FR3152615A1 - Dispositif de détection avec agencement de protection thermique - Google Patents
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Abstract
Dispositif de détection avec agencement de protection thermique
La présente invention concerne un dispositif (10) de détection comprenant :
- un substrat (14), comprenant une première et une seconde faces ;
- un capteur (16) de force, fixé à la première face du substrat, de sorte à recouvrir une première zone (40) ; et
- une piste (18) conductrice, s’étendant sur la première face à partir du capteur de force.
Le dispositif de détection comprend en outre :
- une couche (22) d’un premier adhésif rigide, fixée à la seconde face (36) du substrat, de sorte à recouvrir une deuxième zone (46) ; les première et deuxième zones étant disposées en regard l’une de l’autre ; et
- deux fentes (50) traversantes ménagées dans le substrat, entourant la deuxième zone, la piste conductrice étant disposée entre les deux fentes.
Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne un dispositif de détection, du type comportant : un substrat, comprenant une première et une seconde faces opposées ; un capteur de force, fixé à la première face du substrat, de sorte à recouvrir une première zone de ladite première face ; et au moins une première piste conductrice, s’étendant sur ladite première face à partir du capteur de force.
L’invention s’applique particulièrement aux dispositifs entrant dans la fabrication d’écrans tactiles ou de pavés tactiles, comme décrit par exemple dans le document US9430099.
L’utilisation de capteurs de force dans de tels dispositifs de détection implique un lien mécanique fort entre le capteur et la surface de l’écran tactile, sur laquelle un utilisateur exerce une pression du doigt. Il est donc avantageux de relier ledit capteur et ladite surface à l’aide d’un adhésif rigide.
Cependant, les différents éléments du dispositif de détection, notamment le substrat et l’adhésif rigide, présente des coefficients de dilatation thermique différents. Au cours de l’échauffement lié à l’utilisation du dispositif, ce dernier est donc susceptible de se déformer, ce qui peut entraîner une rupture de la piste conductrice. Le dispositif est alors mis hors d’usage.
Il est donc avantageux de fournir une protection thermique au dispositif de détection, afin d’éviter une déformation dudit dispositif sous l’effet de la chaleur, à proximité des zones comprenant des couches d’adhésif rigide.
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de détection du type précité, comprenant en outre : une couche d’un premier adhésif rigide, fixée à la seconde face du substrat, de sorte à recouvrir une deuxième zone de ladite seconde face, les première et deuxième zones étant disposées en regard l’une de l’autre, une projection de la deuxième zone sur la première face contenant la première zone ; et au moins deux fentes traversantes ménagées dans le substrat, lesdites au moins deux fentes étant disposées sur un contour de forme fermée entourant la deuxième zone, la première piste conductrice étant disposée entre deux desdites au moins deux fentes.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le dispositif de détection comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le dispositif de détection comprend en outre une deuxième piste conductrice, s’étendant sur la première face à partir du capteur de force ; et le substrat comprend au moins deux ponts, chacun desdits ponts étant disposé entre deux des au moins deux fentes, chacune des première et deuxième pistes conductrices s’étendant sur l’un desdits ponts ;
- une largeur de chacune des au moins deux fentes traversantes est comprise entre 0,2 mm et 5 mm ;
- une distance entre un bord interne d’au moins l’une des au moins deux fentes traversantes et un bord de la deuxième zone est inférieure à 5 mm ;
- une épaisseur du substrat est inférieure à 250 µm ;
- le dispositif de détection comprend en outre : une couche d’un deuxième adhésif souple, fixée à la seconde face du substrat, de sorte à recouvrir une troisième zone de ladite seconde face ; et une électrode capacitive, fixée à l’une des première et seconde faces, de sorte à recouvrir une quatrième zone de ladite première ou seconde face, la troisième zone contenant la quatrième zone ou contenant une projection de ladite quatrième zone sur la seconde face.
L’invention se rapporte en outre à un panneau de commande comprenant : un support ; une plaque externe, comprenant une surface de contact et une surface de liaison opposées l’une à l’autre ; et un dispositif de détection tel que décrit ci-dessus, le substrat étant disposé sur le support de sorte que le capteur de force soit au contact dudit support ; et la surface de liaison de la plaque externe est fixée à la couche de premier adhésif rigide.
Préférentiellement, le panneau de commande comprend en outre un module électronique de commande, relié à la première piste conductrice.
L’invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins dans lesquels :
Les figures 1 et 3 montrent des dispositifs 10, 110 de détection, respectivement selon un premier et selon un deuxième modes de réalisation de l’invention. Les dispositifs 10 et 110 sont notamment destinés à la réalisation d’un panneau 12 de commande, représenté schématiquement sur laFIG. 2 .
Dans la description qui suit, les dispositifs 10 et 110 seront décrits simultanément, les éléments communs étant désignés par les mêmes numéros de référence.
Le dispositif 10, 110 de détection comprend : un substrat 14 ; un capteur 16, 116 de force ; et au moins une piste 18, 20, 118, 120 conductrice.
Le dispositif 10, 110 de détection comprend en outre : une couche 22 d’un premier adhésif ; et un agencement 24, 26, 126 de protection thermique.
Dans les modes de réalisation représentés, le dispositif 10, 110 de détection comprend en outre : au moins une couche 30 d’un deuxième adhésif ; et au moins une électrode capacitive 32.
Le substrat 14 comprend une première 34 et une seconde 36 faces, opposées et sensiblement parallèles entre elles. Dans les modes de réalisation représentés, le substrat présente la forme d’une bande s’étendant selon une direction principale X.
Le substrat 14 est formé d’un film de faible épaisseur. Préférentiellement, une épaisseur 38 du substrat 14 est inférieure à 250 µm. Plus préférentiellement, l’épaisseur du substrat 14 est comprise entre 50 µm et 250 µm.
Le substrat 14 est formé d’un matériau plastique, préférentiellement d’un matériau thermoplastique. Le matériau du substrat 14 est par exemple choisi parmi le polytéréphtalate d’éthylène (PET), le polynaphtalate d’éthylène (PEN), le polycarbonate (PC), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et leurs mélanges.
Le capteur 16, 116 de force est fixé à la première face 34 du substrat, de sorte à recouvrir une première zone 40 de ladite première face.
Dans les modes de réalisation représentés, le capteur 16, 116 de force est sous la forme d’une pastille d’un premier matériau fonctionnel, déposé sur la première face 34. Le premier matériau fonctionnel est par exemple un matériau piézoélectrique. En variante, le capteur de force est par exemple à technologie résistive, capacitive ou inductive.
Dans les modes de réalisation représentés, la pastille formant le capteur 16, 116 a une forme ronde. En variante, ladite pastille a par exemple une forme ovale ou polygonale.
Le capteur 16, 116 de force est par exemple réalisé par impression d’une ou de plusieurs encres fonctionnelles sur la première face 34 du substrat.
Selon un mode de réalisation, comme celui représenté sur laFIG. 3 , le dispositif 10, 110 de détection comprend plusieurs capteurs 16, 116 de force disposés sur la première face 34 du substrat 14. Lesdits plusieurs capteurs 16, 116 sont de préférence répartis le long de la direction principale X.
L’au moins une piste 18, 20, 118, 120 conductrice s’étend sur la première face 34 du substrat 14. L’au moins une piste 18, 20, 118, 120 conductrice présente la forme d’une bande déployée à partir du capteur 16, 116 de force.
L’au moins une piste 18, 20, 118, 120 conductrice est apte à conduire un courant électrique issu du capteur 16, 116 de force. Dans les modes de réalisation représentés, le dispositif 10, 110 de détection comprend une première 18, 118 et une deuxième 20, 120 pistes conductrices associées au ou à chaque capteur 16, 116 de force.
Dans les modes de réalisation représentés, chaque piste 18, 20, 118, 120 conductrice comporte : une portion 42 principale, s’étendant parallèlement à la direction X ; et une portion 44, 144 de liaison, reliant ladite portion principale au capteur 16, 116 de force. De préférence, la portion 44, 144 de liaison est sensiblement rectiligne et forme un angle non nul avec la direction X.
La couche 22 de premier adhésif est fixée à la seconde face 36 du substrat, de sorte à recouvrir une deuxième zone 46 de ladite seconde face.
Les première 40 et deuxième 46 zones sont disposées en regard l’une de l’autre. Comme visible sur laFIG. 1 , une projection 48 de la deuxième zone 46 sur la première face contient la première zone 40. En d’autres termes, la première zone 40, au contact du capteur 16, 116 de force, est incluse dans ladite projection 48 de la deuxième zone 46.
De préférence, la deuxième zone 46 présente une forme similaire à celle de la première zone 40. Dans les modes de réalisation représentés, la deuxième zone 46 présente la forme d’un disque de diamètre supérieur à celui de la première zone 40.
Le premier adhésif formant la couche 22 est un adhésif rigide. Le terme « adhésif rigide » s’entend notamment comme un adhésif dont le module de Young est supérieur à 500 MPa.
De préférence, la couche 22 de premier adhésif présente une épaisseur comprise entre 15 µm et 200 µm, plus préférentiellement de l’ordre de 50 µm.
Dans les modes de réalisation représentés, le dispositif 10, 110 de détection comprend un agencement 24, 26, 126 de protection thermique associé au ou à chaque capteur 16, 116 de force.
L’agencement 24, 26, 126 de protection thermique comporte des fentes 50, 150 traversantes, ménagées dans le substrat 14. Par « traversantes », on entend que les fentes 50, 150 relient les première 34 et seconde 36 faces du substrat.
Les fentes 50, 150 d’un agencement 24, 26, 126 sont disposées sur un contour 52 de forme fermée, entourant la première zone 40 au contact du capteur 16, 116 de force correspondant. Plus précisément, le contour 52 entoure la deuxième zone 46 au contact de la couche 22 de premier adhésif, associée audit capteur 16, 116 de force.
Dans les modes de réalisation représentés, le contour 52 présente la forme d’un cercle de diamètre supérieur à celui de la deuxième zone 46.
De préférence, une distance 54 entre un bord interne d’une fente 50, 150 et un bord de la deuxième zone 46 correspondante est inférieure à 5 mm.
De préférence, une largeur 56 de chaque fente 50, 150 est comprise entre 0,2 mm et 5 mm.
L’agencement 24, 26, 126 comprend au moins deux fentes 50, 150. Plus précisément, le substrat 14 comprend au moins deux ponts 58, 158, chacun desdits ponts étant disposé sur le contour 52, entre deux des au moins deux fentes 50, 150. Les ponts 58, 158 relient mécaniquement la deuxième zone 40 au reste du substrat 14.
Selon un mode de réalisation, l’agencement 24, 26 comprend deux fentes 50 et deux ponts 58, alternés sur le contour 52. Selon un autre mode de réalisation, l’agencement 126 comporte un nombre de fentes 150 et de ponts 158 supérieur à deux, par exemple égal à trois ou quatre.
Selon un mode de réalisation, visible sur laFIG. 3 , l’agencement 26 comprend en outre au moins deux encoches 60 sensiblement rectilignes, chaque encoche prolongeant l’une des fentes 50 en direction opposée à la deuxième zone 46.
Chacune des pistes 18, 20, 118, 120 conductrices, associée à un capteur 16, 116 de force, s’étend entre deux fentes 50, 150 de l’agencement 24, 26, 126 correspondant audit capteur de force.
Plus précisément, dans les modes de réalisation représentés, la portion 44, 144 de liaison de chaque piste 18, 20, 118, 120 conductrice s’étend sur un pont 58, 158 de l’agencement 24, 26, 126 correspondant.
Dans l’agencement 26 visible sur laFIG. 3 , chaque portion 44 de liaison s’étend en outre le long d’une encoche 60.
La couche 30 de deuxième adhésif est fixée à la seconde face 36 du substrat 14. Plus précisément, la couche 30 recouvre une troisième zone 62 de la seconde face 36.
Le deuxième adhésif formant la couche 30 est un adhésif souple. Le terme « adhésif souple » s’entend notamment comme un adhésif dont le module de Young est inférieur à 500 MPa.. Le deuxième adhésif est par exemple un adhésif de type ASP (adhésif sensible à la pression).
La couche 30 de deuxième adhésif a une épaisseur similaire à celle de la couche 22 de premier adhésif.
L’électrode capacitive 32 est fixée à l’une des première 34 et seconde 36 faces, de sorte à recouvrir une quatrième zone 64 de ladite première ou seconde face.
Dans les modes de réalisation représentés, l’électrode capacitive 32 est fixée à la première face 34. La quatrième zone 64 est située en regard de la troisième zone 62, de sorte que ladite troisième zone contienne une projection 66 de ladite quatrième zone 64 sur la seconde face 36.
Dans un mode de réalisation non représenté, l’électrode capacitive est fixée à la seconde face du substrat et la troisième zone contient la quatrième zone. Dans un tel mode de réalisation, la couche 30 de deuxième adhésif recouvre l’électrode capacitive 32.
Dans les modes de réalisation représentés, l’électrode capacitive 32 est sous la forme d’une pastille d’un deuxième matériau fonctionnel, déposé sur le substrat 14. Le deuxième matériau fonctionnel est par exemple une encre conductrice. Ladite encre peut être transparente ou opaque. Il s’agit par exemple d’une encre de type argentique, carbon ou Pedot.
Dans les modes de réalisation représentés, la pastille formant l’électrode capacitive 32 a une forme ronde. En variante, ladite pastille a par exemple une forme ovale ou polygonale.
De préférence, le dispositif 10, 110 de détection comprend plusieurs électrodes capacitives 32 disposées sur le substrat 14. Lesdites plusieurs électrodes capacitives 32 sont de préférence réparties le long de la direction principale X.
Selon un mode de réalisation, une même couche 30 de deuxième adhésif recouvre plusieurs électrodes capacitives 32 ou les projections de plusieurs desdites électrodes sur la seconde face 36. Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, une couche 30 de deuxième adhésif recouvre continument la seconde face 36 du substrat 14, à l’exception de l’intérieur du ou des contours 52.
Dans les modes de réalisation représentés, le dispositif 10, 110 de détection comprend en outre au moins une troisième piste 68 conductrice, présentant la forme d’une bande déployée à partir de l’électrode capacitive 32. Ladite troisième piste 68 conductrice est disposée sur la même face que ladite électrode capacitive. De préférence, le dispositif 10, 110 de détection comprend au moins une troisième piste 68 conductrice associée à chaque électrode capacitive 32.
LaFIG. 2 montre le panneau 12 de commande mentionné précédemment. Le panneau 12 comprend le dispositif 10 de commande tel que décrit ci-dessus et représenté sur laFIG. 1 . En variante non représentée, le panneau 12 comprend le dispositif 110 de commande représenté sur laFIG. 3 .
Le panneau 12 de commande comprend en outre : un support 72 ; une plaque 74 externe ; et un module électronique 76 de commande.
Le support 72 comporte une surface supérieure 78 sur laquelle est disposé le dispositif 10 de commande. La première face 34 dudit dispositif 10 de commande est en vis-à-vis de la surface supérieure 78 du support 72. Plus précisément, le ou les capteurs 16, 116 de force sont au contact dudit support.
Dans le mode de réalisation représenté, la surface supérieure 78 est sensiblement plane.
La plaque 74 externe comprend une surface 80 de contact et une surface 82 de liaison, opposées l’une à l’autre. La surface 82 de liaison est orientée vers le dispositif 10 de commande et fixée aux couches 22, 30 de premier et de deuxième adhésifs.
Plus précisément, la ou chaque couche 22 du premier adhésif est fixée à une cinquième zone 84 de la surface 82 de liaison. Ladite cinquième zone 84 correspond à une projection 86 sur la surface 80 de contact
De préférence, la plaque 74 externe est réalisée dans un matériau plastique comprenant des composés de type polypropylène, polycarbonate, acrylonitrile butadiène styrène ou leurs mélanges.
Le module électronique 76 de commande, représenté schématiquement sur laFIG. 2 , est relié aux extrémités des pistes 18, 20, 118, 120, 68 conductrices, à l’opposé des capteurs 16, 116 de force ou des électrodes capacitives 32 correspondantes.
Un procédé de fonctionnement du panneau de commande 12 va maintenant être décrit.
La plaque 74 externe est par exemple utilisée en tant que pavé tactile. Plus précisément, une pression d’un doigt d’un utilisateur sur la surface 80 de contact conduit à la génération d’un signal électrique par un capteur 16, 116 de force ou par une électrode capacitive 32. Le signal est transmis au module électronique 76 par la ou les pistes 18, 20, 118, 120, 68 conductrices correspondantes.
Plus précisément, en raison de la nature rigide du premier adhésif, la ou chaque couche 22 dudit premier adhésif assure un lien mécanique fort entre la plaque 74 externe et le capteur 16, 116 correspondant à ladite couche. Une pression du doigt de l’utilisateur sur la projection 86 de la cinquième zone 84 est donc efficacement transmise au capteur 16, 116 de force correspondant.
En raison de la nature souple du deuxième adhésif, le lien mécanique formé par la couche 30, entre la plaque 74 externe et la ou les électrodes capacitives 32, est moins fort. Un tel lien est néanmoins suffisant pour qu’une pression du doigt de l’utilisateur en regard d’une électrode capacitive 32 génère le signal attendu.
En particulier, le lien mécanique est associé à une absence de lame d’air entre l’électrode capacitive et la façade 74. En effet, la présence d’une telle lame d’air conduirait à une perte de sensibilité de l’électrode capacitive.
Le substrat 14, la ou les couches 22 de premier adhésif et la ou les couches 30 de deuxième adhésif présentent des coefficients de dilatation thermique différents. En particulier, les premier et deuxième adhésifs présentent des coefficients de dilatation thermique différents.
Au cours du fonctionnement du panneau de commande 12, un échauffement conduit à une dilatation des couches 22 et 30. De telles dilatations conduisent à des efforts de cisaillement en surface du substrat 14.
A proximité de la ou des deuxièmes zones 46 au contact de la ou des couches 22 de premier adhésif, la présence des fentes 50, 150 permet une déformation élastique locale du substrat, évitant une rupture des première et deuxième pistes 18, 20, 118, 120 par cisaillement. De plus, la présence desdites fentes permet de diminuer la montée en température du dispositif 10, 110 à proximité desdites deuxièmes zones 46.
La mise en œuvre d’un agencement 24, 26, 126 de protection thermique comprenant les fentes 50, 150 permet de relier le substrat 14 et la plaque 74 externe par plusieurs couches 22, 30 d’adhésif de natures différentes, offrant chacune une liaison mécanique appropriée avec le capteur 16, 116 ou l’électrode capacitive 32 correspondante. L’intégrité du dispositif 10, 110 est préservée lors de sa montée en température, malgré les différents coefficients de dilatation thermique des adhésifs.
Claims (8)
- Dispositif (10, 110) de détection comprenant :
- un substrat (14), comprenant une première (34) et une seconde (36) faces opposées ;
- un capteur (16, 116) de force, fixé à la première face du substrat, de sorte à recouvrir une première zone (40) de ladite première face ; et
- au moins une première piste (18, 118) conductrice, s’étendant sur ladite première face à partir du capteur de force ;
le dispositif de détection étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre :
- une couche (22) d’un premier adhésif rigide, fixée à la seconde face (36) du substrat, de sorte à recouvrir une deuxième zone (46) de ladite seconde face ;
les première (40) et deuxième (46) zones étant disposées en regard l’une de l’autre, une projection (48) de la deuxième zone sur la première face (34) contenant la première zone ; et
- au moins deux fentes (50, 150) traversantes ménagées dans le substrat, lesdites au moins deux fentes étant disposées sur un contour (52) de forme fermée entourant la deuxième zone (46), la première piste (18, 118) conductrice étant disposée entre deux desdites au moins deux fentes. - Dispositif de détection selon la revendication 1, comprenant en outre une deuxième piste (20, 120) conductrice, s’étendant sur la première face (34) à partir du capteur de force ; et dans lequel le substrat comprend au moins deux ponts (58, 158), chacun desdits ponts étant disposé entre deux des au moins deux fentes (50, 150), chacune des première (18, 118) et deuxième pistes (20, 120) conductrices s’étendant sur l’un desdits ponts.
- Dispositif de détection selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une largeur (56) de chacune des au moins deux fentes traversantes est comprise entre 0,2 mm et 5 mm.
- Dispositif de détection selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une distance (54) entre un bord interne d’au moins l’une des au moins deux fentes (50, 150) traversantes et un bord de la deuxième zone (46) est inférieure à 5 mm.
- Dispositif de détection selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une épaisseur (38) du substrat est inférieure à 250 µm.
- Dispositif de détection selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre : une couche (30) d’un deuxième adhésif souple, fixée à la seconde face (36) du substrat, de sorte à recouvrir une troisième zone (62) de ladite seconde face ; et une électrode capacitive (32), fixée à l’une des première et seconde faces, de sorte à recouvrir une quatrième zone (64) de ladite première ou seconde face, la troisième zone contenant la quatrième zone ou contenant une projection (66) de ladite quatrième zone sur la seconde face.
- Panneau (12) de commande, comprenant : un support (72) ; une plaque (74) externe, comprenant une surface (80) de contact et une surface (82) de liaison opposées l’une à l’autre ; et un dispositif (10, 110) de détection selon l’une des revendications précédentes, le substrat (14) étant disposé sur le support de sorte que le capteur (16, 116) de force soit au contact dudit support ; et la surface de liaison de la plaque externe est fixée à la couche (22) de premier adhésif rigide.
- Panneau de commande selon la revendication 7, comprenant en outre un module électronique (76) de commande, relié à la première piste (18, 118) conductrice.
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