Brevet FR3050043A1 — publié le 20171013

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'interfaçage (interface homme-machine) intégrant des moyens d'affichage et des moyens de commande, en particulier tactiles et mécaniques. L'invention vise préférentiellement les dispositifs du type précité destinés à être intégrés dans un tableau de bord, en particulier d'un véhicule automobile. La présente invention a pour objet un dispositif d'interfaçage comportant un écran tactile et un bouton de commande ou analogue. De nombreuses réalisations de dispositifs du type précité sont déjà connues, en particulier des dispositifs composites comprenant des moyens de commande à la fois mécanique et électronique. Il en est ainsi de la solution proposée par le document US 8 330 713 ou par le document EP 2 511 807. Nombre de ces solutions mettent en oeuvre un moyen combiné d'affichage et de commande sous la forme d'un écran tactile généralement dénommé "dalle tactile". Ces écrans comprennent, de manière connue et comme le montre la figure 1, une matrice bidirectionnelle constituée soit d'électrodes en forme de bandes, soit de lignes de liaison, arrangées en lignes (rangées) Y et en colonnes X. Ces deux séries (X, Y) d'électrodes en bandes ou de lignes de liaison définissent ou sont reliées à des pixels actifs aptes à détecter le contact d'un doigt d'un utilisateur par exemple. La première technologie précitée comprend des bandes conductrices croisées, formant une grille bidimensionnelle avec constitution d'électrodes aux points de croisement superposés. La seconde technologie précitée à base de lignes de commande croisées reliées à des transistors ponctuels arrangés en matrice bidimensionnelle est connue de l'homme du métier sous la désignation d'écran à matrice active TCM (Transistors en couches minces) ou TFT. Les différents moyens précités (bandes croisées formant électrodes, lignes de commande reliées à des transistors ponctuels) sont généralement intégrés entre deux plaques de verre formant écran tactile et recouvrant la face apparente d'un écran d'affichage à cristaux liquide (AMLCD/TFT-LCD) ou de diodes organiques électroluminescentes (AMOLED). 3050043 - 2 - Les technologies de dalle tactile évoquées ci-dessus sont connues de l'homme du métier sous la désignation de technologie capacitive projetée ou de capacité de surface, comprenant comme sous-catégories celle dite de "capacité mutuelle" et celle dite à "auto-capacité". 5 Les bandes ou lignes de chacune des deux séries X, Y d'électrodes ou de lignes sont reliées par un moyen de connexion collectif respectif à au moins un contrôleur de détection de contact, permettant de localiser le lieu du contact. Dans ces réalisations connues, l'élément de commande 10 mécanique, par exemple un bouton mobile, translatif, rotatif ou segmenté, est maintenu sur la face avant apparente du panneau ou pavé de l'écran tactile par attraction magnétique et sa position et/ou son déplacement sont repéré(e)(s) par des capteurs situés sur la face opposée arrière dudit panneau, de même que l'électroaimant retenant le bouton pourvu d'au moins 15 un insert ferromagnétique détectable par les capteurs précités. Il a également été proposé d'utiliser les propriétés de transparence de l'écran pour transmettre des signaux lumineux à travers lui, signaux repérables par un capteur optique adéquat situé sur la face arrière. Bien que ces solutions connues donnent au moins en partie 20 satisfaction, il existe une demande pour, d'une part, une fixation plus simple et plus robuste du moyen mécanique sur l'écran, et, d'autre part, une possibilité de communication physique entre les deux côtés de l'écran, en particulier au niveau de la zone recevant le moyen mécanique, ce sans perturber les performances, ni les modes de fonctionnement de l'écran 25 tactile, en particulier liés à l'arrangement bidimensionnel de bandes ou de lignes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'interface avec un écran tactile comprenant une matrice bidimensionnelle de détecteurs capacitifs élémentaires formés par un réseau d'électrodes en 30 forme de bandes croisées ou par des électrodes reliées à des lignes de commande ou de liaison, toutes ces bandes ou lignes étant arrangées en rangées et en colonnes et reliées à un contrôleur respectif, ce dispositif comprenant également au moins un bouton ou un organe mécanique de commande mobile similaire, à actionnement manuel et disposé sur la face fonctionnelle apparente de l'écran tactile, dispositif caractérisé en ce que au niveau de la zone de localisation du bouton ou de l'organe similaire, l'écran tactile présente au 3050043 - 3 - moins une ouverture ou découpe traversante, en ce que le bouton ou l'organe similaire présente au moins un moyen ou une zone d'affichage ou de signalisation lumineuse reliée fonctionnellement à un moyen d'alimentation en puissance, en lumière ou en images à travers ladite au 5 moins ouverture ou découpe et en ce que les portions constitutives séparées des bandes ou lignes interrompues par la ou les découpe(s) ou ouverture(s) sont toutes reliées électriquement à un contrôleur. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte aux modes de réalisation préférés, donnés à titre 10 d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'un écran tactile intégrant une matrice bidimensionnelle d'électrodes en bandes, illustrant l'impact négatif de la réalisation d'une ouverture traversante au niveau de la 15 matrice de détection bidimensionnelle (voir les deux rectangles en traits pointillés repérant les portions de bandes non reliées) ; la figure 2 est une représentation schématique d'un écran tactile tel que représenté figure 1 comportant une amélioration selon un premier mode de réalisation de l'invention, permettant de surmonter l'impact négatif 20 précité ; la figure 3 est une représentation schématique partielle d'un écran tactile de l'état de la technique sur laquelle seules les bandes d'électrodes à extension horizontale et superposées dans la direction verticale de l'écran (série Y) sont représentées ; 25 la figure 4 est une représentation similaire à celle de la figure 3, illustrant la réalisation de la continuité des bandes d'électrodes Y en présence d'une ouverture, ce en accord avec un second mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une représentation similaire à celle de la figure 3, 30 illustrant la réalisation d'un raccordement électrique de la totalité des électrodes et parties d'électrodes en présence d'une ouverture traversante, ce en accord avec un troisième mode de réalisation de l'invention, et, les figures 6A et 6B sont des vues partielles en coupe, selon un plan perpendiculaire ou plan de l'écran et contenant l'axe de rotation du 35 bouton, de deux variantes de réalisation d'un dispositif d'interface selon l'invention. 3050043 - 4 - Les figures 6A et 6B montrent toutes deux un dispositif d'interface 1 avec un écran tactile 2 comprenant une matrice bidimensionnelle 3 de détecteurs capacitifs élémentaires 3' formés par un réseau d'électrodes 4, 5 en forme de bandes croisées ou par des électrodes 5 (locales) reliées à des lignes de commande ou de liaison, toutes ces électrodes ou lignes 4, 5 étant arrangées en rangées et en colonnes et reliées à un contrôleur respectif 6 le cas échéant (un pour les rangées et un pour les colonnes). Ce dispositif 1 comprend également au moins un bouton 7 ou un organe mécanique de commande mobile similaire, à actionnement manuel 10 et disposé sur la face fonctionnelle apparente 2" de l'écran tactile 2. Conformément à l'invention, il est prévu qu'au niveau de la zone de localisation du bouton ou de l'organe similaire 7, l'écran tactile 2 présente au moins une ouverture ou découpe traversante 8, que le bouton ou l'organe similaire 7 présente au moins un moyen ou une zone 9 d'affichage 15 ou de signalisation lumineuse relié(e) fonctionnellement à un moyen 10 d'alimentation en puissance, en lumière ou en images à travers ladite au moins ouverture ou découpe 8 et que les portions constitutives séparées 4', 4" ; 5', 5" des bandes ou lignes 4 ; 5 interrompues par la ou les découpe(s) ou ouverture(s) 8 soient toutes reliées électriquement à un contrôleur 6, le 20 cas échéant soit unique et commun, soit propre à chaque jeu X, Y d'électrodes ou de lignes 4 et 5 parallèles et croisées mutuellement. Ainsi, en prévoyant une ouverture ou découpe traversante 8 dans l'écran tactile 2, par exemple sous forme d'un sandwich de plaques de verre superposées renfermant les composants de la matrice de détection 25 active ou passive, l'invention permet de créer un passage autorisant un accès physique à l'intérieur du bouton 7. En particulier, l'acheminement par le biais d'une liaison physique d'énergie ou de lumière autorise une mise en valeur visuelle dudit bouton 8 ou de parties de ce dernier, voire la visualisation de signes, de 30 marques, d'une gradation ou d'autres éléments informatifs ou décoratifs sur au moins une partie de sa surface extérieure. En outre, en prévoyant également un raccordement exhaustif de l'ensemble des lignes ou bandes et de leurs portions ou fragments résultant de l'enlèvement d'une partie du corps 2' de l'écran tactile 2 (au niveau de 8), 35 et donc de portions de bandes ou de lignes, lors de la réalisation de l'ouverture ou de la découpe 8, ou de chacune de ces dernières, l'invention 3050043 - 5 - permet de conserver la fonctionnalité originelle de l'écran tactile 2 sur la totalité de sa surface non recouverte par le bouton 7 ou similaire. En accord avec une réalisation préférée de l'objet de l'invention et comme cela ressort à titre d'exemples des figures 6A et 6B, le bouton ou 5 l'organe mobile similaire 7 est relié physiquement au corps 2' en forme de plaque de l'écran tactile 2, directement ou à travers une pièce intermédiaire 11, au moyen et au niveau de l'ouverture ou de la découpe 8, ce tout en restant mobile par rapport audit écran 2 en rotation ou en coulissement. Ainsi, l'invention utilise de manière opportune l'ouverture ou la 10 découpe 8 comme site d'ancrage pour le bouton 7 ou similaire, permettant ainsi une solidarisation simple et robuste de ce dernier. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, représenté sur les figures 6A et 6B, le bouton 7 est un bouton rotatif qui est monté avec faculté de rotation sur ou dans une pièce de rétention 11, elle-même montée 15 rigidement sur ou dans l'ouverture 8, préférentiellement de forme circulaire. Selon un second mode de réalisation de l'invention, non représenté aux dessins annexés, le bouton 7 est un bouton coulissant qui est monté avec faculté de coulissement sur ou dans une pièce de rétention 11, elle-même montée rigidement sur ou dans la découpe 8, par exemple en 20 forme de fente, formant préférentiellement guide lors du déplacement du bouton 7. Dans les deux modes de réalisation précités, la pièce de rétention 11 sert également de guide pour le déplacement du bouton 7 ou similaire. 25 Cette pièce de rétention 11 peut être reliée rigidement à l'écran tactile 2, au niveau du bord de l'ouverture ou de la découpe 8 (figure 6A), soit par une liaison adhésive, soit par une liaison mécanique, par exemple avec enclenchement élastique par ailettes ou crans 11' (figure 6B), ou encore par une combinaison de ces deux techniques de solidarisation. 30 Conformément à une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit au moins un moyen de liaison 12 reliant le moyen ou la zone 9 d'affichage ou de signalisation au moyen d'alimentation 10 distant et passant à travers l'ouverture ou la découpe 8 consiste en au moins un conducteur optique ou électrique. Ledit moyen de liaison 12 physique peut 35 être apte à une transmission bidirectionnelle et éventuellement intégrer des conducteurs de natures différentes. 3050043 6 Lorsque le but recherché est de rendre le bouton 7 plus apparent, de le rendre visible (et manipulable) dans l'obscurité, ou encore de l'utiliser comme surface d'affichage, au moins deux solutions techniques peuvent être envisagées, à savoir soit intégrer des moyens d'affichage ou de 5 production lumineuse dans le bouton 7 et alimenter ces moyens par des lignes électriques 12, relié à une source 10 commandée, soit utiliser un moyen 12 de transmission optique, tel qu'une ou plusieurs fibre(s) optique(s), diffusant au niveau du bouton 7 les images ou la lumière produite à distance pour un moyen de génération 10 commandée. 10 En accord avec une variante de réalisation préférée de l'invention, et comme le montrent les figures 6A et 6B, le bouton 7 est un bouton cylindrique rotatif monté sur une pièce de maintien 11 en forme de manchon et fixé dans l'ouverture 8, ladite pièce de maintien 11 formant moyen de passage et de maintien pour les moyens de liaison 12 reliant le 15 moyen ou la zone 9 d'affichage ou de signalisation au moyen d'alimentation 10 distant. En particulier, dans le contexte de la variante précitée, l'invention peut prévoir que le bouton 7 comprenne au moins une portion de paroi transparente ou translucide ou une découpe 7' et que le moyen ou la 20 zone d'affichage ou de signalisation 9 corresponde à l'extrémité de sortie d'un faisceau de fibres optiques 12, l'extrémité opposée 9' de ce faisceau 12 étant connectée au moyen d'alimentation en lumière ou en images 10 et ledit faisceau de fibres optiques 12 s'étendant à travers l'ouverture 8 dans l'écran tactile 2 et étant maintenu par une pièce intermédiaire de rétention 25 11 montée rigidement dans ladite ouverture 8, sur ou autour de laquelle ledit bouton 7 est monté avec faculté de rotation. Le moyen 10 apte à délivrer de la lumière ou des images (fixes ou changeantes) peut, par exemple, être constitué par une partie d'un écran d'affichage à cristaux liquides ou à DEL organiques, fournissant l'image 30 affichée sur l'écran tactile 2 et dont une zone émettrice diffuse dans l'extrémité 9' du faisceau de fibres optiques 12. Afin de repérer la position et/ou le déplacement du bouton 7 ou similaire, il peut être prévu que ce dernier soit pourvu d'au moins une partie ou zone conductrice 13 (formant index) qui est située à proximité 35 immédiate de la surface de la face fonctionnelle visible 2" de l'écran tactile 2, la position de ladite au moins une partie ou zone conductrice 13 étant détectée par l'intermédiaire des détecteurs 3' du réseau de détecteurs 3050043 - 7 - capacitifs élémentaires 3' situés sous et/ou autour de la base du bouton 7 ou similaire. Eventuellement, une zone au moins du bouton 7 peut être de nature tactile, les signaux de détection d'un contact pouvant être transmis 5 par le moyen 12 et traités à distance par un contrôleur adapté (non représenté). Comme illustré à titre d'exemples non limitatifs sur les figures 2, 4 et 5 annexées, différentes solutions techniques peuvent être envisagées pour raccorder la totalité des capteurs élémentaires restants 3' et ainsi 10 exploiter au maximum la surface de l'écran tactile 2 non affectée par la présence du bouton 7. En accord avec une première variante de réalisation ressortant de la figure 2, il peut être prévu que tous les côtés de l'écran tactile 2 (quatre dans le cas d'un écran carré ou rectangulaire) soient reliés chacun à un 15 contrôleur, commun ou propre. En accord avec une deuxième variante ressortant de la figure 4, les bandes ou lignes 4, 5 de chaque jeu d'électrodes ou de lignes X, Y sont reliées à un unique terminal de connexion respectif 14, 14' situé sur un côté donné du corps 2' en forme de plaque de l'écran tactile 2, les portions 20 constitutives séparées 4' ; 5' situées à l'opposé du terminal respectif correspondant par rapport à l'ouverture ou la découpe 8 étant reliées à leurs portions complémentaires 4" ; 5" respectivement correspondantes et situées du même côté que le terminal 14, 14' concerné, par l'intermédiaire de lignes conductrices 15 contournant ladite découpe ou ladite ouverture 8 25 et situées préférentiellement dans le même plan que les lignes de commande ou électrodes en forme de bandes 4, 5 respectivement concernées. En accord avec une troisième variante ressortant de la figure 5, les bandes ou lignes 4, 5 de chaque jeu d'électrodes ou de lignes X, Y sont reliées à un unique terminal de connexion respectif 14, 14' situé sur un côté 30 donné du corps 2' en forme de plaque de l'écran tactile 2, les portions constitutives séparées 4' ; 5' situées à l'opposé du terminal respectif correspondant par rapport à l'ouverture ou la découpe 8 étant reliées à leurs portions complémentaires 4" ; 5" respectivement correspondantes et situées du même côté que le terminal 14, 14' concerné, par l'intermédiaire de 35 lignes conductrices 15' s'étendant le long des bords périphériques concernés du corps 2' de l'écran tactile 2, et situées préférentiellement dans le même 3050043 - 8 - plan que les lignes de commande ou électrodes en forme de bandes 4, 5 respectivement concernées. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications 5 restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif d'interface avec un écran tactile comprenant une matrice bidimensionnelle de détecteurs capacitifs élémentaires formés par un réseau d'électrodes en forme de bandes croisées ou par des électrodes reliées à des lignes de commande ou de liaison, toutes ces bandes ou lignes étant arrangées en rangées et en colonnes et reliées à un contrôleur respectif, ce dispositif comprenant également au moins un bouton ou un organe mécanique de commande mobile similaire, à actionnement manuel et disposé sur la face fonctionnelle apparente de l'écran tactile, dispositif (1) caractérisé en ce qu'au niveau de la zone de localisation du bouton ou de l'organe similaire (7), l'écran tactile (2) présente au moins une ouverture ou découpe traversante (8), en ce que le bouton ou l'organe similaire (7) présente au moins un moyen ou une zone (9) d'affichage ou de signalisation lumineuse relié(e) fonctionnellement à un moyen (10) d'alimentation en puissance, en lumière ou en images à travers ladite au moins ouverture ou découpe (8) et en ce que les portions constitutives séparées (4', 4" ; 5', 5") des bandes ou lignes (4 ; 5) interrompues par la ou les découpe(s) ou ouverture(s) (8) sont toutes reliées électriquement à un contrôleur (6). 2. Dispositif d'interface selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bouton ou l'organe mobile similaire (7) est relié physiquement au corps (2') en forme de plaque de l'écran tactile (2), directement ou à travers une pièce intermédiaire (11), au moyen et au niveau de l'ouverture ou de la découpe (8), ce tout en restant mobile par rapport audit écran (2) en rotation ou en coulissement. 3. Dispositif d'interface selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bouton (7) est un bouton rotatif qui est monté avec faculté de rotation sur ou dans une pièce de rétention (11), elle-même montée rigidement sur ou dans l'ouverture (8), préférentiellement de forme circulaire. 4. Dispositif d'interface selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bouton (7) est un bouton coulissant qui est monté avec faculté de coulissement sur ou dans une pièce de rétention (11), elle-même montée rigidement sur ou dans la découpe (8), par exemple en forme 3050043 - 10 - de fente, formant préférentiellement guide lors du déplacement du bouton (7). 5. Dispositif d'interface selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen de 5 liaison (12) reliant le moyen ou la zone (9) d'affichage ou de signalisation au moyen d'alimentation (10) distant et passant à travers l'ouverture ou la découpe (8) consiste en au moins un conducteur optique ou électrique. 6. Dispositif d'interface selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5, caractérisé en ce que le bouton (7) est un bouton 10 cylindrique rotatif monté sur une pièce de maintien (11) en forme de manchon et fixé dans l'ouverture (8), ladite pièce de maintien (11) formant moyen de passage et de maintien pour les moyens de liaison (12) reliant le moyen ou la zone (9) d'affichage ou de signalisation au moyen d'alimentation (10) distant. 15 7. Dispositif d'interface selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bouton (7) comprend au moins une portion de paroi transparente ou translucide ou une découpe (7') et en ce que le moyen ou la zone d'affichage ou de signalisation (9) correspond à l'extrémité de sortie d'un faisceau de fibres optiques (12), l'extrémité 20 opposée (9') de ce faisceau (12) étant connectée au moyen d'alimentation en lumière ou en images (10) et ledit faisceau de fibres optiques (12) s'étendant à travers l'ouverture (8) dans l'écran tactile (2) et étant maintenu par une pièce intermédiaire de rétention (11) montée rigidement dans ladite ouverture (8), sur ou autour de laquelle ledit bouton (7) est monté avec 25 faculté de rotation. 8. Dispositif d'interface selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bouton ou l'organe mobile similaire (7) est pourvu d'au moins une partie ou zone conductrice (13) qui est située à proximité immédiate de la surface de la face fonctionnelle 30 visible (2") de l'écran tactile (2), la position de ladite au moins une partie ou zone conductrice (13) étant détectée par l'intermédiaire des détecteurs (3') du réseau de détecteurs capacitifs élémentaires (3') situés sous et/ou autour de la base du bouton (7) ou similaire. 9. Dispositif d' interface selon l' une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les bandes ou lignes (4, 5) de chaque jeu d'électrodes ou de lignes (X, Y) sont reliées à un unique terminal de connexion respectif (14, 14') situé sur un côté donné du corps 3050043 - 11 - (2') en forme de plaque de l'écran tactile (2), les portions constitutives séparées (4' ; 5') situées à l'opposé du terminal respectif correspondant par rapport à l'ouverture ou la découpe (8) étant reliées à leurs portions complémentaires (4" ; 5") respectivement correspondantes et situées du 5 même côté que le terminal (14, 14') concerné, par l'intermédiaire de lignes conductrices (15) contournant ladite découpe ou ladite ouverture (8) et situées préférentiellement dans le même plan que les lignes de commande ou électrodes en forme de bandes (4, 5) respectivement concernées. 10. Dispositif d'interface selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les bandes ou lignes (4, 5) de chaque jeu d'électrodes ou de lignes (X, Y) sont reliées à un unique terminal de connexion respectif (14, 14') situé sur un côté donné du corps (2') en forme de plaque de l'écran tactile (2), les portions constitutives séparées (4' ; 5') situées à l'opposé du terminal respectif correspondant par 15 rapport à l'ouverture ou la découpe (8) étant reliées à leurs portions complémentaires (4" ; 5") respectivement correspondantes et situées du même côté que le terminal (14, 14') concerné, par l'intermédiaire de lignes conductrices (15') s'étendant le long des bords périphériques concernés du corps (2') de l'écran tactile (2), et situées préférentiellement dans le même 20 plan que les lignes de commande ou électrodes en forme de bandes (4, 5) respectivement concernées.