JPS6057171B2

JPS6057171B2 - タツチボ−ド

Info

Publication number: JPS6057171B2
Application number: JP53023792A
Authority: JP
Inventors: 正秋山; 豪一高橋; 育夫西本
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1978-03-02
Filing date: 1978-03-02
Publication date: 1985-12-13
Also published as: JPS54116677A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、コンピュータシステムなどのデータ入力
端末機器に用いられるタッチボードに関するものであ
る。

入力端末機器としてのキーボードは、その操作性を改
善するために無接点化することが行われ、さらには機械
的運動を伴わずに、単に接触しただけで動作するタッチ
ボードに発展しつつある。

一方、タッチボードは、動作が確実に行われたことをオ
ペレータに知らせるためにたとえば信号音を発生させる
などの機能を付加することが望まれ、また操作した位置
を発光させる表示はさらに有効である。この発明の目
的は、特殊なセンサを用いることなく、指先の接触を安
定に検出することができるタッチボードを提供するこ
とである。

そしてこの発明のタッチボードはもし必要であれば、全
体と・して透明に構成できる特長を有する。このような
透明なタッチボードは、たとえばプラズマディスプレイ
、ＣＲＴディスプレイ、あるいは文字、記号等を形成し
た板などの表示面上に配置することによつて、この表示
面にあられされた表示がタツフチボードを透過してその
表面から目視できる。換言すれば、この発明のタッチボ
ードは、フリーレジエンダブルキーボードを提供する
ものといえる。たとえばコンピュータの指令により、プ
ラズマディスプレイあるいはＣＲＴディスプレイが任意
の座標点に任意のレジエンドを表示し、オペレータはそ
の表示にしたがつて入力する、といつた使用形態をとる
ことが可能である。つぎにこの発明の一実施例について
図面を参照して説明する。

第１図において符号１で示す絶縁性平板からなる基板上
には２組の導線群Ｂｌ，Ｂ２・・・・ＢｎおよびＣｌ，
Ｃ２・・・・・・ＣｌＴ．が配置されている。第２図に
示すように、第１の導線群Ｂ１〜Ｂｎは、所定の間隔で
相互に平行に配置され、また第２の導線群Ｃ１〜Ｃ．．
は第１の導線群伐〜Ｂｎと直交するように所定の間隔で
相互に平行に配置されており、したがつて両者は基板１
上で多数の交点を形成する。なお第１および第２の導線
群八〜ＢｎおよびＣ１〜Ｃｍは絶縁被膜を有しているの
で、両者は電気的には絶縁されている。そして第２の導
線群Ｃ１〜Ｃ．ｎの上方には保護用の透明な絶縁シート
２が配置され、この絶縁シート２は、導線群Ｂ１〜Ｂｎ
およびＣ１〜Ｃ．を所定の位置に保持するとともに基板
１の上面に密着させておくために、透明な接着剤で基板
１に接着しておくとよい。一方、基板１の下面には透明
な導電性膜３が設けられている。この導電性膜３は、透
明度の高い金属の蒸着膜からなるもので、これは基板１
の下−面に直接に設けてもよく、あるいは基板１の下方
に配置された透明な補助シート４の表面に形成してもよ
い。そして第１および第２の導線群八〜ＢｎおよびＣ１
〜Ｃｍならびに導電性膜３は通常の手段でコントロール
回路に接続される。第３図にコントロール回路の構成の
一例を示す。

このコントロール回路は、スキヤンニング回路１１、検
出回路１２およびエンコード回路１３により構成されて
いる。スキヤンニング回路１１は、導線群Ｂ１〜Ｂｎお
よびＣ１〜Ｃ．．を所定の順序！にしたがつて順次に検
出回路１２に接続する機能を有するもので、クロックオ
シレータ１４、カウンタ１５、デコーダ１６およびマル
チプレクサ１７からなる公知の構成のものである。検出
回路１２は、高周波発振停止方式のいわゆるタツチセン
・サーと同じものであるが、注意すべき点は、所望の感
度を得るために比較的高い周波数（たとえば５ＭＨｚ程
度）を選ぶということである。また多点スキヤンニング
を短い周期で行うためには高速応答性が必要であり、こ
のためにも高い周波数を選ぶことは重要である。なお導
電性膜３は検出回路１２のコモン電位に接続される。ま
たエンコード回路１３は、検出回路１２が動作したとき
のスキヤンニング番地をシステム仕様に合致したデータ
ビットに変換する機能と、ストロボ信号を出す機能とを
有する。第４図は弱結合国共振の高周波発振回路の一例
を示したものである。

この回路はいわゆる近接ｊスイッチなどで使われている
ものであつて、ＬＣ共振回路に並列に損失インピーダン
スｚを接続すると発振が停止する。回路が発振状態にあ
るかどうかは、トランジスタＱ１のコレクタ電圧（直流
値）を信号として取出すことて知ることができる。この
回路では、出力信号の電圧は、発振中は比較的低いが、
発振が停止すると急激に上昇する。第５図は、第４図の
発振回路が導線群Ｂ１〜ＢｎおよびＣ１〜Ｃｍの中の１
つにマルチプレクサ１７を介して接続されているときの
等価回路であり、Ｒはマルチプレクサ１７の０Ｎ抵抗、
Ｃ６は導線群と導電性膜３との間の静電容量である。

この状態で、抵抗Ｒの値が小さければ、発振回路０ＳＣ
は、静電容量ＣＥの追加によつて周波数の若干の低下は
あるが、発振を継続する。第６図はオペレータの指が絶
縁シート２の表面から導線群に接近したときの等価回路
であり、Ｃｘは指と導線群との間の静電容量、Ｒｘは指
から人体を通つてコモンに高周波電流が流れるときに生
ずる高周波損失抵抗で、補助シート４および接着剤の損
失も含むものとする。

ＣｘおよびＲｘがある程度以上に大きくなつて共振回路
の損失が限界値を超えると発振は停止する。第１図に示
したタッチボードでは、ＣＥ，ＣＸおよびＲｘの存在は
第７図に示したようになる。第８図は、導線Ｂ１および
Ｃ１の交点を指で押えたときの様子を概略的に示したも
ので、斜線を施したほぼ長円形の部分が指で絶縁シート
２との接触面に相当し、導線八については長さ１１、Ｃ
１については長さ１２でそれぞれ絶縁シート２を介して
指との間に静電容量Ｃｘを形成する。

ここで、導線の直径：ｄ（Ｃｍ）絶縁シート２の厚さ：
ｔ（Ｃｍ）絶縁シート２の誘電率：Ｅ指で押えた長さ：ｌ（ＣＴｆｌ）とすると、静電容量Ｃｘはで表わされ茗：ｉお導線の絶縁被覆はきわめて薄いもの
とし無視した。

（１）式から明らかなように、静電容量Ｃｘの値は、絶
縁シート２の厚さｔがゼロのときに最大となるが、この
厚さｔが一定であれば、誘電率Ｅと長さ１のみで決まり
、導線の直径ｄには無関係である。

すなわち、ｔくｄであるとすると、（１）式は、となる
。

実際には厚さｔをゼ狛にすることはできないので、耐久
性などを考慮して厚さｔが０．１ｗｎのポリエチレンシ
ートを使用したとすると、１＝１（Ｃｍ）、ε＝３と仮
定したとき、導線の直径ｄと静電容量Ｃｘとの間の関係
はつぎのようになる。したがつて、タッチボード全体と
しての透明性（透視性）をそこなわない程度の導線の最
大径を０．３ｃｍとすると、得られる静電容量Ｃｘは１
．２〜１．４ｐＦてあることがわかる。

この程度の静電容量Ｃｘの変化を安定に検出することは
困難であるが、静電容量Ｃｘに付随して存在する高周波
損失Ｒｘが大きいことに着目すれば、この発明のタッチ
ボードの実用性を理解できよう。なお上記の説明てはｌ
＝１（Ｃｍ）と仮定したが、実際には指先を軽く触れた
だけで一般に１．０×０．５（Ｃｒｆｌ）程度の面が覆
われるので、上記の値はさらに大きくなる。つぎにクロ
ストーク（もしくは相互干渉）について考察する。

第９図は、導線Ｂ２とＣ２との交点上に指が触れている
ときの状態を示し、このときマルチプレクサ１７のスイ
ッチＳ３が０Ｎになつたとする。正しい検出は、スイッ
チＳ２またはＳ５がＯＮになつたときに行われるので、
スイッチＳ３が０Ｎになつたときに検出されてはならな
い。スイッチＳ２およびＳ５以外が０Ｎのときに検出回
路１２が動作することをクロストーク（もしくは相互干
渉）と呼ぶと、この現象には第９図に破線で示されてい
るような各導線間のストレイ容量Ｃ，Ｃ″の大きさが問
題になることは明らかである。ストレイ容量Ｃの大きさ
は、交叉している部分での導線の長さをその直径と等し
いと考えて（２）式から計算すれば、Ｃ＝０．７８５×
３×０．０３＝０．０７ｐＦとなる。

またストレイ容量Ｃ″の大きさは、コモンラインである
導電性膜３のシールドが効果のために、ほとんど無視で
きる程度に小さい。この場合の等価回路は第１０図のよ
うになる。この図から明らかなように、指の接触による
静電容量Ｃｘおよび高周波抵拍Ｂｘは、ＬＣ共振回路に
直接には接続されないで、−その中間に、Ｃ，ＣＥから
なるコンデンサ分圧器が入る。したがつてＣ？？ＣＥで
あれば、ＬＣ共振回路への損失増加は無視できる。この
静電容量ＣＩＣの値は、基板１の厚さをたとえば６輯と
すると、（１）式から、つぎのように求められる。なお
１＝４０（Ｃｒｆｌ）、ｄ＝０．３（醜）とした。
−１◆０＼ｒ暴ノしたがつて、前述のＣ＝０．０７ｐＦに対して、ＣくＣ
Ｏ、の条件は充分に満足され、クロストークの心配はな
いことになる。

なお導電性膜３は、ストレイ容量を減少させるとともに
、基板１の下側から侵入する電気的ノイズに対してもシ
ールド効”果を発揮するのできわめて重要である。以上
のようにこの発明のタッチボードは、指先との接触を安
定に検出することが可能である。

とくに全体として透明に構成した場合、このタッチボー
ドとたとえばコンピュータからの指令にした・がつて表
示を行うディスプレイの表示面上に配置すれば、コンピ
ュータからの情報が表示される面とコンピュータに情報
を与える面とが一致することになり、コンピュータシス
テムとオペレータとの間のマン●マシンインターフェイ
スとしてすぐ）れた特長を発揮する。またこのタッチボ
ードでは、全体として透明であつても、あるいは不透明
でも、感圧センサ、感光センサ、磁気センサなどの特殊
なセンサを使用せずに行われるので、信頼性が高く、し
かもコストはきわめて低い、しかも操作面が平坦で、外
気に対して密閉されているので、悪環鏡下での使用にも
充分に耐える。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるタッチボードの一部
の縦断面図、第２図はその一部の斜視図、第３図は同タ
ッチボードが接続されるコントロール回路のブロック図
、第４図から第６図は検出回路の等価回路図、第７図は
タッチボードに指が触れたときの静電容量および抵抗の
存在位置を示す説明図、第８図は指先によつて覆われる
導体の長さの関係を示す説明図、第９図は導体間に存在
するストレイ容量の位置を示す説明図、第１０図は第９
図の等価回路図である。１・・・・・・基板、２・・・・・・絶縁シート、３・
・・・・・導電性膜、４・・・・・・補助シート、Ｂ１
〜Ｂｎ・・・・・・第１の導線、Ｃ１〜Ｃｍ・・・・・
・第２の導線。

Claims

【特許請求の範囲】１絶縁体の基板１と、この基板上に相互に平行に配置
された複数の第１の導線Ｂ＿１、Ｂ＿２・・・・・・Ｂ
＿ｎと、この第１の導線と交差するように相互に平行に
配置された複数の第２の導線Ｃ＿１、Ｃ＿２・・・・・
・Ｃ＿ｍと、上記両導線Ｂ、Ｃを覆う絶縁シート２、お
よび上記基板１の下面に沿つて設けられた導電性膜３に
よつて操作ボードを構成し、上記両導線Ｂ、Ｃの個々の
導線Ｂ＿１、Ｂ＿２・・・・・・Ｂ＿ｎ、Ｃ＿１、Ｃ＿
２・・・・・・Ｃ＿ｍおよび上記導電性膜３を制御回路
に接続するとともに、、上記両導線Ｂ、Ｃに対する接触
座標を検出するタッチ検出回路１２を、上記導線Ｂ、Ｃ
にマルチプレクサ１７を介して接続し、上記両導線Ｂ、
Ｃの交点を指で押さえたときに上記マルチプレクサ１７
によつて選択された導線について接触検出を行うように
したタッチボード。２上記基板１、絶縁シート２および上記導電性膜３は
透明であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のタッチボード。