DE3231411A1

DE3231411A1 - Touch-sensitive graphics table for a computer graphics system

Info

Publication number: DE3231411A1
Application number: DE19823231411
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Phys Dr Diepers
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1982-08-24
Filing date: 1982-08-24
Publication date: 1984-03-01

Abstract

A touch-sensitive graphics screen for a computer graphics system contains a flat transparent base body (2) which is provided on its flat sides with a pattern of transparent metallic electrodes (4 to 7 and 8 to 11) which form a multiplicity of pressure-sensitive electric switching elements. According to the invention, a base body (2) of cast silicon resin is provided which contains electrically conductive inserts and which is provided with transparent row electrodes (4 to 7) and column electrodes (8 to 11), the points of intersection of which form a matrix of electric switching elements. This provides a sensitive tablet with simple structure which can be placed on the screen. The signal generated by pressure by means of a pen, the finger or the like, or the signal foil, are then used for unblanking the screen. <IMAGE>

Description

Bertflirungsempfindliches Graphiktableau für einBreath-sensitive graphic tableau for a

Rechner-GraDhiksystem Die Erfindung bezieht sich auf ein berührungsempfindliches Graphiktableau für ein Rechner-Graphiksystem mit einem flachen transparenten Grundkörper, der an seinen Flachseiten mit einem Muster von transparenten, metallischen Elektroden versehen ist, die eine Vielzahl von druckempfindlichen elektrischen Schaltelementen bilden, denen ein Auslöseelement zugeordnet ist.COMPUTER GRAPHICS SYSTEM The invention relates to a touch sensitive Graphics tableau for a computer graphics system with a flat, transparent base body, the one on its flat sides with a pattern of transparent, metallic electrodes is provided containing a plurality of pressure-sensitive electrical switching elements form, to which a trigger element is assigned.

In Rechner-Graphiksystemen werden bekanntlich berUhrungsempfindliche Graphikbildschirme verwendet, die in Verbindung mit einem kapazitiven Aufnehmer in der Form eines Griffels die direkte Übernahme von gezeichneten Strichen Punkt für Punkt in den Rechner ermöglichen.It is well known that computer graphics systems are sensitive to touch Graphics screens used in conjunction with a capacitive pickup in the form of a stylus the direct adoption of drawn lines point allow for point in the calculator.

Kapazitive berührungsempfindliche Bereiche auf dem Graphikbildschirm werden gebildet durch ein Muster von transparenten, metallischen Elektroden, die auf einem ebenfalls transparenten Grundkörper angeordnet sind (Electronic Design, 15. Okt. 1981, Seiten 61 bis 64).Capacitive touch sensitive areas on the graphics screen are formed by a pattern of transparent, metallic electrodes that are arranged on an also transparent base body (electronic design, Oct. 15, 1981, pages 61 to 64).

Die Berührung erfolgt durch einen elektrisch leitenden Griffel, der einen druckempfindlichen Schalter enthält und mit dem der Bedienende den Rechner über die Position des Berührungspunktes informiert. Dieser Griffel kann Punkte, Striche und Konturen übertragen und graphische Bilder erzeugen oder ändern (Hewlett-Packard Journal, Jan. 1981, Seiten 15 bis 17).The contact is made by an electrically conductive stylus, the contains a pressure-sensitive switch and with which the operator controls the computer informed about the position of the point of contact. This stylus can point, Transferring lines and contours and creating or changing graphic images (Hewlett-Packard Journal, Jan. 1981, pages 15-17).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein transparentes Graphiktableau anzugeben, das über einen oder vor einen Bildschirm gesetzt werden kann und über das verschiedene Teilnehmer an verschiedenen Orten einschreiben können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Damit erhält man ein berührungsempfindliches Graphiktableau mit einfachem Aufbau, das in einfacher Weise beschrieben und ausgelesen werden kann.The invention is now based on the object of a transparent graphic tablet indicate that can be placed over or in front of a screen and over that different participants can enroll in different locations. This task is achieved according to the invention with the characterizing features of claim 1. Thus you get a touch-sensitive graphic tablet with a simple structure, the can be written and read out in a simple manner.

Durch Auflegen eines transparenten Papieres auf das Graphiktableau kann mittels Bleistift nicht nur das Elektronenbild, sondern zugleich ein Papier original angefertigt werden; Hardcopy o. ä. kann damit entfallen. Einflüsse, wie Staub oder Feuchtigkeit, bleiben praktisch unwirksam, da ein nahezu beliebiger Gegenstand als Schreib stift benutzt werden kann und das Tableau selbst geschützt ist.By placing a transparent paper on the graphic tablet can use a pencil not only to take the electron image, but also a piece of paper are originally made; Hardcopy or the like can thus be dispensed with. Influences like Dust or moisture remain practically ineffective as almost any object can be used as a pen and the panel itself is protected.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur 1 der Aufbau eines Graphiktableaus nach der Erfindung schematisch dargestellt ist. In Figur 2 ist die Signalbildung und die Abfrage des Graphiktableaus veranschaulicht.To further explain the invention, reference is made to the drawing taken, in which Figure 1 shows the structure of a graphics tablet according to the invention schematically is shown. In Figure 2 is the signal formation and the query of the graphics panel illustrated.

In der Ausführungsform eines Graphiktableaus nach Figur 1 ist ein transparenter Grundkörper 2 aus Silikongießharz, der in der Figur nicht dargestellte transparente, elektrisch leitfähige Einlagen enthält, an seiner Unterlage mit parallel zueinander angeordneten streifenförmigen, metallischen Zeilenelektroden 4 bis 7 und an seiner Oberseite mit in gleicher Weise gestalteten Spaltenelektroden 8 bis 11 versehen. Die jeweils auf einer der Flachseiten angeordneten Zeilen- und Spaltenelektroden sind rechtwinklig zueinander angeord- r net und bilden mit ihren Kreuzungspunkten eine Matrix von berührungsempfindllchen elektrischen Schaltelementen. Die Zeilenelektroden 4 bis 7 und die Spalteelektroden 8 bis 11 können vorzugsweise aus einer Schicht aus einem Metall der Platingruppe, beispielsweise Palladium oder Indium, insbesondere Platin, bestehen, deren Dicke 30 nm nicht wesentlich überschreitet und vorzugsweise höchstens 3 nm beträgt.In the embodiment of a graphic tablet according to Figure 1 is a transparent base body 2 made of silicone casting resin, which is not shown in the figure Contains transparent, electrically conductive inlays, on its base with parallel strip-shaped, metallic row electrodes 4 to 7 arranged in relation to one another and on its upper side with column electrodes 8 to 8 configured in the same way 11 provided. The row and column electrodes each arranged on one of the flat sides are arranged at right angles to each other r net and educate with their Crossing points a matrix of touch-sensitive electrical switching elements. The row electrodes 4 to 7 and the column electrodes 8 to 11 may preferably from a layer of a metal of the platinum group, for example palladium or Indium, especially platinum, exist, the thickness of which does not significantly exceed 30 nm and is preferably at most 3 nm.

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Dicke der Elektroden auf höchstens 1 nm zu beschränken. Diese Schichten können durch Aufdampfen oder Aufsputtern bei einer Temperatur aufgebracht werden, die Zimmertemperatur nicht wesentlich überschreitet und auf höchstens etwa 370 K begrenzt ist. Ferner kann als Zeilenelektroden 4 bis 7 und Spaltenelektroden 8 bis 11 eine transparente Metalloxidauflage, beispielsweise ein mit etwa 10 % Zinn dotierter Indiumoxidfilm In203, vorgesehen sein, der unter der Kurzbezeichnung ITO (indium tin oxide) bekannt ist. Dieser Film kann hergestellt werden durch Sputtern in einer Argon-Sauerstoffatmosphäre. Er ist im Bereich der Wellenlangen des sichtbaren Lichts transparent.Under certain circumstances it can be useful to adjust the thickness of the electrodes to be restricted to a maximum of 1 nm. These layers can by vapor deposition or Sputtering can be applied at a temperature that is not room temperature significantly exceeds and is limited to a maximum of about 370 K. Furthermore can a transparent metal oxide layer as row electrodes 4 to 7 and column electrodes 8 to 11, For example, an indium oxide film In203 doped with about 10% tin is provided known under the abbreviation ITO (indium tin oxide). This movie can be made by sputtering in an argon-oxygen atmosphere. He is transparent in the range of the wavelengths of visible light.

Diese Baueinheit ist auf einer Trägerplatte 12 aus einem transparenten Material angeordnet, die beispielsweise aus Glas bestehen kann. Das Graphiktableau ist an seiner oberen Flachseite mit einer Schutzschicht 14 versehen, die beispielsweise aus einem transparenten Kunststoff bestehen kann.This structural unit is on a carrier plate 12 made of a transparent Material arranged, which can for example consist of glass. The graphic tablet is provided on its upper flat side with a protective layer 14, for example can consist of a transparent plastic.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Trägerplatte 12 mit den Zeilenelektroden 4 bis 7 versehen werden, die dann vorzugsweise aus ITO-Elektrodenstreifen bestehen.In a further embodiment, the carrier plate 12 can with the Row electrodes 4 to 7 are provided, which then preferably consist of ITO electrode strips exist.

Die elektrisch leitfähigen Einlagen des Grundkörpers 2 verleihen dem Graphiktableau einen druckabhängigen elektrischen Widerstand. Damit kann nach Figur 2 durch Aufdruck eines als Griffel gestalteten Auslöseelements 16 jeweils ortsabhängig und kurzzeitig ein niederohmiger Kontakt erzeugt und durch eine übliche Abtasteinrichtung mit einem Zeilenscanner 18 und einem Spaltenscanner 20 an den Zeilenelektroden 4 bis 7 und den Spaltenelektroden 8 bis 11 abgefragt bzw. geortet werden. Wird beispielsweise über die Zeilenelektrode 5 im Scan-Verfahren ein Strom eingespeist, so wird er an dem Wandlerelement, auf dem das Abtastelement 16 lastet, in die Spaltenelektrode 9 weitergeleitet.The electrically conductive inserts of the base body 2 give the Graphic tablet a pressure-dependent electrical resistance. So that according to figure 2 by printing a trigger element 16 designed as a stylus, each location-dependent and briefly a low-resistance contact is generated and by a conventional scanning device with a line scanner 18 and a column scanner 20 on the line electrodes 4 to 7 and the column electrodes 8 to 11 are queried or located. For example If a current is fed in via the row electrode 5 in the scanning process, it is switched on the transducer element on which the scanning element 16 rests, into the column electrode 9 forwarded.

Dieses Scan-Verfahren ist an sich von Dateneingabe-oder Schreibtastaturen her bekannt, jedoch sind dort weitere Maßnahmen zur Realisierung des sogenannten n-key-roll over" notwendig, die hier entfallen. Die örtliche Steigerung der elektrischen Leitfähigkeit beim Aufdrücken des Abtastelements 16 kommt durch die gegenseitige Berührung der eingebetteten Einlagen im Grundkörper 2 zustande oder bereits durch Elektronentunneln, sobald sich die Einlagen nahezu berühren. Das an der Spaltenelektrode 9 ausgelesene Signal wird in Verbindung mit dem Ansteuersignal der Zeile 5 zur Hellsteuerung einer Kathodenstrahlbildröhre verwertet.This scanning process is in itself of data entry or typing keypads known ago, but there are further measures to implement the so-called n-key roll over "is necessary, which is omitted here. The local increase in the electrical Conductivity when pressing the sensing element 16 comes from the mutual Contact of the embedded inlays in the base body 2 came about or already through Electron tunneling as soon as the deposits almost touch. That on the column electrode 9 is used in conjunction with the control signal of line 5 for light control a cathode ray picture tube recovered.

Die elektrisch leitfähigen Einlagen des Grundkörpers 2 werden in ihrer Größe, Form und Verteilungsdichte so ausgewählt und eingebettet, daß in Abhängigkeit von der Schichtdicke des Grundkörpes 2 genügende Transparenz gegeben ist und praktisch keine diffuse Lichtstreuung auftritt. Die Einlagen können vorzugsweise aus dünnen Metallteilchen, insbesondere aus ITO-Teilchen, bestehen.The electrically conductive inserts of the base body 2 are in their Size, shape and distribution density so selected and embedded that in dependence there is sufficient transparency from the layer thickness of the base body 2 and is practical no diffuse light scattering occurs. The deposits can preferably be made of thin Metal particles, in particular ITO particles, consist.

In einer besonderen Ausführungsform des Graphiktableaus sind als Einlagen des Grundkörpers 2 Glaskugeln vorgesehen, die mit einer ITO-Schicht versehen sind, deren Dicke beispielsweise 50 bis 100 i betragen kann. Diese ITO-Auflage kann beispielsweise durch Aufdampfen, vorzugsweise durch Aufsputtern oder auch durch Ionenplattieren, aufgebracht werden. Beim Auf sputtern der ITO-Schicht kann die als Substratteller ausgebildete Elektrode nach Art eines Rütteltisches bewegt werden, um eine Rundum-Beschichtung zu gewährleisten. Die Größe der Glaskugeln oder auch der Einlagen aus anderem Material kann in Form und Verteilung, d.h. ihrer Packungsdichte, in einfacher Weise an die geforderten Bedingungen angepaßt werden, wie beispielsweise an eine gewünschte Dicke des Grundkörpers oder dessen Flexibilität. Die Einstellung des druckabhängigen Widerstandes, d.h. der Kennlinie des Grundkörpers 2, kann ebenfalls huber die Stärke der leitfähigen Beschichtung der Einlagen, die Größe der Einlagen, ihre Packungsdichte sowie ihre Verteilung eingestellt werden. Ferner ist Plexiglas mit einer ITO-Beschichtung sowie mit einer Metallbeschichtung, beispielsweise aus Gold oder Platin, geeignet. Die Dicke dieser Metallschichten wird im allgemeinen nur wenige nm betragen.In a special embodiment of the graphic tablet are as inserts 2 glass spheres provided with an ITO layer of the base body, the thickness of which can be, for example, 50 to 100 i. This ITO edition can for example by vapor deposition, preferably by sputtering or also by ion plating, be applied. When the ITO layer is sputtered on, it can be used as a substrate plate formed electrode in the manner of a vibrating table are moved to an all-round coating to ensure. The size of the glass balls or the inlays made of other material can be easily adapted in terms of shape and distribution, i.e. their packing density, to the Required conditions can be adapted, such as a desired thickness the main body or its flexibility. The setting of the pressure-dependent resistance, i.e. the characteristic curve of the base body 2, can also vary over the strength of the conductive Coating of the deposits, the size of the deposits, their packing density as well as their Distribution can be discontinued. Furthermore, plexiglass is with an ITO coating as well with a metal coating, for example made of gold or platinum, is suitable. the These metal layers are generally only a few nm thick.

In einer weiteren Ausführungsform des Graphiktableaus besteht der Grundkörper 2 aus einer abwechselnden Folge von sehr dünnen Schichten aus Silikongießharz und transparenten Schichten aus elektrisch leitendem Material, Diese elektrisch leitenden Schichten können beispielsweise auf dünne Gießharzfolien aufgedampft sein. Mehrere aufeinandergestapelte bedampfte Folien bilden dann den Grundkörper 2.In a further embodiment of the graphic tablet there is the Base body 2 made of an alternating sequence of very thin layers of silicone casting resin and transparent layers of electrically conductive material, These electrically Conductive layers can be vapor-deposited onto thin cast resin foils, for example. Several vapor-coated foils stacked on top of one another then form the base body 2.

Durch die Verwendung von Glas als Trägerplatte 12 erhält man ein mechanisch stabiles Graphiktableau. Der Glasträger kann jedoch auch durch einen Kunststoffträger mit ausreichender Transparenz ersetzt werden.By using glass as the carrier plate 12, a mechanical one is obtained stable graphic tablet. However, the glass carrier can also be a plastic carrier be replaced with sufficient transparency.

Durch die Verwendung einer flexiblen Trägerplatte 12 sind auch Krümmungen und Wölbungen des Graphiktableaus möglich, so daß Anpassungen an Arbeitsplatzbedingungen und Sekundärgeräte möglich sind.By using a flexible support plate 12, there are also curvatures and curvature of the graphic tablet possible, so that adjustments to workplace conditions and secondary devices are possible.

Durch eine besondere Befehlsgebung für den Rechner des Rechner-Graphiksystems, beispielsweise durch einen Knopfdruck, vor dem Abtasten erhält man eine Löschfunktion des Systems. Damit können Zeichen und Striche durch einfaches Nachfahren in der Art des Radierens wieder gelöscht werden.Through special commands for the computer of the computer graphics system, for example by pressing a button, before scanning you get a delete function of the system. This allows characters and dashes to be changed by simply tracing them in the Type of erasing can be deleted again.

2 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite2 claims 2 figures Blank page

Claims

Patentallspruche U Touch-sensitive graphic tablet for a Computer graphics system with a flat, transparent base body (2) attached to its Flat pages with a pattern of transparent, metallic electrodes (4 to 7 and 8 to 11) which is a variety of pressure sensitive electrical Form switching elements to which a release element (16) is assigned, d a d u r c h g e k e n n n e i c h n e t that a base body (2) made of silicone casting resin is provided is, which contains electrically conductive inlays and which is on a flat side with transparent Row electrodes (4 to 7) and on its other flat side with transparent column electrodes (8 to 11) is provided, the crossing points of which are a matrix of electrical switching elements form.

2. Graphic tablet according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the base body (2) consists of alternating layers of silicone resin and transparent electrical conductors.