JP3170072B2 - 座標入力装置 - Google Patents

座標入力装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電結合方式の座標入
力装置に係わり、特に基板に抵抗膜を形成した座標入力
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラス基板上に抵抗膜を形成し、
この抵抗膜上に一対のX軸電極及び、一対のY軸電極を
設け、スタイラスペン等をガラス基板に接触させてペン
の指示位置を検出する静電結合式座標入力装置が知られ
ている。かかる座標入力装置の位置検出の原理は、図6
に示すように、例えば一方のX軸電極21aに交流22
の検出信号を印加し、抵抗膜23を介して他方のX軸電
極21bにこの検出信号を流し、ガラス基板24の表面
にスタイラスペン8を接触させることにより、この接触
位置での交流電圧をスタイラスペン8で検出するもので
ある。この検出電圧値は、抵抗膜23の抵抗により、X
軸電極21aからの距離に応じて所定値だけ減少してい
ることになり、この減少電圧値によりX軸の座標位置が
検出されるものである。また、X軸座標の検出後、検出
信号をY軸電極(図示省略)に印加し、同様にスタイラ
スペン8によりピックアップした交流の電圧値によりY
軸の座標位置が検出される。
【0003】なお、スタイラスペン8とX軸,Y軸電極
に接続された抵抗膜23とは、ガラス基板24がコンデ
ンサCとなって容量結合し、その接触位置での電圧値を
スタイラスペンでピックアップできるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の座
標入力装置20は、各電極間に抵抗膜23が介在するた
め、図7に示すように電極21aからの検出信号が対向
した電極21bに直進した線形状(破線にて示す)に流
れずに、隣りの抵抗値が低いY軸電極25a,25bを
導通して対向の電極21bに流れる(実線にて示す)相
互干渉状態が発生する。この相互干渉状態の発生によ
り、電極21aからの距離に応じて電圧値が一定に減少
せず、検出座標位置に誤差が発生してしまう欠点があっ
た。このような欠点をなくするために電極パターンの変
更による線形性の維持又は回路処理による誤差の補正等
が行われているが、依然として誤差が大きく発生し、し
かもこれらのパターン変更は製造が複雑になってコスト
アップになり、又回路補正でもコストアップにもなって
いた。
【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は製造が簡単で安価となり、かつ相
互干渉状態の発生を防止して平行電界を生じさせ、座標
位置の精度を向上させることができる座標入力装置を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した本発明の目的を
達成するために、請求項1記載の発明は、一面に抵抗膜
を形成した支持基板と、前記抵抗膜の2辺上に設けられ
て互いに対向する帯状X軸電極と、前記抵抗膜の残りの
2辺上に設けられて互いに対向する帯状Y軸電極と、前
記抵抗膜と前記X軸,Y軸電極との間にそれぞれ積層介
在し、前記各電極と前記抵抗膜間とを導通状態又は絶縁
状態に切換える誘電体層とを有すると共に、前記X軸電
極間又は、Y軸電極間に検出用交流信号を交互に供給す
る検出信号制御部を設けたことを特徴とする。
【0007】また、請求項2記載の発明は、第1の面に
抵抗膜を形成した誘電体基板と、前記誘電体基板の第2
の面の2辺上に設けられて互いに対向する帯状X軸電極
と、前記誘電体基板の第2の面の残りの2辺上に設けら
れて互いに対向する帯状Y軸電極とを有すると共に、前
記X軸電極間又は、Y軸電極間に検出用交流信号を交互
に供給する検出信号制御部を設け、前記誘電体基板は、
前記検出用交流信号の交互の供給に応じて、前記各電極
と前記抵抗膜間とを導通状態又は絶縁状態に切換える
とを特徴とする。
【0008】
【0009】
【作用】上記手段によれば、支持基板上の抵抗膜と、
X,Y軸電極との間に誘電体層を介在させているため、
又は誘電体基板の一方面に抵抗膜を形成し、他方面に
X,Y軸電極を設けているため、安いコストで検出信号
の線形性が維持されて平行電界を生じさせ、正確な座標
位置を検出できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図1〜図4に
基づいて詳細に説明する。ここで、図1(a)(b)
は、本発明に係る座標入力装置の上面図及び側面断面
図、図2はこの座標入力装置の等価回路図、図3はこの
座標入力装置の検出電圧レベル一座標位置の関係図、図
4はこの座標入力装置の検出回路図である。
【0011】本発明に係る座標入力装置1は、図1
(a)(b)に示すように、長方形のガラス基板2の一
酸化インジウム等からなる抵抗膜3を形成し、抵抗
膜3の4辺に互いに対向する帯状のX軸電極4a,4b
及び帯状のY軸電極5a,5bを形成している。各電極
4a,4b,5a,5bは銀ペーストによる印刷で形成
され、X軸電極4a,4bの幅はY軸電極5a,5bの
幅より広くなっている。これは、各電極4a,4b間の
抵抗値と各電極5a,5b間の抵抗値が異なることに起
因している。
【0012】各電極4a,4b,5a,5bと抵抗膜3
との間には誘電体層6a〜dが積層介在し、誘電体層6
a〜dは各電極4a,4b,5a,5bよりその幅、長
さを若干大きくしている。これにより、各電極4a,4
b,5a,5bが抵抗膜3に接触することを防止してい
る。誘電体層6が介在することにより、電極4a,4
b,5a,5bに交流が印加されているときは、誘電体
層6がコンデンサとして機能し、電極4a,4b,5
a,5bと抵抗膜3とは導通状態になり、交流が印加さ
れていない時は、誘電体層6が絶縁体として機能し、電
極4a,4b,5a,5bと抵抗膜3とは絶縁状態にな
る。
【0013】次に、誘電体層6について、図2と共に説
明する。X軸電極4a,4b間に交流7を流した時は、
誘電体層6はコンデンサCA B になり、抵抗膜3が抵
抗Rを示す。コンデンサCA は、交流7の電圧値減少に
できるだけ影響しないような小さなインピーダンスZ1
となることが必要であり、このインピーダンスZ1 は次
の数1により求められる。
【0014】
【数1】Z1 =1/ωC1 =1/2πf・C1 ω:各周波数 f:周波数 従って、インピーダンスZ1 を小さくするためにはコン
デンサCA の容量値C1 を大きくすることが必要にな
り、このコンデンサ容量値C1 は次の数2により求めら
れる。
【0015】
【数2】C1 =ε・ε・S/t ε:真空誘電率 ε:比誘電率 S:誘電体層6の面積 t:誘電体層6の厚み ここで、ε,S,tはほぼ一定に定められることか
ら、容量値C1 を大きくするには、εが大きいことが
必要となる。従って、インピーダンスZ1 の小さなコン
デンサCA は、できるだけ比誘電率εが大きいことが
必要とされ、材料としてセラミックのチタン酸バリウ
ム,チタン酸鉛等を用い、抵抗膜3の抵抗との比較から
ε=3以上となっている。誘電体層6のガラス基板2
への形成は印刷焼結,PVD方式等で行われる。コンデ
ンサCB の同様である。
【0016】上述のように誘電体層6a〜dを設けるこ
とにより、X軸電極4aからX軸電極4bに交流7の検
出信号を流すと、X軸電極4a,4bと抵抗膜3とは導
通し、Y軸電極5a,5bと抵抗膜3とは非導通状態に
なるため、交流7はX軸電極4a,4b間において交流
7が直進し線形が維持され平行電界を生じさせることに
なる。このため、交流7の電圧V1 は、抵抗膜3を介す
ることにより電極4a,4b間で図3のように直線状に
傾斜することになる。同様に、Y軸電極5aからY軸電
極5bに交流7の検出信号を流すと、Y軸電極5a,5
bと抵抗膜3とは導通し、X軸電極4a,4bと抵抗膜
3とは非導通状態になり、交流7がY軸電極5a,5b
間において線形が維持され、電極5a,5b間の電圧V
2 も直線状に傾斜することになる。従って、ガラス基板
2の位置Aにスタイラスペン8を接触させると、ガラス
基板2がコンデンサCC となって距離X1 に比例して減
少した電圧値VX がスタイラスペン8で検出され、電圧
値VX に応じて位置AのX座標が検出される。又、交流
7の印加電極を切換えて位置AのY座標も、距離Yに比
例して減少した電圧値VY がスタイラスペンで検出さ
れ、電圧値VY に応じて位置AのY座標が検出される。
【0017】座標入力装置1は、図4に示すように、検
出回路部10に接続されて、座標データをコンピュータ
等に出力することになる。検出回路部10は、スタイラ
スペン8に接続し検出電圧をアンプ11,整流部12,
ADC14等を経由してCPU15に入力するペン検出
制御部16と、電極4a,4b,5a,5bに接続し、
交流検出信号生成部17,XY軸信号切換部18等を経
由して交流検出信号を入力する検出信号制御部19とか
らなっている。交流7は信号切換部18によりX軸電極
4a,4b又はY軸電極5a,5bに別々に印加される
ことにより、上述にように検出電圧値で正確なXY座標
を検出できることになる。
【0018】次に、本発明の第2の実施例を図5(a)
(b)に基づいて説明する。図中、第1の実施例と同じ
部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0019】本発明に係る座標入力装置30は、図5
(a)(b)に示すように、長方形のガラス等からなる
誘電体基板31の裏面に抵抗膜3を形成し、表面の4辺
に互いに対向するX軸電極4a,4b及びY軸電極5
a,5bを形成している。即ち、各電極4a,4b,5
a,5bと抵抗膜3との間に誘電体基板31が介在する
ことになり、第1の実施例の誘電体層6a〜6dの換り
に誘電体基板31が前述と同じ機能を果たすことにな
る。等価回路で表すと、図2において、コンデンサ
A ,CB ,CC が誘電体基板31の比誘電率εr1
決定され、比誘電率εr1が大きいことが望まれる。従
って、X軸電極4aからX軸電極4bに交流7の検出信
号を流すと、X軸電極4a,4bと抵抗膜3とは導通
し、Y軸電極5a,5bと抵抗膜とは非導通状態にな
り、X軸電極4a,4b間で交流7の平行電界又は等電
位面を生じさせることができる。同様に、Y軸電極5
a,5bに交流7を切換えて流すと、Y軸電極5a,5
b間で交流7の平行電界を生じさせることができる。
【0020】
【0021】また、第1及び第2の実施例は、スタイラ
スペン8によって、検出信号の電圧値を検出し、座標を
決めるものであるが、検出回路部を変更しスタイラスペ
ン8によらずに人間の指をガラス基板2の表面または誘
電体基板31,36に接触させて、座標を検出する座標
入力装置も可能である。
【0022】なお、上述の座標入力装置1は、コンピュ
ータで制御されるLCD表示装置上に載置され、表示情
報に応じてスタイラスペンによる接触で所望の座標を出
力したり、スタイラスペンで文字等を描くことにより文
字入力装置として利用される。
【0023】以上、図示実施例につき説明したが、本発
明は、上記実施例の態様のみに限定されるものでなく、
その構成要素に種々の変更を加えることができ、例え
ば、ガラス基板、誘電体基板等をフィルム状シートにす
ることにより、小型、薄型も可能になる。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1記載の発明によれば、基板に形成した抵抗膜とX,Y
軸電極との間に誘電体層を積層介在し、X軸電極又はY
軸電極への検出信号を別々に供給するため、安い製造コ
ストで検出信号の相互干渉を防止できて平行電界を生じ
させ、正確な座標位置の検出ができる。
【0025】また、請求項2記載の発明によれば、誘電
体基板の第1の面に抵抗膜を形成し、第2の面にX,Y
軸電極を設け、X軸電極又はY軸電極への検出信号を別
々に供給するため、安い製造コストで検出信号の相互干
渉を防止し、平行電界を生じさせて正確な座標位置の検
出ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)は本発明の第1の実施例を示す座
標入力装置の上面図及び側面断面図。
【図2】図1に示す座標入力装置の等価回路図。
【図3】図1に示す座標入力装置の検出電圧レベル一座
標位置の関係表。
【図4】本発明の一実施例を示す座標入力装置の検出回
路図。
【図5】(a)(b)は本発明の第2の実施例を示す座
標入力装置の上面図及び側面断面図。
【図6】従来の座標入力装置の側面図。
【図7】従来の座標入力装置の検出信号の相互干渉状態
図。
【符号の説明】
1,30…座標入力装置 2…ガラス基板 3…抵抗膜 4a,4b…X軸電極 5a,5b…Y軸電極 6a〜6d…誘電体層 7…交流検出信号 8…スタイラスペン 10…検出回路部 16…ペン検出制御部 18…XY軸信号切換部 19…検出信号制御部 31…誘電体基板

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一面に抵抗膜を形成した支持基板と、 前記抵抗膜の2辺上に設けられて互いに対向する帯状
    軸電極と、 前記抵抗膜の残りの2辺上に設けられて互いに対向する
    帯状Y軸電極と、 前記抵抗膜と前記X軸,Y軸電極との間にそれぞれ積層
    介在し、前記各電極と前記抵抗膜間とを導通状態又は絶
    縁状態に切換える誘電体層とを有すると共に、前記X軸
    電極間又は、Y軸電極間に検出用交流信号を交互に供給
    する検出信号制御部を設けたことを特徴とする座標入力
    装置。
  2. 【請求項2】 第1の面に抵抗膜を形成した誘電体基板
    と、 前記誘電体基板の第2の面の2辺上に設けられて互いに
    対向する帯状X軸電極と、前記誘電体基板の第2の面の
    残りの2辺上に設けられて互いに対向する帯状Y軸電極
    とを有すると共に、前記X軸電極間又は、Y軸電極間に
    検出用交流信号を交互に供給する検出信号制御部を設
    、前記誘電体基板は、前記検出用交流信号の交互の供
    給に応じて、前記各電極と前記抵抗膜間とを導通状態又
    は絶縁状態に切換えることを特徴とする座標入力装置。
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