Brevet FR3097991A1 — publié le 20210101

Description Titre de l'invention : Panneau d'interface et système associé [0001] La présente invention concerne le domaine technique des interfaces utilisateurs, en particulier à bord d 'un véhicule. [0002] La présente invention concerne en particulier un panneau d'interface et un système associé. [0003] On connait des panneaux d'interface comprenant des capteurs tactiles capacitifs et des éléments distincts destinés à fournir un retour haptique à l'utilisateur, afin par exemple de fournir à l'utilisateur un retour haptique lorsqu'il effectue une commande particulière au moyen du capteur tactile capacitif. [0004] Dans ce contexte, l'invention propose un panneau d'interface comprenant : [0005] - un film fonctionnel comprenant au moins un module conçu pour mesurer une force d'appui sur ledit module et pour fournir un retour haptique, [0006] - un ensemble de capteurs capacitifs s'étendant le long du film fonctionnel. [0007] Un tel panneau d'interface permet à la fois une mesure de la force d'appui de l'utilisateur et une meilleure synchronisation entre cette mesure et le retour haptique effectué (grâce l'utilisation de modules combinant la mesure de force et le retour haptique), tout en conservant une bonne sensibilité grâce aux capteurs capacitifs (ceux-ci fournissant un signal dès qu'un doigt de l'utilisateur est approché). [0008] Un tel panneau d'interface permet en outre de combiner la fonction de détection des capteurs capacitifs et une fonction de seuil de force de déclenchement (rendue possible par la mesure de force du module), ce qui est utile par exemple pour valider avec précision un enclenchement d'une fonctionnalité. [0009] La combinaison de la mesure de force et de la fourniture du retour haptique au sein du ou des module(s) du film fonctionnel permet par ailleurs de réduire l'encombrement dans la direction orthogonale au panneau d'interface. [0010] On obtient ainsi un panneau d'interface comprenant deux systèmes de détection su- perposés et indépendants. [0011] Selon d'autres caractéristiques envisageables à titre optionnel : [0012] - ledit module comprend un élément piézoélectrique et/ou un circuit de mesure d'une tension aux bornes de l'élément piézoélectrique et/ou un circuit d'excitation de l'élément piézoélectrique ; [0013] - le panneau d'interface comprend un autre film fonctionnel incluant les capteurs ca- pacitifs ; [0014] - le film fonctionnel comprend les capteurs capacitifs ; [0015] - le panneau d'interface comprend un ensemble de sources de lumière; [0016] - le panneau d'interface comprend une carte à circuit imprimé ; 2 [0017] - les sources de lumière sont portées par la carte à circuit imprimé ; [0018] - un autre film fonctionnel inclut les sources de lumière ; [0019] - le film fonctionnel comprend les sources de lumière ; [0020] - le film fonctionnel comprend une couche de décor ; [0021] - le panneau d'interface comprend un film de décor (formant une surface externe du panneau d'interface) ; [0022] - le film fonctionnel comprend un film plastique transparent. [0023] En pratique, les différents éléments (modules à effet haptique ou capteurs capacitifs ou sources de lumière) d'une couche ou d'un film fonctionnel peuvent être organisés (par exemple déposés) sous forme matricielle (dans le plan du film ou de la couche concernée). [0024] L'invention propose également un système comprenant un panneau d'interface tel que proposé ci-dessus et un circuit de traitement relié au circuit de mesure et au circuit d'excitation. [0025] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. [0026] De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où : [0027] [fig.1] représente un premier exemple de panneau d'interface conforme à l'invention ; [0028] [fig.2] représente un second exemple de panneau d'interface conforme à l'invention ; [0029] [fig.3] représente un troisième exemple de panneau d'interface conforme à l'invention ; [0030] [fig.4] représente un quatrième exemple de panneau d'interface conforme à l'invention ; [0031] [fig.5] représente un cinquième exemple de panneau d'interface conforme à l'invention ; et [0032] [fig.6] représente un système comprenant un module à effet haptique utilisable dans ces panneaux d'interface. [0033] On décrit dans la suite cinq exemples de panneau d'interface réalisés notamment au moyen d'au moins un film fonctionnel. Ce (ou ces) film(s) fonctionnel(s) peu(ven)t être produit(s) au moyen d'un film plastique (ici transparent et/ou réalisé par exemple en poly(téréphtalate d'éthylène) ou PET pour "polyethylene terephtalate", ou en polycarbonate ou PC), sur lequel sont déposées des pistes conductrices (par exemple par sérigraphie) et/ou sont reportées des composants électroniques. Un tel film fonctionnel peut présenter une certaine souplesse. 3 [0034] Ces panneaux d'interface peuvent chacun être utilisé à bord d'un véhicule (tel qu'un véhicule automobile), par exemple pour commander une fonctionnalité du véhicule suite à la détection d'une instruction dc l'utilisateur via le panneau d'interface. [0035] La figure 1 représente un premier exemple de panneau d'interface 10. [0036] Selon cc premier exemple, le panneau d'interface 10 comprend trois films fonc- tionnels, à savoir (successivement, du bas vers le haut sur la figure 1) : [0037] - un premier film fonctionnel 12 comprenant une pluralité de modules à effet haptique 22; [0038] - un second film fonctionnel 14 comprenant une pluralité de sources de lumière 24 ; et [0039] - un troisième film fonctionnel 16 comprenant un ensemble de capteurs capacitifs. [0040] Les trois films fonctionnels 12, 14, 16 sont empilés de manière à former un panneau d'interface 10 relativement peu épais. [0041] Le troisième film fonctionnel 16 (de même par conséquent que l'ensemble des trois films fonctionnels 12, 14, 16) est recouvert par un film de décor 18. Le film de décor 18 présente une première surface en contact avec le troisième film fonctionnel 16 et une seconde surface, opposée à la première surface et qui forme la surface externe du panneau d'interface 10. [0042] Dans ce premier exemple, chaque film fonctionnel porte un seul type d'éléments électroniques (modules à effet haptique, sources de lumière, capteurs capacitifs), ce qui permet d'éviter une construction multicouche des films fonctionnels et simplifie donc leur fabrication. [0043] Chaque module à effet haptique 22 est d'une part apte à mesurer une force avec laquelle un utilisateur appuie sur ce module à effet haptique 22 (c'est-à-dire exerce une force au droit du module à effet haptique 22 concerné) ; chaque module à effet haptique 22 est par ailleurs apte à fournir un retour haptique à l'utilisateur, par exemple grâce à une vibration du module à effet haptique 22. Un exemple d'un tel module à effet haptique 22 est décrit plus bas en référence à la figure 6. [0044] La pluralité de sources de lumière 24 est située dans le plan du second film fonctionnel 14. Des pistes conductrices sont déposées (par exemple par sérigraphie) sur au moins une face du second film fonctionnel de manière à amener un courant électrique au niveau de chaque source de lumière 24. [0045] Le premier film fonctionnel 12 et le second film fonctionnel 4 sont positionnés l'un par rapport à l'autre de sorte que, pour un module à effet haptique 22 au moins, ce module à effet haptique 22 soit situé entre deux sources de lumière 24 Ainsi, le module à effet haptique 22 ne chevauche aucune source de lumière 24. En conséquence, les sources de lumière 24 ne viennent pas interagir dans le fonctionnement du module à effet haptique 22, et un appui sur le module à effet haptique 22 et/ou le retour haptique du module à effet haptique 22 ne risque(nt) pas d'endommager une source de lumière 24. [0046] Les capteurs capacitifs du troisième film fonctionnel 16 sont eux aussi formés par dépôt de pistes conductrices, par exemple par sérigraphie et/ou sur au moins une face du troisième film fonctionnel 16. Chaque capteur capacitif est par exemple formé par une antenne (ayant ici une forme arrondie). On peut prévoir par exemple pour une telle antenne une surface d'au moins 100 mm2 et/ou une résistance surfacique inférieure à 10 Id2 carré. [0047] On peut prévoir que le troisième film fonctionnel 16 (de même que le second film fonctionnel 14) soit relativement souple de sorte qu'une pression d'un doigt de l'utilisateur entraînera une déformation locale du troisième film fonctionnel 16 (et du second film fonctionnel 14) et que la force correspondante ne sera donc mesurée que par le module à effet haptique 22 situé au droit du doigt de l'utilisateur (c'est-à-dire au droit du lieu où la pression est exercée). [0048] La figure 2 représente un second exemple de panneau d'interface 30. [0049] Selon cc second exemple, le panneau d'interface 30 comprend deux films fonc- tionnels, à savoir (successivement, du bas vers le haut sur la figure 2) : [0050] - un premier film fonctionnel 32 comprenant une pluralité de modules à effet haptique 42 ; et [0051] - un second film fonctionnel 34 comprenant une première couche 33 intégrant une pluralité de sources de lumière 44 et une seconde couche 35 comprenant un ensemble de capteurs capacitifs. [0052] En combinant les fonctions de détection capacitive et d'éclairage dans le second film fonctionnel 34, on réduit le nombre de films fonctionnels et ainsi le nombre de connecteurs nécessaires. Les modules à effet haptique 42 peuvent quant à eux être positionnés seulement aux endroits où leur fonction est nécessaire. [0053] Les deux films fonctionnels 32, 34 sont placés au contact l'un de l'autre (une face principale du premier film fonctionnel 32 étant au contact d'une face principale du second film fonctionnel 34). [0054] Le second film fonctionnel 34 (de même par conséquent que l'ensemble des deux films fonctionnels 32, 34) est recouvert par un film de décor 38. Le film de décor 38 présente une première surface en contact avec le second film fonctionnel 34 et une seconde surface, opposée à la première surface et qui forme la surface externe du panneau d'interface 30. [0055] Chaque module à effet haptique 42 est d'une part apte à mesurer une force avec laquelle un utilisateur appuie sur ce module à effet haptique 42 (c'est-à-dire exerce une force au droit du module à effet haptique 42 concerné) ; chaque module à effet haptique 42 est par ailleurs apte à fournir un retour haptique à l'utilisateur, par exemple grâce à une vibration du module à effet haptique 42. Un exemple d'un tel module à effet haptique 42 est décrit plus bas en référence à la figure 6. [0056] La pluralité de sources de lumière 44 est par exemple déposée sur une première face principale (ici la face principale inférieure) du second film fonctionnel 34. Des pistes conductrices sont alors en outre déposées (par exemple par sérigraphie) sur cette première face principale de manière à amener un courant électrique au niveau de chaque source de lumière 24. [0057] Les capteurs capacitifs peuvent alors être formés par dépôt de pistes conductrices, par exemple par sérigraphie, sur la seconde face principale (opposée à la première face principale), ici la face principale supérieure, du second film fonctionnel 34. [0058] En variante, il est possible d'obtenir le second film fonctionnel 34 par réalisation d'un premier film temporaire comprenant la pluralité de sources de lumière 44, réalisation d'un second film temporaire comprenant l'ensemble de capteurs capacitifs et assemblage (par exemple par collage) des premier et second films temporaires. [0059] Le premier film fonctionnel 32 et le second film fonctionnel 34 sont positionnés de manière à ne former aucun chevauchement entre un module à effet haptique 42 et une source de lumière 44 (un tel chevauchement pouvant être préjudiciable au bon fonctionnement de ces éléments comme déjà indiqué). [0060] On peut prévoir que le second film fonctionnel 34 soit relativement souple de sorte qu'une pression d'un doigt de l'utilisateur entraînera une déformation locale du second film fonctionnel 34 et que la force correspondante ne sera donc mesurée que par le module à effet haptique 42 situé au droit du doigt de l'utilisateur (c'est-à-dire au droit du lieu où la pression est exercée). [0061] La figure 3 représente un troisième exemple de panneau d'interface 50. [0062] Selon ce troisième exemple, le panneau d'interface 50 comprend deux films fonc- tionnels, à savoir (successivement, du bas vers le haut sur la figure 3) : [0063] - un premier film fonctionnel 52 comprenant une pluralité de modules à effet haptique 62 ; et [0064] - un second film fonctionnel 54 comprenant (du bas vers le haut sur la figure 3) une première couche 53 intégrant une pluralité de sources de lumière 64, une seconde couche 55 comprenant un ensemble de capteurs capacitifs et une couche de décor 57. [0065] Le nombre de films fonctionnels utilisés est donc réduit ici aussi (en intégrant en outre la couche de décor). On profite également ici de la réduction du nombre de connecteurs. [0066] Une première face principale (la face inférieure sur la figure 3) du second film fonctionnel 54 est en contact avec le premier film fonctionnel 52 (précisément avec une face principale du premier film fonctionnel 52). La seconde face principale du second film fonctionnel 54 (opposée à la première face principale et correspondant à la 6 face supérieure sur la figure 3) forme alors dans ce cas la surface externe du panneau d'interface 50. [0067] Chaque module à effet haptique 62 est d'une part apte à mesurer une force avec laquelle un utilisateur appuie sur ce module à effet haptique 62 (c'est-à-dire exerce une force au droit du module à effet haptique 62 concerné) ; chaque module à effet haptiquc 62 est par ailleurs apte à fournir un retour haptiquc à l'utilisateur, par exemple grâce à une vibration du module à effet haptique 62. Un exemple d'un tel module à effet haptique 62 est décrit plus bas en référence à la figure 6. [0068] Comme dans le cas de la figure 2, la première couche 53 et la seconde couche 55 peuvent être réalisées par dépôt d'éléments (sources de lumières 64, pistes conductrices, capteurs capacitifs) respectivement sur deux faces principales (opposées) du second film fonctionnel 54, ou, en variante, par formation de deux films temporaires correspondant respectivement à la première couche 53 et à la seconde couche 55, puis assemblage (par exemple par collage) de ces deux films temporaires. [0069] La couche de décor 57 peut quand à elle être déposée sur l'ensemble formé par la première couche 53 et la seconde couche 55, par exemple par collage ou par injection. [0070] Le premier film fonctionnel 52 et le second film fonctionnel 54 sont positionnés de manière à ne former aucun chevauchement entre un module à effet haptique 62 et une source de lumière 64 (un tel chevauchement pouvant être préjudiciable au bon fonctionnement de ces éléments comme déjà indiqué). [0071] On peut prévoir que le second film fonctionnel 54 soit relativement souple de sorte qu'une pression d'un doigt de l'utilisateur entraînera une déformation locale du second film fonctionnel 54 et que la force correspondante ne sera donc mesurée que par le module à effet haptique 62 situé au droit du doigt de l'utilisateur (c'est-à-dire au droit du lieu où la pression est exercée). [0072] La figure 4 représente un quatrième exemple de panneau d'interface 70. [0073] Ce panneau d'interface 70 est formé par un empilement des éléments suivants ((lu bas vers le haut sur la figure 4) : [0074] - un circuit imprimé 71 (ou carte à circuit imprimé) qui porte une pluralité de sources de lumière 84; [0075] - un premier film fonctionnel 72 comprenant une pluralité de modules à effet haptique 82; [0076] - un second film fonctionnel 76 comprenant un ensemble de capteurs capacitifs ; et [0077] - un film de décor 78. [0078] Le circuit imprimé 71 peut comprendre des pistes électriques permettant d'amener un courant électrique à chaque source de lumière 84. [0079] Le positionnement des sources de lumière 84 sur le circuit imprimé permet de réduire le nombre de films fonctionnels (ainsi que l'utilisation de films multicouche). Comme 7 indiqué, le circuit imprimé 71 est en outre utilisé pour amener le courant électrique et la connectique est donc simplifiée. [0080] Le premier film fonctionnel 72 est positionné sur le circuit imprimé 71 de sorte que, pour un module à effet haptique 82 au moins, ce module à effet haptique 82 soit interposé entre deux sources de lumière 84 afin d'éviter tout chevauchement entre ce module à effet haptique 82 et une source de lumière 84. Ainsi, les sources de lumière 84 ne viennent pas interagir dans le fonctionnement du module à effet haptique 82 et un appui sur le module à effet haptique et/ou le retour haptique du module à effet haptique ne risque(nt) pas d'endommager une source de lumière 84. [0081] Chaque module à effet haptique 82 est d'une part apte à mesurer une force avec laquelle un utilisateur appuie sur ce module à effet haptique 82 (c'est-à-dire exerce une force au droit du module à effet haptique 82 concerné) ; chaque module à effet haptique 82 est par ailleurs apte à fournir un retour haptique à l'utilisateur, par exemple grâce à une vibration du module à effet haptique 82. Un exemple d'un tel module à effet haptique 82 est décrit plus bas en référence à la figure 6. [0082] Les capteurs capacitifs sont formés par des pistes conductrices déposées (par exemple par sérigraphie) sur une face (au moins) du second film fonctionnel 76. [0083] On peut prévoir que le second film fonctionnel 76 soit relativement souple de sorte qu'une pression d'un doigt de l'utilisateur entraînera une déformation locale du second film fonctionnel 76 et que la force correspondante ne sera donc mesurée que par le module à effet haptique 82 situé au droit du doigt de l'utilisateur (c'est-à-dire au droit du lieu où la pression est exercée). [0084] La figure 5 représente un cinquième exemple de panneau d'interface 90. [0085] Selon ce cinquième exemple, le panneau d'interface 90 comprend un (unique) film fonctionnel 96 formé d'une pluralité de couches (successivement dans cet ordre, du bas vers le haut sur la figure 5) : [0086] - une première couche 91 comprenant des modules à effet haptique 92; [0087] - une seconde couche 93 comprenant des sources de lumière 94; [0088] - une troisième couche 95 comprenant des capteurs capacitifs [0089] - un quatrième couche 97 formant décor. [0090] L'intégration de l'ensemble des fonctionnalités dans le même film fonctionnel 96 permet de simplifier la connectique. La production du panneau d'interface 90 à partir du film fonctionnel 96 est par ailleurs elle aussi simplifiée. [0091] Chaque module à effet haptique 92 est d'une part apte à mesurer une force avec laquelle un utilisateur appuie sur ce module à effet haptique 92 (c'est-à-dire exerce une force au droit du module à effet haptique 92 concerné) ; chaque module à effet haptique 92 est par ailleurs apte à fournir un retour haptique à l'utilisateur, par exemple grâce à une vibration du module à effet haptique 92. Un exemple d'un tel module à 8 effet haptique 92 est décrit plus bas en référence à la figure 6. [0092] La seconde couche 93 peut intégrer des pistes conductrices conçue pour amener du courant au sources de lumière 94. [0093] Les capteurs capacitifs de la troisième couche 95 peuvent eux aussi être réalisés au moyen de pistes conductrices déposées au niveau de la troisième couche 95. [0094] Le film fonctionnel 96 est par exemple obtenu par réalisation de films temporaires correspondant respectivement aux différents couches 91, 93, 95, 97, chaque film temporaire comprenant les éléments (modules à effet haptique 92, sources de lumière 94, capteurs capacitifs) prévu dans la couche correspondante, et par assemblage des différents films temporaires. [0095] Les modules à effet haptique 92 et les sources de lumière 94 sont positionnés dans la première couche 91 et la seconde couche 93 de manière à éviter tout chevauchement entre ces éléments afin de ne pas générer d'interaction (problématique) entre un module à effet haptique 92 et une source de lumière 94. [0096] La figure 6 représente un système comprenant un circuit de traitement 5 et un exemple de module à effet haptique 2 utilisable dans les panneaux d'interface 10, 30, 50, 70, 90 qui viennent d'être décrits. [0097] Certains au moins parmi les modules à effet haptique 22, 42, 62, 82, 92 mentionnés plus haut peuvent ainsi être réalisés conformément à cet exemple. [0098] Le module à effet haptique 2 de la figure 6 comprend un élément piézoélectrique 100, un circuit de mesure 102 d'une tension Vmes aux bornes de l'élément piézo- électrique 100 et un circuit d'excitation 104 de l'élément piézoélectrique 100. [0099] La tension Vmes mesurée par le circuit de mesure 102 est représentative de la force d'appui (appliquée par exemple par un utilisateur) sur l'élément piézoélectrique 100, c'est-à-dire au niveau du module à effet haptique. [0100] Le circuit de traitement 5 est relié au circuit de mesure 102 de manière à acquérir la tension Vmes représentative de la force d'appui précitée. En pratique, le circuit de traitement 5 est par exemple connecté d'une part à une couche conductrice 106 déposée sur un film fonctionnel 108 portant l'élément piézoélectrique 100, et (l'autre part au circuit de mesure 102, l'élément piézoélectrique 100 étant interposé entre la couche conduchice 106 et le circuit de mesure 102 de sorte que la tension Vmes est la tension aux bornes de l'élément piézoélectrique 100. [0101] On remarque à cet égard que le film fonctionnel 108 de la figure 6 correspond par exemple au premier film fonctionnel 12, 32, 52, 72 des figures 1 à 4, ou au film fonctionnel 96 de la figure 5. [0102] Le circuit de traitement 5 peut par ailleurs appliquer une tension Vh (par exemple variable) au circuit (l'excitation 104 de manière à provoquer un mouvement (par exemple une vibration) de l'élément piézoélectrique 100, qui procure un effet haptique 9 au module à effet haptiquc 2. En pratique, cette tension Vh est par exemple appliquée (par le circuit de traitement 5) entre la couche conductrice 106 susmentionnée et le circuit d'excitation 104. [0103] Enfin, le circuit de traitement 5 peut également être relié à chacun des capteurs ca- pacitifs (afin de surveiller d'éventuelles détections effectuées par ces capteurs capacitifs) et/ou à chacune des sources de lumière (afin de commander indépendamment chaque source de lumière). [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] [Revendication 12] REVENDICATIONSPanneau d'interface (10 ; 30; 50 ; 70; 90) comprenant : - un film fonctionnel (12; 32; 52; 72 ; 96) comprenant au moins un module (22 ; 42 ; 62; 82 ; 92) conçu pour mesurer une force d'appui sur ledit module (22 ; 42 ; 62 ; 82 ; 92) et pour fournir un retour haptique, - un ensemble de capteurs capacitifs (16 ; 35 ; 55 ; 76 ; 95) s'étendant le long du film fonctionnel (12 ; 32 ; 52; 72; 96). Panneau d'interface selon la revendication 1, dans lequel ledit module (22 ; 42 ; 62 ; 82 ; 92) comprend un élément piézoélectrique (100), un circuit de mesure (102) d'une tension (Vmes) aux bornes de l'élément piézoélectrique (100) et un circuit d'excitation (104) de l'élément piézoélectrique (100). Panneau d'interface selon la revendication 1 ou 2, comprenant un autre film fonctionne 1(16 ; 34 ; 54 ; 76) incluant les capteurs capacitifs. Panneau d'interface selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le film fonctionnel (96) comprend les capteurs capacitifs. Panneau d'interface selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant un ensemble de sources de lumière (24 ; 44 ; 64; 84 ; 94). Panneau d'interface selon la revendication 5, comprenant une carte à circuit imprimé (71), dans lequel les sources de lumière (84) sont portées par la carte à circuit imprimé (71). Panneau d'interface selon la revendication 5, comprenant un autre film fonctionnel (14 ; 34 ; 54) incluant les sources de lumière (24 ; 44 ; 64). Panneau d'interface selon la revendication 5, dans lequel le film fonctionnel (96) comprend les sources de lumière (94). Panneau d'interface selon la revendication 8, dans lequel le film fonctionnel comprend une couche de décor (97). Panneau d'interface selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant un film de décor (18 ; 38 ; 78). Panneau d'interface selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le film fonctionnel comprend un film plastique transparent. Système comprenant un panneau d'interface (10 ; 30 ; 50 ; 70 ; 90) selon la revendication 2 et un circuit de traitement (5) relié au circuit de mesure (102) et au circuit d'excitation (104).