de deux films superposés ou d'un film et d'une plaque en verre ou en matière plastique, ces deux éléments étant maintenus pratiquement écartés par des organes d'écartement. En principe il y a les écrans à effet résistant et les écrans à effet capacitif. Pour faciliter l'orientation de l'utilisateur sur l'écran, le document US 2011/0095994 Al prévoit des éléments d'orientation haptiques sur la surface supérieure de la plaque tactile non tournée vers le dispositif d'affichage. Les éléments d'orientation proposés sont des creux, des reliefs ou des courbures.35 Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux incon- vénients des écrans tactiles connus et a ainsi pour objet un écran tactile du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'élément d'orientation haptique est une zone de la surface supérieure usinée par laser. L'écran selon l'invention a l'avantage de réaliser de ma- nière économique au moins un élément d'orientation sans pour autant influencer l'optique de l'écran si bien que les éléments représentés par le dispositif d'affichage continuent d'apparaître clairement et ne pertur- bent pas l'impression optique d'ensemble de l'écran tactile. De plus, l'élément d'orientation est usiné directement dans la plaque tactile ce qui évite toute couche ou film réalisant l'élément d'orientation. L'écran selon l'invention se distingue par son élément d'orientation haptique réalisé par laser et notamment par un "meulage par laser" modifiant la zone de la surface. La surface supérieure de la plaque tactile non tournée vers le dispositif d'affichage, est modifiée par zone par l'usinage laser pour créer une différence haptique par rapport au restant de la surface supérieure et il constitue ainsi un élément d'orientation hap- tique. La surface supérieure de la plaque tactile transparente est un film ou une plaque en verre ou en matière plastique au moins pratiquement rigide. La zone usinée par laser permet de plus de créer des éléments d'orientation qui ont une profondeur suffisamment faible pour ne pas influencer ou n'influencer que très peu l'impression optique des rayons lumineux traversant la plaque tactile transparente. De manière préférentielle, l'élément d'orientation haptique est une zone rendue rugueuse par un usinage par laser. Il est ainsi prévu que la surface de la plaque tactile est uniquement rendue rugueuse dans la zone indiquée par usinage laser. L'utilisateur en pas- sant cette zone pourra constater le changement de coefficient de friction lui servant d'aide haptique à l'orientation. La rugosité sera réglée par l'usinage laser pour ne pas modifier ou ne modifier qu'à peine la transparence de la plaque tactile ou encore l'impression optique donnée par l'écran. Selon un développement avantageux de l'invention, l'élément d'orientation est une zone en creux obtenue par usinage par laser. En passant sur la surface, l'utilisateur sentira le creux et détectera ainsi l'élément d'orientation. La zone en creux a une profondeur nécessaire pour une perception haptique. De manière particulièrement préférentielle, l'élément d'orientation a une profondeur comprise entre 0,03 mm et 0,15 mm et notamment entre 0,05 mm et 0,1 mm. Cette faible profondeur n'est pratiquement pas perceptible optiquement par l'utilisateur ou ne l'est que très peu. En général, la pointe d'un doigt est toutefois suffisamment sensible pour détecter une différence de rugosité ou d'épaisseur allant jusqu'à 0,03 mm, notamment 0,05 mm. On a ainsi une surface supérieure qui n'est pratiquement pas modifiée du point de vue optique, mais fournit à l'utilisateur un élément d'orientation qu'il peut saisir de manière haptique. De façon préférentielle, les arêtes délimitant la zone modifiée sont des arêtes cassées. Selon l'invention, Les arêtes cassées sont notamment des arêtes sans angle vif et ayant par exemple un congé ou un arrondi créant un passage en douceur entre la surface de la plaque tactile et l'élément d'orientation. Dans le cas d'un creux de la zone comme cela a été décrit, les arêtes sont suffisamment petites pour que même des arêtes cassées n'influencent pas ou pratiquement pas l'op-tique de l'écran tactile et le passage entre la surface supérieure et l'élément d'orientation est néanmoins perceptible haptiquement pour l'utilisateur. De ce fait l'image présentée par le dispositif d'affichage n'est pas modifiée. Le procédé selon l'invention de réalisation d'un écran tac- tile avec les caractéristiques définies ci-dessus, a également les avantages déjà indiqués, notamment celui de créer un élément d'orientation haptique qui n'influence pas la vue du dispositif d'affichage situé der- rière la plaque tactile tout en offrant à l'utilisateur une aide d'orientation suffisante pour actionner correctement l'écran. Le procédé se distingue en ce qu'au moins un élément d'orientation est réalisé par l'usinage par laser d'une zone de la surface supérieure. Cela permet de réaliser rapidement un seul élément d'orientation ou un ensemble d'éléments d'orientation obtenu de manière économique. Par la commande appropriée d'une installation laser, on peut réaliser n'importe quelle forme et élément d'orientation d'une manière simple, de sorte que la forme et l'orientation d'au moins un élément d'orientation, pourront être adaptées individuellement au dispositif d'affichage correspondant. La zone est de préférence rendue rugueuse par un usinage par laser pour constituer l'élément d'orientation. En variante ou en plus, il est prévu que la zone soit ren- due creuse par l'usinage par laser, de sorte que l'élément d'orientation sera en creux par rapport au restant de la surface supérieure de la plaque tactile. De façon préférentielle, la zone en creux est à une profondeur requise pour permettre une perception haptique réalisée par l'usinage par laser. De façon préférentielle, la zone a une profondeur de l'ordre de 0,03 mm et 0,15 mm, notamment comprise entre 0,05 mm et 0,1 mm réalisée par usinage par laser. D'une manière particulièrement préférentielle, les arêtes délimitant la zone, sont en forme d'arêtes coupées si bien que notamment, on ne rencontrera pas d'angle vif et par exemple on aura une courbure et/ou une cavité. Ainsi la plaque tactile ne gêne pas la vue du dispositif d'affichage situé en dessous. L'invention a également pour objet un système d'actionnement avec un écran tactile tel que défini ci-dessus. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples d'écran image tactile selon l'invention représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus d'un système d'actionnement d'un véhicule automobile, - la figure 2 est une vue en coupe du système d'actionnement à tra- vers la plaque tactile transparente, - la figure 3 est une vue en coupe de détail à échelle agrandie, - la figure 4 montre une variante de réalisation du système d'actionnement.35 Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 est une vue de dessus d'un système d'action- nement 1 d'un véhicule automobile ; le système d'actionnement 1 comporte un écran tactile 2 et une unité de calcul non détaillée qui lui est s associée. L'écran 2 est représenté en vue de dessus à la figure 1 laissant apparaître la surface supérieure utilisable 3 graphique de l'écran. En outre, dans une zone centrale représentant les informations, la surface supérieure utilisable 3 a plusieurs touches virtuelles 4 qui, dans le présent exemple de réalisation, sont situées au niveau du bord gauche et 10 du bord droit de l'écran 2, les unes au-dessus des autres en colonne. La surface supérieure utilisable 3 du présent exemple de réalisation, comporte dans une zone inférieure sensiblement au milieu, une barre d'état 5 ainsi qu'un champ 6 pour régler le volume sonore 8. L'invention n'est pas limitée à une surface supérieure 3 telle que celle représentée à la 15 figure 1. Bien plus, elle s'applique à toutes les surfaces supérieures utiles envisageables d'un écran indépendamment du nombre de touches 4 ainsi que de leur forme et de leur répartition. La figure 2 est une coupe longitudinale de l'écran 2 le long de la ligne A-A de la figure 1. L'écran 2 a une plaque tactile trans- 20 parente 7 couvrant le dispositif d'affichage 8 et la surface supérieure 3. L'expression "plaque tactile transparente 7" désigne un élément de capteur ou élément sensible en forme de plaque transparente couvrant le dispositif d'affichage pour détecter la position, par exemple du doigt d'un utilisateur sur la surface supérieure telle que représentée. La 25 plaque tactile 7 du présent exemple de réalisation se compose de deux films 9, 10 superposés entre lesquels il y a une matrice de résistances non représentée à laquelle est appliquée une tension diminuant d'un bord à l'autre ; le contact des deux films 9, 10, crée un court-circuit permettant d'appliquer une tension. La mesure ou la saisie de la ten- 30 sion permet de déterminer le point de contact ou la résolution. Ainsi, lorsque l'utilisateur presse le film 9 contre le film 10, le point de contact se détermine par la tension saisie. Il s'agit ainsi d'un écran tactile résistant. Selon le présent exemple de réalisation, la plaque tactile 7 est intégrée dans le dispositif d'affichage 8 en étant réalisée pour que le 35 dispositif d'affichage 8, ne comporte pas d'autres plaques protectrices, qui lui soient propres ou que la plaque tactile 7 constitue la vitre couvrant le dispositif d'affichage 8. Selon une variante d'exemple de réalisation non représenté, on envisage une plaque tactile 7 en plus de la vitre protégeant le dispositif d'affichage 8 et dans ce cas la vitre tactile 7 peut être installée à postériori sur un dispositif d'affichage réalisé et ayant une vitre de protection. Selon une variante d'exemple de réalisation, l'écran 2 tac- tile, est un écran capacitif dont les surfaces tournées l'une vers l'autre des films 9, 10, sont munies d'une couche d'oxyde métallique ; à un coin du revêtement on applique une tension qui génère un champ élec- trique. Les écrans tactiles, capacitifs ou résistants, sont connus de manière générale et c'est pourquoi, ils ne seront pas détaillés ici. En touchant la surface libre 11 du film 9 ou de la plaque tactile 7, du côté opposé au dispositif d'affichage 8, on manoeuvre le système d'actionnement 1 en ce que la position saisie du doigt de l'utili- sateur sur la plaque tactile 7, correspond à une touche virtuelle 4 de la surface supérieure 3. Comme en particulier l'écran 2, tactile, est éloigné du conducteur, cela diminue la précision de visée. Pour le conducteur il est nécessaire de toucher en sécurité la touche 4 souhaitée, c'est-à-dire de déclencher une fonction voulue sans avoir à détourner trop long- temps le regard de la chaussée. De manière avantageuse, l'écran 2 comporte plusieurs éléments d'orientation 12 qui sont saisis de manière haptique par l'utilisateur. De façon avantageuse, à chaque touche 4 de la surface supé- rieure utile 3, est associé un élément d'orientation haptique correspondant. Des éléments d'orientation 12 sont réalisés par un usi- nage par laser de la surface 11 de la plaque tactile 7 dans la région des touches 4 affichées, situées en dessous. Notamment, en utilisant un procédé de meulage par laser, on réalise les éléments d'orientation 12 sous la forme de creux 13 dans la surface 11 ; ces creux ont une profondeur comprise entre 0,05 mm et 0,1 mm. Les éléments d'orientation 12 ou la zone en creux respective, est délimitée avantageusement par des arêtes cassées 14. Alors que la figure 2 représente schématique- ment les éléments d'orientation 12 sous la forme de creux 13, la figure 3 montre en vue de détail à échelle agrandie, par exemple une arête cassée 14. Les arêtes cassées 14 n'ont pas d'angle vif mais ils ont notamment des arrondis. La faible profondeur des éléments d'orientation 12 et les arêtes arrondies ou à congés 14, ne détériore pas la transpa- rence de la plaque tactile 7 pour voir la surface utile du dispositif d'affi- chage. L'utilisateur ne percevra ainsi aucune différence optique sur l'écran 2, alors qu'il détectera néanmoins les éléments d'orientation 12 d'une manière haptique. En variante ou en plus, la surface supérieure 11 au ni- veau des éléments d'orientation 12, est rendue rugueuse par un usi- nage avec un laser pour que l'utilisateur perçoive un coefficient de friction élevé dans la zone des éléments d'orientation 12 ou des touches 14 et puisse ainsi s'orienter de façon à permettre également une utilisation correcte du système d'actionnement 1 d'une manière simple. L'écran 2 ou le système d'actionnement 1, ont l'avantage de permettre à l'utilisateur de saisir la disposition des touches de manière haptique par les éléments d'orientation 12 sans influencer l'optique, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de modifier la structure de base de l'écran 2 ou de la plaque tactile 7. Un autre avantage est que la plaque tactile 7 peut être réalisée avec une épaisseur/solidité suffisante qui nécessite moins d'organes d'écartement entre les films 9, 10 tout en ayant au point de déclenchement, une grande sensibilité de la plaque tactile 7 grâce à une épaisseur/résistance réduite. La figure 4 montre une variante d'exemple de réalisation dans lequel la surface supérieure 11 du film 9 usinée par un laser, comporte des creux 13 formant des éléments d'orientation 12 en déformant le film 9 dans la zone entre les organes d'écartement 15 qui maintiennent écartés les films 9 et 10, en les déformant dans la direction du film 10. Le film 9 est en quelque sorte enfoncé entre les organes d'écar- terrent 15 dans la direction du film 10, de sorte qu'aux points de dé- clenchement, on a également un creux que l'utilisateur perçoit de manière haptique. Les organes d'écartement 15 selon cet exemple de réalisation, correspondent à la disposition des touches virtuelles 4 de la surface supérieure 3 et ils sont orientés pour que les creux 13 se si- tuent au niveau de chaque touche 4. Grâce aux organes d'écartement 15 ayant une hauteur différente, on renforce de plus le développement d'un creux. Ainsi, par exemple, entre deux organes d'écartement voisins 15, on peut avoir un organe d'écartement 16 plus petit qui tient le film 9 écarté du film 10 dans la zone du creux 13. Ce qui est avantageux notamment dans le cas de plaques tactiles 7 à effet capacitif. La réalisation ou l'usinage avantageux de la plaque tactile 7, permet de représenter n'importe quelles formes d'éléments d'orientation 12. On peut ainsi imiter des touches simples ou des curseurs ou encore des molettes par une forme appropriée donnée à la cavité 13 ou à l'élément d'orientation 12. Ainsi, par exemple, dans la zone du réglage du volume sonore, on pourra représenter un élément d'orientation en forme de bande que l'utilisateur peut suivre avec le doigt pour régler le volume sonore. Le contour de la zone de la surface 11 usinée par le laser, correspond de préférence au contour de la touche 4 située en des- sous de la surface supérieure 3. On peut également envisager de réaliser la surface supérieure 11 par un usinage par le laser avec une trame se détectant de manière haptique pour former plusieurs éléments d'orientation se saisissant par voie haptique par un usinage par laser. Cette solution est notamment avantageuse si la surface supérieure 3, représentée, est une surface supérieure dynamique dont par exemple la disposition des touches 4, change pendant le fonctionnement ou ayant des touches supplémentaires qui apparaitront ou seront supprimées.25 NOMENCLATURE 1 système d'actionnement 2 écran tactile 3 surface supérieure utilisable 4 touche virtuelle 5 barre d'état 6 champ 7 plaque tactile transparente 8 dispositif d'affichage 9 film 10 film 11 surface supérieure libre du film 9 ou de la plaque tactile 7 12 élément d'orientation 13 creux de la surface supérieure 11 14 arête cassée 15 organe d'écartement 16 organe d'écartement 25 REVENDICATIONS1°) Ecran tactile (2) comportant au moins un dispositif d'affichage (8) et une plaque tactile (7) transparente sur le dispositif d'affichage (8), - la surface supérieure (11) de la plaque tactile (7) non tournée vers le dispositif d'affichage (8), comporte au moins un élément d'orientation (12) haptique, écran caractérisé en ce que l'élément d'orientation haptique (12) est une zone de la surface supérieure (11) qui a été usinée par laser. 2°) Ecran image selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'orientation haptique (12) est une zone rendue rugueuse par un usinage par laser. 3°) Ecran image selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'orientation haptique (12) est une zone en creux réalisée par un usinage par laser. 4°) Ecran image selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone en creux a une profondeur comprise entre 0,03 mm et 0,15 mm et notamment entre 0,05 mm et 0,1 mm. 5°) Ecran image selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arêtes délimitant la zone en creux sont des arêtes cassées (14). 30 6°) Procédé de réalisation d'un écran tactile (2), notamment selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant au moins un dispositif d'affichage (8) et une plaque tactile transparente (7) couvrant le dispositif d'affichage (8), 20 25la surface supérieure (11) de la plaque tactile (7) non tournée vers le dispositif d'affichage (8), comportant au moins un élément d'orientation (12) haptique, procédé caractérisé en ce qu' au moins un élément d'orientation (12) est réalisé dans la zone de la surface supérieure (11) par un usinage laser. 7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la zone de l'usinage par laser est rendue rugueuse et/ou est en creux. 8°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la zone usinée par laser est en creux d'une profondeur de 0,03 mm et 0,15 mm et notamment de 0,05 mm et 0,1 mm. 9°) Système d'actionnement (1), notamment de véhicule automobile comportant une unité de calcul ainsi qu'un écran tactile (2) pour actionner l'unité de calcul, système caractérisé en ce que l'écran tactile (2) est réalisé selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 5.25