EP2142980A1 - Capteur multi-tactile transparent - Google Patents

Capteur multi-tactile transparent

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EP2142980A1
EP2142980A1 EP08787902A EP08787902A EP2142980A1 EP 2142980 A1 EP2142980 A1 EP 2142980A1 EP 08787902 A EP08787902 A EP 08787902A EP 08787902 A EP08787902 A EP 08787902A EP 2142980 A1 EP2142980 A1 EP 2142980A1
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EP
European Patent Office
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transparent
touch
touch sensor
sensor according
zone
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08787902A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pascal Joguet
Julien Olivier
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Stantum SAS
Original Assignee
Stantum SAS
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/045—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G06F3/04146—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position using pressure sensitive conductive elements delivering a boolean signal and located between crossing sensing lines, e.g. located between X and Y sensing line layers
    • G—PHYSICS
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/047—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using sets of wires, e.g. crossed wires

Definitions

  • the present invention relates to the category of multi-point transparent tactile sensors.
  • multitouch transparent touch sensors These are, for example, resistive matrix sensors coupled to a control circuit.
  • Such a sensor is for example the subject of Patent No. EP1719047 relating to a virtual object controller via a multicontact touch screen.
  • This patent of the prior art relates to a man-machine interface allowing for example the control of music software by a touch screen with manipulation of virtual graphic objects.
  • It relates to a method for controlling computerized equipment by a device comprising a two-dimensional multicontact sensor for the acquisition of tactile information, as well as calculation means generating control signals as a function of said tactile information, characterized in that it comprises a step of generating graphic objects on a screen placed under a transparent tactile sensor, each of the graphic objects being associated with at least one specific processing law, the sensor delivering at each acquisition phase a plurality of information tactile, each of said touch information being the subject of a specific treatment determined by its location with respect to the position of one of said graphic objects.
  • the touch screen is provided with electrical contacts for receiving touch screen signals and conductive vias located across the substrate and electrically connected to the electrical contacts.
  • the display also includes an OLED flat screen having a display substrate having electrical contacts for receiving display signals and an exposed area on the display substrate to provide an electrical connection with the electrical contacts of the display.
  • display screen and touch screen The touch screen substrate is the OLED flat panel coating or substrate, the conductive vias are electrically connected to the electrical conductors and contacts on the display substrate, and the screen substrate. OLED flat spring protrudes beyond the coating, so as to produce an electrical connection with the electrical contacts of the touch screen and display.
  • the disadvantage of the sensors of the prior art is that the passive matrix organization induces problems of detection of several contact points located in orthogonal configurations.
  • the control circuit must then best compensate for these problems thanks to a measurement redundancy and an appropriate digital processing algorithm. This induces a complexity of the control circuit as well as an uncertainty of measurement of the points of contact.
  • the solution proposed by the present invention is to implement a multi-point transparent touch sensor free from these measurement defects.
  • the present invention aims to address this drawback by a multi-point transparent touch sensor architecture with cells completely independent of each other.
  • the screen according to the present invention does not use an active matrix of TFT (Thin Film Transistor) type which would induce a higher manufacturing cost.
  • the control circuit is easier to implement than in the case of a matrix passive and the cost of manufacture is advantageously reduced.
  • the industrialization costs of this type of sensor are lower.
  • the invention relates to a transparent multi-touch sensor comprising a transparent semiconductive active layer located between two transparent conductive layers arranged in a matrix of cells formed by the intersection of lines and columns, characterized in that it comprises a control circuit successively supplying each semiconductor portion corresponding to a cell, said control circuit comprising a means for analyzing the variation of the electrical characteristics caused by the deformation of one or more zones of the sensor, each zone comprising one or more cells, the semiconductor characteristic of said intermediate layer making the cells independent of the measurement circuit.
  • the semiconductor active layer is constituted by an organic or polymeric material dispensed in a thin layer.
  • the semiconductor layer is electrically isolated from one of the adjacent layers by spacing maintained by spacers, this insulation being broken locally by the deformation of the activated touch zone.
  • the semiconductor layer is electrically isolated from one of the adjacent layers by means of a transparent conductive material whose electrical characteristics are modified locally by the deformation of the activated touch zone.
  • the electrical characteristics of the semiconductor layer are modified locally by the deformation of the activated touch zone.
  • the variation of the electrical characteristics of the activated touch zone is a function of the pressure exerted on said touch zone.
  • the semiconductor layer emits light locally when it is subjected to the electrical activation of a cell, all of the local light emissions assimilating it to a display.
  • control circuit provides two scanning frequencies, one for the display, the other for reading the position of at least one activated touch zone.
  • FIG. 1 represents a sectional view of an exemplary embodiment of a sensor
  • FIG. 1 shows a schematic front view of such a sensor.
  • the sensor shown in sectional view in FIG. 1 comprises: a matrix of MxN cells corresponding to the intersection of X columns by Y lines,
  • a layer (1) consisting of a series of X transparent conductive columns
  • a thin layer (3) made of a semiconductor material equivalent to a set of vertical diodes, - A layer (4) consisting of a series of Y transparent conductive lines such as the layer A.
  • the layers (1) and (4) can be made of polyester or glass made conductive by ITO or carbon in thin layer (nano-tubes).
  • the layer (2) may be made of transparent piezoelectric materials such as PVDF or a conductive material sensitive to pressure such as a polymer charged with conductive particles. In the case where the layer (2) consists of spacers, the pressure information can not be measured. We simply measure whether there is contact or not.
  • Figure 2 shows a front view of the sensor, and the control circuit and measurement.
  • the principle is as follows:
  • V + and V- Two polarization potentials V + and V- are defined such that: o If V + is applied to a column 'x' of layer (1) and V- to a line 'y' of layer D, the equivalent diode located at intersection P (x, y) is passing. o In all other polarization combinations (V + with V +, V- with V +, V- with V-) the diode is blocked.
  • This method which uses an active diode-based system, makes it possible to measure each cell in isolation without experiencing the electrical interactions linked to a passive matrix: the potentials are not transmitted from one line to another or from one column to another. another orthogonally due to the blocking electrical effect of the diode C layer.

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Abstract

La présente invention concerne un capteur multi- tactile transparent comprenant une couche active semi- conductrice transparente située entre deux couches conductrices transparentes agencées en une matrice de cellules formées par l'intersection de lignes et de colonnes, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande alimentant successivement chaque portion semi- conductrice correspondant à une cellule, ledit circuit de commande comportant un moyen d'analyse de la variation des caractéristiques électriques provoquée par la déformation d'une ou de plusieurs zones du capteur, chaque zone comportant une ou plusieurs cellules, la caractéristique semi-conductrice de ladite couche intermédiaire permettant de rendre les cellules indépendantes par rapport au circuit de mesure.

Description

CAPTEUR MULTI-TACTILE TRANSPARENT
La présente invention concerne la catégorie des capteurs tactiles transparents multipoints .
L'art antérieur connaît déjà des capteurs tactiles transparents multipoints. Ce sont par exemple des capteurs matriciels résistifs couplé à un circuit de commande. Un tel capteur fait par exemple l'objet du brevet n° EP1719047 concernant un contrôleur d'objets virtuels par l'intermédiaire d'un écran tactile multicontact. Ce brevet de l'art antérieur se rapporte à une interface homme- machine permettant par exemple le contrôle de logiciels de musique par un écran tactile avec manipulation d'objets graphiques virtuels. Elle concerne un procédé pour le contrôle d'un équipement informatisé par un dispositif comportant un capteur bidimensionnel multicontact pour l'acquisition d'informations tactiles, ainsi que des moyens de calculs générant des signaux de commande en fonction desdites informations tactiles caractérisé en ce qu'il comporte une étape de génération d'objets graphiques sur un écran placé sous un capteur tactile transparent, chacun des objets graphiques étant associé à au moins une loi de traitement spécifique, le capteur délivrant lors de chaque phase d'acquisition une pluralité d'informations tactiles, chacune desdites informations tactiles faisant l'objet d'un traitement spécifique déterminé par sa localisation par rapport à la position d'un desdits objets graphiques.
On connaît aussi la demande de brevet américaine US2003000721129 concernant un écran tactile et plat OLED intégré. Cet écran tactile est doté de contacts électriques servant à recevoir des signaux d'écran tactile et des trous d'interconnexion conducteurs situés à travers le substrat et connectés électriquement aux contacts électriques . L'écran comporte aussi un écran plat OLED possédant un substrat d'affichage doté de contacts électriques servant à recevoir des signaux d'affichage et une zone exposée sur le substrat d'affichage de manière à produire une connexion électrique avec les contacts électriques de l'écran d'affichage et de l'écran tactile. Ledit substrat de 1 ' écran tactile constitue le revêtement ou le substrat de l'écran plat OLED, les trous d'interconnexion conducteurs sont connectés électriquement aux conducteurs et aux contacts électriques situés sur le substrat d'affichage, et le substrat de l'écran plat OLED ressort en saillie au-delà du revêtement, de façon à produire une connexion électrique avec les contacts électriques de l ' écran tactile et d' affichage. Le désavantage des capteurs de l'art antérieur est que l'organisation en matrice passive induit des problèmes de détection de plusieurs points de contacts situés dans des configurations orthogonales. Le circuit de commande doit alors compenser au mieux ces problèmes grâce à une redondance de mesure et un algorithme de traitement numérique approprié. Ceci induit une complexité du circuit de commande ainsi qu'une incertitude de mesure des points de contact.
La solution proposée par la présente invention est de mettre en œuvre un capteur tactile transparent multipoints exempt de ces défauts de mesure.
La présente invention vise à répondre à cet inconvénient par une architecture de capteur tactile transparent multipoints à cellules complètement indépendantes les unes de autres. Cependant, l'écran selon la présente invention n'utilise pas une matrice active de type TFT (Thin Film Transistor) qui induirait un coût de fabrication plus élevé. De plus, le circuit de commande est plus simple à mettre en œuvre que dans le cas d'une matrice passive et le coût de fabrication s'en trouve avantageusement réduit. De même, les coûts d'industrialisation de ce type de capteur sont moindres.
L'invention concerne selon son acception la plus générale un capteur multi-tactile transparent comprenant une couche active semi-conductrice transparente située entre deux couches conductrices transparentes agencées en une matrice de cellules formées par l'intersection de lignes et de colonnes, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande alimentant successivement chaque portion semi-conductrice correspondant à une cellule, ledit circuit de commande comportant un moyen d'analyse de la variation des caractéristiques électriques provoquée par la déformation d'une ou de plusieurs zones du capteur, chaque zone comportant une ou plusieurs cellules, la caractéristique semi-conductrice de ladite couche intermédiaire permettant de rendre les cellules indépendantes par rapport au circuit de mesure.
Avantageusement, la couche active semi-conductrice est constituée par un matériau organique ou polymère dispensé en couche mince.
Selon une variante, la couche semi-conductrice est isolée électriquement d'une des couches adjacentes grâce à un espacement entretenue par des entretoises, cette isolation étant rompue localement par la déformation de la zone tactile activée.
Selon une autre variante, la couche semi-conductrice est isolée électriquement d'une des couches adjacentes grâce à un matériau conducteur transparent dont les caractéristiques électriques sont modifiées localement par la déformation de la zone tactile activée.
Selon une autre variante, les caractéristiques électriques de la couche semi-conductrice sont modifiées localement par la déformation de la zone tactile activée. Avantageusement, la variation des caractéristiques électriques de la zone tactile activée est fonction de la pression exercée sur ladite zone tactile.
Selon un mode de mise en œuvre particulier, la couche semi-conductrice émet de la lumière localement lorsqu'elle est soumise à l'activation électrique d'une cellule, l'ensemble des émissions lumineuses locales l'assimilant à un afficheur.
Selon une autre variante, le circuit de commande fournit deux fréquences de balayage, l'une pour l'affichage, l'autre pour la lecture de la position d'au moins une zone tactile activée.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés correspondant à un mode non limitatif de réalisation, où :
- la figure 1 représente une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'un capteur,
- la figure 2 représente une vue schématique de face d'un tel capteur. Le capteur représenté en vue de coupe sur la figure 1 comprend : une matrice de MxN cellules correspondant à l'intersection de X colonnes par Y lignes,
- une couche (1) constituée d'une série de X colonnes conductrices transparentes,
- une couche (2) constituée d'un matériau dont les caractéristiques électriques varient (tension, impédance) en fonction de la pression appliquée verticalement (par exemple avec un doigt ou un stylet), ou une couche (2) séparant électriquement les couches (1) et (3) en utilisant par exemple des entretoises comme dans la construction d'un dalle tactile résistive classique,
- une couche (3) fine constituée d'un matériau semiconducteur équivalent à un ensemble de diodes verticales, - une couche (4) constituée d'une série de Y lignes conductrices transparentes telle que la couche A.
Les couches (1) et (4) peuvent être constituées de Polyester ou de Verre rendus conducteurs par de l'ITO ou du carbone en fine couche (nano-tubes) .
La couche (2) peut être constituée de matériaux piézoélectrique transparent tel que le PVDF ou un matériaux conducteur sensible à la pression tel qu'un polymère chargé de particules conductrices. Dans le cas où la couche (2) est constituée d' entretoises, l'information de pression ne peut pas être mesuré. On mesure alors simplement s'il y a contact ou pas.
La figure 2 représente une vue de face du capteur, et du circuit de commande et de mesure. Le principe est le suivant :
On définit deux potentiels de polarisation V+ et V- tels que : o Si V+ est appliqué à une colonne 'x' de la couche (1) et V- à une ligne 'y' de la couche D, la diode équivalente située à l'intersection P (x,y) est passante. o Dans toutes les autres combinaisons de polarisation (V+ avec V+, V- avec V+, V- avec V-) la diode est bloquée.
En polarisant simultanément l'ensemble de la matrice
XY, on effectue une mesure sur chaque cellule afin d'en déterminer ses caractéristiques électriques liées à la couche (2) et donc la pression localement exercée sur cette cellule.
Pour mesurer une cellule P (x,y) on polarise simultanément l'ensemble des lignes et colonnes de manière à laisser passante la seule diode située sur la cellule P et à bloquer toutes les autres diodes situées sur les autres cellules.
Cette méthode utilisant un système actif à base de diode permet de mesurer de manière isolée chaque cellule sans subir les interactions électriques liées à une matrice passive : les potentiels ne se transmettent pas d'une ligne à l'autre ou d'une colonne à l'autre orthogonalement grâce à l'effet électrique bloquant de la couche de diode C.

Claims

REVENDICATIONS
1 — Capteur multi-tactile transparent comprenant une couche active semi-conductrice transparente située entre deux couches conductrices transparentes agencées en une matrice de cellules formées par l'intersection de lignes et de colonnes, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande alimentant successivement chaque portion semi- conductrice correspondant à une cellule, ledit circuit de commande comportant un moyen d'analyse de la variation des caractéristiques électriques provoquée par la déformation d'une ou de plusieurs zones du capteur, chaque zone comportant une ou plusieurs cellules, la caractéristique semi-conductrice de ladite couche intermédiaire permettant de rendre les cellules indépendantes par rapport au circuit de mesure.
2 - Capteur multi-tactile transparent selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche active semi-conductrice est constituée par un matériau organique ou polymère dispensé en couche mince.
3 - Capteur multi-tactile transparent selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche semi-conductrice est isolée électriquement d'une des couches adjacentes grâce à un espacement entretenue par des entretoises, cette isolation étant rompue localement par la déformation de la zone tactile activée.
4 - Capteur multi-tactile transparent selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche semi-conductrice est isolée électriquement d'une des couches adjacentes grâce à un matériau conducteur transparent dont les caractéristiques électriques sont modifiées localement par la déformation de la zone tactile activée .
5 - Capteur multi-tactile transparent selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les caractéristiques électriques de la couche semi-conductrice sont modifiées localement par la déformation de la zone tactile activée.
6 - Capteur multi-tactile transparent selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que la variation des caractéristiques électriques de la zone tactile activée est fonction de la pression exercée sur ladite zone tactile.
7 - Capteur multi-tactile transparent selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche semi-conductrice émet de la lumière localement lorsqu'elle est soumise à l'activation électrique d'une cellule, l'ensemble des émissions lumineuses locales l'assimilant à un afficheur.
8 — Capteur multi-tactile transparent selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de commande fournit deux fréquences de balayage, l'une pour l'affichage, l'autre pour la lecture de la position d'au moins une zone tactile activée.
EP08787902A 2007-04-05 2008-04-03 Capteur multi-tactile transparent Withdrawn EP2142980A1 (fr)

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