FLEXIBLE TOUCH-SENSITIVE MATRIX CATHODE RAY TUBE

ECRAN MATRICIEL SOUPLE ET TACTILE

English Abstract

The invention concerns a touch-sensitive matrix cathode ray tube (10) for inputting and displaying data comprising a plurality of carbon nanotubes (14, 16, 18, 20) defining a plurality of pixels and a plurality of inputting elements. The invention is characterised in that it consists of a dot matrix of (26) each dot comprising a pixel and an inputting element, each pixel made up of at least one end of three mutually parallel nanotubes and each transmitting in one of the three primary colours (14, 16, 18), the input element being constituted of the end of at least a fourth nanotube (20).

French Abstract

L'invention concerne un écran matriciel tactile (10) pour la saisie et
l'affichage en couleurs de données comprenant une pluralité de nanotubes de
carbone (14, 16, 18, 20) déterminant une pluralité d'éléments d'image et une
pluralité d'éléments de saisie. Selon l'invention, il est constitué par une
matrice de points (26) comprenant chacun un élément d'image et un élément de
saisie, chaque élément d'image étant constitué par une extrémité d'au moins
trois nanatubes parallèles entre eux et émettant chacun dans l'une des trois
couleurs fondamentales (14, 16, 18), l'élément de saisie étant constitué par
l'extrémité d'au moins un quatrième nanotube (20).

Claims

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REVENDICATIONS
1 - Ecran matriciel tactile (10) pour la saisie et l'affichage en
couleurs de données comprenant une pluralité de nanotubes de carbone (14,
16, 18, 20) déterminant une pluralité d'éléments d'image et une pluralité
d'éléments de saisie,
caractérisé en ce que
il est constitué par une matrice de points (26) comprenant chacun un élément
d'image et un élément de saisie, chaque élément d'image étant constitué par
une extrémité d'au moins trois nanotubes paralléles entre eux et émettant
chacun dans l'une des trois couleurs fondamentales (14, 16, 18), l'élément de
saisie étant constitué par l'extrémité d'au moins un quatrième nanotube (20).
2 - Ecran matriciel selon la revendication 1, caractérisé en ce
que chaque point (12) est constitué par une pluralité d'extrémités de
nanotubes
dont au moins quatre (14, 16, 18, 20) sont rendus actifs.
3 - Ecran matriciel selon la revendication 1 ou 2, caractérisé
en ce que les nanotubes de chaque point (12) sont séparés et maintenus en
position au moyen d'un matériau de remplissage (26).
4 - Ecran matriciel selon la revendication 2, caractérisé en ce
que le dit matériau de remplissage (26) est constitué par une pluralité de
nanotubes non actifs.

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- Ecran matriciel selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que chaque élément d'image comprend un multiple de trois
nanotubes actifs (14, 16, 18) respectivement connectés en parallèle.
6 - Ecran matriciel selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque nanotube actif de
chaque élément d'image est recouverte d'un luminophore (36, 36') de l'une des
couleurs fondamentales.
7 - Ecran matriciel selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que les dits nanotubes (14, 16, 18, 20) sont
coudés de manière à former un faisceau de nanotubes dont les autres
extrémités sont reliées à une unité centrale comprenant un organe de
commande des nanotubes constituant les éléments d'image et un organe de
détection pour les nanotubes constituant les éléments de saisie.
8 - Ecran matriciel selon l'une quelconque des revendications
1 à 6, caractérisé en ce que les dits nanotubes (14, 16, 18, 20) sont
rectilignes
et parallèles entre eux, les extrémités éloignées des dits points étant
reliées à
une unité centrale comprenant un organe de commande des nanotubes
constituant les éléments d'image et un organe de détection pour les nanotubes
constituant les éléments de saisie.
9 - Ecran matriciel selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la paroi constituée par les dits points
(12)
est recouverte d'un film plastique transparent (30).
- Ecran matriciel selon la revendication 9, caractérisé en ce

11
que le dit film plastique (30) est un film conducteur formant une pluralité
d'anodes en regard de la pluralité correspondante des extrémités formant
cathode des nanotubes constituant les éléments d'image (14, 16, 18), et isolé
par rapport à ceux-ci.
11 - Ecran matriciel selon la revendication 9 ou 10, caractérisé
en ce que le dit film plastique (30) est luminescent.
12 - Ecran matriciel selon fane quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que les nanotubes {14, 16, 18, 20) sont
engendrés sur une nappe tissée en fibres de carbone (40).

Description

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WO 99/57703 PCT1FR99I01029
1
ECRAN MATRICIEL SOUPLE ET TACTILE
La présente invention concerne les écrans matriciels tactiles et,
plus particulièrement, de tels écrans réalisés en mettant; en oeuvre une
pluralité
de nanotubes.
De façon traditionnelle, en matière informatique, ia saisie de
données est effectuée au moyen d'un périphérique de type clavier ou souris,
tandis que la visualisation est obtenue au moyen d'un écran du type tube
cathodique ou du type à cristaux liquides o~ à plasma.
Les écrans cathodiques sont lourds et encombrants, et
présentent un rayonnement élevé nocif pour (utilisateur. Les écrans à cristaux
liquides ou à plasma sont de plus faible encombrement, mais ils sont très
fragiles et ne présentent pas une brillance très élevée. Par ailleurs, les
écrans
plats à effet de champ restent très coüteux du fait d'une fabrication
;a., nécessairement sensiblement artisanale.
De façon générale, le fait que (organe de saisie est habituellement
séparé du moyen de visualisation conduit, avec les moyens informatiques, à une
disjonction entre la main qui saisit et le regard qui contrôle, contrairement
à un

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tracé sur papier oû ia main et foeil opèrent simultanément au méme endroit.
Pour pallier cet inconvénient, on a développé des écrans tactiles
permettant en pointant un doigt ou un stylet sur un écran de commander un
ordinateur. Toutefois, ces systémes restent lourds et ne permettent pas une
trés
bonne résolution, par exemple lors d'une saisie d'un dessin ou d'un texte à
l'aide
d'un stylet. En outre, certains écrans plats ne toiérent pas qu'une pression
locale, même minime, d'un doigt ou d'un stylet leur soit appliquée.
l.a présente invention a pour but d'obvier aux inconvénients
précités en déterminant un écran matriciel souple ei: tactile léger permettant
une
saisie précise.
L'invention met en oeuvre une pluralitÉp de nanotubes.
Comme on le sait, les nanotubes sont des tubes formés de
feuilles carbonées arrangées en cylindres concentriques creux et découverts en
1991 par Sumio Lijima. Pour mémoire, un nanotube est un polymère composé
uniquement de carbone et c'est un cristal unidirectionnel périodique.
2 ~7
De nombreuses publications ont été faites sur la fabrication des
nanotubes. On peut, par exemple, consulter la revue LA RECHERCHE n°
307,
de mars 1998, la revue SCIENCE, Volume 282, du 6 novembre 1998, ou le
document WO-A-97119208. On peut également consulter sur le sujet de la
,:.~a fabrication et des applications des nanotubes fes~ sites suivants sur
Internet
ayant tous ie préfixe http:llvvww., à savoir archipress.org,
cerca.umantreal.calscience, research.ibm.comltopics, amsci.arglamscilarticles,
et bien d'autres encore.

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i_a présente invention se situe dans ce contexte et permet de
remédier aux limites des écrans traditionnels et, par suite, de contribuer,
notamment mais non exclusivement, à un meilleur usage domestique et
professionnel de finforrnatique.
La présente invention a pour but premier de déterminer un écran
matriciel tactile ne présentant pas les inconvénients précités.
1« Un autre but de (invention est de déterminer un tel écran matriciel
tactile de trés faible épaisseur et qui soit souple et peau fragile.
Ces buts sont atteints, conformément à (invention, avec un écran
matriciel tactile pour la saisie et l'affichage en couleurs de données
comprenant
une pluralité de nanotubes de carbone déterminant une pluralité d'éléments
d'image et une pluralité d'éléments de saisie.
Selon l'invention, cet écran matriciel tactile est constitué par une
matrice de points comprenant chacun un élément d'image et un élément de
2c~ saisie, chaque élément d'image étant constitué par une extrémité d'au
moins
trois nanotubes paralléles entre eux et émettant chacun dans Tune des trois
couleurs fondamentales, (élément de saisie étant constitué par (extrémité d'au
moins un quatrième nanotube.
De façon avantageuse, chaque pa~int est constitué par une
pluralité d'extrémités de nanotubes dont au moins quatre sont rendus actifs.
De préférence, les nanotubes de chaque point sont séparës et

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maintenus en position au moyen d'un matériau dE~ remplissage qui est, par
exemple, constitué par une pluralité de nanotubes non actifs.
pe façon préférentielle, chaque élément d'image comprend un
multiple de trais nanotubes actifs respectivement connectés en parallèle.
De préférence également, (extrémité de chaque nanotube actif de
chaque élément d'image est recouverte d'un luminophore de l'une des couleurs
fondamentales.
1 ~~
L'invention sera mieux comprise, et .d'autres buts, avantages et
caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la
description qui suit de modes préférés de réalisation donnés à titre non
limitatif
et à laquelle une planche de dessins est annexée sur laquelle
La Figure 1 est une représentation schérnatique partielle et vue de
dessus d'un écran matriciel tactile conforme à (invention ;
~La Figure 2 est une vue en coupe de (écran de la Figure 1 selon un
premier mode de réalisation de f invention ; et
La Figure 3 est une vue en coupe de (écran de la Figure 1 selon un
deuxième mode de réalisation de (invention.
On se référera maintenant aux dessins joints, qui ne sont
qu'illustratifs, notamment parce que les échelles ne sont pas respectées. En
effet, le diamètre d'un nanotube est de l'ordre d'une vingtaine de manomètres
(20
x 109 m~, tandis que le pas élémentaire d'un point d'écran est de (ordre de
0,2
millimètre (200 x 10~° m).
Sur la Figure 1, on a partiellement et :schématiquement représenté

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vu de dessus, c'est à dire vu de la partie observée par l'utilisateur, un coin
d'un
écran 10 conforme à l'invention. Cet écran 10 comporte une grande pluralité de
points 12 de forme substantiellement; mais non nécessairement, carrée d'un
côtë de 200 ym environ.
Chaque point 12 comprend un élément d'image et un élément de
saisie.
L'élément d'image est constitué par au mains un jeu de trois
ua nanotubes distincts parallèles entre eux 14, 16, 18, émettant chacun dans
l'une
des couleurs fondamentales utilisées dans les ,'crans de télévision ou
d'informatique, à savoir le rouge, le vert et ie bleu.
De manière à augmenter la brillance de (écran résultant, plusieurs
nanotubes dans un même point 12 et émettant dans une mëme couleur
fondamentale peuvent être électriquement reliés en parallèle. Dans ce cas,
chaque élément d'image de chaque point 12 comprend un multiple de trois
nanotubes actifs respectivement connectés en para~llèie.
L'élément de saisie est constitué par un quatrième nanotube 20
dont (extrémité apparente fonctionne alors comme le drain d'un transistor â
effet
de champ.
D'une manière pratique et avantageuse, , les extrémités non
apparentes des nanotubes sont soit mises en faisceau regroupé dans un
collecteur 22 et relié à une prise 24 formant connecteur pour une unité
centrale
formant organe de commande et organe de détection {non représentée sur les
Figures).

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Les nanotubes actifs 14, 16, 18, 20 de chaque point 12 sont
séparés et maintenus en position au moyen d'un matériau de remplissage 26.
Ce matériau de remplissage 2fi est avantageusement constitué par une pluralité
de nanotubes non actifs etlou d'autres nanoparticules, par exemple de carbone.
Selon un premier mode de réalisation illustré par la Figure 2
représentant en coupe (écran matriciel de !a FigurE: 1, sur laquelle seuls
deux
nanotubes 14 et 16 ont été représentés, ces nanotubes 14, 16 sont coudés de
m manière à former un faisceau de nanotubes dont les autres extrémités sont
reliées à (unité centrale.
Un film luminescent 30 est disposé sur les points 12 en regard de
(utilisateur, notamment pour protéger ces dernier:>, tandis qu'une toile 32 de
protection est appliquée sur la face opposée.
Selon un autre mode de réalisation illustré sur la Figure 3 qui
représente, également en coupe schématique, l'écran de fa Figure 1, les
nanotubes 14, 16 ; 14', 16', etc... sont disposés paraüélement entre eux et ne
rc~ sent pas coudés. Un conducteur électrique 34, 34', etc... est relié à
chacun des
nanotubes 14, 16 de maniére à appliquer ia tension électrique requise à
(extrémité non visible des nanotubes. Ces conducteurs sont ramenés au
connecteur 24 par (intermédiaire du collecteur 22.
;:~, Une toile 32 de protection est collée à la nappe des conducteurs
34, 34' sur fa face inférieure invisible de (écran 10.
L'extrémité visible de chacun des nanotubes actifs 14, 16, etc...

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est recouverte d'un iuminophore 36, 36' émettant dans l'une des trois couleurs
fondamentales comme décrit précédemment.
Un fiilm plastique transparent 30 recouvre (écran. Ce film est isolé
électriquement des extrémités en regard des nanotubes. C'est un film
conducteur relié à un potentiel de référence, par exemple la terre 38, de
manière
à constituer une anade pour la pluralité de catlhodes constituées par les
nanotubes des éléments d'image.
De préférence, les nanotubes 14, 16, etc.. sont engendrés
directement sur et dans une nappe tissée en fibres de carbone que l'on
retrouve
sous la référence 40 sur la Figure 3, puisque cette nappe fait, ensuite,
office de
maintien des nanotubes.
Comme l'homme du métier !'aura compris, on obtient bien ainsi un
écran matriciel tactile 10 présentant les avantages précités. Un tel écran
peut
aisément être réalisé dans toutes les dimensions souhaitées, par exemple pour
un panneau de signalisation ou de publicité, ou pour un cadran de montre, ou
un écran de visualisation fixé â une carte plastique de type carte à puce,
avec
2o éventuellement une cellule photovoltaïque permettant une alimentation
électrique
autonome.
Cet écran n'est pas fragile, il est mëme souple et peut, dès lors,
être enroulé sur lui-mëme lors d'un transport. En outre, la faible puissance
électrique requise pour le faire far~ctionner permet de (utiliser dans un
environnement plutôt hostile.
Un avantage particulier d'un tel écran matriciel tactile est qu'il est

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possible de l'utiliser en tant que table pour poser, par exemple, un pian ou
un
document papier, et d'obtenir très simplement une saisie informatique du plan
en suivant simplement les lignes dessinées au moyen d'un fin stylet ou mëme
du doigt.
Bien que fon ait représenté et dÉ;crit ce que fon considère
actuellement être les modes de réalisation préféré:â de la présente invention,
il
est évident que l'Homme de l'Art pourra y apporter différents changements et
modifications sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini par
les
i~~ revendications jointes.
De façon évidente, l'utilisation d'un tel écran matriciel tactile
n'empêche nullement la saisie de données par des. moyens conventionnels tels
qu'un clavier, une souris ou une manette.

Representative Drawing