JPH11184617A - 単板方式透明デジタイザ - Google Patents

単板方式透明デジタイザ

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JPH11184617A
JPH11184617A JP36564197A JP36564197A JPH11184617A JP H11184617 A JPH11184617 A JP H11184617A JP 36564197 A JP36564197 A JP 36564197A JP 36564197 A JP36564197 A JP 36564197A JP H11184617 A JPH11184617 A JP H11184617A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
electrode
tablet
signal
electrode line
Prior art date
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Pending
Application number
JP36564197A
Other languages
English (en)
Inventor
Soji Hashimoto
壮司 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentel Co Ltd
Original Assignee
Pentel Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11184617A publication Critical patent/JPH11184617A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソフトウエアによる補正では電極間距離とこ
れに対応する座標変動量を全て記憶するメモリも十分で
ないため、代表点を用いて直線的に補正を行っており、
実際に発生する電位と補正量には誤差が生じ十分でない
場合が存在していた。 【解決手段】 均一な抵抗分布を有する複数の短冊状の
電極線を1軸方向にのみ配するタブレットと、前記電極
線に印加された信号を静電容量結合によって信号を検出
する検出軸を有する入力ペンと、前記タブレットの電極
線に信号を印加する電極線ドライブ回路と入力ペンによ
り検出した信号を増幅しノイズ成分を除去するアナログ
信号回路とアナログ信号をデジタル値に変換するA/D
変換回路とこれら回路を制御するCPUが搭載された制
御基板と、該制御基板のドライブ信号をタブレットの電
極線両端に適宜印加する外周回路によって構成される単
板方式の座標入力装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、座標入力装置の信号補
償回路に関し、特に1軸方向に配した電極線に印加する
搬送波をドライバ回路にて選択するものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来デジタイザは1次元の距離を検出可
能なセンサを2枚用い、それらを垂直に重ね合わせるこ
とで2次元の座標を構成していた。ガラス、ポリカーボ
ネート等の板面上に均一な抵抗膜によって形成された短
冊状の電極線が、1軸方向にのみ複数本配設された1次
元距離しか検出できなかったセンサを2組組み合わせて
2次元座標を生成していた。
【0003】この複数本配設されている電極線の両端に
制御基板からの信号が伝達するように、タブレットの外
周に配された外周基板には回路形成が行われている。ま
た、任意の電極線の一方または、他方、あるいは、同時
に同一信号を印加出来るようにドライバ回路が制御基板
には構成されている。このドライバ回路は搬送波を印加
する状態と、一定電圧に保持する能力を有し任意に制御
可能となっている。
【0004】入力ペンによって指示される座標の検出方
法は、電極線の延伸方向に対し平行な位置と、電極線の
延伸方向に対し垂直に交差する位置の検出方法は異な
り、制御回路にて動作を切り換えて算出している。電極
線の延伸方向と平行な方向の位置は、タブレット上の電
極線の一方に搬送波を印加し、他端を一定のレベルに固
定すると電極線抵抗分布の均一性から位置により搬送波
の振幅がリニアに変化する性質を利用しており、電極線
上の入力ペンにより指示された位置の信号が静電容量結
合によって入力ペンの検出軸に誘起され、アナログ回路
によってDC信号化され、デジタル値に変換された後制
御回路によって座標化される。
【0005】電極線の延伸方向と垂直な方向の座標は、
タブレット上の同一の電極線の両端から搬送波を順次印
加して行われる。電極線と入力ペンの検出軸との距離が
近いと静電容量が大きくなる性質を利用して、順次電極
線に搬送波を印加した際に入力ペンの検出軸に誘起され
る信号がアナログ回路によって最大にDC信号化された
電極線の位置と、その前後の電極線にて誘起されたDC
信号レベルの上位3位のデジタル信号値から演算を行い
座標化される。
【0006】外周基板のパターン形成は1つの電極線ド
ライブ回路から複数の電極線に搬送波を印加できるよう
にしてあり、ドライブ回路数の低減や外周回路のパター
ン幅の縮小化といった利点を有している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この外周回路パターン
を用い、電極線端点付近にて入力ペンを電極線の延伸方
向と垂直に交差する方向に移動させ、検出した電圧に基
づいて2次元座標をプロットすると、電極線2本毎に座
標位置が波状にうねる傾向をもって現れてしまう。これ
はドライバ群によって1つのドライバに対し接続される
電極線本数が異なる為、負荷が異なることから消費され
る電流も異なり、外周パターン抵抗によって損失する電
位がドライバ群によって異なり、電極線の電位勾配が異
なってしまうためである。
【0008】この対策として従来はソフトウエアにより
製品組立時に電極線間での距離に対する波の高さを記録
し、座標出力時に補正することによって対処していた。
しかしながらソフトウエアによる補正では電極間距離と
これに対応する座標変動量を全て記憶するメモリも十分
でないため、代表点を用いて直線的に補正を行ってお
り、実際に発生する電位と補正量には誤差が生じ十分で
ない場合が存在していた。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は従来の問題に鑑
みなされたもので均一な抵抗分布を有する複数の短冊状
の電極線を1軸方向にのみ配するタブレットと、前記電
極線に印加された信号を静電容量結合によって信号を検
出する検出軸を有する入力ペンと、前記タブレットの電
極線に信号を印加する電極線ドライブ回路と入力ペンに
より検出した信号を増幅しノイズ成分を除去するアナロ
グ信号回路とアナログ信号をデジタル値に変換するA/
D変換回路とこれら回路を制御するCPUが搭載された
制御基板と、該制御基板のドライブ信号をタブレットの
電極線両端に適宜印加する外周回路によって構成される
単板方式の座標入力装置を提案するものである。
【0010】
【作用】本発明では、ドライブ群に拘わらずにどの電極
線に搬送波を印加しても消費される電流はほぼ等しくな
り、外周基板のパターンに起因する電圧降下(振幅降
下)も等しくなることによって、入力ペンを電極線と垂
直に移動させ検出した際の座標をプロットしても、電極
線2本毎に座標が波状にうねることはなくなり平滑な座
標軌跡が得られるようになる。
【0011】
【実施例】現在、コンピュータやワープロなどにポイン
タとして使用されるの機器としてタッチパネルやデジタ
イザなどがあるが、特にCRTや液晶上に搭載し画像と
入力位置を対応させ対話的なシステムが組立てられる透
明な入力機器が非常に多く利用されている。この透明座
標指示機は透明性を向上するため材料として透過度の高
い基材の開発が進められている。 構成上感圧式タッチ
パネルと異なり、静電容量式のデジタイザは空気層を含
まないため約88%の高透過率を記録している。
【0012】タブレット1のガラスには透明導電膜が蒸
着またはスパッタリングにより成膜されており、成膜条
件によって透過率は様々であるが、およそ面抵抗120
Ω/□のITO成膜の場合は約87%程度の透過率とな
っている。この透明導電膜を細長い短冊状にエッチング
することによって電極線2を形成し、飛散防止フィルム
と透明接着剤によって貼り合わせを行いデジタイザの透
明入力部を構成している。
【0013】一般に普及している10.4インチ液晶に
取り付ける場合に、タブレットサイズとしてガラスサイ
ズはおよそ230×180mmであり、この時に形成さ
れる電極線2は縦方向(以下Y軸方向)に長く、幅4.
2mm、長さ170mmであり(図1参照)、この電極
線2が電極線と垂直な方向(以下X軸方向)に48本配
設される(図2参照)。このガラス上に配設された電極
線2の両端には2つの外周基板3,4が設けられてお
り、制御基板5からの電極線ドライブ信号が外周基板
3,4の配線回路6,7を介してタブレット1上の電極
線2,2,・・・・、2,2へ印加できるようにパター
ンが形成されている。
【0014】制御基板5上の電極線ドライブ回路では、
約500KHzの矩形波または正弦波を搬送波として電
極線2,2,・・・・・、2,2の両端へ別々に印加で
きるように構成されている。また、電極線2に搬送波を
印加しない場合は、一定の電圧にて保持されているよう
な性質を有するドライブ回路となっている。
【0015】外周基板3,4のパターン6,7を介して
電極線に印加された搬送波は入力ペンが電極線付近に位
置する時、入力ペン8の検出軸9に静電容量結合により
信号が誘起される。この誘起された微少信号は制御回路
12のアナログ回路にて増幅、ノイズ除去されAC信号
を検波することによってDC化し、A/D変換回路11
によってデジタル値として図示しないCPUによって読
みとられる。
【0016】制御基板5のドライバ回路は電極線2の両
端用にそれぞれのドライブ回路を有している。このドラ
イブ回路は上下の2つのドライブ回路群より構成されて
いる。ドライバ名を2次元配列にて表記すると、添え字
1をドライバ群、添字2をドライバ群の中のドライバ番
号とすると、ドライブ群1のドライブ回路は8回路ある
ため、DRV(1、1)、・・・・、DRV(1,8)
のようにそれぞれ表記される。 同様にドライブ群2の
ドライブ回路は6つあるため、DRV(2,1)、・・
・・、DRV(2,6)と表記される。また、電極線の
番号をL1,・・・,L48と呼ぶことにする。この
時、奇数番目の電極はドライブ群1、偶数番目の電極は
ドライブ群2にてドライブすることとして、各ドライブ
群の電極線への割り付けは順次繰り返すとすると以下の
様な組合せとなる。 電極線 L1のドライブはDRV(1,1) 電極線 L2のドライブはDRV(2,1) 電極線 L3のドライブはDRV(1,2) 電極線 L4のドライブはDRV(2,2) ・ ・ ・ 電極線L11のドライブはDRV(1,6) 電極線L12のドライブはDRV(2,6) 電極線L13のドライブはDRV(1,7) 電極線L14のドライブはDRV(2,1) 電極線L15のドライブはDRV(1,8) 電極線L16のドライブはDRV(2,2) 電極線L17のドライブはDRV(1,1) 電極線L18のドライブはDRV(2,3) ・ ・ ・ 電極線L47のドライブはDRV(1,8) 電極線L48のドライブはDRV(2,6)
【0017】この組合せを実施すると連続した電極線3
本の番号と、添字1(これら電極線に対応するドライバ
群番号)と添字2(群中のドライバ番号)の3組の組合
せは互いに唯一つに決定する性質を有している。例えば
電極線L14、L15、L16の場合はDRV(2,
1)、DRV(1,8)、DRV(2,2)であり、逆
もまた成り立つ。つまり添字1、添字2を3セット得ら
れれば電極線3本が決定することになる。
【0018】この組み合わせが実施できるように上下の
外周回路6,7に同様のパターンを形成する。これは電
極線数に対しドライブ数が14個(8+6=14)で済
むだけでなく、外周回路パターン数が少なくて済むため
外周回路の省スペース化が図れることとなる。この回路
にてX座標の検出は、順次電極線2を両側から搬送波を
ドライブして順次比較することによって、入力ペン8の
検出した検出信号レベル3位までの電極線に対応するド
ライバ群番号と、群中のドライバ番号を基にして電極線
番号が検出できることになる。また、この時最大信号を
与える電極線2の番号は自然法則にのっとり必ず中心
(真ん中の)番号となるので電極線間隔と(電極線番号
−1)を掛け合わせた数値がおおよその距離として演算
できる。更に、上位3位のデジタル変換値を比例配分す
ることによって、最大信号を与える電極線番号から入力
ペン8までの微少距離を算出し、前述のおおよその距離
に加減算することによって正確なX座標の算出ができる
ことになる。
【0019】Y座標の算出は電極線2の一方に搬送波を
印加し、他方を一定電位に固定する。電極線抵抗値は一
様であるため、電極線2にAC的にリニアな電位勾配を
持たせ、入力ペン8から検出される信号をX座標検出時
と同様にデジタル値に変換すると、電極線の電位勾配に
したがった数値変化が見られる。更に、電極線2への搬
送波の印加位置を上/下変えることによって得られる、
それぞれのデジタル値の和は入力ペンの位置に拘わらず
一定になる。図8に示すように、Aに搬送波を印加し,
Bを電圧固定すると入力ペンで検出されるレベルをPa
とすると、 Pa=Rs/(Rt+Rs)×ペンの感度 Bに搬送波を印加し,Aを電圧固定すると入力ペンで検
出されるレベルをPbとすると、 Pb=Rt/(Rt+Rs)×ペンの感度 となり、Pa+Pbは位置に拘わらず一定になる。この
ことから入力ペン8をタブレット1上に置いたときに、
上側電極のみに搬送波を印加した際に検出される信号を
Pa、下側電極のみに搬送波を印加した際に検出される
信号をPbとすると、入力ペンの感度に関係なく以下の
計算によってY座標が計算される。 Y = Pb/(Pa+Pb) × K − B (K、Bは定数)
【0020】しかしながら外周回路パターンにてドライ
バ回路に接続される電極線数は、ドライバ群によって異
なる。実際にドライバ群1はドライバ回路に3本の電極
線が並列に接続される(図6参照)のに対し、ドライバ
群2はドライバ回路に4本の電極線が並列に接続される
(図7参照)。 つまりドライバ群によって消費する電
流が異なることになる。しかし外周回路パターンは銀ペ
ーストなどによる導電材により回路を形成しているが、
パターン幅が短いため全体で50〜100Ωの抵抗を持
っている。この時、外周回路の抵抗分によって電位降下
が発生するが、電位降下分はオームの法則にしたがって
電流によって異なる。
【0021】本構成によるデジタイザ1の電極線2上の
電位勾配は、およそ電極線2両端の外周回路パターン
6,7による電位降下を直線でつないだ状態になる(図
4参照)。このためドライバ群によって電位勾配が異な
り、タブレットの中心からタブレットの端に向かうにし
たがってその電位差が大きく変化してゆく。これが原因
して電極線2端点付近にて入力ペン8をX軸方向に移動
させ、検出座標をプロットすると電極線2本毎に座標が
波のように小さく変動してしまうのが見てとれる(図5
参照)。
【0022】補正手段としては製品の組立時にドライバ
群によって最大変動量を示す電極線端点付近で予めデー
タを採取する。採取位置は信号レベルの最も高い頂点部
分つまりドライバ群1の電極線上であり、次にドライバ
群1とドライバ群2の中間位置、最後に信号レベルの最
も低い谷部分つまりドライバ群2の電極線上の3点であ
る。この3点の座標変動量を代表点としてその間の補正
量は先に検出したX座標及びY座標をもって直線的に算
出しY補正量としていた。しかしながら実際に発生する
X軸方向距離に対する変動量は曲線を描くため実際に発
生する電位と補正量には誤差が生じ十分でない場合が存
在していた。そこで、制御基板上に消費電流の少ないド
ライバ群同士を抵抗により接続し、ドライバ群によって
消費される電流をほぼ等しくすることによって、搬送波
を電極線に印加した時の電極線上での電位勾配をほぼ等
しくするものである。
【0023】先の例の場合、ドライバ群1は電極線3本
を並列に接続しており、ドライバ群2は電極線4本を並
列に接続している。この両方のドライバ群の消費電流を
等しくする為には、ドライバ群1同士にそれぞれ電極線
1本分の抵抗を並列に接続すれば良いことになる。一般
に基板上に設ける抵抗は、以下の条件の時次の計算で求
められる。 ドライバ群1の繰り返し数:n (但し n > 1) ドライバ群2の繰り返し数:m (但し m > 1) (mとnは互いに素) 電極線抵抗値の平均 :rΩ この時その抵抗値Rは以下により求められる。 R = r/(m−n) (但し m > n)
【0024】
【発明の効果】制御基板上にて抵抗を用いてドライバ群
の消費電流を等しくすることによって安定した電極線接
続方法に拘わらずに、平滑な安定した座標算出が出来る
ようになり、精度及びリニアリティの向上が図られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 電気的ブロック図
【図2】 電極線割り当て図
【図3】 X軸検出説明図
【図4】 ドライバ群と電位勾配図
【図5】 検出座標位置軌跡図
【図6】 第1ドライバ群展開図
【図7】 第2ドライバ群展開図
【図8】 Y軸検出説明図
【符号の説明】
1 タブレット 2 電極線 3 上側外周基板 4 下側外周基板 5 制御基板 6 外周パターン 7 外周パターン 8 入力ペン 9 検出軸 10 検波回路 11 A/D変換回路 12 制御回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 均一な抵抗分布を有する複数の短冊状の
    電極線を1軸方向にのみ配するタブレットと、前記電極
    線に印加された信号を静電容量結合によって信号を検出
    する検出軸を有する入力ペンと、前記タブレットの電極
    線に信号を印加する電極線ドライブ回路と入力ペンによ
    り検出した信号を増幅しノイズ成分を除去するアナログ
    信号回路と、該アナログ信号回路のアナログ信号を検波
    することによってDC符号化し、A/Dコンバータによ
    ってデジタル値に変換するA/D変換回路とドライバ回
    路を選択し、A/D変換されたデジタル値を読み取り、
    演算することにより座標検出を実施するCPUが搭載さ
    れた制御基板と、該制御基板のドライブ信号をタブレッ
    トの電極線両端に適宜印加する外周回路によって構成さ
    れることを特徴とする単板方式の座標入力装置。
  2. 【請求項2】 前記制御基板のドライブ信号をタブレッ
    トの電極線両端に適宜印加する外周回路外周回路の配線
    に、抵抗を付加することを特徴とする請求項1記載の単
    板方式の座標入力装置。
JP36564197A 1997-12-22 1997-12-22 単板方式透明デジタイザ Pending JPH11184617A (ja)

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JPH11184617A true JPH11184617A (ja) 1999-07-09

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100784490B1 (ko) 2005-12-23 2007-12-11 김병국 컴퓨터 인터페이스용 등전위선 측정 장치의 아날로그디지털 컨버터
JP2013225302A (ja) * 2012-04-23 2013-10-31 Ikaist Co Ltd 静電容量方式の大型マルチタッチスクリーンの信号検出システム

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