DE4413485A1 - Digitalisiertablett - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Digitalisiertablett bzw. einen Digita­ lisierer.

Einhergehend mit einer bemerkswerten Entwicklung der elektroni­ schen Industrie wurden verschiedene technologische Versuche gemacht, um eine Reihe von Signalen aus elektrographischen Vor­ richtungen zu generieren. Selbstverständlich sind die industriel­ len Anforderungen an solche elektrographischen Vorrichtungen, begleitet durch den Fortschritt auf industriellen Gebieten wie Computergraphik, CAD-Technik und CAM-Technik, angestiegen.

Ein Digitalisiertablett bzw. ein Digitalisierer ist ein derarti­ ges elektrographisches Bauelement. Im allgemeinen verwendet ein Digitalisiertablett dieselbe manuelle operative Methode, wie sie im konventionellen graphischen Design angewandt wird. Typischer­ weise wurde das Digitalisiertablett mit einer komplizierten schachbrettartigen, gitternetzartigen Elektrodenstruktur herge­ stellt. Obgleich ein solches gitternetzartiges Digitalisierta­ blett ein präzises lineares Ausgangssignal liefert, sind dessen Herstellungskosten infolge seiner komplizierten Struktur und seiner Neigung im Gebrauch, beschädigt zu werden, angestiegen. Darüber hinaus konnte durch verschiedene Anwendungen nachgewiesen werden, daß es wünschenswert wäre, ein solches Digitalisierta­ blett aus extrem transparentem synthetischen Material herzustel­ len. Im allgemeinen schließen konventionelle Digitalisiertabletts einen solchen Faktor wie Transparenz aus. In der Zwischenzeit wurde in Anbetracht der vorstehend genannten Probleme ein neues Digitalisiertablett entwickelt, das die Konfigurationscharak­ teristika, welche ausführlich in den US-Patenten 4,650,926 und 4,853,493 beschrieben sind, aufweist. Hinsichtlich der Struktur gibt es einen charakteristischen Unterschied zwischen dem Digita­ lisiertablett nach dem US-Patent 4,650,926, bei welchem eine dielektrische Schicht auf einer Schicht, die aus einem Material mit vorbestimmtem Widerstandswert besteht, aufgebracht ist und dem Digitalisiertablett, nach dem US-Patent 4,853,493, das in der Weise strukturiert ist, daß eine Widerstandsschicht auf eine Iso­ lierschicht aufgebracht ist.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm des konventionell angewand­ ten Digitalisiertabletts, das auf der Struktur der vorstehend beschriebenen Digitalisiertabletts basiert. Nach Fig. 1 ist bei dem konventionellen Digitalisiertablett eine Anzeige 14 im unter­ sten Abschnitt angeordnet, eine laminierte Schicht 13 aus Indium­ zinnoxid ist als Schicht aufgebracht, sowie ein strukturierter transparenter Widerstand 12 worauf Indiumzinnoxid aufgebracht ist. Ein Glassubstrat 11 ist auf dem obersten Abschnitt des strukturierten transparenten Widerstands 12 angeordnet. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet hierbei einen Schreiber, welcher ein gewünschtes Zeichen oder Symbol auswählt, indem er in Kontakt gebracht wird mit dem Glassubstrat 11. Als Anzeige 14 wird im allgemeinen entweder ein flaches Flüssigkristallanzeigefeld (LCD) oder eine Plasmaanzeigetafel (PDP) benutzt.

Bei einer solchen Struktur kann die elektrostatische Kapazität zwischen dem Schreiber 15 und dem strukturierten transparenten Widerstand 12 durch folgende Gleichung beschrieben werden: C=ξxA/d. Das beschreibende Diagramm zur Erklärung der oben ge­ nannten Beziehung ist in Fig. 3 gezeigt. Dabei bezeichnet der Buchstabe C die elektrostatische Kapazität, ξ bezeichnet eine dielektrische Konstante von Glas, A bezeichnet die Fläche des strukturierten transparenten Widerstands und d bezeichnet die Dicke des Glassubstrats. Bei einem konventionellen Digitalisier­ tablett ist das Glassubstrat 11 bis zu einer gewissen Ausdehnung im allgemeinen aus dickem Glas gemacht. Das Signal-Rausch-Ver­ hältnis verschlechtert sich daher, weil die elektrostatische Kapazität zwischen dem Schreiber 15 an der Oberfläche des Glas­ substrates 11 und dem strukturierten transparenten Widerstand relativ gering ist. Daraus resultiert, daß es schwierig wird, die Schaltkreisbauelemente zur Erstellung des Digitalisiertabletts auszuwählen, und daß sich die Betriebseigenschaften des Digitali­ siertabletts auch verschlechtern, was letztendlich dazu führt, daß die Genauigkeit des Ausgangssignals der Anzeige im Verhältnis zu dem Eingangssignal des Schreibers vermindert wird.

Um das oben genannte Problem zu lösen, ist es das Ziel der vor­ liegenden Erfindung, ein Digitalisiertablett zu schaffen, welches über Einrichtungen verfügt, die elektrostatische Kapazität zwi­ schen dem Schreiber und dem strukturierten transparenten Wider­ stand zu erhöhen, sowie das Rauschen der Anzeige zu minimalisie­ ren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Ein Digitalisiertablett gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf:

ein flaches Plattenmedium, mit dem ein Schreiber in Berührung gebracht wird, um Informationen einzugeben;
eine Ausgabeeinheit zur Visualisierung und Abgabe von Informatio­ nen gemäß der Informationen, die mittels des Schreibers eingege­ ben wurden; und
einen Widerstand, der in einer vorbestimmten Struktur zwischen der Ausgabeeinheit und dem flachen Plattenmedium angeordnet ist;
wobei das flache, plattenförmige Glassubstrat eine vorbestimmte Dicke hat und auf die Ausgabeeinheit als Schicht aufgebracht ist, einen Widerstand, der eine vorbestimmte Leitfähigkeit aufweist und auf dem Glassubstrat in einer vorbestimmten Struktur ge­ schichtet ist, und eine dielektrische Dünnfilmschicht, welche auf den strukturierten Widerstand geschichtet ist.

Wie vorstehend beschrieben ist der elektrostatische Kapazitäts­ wert, welcher von der Spannung, die an den Schreiber angelegt wird, abhängig ist, im Vergleich zu konventionellen Digitalisier­ tabletts außerordentlich hoch, weil das Digitalisiertablett gemäß der vorliegenden Erfindung eine dielektrische Dünnfilmschicht beinhaltet, welche auf dem strukturierten, transparenten Wider­ stand geformt ist, wobei es möglich wird, das Signal-Rausch-Ver­ hältnis stark zu erhöhen, was zu der Verbesserung der Produkte, bei welchen das Digitalisiertablett gemäß der vorliegenden Erfin­ dung später verwendet wird, infolge der Verbesserung ihrer Be­ triebseigenschaften führt.

Die Erfindung schafft ein Digitalisiertablett, das eine dielek­ trische Schicht aufweist, die durch Siebdruckverfahren oder Vakuumaufdampfung als transparentes dielektrisches Material auf einer transparenten Widerstandsstruktur gebildet ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen zur Erläuterung weiterer Merkmale und Vorteile beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt, der schematisch die Struktur eines konventionellen Digitalisiertabletts veranschaulicht;

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt, der schematisch die Struktur eines Digitalisiertabletts gemäß der vorliegenden Er­ findung veranschaulicht; und

Fig. 3 eine Zeichnung zur Erklärung der mathematischen Glei­ chung, welche die elektrostatische Kapazität aus­ drückt.

Gemäß Fig. 2 ist eine flache Anzeigeplatte 24, die eine vorbe­ stimmte Dicke und Größe aufweist, in der untersten Position plaziert und ein flaches Glasplattensubstrat 21, welches eben­ falls eine vorbestimmte Dicke und Größe aufweist, ist als Schicht darauf aufgebracht. Eine flache Anzeigeeinrichtung, z. B. eine Flüssigkristallanzeige (LCD) oder eine Plasmaanzeigetafel (PDP), wird typischerweise als Anzeige 24 verwendet. Ein transparenter Widerstand 22, welcher eine vorbestimmte Leitfähigkeit aufweist, ist auf das Glassubstrat 21 mit vorbestimmter Struktur aufge­ schichtet. Indium-Zinn-Oxid (indium tin oxide (ITO)) kann für den transparenten Widerstand verwendet werden. Nachdem eine dielek­ trische Paste, welche einen bestimmten dielektrischen Faktor aufweist, per Siebdruckverfahren wiederholt mehrere Male auf den strukturierten, transparenten Widerstand 22 aufgebracht wurde oder eine dielektrische Schicht, aus Siliziumdioxid SiO₂, usw. per Vakuumdampfverfahren aufgebracht wurde, wird letztendlich eine dielektrische Dünnfilmschicht 26, welche eine Dicke von ungefähr 1 bis 20 µm aufweist, durch einen Erhitzungsprozeß bei einer Temperatur von ungefähr 500°C bis 650°C gebildet. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet einen Schreiber, welcher eine be­ stimmte Information als Eingang empfängt.

Nun wird die Funktionsweise des Digitalisiertabletts gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau erklärt.

Der Schreiber 25 läßt sich mit der Oberfläche der dielektrischen Schicht 26 in einem Zustand so in Kontakt bringen, daß eine bestimmte Wechselspannung an den Schreiber 25 angelegt wird. Danach wird, eine bestimmte Größe an elektrostatischer Kapazität zwischen der Spitze des Schreibers 25 und der unteren Oberfläche der dielektrischen Schicht 26 erzeugt, falls der Schreiber 25 bewegt wird um an der gewünschten Position auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht 26 plaziert zu werden. Eine Spannung entsprechend der elektrostatischen Kapazität wird an den struktu­ rierten transparenten Widerstand 22 angelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der elektrische Strom, der in den transparenten Widerstand 22 fließt, durch einen Steuerkreis (nicht gezeigt) in der Anzeige 24 erfaßt. Der auf dieses Weise erfaßte elektrische Strom wird wiederum in eine Spannung abhängig von dem korrespondierenden Widerstand umgewandelt und dann mittels eines Gleichrichters (nicht gezeigt) in Gleichstrom umgewandelt. Danach wird der elektrische Gleichstrom wiederum mittels eines Analog-Digital- Wandlers (nicht gezeigt) in ein digitales Signal umgewandelt und auf diese Weise wird eine Koordinate identifiziert und das Signal auf der Anzeigetafel der Anzeige 24 angezeigt. Bei einer solchen Betriebsweise hat die oberste dielektrische Schicht 26, an das die infolge der an den Schreiber 25 anliegenden Spannung erzeugte elektrostatische Kapazität anliegt, eine große Bedeutung. Da die Kapazität C umgekehrt proportional ist zur Dicke des dielektri­ schen Materials, wird eine umso größere Kapazität angelegt, je kleiner diese Dicke ist; dies ergibt sich aus der vorher erwähn­ ten Beziehung (C=ξxA/d) der elektrostatischen Kapazität. Wenn die Kapazität vergrößert wird, wird die Spannung, aus der ein bes­ seres Ausgangssignal gewonnen wird, übertragen bzw. erhalten, wobei die Spannungsdämpfung auf ein Minimum reduziert wird. Auf diese Weise wird die Amplitude des Ausgangssignals vergrößert. Um einer solchen Beziehung zu genügen, wird eine dielektrische Dünnfilmschicht 26, welche eine Dicke von ungefähr 1 bis 20 µm aufweist, im obersten Abschnitt plaziert.

Zum Zwecke der Steuerung der Anzeige 24 dient die daran angelegte Spannung auch als Rauschquelle, gegen die die vorliegende Erfin­ dung ein Glassubstrat 21, welches zwischen der Anzeige 24 und dem transparenten Widerstand 22 liegt, anwendet, so daß das Rauschen minimiert wird. Wie oben beschrieben wird der elektrostatische Kapazitätswert, der von der angelegten Spannung an dem Schreiber abhängt, im Vergleich zu konventionellen Digitalisiertabletts außerordentlich hoch, da das Digitalisiertablett gemäß der vor­ liegenden Erfindung eine dielektrische Dünnfilmschicht, die auf einem strukturierten, transparenten Widerstand gebildet ist, aufweist; hierdurch ist es möglich, das Signal-Rausch-Verhältnis stark zu vergrößern, was letztendlich zur Verbesserung der Pro­ dukte, für die das Digitalisiertablett gemäß der vorliegenden Erfindung später verwendet wird, infolge der Verbesserung deren Betriebseigenschaften beiträgt.

Ein Digitalisiertablett bzw. Digitalisierer beinhaltet ein fla­ ches Plattenmedium, welches durch einen Schreiber zur Informa­ tionseingabe berührt wird, eine Ausgabeeinheit zur Visualisierung und Informationsabgabe gemäß der Informationseingabe mittels des Schreibers, und einen Widerstand, welcher zwischen der Ausgabe­ einheit und dem flachen Plattenmedium in einer bestimmten Struk­ tur vorgesehen ist, wobei ein flaches Glasplattensubstrat, wel­ ches eine bestimmte Dicke aufweist, auf die Ausgabeeinheit ge­ schichtet ist, der Widerstand eine bestimmte Leitfähigkeit auf­ weist und auf dem Glassubstrat in einer bestimmten Struktur schichtförmig vorgesehen ist, und eine dielektrische Dünnfilm­ schicht, die auf dem strukturierten Widerstand angeordnet ist. Folglich werden die Betriebseigenschaften durch eine solche Kon­ figuration verbessert, da der elektrostatische Kapazitätswert, der von der an den Schreiber anliegenden Spannung abhängt, im Vergleich zu konventionellen Digitalisiertabletts überaus hoch ist, und das Signal-Rausch-Verhältnis somit erhöht wird.

Claims (2)

1. Digitalisiertablett, mit
einem flachen plattenförmigen Medium, mit dem ein Schreiber zur Informationseingabe in Kontakt bringbar ist,
mit einer Ausgabeeinheit zur Visualisierung und Informa­ tionsausgabe entsprechend der durch den Schreiber erfolgen Informationseingabe, mit einem Widerstand, der zwischen der Ausgabeeinheit und dem flachen plattenförmigen Medium in einer bestimmten Struktur angeordnet ist,
bei dem ein flaches plattenförmiges Glassubstrat (21) mit einer vorbestimmten Dicke auf der Ausgabeeinheit (24) als Schicht vorgesehen ist, der Widerstand (22) eine vorbestimm­ te Leitfähigkeit hat und auf dem Glassubstrat (21) in einer vorbestimmten Struktur schichtförmig angeordnet ist, und bei dem eine dielektrische Dünnfilmschicht (26) auf den struktu­ rierten Widerstand (23) schichtförmig aufgebracht ist.

2. Digitalisiertablett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (26) eine Dicke von ungefähr 1 bis 20 µm aufweist.