DE2753968C2

DE2753968C2 - Kapazitive zweidimensionale Tafel

Info

Publication number: DE2753968C2
Application number: DE2753968A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dym; Morris Poughkeepsie N.Y. Krakinowski
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-12-29
Filing date: 1977-12-03
Publication date: 1983-11-10
Also published as: IT1113839B; JPS5631617B2; AU510006B2; CA1061434A; US4087625A; JPS5384420A; AU3198577A; DE2753968A1; GB1546317A

Description

Die Erfindung betrifft eine kapazitive zweidimensionaie Tafel für graphische Eingabe mittels eines kapazitiv ankoppelbaren Griffels und mix einer im aktiven Bereich die Elektroden von in X- und Y-Richtung angeordneten Kapazitäten bildenden ElektrodeTschicht, an welchen positionsabhängig unterschiedliche Signale abgreifbar sind.

In der DE-OS 20 31 787 und in der US-PS 39 92 579 sind eine kapazitive zweidimensionaie Tafel der eingangs genannten Art mit Elektrodenanordnungen in zwei gegeneinander durch eine dazwischen liegende dielektrische Isolierschicht getrennten Elektrodenebenen offenbart.

Zum Stand der Technik ist noch die der US-PS 99 012 entsprechende DT-OS 26 29 973 zu nennen, in der eine kapazitive Tafel mit getrennten leitenden Schichten, für die X- und Y-Richtung beschrieben ist, wobei der Inhalt dieser Patentschrift zum besseren Verständnis der Erfindung herangezogen werden mag.

Die in dieser Patentschrift beschriebene Tafel weist in X-Richtung und in Y-Richtung je einen Satz von Drähten auf, die selektiv mit einem Oszillator verbunden werden können, der dann auf den Drähten der ausgewählten Dimension (Y oder X) ein bestimmtes Muster einer Wechselspannung erzeugt Die zwei Sätze von Drähten sind dabei in zwei eng benachbarten, durch eine dünne Schicht aus einem isolierenden und tragfähigen Material voneinander getrennten Ebenen angeordnet. Die X- und Y-Komponenten der Adresse der Position des Griffels wird durch getrennte Einwirkung auf die in X- bzw. Y-Richtung verlaufenden Drähte erreicht Dabei sind die beiden Gruppen von Drähten und die zugehörigen Schaltungen mit Ausnahme ihrer Ausrichtung weitgehend identisch aufgebaut. Die allgemeine Arbeits-

I weise dieser für die Eingabe von graphischen Daten diefi nenden Tafel läßt sich bere ts bei Betrachtung nur der I in X-Richtung verlaufenden Drähte verstehen. Diese ί Drähte sollen dabei zwischen der Oberkante und der '■{ Unterkante der Tafel verlaufen. Bei einem Verfahren " zur Feststellung der .^-Dimension der Position des Grif- i fels wird der am weitestens links .Hegende Draht auf Erd- ■i potential gehalten, während der rechts außen liegende x Draht eine Wechselspannung mit maximaler Amplitude zugeführt erhält, und die die X-Dimension darstel-■!enden, dazwischen liegenden Drähte erhalten demgemäß Zwischenwerte der Wechselspannung in einem ί Muster, das sich durch eine von links nach rechts quer ^? über die Tafel erstreckende kontinuierlich zunehmende I Amplitude darstellen läßt Wird ein Griffel auf die Tafel I aufgesetzt, dann nimmt der Griffel eine Wechselspan- i nung auf, deren Amplitude von der Position in X-Kich- \ tung des Griffels abhängt und für die .^-Adresse verar- ; beitet werden kann. (Das Griffelsignal hängt natürlich ■ auch von der kapazitiven Kopplung zwischen dem Grif- ; fei und den Drähten ab und die durch unterschiedliche Höhe des Griffels über den Drähten verursacnten ; Schwankungen dieses Wertes können dadurch kompc-n- i siert werden, daß jedem der Drähte in A"-Richtung die Maximalamplitude zugeführt wird, so daß dann der Griffel den höchsten Punkt des Spannungsamplitudenanstiegs unabhängig von der tatsächlichen Position des Griffels abfühlt. Die Position des Griffels in X-Richtung der Tafel ist eine Funktion des Verhältnisses des ersten Signals zum zweiten Signal.)

Da die Drähte für die ^-Abmessung und die V-Abmessung in üblichen kapazitiven Tafeln in voneinander durch eine dazwischenliegende Isolierschicht getrennten Ebenen liegen, sind sorgfältig ausgeführte Herstellverfahren notwendig. Man erhält beispielsweise dann fehlerhafte Griffelpositionssignale, wenn der Abstand zwischen den beiden Schichten nicht gleichförmig ist oder wenn es eine fehlerhafte Ausrichtung zwischen den zusammenwirkenden Elektroden der beiden Schichten gibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kapazitive zweidimensionale Tafel der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich genauer und damit fehlerfreier herstellen läßt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nur eine einzige F.lektrodenschich'. vorgesehen ist, die auf der Grundplatte in Form von sich in V-Richtung erstreckender paarweise einander gegenüberliegender, in ihrer Form zueinander Komplementärer Elektroden mit sich in V-Richtur-e ändernder Breite angeordnet ist, wobei die jeweils paarweise einander zugeordneten Elektroden mit gleichen und/oder unterschiedlichen Potentialen beaufschlagbar sind, daß sich bei gleichzeitiger Erregung beider Elektroden eines Elektrodenpaares zwischen diesen Elektroden eine dünne Linie gleichen Potentials ausbildet, und daß jede Elektrode eines Elektrodenpaares über Schaltmittel mit einem sich in X-Richtung ändernden Potential beaufschlagbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine graphische Tafel wird auch in Verbindung mit einer Anzeigevorrichtung eingesetzt. Es ist beispielsweise vorgeschlagen worden, eine graphische Tafel auf der Sichtfläche oder Anzeigefläche einer kontinuierlich arbeitenden Anzeigevorrichtung, beispielsweise einer Gasentladungsanzeigetafel vorzusehen, wodurch man eine graphische Eingabe und eine graphische Ausgabe in einer einzigen Vorrichtung erhält. Die mehrschichtige Struktur einer üblichen kapazitiven Tafel macht jedoch die Herstellung einer solchen kombinierten Eingabe/ Ausgabevorrichtung schwierig, und es wird auch das von der Anzeigetafel ausgehende Licht stark geschwächt

Die neue kapazitive zweidimensionale graphische Eingabetafel weist im Arbeitsbereich eine einzige Schicht von Elektroden auf, ist viei leichter herstellbar und läßt Licht viel besser durch, wenn sie auf der Oberfläche einer Gasentladungs-Anzeigetafel angebracht ist

Die einzige leitende Schicht weist für jede einer Anzahl von Positionen der A"-Dimension ein Paar zueinander komplementärer dreieckiger Elektroden auf. Eine der Elektroden erstreckt sich von einer an der Unterkante der Tafel angeschlossenen Spannungsquelle aus nach oben, und die andere Elektrode erstreckt sich von einer an der Oberkante der Tafel angeschlossenen Spannungsquelle nach unten.

Die beiden dreieckigen Elektroden eir-.i Paars sind über dem gesamten aktiven Bereich der Taisi einander eng benachbart Für die Ermittlung der Dimension der Position eines Griffels in Y-Richtung, welcher über den Elektroden eines Elektrodenpaares liegt, werden alle unteren Elektroden auf Erdpotential gehalten, und den oberen Elektroden wird jeweils eine Wechselspannung der gleichen vorbestimmten Amplitude zugeführt Das Griffelsignal hängt dann vom Y-Dimensionswert der Griffelposition in der gleichen allgemeinen Weise ab, wie die Spannung einer kapazitiven Anzapfung von ihrer Position unter einer dreieckigen Elektrode in der kapazitiven Tafel abhängt, die im vorhergehenden Abschnitt der Beschreibung beschrieben wurde. (Einige besondere Unterschiede werden noch dargelegt.) Ein Elektrodenpaar ist an jeder einer Anzahl von Positionen in A"-Richtung angeordnet Die benachbarten Elektroden von daran anschließenden Paaren passen ebenfalls genau und arbeiten in der gleichen Weise zusammen, wie die beiden Elektroden, die hier als Paar angesehen werden, und erzeugen in einem in der Nähe liegenden Griffel eir· Signal für die V-Dimension.

Für eine Ermittlung der X-Komponente der Griffelposition werden den beiden Elektroden eines Paares die gleichen Wechselspannungspotentiale zugeführt, während anderen Paaren andere Wechselspannungspotentia'e zugeführt werden, so daß sich über die X-Richtung der Tafel eine ansteigende Spannungsamplitude ergibt Für die Ermittlung der X-Dimension stellt die Tafel gemäß der Erfindung das elektrische Äquivalent zu den die A"-Richtung definierenden Drähten einer üblichen Tafel mit zwei leitenden Schichten dar, und das vom Griffel aufgenommene Signa! wird in gleicher Weise verarbeitet md liefert die Griffelpositionsadresse.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer Tafel mit einer Schaltung zur Ansteuerung der Elektroden,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die bevorzugte Ausfüiirungsform mit einer zweiten Schaltung zur Ansteuerung der Elektroden,

Fig.3 eine Seitenansich» der in Fig.2 dargestellten Tafel,

F i g. 4 einige der Elektroden der bevorzugten Ausführungsform der Tafel und die kapazitive Kopplung der Elektroden mit dem Griffel und

F i g. 5 eine weitere Ausgestaltung der Elektroden für die kapazitive Tafel.

Die in F i g. 1 dargestellte Tafel besteht aus einer Grundplatte 12 und den Elektroden 14a, 146 bis 24a, 246. Die mit dem Index a versehenen Elektroden sollendie oberen und die mit dem Index 6 versehenen Elektroden sollen die unteren Elektroden genannt werden. Die Grundplatte kann beispielsweise aus Glas und die Elektroden können aus Kupfer oder einem transparenten leitenden Material bestehen. Die Technik der Herstellung genau abgegrenzter leitender Muster auf einem nichtleitenden Trägermaterial ist hochentwickelt und die Grundplatte 12 und die Elektroden 14 bis 24 können aus irgendeinem geeigneten Material bestehen. Grundplatte und Elektroden können dabei beide transparent sein, so daß man durch die Tafel hindurch sehen kann, oder sie können auch lichtundurchlässig sein, wenn es nicht erforderlich ist, daß ein Gegenstand durch die Tafel hindurch sichtbar ist.

Längs der Oberkante der Grundplatte 12 ist zwischen den Klemmen 28 und 29 ein Widerstand 27 angeschlossen, und jede obere Elektrode 14a bis 24a ist jeweils über einen Anschluß 30 an einem Anzapfpunkt des Widerstandes 27 angeschlossen. Der Widerstand 27 kann aus einer Reihenschaltung diskreter Widerslände bestehen, besteht vorzugsweise aber aus einer auf der Grundplatte 12 niedergeschlagenen, widerstandsbehafteten Schicht des Elektrodenmaterials oder eines anderen geeigneten Widerstandsmaterials. Die Elektrodenanschlüsse 30 bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Elektroden, und die Elektroden, die Elektrodenanschlüsse 30 und der Widerstand 27 werden vorzugsweise als Einheit hergestellt.

An der unteren Kante der Grundplatte 12 wird in gleicher Weise zwischen den Klemmen 33 und 34 ein Widerstand 32 gebildet Die unteren Elektroden 146 bis 24d sind über Elektroderiönschlüsse 35 mit Ar.zapfpunkten des Widerstandes 32 verbunden.

Die in Fig. 1 dargestellten Eiektrodenelemente sind nicht maßstabsgerecht gezeichnet, sondern weisen zur besseren Darstellung ihrer dreieckigen Form eine übertriebene Breite auf. Die Länge der Elektroden in K-Richtung ist so gcvählt, daß sich eine brauchbare Höhe der Tafel ergibt Die Konstruktion eignet sich für üblicherweise verwendete Höhenabmessungen von Tafeln von 305 cm oaer 610 cm. Die Breite der Elektroden zwischen den Linien 58, 59 in F i g. 1 beträgt etwa 3,18 mm. Der Abstand zwischen benachbarten Elektroden, d. h. etwa zwischen den Linien 62 und 63 in F i g. 1, liegt vorzugsweise bei etwa 0,25 bis 038 mm.

Ein Schalter 36 ist über eine gestrichelt eingezeichnete Verbindung 38 mit einer Steuerung 37 verbunden und dient dazu, selektiv die Klemme 28 des oberen Widerstandes 27 entweder an einem Punkt 40 mit Erdpotential oder an einem Punkt 41 anzuschließen, an dem eine von einem Oszillator 42 kommende Wechselspannung anliegt Der Oszillator 42 erzeugt vorzugsweise eine Rechteckschwingung oder ein digitales Ausgangssignal, wie dies die schematische Zeichnung zeigt kann andererseits auch eine Sinuswelle oder eine andere Wellenform mit einer geeigneten Wechselspannungskomponente liefern. In gleicher Weise ist ein Schalter 45 über eine gestrichelt eingezeichnete Verbindung 46 mit der Steuerung 37 verbunden, so daß die Klemme 29 des Widerstandes 27 entweder mit einem Punkt mit Erdpotential oder mit einem Punkt 48 verbunden werden kann, an dem die Spannung des Oszillators 42 liegt Schalter 49 und 50 mit den entsprechenden Bauelementen 51 bis 56 steuern in gleichartiger Weise das Potential an den Klemmen 33 und 34 des Widerstandes 32.

Die Schalter 36, 45, 49 und 50 sind vorzugsweise Halbleiterbauelemente. Beispielsweise kann der Schalter 36 aus einem Widerstand und einem Transistor in Emitterschaltung bestehen, wobei die Emitterklemme am Erdpotential führenden Punkt 40 angeschlossen ist, und der gemeinsame Verbindungspunkt von Widerstand und Kollektorelektrode des Transistors an der Klemme

ίο 28 des Widerstandes angeschlossen ist, während die andere Klemme des Widerstandes am Punkt 41 angeschlossen ist und die von der Steuerung 37 kommende Leitung mit der Basisklemme des Transistors verbunden ist. Verschiedene Ausführungsformen der Steuerung 37 lassen sich nach der Beschreibung der Arbeitsweise der Tafel leichter verstehen.

In einem Arbeitsschritt zur Bildung der X-Komponente der Griffelposition sind die Schalter 38,48,49 und 50 in der Weise betätigt, daß die Klemmen 28_; 79,3? und 34 mit dem Ausgang des Oszillators 42 verbunden sind. (Diese Schaltsteliung ist in F i g. 1 dargestellt.) An jeder Elektrode liegt damit das Potential des Oszillators 42, und der Griffel nimmt ein Signal auf, das unabhängig von seiner X- und Y- Position ist, jedoch eine Funktion der kapazitiven Kopplung zwischen Griffel und den Elektroden der Tafel. Dieses Griffelsignal wird üblicherweise Bezugssignal genannt. Da die außen liegenden Klemmen der beiden Widerstände 27 und 32 auf gleichem Potential liegen, sind die einzigen Spannungsabfalle in einem Widerstand diejenigen, die den Strömen zuzuordnen <»ind, die die Elektroden in bezug auf Masse aufladen. Die Leitfähigkeit der Widerstände 27 und 32 reicht jedoch aus, diese Spannungsabfälle auf einen vernachlässigbaren Wert herabzusetzen.

In einem weiteren Schritt zur Feststellung der X-Komponente der Griffelposition werden die Schalter 36 und 49 in der Weise betätigt, daß die linke Kante der Widerstände 27 und 32 auf Erdpotential liegt, während die Schalter 45 und 50 in der Weise betätigt werden, daß das Ausgangssignal des Oszillators 42 an den rechts liegenden Enden der Widerstände liegt. In diesem Schaltzustand tritt über jedem Widerstand eine Spannungsdifferenz auf, und somit tritt an jedem Elektrodenanschluß 30 für die oberen Elektroden und Elektrodenanschluß 35 für die unteren Elektroden eine andere Spannung auf.

Die beiden zueinander komplementären Elektroden eines Paares, wie z. B. die Elektroden 14a und 146, haben im wesentlichen die gleiche Spannung, so daß ein Elek-

trodenpaar elektrisch einer einzigen rechteckigen Elektrode für jede ,Y-Dimensionsposition äquivalent ist, und die Arbeitsweise der Tafel für die Abfühlung der X- Komponente der Adresse in gleicher Weise abläuft wie die Arbeitsweise kapazitiver Tafeln, die für jede X-Dimensionsposition nur eine einzige Elektrode aufweisen.

Die Spannungsverteilung über die Tafel steigt von Erdpotential am linken Elektrodenpaar 14a, 146 an der linken Kante bis zum Bezugswert am Elektrodenpaar 24a, 246 an der rechten Kante an. Die ^-Dimensionsposition eines Griffels ist proportional dem Verhältnis zwischen dem durch den Griffel bei einem von links nach rechts ansteigenden Potential abgefühlten Signal zu dem BezugssignaL Es sei beispielsweise angenommen, daß die Amplitude der vom Oszillator abgegebenen Spannung 10 Volt betrage. An den Elektroden 24a, 246 liegen jeweils 10 Volt, und an den Elektroden 14a, 146 liegen 0 Volt Da in F i g. 1 11 Elektrodenpaare vorgese-

hen sind, liegt an den Elektroden 15a, 156 cine Spannung von 1 Volt, an den Elektroden 16a, 1662 Volt usw. Angenommen der Griffel nimmt während der Operation, durch die ein Bezugswert festgelegt wird, ein Signal von 1 Volt auf und nimmt anschließend bei der ansteigenden Spannungsverteilung ein Signa! von 0,3 Volt auf. Dann liegt offensichtlich der Griffel in der Nachbarschaft des vierten Elektrodenpaares von links, d. h. den Elektroden 17a und 176.

Diese Tafel hat gegenüber anderen kapazitiven Tafeln den Vorteil, daß die ansteigende Spannung eine lineare Funktion der Griffelposition ist und daß zwischen diskreten Leiterpositionen oder Elektrodenpositionen dazwischen liegende Spannungssignale auftreten. In diesem Beispie! würde eine am Griffel auftretende Spannung von 2,6 Volt eine Position des Griffels kennzeichnen, die ⁶/,o des Weges zwischen der Mittellinie der Elektroden 16a, 166 und der Mittellinie der Elektroden 17a, 176 oder was dem äquivalent ist, ^/6/₎₀o des Abstandes von der linken Kante der Tafel nach der rechten Kante der Tafel entspricht.

Dieser Betrieb mit ansteigender Spannung kann natürlich auch in der Weise durchgeführt werden, daß die rechte Kante der Tafel auf Erdpotential und die linke Kante der Tafel auf die Oszillatorspannung gelegt wird. Die aus zwei solchen Betriebsarten mit einer ansteigenden Spannung abgeleiteten Signale können auch zur Ableitung der Bezugsspannung benutzt werden, anstelle der zuvor beschriebenen Betriebsart bei der beide Leiter an der Oszillatorspannung liegen, wie dies allgemein bekannt ist.

Für die Ermittlung und Abfühlung der V-Komponente der Adresse werden die Schalter 36 und 45 so eingestellt, daß das Potential des Oszillators 42 an den Klemmen 28 und 29 des Widerstandes 27 liegt, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, während die Schalter 43 und 50 die Klemmen 33 und 34 des Widerstandes 32 mit den auf Erdpotential liegenden Punkten 51, 54 verbinden. Somit besteht zwischen jeder Elektrode und ihren zwei benachbarten Elektroden eine Potentialdifferenz. Da der Griffel wegen der Schutzschicht 25 in F i g. 3 einen Abstand oberhalb der leitenden Schicht aufweist, wird der Griffel durch beide Elektroden des darunter liegenden Paares und durch die Elektroden zu beiden Seiten beeinflußt Die kapazitive Kopplung ist eine Funktion der Größe der kapazitiven Elektroden, so daß der Griffel längs der Unterkante der Tafel eine Spannung von 0 Volt, und längs der Oberkante der Tafel den Bezugswert der Wechselspannung abfühlt. Zwischen diesen beiden Positionen fühlt der Griffel Zwischenwerte ab, die in genau der gleichen Weise zur y-Adreßkomponente in Beziehung gesetzt werden können, wie dies bereits für die A'-Komponente beschrieben wurde.

Diese Wirkung zeigt F i g. 4. Der Ort der vier benachbarten Elektroden 14a und 6 und 15a und 6 ist durch eine dünne Linie dargestellt, und ebenso sind die Verbindungen mit dem Oszillator 42 und Erdpotential gezeigt, und man erkennt, daß die oberen Elektroden 14a, 15a die Spannung des Oszillators und die unteren Elektroden 146 und 156 Erdpotential aufweisen. Die räumlichen Spannungsdiagramme sind über dieser Darstellung der Elektroden gezeigt Die Linien 60, 61 bilden dabei die Abszisse für jedes Diagramm und geben außerdem die Linie auf der Tafel an, längs der die Spannungen für dieses Beispiel gemessen werden. Fig.4 zeigt ferner den Griffel im Stromkreis mit den Elektroden 14a, 146 für verschiedene Bereiche bei den beiden Linien 60, 61. Eine Funktion in jedem Diagramm zeigt die durchschnittliche Spannung, die gemessen werden würde, wäre der Griffel in leitender Berührung mit der Elektrode. Für jeden Ort steigt diese Elektrodenspannung bis auf den Wert der Oszillatorspannung im Bereich einer oberen Elektrode an und fällt auf Erdpotential im Bereich einer unteren Elektrode ab. Längs der oberen Linie 60 ist die Elektrodenspannung als Rechteckimpulszug dargestellt mit breiten Bereichen hoher

ίο Amplitude und schmalen mit 0 Volt. Längs der Linie 61 weist der Rechtseckimpulszug schmale Bereiche hoher Spannung und breite Bereiche mit der Spannung 0 auf. Der Griffel ist durch eine Isolierschicht von den Elektroden getrennt und nimmt die tatsächlichen Elektrodenspannungen auf. Die übliche Trennung zwischen Griffel und Elektroden genügt zur Erzeugung einer durchschnittlichen Elektrodenspannung, so daß die Griffelspannung sich als Durchschnittswert mit einem effektiv gleichförmigen Wert für jede V-Dimensionsposition darstellt, wie dies Fi g. 4 zeigt.

F i g. 5 zeigt die oberen Elektroden 65a, 66a und die unteren Elektroden 656,666. (Die Verbindungen mit den zugehörigen Widerständen sind in F i g. 5 nicht gezeigt.) Diese Elektroden haben die Form von symmetrischen Dreiecken. Die in F i g. 5 dargestellte Elektrodenform ist der vorher gezeigten Elektrodenform elektrisch praktisch äquivalent, kann jedoch aus bestimmten Gründen, wie z. B. der leichteren Herstellung, gewählt werden. Allgemeiner gesagt, sind die Elektroden so geformt, daß die Kopplung zwischen einem Griffel mit den oberen Elektroden und den unteren Elektroden für die K-Adreßkomponente unterschiedlich ist.

F i g. 2 und 3 zeigen eine Abwandlung der in F i g. 1 dargestellten Tafel. Die Grundplatte 12, die dreieckige Form der Elektroden 14a, 146 bis 24a, 246 und die Schalter sind die gleichen wie in F i g. 1 und sind daher tiiil den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Tafeln gemäß F i g. 2 und 3 unterscheiden sich von der in F i g. 1 dargestellten Tafel dadurch, daß eine übliche Anordnung dreieckiger Kondensatorplatten 70 bis 73 zur Darstellung eines Spannungsteilers für die Erregung der kapazitiven Anschlüsse 65 verwendet wird, die sich als eine Verlängerung der Elektroden darstellen. Wie F i g. 3 zeigt, sind die dreieckigen kapazitiven Platten durch Isolierschichten 77, 78 gegen die Elektroden isoliert Die Dicke dieser Schichten ist in Fig.3 übertrieben dargestellt, und die darüber liegende Isolierschicht ist ebenfalls nicht gezeigt
Für ein Betreiben mit der Bezugsspannung werden die vier Schalter in der in der Zeichnung dargestellten Weist geschlossen, so daß die Oszillatorspannung an jeder der dreieckigen Kondensatorplatten 70 bis 73 liegt Jede der dreieckigen Elektroden 14a und 146 bis 24a und 6 erhält damit über die kapazitive Kopplung zwischen den Elektrodenanschlüssen 75 und den dreiekkigen Kondensatorplatten 70 bis 73 die gleiche Oszillatorspannung. Für den Betrieb für die A"-Dimension können die Schalter 45 und 50 in der in der Zeichnung dargestellten Position verbleiben, während die Schalter 36 und 49 mit den Erdanschlüssen 40 und 51 verbunden werden. In diesem Schaltzustand weisen die an der rechten Kante der Tafel liegenden Elektroden 24a und 6 eine hohe kapazitive Kopplung mit dem Oszillator über den weiten Bereich auf, in dem sich die dreieckigen Kondensatorpiatten 7i und 73 und die kapazitiven Anschlüsse dieser Elektroden überschneiden. Andererseits nehmen die dreieckigen Elektroden 14a und 146 längs der linken Kante der Tafel nur eine kleine Oszillator-

spannung auf, da ihre Elektrodenanschlüsse 75 nur einen kleinen Bereich der dreieckigen Kondensatorplatten überdecken. Die dazwischen liegenden Elektrodenpaare nehmen Zwischenwerte der Oszillatorspannung an, und ein Spannungsanstieg ergibt sich von links nach rechts über die Tafel. Eine gleichartige Betriebsart kann auch einen Spannungsanstieg erzeugen, der sich von der rechten naeh der linken Seite ansteigend über die Tafel erstreck?.

Eine Spannung steigt von unten nach oben über die Tafel an, wie es im Zusammenhang mit der Arbeitsweise der in F i g. 1 gezeigten Tafel erläutert wurde. In gleicher Weise könnte auch eine von der Oberkante der Tafel nach der Unterkante der Tafel ansteigende Spannung erzeugt werden.

to

Eine lineare Spannungsbeziehung, wie sie im Zusammenhang mit F ; g. 4 beschrieben wurde, wird dann erzielt, wenn die Dicke der Schicht 25 angenähert mindestens gleich der Breite eines Elektrodenpaars (zwischen den Linien 58 und 59 in F i g. 1) ist

Die Elektroden 14a und 146 bis 24a und 24b können zwischen den Linien 62 und 63 verschiedene Formen aufweisen, doch wird für die meisten Anwendungsgebiete die einfache dreieckige Form vorgezogen. Für eine mit Phasencodierung arbeitende Tafel können die Elektroden und die rechteckigen Kondensatorplatten in Fig. 2 für eine Kompensation der Nichtlinearitäten in einer phasencodierten Tafel etwas S-förmig gestaltet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kapazitive zweidimensionaie Tafel für graphische Eingabe mittels eines kapazitiv ankoppelbaren Griffels und mit einer im aktiven Bereich die Elektroden von in X- und Y-Richtung angeordneten Kapazitäten bildenden Elektrodenschicht, an welchen positionsabhängig unterschiedliche Signale abgreifbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine einzige Elektrodenschicht vorgesehen ist, die auf der Grundplatte (12) in Form von sich in Y-Richtung erstreckender paarweise einander gegenüberliegender, in ihrer Form zueinander komplementärer Elektroden (12a-24a, 126-246) mit sich in Y-Richtung ändernder Breite angeordnet ist, wobei die jeweils paarweise einander zugeordneten Elektroden (12a, 126,... 24a, 246) mit gleichen und/oder unterschiedlichen Potentialen beaufschlagbar sind, daß sich bei gleichzeitiger Erregung beider Elektroden eines Elektrodenpaares zwischen diesen Elektroden eine dünne Linie gleichen Potentials ausbildet, und daß jede Elektrode eines Elektrodenpaares über Spaltmittel (41, 45, 49, 50; 27, 32; 70,71,72,73) mit einem sich in X-Richtung ändernden Potential beaufschlagbar ist

2. Kapazitive zweidimensionaie Tafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden dreieckförmig sind.

3. Kapazitive zweidimensionaie Tafel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektroden in Y-Richtung von der Oberkante nach der Unterkante des aktiven Bereichs der Tafel erstrecken und daß über Schalter _V41,45,49,50) an den oberen Elektroden eine oszillierende Spannung und an den unteren Elektroden eine nichtoszilierende Spannung anlegbar ist, so daß der Spannungsgradient von unten nach oben stetig ansteigt

4. Kapazitive zweidimensionaie Tafel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anlegen einer oszillierenden Spannung an die Elektroden «in erster längs der Oberkante der Tafel außerhalb des aktiven Bereichs angeordneter Widerstand (27) vorgesehen ist, wobei die einzelnen oberen Elektroden (14a bis 24a) über Elektrodenanschlüsse (30) mit aufeinanderfolgenden Anzapfungen des Widerstandes verbunden sind, daß ferner ein zweiter Widerstand (32) längs der Unterkante außerhalb des aktiven Bereichs der Tafel angeordnet ist, wobei die einzelnen unteren Elektroden (146 bis 246) über Elektrodenanschlüsse (35) mit aufeinanderfolgenden Anzapfpunkten des Widerstandes (32) verbunden sind und daß ein Oszillator (42) und Schalter (41, 45, 49, 50) vorgesehen sind, wodurch das rechte bzw. das linke Ende (28, 29; 33,34) eines jeden Widerstandes (27, 32) an den Oszillator (42) bzw. an Erdpotential einschaltbar ist

5. Kapazitive zweidimensionaie Tafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Position des Griffels in Y-Richtung längs der Oberkante der Tafel eine oszillierende Spannung vorbestimmter Amplitude und an der Unterkante der Tafel ein nichtoszillierendes Potential anlegbar ist, wodurch ein von unten nach oben stetig ansteigender Spannungsgradient gebildet wird, und daß die auf der Grundplatte in einer gemeinsamen Ebene liegenden gegeneinander und gegen die die oszillierende Spannung liefernde Quelle und gegen Erdpotential isolierten Elektroden (14a, 6—24a, 6) eine kapazitive Einkopplung eines Griffels zum Abfühlen der stetig ansteigenden Spannung bilden, und daß ferner Mittel für das Abfühlen einer Griffelposiüon in XRichtung vorgesehen sind, die einen von links nach rechts über die Tafel ansteigenden Spannungsgradienten liefern.

6. Kapazitive zweidimensionaie Tafel ,;.ach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines von unten nach oben stetig ansteigenden Spannungsgradienten die Paare von dreieckförmigen Elektroden (14a, 6 bis 24a, 6) sich gegeneinander verschachtelt über cfie aktive Fläche der Tafel erstrecken und außerhalb der aktiven Fläche oben bzw. unten dreieckige kapazitive Flächen (71, 72) aufweisen und daß an der Oberkante bzw. and der Unterkante der Tafel dazu komplementäre dreiekkige kapazitive Platten (70, 73) mit den anderen kapazitiven Flächen kapazitiv (71, 72) gekoppelt sind.

7. Kapazitive zweidimensionaie Tafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsabstand eines Griffels von den Elektroden durch eine dielektrische Schicht (25) gebildet ist, deren Dicke mindestens der Breite eines Elektrodenpaares entspricht

8. Kapazitive zweidimensionaie Tafel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (27, 32) aus dem gleichen Material bestehen wie die Elektroden.