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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-222603(P2015-222603A)
(43)【公開日】2015年12月10日
(54)【発明の名称】タッチセンサ装置及び電子機器
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20151113BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20151113BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 595
G06F3/044 110
G06F3/044 120
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】48
(21)【出願番号】特願2015-177649(P2015-177649)
(22)【出願日】2015年9月9日
(62)【分割の表示】特願2011-199090(P2011-199090)の分割
【原出願日】2011年9月13日
(31)【優先権主張番号】特願2010-231291(P2010-231291)
(32)【優先日】2010年10月14日
(33)【優先権主張国】JP
(71)【出願人】
【識別番号】303018827
【氏名又は名称】ＮＬＴテクノロジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100080816
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 朝道
(72)【発明者】
【氏名】柳瀬 慈郎
(72)【発明者】
【氏名】芳賀 浩史
(57)【要約】
【課題】タッチオフ誤判定を防止する静電容量方式のタッチセンサ装置、及び該タッチセンサ装置を備える電子機器を提供すること。【解決手段】タッチセンサ装置は、指示体との間に静電容量が形成されるタッチパネルと、静電容量の大きさに応じた信号の出力値を算出する信号算出機構と、を備える。指示体をタッチパネルに接近させて指示体とタッチパネルとが接触したと判定された後、指示体とタッチパネルとの距離を単調に増加させた場合に、指示体とタッチパネルが離脱したと判定されたときの指示体とタッチパネル間の第１距離と、指示体をタッチパネルに接近させて指示体とタッチパネルとが接触したと判定された後、指示体とタッチパネルとの距離を増加と減少を繰り返しながら次第に長くした場合に、指示体とタッチパネルが離脱したと判定されたときの指示体とタッチパネル間の第２距離と、を比較した場合に、第１距離は第２距離よりも短い。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
指示体との間に静電容量が形成されるタッチパネルと、
前記静電容量の大きさに応じた信号の出力値を算出する信号算出機構と、
を備え、
前記指示体をタッチパネルに接近させて前記指示体と前記タッチパネルとが接触したと判定された後、前記指示体と前記タッチパネルとの距離を単調に増加させた場合に、前記指示体と前記タッチパネルが離脱したと判定されたときの前記指示体と前記タッチパネル間の第１距離と、
前記指示体を前記タッチパネルに接近させて前記指示体と前記タッチパネルとが接触したと判定された後、前記指示体と前記タッチパネルとの距離を増加と減少を繰り返しながら次第に長くした場合に、前記指示体と前記タッチパネルが離脱したと判定されたときの前記指示体と前記タッチパネル間の第２距離と、
を比較した場合に、前記第１距離は前記第２距離よりも短いことを特徴とするタッチセンサ装置。
前記静電容量の大きさに応じた信号の出力値を算出する信号算出機構と、
を備え、
前記指示体をタッチパネルに接近させて前記指示体と前記タッチパネルとが接触したと判定された後、前記指示体と前記タッチパネルとの距離を単調に増加させた場合に、前記指示体と前記タッチパネルが離脱したと判定されたときの前記指示体と前記タッチパネル間の第１距離と、
前記指示体を前記タッチパネルに接近させて前記指示体と前記タッチパネルとが接触したと判定された後、前記指示体と前記タッチパネルとの距離を増加と減少を繰り返しながら次第に長くした場合に、前記指示体と前記タッチパネルが離脱したと判定されたときの前記指示体と前記タッチパネル間の第２距離と、
を比較した場合に、前記第１距離は前記第２距離よりも短いことを特徴とするタッチセンサ装置。
【請求項2】
請求項１に記載のタッチセンサ装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項3】
指示体との間で静電容量を形成する導電層も兼ねる対向電極と、
配線と、
前記対向電極と前記配線との間に介在する液晶と、
前記配線の少なくとも一部を浮遊させるスイッチ部と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
配線と、
前記対向電極と前記配線との間に介在する液晶と、
前記配線の少なくとも一部を浮遊させるスイッチ部と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項4】
対向電極と、
配線と、
前記対向電極と前記配線との間に介在する液晶と、
指示体との間で静電容量を形成する導電層と、
前記対向電極と前記導電層との間に設けられる絶縁性基板と、
前記導電層面に印加する交流電圧を前記対向電極にも同時に印加するスイッチ部と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
配線と、
前記対向電極と前記配線との間に介在する液晶と、
指示体との間で静電容量を形成する導電層と、
前記対向電極と前記導電層との間に設けられる絶縁性基板と、
前記導電層面に印加する交流電圧を前記対向電極にも同時に印加するスイッチ部と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願について）本願は、先の特許出願２０１０−２３１２９１（出願日２０１０年１０月１４日）を基礎出願として、国内優先権を主張するものである。該先の出願の全記載事項は引用をもって本書に繰み込み記載される。本発明は、静電容量方式のタッチセンサ装置に関する。また、本発明は、該タッチセンサ装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
タッチセンサ装置は、指先やペンなどの指示体を用いて指し示された位置座標、又は指し示す動作の有無を検出する装置であり、通常、液晶ディスプレイ（以下「ＬＣＤ」（Liquid Crystal Display）という。）やプラズマディスプレイ（以下「ＰＤＰ」（Plasma Display Panel)という。）等の面表示装置と組み合わせて用いられる。
【0003】
タッチセンサ装置の出力をコンピュータに入力し、コンピュータによって表示装置の表示内容を制御したり機器を制御したりすることにより、使い勝手の良いマンマシン・インターフェイスが実現される。現在はゲーム機、携帯情報端末、券売機、ＡＴＭ（Automated Teller Machine）、カーナビゲーションなど、日常生活において広く利用されている。そして、コンピュータの高性能化やネットワーク接続環境の普及とともに、電子機器で供給されるサービスが多様化し、これに伴いタッチセンサ装置を備えた表示装置のニーズが拡大し続けている。
【0004】
タッチセンサ装置の方式として、静電容量方式、抵抗膜方式、赤外線方式、超音波方式、電磁誘導方式などが知られている。タッチセンサ装置の中でも、静電容量方式のタッチセンサ装置は、薄いガラスやプラスチックなどを通して指示体の接触を感知することが可能であり、接触の際に強く押さなくても感知するので、繰り返し入力（接触）に対する耐久性に優れている。このようにして、静電容量方式のタッチセンサ装置は、工業用製品や白物家電などの多くのアプリケーション領域において広く使用されている。
【0005】
静電容量方式のタッチセンサ装置は、投影型（Projected capacitive型）と表面型（Surface capacitive型）とに分類される。
【0006】
投影型は、Ｘ−Ｙ透明電極をマトリクス形状で形成した方式である。Ｘ透明電極とＹ透明電極とはガラスや絶縁層を介して形成されており、Ｘ−Ｙ透明電極に指示体が近づくと、電極間の静電容量が増加し、Ｘ−Ｙのラインの静電容量の変化をコントローラが検知し、指示体の位置を検出する。
【0007】
一方、表面型は、絶縁性基板と、その表面に形成された均一な透明導電層と、その上面に形成された薄い絶縁層（保護層）とで構成する。このタッチセンサ装置を駆動する際は、その透明導電層の四隅に交流電圧を印加する。指示体でタッチセンサ装置の表面を触れると、透明導電層と指示体によって形成される静電容量を介して、指示体に微小電流が流れる。この電流は、透明導電層の四隅のそれぞれから指示体が接触した点へ流れる。そして、信号処理回路が、それぞれの電流の和から接触の存在の有無を検出する。また、それぞれの電流の比から、接触位置の座標を計算する。このような表面型に関する技術については、例えば、特許文献１に開示されている。
【0008】
次に、接触の存在の有無の判定方法の一例について説明する。まず、信号処理回路によって、透明導電層に形成される静電容量をこれに比例する信号に変換する。次に、一定の周波数で、信号を取得するとともに、信号と所定の閾値とを比較する。タッチセンサ装置の表面に指示体が接触後、信号が上昇し、信号が閾値より大きくなった直後に、タッチオン判定される。また、タッチセンサ装置の表面から指示体が離脱後、信号が閾値より小さくなった直後にタッチオフ判定される。例えば特許文献２〜６及び非特許文献１には、誤判定を防止する技術が開示されている。
【0009】
特許文献２には、スイッチとしてＯＦＦからＯＮ、ＯＮからＯＦＦと判断するしきい値を別々に設定することで安定したスイッチ動作をさせる静電容量型デジタル式タッチパネルが開示されている。
【0010】
特許文献３には、物品のタッチパネルからの離脱時間を計算するステップと、離脱時間が参考時間より大きければ、ジェスチャー信号を送出するステップと、を包含するタッチパネルのハンドジェスチャー検出方法が開示されている。また、特許文献４には、感応量が設定時間内に増加の傾向を維持すれば、物品のタッチパネルに対する接触を表示する静電容量式タッチパネルの物品検出方法が開示されている。
【0011】
非特許文献１には、自動調整の適応型スレッショールドと感度アルゴリズムを内蔵するプログラマブル・コントローラが開示されており、このアルゴリズムは各センサーの出力レベルを連続モニターし、ユーザがカバーするセンサー領域に比例してスレッショールド・レベルを自動的に再スケールすることが記載されている。
【0012】
特許文献５には、スイッチに人の指等が接触していない状態であると判断するための基準信号を記憶する基準信号記憶手段と、基準信号記憶手段に記憶された基準信号とタッチセンサからのスイッチ信号とを比較し、その変化量が規程の値以上または規程の値より大きい時に、スイッチに人の指等が接触したと判定するスイッチ入力判定手段とを設け、基準信号記憶手段は、スイッチ入力判定手段によりスイッチに人の指等が接触していない状態であると判断されている時に、タッチセンサから出力されたスイッチ信号を基に記憶されている基準信号を更新するタッチパネルが開示されている。
【0013】
特許文献６には、タッチセンサと、タッチセンサの出力部から送出された出力電圧の平均値を算出する平均値算出手段と、平均値に基づいて閾値を算出する閾値算出手段と、出力電圧と閾値とを比較して出力電圧が閾値を超えていると判定した場合には判定信号を出力する比較判定手段とを備え、平均値算出手段が、周期的に出力電圧をサンプリングして記録部に出力電圧データとして記録するサンプリング手段と、記録部に記録された出力電圧の移動平均値を算出し、閾値算出手段に送出する算出手段とからなるタッチセンサ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【特許文献1】特表昭５６−５００２３０号公報
【特許文献2】特開２００５−１８６６９号公報
【特許文献3】特開２００７−５２６３９号公報
【特許文献4】特開２００７−２６０６５号公報
【特許文献5】特開２００７−２０８６８２号公報
【特許文献6】特開２００９−１６９６９７号公報
【非特許文献】
【0015】
【非特許文献1】アナログ・デバイセズ株式会社、プログラマブル・コントローラＡＤ７１４７のデータシート、２５頁、インターネット〈URL：http://www.analog.com/static/imported-files/jp/data_sheets/AD7147_jp.pdf〉［平成２２年９月１日検索］
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
以下の分析は、本発明の観点から与えられる。
【0017】
本発明者が見いだしたところによると、タッチパネルの表面に指示体が接触し、タッチオン判定後、ドラッグ動作をしている間に、誤ってタッチオフ判定されてしまうことがあった。ここで、指示体とは、指や指と同等の静電容量を形成する導電性のものをいう。指示体は、タッチセンサに対して指示を入力可能なものであればいずれのものでもよく、指示体には、例えば、指（手袋を装着した指含む）、ペン等が含まれる。タッチオンとは、指示入力を目的として指示体がタッチパネルに接触している状態をいう。タッチオフとは、指示入力を目的とする指示体とタッチパネルとの接触がない状態をいう。また、ドラッグ動作とは、タッチパネルの表面に指示体を接触し、指示体をずらす動作である。この原因は、ドラッグ動作の際にユーザが無意識のうちに指示体以外の部分をタッチパネルに軽く接触させてしまうことがあり、このために指示体と透明導電層とで形成される静電容量が低下することなどによる。また、ドラッグ動作中に静電容量が変動することがあることも原因となる。
【0018】
指示体は指先などの弾性体であり、指示体とタッチパネルの表面とが接触し、ある程度の力で指示体を押し込むことで、指示体が反発力を受ける。そうすることで、タッチパネルの表面に沿って指示体が変形し、指示体とタッチパネルの表面との接触面積が大きくなり、これに伴って静電容量が増加する。
【0019】
一方、ドラッグ動作においては、指示体とタッチパネルの表面とが接触し、タッチパネルの表面上で指示体をずらすので、指示体とタッチパネルの表面との間で摩擦が生じる。この摩擦を弱め、指示体をタッチパネルの表面上でスムーズに移動させるために、ユーザは指示体の押下力（接触圧）を無意識のうちに軽くする傾向がある。このため、タッチパネル表面から指示体が受ける反発力が弱まり、指示体とタッチパネルの表面との接触面積が小さくなる。
【0020】
また、ドラッグ動作中に、指示体でタッチパネルの表面を押さえる力が変動する傾向があるので、透明導電層と指示体とで形成される静電容量が変動する。また、ドラッグ動作中に、指示体とタッチパネルの表面との摩擦によって、タッチパネルの表面に対して指示体がわずかに浮き上がることがあり、指示体とタッチパネルの表面との接触面積が変動することによっても静電容量が変動する。
【0021】
以上より、ドラッグ動作中においては、指示体とタッチパネルの表面との接触面積が比較的小さく、また接触面積が変動するために、指示体とタッチパネルの表面とで形成される静電容量がその影響を受けている。したがって、ドラッグ動作中であってもタッチオフ判定されたり、ドラッグ動作後にタッチオフしてもタッチオフ判定されなかったりすることがある。
【0022】
タッチオン判定の閾値、とタッチオフ判定の閾値とを等しくして、この閾値を定数として、信号と閾値とを比較するタッチセンサ装置においては、まず、指示体がタッチパネルの表面に接触して、信号が閾値より大きくなるとタッチオン判定される。しかし、ドラッグ動作によって上述のように信号が低下してしまうと、信号が閾値よりも小さくなりタッチオフ判定されてしまうことがある。すなわち、指示体をタッチパネルの表面に接触させているのにタッチオフ判定されてしまうことになる。
【0023】
一方、ドラッグ動作中の信号を予め測定して、その信号より閾値を低く設定したタッチセンサ装置においては、指示体がタッチパネルの表面と接触していなくても、指示体や掌などが接近しただけで信号が閾値より大きくなりやすく、タッチオン判定されてしまうことがある。
【0024】
したがって、タッチオン判定の閾値とタッチオフ判定の閾値を等しくする装置においても、信号を予め予測する装置においても、指示入力の有無を誤判定してしまう。
【0025】
非特許文献１に記載の背景技術においては、ユーザ間で接触に伴う信号の大きさが異なることの対策として、前回の接触に伴う信号を基に計算して、次回のタッチ判定の閾値を自動で設定する。しかしながら、前回の接触に伴う信号が大きく、この信号を基に計算された閾値が高い場合、信号が閾値より一旦大きくなってタッチオン判定されても、ドラッグ動作に伴う信号の低下によって、信号が閾値より小さくなることがあり、この場合タッチオフ誤判定されやすくなってしまう。すなわち、非特許文献１の適応型閾値には、前回の接触に伴う信号と次回の接触に伴う信号との差に応じて、次回の閾値が不適切な値になってしまう問題がある。
【0026】
特許文献２に記載の静電容量型デジタル式タッチパネルにおいては、タッチオフ判定の閾値をタッチオン判定の閾値よりも低く設定している。しかしながら、例えば、タッチオン判定された後に指示体である指先が離脱しても掌がタッチパネルの表面に接近したままであると、信号がタッチオフ判定の閾値より高いままとなり、タッチオフ判定されないことがある。
【0027】
特許文献３に記載のハンドジェスチャー検出方法及び特許文献４に記載の静電容量式タッチパネルの物品検出方法においては、検出信号の低下が所定時間継続するとタッチオフ判定される。しかしながら、ドラッグ動作などで指先が接触した状態で検出信号が低下して、検出信号がタッチオフ判定の閾値より低くなり、その状態が所定時間より長く続くことがある。この場合、タッチオン状態であるのにタッチオフと判定されてしまうことになる。また、指示体である指先が離脱しても掌が所定時間接近したままである場合においても、検出信号がタッチオフ判定の閾値より大きい状態が所定時間継続して、タッチオフ判定されないことがある。
【0028】
特許文献５に記載のタッチパネルにおいては、タッチオフ時のスイッチ信号に基準信号を更新しており、ドラッグ操作に伴う誤判定をなくすことはできない。また、タッチオフ時におけるスイッチ信号の変化量は小さく、また変化率も低い。一方、タッチオン時においてはスイッチ信号の変化量は大きいと共に、変化率も高い。したがって、特許文献５に記載のタッチパネルでタッチオン時の誤判定を抑制することも困難である。
【0029】
特許文献６に記載のタッチセンサ装置においては、指示体をタッチパネルから徐々に離れていく場合には、閾値も追従して下がることになる。しかしながら、そうすると、信号が閾値より常に高くなってしまい、指示体を離しても掌などが近くに存在する場合にはタッチオフ判定されないことになってしまう。
【0030】
本発明の一側面において、タッチオフ誤判定を防止する静電容量方式のタッチセンサ装置を提供することが課題とされる。また、本発明の他の側面において、該タッチセンサ装置を備える電子機器を提供することが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【0031】
本発明の第１視点によれば、指示体との間に静電容量が形成されるタッチパネルと、前記静電容量の大きさに応じた信号の出力値を算出する信号算出機構と、を備え、前記指示体をタッチパネルに接近させて前記指示体と前記タッチパネルとが接触したと判定された後、前記指示体と前記タッチパネルとの距離を単調に増加させた場合に、前記指示体と前記タッチパネルが離脱したと判定されたときの前記指示体と前記タッチパネル間の第１距離と、前記指示体を前記タッチパネルに接近させて前記指示体と前記タッチパネルとが接触したと判定された後、前記指示体と前記タッチパネルとの距離を増加と減少を繰り返しながら次第に長くした場合に、前記指示体と前記タッチパネルが離脱したと判定されたときの前記指示体と前記タッチパネル間の第２距離と、を比較した場合に、前記第１距離は前記第２距離よりも短いタッチセンサ装置が提供される。
【0032】
本発明の第２視点によれば、指示体をタッチパネルに接近させて指示体とタッチパネルとが接触したと判定された後、指示体とタッチパネルとの距離を単調に増加させた場合に、指示体とタッチパネルが離脱したと判定されたときの指示体とタッチパネル間の第１距離と、指示体をタッチパネルに接近させて指示体とタッチパネルとが接触したと判定された後、指示体とタッチパネルとの距離を増加と減少を繰り返しながら次第に長くした場合に、指示体とタッチパネルが離脱したと判定されたときの指示体とタッチパネル間の第２距離と、を比較した場合に、第１距離は第２距離よりも短いタッチセンサ装置が提供される。
【0033】
本発明の第３視点によれば、上記第１視点に係るタッチセンサ装置を備える電子機器が提供される。
【発明の効果】
【0034】
本発明は、以下の効果のうち少なくとも１つを有する。
【0035】
本発明によれば、ドラッグ操作中の信号の変化に応じて閾値を更新するので、ドラッグ操作中に誤ってタッチオフ判定されることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明の第１実施形態に係るタッチセンサ装置の概略ブロック図。
【図2】本発明の第１実施形態に係るタッチセンサ装置の動作及び制御方法、並びにタッチセンサ装置を動作させるためのプログラムを説明するためのフローチャート。
【図3】本発明の電子機器の概略斜視図。
【図5】本発明のタッチセンサ装置におけるタッチセンサ機能の等価回路図。
【図6】本発明のタッチセンサ装置における電流検出回路及びその周辺機能の概略ブロック図。
【図7】本発明のタッチセンサ装置における動作の電圧波形の一例。
【図8】本発明の第２実施形態に係るタッチセンサ装置の動作及び制御方法、並びにタッチセンサ装置を動作させるためのプログラムを説明するためのフローチャート。
【図9】本発明の第３実施形態に係るタッチセンサ装置の概略ブロック図。
【図10】本発明の第３実施形態に係るタッチセンサ装置の動作及び制御方法、並びにタッチセンサ装置を動作させるためのプログラムを説明するためのフローチャート。
【図11】本発明のタッチセンサ装置を備える本発明の第４実施形態に係る電子機器の概略分解斜視図。
【図13】第４実施形態の電子機器における電圧タイミングチャート。
【図14】本発明のタッチセンサ装置を内蔵した第５実施形態に係る電子機器の対向基板を示す平面模式図。
【図16】第５実施形態の電子機器における電圧タイミングチャート。
【図17】本発明の第６実施形態に係るタッチセンサ装置の概略ブロック図。
【図18】本発明の第６実施形態に係るタッチセンサ装置の動作及び制御方法、並びにタッチセンサ装置を動作させるためのプログラムを説明するためのフローチャート。
【図19】第７実施形態に係るタッチセンサ装置の概略断面図。
【図20】第７実施形態に係るタッチセンサ装置の概略平面図。
【図21】実施例１において、タッチパネルに対して、指先、及び掌などの接近状態を変えた場合の検出信号値ｈ（ｉＴ）、及び信号の出力値ｆ（ｉＴ）の変化のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図22】実施例１において、タッチパネルに対して、指先、及び掌などの接近状態を変えた場合の検出信号値ｈ（ｉＴ）、及び信号の出力値ｆ（ｉＴ）の変化の測定結果を示すグラフ。
【図23】実施例２における第１閾値（Ｔｈ１）の変化のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図24】実施例２における第１閾値（Ｔｈ１）の変化の測定結果を示すグラフ。
【図25】実施例３における信号の出力値、第１閾値及び第２閾値の変化のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図26】実施例３における信号の出力値、第１閾値及び第２閾値の変化の測定結果を示すグラフ。
【図27】実施例４における信号の出力値、差分値、第１閾値及び第２閾値の変化のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図28】実施例４における信号の出力値、差分値、第１閾値及び第２閾値の変化の測定結果を示すグラフ。
【図29】実施例５における信号の出力値、差分値、第１閾値及び第２閾値の変化のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図30】実施例５における信号の出力値、差分値、第１閾値及び第２閾値の変化の測定結果を示すグラフ。
【図31】実施例６におけるカバーガラスの厚さが異なる場合の信号の出力値の変化のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図32】実施例６におけるカバーガラスの厚さに対する信号の出力値の変化を示すグラフ。
【図33】実施例６におけるカバーガラスの厚さが異なる場合の信号の出力値の変化の測定結果を示すグラフ。
【図34】実施例６におけるカバーガラスの厚さに対する差分値の変化を示すグラフ。
【図35】実施例６における信号の出力値、差分値及び第１閾値の変化のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図36】実施例６における信号の出力値、差分値及び第１閾値の変化の測定結果を示すグラフ。
【図37】実施例７において測定に使用した試験機の概略斜視図。
【図38】実施例７において、指示体を単調上昇させた場合の信号の出力値、第１閾値及び距離の変化を示すグラフ。
【図39】実施例７において、指示体の昇降を繰り返しながら、タッチパネルの表面から指示体を離していった場合の信号の出力値、第１閾値及び距離の変化を示すグラフ。
【図40】実施例８において、チャンネル信号の出力値の推移を示すグラフ。
【図41】４つのチャンネル信号の出力値の和の推移を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0037】
上記各視点の好ましい形態を以下に記載する。
【0038】
上記第１視点の好ましい形態によれば、閾値算出機構は、信号の出力値の増加が検出された場合に、増加したと判断した当該信号の出力値よりも小さくなるように第１閾値を更新する。
【0039】
上記第１視点の好ましい形態によれば、タッチセンサ装置は、０．０２秒〜０．２秒の第１単位時間において信号の出力値が増加したか否かを判断する信号比較機構をさらに備える。
【0040】
上記第１視点の好ましい形態によれば、接触判定機構は、指示体とタッチパネルとが接触したか否かの判定には、定数である第２閾値を使用する。
【0041】
上記第１視点の好ましい形態によれば、タッチセンサ装置は、第２単位時間当たりの信号の変化の大きさである第１差分値を算出する差分算出機構をさらに備える。接触判定機構は、指示体とタッチパネルが離脱したか否かの判定において、第１差分値の絶対値が第３閾値よりも大きい場合に離脱したと判定する。
【0042】
上記第１視点の好ましい形態によれば、接触判定機構は、指示体とタッチパネルが離脱したか否かの判定において、信号の出力値と閾値との比較は、第１差分値の絶対値が第３閾値以下である場合に実施する。
【0043】
上記第１視点の好ましい形態によれば、タッチセンサ装置は、第２単位時間当たりの信号の変化の大きさである第１差分値を算出する差分算出機構をさらに備える。接触判定機構は、指示体とタッチパネルとが接触したか否かの判定において、第１差分値の絶対値が第３閾値よりも大きい場合に接触したと判定する。
【0044】
上記第１視点の好ましい形態によれば、接触判定機構は、指示体とタッチパネルとが接触したか否かの判定において、信号の出力値と閾値との比較は、第１差分値の絶対値が第３閾値以下である場合に実施する。
【0045】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第２単位時間は、指示体がタッチパネルに接触した際の信号の変化時間、又は指示体がタッチパネルから離脱した際の信号の変化時間である。
【0046】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第２単位時間は、０．００８秒〜０．１秒である。
【0047】
上記第１視点の好ましい形態によれば、タッチセンサ装置は、指示体による静電容量が影響していない状態において、タッチパネルに形成された静電容量の大きさに応じたベースラインを算出する基準算出機構と、をさらに備える。信号算出機構は、指示体によって形成された静電容量とベースラインから信号の出力値を算出する。
【0048】
上記第１視点の好ましい形態によれば、タッチセンサ装置は、信号の変化の大きさを判定する変化判定機構をさらに備える。差分算出機構は、第３単位時間において、信号の変化である第２差分値を算出する。変化判定機構は、第２差分値と第４閾値との比較により指示体の接近に伴う信号の変化か否かを判定する。
【0049】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第２単位時間は、第２差分値が第４閾値以上となる時点から、第２差分値が第４閾値以下となる時点までである。
【0050】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第２単位時間の上限値を３２ミリ秒〜８０ミリ秒の間に設定する。
【0051】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第４閾値は第３閾値を第２単位時間の上限値で除算した値とする。
【0052】
上記第１視点の好ましい形態によれば、タッチセンサ装置は、指示体とタッチパネルとの接触する位置座標を算出する位置算出機構をさらに備える。信号算出機構は、タッチパネルの各チャンネルの信号を基に、信号の出力値を算出する。位置算出機構は、各チャンネルの信号から、指示体以外の要素の接近に伴う信号成分を減算した値を基に位置座標を算出する。
【0053】
上記第１視点の好ましい形態によれば、位置算出機構は、第４閾値以下の第２差分値と第２単位時間を基に外挿入して、指示体以外の要素の接近に伴う信号成分を算出する。
【0054】
上記第３視点の好ましい形態によれば、電子機器は、指示体との間で静電容量を形成する導電層も兼ねる対向電極と、配線と、対向電極と配線との間に介在する液晶と、配線の少なくとも一部を浮遊させるスイッチ部と、を備える。
【0055】
上記第３視点の好ましい形態によれば、電子機器は、指示体との間で静電容量を形成する導電層も兼ねる対向電極と、配線と、対向電極と配線との間に介在する液晶と、導電層に印加する交流電圧を配線の少なくとも一部にも同時に印加するスイッチ部と、を備える。
【0056】
上記第３視点の好ましい形態によれば、電子機器は、対向電極と、配線と、対向電極と配線との間に介在する液晶と、指示体との間で静電容量を形成する導電層と、対向電極と導電層との間に設けられる絶縁性基板と、導電層面に印加する交流電圧を対向電極にも同時に印加するスイッチ部と、を備える。
【0057】
本発明の第４視点によれば、指示体とタッチパネル間に形成される静電容量の大きさに応じた信号の出力値を算出する工程と、信号の出力値が第２閾値より大きい場合に、指示体とタッチパネルとが接触していると判定する工程と、信号の出力値が第１閾値以下である場合に、指示体とタッチパネルが離脱していると判定する工程と、指示体とタッチパネルとの接触を判定した後から離脱を判定するまでの間において、第１単位時間に信号の出力値が増加したかを検出する工程と、第１単位時間に信号の出力値が増加した場合に、第１閾値を更新する工程と、を含むタッチセンサ装置の制御方法が提供される。
【0058】
上記第４視点の好ましい形態によれば、第１閾値を更新する工程において、第１閾値は、増加したと判断された当該信号の出力値よりも小さい値に設定される。
【0059】
上記第４視点の好ましい形態によれば、第１単位時間は０．０２秒〜０．２秒である。
【0060】
上記第４視点の好ましい形態によれば、第２閾値は定数である。
【0061】
上記第４視点の好ましい形態によれば、タッチセンサ装置の制御方法は、第２単位時間当たりの信号の変化の大きさである第１差分値を算出する工程と、をさらに含む。指示体とタッチパネルとの接触を判定する工程において、第１差分値の絶対値が第３閾値よりも大きい場合に指示体とタッチパネルとが接触していると判定する。指示体とタッチパネルの離脱を判定する工程において、第１差分値の絶対値が第３閾値よりも小さい場合に指示体とタッチパネルが離脱していると判定する。
【0062】
上記第４視点の好ましい形態によれば、指示体とタッチパネルとの接触を判定する工程において、第１差分値の絶対値が第３閾値以下である場合に、第２閾値と信号の出力値とを比較する。指示体とタッチパネルの離脱を判定する工程において、第１差分値の絶対値が第３閾値以上である場合に、第１閾値と信号の出力値とを比較する。
【0063】
上記第４視点の好ましい形態によれば、第２単位時間は、指示体がタッチパネルに接触した際の信号の変化時間、又は指示体がタッチパネルから離脱した際の信号の変化時間である。
【0064】
上記第４視点の好ましい形態によれば、第２単位時間は、０．００８秒〜０．１秒である。
【0065】
本発明の第５視点によれば、上記第４視点に係るタッチセンサ装置の制御方法をタッチセンサ装置に実行させるためのプログラムが提供される。
【0066】
ここで、タッチパネルとは、指示体との接触を検知する機能を有するものであればよい。タッチパネルには、例えば、指示体との接触の有無のみを検知するタッチスイッチや指示体との接触の有無のみならずドラッグ操作も検知するタッチパネルが含まれる。
【0067】
本発明の第１実施形態に係るタッチセンサ装置について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係るタッチセンサ装置の概略ブロック図を示す。タッチセンサ装置１００は、ユーザが指先等の指示体で指示入力するタッチセンサとしてのタッチパネル１０１と、タッチパネル１０１の出力信号を取得する信号取得機構１０２と、を備える。また、タッチセンサ装置１００は、信号取得機構１０２からの出力を基に、信号の出力値を算出するためのベースラインを算出する基準算出機構１０３と、基準算出機構１０３によって得られたベースラインを記憶する基準記憶機構１０４と、をさらに備える。さらに、タッチセンサ装置１００は、信号取得機構１０２によって得られた出力及び基準記憶機構１０４に記憶されたベースラインを基に、タッチオン・オフを判定するための信号の出力値を算出する信号算出機構１０５と、タッチオン・オフを判定するための閾値を記憶する閾値記憶機構１０９と、閾値記憶機構１０９に記憶された閾値と信号算出機構１０５によって算出された信号の出力値とを比較してタッチオン・オフの判定をする接触判定機構１１０と、をさらに備える。さらに、タッチセンサ装置１００は、信号算出機構１０５によって算出された信号の出力値と信号記憶機構１０７に記憶されている信号の出力値を比較する信号比較機構１０６と、信号比較機構１０６の結果に応じて閾値を算出する閾値算出機構１０８と、をさらに備える。閾値算出機構１０８によって算出された閾値は、閾値記憶機構１０９に記憶される。
【0068】
次に、タッチセンサ装置１００の動作及び制御方法、並びにタッチセンサ装置１００を動作させるためのプログラムについて説明する。図２に、本発明の第１実施形態に係るタッチセンサ装置の動作及び制御方法、並びにタッチセンサ装置を動作させるためのプログラムを説明するためのフローチャートを示す。なお、便宜上、タッチの位置（座標）までは検出せずに、タッチの存在の有無を判断するアルゴリズムに限定して、説明する。また、図２、図８及び図１０においては、信号の出力値ｆ［ｉＴ］を信号ｆ［ｉＴ］と表記してある。
【0069】
まず、プログラム開始後、ｉ＝１とする（Ｓ１００）。ここで、ｉ（自然数）は、プログラム開始からｉ回目のタッチ判定の判断（ループ）であることを示す。ここで、タッチ判定の判断とは、タッチオン判定とタッチオフ判定の判断とを含む。
【0070】
次に、ｉ＝１のとき、接触判定機構１１０は、判定の初期設定によりタッチオフ判定とする（Ｓ１０１）。プログラム開始直後においては、タッチパネルの表面に指示体が接触していないことが前提となる。ｉ≧２のときは、Ｓ１０１は、接触判定機構１１０がタッチ判定によりタッチオフ判定したことを意味する。
【0071】
ここで、第１実施形態に係る発明は、タッチオフ判定に関する発明であり、本実施形態では、タッチオン判定手段については簡略的に説明する。信号取得機構１０２が、タッチパネル１０１から信号を取得し、信号算出機構１０５が、基準記憶機構１０４に記憶されたベースラインに基づいて、取得した信号の出力値を補正し、信号の出力値ｆ［ｉＴ］とする（Ｓ１０２）。ここで、Ｔはタッチ判定の判断の周期であり、すなわちタッチセンサの動作周波数の逆数となる。例えば、タッチセンサの動作周波数が４０Ｈｚのとき、Ｔ＝２５ｍｓｅｃとなる。次に、接触判定機構１１０は、信号の出力値ｆ［ｉＴ］と、閾値記憶機構１０９に記憶されている第１閾値Ｔｈ１とを比較し（Ｓ１０３）、信号の出力値ｆ［ｉＴ］のほうが大きければ（ｆ［ｉＴ］＞Ｔｈ１）、タッチオン判定する（Ｓ１０６）。なお、Ｓ１０３後、ｉを１つカウントアップする（Ｓ１０４、Ｓ１０５）。なお、ｉ＝１のときは、第１閾値Ｔｈ１は初期設定として閾値記憶機構１０９に記憶されているものを使用する。ｉ≧２のときは、後述のＳ１１０で第１閾値Ｔｈ１が更新されていた場合には、更新した第１閾値Ｔｈ１を使用する。
【0072】
タッチオン判定（Ｓ１０６）後、ｉ回目のタッチ判定の判断において、Ｓ１０２と同様にして信号の出力値ｆ［ｉＴ］を取得する（Ｓ１０７）。
【0073】
次に、信号比較機構１０６は、Ｓ１０７で取得した信号の出力値ｆ［ｉＴ］と、（ｉ−ｑ）回目の判定において取得した信号の出力値ｆ［（ｉ−ｑ）Ｔ］とを比較する（Ｓ１０８）。ここで、ｆ［（ｉ−ｑ）Ｔ］は、（ｉ−ｑ）回目のループで取得されて、信号記憶機構１０７に保持された信号データである。例えば、信号を比較する時間（第１単位時間）は３Ｔ（すなわちｑ＝３）とすることができ、例えばＴ＝２５ｍｓｅｃであるとき、第１単位時間は７５ｍｓｅｃとなる。但し、ｉが（ｑ＋１）以下である場合、例えばｑ＝３であり、ｉが４以下の場合は、信号の出力値ｆ［（ｉ−ｑ）Ｔ］を信号の出力値ｆ［（１Ｔ）］とする。信号の出力値ｆ［ｉＴ］が信号の出力値ｆ［（ｉ−ｑ）Ｔ］の出力値よりも大きい場合、信号記憶機構１０７は、その信号の出力値ｆ［ｉＴ］を「接触中の信号ｃ」として格納する。図２においては、ｑ＝３としている。
【0074】
次に、閾値算出機構１０８は、接触中の信号ｃを基に、新たな第１閾値Ｔｈ１を計算し、閾値記憶機構１０９に記憶する（Ｓ１１０）。ここで、第１閾値Ｔｈ１の計算式はＴｈ１＝ｃ×αとする。αは感度とし、０＜α＜１範囲で予め設定するが、０．５〜０．７が好ましい。仮にαが高過ぎると、指先がタッチパネルの表面に接触していても、信号の出力値ｆ［ｉＴ］がＴｈ１より小さくなりやすく、タッチオフ判定されてしまうことがある。一方、αが低過ぎると、タッチパネルの表面に対して、指先が離脱しても、掌が近い場合、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１閾値Ｔｈ１より大きいままで、タッチオフ判定されないことがある。次に、ｉを１つカウントアップしてから、Ｓ１０７に戻る。この場合（ｆ［ｉＴ］＞ｆ［（ｉ−ｑ）Ｔ］である場合）、Ｓ１１２等は省略する。
【0075】
図２に示すフローチャートにおいては、タッチオン判定（Ｓ１０６）後、Ｓ１０７において新たに信号の出力値ｆ［ｉＴ］を取得した後に、Ｓ１１０において第１閾値Ｔｈ１の更新を実施しているが、Ｓ１０７を経由せずに、Ｓ１０３においてタッチオン判定に使用した信号の出力値ｆ［ｉＴ］をＳ１０８の信号の出力値ｆ［ｉＴ］としてもよい。すなわち、Ｓ１０８において、Ｓ１０３においてタッチオン判定に使用した信号の出力値ｆ［ｉＴ］と（ｉ−ｑ）回目に取得された信号の出力値ｆ［（ｉ−ｑ）Ｔ］を比較し、出力値ｆ［ｉＴ］のほうが大きい場合に、Ｓ１１０において第１閾値Ｔｈを更新するようにしてもよい。
【0076】
Ｓ１０８において、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が（ｉ−ｑ）回目の判定において取得した信号の出力値ｆ［（ｉ−ｑ）Ｔ］以下である場合、接触判定機構１１０は、信号の出力値ｆ［ｉＴ］と第１閾値Ｔｈ１とを比較する（Ｓ１１２）。信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１閾値Ｔｈ１以上である場合、ｉを１つカウントアップして（Ｓ１１３）から、Ｓ１０７に戻る。この場合、タッチオフ判定されない。
【0077】
一方、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１閾値Ｔｈ１より小さい場合、ｉを１つカウントアップして（Ｓ１１４）から、接触判定機構１１０はタッチオフ判定する（Ｓ１０１）。タッチオフ判定か否かのループを抜けて、タッチオン判定か否かのループへ移る。
【0078】
Ｓ１０１に戻る前にＳ１１０を経由したことがある場合、すなわち第１閾値Ｔｈ１を更新していた場合、次回のＳ１０３においては、更新した第１閾値Ｔｈ１を使用する。
【0079】
Ｓ１０８においては、ｉ回目の信号の出力値と（ｉ−ｑ）回目の信号の出力値とを比較したが、ｑ（自然数）は、第（ｉ−ｑ）Ｔ〜第ｉＴの単位時間（第１単位時間）、すなわちｑＴが２０ｍｓｅｃ〜２００ｍｓｅｃとなるように設定すると好ましい。
【0080】
まず、第１単位時間の上限の根拠について説明する。後述の実施例によれば、ドラッグ中の信号の増減を正弦波電圧として見ると、その周波数は概ね２．５Ｈｚである。この傾向（波形）を正しく標本化するには、波形の持つ周波数成分の帯域幅の２倍より高い周波数で標本化する必要がある（これをサンプリング定理と呼ぶ）。信号の増減の周波数の２倍は５Ｈｚであり、標本化周波数の逆数が第１単位時間になるので、信号の増減を判定する第１単位時間は、２００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。
【0081】
次に、第１単位時間の下限の根拠について説明する。タッチパネルの表面に対して、指示体が離脱する動作速度が遅くなるにつれて、信号減少の傾きが小さくなる。もし、第１単位時間における減少量と比べて、ノイズ成分による信号変動が大きい期間があると、信号が単調減少とはならず、信号が増加する期間があるたびに、第１閾値Ｔｈ１が更新されてしまう。ユーザによる動作によって信号が変化する成分に、それ以外のノイズ成分が重畳する。ノイズ成分は電源に入力される５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚの１００Ｖの単相交流電圧によるので、ノイズ成分のピークは５０Ｈｚ、又は６０Ｈｚにある。この周波数帯域の信号は、電流検出回路に含まれるアナログフィルタ、及びマイクロコントローラのプログラムに組み込まれるデジタルフィルタによって減衰されるが、ある程度残ってしまう。フィルタは帯域通過フィルタ（バンドパスフィルタ）、及び低域通過フィルタ（ローパスフィルタ）などが用いられる。ここで、ローパスフィルタは、低周波を良く通し、ある遮断周波数より高い周波数の帯域を通さない（減衰させる）フィルタである。５０Ｈｚのノイズを減衰するためには、ローパスフィルタの遮断周波数（カットオフ周波数）を５０Ｈｚより低く設定する必要がある。また、５０Ｈｚに対してカットオフ周波数を低く設定するほど、５０Ｈｚ帯域の減衰が大きくなる。一方、第１単位時間における信号変化は、タッチ判定の判断の１周期Ｔ毎の信号変化を積分したものであり、タッチ判定の１周期毎の信号変化に含まれるノイズ成分は、積分（加算）されることで、ノイズ成分は互いに相殺（キャンセル）されて０に近づく。したがって、第１単位時間が長くなるにつれて、信号変化に含まれるノイズ成分が大きく減衰する。周期は周波数の逆数であるので、第１単位時間は、ローパスフィルタのカットオフ周波数の逆数であり、第１単位時間は２０ｍｓｅｃ以上に設定されると好ましい。
【0082】
次に、本発明の電子機器について説明する。以下においては、本発明の電子機器についてモニタを例にして説明する。図３に、本発明の電子機器の概略斜視図を示す。図４に、図３のIV−IV線に沿った本発明の電子機器の概略断面図を示す。図５に、本発明の電子機器におけるタッチセンサ機能の等価回路図を示す。図６に、電流検出回路及びその周辺機能の概略ブロック図を示す。なお、図４〜６は、図３のモニタを９０度時計回りに回転させた図に対応している。
【0083】
本発明の電子機器１は、本発明のタッチセンサ装置１００を備える。タッチパネル１０１は、絶縁性基板４１上に、透明導電層などのインピーダンス面３９と、インピーダンス面３９の四隅に設けられる複数の電極３８と、インピーダンス面３９の表面を覆う保護層３７と、を有する。発振器が出力する交流電圧は、前記複数の電極３８を介してインピーダンス面に印加される。指示体２３がタッチパネル１０１の表面に接触（近接）すると、指示体２３とインピーダンス面３９との間に静電容量２５が形成される。タッチセンサ装置１００の電流検出部は、複数の電極に流れる電流をそれぞれ検出する複数の電流検出回路２９ａ〜２９ｄを有する。複数の電極３８に流れる電流の総和は、指示体２３とインピーダンス面３９との間に形成される静電容量２５に比例する。複数の電流検出回路２９ａ〜２９ｄの各出力は、標本化（サンプリング）と離散化によって、数値に変換される。これらの数値を基に静電容量２５に比例する信号（以下「信号」とする）が計算される。信号は一定の周波数３０〜１２０Ｈｚで出力される。なお、本書にいうインピーダンス面とは、三次元的構造をも含み、例えば、表示部に対応する領域においてパターニングしていない透明導電層のことをいう。
【0084】
図４に示す形態においては、タッチパネル１０１の外周の上面と、電子機器１の筐体３の内部とが接着されることで、タッチパネル１０１が支持されている。ここで、筐体３の材質は例えばプラスチックとすることができる。プラスチックは、高分子化合物から成り、可塑性を有し、絶縁体である。また、タッチパネル１０１の下側に、表示装置としてＬＣＤ５が設けられている。図４においては、タッチパネル１０１とＬＣＤ５の間を離しているが、ＬＣＤ５とタッチパネル１０１との間に接着フィルムを使って、これらをラミネート加工などで貼り合わせてもよい。その場合は、ＬＣＤ５とタッチパネル１０１との間に空気層が入らないので、ＬＣＤ５からタッチパネル１０１への光の透過率を高められるという利点がある。ＬＣＤ５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＰＤＰなど他の表示装置に比べて薄くて軽いので、電子機器に搭載するのに適している。ＬＣＤ５に用いる液晶パネルは、二枚のガラス板の間に液晶を封入し、電圧をかけることによって液晶分子の向きを変え、光の透過率を増減させることで画像を表示する構造になっている。液晶を照明するために、液晶パネルの背面にバックライトが設けられている。二枚のガラス基板は、一般にＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板と対向基板とからなる。このように、背面からの面状のバックライト光を液晶パネルで変調し画像を表示する透過型のＬＣＤを例にとって説明したが、前述のＴＦＴ基板上に反射板となる金属電極を形成し、周囲光を表示に利用する反射型ＬＣＤとしてもよい。また、その反射板に網点状に微細な穴を開けることにより、透過・反射兼用とした半透過型ＬＣＤとしてもよい。
【0085】
タッチパネル１０１としては、絶縁性基板４１上にスパッタ法などにより透明導電層３９が形成されたものを用いることができる。ここで、透明導電層３９の材料は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウムスズ酸化物）とすることができる。透明導電層３９の厚みは１０ｎｍ〜３００ｎｍとすることができ、そのシート抵抗は１００Ω〜１０００Ωとすることができる。透明導電層３９の四隅には、それぞれ異方性導電性フィルム（ＡＣＦ；Anisotropic Conductive Film）などの導電性の接着材料を介して、フレキシブルプリント基板（以下「ＦＰＣ」（Flexible Printed Circuit）」という）７の端子部（電極３８）が接続されている。あるいは、透明導電層３９の四隅に、金属から成る電極を形成してもよい。この場合の金属は、銀やチタンなどの、ＩＴＯに対して接触抵抗が低い材料が好ましい。また、金属から成る配線を形成し、透明導電層３９の外周を引き廻してもよい。その場合、配線とＩＴＯとを絶縁するために、配線下のＩＴＯがパターニングされる。
【0086】
更に、透明導電層３９を被覆する保護層３７を形成する。保護層３７にはガラス、プラスチック、樹脂などを用いることができる。ここで、保護層３７の厚さは、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの間で設定されると好ましい。保護層３７の厚さが薄くなるにつれて、接触した指示体２３と透明導電層３９との間に形成される静電容量２５が増加し、タッチセンサ機能の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を高めることができる。一方、保護層３７の厚さが厚くなるにつれて、指示体２３による繰り返し入力に対する耐久性を高めることができる。
【0087】
図４に示す形態においては、ＦＰＣ７は、タッチパネル１０１とメイン基板１９とが離れているために、電気信号を伝達する配線として形成されている。ここでは、空間的制約のために配線や基板を曲げる必要がある箇所があるために、ＦＰＣ７を用いると好ましい。ＦＰＣ７は、一般的には、柔軟性があり大きく変形させることが可能なプリント基板であり、厚みが１２μ〜５０μｍのフィルム状の絶縁性基板の上に接着層を形成し、更にその上に厚み１２μ〜５０μｍ程度の導体箔を形成した構造である。ＦＰＣ７の端子部やハンダ部以外の部分は、絶縁体を被せて保護されている。
【0088】
透明導電層３９から電極３８を介して引き出されたＦＰＣ７のもう一方の端子部は、メイン基板１９上のコネクタを介して、タッチセンサ装置１００用のコントローラ２１の入力側に接続されている。メイン基板１９は、液晶パネル、バックライトなどから成るＬＣＤモジュールと、コネクタを介して接続されている（不図示）。電源装置１８は、コネクタを使わずにメイン基板１９と接続されている。電源装置１８とメイン基板１９との間には、正電源電圧＋３Ｖ〜＋１５Ｖ、負電源電圧−１５Ｖ〜−３Ｖ及び、基準電圧０Ｖの配線を接続することができる。
【0089】
また、メイン基板１９は、表面実装基板から成り、マイクロコントローラ５８やフラッシュメモリを内蔵したチップ、ディスプレイのインターフェース用ＩＣ、電源制御ＩＣ、タッチセンサ装置１００用のコントローラ２１、発振回路ＩＣの主要な機能を持つチップなどを実装している。あるいは、コントローラ２１をＦＰＣ７上などに設けた薄型プリント配線基板上に、メイン基板１９を実装してもよい。
【0090】
図５に示す形態においては、タッチセンサ装置１００用のコントローラ２１は、４つの電流検出回路２９ａ〜２９ｄなどから成り、透明導電層３９の四隅の夫々に電極３８を介して電気的に接続されている。また、発振回路ＩＣの出力端子（交流電圧源２７）が透明導電層３９の四隅に電気的に接続されている。ここで、交流電圧は、正弦波電圧とし、その振幅を０．５Ｖ〜２Ｖ、その周波数を２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの間で設定することができる。
【0091】
図６に示す形態においては、電流検出回路２９ｃは、前段である電流−電圧変換回路２８ｃと後段であるＡＣ−ＤＣ変換回路５４ｃを有する。また、ＡＣ−ＤＣ変換回路５４ｃの出力端子は、マイクロコントローラ５８に内蔵されたアナログ−デジタル変換回路５６に入力されている。ここで、アナログ−デジタル変換回路５６はマルチチャンネル入力可能であり、ＡＣ−ＤＣ変換回路５４ａ〜５４ｄの４つの出力が入力されている。
【0092】
また、ＣＰＵ６０（Central Processing Unit：中央演算処理装置）は、マイクロコントローラ５８の中心的な処理装置であり、アナログ−デジタル変換回路５６、及びフラッシュメモリ６２などと接続されている。フラッシュメモリ６２には、タッチセンサ装置１００の本発明のプログラムが保存されている。プログラムの保存にはフラッシュメモリ６２のように、電源をオフしても、データを保持できる不揮発性のメモリが使用される。
【0093】
次に、第１実施形態に係るタッチセンサ装置１００を含む電子機器１の動作について、主に図５を参照して詳細に説明する。
【0094】
交流電圧源２７から透明導電層３９に正弦波電圧が印加され、透明導電層３９が均一な電圧に保たれる。指示体２３が保護層３７の表面に接触すると、保護層３７を介して、指示体２３と透明導電層３９との間に５ｐＦ〜５０ｐＦの静電容量２５が形成される。また、指示体２３が指先である場合、人体は導電性であるため、指示体２３の接触により形成された静電容量２５が人体の電位に接続される。人体に接地効果があり、静電容量２５の一端が接地される。
【0095】
タッチに伴う電流は、透明導電層３９を介して電流検出回路２９ａ〜２９ｄに夫々電流Ｉａ〜Ｉｄとして分流する。電流Ｉａ〜Ｉｄは、図５に示した電流検出回路２９ａ〜２９ｄで検出される電流である。つまり、電流Ｉａは電流検出回路２９ａ、電流Ｉｂは電流検出回路２９ｂ、電流Ｉｃは電流検出回路２９ｃ、電流Ｉｄは電流検出回路２９ｄで、それぞれ検出された電流である。電流Ｉａ〜Ｉｄの比率は透明導電層３９の抵抗Ｒａ〜Ｒｄに応じて変化し、抵抗Ｒａ〜Ｒｄはタッチパネル１０１上に接触した指示体２３の位置に応じて変化する。タッチ位置に関する演算の一例は次式となる。
【0096】
ｘ＝ｋ１＋ｋ２・（Ｉｂ＋Ｉｃ）／（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ） （式１）ｙ＝ｋ１＋ｋ２・（Ｉａ＋Ｉｂ）／（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ） （式２）
ここで、ｘはタッチ位置のｘ座標、ｙはｙ座標である。ｋ１及びｋ２は定数である。
【0097】
図７に、第１実施形態に係るタッチセンサ装置１００における動作の電圧波形の一例を示す。図７に示す例においては、タッチの検出期間を３ｍｓｅｃとし、タッチの検出期間の周期を４０Ｈｚとしてある。ここで、タッチの検出期間の周期を２０Ｈｚ〜１２０Ｈｚの間に設定してもよい。このとき、１周期は２５ｍｓｅｃであるが、タッチの検出期間は３ｍｓｅｃであるので、残りの２２ｍｓｅｃは休止期間とした。
【0098】
図７に示す、Ｖｉｎは交流電圧源２７の出力波形であり、Ｖｏｕｔは、電流検出回路２９に含まれる電流−電圧変換回路２８の出力波形である。ここでは、Ｖｉｎの周波数を１００ｋＨｚとし、振幅を１Ｖとした。このとき、タッチの存在無しの場合は、例えば、Ｖｏｕｔの振幅は３Ｖでとなり、タッチの存在有りの場合は、Ｖｏｕｔの振幅は６Ｖとなる。すなわち、タッチに伴って振幅が３Ｖ増加する。ここで、タッチの存在無しの場合のＶｏｕｔの振幅が３Ｖ生じているが、これは、透明導電層３９から見た寄生容量（浮遊容量）の存在の影響、及びＶｏｕｔにＶｉｎが含まれることによる。このように実際は、指示体２３、及び掌などの人体の接近が無くても、アナログ−デジタル変換回路５６の出力にある程度の出力が生じる。
【0099】
図５及び図６に示す形態においては、電流検出回路２９ａ〜２９ｄの出力は交流電圧なので、その後段のＡＣ−ＤＣ変換回路５４ａ〜５４ｄによって交流電圧を直流電圧に変換する。さらに、ＡＣ−ＤＣ変換回路５４ａ〜５４ｄの直流電圧出力はアナログ信号であるので、その後段のアナログ−デジタル変換回路５６によってアナログ信号をデジタル信号に変換する。次に、変換されたデジタル信号を基にＣＰＵ６０で数値計算する。これらの電流検出回路２９〜ＣＰＵ６０の信号処理によって、タッチ判定の判断の１周期において、電流検出回路２９に流れる電流Ｉａ〜Ｉｄの各々が、その電流の大きさに比例する数値（検出信号）に変換されて、数値計算される。
【0100】
ＣＰＵ６０によって、各々の検出信号を基に、タッチの存在の感知、タッチ位置に関する演算、及びオペレーティングシステム上でマウスイベントを実行する。マウスイベントとは、ポインタ（マウスカーソル）の移動、又はポインタの指す項目の選択（決定）などである。ここで、項目の選択とは、例えば、指示体が接触直後にタッチオン判定によるマウスクリックダウン、指示体が接触中にマウスクリックダウンの維持、及び指示体が離脱直後にタッチオフ判定によるマウスクリックアップからなる。これらのマイクロコントローラ５８による動作は、電子機器１に電源投入された後、ＣＰＵ６０によってフラッシュメモリ６２からプログラムが読み出され、繰り返し実行される。このようにして、マイクロコントローラ５８によって、アナログ−デジタル変換からマウスイベントまでの処理が、所定の周期４０Ｈｚで自動運転される。
【0101】
次に、透明導電層３９から見た寄生容量（浮遊容量）の存在について説明する。電流検出回路２９ａ〜２９ｄは、オペアンプ５０と抵抗素子５２で構成されており、オペアンプ５０の非反転入力端子と透明導電層３９とが電気的に接続されている。オペアンプ５０の非反転入力端子と透明導電層３９とは、ＦＰＣ７などの配線を介して接続されているが、配線間やグランド３５との間で寄生容量２６を形成する。
【0102】
この対策として寄生容量２６に伴う信号をベースラインとして保持して、新たに取得した信号から差し引く、ベースライン補正を実施すると好ましい。ここでは、電流検出回路２９ａ〜２９ｄに対応するアナログ−デジタル変換回路５６の出力を検出信号ａ〜検出信号ｄと表記する。また、タッチセンサ装置１００が、指示体２３、及び掌などの人体の接近が無いと判断した場合に取得した検出信号ａ〜検出信号ｄを、ベースラインａ〜ベースラインｄと表記する。式３に示すように、検出信号ａ〜検出信号ｄの総和を検出信号値ｈ（ｉＴ）とする。式４に示すように、ベースラインａ〜ベースラインｄの総和をベースラインＢＬとする。ベースラインＢＬは基準記憶機構１０４に記憶される。式５に示すように、基準算出機構１０３は、検出信号値ｈ（ｉＴ）からベースラインＢＬを差し引いた値を信号の出力値ｆ（ｉＴ）とする。
【0103】
検出信号値ｈ（ｉＴ）＝検出信号ａ＋検出信号ｂ＋検出信号ｃ＋検出信号ｄ （式３）ベースラインＢＬ＝ベースラインａ＋ベースラインｂ＋ベースラインｃ＋ベースラインｄ （式４）
信号の出力値ｆ（ｉＴ）＝検出信号値ｈ（ｉＴ）−ベースラインＢＬ （式５）
【0104】
本実施形態においては、タッチオン判定後、信号が上昇する場合は、タッチオン判定に対応する、タッチオフ判定の閾値（第１閾値）を更新する。一方、信号が一定かもしくは下降する場合は、第１閾値を更新しない。次に、信号と第１閾値とを比較し、信号が第１閾値よりも小さい場合に、タッチオフ判定する。指示体が離脱する場合は、時間経過に対して信号が単調減少する傾向がある。信号が減少中は第１閾値を更新しないとすれば、タッチパネルの表面に対して、指示体が完全に離脱すると、信号が大きく減少するので、信号が第１閾値より小さくなった際に、タッチオフ判定される。一方、指示体がタッチパネルの表面に接触し、ドラッグ動作をすると、信号が増減を繰り返す傾向がある。信号が増加する期間で、その時、取得した信号を基に第１閾値が計算されて、更新される。このようにして、信号が増減を繰り返しながら、信号が概ね低下していくと、第１閾値を低く調整することができるので、ドラッグ動作において、タッチオフ誤判定を防止することができる。従って、タッチパネルの表面に対して、指示体が接触している場合は、タッチオフ誤判定を防止しながらも、指示体が離脱する場合は、確実にタッチオフ判定できるという効果を奏する。
【0105】
次に、第２実施形態に係るタッチセンサ装置について説明する。図８に、本発明の第２実施形態に係るタッチセンサ装置の動作及び制御方法、並びにタッチセンサ装置を動作させるためのプログラムを説明するためのフローチャートを示す。以下、第１実施形態と実質的に同様の構成に関しては第１実施形態と同じ符号を使用し、第１実施形態と異なる部分について主に述べる。第１実施形態においては、タッチオフ判定とタッチオン判定には共通の閾値（第１閾値）を使用したが、第２実施形態においては、タッチオン判定とタッチオフ判定とで異なる閾値を使用する。ここでは、タッチオフ判定に使用する閾値を第１閾値Ｔｈ１とし、タッチオン判定に使用する閾値を第２閾値Ｔｈ２とする。
【0106】
第１実施形態においては、接触中の信号を基に、第１閾値Ｔｈ１を適宜更新していた。この場合、前回の接触中の信号を基に計算された第１閾値Ｔｈ１は、前回と当回との接触の信号との差に応じて当回のタッチオン判定に不適当な値になる可能性がある。具体的には、接触中の信号の出力値が非常に高くなる可能性がある。前回の接触中の信号が非常に高い場合には第１閾値Ｔｈ１も非常に高くなるので、当回のタッチ判定においてタッチオン判定しにくくなる。一方、前回の接触中の信号が非常に低い場合は第１閾値Ｔｈ１も非常に低くなるので、当回のタッチ判定においては、指先が接触してなくても掌が接近するだけでオン誤判定してしまうことがある。
【0107】
そこで、第２実施形態においては、タッチオフ判定に使用する第１閾値Ｔｈ１は第１実施形態と同様に更新するが、タッチオン判定に使用する第２閾値Ｔｈ２は更新しない。すなわち、第２閾値は定数（固定型）とする。第２閾値Ｔｈ２は、タッチパネルの表面の掌をかざすことに伴う信号、あるいは迷い指に伴う信号を予め測定し、これらの信号の出力値に対して十分に高く設定する。例えば、第２閾値Ｔｈ２は、掌をかざした状態の信号の出力値よりも３ｐＦ〜５ｐＦ高く設定する。タッチパネルの表面の掌をかざすことに伴う信号測定において、タッチパネルと掌との距離を５ｍｍ〜５０ｍｍの間で設定するのが好ましい。これは、タッチパネルの表面と掌とが接触せずに、接近可能な最短距離は５ｍｍ程度であり、迷い指中の掌とタッチパネルの表面との距離は３０ｍｍ〜５０ｍｍであることによる。第２閾値Ｔｈ２は、第１閾値Ｔｈ１と共に閾値記憶機構１０９に記憶される。これは、タッチオン判定に関しては、指先が接触して、仮にタッチパネルが反応（マウスイベント）しなくても、ユーザはやり直そうという意識が働く。次回は、より深く接触しようとする。ここで、“深く”とはタッチパネルの表面と指先との接触面積を大きくすることである。これは、タッチオン判定については、指先が浅く接触した場合などのケースにおいて、タッチオン判定されることは必須ではない、という考え方に基づいている。
【0109】
本実施形態によれば、タッチオン判定の閾値（第２閾値Ｔｈ２）を定数として、第２閾値Ｔｈ２の値を迷い指に伴う信号などと比べて十分高くすることによって、タッチオン誤判定を抑制できるという効果がある。
【0110】
本発明の第３実施形態に係るタッチセンサ装置について説明する。図９に、本発明の第３実施形態に係るタッチセンサ装置の概略ブロック図を示す。第３実施形態においては、信号の出力値と閾値の比較に加えて、所定の単位時間（第２単位時間）における信号の変化の大きさ（以下「信号の第１差分値」）もタッチ判定の指標に使用する。
【0111】
第３実施形態に係るタッチセンサ装置３００は、第１実施形態の構成に加えて、さらに差分算出機構３１１を備える。差分算出機構３１１は、信号算出機構３０５によって算出された信号の出力値及び信号記憶機構３０７に記憶された信号の出力値から、所定時間当たりの信号の第１差分値を算出する。
【0112】
次に、タッチセンサ装置３００の動作及び制御方法、並びにタッチセンサ装置３００を動作させるためのプログラムについて説明する。図１０に、本発明の第３実施形態に係るタッチセンサ装置の動作及び制御方法、並びにタッチセンサ装置を動作させるためのプログラムを説明するためのフローチャートを示す。
【0113】
まず、動作開始（Ｓ３００）後、接触判定機構３１０は、第１実施形態と同様にタッチオフ判定する（Ｓ３０１）。次に、信号取得機構３０２は、ｉ回目のタッチ判定の判断において、信号を取得する。信号算出機構３０５は、第１実施形態と同様に、信号の出力値ｆ［ｉＴ］を算出する。
【0114】
次に、差分算出機構３１１は、第２単位時間ｊＴにおける信号の第１差分値ｇｊ［ｉＴ］を算出する（Ｓ３０３）。信号の第１差分値ｇｊ［ｉＴ］は、ｆ［ｉＴ］−ｆ［（ｉ−ｊ）Ｔ］で算出される（ステップＡ０３）。図１０に示す形態においては、第２単位時間を決める係数ｊを２としており、例えば、Ｔが２５ｍｓｅｃである場合、第２単位時間は５０ｍｓｅｃなる。信号の出力値ｆ［（ｉ−２）Ｔ］は、（ｉ−２）回目のループで取得されて、信号記憶機構３０７に保持された信号データである。但し、ｉが３以下の場合は、ｆ［（ｉ−２）Ｔ］はｆ［１Ｔ］とする。
【0115】
次に、接触判定機構３１０は、差分算出機構３１１によって算出された第１差分値ｇ２［ｉＴ］と、閾値記憶機構３０９に設定された第３閾値Ｔｈ３とを比較する（Ｓ３０４）。第１差分値ｇ２［ｉＴ］が第３閾値Ｔｈ３よりも大きい場合、ｉを１つカウントアップしてから（Ｓ３０５）、接触判定機構３１０はタッチオン判定する（Ｓ３０８）。
【0116】
Ｓ３０４において、第１差分値ｇ２［ｉＴ］が第３閾値Ｔｈ３以下である場合、接触判定機構は、第１実施形態又は第２実施形態と同様にして、信号の出力値ｆ［ｉＴ］と第１閾値Ｔｈ１又は第２閾値Ｔｈ２とを比較する（Ｓ３０６）。図１０に示す形態においては、第２実施形態と同様にして定数である第２閾値Ｔｈ２を使用している。信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第２閾値Ｔｈ２よりも大きい場合、ｉを１つカウントアップしてから（Ｓ３０５）、接触判定機構３１０はタッチオン判定する（Ｓ３０８）。一方、Ｓ３０６において、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第２閾値Ｔｈ２以下である場合、ｉを１つカウントアップしてから（Ｓ３０７）、Ｓ３０２に戻る。この場合、接触判定機構３１０はタッチオン判定しない。
【0117】
次に、タッチオン判定（Ｓ３０８）後、ｉ回目のタッチ判定の判断において、信号算出機構３０５は、信号の出力値ｆ［ｉＴ］を算出する（Ｓ３０９）。
【0118】
次に、信号比較機構３０６は、第１実施形態と同様にして、ｉ回目の信号の出力値ｆ［ｉＴ］と（ｉ−ｑ）回目の信号の出力値ｆ［（ｉ−ｑ）Ｔ］とを比較する（Ｓ３１０）。図１０に示す形態においては、ｑ＝３としてある。ｉ回目の信号の出力値ｆ［ｉＴ］がｉ−３回目の信号の出力値ｆ［（ｉ−３）Ｔ］以下である場合、差分算出機構３１１は、Ｓ３０３と同様に、第１差分値ｇ２［ｉＴ］＝ｆ［ｉＴ］−ｆ［（ｉ−２）Ｔ］を計算する（Ｓ３１４）。次に、接触判定機構３１０は、第１差分値ｇ２［ｉＴ］と負の第３閾値−Ｔｈ３とを比較する（Ｓ３１５）。第１差分値ｇ２［ｉＴ］が負の第３閾値−Ｔｈ３よりも小さい場合、ｉを１つカウントアップしてから（Ｓ３１６）、接触判定機構３１０はタッチオフ判定する（Ｓ３１０）。一方、Ｓ３１５において、第１差分値ｇ２［ｉＴ］が負の第３閾値−Ｔｈ３以上である場合、接触判定機構３１０は、信号の出力値ｆ［ｉＴ］と第１閾値Ｔｈ１とを比較する（Ｓ３１７）。信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１閾値Ｔｈ１よりも小さい場合、ｉを１つカウントアップしてから（Ｓ３１６）、接触判定機構３１０はタッチオフ判定する（Ｓ３０１）。Ｓ３１７において、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１閾値Ｔｈ１以上である場合、ｉを１つカウントアップしてから（Ｓ３１８）、Ｓ３０９に戻る。この場合、接触判定機構３１０はタッチオフ判定しない。
【0119】
Ｓ３０４とＳ３０６、及びＳ３１５とＳ３１７では、第１差分値と第３閾値との比較と、信号の出力値と第１閾値との比較をタッチ判定に用いている。指示体の接触及び指示体の離脱が遅い場合には、単位時間当たりの差分値が小さく、Ｓ３０４及びＳ３１５ではタッチ判定できないことになるが、Ｓ３０６とＳ３１７において信号の出力値も利用することにより、確実にタッチ判定できるようになる。例えば、もし、指先が離脱しても、仮にタッチオフ判定されないと、マウスクリックダウン（ポインタ選択）が維持されてしまう。そして、指示体の接触と無関係な信号を基に、ポインタの座標位置を計算するため、座標位置がランダムな値となり、ユーザの意思と異なる座標位置でポインタ選択・決定されてしまう。この現象は誤動作であり、またタッチセンサ装置が自動で、元の正常な状態に復帰できないという、非常に深刻な状態となる。
【0120】
上記形態においては、例えば、Ｓ３０４やＳ３１５においては、正負を考慮したが、差分値と閾値とは絶対値で比較しても良い。
【0121】
第３閾値Ｔｈ３は、その絶対値が１ｐＦ〜３ｐＦに設定すると好ましい。この範囲であれば、素手、また手袋を装着した場合でも、指先がタッチパネルに接触したり、又はタッチパネルとの接触を解除したりしたときにタッチ判定することができる。
【0122】
第２単位時間は、８ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃに設定すると好ましい。信号変化に要する時間を考慮した第２単位時間を設定することにより、タッチ判定において、掌の接近に伴う影響を大幅に減少することができる。また、掌を近づけたまま、掌を静止する、迷い指に伴う影響も大幅に減少できる。これは、タッチパネルの表面に対して、掌が接近して、掌を水平に移動させる動作も、指先の接触動作に比べて非常に遅いことによる。
【0123】
なお、上記形態においては、差分値をタッチオン判定及びタッチオフ判定の両方に使用しているが、差分値はいずれか一方の判定にのみに使用してもよい。また、上記形態においては、第３閾値をタッチオン判定及びタッチオフ判定に共通の閾値として用いたが、タッチオン判定とタッチオフ判定とで第３閾値を異なる値に設定してもよい。
【0124】
第３実施形態のその他の形態は、第１実施形態と同様である。上記説明においては、第２実施形態との組み合わせを例に説明したが、第３実施形態は、第２閾値を使用しない第１実施形態と組み合わせることも可能である。
【0125】
第３実施形態によれば、ユーザが手袋を装着していた場合やタッチパネル３０１のカバーガラス（保護層）が厚い場合であっても適切にタッチ判定することができる。また、カバーガラスを厚くすることにより、タッチセンサ装置の耐久性を向上させることができる。特に、差分値を用いるタッチ判定のみでは手袋装着時のタッチオフ判定を誤るおそれがあるが、第１実施形態のタッチオフ判定に差分値を用いるタッチ判定を組み合わせることにより、手袋を装着した場合であっても確実にタッチオフ判定することが可能となる。
【0126】
第１〜第３実施形態に係るタッチセンサ装置においては、タッチオン判定された後に、信号の出力値を一定の割合で減少させてタッチオフ判定させる場合と、信号の出力値を周期的に増減させながら、全体的に減少させてタッチオフ判定させる場合とで、タッチオフ判定時の第１閾値Ｔｈ１が異なる。すなわち、信号の出力値を周期的に増減させるほうが、第１閾値Ｔｈ１を低くすることができる。
【0127】
指示体とタッチパネルとの距離の観点でいえば、信号の出力値を周期的に増減させながら、全体的に減少させてタッチオフ判定させる場合のほうが、信号の出力値を一定の割合で減少させてタッチオフ判定させる場合よりも、タッチオフ時における指示体とタッチパネルの距離を離すことができる。
【0128】
ここで、信号の出力値を周期的に増減させる場合、信号がひとたび減少し、ひとたび増加する周期の周波数は２．５Ｈｚ以下であると好ましい。信号が増加しているか否かを判定する単位時間である第１単位時間は２００ｍｓｅｃ以下が好ましいので、信号増減を正弦波としてサンプリングするには、信号増減の周期は４００ｍｓｅｃ以上である必要があるからである。１周期において、信号の出力値の減少の大きさは、信号の出力値の増加の大きさより大きくなるように設定し、減少の大きさの絶対値は、増加の大きさの絶対値よりも１ｐＦ以上３ｐＦ以下であるように設定する。また、第１周期の信号減少で、信号の出力値が第１閾値Ｔｈ１より小さくなると、タッチオフ判定される距離Ｌが十分に長くならない。従って、第１周期の信号減少によって、信号の出力値が第１閾値Ｔｈ１より小さくならないように信号減少量を設定する。また、一方、信号の出力値を一定の割合で減少させる場合、１秒当たり０．１２ｐＦ減少させるようにする。第１閾値Ｔｈ１は、現在の信号の出力値ｃ×感度α（＝０．６）によって更新する。
【0129】
このように指示体の昇降を繰り返して、タッチパネルの表面から指示体を離すことによって、ドラッグ動作中の信号推移を再現し、タッチセンサ装置における第１閾値更新の効果を確認することが可能となる。
【0130】
本発明の電子機器は、本発明のタッチセンサ装置を備える。本発明の電子機器としては、例えば、ゲーム機、携帯情報端末、ＰＤＡ、カーナビゲーション、ノートパソコン、携帯ＤＶＤプレーヤ、飛行機やバスの客席に取り付けるテレビ・ゲーム機、ファクトリ・オートメーション（ＦＡ）機器等が挙げられる。
【0131】
本発明のプログラムは、タッチセンサ装置に上記各機能や各手順を実現させることができるものである。
【0132】
次に、本発明の第４実施形態に係る電子機器について説明する。図１１に、本発明のタッチセンサ装置を備える本発明の電子機器の概略分解斜視図を示す。図１２に、図１１に示す電子機器の概略平面図を示す。図１１及び図１２においては、電子機器としてＬＣＤを例示的に図示している。図１２においては、対向基板の図示を省略してある。なお、図１１及び図１２は、断面でない部分であっても、視認しやすいようにハッチを付してある。また、図１１及び図１２において、上記実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【0133】
第４実施形態に係る電子機器４０１は、本発明のタッチセンサ装置４００を備える。電子機器４０１は、対向電極４１２と、画素電極４０５と、配線４０４，４０６，４０８と、対向電極４１２と配線４０４，４０６，４０８との間に介在する液晶４０２と、を有する。対向電極４１２は、インピーダンス面として兼用される。電子機器４０１は、配線４０４，４０６，４０８の少なくとも一部を電気的に浮遊させる、又は、配線４０４，４０６，４０８の少なくとも一部を電気的に浮遊させたうえで、インピーダンス面に印加する交流電圧を配線４０４，４０６，４０８の少なくとも一部に印加するスイッチ部４１６，４１７，４１８，４２１を更に有する。ＬＣＤ４０１は、対向電極４１２、液晶４０２及び画素電極４０５から成る三層構造を有し、対向電極４１２がインピーダンス面として兼用され、インピーダンス面に印加する交流電圧を蓄積容量線４０８にも同時に印加する又は走査線４０６を電気的に浮遊させるスイッチ部４１６，４１７，４１８，４２１を更に有する。
【0134】
電流検出回路２９によって検出された電流を基に、信号の出力値及び差分値が算出され、タッチオン判定及びタッチオフ判定に使用される。タッチオン判定及びタッチオフ判定に関することは、上記第１〜第３実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【0135】
第１実施形態においては、タッチセンサ装置は、表示装置と別体として製造されていた。これに対して、第４実施形態においては、表示装置にＬＣＤ４０１を用いて、表面型静電容量結合式のタッチセンサ装置４００が内蔵されている。例えば、ＬＣＤ４０１の対向電極４１２に用いる透明導電層をインピーダンス面として利用する。これにより、タッチセンサ装置４００及び電子機器４０１の製造工程を簡略化し、製造コストを低減することができる。さらに、タッチセンサ装置４００の専用の基板が不要となるので、軽量かつ薄型になる。そして、光の透過率が高く表示装置の画質が良くなるという効果も得られる。
【0136】
しかし、対向電極４１２は液晶素子４０２を介してＴＦＴ基板４１０に接近しているため、液晶素子４０２などの極めて大きな静電容量が存在する。そのため、ＴＦＴ基板４１０上の電極及び配線（蓄積容量線４０８、信号線４０４、走査線４０６等）の電位によって、対向電極４１２とＴＦＴ基板４１０との間に電位差が生じることになる。したがって、インピーダンス面を兼ねる対向電極４１２は、極めて大きな寄生容量の影響を受ける。その結果、タッチセンサ機能のＳ／Ｎが減少することにより、タッチの存在を感知してタッチの位置を正確に検出することが困難になってしまう。
【0137】
そこで、第４実施形態においては、表示期間と位置検出期間とを時間的に分割する。そして、位置検出期間において、表示領域４０３をその外部に対してハイインピーダンスにして、電気的にフローティングにする。あるいは、位置検出期間において、ＴＦＴ基板４１０上の電極及び配線に、対向電極４１２と同じ電圧を印加する。これらの結果、表示領域４０３と対向電極４１２との間の容量結合により、表示領域４０３が対向電極４１２と同じ電位に保持される。このため、表示領域４０３の電位が対向電極４１２と同じ電位に追従するので、対向電極４１２に対する寄生容量の影響を極めて小さくできる。
【0138】
第４実施形態に係る電子機器４０１の詳細について説明する。第４実施形態においては、表示領域外部から表示領域内部へ電気信号を伝えるための配線上にスイッチ素子を設けた構成としている。具体的には、表示領域４０３の外部の第２回路部（走査線駆動回路４１４、信号線駆動回路４１５等）から表示領域４０３の内部の第１回路部（ＴＦＴ４１１等）へ電気信号を伝えるための配線部上に、第１ハイインピーダンススイッチ部４１６、第２ハイインピーダンススイッチ部４１７、第３ハイインピーダンススイッチ部４１８が設けられている。
【0139】
ここで、表示領域４０３の外部の第２回路部は、表示領域４０３の内部の第１回路部と同一基板上に形成されていても、外部基板上にあってもよい。表示領域４０３の外部の第２回路部が表示領域４０３の内部の第１回路部と同一基板上に設けられる場合、表示領域４０３の外部と外部基板とを結ぶ配線部上にハイインピーダンススイッチ部４１６，４１７，４１８を設けることが好ましい。具体的には、ハイインピーダンススイッチ部４１６，４１７，４１８が設けられる配線部は、信号線４０４、走査線４０６、蓄積容量線４０８、電源線（図示せず）の少なくとも１つであることが好ましい。
【0140】
また、ハイインピーダンススイッチ部４１６，４１７，４１８を制御するスイッチング制御回路を備えることが好ましい。スイッチング制御回路は、電流検出回路２９が電流を検出する期間に、表示領域４０３の外部から表示領域４０３の内部へ電気信号を伝えるための配線部の少なくとも１つをハイインピーダンスに制御することが好ましい。
【0141】
ここで、ハイインピーダンススイッチ部４１６，４１７，４１８とスイッチング制御回路とにより、「インピーダンス制御機構」を構成することができる。この「インピーダンス制御機構」は、ＴＦＴ基板４１０上に形成されてもよいし、別体の制御回路基板に形成されてもよい。
【0142】
この「インピーダンス制御機構」は、接触位置を検出する検出期間中に、ＴＦＴ基板４１０の表示領域４０３内の第１回路部を、表示領域４０３外の第２回路部に対して電気的にハイインピーダンスとすることができる。また、この「インピーダンス制御機構」は、第１回路部と第２回路部とを接続する配線部に形成されるハイインピーダンススイッチ部４１６，４１７，４１８と、ハイインピーダンススイッチ部４１６，４１７，４１８をオンオフ制御するスイッチング制御回路と、を含むことができる。
【0143】
次に、ハイインピーダンススイッチ部４１６，４１７，４１８の動作について説明する。表示領域４０３の内部（画素マトリクス部内）の第１回路部と、表示領域４０３の外周部の第２回路部との間を、電気的にハイインピーダンスとするために、表示領域４０３の外周部は次のような構成になっている。走査線４０６の信号パスにはそれぞれ第１ハイインピーダンススイッチ部４１６が設けられており、信号線４０４の信号パスにはそれぞれ第２ハイインピーダンススイッチ部４１７が設けられており、蓄積容量線４０８の信号パスにはそれぞれ第３ハイインピーダンススイッチ部４１８が設けられている。ハイインピーダンススイッチ部４１６，４１７，４１８は、スイッチング制御回路によってスイッチング制御される。これにより、表示領域４０３の外部から内部へ電気信号を伝えるための走査線４０６や信号線４０４をハイインピーダンスにすることが可能となる。
【0144】
位置検出期間は、垂直ブランキング期間を利用する。位置検出期間において、ハイインピーダンススイッチ部４１６，４１７，４１８は、図１２に示すように、全てオフ状態となる。このとき、信号線４０４、走査線４０６及び蓄積容量線４０８は、表示領域４０３の外部の配線（走査線駆動回路４１４、信号線駆動回路４１５及び共通電極ＣＯＭに接続されている配線）に対して、ハイインピーダンスとされる。
【0145】
また、位置検出期間において、ＣＯＭ−電流検出回路切り替えスイッチ部４２１は、電流検出回路２９を含む交流電圧源２７側に対して導通状態となる。図１２に示すスイッチの状態において、交流電圧源２７によって生成される同相の交流電圧をＴＦＴ基板４１０の四隅近傍にある電極４３０ａ〜４３０ｄに印加する。電極４３０ａ〜４３０ｄは異方性導電体４３４を介して対向電極４１２と電気的に接続しているので、対向電極４１２の四隅近傍に交流電圧が印加される。
【0146】
図１３に、第４実施形態に係る電子機器４０１の各部の電圧を示すタイミングチャートを示す。対向電極４１２の電圧はＶｃ、信号線４０４の電圧はＶｄ、走査線４０６の電圧はＶｇ、画素電極４０５の電圧はＶｓで、それぞれ示した。走査線４０６の電圧Ｖｇと画素電極４０５の電圧Ｖｓとの差をＶｇｓで示した。対向電極４１２、信号線４０４、走査線４０６及び画素電極４０５は、共通電極ＣＯＭ又は電流検出回路２９に配線を介して電気的に接続される。共通電極ＣＯＭ又は電流検出回路２９の切り替えには、ＣＯＭ−電流検出回路切り替えスイッチ部４２１が使用される。
【0147】
また、表示駆動期間の後に、位置検出期間がある構成としている。なお、図中には各電圧の例を示しているが、信号線４０４の電圧Ｖｄは書き込む信号によって電圧が異なるため、特に数値は記入していない。図１３の電圧のタイミングチャートを参照すると、位置検出期間中、各走査線４０６は、ハイインピーダンスであり、かつ、対向電極４１２と容量結合している。そのため、対向電極４１２の電圧振幅と同振幅で走査線４０６の電圧Ｖｇが変動する。
【0148】
以上のように第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏しながらも、位置検出期間において、画素マトリクス内部の回路（画素電極４０５等）が外部の回路に対してハイインピーダンスとされるため、対向電極４１２に交流電圧を印加する際に、対向電極４１２から見た寄生容量が極めて小さくなる。具体的には、背景技術（表示領域を電気的にフローティングしない構成）では寄生容量が例えば１５ｎＦであるのに対して、第４実施形態では寄生容量が例えば１００ｐＦまで小さくなる。この結果、電流検出回路２９から出力される信号のＳ／Ｎ比が、背景技術では例えば４×１０−４であるのに対して、第４実施形態では例えば６×１０−２と１４０倍になる。
【0149】
また、位置検出期間中は、ＴＦＴ４１０のゲート電圧及びソース電圧がともに対向電極４１２の電圧振幅と同振幅で電圧が変化するために、ゲート電圧とソース電圧の相対的な差は一定となり、トランジスタのＶｇｓは変動しない。この結果、位置検出期間の駆動による画質劣化への影響を最小限にするといった格別な効果が得られる。
【0150】
ここで、表示領域４０３の内部と外部とを電気的にハイインピーダンスとするハイインピーダンススイッチ部４１６，４１７，４１８としてｎチャネル型ＴＦＴを用いている。しかし、このハイインピーダンススイッチ部は、ｐチャネル型のＴＦＴでもよいし、ｎチャネル型とｐチャネル型とを組み合わせたトランスファーゲートでもよい。
【0151】
このようにして、タッチセンサ装置４００及び電子機器４０１の製造工程を簡略化し、製造コストを低減できる。更に、タッチセンサ装置４００の専用の基板が不要であるので、軽量かつ薄型になる。そして、光の透過率が高く表示装置の画質が良いという効果がある。
【0152】
タッチ検出用のインピーダンス面である対向電極４１２と指示体２３との間には、絶縁性基板４１、及び偏向板がある。絶縁性基板４１の厚さは、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍとすることができる。偏向板の厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍとすることができる。この場合、指示体２３と対向電極４１２との距離が長くなる。このため、タッチセンサ装置と表示装置とを組み立てで外付けするタイプと比べると、本実施形態の電子機器４０１においては、指示体２３と対向電極４１２とで形成される静電容量が小さくなり、これに伴い、掌などの接近に伴う信号の影響が大きく、正確なタッチ判定が困難となる場合がある。そこで、第１〜第３実施形態に記載の構成によって、掌の接近に伴う影響を低減し、指示体の接触に伴う信号変化を捉えながらも、指示体の離脱の際には、確実にタッチ判定される、という効果がある。その他の構成、作用及び効果は、第１〜第３実施形態と同様である。
【0153】
次に、本発明の第５実施形態に係るタッチセンサ装置について説明する。ここでは、第４実施形態と実質的に同様の構成に関しては図示を略し、第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１４に、本発明のタッチセンサ装置を内蔵した第５実施形態に係る電子機器の対向基板を示す平面模式図を示す。図１５に、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った概略断面図を示す。なお、図１４は、断面でない部分であっても、視認しやすいようにハッチを付してある。また、図１４及び図１５において、上記実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【0154】
第５実施形態に係る電子機器は、インピーダンス面５０１に印加する交流電圧を対向電極４１２及び蓄積容量線（第４実施形態参照）にも同時に印加するスイッチ部（第４実施形態参照）を備える。すなわち、第４実施形態と異なる点は、対向基板１１９にある。
【0155】
第４実施形態においては、電子機器であるＬＣＤの対向電極４１２を位置検出期間中にタッチセンサとして用いて、表示領域外部に対して表示領域を電気的にハイインピーダンスにしている。この結果、対向電極４１２の寄生容量が低減されているものの、タッチに伴う容量と比べて、対向電極４１２から見た寄生容量が依然として遥かに大きい。
【0156】
これに対して、図１５を参照すると、第５実施形態においては、対向電極４１２が下側に形成された絶縁性基板４１上に、透明導電層から成る位置検出導電層５０１が形成されている。この位置検出導電層５０１を、タッチパネルの一部として利用する。更に、位置検出導電層５０１上に絶縁性の保護層３７が形成されている、ここで、保護層３７として偏光板を用いるとよい。この理由は、偏光板はＬＣＤを表示するのに必要であり、タッチセンサ装置用に保護層３７を形成するための工程が不要であることによる。
【0157】
図１４を参照すると、位置検出導電層５０１の四隅にそれぞれ電極４３０ａ〜４３０ｄが形成されており、電極４３０ａ〜４３０ｄにそれぞれ電流検出回路２９ａ〜２９ｄが電気的に接続されている。更に、電流検出回路２９ａ〜２９ｄを介して、交流電圧源２７が電気的に接続されている。
【0158】
ここで、第４実施形態の対向電極４１２の透明導電層と比べて、位置検出導電層５０１は、ＴＦＴ基板に対して遠く、タッチセンサ装置の表面（指示体の接触面）に対して近くなる。したがって、対向電極４１２と比べて、位置検出導電層５０１から見た寄生容量は小さく、指示体の接触に伴う静電容量が大きい。この結果、タッチセンサ装置のＳ／Ｎが向上する。
【0159】
ただし、指示体の接触に伴う静電容量に対して、位置検出導電層５０１から見た寄生容量の変動の方が大きいという問題がある。特に、ＬＣＤの表示内容に伴う変動が問題である。これは、液晶分子の誘電率異方性に起因するもので、表示内容によって配向が変化し、位置検出導電層５０１の寄生容量に作用する原理に基づいて生じる問題である。この結果、信号処理回路は、タッチの存在の有無を感知することが難しいといった問題が生じる。つまり、信号処理回路は、指先の接触で信号が変化したのか、あるいは、表示内容が変化したから信号が変化したのかを区別しにくい。
【0160】
図１６に、第５実施形態における電子機器の電極の電圧を示すタイミングチャートを示す。位置検出導電層５０１の電圧は、図１６のＶａで示した。他の電圧は、第４実施形態と同様の記号が割り当てられるとともに、同様の電圧が印加されている。Ｖａは交流電圧源２７の電圧とし、対向電極４１２の電圧ＶｃにもＶａと同位相・同振幅の電圧が印加されている。この結果、対向電極４１２が、位置検出導電層５０１に対する理想的なシールド層として機能するようになり、対向電極４１２とＴＦＴ基板との間に存在する誘電体の誘電率変動で生じる、対向電極４１２から見たＴＦＴ基板の静電容量の変動の影響を受けにくくなる。
【0161】
この結果、位置検出導電層５０１の寄生容量（より正確には寄生容量として検出される信号）が顕著に減少する。また、人体の指と位置検出導電層５０１とで形成される静電容量に対して、ＬＣＤの表示内容に伴う静電容量の変動の方を小さくでき、タッチの有無を正確に検出できるという効果がある。その他の構成、作用及び効果は、第１〜第４実施形態と同様である。
【0162】
本発明の第６実施形態に係るタッチセンサ装置について説明する。図１７に、本発明の第６実施形態に係るタッチセンサ装置の概略ブロック図を示す。第３実施形態においては、所定の単位時間（第２単位時間）当たりの信号の変化の大きさ（信号の第１差分値）と第３閾値Ｔｈ３とを比較し、タッチオンか否かを判断するが、第２単位時間は初期設定で決まる固定値であった。第６実施形態においては、タッチ毎の状況に応じて第２単位時間を自動的に調節する。また、外挿値を利用して掌の接近に伴う影響を考慮して指示体の位置を算出する。
【0163】
第６実施形態に係るタッチセンサ装置６００は、第３実施形態の構成に加えて、さらに単位時間当たりの信号の出力値の変化の大きさを判定する変化判定機構６１３、外挿値を算出する外挿算出機構６１４、及び接触判定や指示体の位置の算出に使用する外挿値を記憶する外挿記憶機構６１５を備える。なお、上記実施形態のおいては表記していなかったが、図１７においては、本実施形態の説明のため、差分値を記憶する差分記憶機構６１２及び指示体の位置を算出する位置算出機構６１６を図示してある。差分記憶機構６１２及び位置算出機構６１６は、本実施形態のみが有する要素ではない。
【0164】
図１８に、本発明の第６実施形態に係るタッチセンサ装置の動作及び制御方法、並びにタッチセンサ装置を動作させるためのプログラムを説明するためのフローチャートを示す。第６実施形態においては、パネルの四隅で取得されるチャンネル信号の出力値のひとつをｆｃｈ［ｉＴ］とする。指示体の接触位置は、各チャンネル信号の出力値ｆｃｈ［ｉＴ］をもとに算出される。４つのチャンネル信号の出力値ｆｃｈ［ｉＴ］の合計値を信号の出力値ｆ［ｉＴ］とし、信号の出力値ｆ［ｉＴ］をもとに、タッチオン判定等を行う。フローチャートの各ステップの説明では、極力４チャンネル信号の合計値ｆ［ｉＴ］を使用し、位置算出に関するステップのみに各チャンネルの信号の出力値ｆｃｈ［ｉＴ］を使用する。図４０に、本実施形態を基にした実施例８における測定結果を示す。図４０には、以下の説明に対応する説明が付されている。
【0165】
まず、初期設定後、接触判定機構６１０は、第１実施形態と同様にタッチオフ判定する（Ｓ６０１）。次に、ｉ回目のタッチ判定の判断において、信号取得機構６０２は、信号を取得する。信号算出機構６０５は、第１実施形態と同様に、信号の出力値ｆ［ｉＴ］を算出する（Ｓ６０２）。
【0166】
次に、差分算出機構６１１は、第３単位時間当たりの信号の第２差分値ｇ１［ｉＴ］を算出する（Ｓ６０３）。ここで、信号の第２差分値ｇ１［ｉＴ］は、ｇ１［ｉＴ］＝ｆ［ｉＴ］−ｆ［（ｉ−１）Ｔ］で算出される。第３単位時間は、ｆ［ｉＴ］が緩やかに変化しているか否かを判断するための区間である。例えば、第３単位時間は１６ミリ秒（＝１Ｔ＝１＊１６ミリ秒）と設定することができる。
【0167】
次に、変化判定機構６１３は、第２差分値ｇ１［ｉＴ］と第４閾値Ｔｈ４とを比較する（Ｓ６０４）。ここで、第４閾値Ｔｈ４は、ｆ［ｉＴ］が緩やかに変化しているか否か、すなわち掌の接近に伴い信号変化しているか否かを判断する閾値であり、予め閾値記憶機構６０９に記憶させておく。第４閾値Ｔｈ４は、第３閾値Ｔｈ３をｍａｘ（ｎ−ｍ）で除算した値とする（Ｔｈ４＝Ｔｈ３／ｍａｘ（ｎ−ｍ））。第３閾値Ｔｈ３は、第３実施形態と同様にしてタッチオン判定するための閾値である。ｍは、指示体とタッチセンサとの接触に伴うｆ［ｉＴ］の急上昇を判定するｉであり、ｎはタッチオン判定されるｉである。このとき、タッチオン判定か否かを判断する第２単位時間は（ｎ−ｍ）Ｔとなる。ｍａｘ（ｎ−ｍ）は、（ｎ−ｍ）の上限値であり、（ｎ−ｍ）Ｔの上限値をｍａｘ｛（ｎ−ｍ）Ｔ｝とする。例えば、Ｔ＝１６ミリ秒とし、ｍａｘ（ｎ−ｍ）＝５と設定した場合、ｍａｘ｛（ｎ−ｍ）Ｔ｝＝５＊１６ミリ秒＝８０ミリ秒となる。第３閾値Ｔｈ３を１．５ｐＦと設定した場合、第４閾値Ｔｈ４は、０．３ｐＦ（＝Ｔｈ３／ｍａｘ（ｎ−ｍ）＝１．５ｐＦ／５）となる。
【0168】
Ｓ６０４において、第２差分値ｇ１［ｉＴ］が第４閾値Ｔｈ４以下である場合、Ｓ６０５でｉを１つカウントアップしてから、Ｓ６０２に戻る。一方、第２差分値ｇ１［ｉＴ］が第４閾値Ｔｈ４より大きい場合、ｉをｍに代入し、ｆ［ｉＴ］が急上昇しはじめる第１変化点をｍＴより１Ｔ前である時刻（ｍ−１）Ｔにおけるｆ［（ｍ−１）Ｔ］とする（Ｓ６０６）。
【0169】
次に、ｉを１つカウントアップし（Ｓ６０７）、Ｓ６０２同様にして、信号取得機構６０２は信号を取得し、信号算出機構６０５は、信号の出力値ｆ［ｉＴ］を算出する（Ｓ６０８）。
【0170】
次に、Ｓ６０３と同様にして、差分算出機構６１１は、第３単位時間当たりの信号の第２差分値ｇ１［ｉＴ］を算出する（Ｓ６０９）。差分記憶機構６１２は、第２差分値ｇ１［ｉＴ］を記憶する。
【0171】
次に、変化判定機構６１３は、第２差分値ｇ１［ｉＴ］と第４閾値Ｔｈ４とを比較する（Ｓ６１０）。ここでは、第２差分値ｇ１［ｉＴ］が第４閾値Ｔｈ４以上である場合、ｉを１つカウントアップしてから（Ｓ６１１）、Ｓ６０８に戻る。一方、第２差分値ｇ１［ｉＴ］が第４閾値Ｔｈ４より小さい場合、外挿算出機構６１４は、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１変化点を過ぎて急上昇してからも、第１変化点以前の緩やかな上昇の傾向をもとに第１変化点から時刻ｉＴまで外挿する外挿値をもとめる（Ｓ６１２）。ここでは、第２単位時間（ｉ−ｍ＋１）Ｔ、及び第１変化点の信号の出力値ｆ［（ｍ−１）Ｔ］をもとに、外挿値ｅ［ｉＴ］を２＊ｆ［（ｍ−１）Ｔ］］−ｆ［（２ｍ−ｉ−２）Ｔ］とする。外挿記憶機構６１５は、外挿値ｅ［ｉＴ］を記憶する。
【0172】
後述の実施例における図４１を参照して、外挿値ｅ［ｉＴ］＝「２＊ｆ［（ｍ−１）Ｔ］−ｆ［（２ｍ−ｉ−２）Ｔ」の数式を説明する。時刻ｉＴと第１変化点の時刻（ｍ−１）Ｔとの差は（ｉ−ｍ＋１）Ｔである。時刻（ｍ−１）Ｔから（ｉ−ｍ＋１）Ｔまえの時刻は（２ｍ−ｉ−２）Ｔであり、このときの信号はｆ［（２ｍ−ｉ−２）Ｔ］である。第１変化点の時刻は（ｍ−１）Ｔであるので、第１変化点の信号はｆ［（ｍ−１）Ｔ］である。時刻（ｍ−１）Ｔから（ｉ−ｍ）Ｔまえの信号から、時刻（ｍ−１）Ｔの信号を減算すると、ｆ［（ｍ−１）Ｔ］−ｆ［（２ｍ−ｉ−２）Ｔ］となる。この減算値と第１変化点のｆ［（ｍ−１）Ｔ］とを加算すると、外挿値ｅ［ｉＴ］は「２＊ｆ［（ｍ−１）Ｔ］−ｆ［（２ｍ−ｉ−２）Ｔ］」となる。
【0173】
外挿値ｅ［ｉＴ］は、ｆｃｈ［ｉＴ］が第１変化点を過ぎて急上昇しても、第１変化点以前の緩やかな上昇の傾向をもとに第１変化点から時刻ｉＴまで外挿して求めることができる。外挿値をもとめる目的は、指先とパネル表面との接触に伴って、信号が急上昇している間も、指だけでなく掌もパネル表面に対して接近するので、この区間における掌の信号成分の増加を見込むことにより、より正確に掌の接近に伴う信号を推測するためである。
【0174】
次に、差分算出機構６０３は、信号の出力値ｆ［ｉＴ］と外挿値ｅ［ｉＴ］との差を算出する。次に、接触判定機構６１０は、その差と第３閾値Ｔｈ３と比較する（Ｓ６１３）。差（ｆ［ｉＴ］−ｅ［ｉＴ］）が第３閾値Ｔｈ３以下である場合、ｉを１つカウントアップしてから（Ｓ６１４）、Ｓ６０２に戻る。これは、タッチオン判定の閾値に達しないため、タッチオン判定をはじめからやり直すことに相当する。一方、差（ｆ［ｉＴ］−ｅ［ｉＴ］）が第３閾値Ｔｈ３より大きい場合、ｉをｎに代入し、ｆ［ｉＴ］が飽和しはじめる第２変化点をｎＴから１Ｔ前である時刻（ｎ−１）Ｔとし、時刻（ｎ−１）Ｔにおける信号の出力値をｆ［（ｎ−１）Ｔ］とし、タッチオン判定する（Ｓ６１５）。
【0175】
第４閾値Ｔｈ４については、第３閾値Ｔｈ３をｍａｘ（ｎ−ｍ）で除算した値とした場合、ｍａｘ｛（ｎ−ｍ）Ｔ｝を短くするにつれて、第４閾値Ｔｈ４が高くなるので、Ｓ６０４において第２差分値ｇ１［ｉＴ］が第４閾値Ｔｈ４より小さくなりやすい。一方、Ｓ６０４において第２差分値ｇ１［ｉＴ］が第４閾値Ｔｈ４より大きくなる区間が、ｍａｘ｛（ｎ−ｍ）Ｔ｝だけ続くと、Ｔｈ４＝Ｔｈ３／ｍａｘ（ｎ−ｍ）より、Ｓ６１３における差（ｆ［ｉＴ］−ｅ［ｉＴ］）が第３閾値Ｔｈ３より大きくなることがあり、タッチオン判定される。
【0176】
ここで、ｅ［ｉＴ］でなく、第１変化点ｆ［（ｍ−１）Ｔ］を使用する場合、必然的にｆ［ｉＴ］−ｆ［（ｍ−１）Ｔ］＞Ｔｈ３が成り立つ。以下、この根拠を説明する。ｇ１［ｉＴ］はｆ［ｉＴ］とｆ［（ｉ−１）Ｔ］との差分値である。時刻（ｍ−１）Ｔから時刻ｉＴまでにおいて、区間Ｔあたりの各々の差分値ｇ１は次のとおりである。・ ｇ１［ｉＴ］＝ｆ［ｉＴ］−ｆ［（ｉ−１）Ｔ］
・ ｇ１［（ｉ−１）Ｔ］＝ｆ［（ｉ−１）Ｔ］−ｆ［（ｉ−２）Ｔ］
・ ｇ１［（ｍ＋１）Ｔ］＝ｆ［（ｍ＋１）Ｔ］−ｆ［ｍＴ］
・ ｇ１［ｍＴ］＝ｆ［ｍＴ］−ｆ［（ｍ−１）Ｔ］
次に、ｇ１［ｍＴ］〜ｇ１［ｉＴ］を加算すると、右辺のｆ［ｉＴ］、−ｆ［（ｍ−１）Ｔ］以外は消去され数式１となる。
・ ｇ１［ｉＴ］+ｇ１［（ｉ−１）Ｔ］+・・・+ｇ１［ｍＴ］=ｆ［ｉＴ］−ｆ［（ｍ−１）Ｔ］ （数式１）
Ｓ６０４のｇ１［ｉＴ］＞Ｔｈ４がＴＲＵＥになる区間が、ｍａｘ｛（ｎ−ｍ）Ｔ｝だけ続くとすると、数式２が成り立つ。
・ ｇ１［ｉＴ］+ｇ１［（ｉ−１）Ｔ］+・・・+ｇ１［ｍＴ］＞Ｔｈ４＊ｍａｘ｛（ｎ−ｍ）Ｔ｝ （数式２）
数式１、数式２の左辺である、ｇ１［ｉＴ］+ｇ１［（ｉ−１）Ｔ］+・・・+ｇ１［（ｍ）Ｔ］を消去すると、ｆ［ｉＴ］−ｆ［（ｍ−１）Ｔ］＞Ｔｈ４＊ｍａｘ｛（ｎ−ｍ）｝となる。初期設定より、Ｔｈ４＝Ｔｈ３／ｍａｘ（ｎ−ｍ）が成り立つので、Ｔｈ４、ｍａｘ（ｎ−ｍ）を消去して、ｆ［ｉＴ］−ｆ［（ｍ−１）Ｔ］＞Ｔｈ３となる。
ここで、ｆ［（ｍ−１）Ｔ］は第１変化点であり、Ｓ６０４のｇ１［ｉＴ］＞Ｔｈ４がＴＲＵＥになる区間が、ｍａｘ｛（ｎ−ｍ）Ｔ｝だけ続くと、Ｔｈ４＝Ｔｈ３／ｍａｘ（ｎ−ｍ）より、必然的にｆ［ｉＴ］−ｆ［（ｍ−１）Ｔ］＞Ｔｈ３が成り立つ。一方、外挿点ｅ［ｉＴ］を使用した場合について説明する。外挿点ｅ［ｉＴ］は時刻（ｍ−１）Ｔまでの緩やかな上昇傾向をもとに、（ｍ−１）Ｔが過ぎても、緩やかな上昇傾向をもとに、時刻ｉ時点での外挿点を算出するので、たいていｆ［（ｍ−１）Ｔ］＜ｅ［ｉＴ］となるので、必ずしもｆ［ｉＴ］−ｅ［（ｎ−１）Ｔ］＞Ｔｈ３は成り立たない。
【0177】
外挿算出機構６１４は、タッチオン判定時の４チャンネルの外挿値の合計をｅ［（ｎ−１）Ｔ］＝２＊ｆ［（ｍ−１）Ｔ］］―ｆ［（２ｍ―ｎ―１）Ｔ］に確定する。また、各チャンネルの外挿値をｅｃｈ［（ｎ−１）Ｔ］＝２＊ｆｃｈ［（ｍ−１）Ｔ］］―ｆｃｈ［（２ｍ―ｎ―１）Ｔ］とし、これらの外挿値を外挿記憶機構に記憶させる。ここまででタッチオンが確定したので、次にタッチオフ判定に入る。
【0178】
次に、閾値算出機構６０８は、ｆ［ｉＴ］＊αをタッチオフ判定の第１閾値Ｔｈ１とし、閾値記憶機構６０９に記憶させる（Ｓ６１６）。ここで、αは、第１実施形態と同様に、タッチオフ判定の第１閾値Ｔｈ１を計算するためのパラメータである。例えば、αは０．６に設定する。次に、ｉを１つカウントアップする（Ｓ６１７）。
【0179】
次に、Ｓ６０２と同様にして、信号算出機構６０５は、信号の出力値ｆ［ｉＴ］を取得する（Ｓ６１８）。
【0180】
次に、差分算出機構６１１は、Ｓ６０３と同様にして、第３単位時間当たりの信号の第２差分値ｇ１［ｉＴ］を算出する（Ｓ６１９）。
【0181】
次に、接触判定機構６１０は、信号の出力値ｆ［ｉＴ］と第１閾値Ｔｈ１とを比較する（Ｓ６２０）。信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１閾値Ｔｈ１より小さい場合、ｉを１つカウントアップしてから（Ｓ６２１）、Ｓ６０１に戻る。すなわち、タッチオフ判定され、次のタッチオン待ちとなる。一方、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１閾値Ｔｈ１以上である場合、位置算出機構６１６は、各チャンネル信号の出力値と各チャネルの外挿値との差（ｆｃｈ［ｉＴ］−ｅｃｈ［（ｎ−１）Ｔ］）を基に、指示体の位置を算出する（Ｓ６２２）。ここで、ｅｃｈ［（ｎ−１）Ｔ］は、指示体が指である場合、掌の信号成分に相当する。すなわち、掌の信号成分の除いた値を基に指示体の位置を算出する。
【0182】
次に、変化判定機構６１３は、Ｓ６１９で算出した第２差分値ｇ１［ｉＴ］と０とを比較する（Ｓ６２３）。第２差分値ｇ１［ｉＴ］が０以下である場合、Ｓ６２４を経由せずに、Ｓ６２５に進む。一方、第２差分値ｇ１［ｉＴ］が０より大きい場合、ｆ［ｉＴ］＊αを新たなタッチオフ判定の第１閾値Ｔｈ１とする（Ｓ６２４）。次に、ｉを１つカウントアップしてから（Ｓ６２５）、Ｓ６１８に戻る。
【0183】
第６実施形態においては、信号の出力値ｆｃｈ［ｎＴ］から掌の接近に伴う影響を除去することによって、指示体の位置精度を高めることができる。位置精度に関して、タッチに伴う急峻な信号変化、すなわち第２単位時間（ｎ−ｍ）Ｔ当たりの信号変化はシグナル（Ｓ）成分となり、掌の接近に伴う緩やかな信号変化、すなわち第２単位時間（ｎ−ｍ）Ｔ以前の信号変化はノイズ（Ｎ）成分となる。第２変化点以降で信号の出力値ｆｃｈ［ｉＴ］が飽和すると、Ｓ６１２において第２差分値ｇ１［ｉＴ］は第４閾値Ｔｈ４より小さくなる。ここでは、信号の出力値ｆｃｈ［ｉＴ］が飽和した時刻ｎＴでタッチオン判定されて、時刻（ｎ＋１）Ｔで、タッチしてからはじめの位置座標が算出される。信号の出力値ｆｃｈ［ｉＴ］が飽和してから位置座標を算出することによって、タッチに伴う急峻な信号変化すなわちシグナルをもれなく抽出し、Ｓ／Ｎを高めて、タッチしてからはじめての位置座標をより正確に算出することができる。
【0184】
また、Ｓ６２２における位置算出に付随して、マウスイベント等のタッチセンサ装置から反応があるが、信号の出力値ｆｃｈ［ｉＴ］が飽和した時刻（ｎ＋１）Ｔでは、指先とパネル表面とがきちんと接触した直後であるので、タッチセンサ装置からの応答の時刻は適切である。また、Ｓ６２２においては、位置算出を時刻（ｎ＋１）Ｔで実施したが、時刻ｎＴで実施することも可能である。
【0185】
以上より、タッチ前後の信号の出力値ｆ［ｉＴ］の時間変化をもとに、タッチオンか否かを判定する第２単位時間を自動的に調節して、掌の接近に伴う信号を推測する。そして、掌の接近に伴う影響を除去することによって、タッチオン誤判定を抑制しながらも、位置精度を改善するという効果を奏する。
【0186】
なお、Ｓ６１２で算出した外挿値の算出方法について、第１変化点以前の緩やかな信号変化をもとに近似式を算出し、第１変化点から時刻ｉＴまで外挿して、外挿値をもとめてもよい。たとえば、近似式の算出方法については、｛（ｍ−６）Ｔ〜（ｍ−１）Ｔ｝のｆｃｈ［ｉＴ］について、線形近似式を最小二乗法で算出してもよい。この場合、ｆｃｈ［ｉＴ］にノイズが重畳し、ｆｃｈ［ｉＴ］が変動する場合に、ランダムノイズが平均化されて除去されるので、外挿値をより正確に算出できる。
【0187】
Ｓ６１３及びＳ６２２において掌の接近に伴う信号に外挿値を使用したが、第１変化点を使用してもよい。外挿値と比べて、第１変化点の算出は簡単であり、算出する過程を大幅に減らすことが可能である。
【0188】
第６実施形態のその他の形態は、第１実施形態及び第３実施形態と同様である。
【0189】
次に、第７実施形態に係るタッチセンサ装置について説明する。図１９に、第７実施形態に係るタッチセンサ装置の概略断面図を示す。図２０に、第７実施形態に係るタッチセンサ装置の概略平面図を示す。第１実施形態においては、表面型静電容量方式タッチパネルを例にして説明したが、第７実施形態においては、投影型静電容量方式タッチパネルを例にして説明する。図１９は、投影型静電容量方式タッチパネル付ＬＣＤの断面模式図であり、図２０は、その平面模式図である。図２０においては、投影型の動作原理を簡潔に図示するため、図１９に示した保護ガラス７０５、タッチパネル基板７０３、ＬＣＤ７０１の図示を省略してある。
【0190】
ＬＣＤ７０１上に配されたタッチセンサ装置７００は、ＬＣＤ７０１上に形成され、図面上上下方向に延在する複数のＹ透明電極７０２と、Ｙ透明電極７０２上に形成されたタッチパネル基板７０３と、タッチパネル基板７０３上に形成され、図面上左右方向に延在する複数のＸ透明電極７０４と、Ｘ透明電極７０４上に形成された保護ガラスと、Ｘ透明電極７０４及びＹ透明電極７０２の静電容量の変化を検知するコントローラ７０６と、を備える。Ｘ透明電極７０４とＹ透明電極は、マトリクス形状に構成されている。
【0191】
図２０には、各Ｘ透明電極７０４が検出した静電容量をプロットしたグラフ及び各Ｙ透明電極７０２が検出した静電容量をプロットしたグラフを示す。タッチセンサ装置７００においては、Ｘ透明電極７０４及びＹ透明電極７０２に指示体２３が近づくと、電極間の静電容量が増加し、コントローラ７０６がＸ透明電極７０４及びＹ透明電極７０２の静電容量の変化を検知し、指示体２３の位置を検出する。Ｘ透明電極７０４及びＹ透明電極７０２の静電容量は指示体２３の接触付近で極大値となる。
【0192】
また、投影型静電容量方式タッチパネルを例にとって説明したが、第１実施形態に示す第１閾値Ｔｈ１をタッチのオン・オフのみを検出するタッチスイッチに適用してもよい。
【0193】
第７実施形態のその他の形態は、第１実施形態と同様である。
【実施例】
【0194】
［実施例１］第１実施形態に係るタッチセンサ装置について、ベースライン補正をした信号の推移をシミュレーションすると共に、ドラッグ操作中に信号推移の低下があることを確認した。カバーガラスの厚さを０．５ｍｍとし、タッチパネルに対して、指先、及び掌などの接近状態を変えた場合の検出信号値ｈ（ｉＴ）、及び信号の出力値ｆ（ｉＴ）の推移を図２１に示す。ｈ（ｉＴ）、及びｆ（ｉＴ）は、電圧値から静電容量値に換算されている。信号の出力値ｆ（ｉＴ）は上記式５に基づいて算出した。指示体は指先とした。
【0195】
図２１を参照すると、指先、及び掌などの人体の接近が無い状態で、検出信号値ｈ（ｉＴ）は５ｐＦであったが、信号の出力値ｆ（ｉＴ）は、ほぼ０であった（図２１のｔ＝０〜０．２秒）。これは、ベースライン補正によって、寄生容量に伴う信号が、ベースラインによって相殺（キャンセル）されたことによる。また、指先、及び掌などの人体の接近がある状態においても、寄生容量に伴う信号がベースラインによってキャンセルされて、ユーザの動作に伴う信号が抽出される。ｔ＝０．２〜０．７秒において、掌などの人体の接近によって、信号が緩やかに上昇した。次に、掌を近づけてから、指先とＬＣＤに表示されているアイコンなどとの水平方向の位置関係を、ユーザは無意識のうちに再確認する傾向が有り、位置関係がずれていれば指先の位置を調整する。そこで、指先がタッチパネルの表面に接触はしていないが、タッチパネルの表面と掌とが距離がほぼ一定に保たれており、掌の水平移動も無い状況を想定したところ、信号が４ｐＦとほぼ一定であった（ｔ＝０．７〜０．９秒）。
【0196】
次に、指先がタッチパネルの表面に接触すると、信号が１０ｐＦに急峻に増加した（ｔ＝０．９〜０．９５秒）。次に、タッチパネルの表面上で指先が静止しているか、もしくはドラッグ動作したところ、ｔ＝１．１５〜３．７５秒において、信号が増減した。ドラッグ動作中において信号が低下する傾向が見られ、ｔ＝２．３５秒のとき信号が６．５ｐＦと最も小さくなった。第１閾値が例えば６．５ｐＦ以上に設定されていた場合には、タッチオン中であってもタッチオフ判定されることになる。
【0197】
次に、タッチパネルの表面に対して指先が離脱すると、信号が８ｐＦから４ｐＦに減少した（ｔ＝３．７５〜３．９５秒）。次に、指先が離脱したものの、掌や腕が接近したままであると、信号が４ｐＦと一定であった（ｔ＝３．９５〜４．１５秒）。次に、タッチパネルから掌や腕も遠ざかると、信号が減少した。（ｔ＝４．１５〜４．６５秒）。その後、信号が０ｐＦとなった（ｔ＝４．６５秒〜）。
【0198】
これより、指示体が接触しているドラッグ操作中に信号が低下することがあることが確認されると共に、誤判定されるおそれがあることも確認された。
【0199】
図２１は、タッチに伴うｆ［ｉＴ］の時間変化、及び掌の接近に伴うｆ［ｉＴ］の時間変化を想定したシミュレーション結果であるが、上記シミュレーションと同じ条件で検出信号値ｈ（ｉＴ）を測定した。図２２に、検出信号値ｈ（ｉＴ）の測定結果を示す。図２２は、ベース補正前のデータであり、浮遊容量が約１００ｐＦと高くなっている。図２２によれば、シミュレーション結果と同様にして指示体が接触しているドラッグ操作中に信号が低下することがあることが確認された。
【0200】
［実施例２］実施例で得られた信号推移に対して、図２に示す第１実施形態に係るフローのように、タッチオン判定後、信号が上昇した場合にタッチオフ判定の第１閾値を更新し、信号が下降（又は一定）する場合は第１閾値を更新しないとして、第１閾値の推移を算出した。図２３に、第１閾値（Ｔｈ１）の信号推移を示す。第１閾値の初期値は８ｐＦと設定した。信号の推移は図２１と同じである。
【0201】
タッチパネルの表面に指先が接触し、信号が１０ｐＦまで高くなり、タッチオン判定された（ｔ＝０．９〜０．９５秒）。
【0202】
次に、本実施例においては、図２に示すフローチャートと異なり新たな信号の出力値を取得せずに、タッチオン判定された直後（ｔ＝０．９５秒）、タッチオン判定された時の信号の出力値１０ｐＦと３回前の信号の出力値４ｐＦとを比較する。タッチオン判定された時の信号の出力値のほうが大きいので、タッチオン判定された時の信号の出力値１０ｐＦを基に、タッチオン判定後の第１閾値を更新する。ここでは、感度αを０．６に設定した。第１閾値Ｔｈ１＝現在の信号（１０ｐＦ）＊感度（０．６）から、新たな第１閾値Ｔｈ１は６ｐＦと計算される。ここで、現在の信号は、信号が上昇中と判定されたループと同一のループで取得された信号である。ここで、ベースライン補正によって、寄生容量に伴う信号がキャンセルされているので、現在の信号（１０ｐＦ）を基に第１閾値Ｔｈ１を計算する場合、第１閾値Ｔｈ１においても寄生容量に伴う成分を排除できる。このようにして、タッチセンサ装置の製造ばらつき、あるいはタッチセンサ装置の周囲環境の影響によって、寄生容量が変化しても、ベースライン補正によって、第１閾値Ｔｈ１を適切に設定可能となる。
【0203】
信号が１０．５ｐＦから８．５ｐＦに減少している期間（ｔ＝１．３５〜１．５５秒）では、第１閾値Ｔｈ１は６．３ｐＦのままで、更新されない。次のステップで、信号の出力値ｆ［ｉＴ］と第１閾値Ｔｈ１とを比較するが、信号が閾値より大きいので、タッチオフ判定されない。
【0204】
次に、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が８．５ｐＦから９ｐＦに増加している期間（ｔ＝１．５５〜１．７５秒）では、第１閾値Ｔｈ１が５．１ｐＦ〜５．４ｐＦに更新される。ｔ＝２．３５秒においては、指先が接触中に信号の出力値ｆ［ｉＴ］が６．５ｐＦと最も小さくなるが、第１閾値Ｔｈ１は４．５ｐＦに更新されており、信号が第１閾値Ｔｈ１より大きいので、タッチオフ誤判定されない。
【0205】
ここで、例えば、タッチオフ判定及びタッチオン判定の第１閾値Ｔｈ１が８ｐＦと一定であった場合、タッチオフ誤判定してしまうことになる。本実施形態の効果が得られる理由は、信号が増減を繰り返しながら、信号が概ね低下していく場合に第１閾値Ｔｈ１を低く調整できることにある。
【0206】
次に、タッチパネルの表面に対して、指先が離脱し、信号が８ｐＦから４ｐＦに減少する（ｔ＝３．７５〜３．９５秒）期間では、信号が減少しているので第１閾値Ｔｈ１は５．４ｐＦから更新されない。信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１閾値Ｔｈ１より小さくなったときに、タッチオフ判定する。このようにして、指先が離脱する場合には、確実にタッチオフ判定できる。この作用は、指先が離脱する場合に、信号が単調減少する傾向による。さらに、指先が離脱すると、信号の減少量が大きいので、閾値が更新されなければ、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１閾値Ｔｈ１より小さくなることによる。次に、指先が離脱したものの、掌などが接近している。このとき、信号が４ｐＦと一定であったが（ｔ＝３．９５〜４．１５秒）、指先が離脱した時点で、既にタッチオフ判定されている。
【0207】
図２３は、タッチに伴うｆ［ｉＴ］の時間変化、及び掌の接近に伴うｆ［ｉＴ］の時間変化を想定したシミュレーション結果であるが、上記シミュレーションと同じ条件で信号の出力値ｆ［ｉＴ］及び第１閾値Ｔｈ１の変化を測定した。図２４に、信号の出力値ｆ［ｉＴ］及び第１閾値Ｔｈ１の測定結果を示す。図２４によれば、シミュレーション結果と同様にして、指示体が接触しているドラッグ操作中に信号が低下すること、及び第１閾値Ｔｈ１を低く調整できることが確認された。
【0208】
［実施例３］第２実施形態に係るタッチセンサ装置について、信号の出力値の推移をシミュレーションした。図２５に、信号の出力値、第１閾値及び第２閾値の推移を示す。掌をタッチパネルに接近させた状態における信号の出力値が４ｐＦであったので、第２閾値Ｔｈ２は８ｐＦに設定し、プログラム開始後に更新されない定数とした。
【0209】
図２５は、タッチに伴うｆ［ｉＴ］の時間変化、及び掌の接近に伴うｆ［ｉＴ］の時間変化を想定したシミュレーション結果であるが、上記シミュレーションと同じ条件で信号の出力値ｆ［ｉＴ］、第１閾値Ｔｈ１及び第２閾値Ｔｈ２の変化を測定した。図２６に、信号の出力値ｆ［ｉＴ］、第１閾値Ｔｈ１及び第２閾値Ｔｈ２の測定結果を示す。図２６によれば、第１閾値Ｔｈ１がシミュレーション結果と同様の変化をすることが確認された。
【0210】
［実施例４］第３実施形態に係るタッチセンサ装置について信号の出力値の推移をシミュレーションした。図２７に、信号の出力値、差分値、第１閾値及び第２閾値の推移を示すグラフを示す。図２７においては、第３閾値の図示は省略してある。
【0211】
タッチパネルの表面に対して、掌が接近すると（ｔ＝０．２〜０．７秒）、信号の出力値が緩やかに上昇し、差分値ｇ２［ｉＴ］は０．４ｐＦであった。次に、タッチパネルの表面に掌が接近しているが、人指し指は掌の内にあり、静止しているとき（ｔ＝０．７〜０．９秒）、差分値ｇ２［ｉＴ］はほぼ０ｐＦであった。
【0212】
次に、タッチパネルの表面に指先が接触すると（ｔ＝０．９〜０．９５秒）、信号の出力値が急峻に立ち上がり、この間の差分値ｇ２［ｉＴ］の極大値は６ｐＦであった。次に、タッチパネルの表面上で、指先が静止していると（ｔ＝０．９５〜３．７５秒）、差分値ｇ２は０．２ｐＦ程度あった。タッチパネルの表面から指先が離脱すると（ｔ＝３．７５〜３．８秒）、信号の出力値が急峻に立ち下がっており、この間の差分値ｇ２［ｉＴ］の極小値は−６ｐＦであった。
【0213】
指先が離脱直後（ｔ＝３．８〜４秒）、タッチパネルの表面に掌が接近したままであり、差分値ｇ２［ｉＴ］はほぼ０ｐＦであった。次に、タッチパネルの表面に対して掌が遠ざかると（ｔ＝４〜４．５秒）、差分値ｇ２［ｉＴ］は−０．４ｐＦであった。
【0214】
掌の接近する場合の差分値ｇ２［ｉＴ］と比べて、指先の接触する場合の差分値ｇ２［ｉＴ］は１０倍以上であった。また、迷い指において、掌が接近しているものの、差分値はほぼ０であった。これらの差分値０．４ｐＦ〜６ｐＦの間に第３閾値Ｔｈ３を設定すれば、指先の接触と掌の接近とを判別できることが分かった。
【0215】
差分値は、第２単位時間設定に依存する。第２単位時間より短い期間の信号変化については、その信号変化を差分値としてそのまま抽出できる。一方、第２単位時間より、長く続く信号変化については、期間が長くなるにつれて差分値が減少する。
【0216】
図２７を参照すると、指先の接触に伴う信号の立ち上がり時間は５０ｍｓｅｃであり、掌の接近に伴う信号変化は５００ｍｓｅｃであった。掌の接近に伴う信号変化を排除するためには、第２単位時間はなるべく短い方がよく、指先の接触に伴う信号を抽出するにはその信号の立ち上がり時間より短くないほうがよい。したがって、指先の接触に伴う信号の立ち上がり時間を予め測定し、その立ち上がり時間、あるいは立ち上がり時間を目安に第２単位時間を設定するのが好ましい。
【0217】
図２７を参照すると、第２単位時間＝５０ｍｓｅｃに対して、指先の接触に伴う信号変化は５０ｍｓｅｃであったので、指先の接触に伴う信号変化の６ｐＦをそのまま、差分値として抽出されており、一方で、掌の接近に伴う信号変化は４ｐＦであるのに対して、差分値は０．４ｐＦと約１／１０に減少している。これにより、第２単位時間を５０ｍｓｅｃ前後に亘って設定することにより、指先の接触に伴う信号変化と、掌の接近に伴う信号変化とを区別できることが分かった。
【0218】
図２７は、タッチに伴うｆ［ｉＴ］の時間変化、及び掌の接近に伴うｆ［ｉＴ］の時間変化を想定したシミュレーション結果であるが、上記シミュレーションと同じ条件で信号の出力値ｆ［ｉＴ］、第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２及び差分値ｇ２［ｉＴ］の変化を測定した。図２８に、信号の出力値ｆ［ｉＴ］、第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２及び差分値ｇ２［ｉＴ］の測定結果を示す。図２８によれば、シミュレーション結果と同様の結果が得られることが確認された。
【0219】
［実施例５］第３実施形態に係るタッチセンサについて、指示体の離脱の動作速度を意図的に遅くした場合の信号の出力値及び差分値の推移をシミュレーションした。図２９に、信号の出力値、差分値、第１閾値及び第２閾値の推移を示すグラフを示す。
【0220】
指先の接触を解除する際、１秒間かけて指先を徐々に離脱した（ｔ＝３．７５〜４．７５秒）。このときの差分値ｇ２［ｉＴ］は−０．３ｐＦであり、掌が遠ざかるｔ＝４．９５〜５．４５秒での差分値ｇ２［ｉＴ］の−０．４ｐＦとほぼ同じであった。これより、差分値ｇ２［ｉＴ］のみをタッチ判定の指標に利用すると、タッチ判定が困難となってしまう場合があることが分かった。したがって、差分値のみならず、実施形態１に記載の信号の出力値自体をタッチ判定に利用することが好ましいことが分かった。
【0221】
図２９は、タッチに伴うｆ［ｉＴ］の時間変化、及び掌の接近に伴うｆ［ｉＴ］の時間変化を想定したシミュレーション結果であるが、上記シミュレーションと同じ条件で信号の出力値ｆ［ｉＴ］、第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２及び差分値ｇ２［ｉＴ］の変化を測定した。図３０に、信号の出力値ｆ［ｉＴ］、第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２及び差分値ｇ２［ｉＴ］の測定結果を示す。図３０によれば、シミュレーション結果と同様の結果が得られることが確認された。
【0222】
［実施例６］カバーガラスの厚さとタッチ判定との相関について検討した。図３１に、カバーガラスの厚さが異なる場合に、タッチパネルの表面と指先とが接触した場合の信号の出力値の推移と、掌とタッチパネルの表面との距離を１０ｍｍとして掌をかざした場合の信号の出力値の推移とを示す。図３２に、カバーガラスの厚さに対する信号の出力値の変化を示すグラフを示す。なお、タッチパネル９０１の表面と指示体である指先９２３とが接触した場合、実際はタッチパネル９０１の表面と掌との距離が数ｃｍと接近するが、図３１、及び図３２においては、指先の接触に伴う信号を抽出するために、タッチパネル９０１の表面に掌が数ｃｍまで接近することに伴う信号を無視する。
【0223】
保護層であるカバーガラス９３７の厚さが０．３ｍｍの場合、「指先９２３の接触に伴う信号の出力値」は「掌をかざすことに伴う信号の出力値」よりも大きいので、これらの信号の出力値の間に閾値を設定すればタッチ判定が可能となる。しかし、カバーガラス９３７の厚さを１．０ｍｍと厚くした場合、「指先の接触に伴う信号」は「掌をかざすことに伴う信号」よりも小さくなり、信号の大小関係が逆転し、単純に信号の大小関係を比較するだけでは、正確にタッチ判定することができなくなる。
【0224】
図３１は、タッチに伴うｆ［ｉＴ］の時間変化、及び掌の接近に伴うｆ［ｉＴ］の時間変化を想定したシミュレーション結果であるが、上記シミュレーションと同じ条件で信号の出力値ｆ［ｉＴ］の変化を測定した。図３２に、信号の出力値ｆ［ｉＴ］の測定結果を示す。図３２に示す測定においては保護層の厚さｄを０．２ｍｍとした。図３２によれば、シミュレーション結果と同様の結果が得られることが確認された。
【0225】
次に、指先９２３の接触に伴う信号の出力値、及び掌をかざすことに伴う信号の出力値について、平行平板導体の静電容量のモデルで計算した。面積Ｓ［ｍ２］、間隔ｄ［ｍ］の２枚の平行導体の間に、誘電率εの誘電体が均一に充填されている物体の静電容量ＣはＣ＝ε＊Ｓ／ｄで示される。ここで、ε＝εｒ＊ε０であり、εｒは物体の比誘電率であり、ε０は真空の誘電率８．８ｘ１０−１２（Ｆ／ｍ）である。
【0226】
図３２を参照すると、指先９２３の接触に伴う信号の出力値、及び掌をかざすことに伴う信号の出力値のカバーガラス９３７の厚さ依存性が示されている。指先９２３の接触に伴う信号の出力値Ｃｆの計算について（式６）、平行平板を指先９２３と透明導電層９３９とすると、誘電体はカバーガラス９３７となる。従って、比誘電率は、カバーガラス９３７の４．０とし、面積は、指先９２３とタッチパネル９０１の表面との接触面積８×１０−５（ｍ２）とし、距離は、カバーガラス９３７の厚さｄ（変数）とした。
【0227】
Ｃｆ＝８．８×１０−１２×４×８ｘ１０−５／ｄ＝２．８×１０−１５／ｄ（Ｆ） （式６）
【0228】
一方、掌をかざすことに伴う信号の出力値Ｃｈの計算については、平行導体を掌と透明導電層９３９とし、誘電体を大気とカバーガラス９３７とした。従って、これらの静電容量を直列接続して合成した（式７）。
【0229】
１／Ｃｈ＝１／Ｃａ＋１／Ｃｃ （式７）ここで、Ｃａは大気の静電容量、Ｃｃはカバーガラス９３７の静電容量とする。
【0230】
大気の静電容量Ｃａの計算については（式８）、比誘電率は空気の１．０とし、面積は掌の面積５×１０−３（ｍ２）とし、距離は掌とタッチパネル９０１の表面との距離１０ｍｍとした。
【0231】
Ｃａ＝８．８×１０−１２×１×５×１０−３／１×１０−２＝４．５×１０−１２（Ｆ） （式８）
【0232】
カバーガラス９３７の静電容量Ｃｃの計算については（式９）、比誘電率はカバーガラス９３７の４．０とし、面積は掌の面積５ｘ１０−３（ｍ２）とし、距離はカバーガラス９３７の厚さｄ（変数）とした。
【0233】
Ｃｃ＝８．８×１０−１２×４×５×１０−３／ｄ＝１．８×１０−１３／ｄ（Ｆ） （式９）
【0234】
式７、８、９より、Ｃｈ＝１．８×１０−１３／（ｄ＋０．０４） （Ｆ） （式１０）
【0235】
図３２において、カバーガラス９３７が厚くなるにつれて、指先９２３の接触に伴う信号の出力値は顕著に減少するが、掌をかざすことに伴う信号の出力値ほぼ一定となる。カバーガラス９３７の厚さが０．６５ｍｍより厚い場合は、指先９２３の接触に伴う信号の出力値が掌をかざすことに伴う信号の出力値より小さくなり、と大小関係が逆転する。この大小関係が逆転する厚さは、カバーガラス９３７の厚さの許容範囲の目安になる。この原因は、式６を参照すると、指先９２３の接触に伴う信号の出力値Ｃｆは、カバーガラス９３７の厚さｄに反比例する。一方、掌をかざすことに伴う信号の出力値は、掌とカバーガラス９３７の表面との距離に大きく依存性するが、この距離を一定に保つ条件下においては、カバーガラス９３７の厚さの依存性は非常に小さいことによる。以上より、単純に静電容量の大小関係を比較してタッチ判定する場合には、カバーガラス９３７が厚くなると正確なタッチ判定が困難となる。
【0236】
同様のことは、ユーザが手袋を装着した場合にも顕出される。すなわち、指先が接触する場合に、掌や腕などの人体の一部もタッチパネルに接近し、掌などと透明導電層とで静電容量が形成される。しかし、手袋を装着した指先と透明導電層とで形成される静電容量は小さくなるので、相対的に掌などの接近による影響が増加してしまうためである。
【0237】
そこで、指先の接触に伴う差分値（ΔＣｆ）及び掌の接近に伴う差分値ΔＣｈを計算する。指先の接触に伴う差分値（ΔＣｆ）は、式６、第２単位時間設定＝５０ｍｓｅｃ、及び信号変化時間 ＝５０ｍｓｅｃを基に計算される（式１１）。掌の接近に伴う差分値（ΔＣｈ）は式１０、第２単位時間設定＝５０ｍｓｅｃ、及び信号変化時間＝５００ｍｓｅｃを基に計算される（式１２）。
【0238】
ΔＣｆ＝ Ｃｆ×（第２単位時間設定）／（信号変化時間）＝２．８×１０−１２／ｄ×５０ｍｓｅｃ／５０ｍｓｅｃ
＝２．８×１０−１２／ｄ （式１１）
ΔＣｈ＝Ｃｈ×（第２単位時間設定）／（信号変化時間）
＝１．８×１０−１３／（ｄ＋０．０４）×５０ｍｓｅｃ／５００ｍｓｅｃ
＝１．８×１０−１４／（ｄ＋０．０４） （式１２）
但し、（信号変化時間）≦（第２単位時間設定）の場合、（第２単位時間設定）／（信号変化時間）＝１とする。
【0239】
図３４に、式１１、１２を基に、カバーガラスの厚さを変えて差分値を計算した結果を示す。図３４を参照すると、指先の接触に伴う差分値と比べて、掌の接近に伴う差分値が大きくなるカバーガラスの厚さは７．２ｍｍであった。図３２の信号の大小のみを比較した場合と比べて、タッチ判定の指標に差分値を利用すると、カバーガラスの厚さの許容範囲が約１０倍になるという顕著な効果があった。
【0240】
次に、掌の接近による影響を大幅に低減したことで、より小さな静電容量変化を検出可能になったので、手袋入力対応の可否を調べた。素手に手袋を装着して、タッチパネルの表面に接触すると、指先と透明導電層との間に静電容量が形成される。指先と透明導電層との間には手袋とカバーガラスが存在し、静電容量は、手袋とカバーガラスとに蓄積される静電容量の直列接続されたものとなる。手袋とカバーガラスとの比誘電率が等しいと近似すると、手袋の肉厚の分、カバーガラスが厚くなったものと等価と見なせる。
【0241】
図３５に、ビニル製の手袋を装着して、信号の出力値、差分値及び第１閾値の推移をシミュレーションした結果を示す。図３５においては、第１閾値Ｔｈ１の図示は省略してある。手袋は、肉厚が０．５ｍｍのビニル製のものを使用した。図２８などの素手（裸指）の場合と比べて、手袋を装着した場合の接触に伴う差分値は３ｐＦと約１／２になったが、差分値を利用し、掌の接近に伴う差分値０．４ｐＦと比べて、接触に伴う差分値３ｐＦは十分大きく、第３閾値Ｔｈ３をこれらの間に設定すれば、掌の接近と指先の接触とを判別可能であることが確認された。また、手袋を装着した場合の接触に伴う差分値３ｐＦより、第３閾値Ｔｈ３を小さく設定すれば、手袋を装着した場合よりも素手で接触した場合の信号が大きいので、同一の設定によって、手袋装着の指先の接触と素手の指先の接触とのどちらの場合に対しても、正確にタッチ判定可能となることも確認された。例えば、手袋を装着した場合の接触に伴う信号３ｐＦの３０％〜１００％の間でｔｈ３を設定すると好ましい。
【0242】
図３５は、タッチに伴うｆ［ｉＴ］の時間変化、及び掌の接近に伴うｆ［ｉＴ］の時間変化を想定したシミュレーション結果であるが、上記シミュレーションと同じ条件で信号の出力値ｆ［ｉＴ］、第１閾値Ｔｈ１、及び差分値ｇ２［ｉＴ］の変化を測定した。手袋として、肉厚０．２０ｍｍの合成樹脂素材のものを使用した。図３６に、信号の出力値ｆ［ｉＴ］、第１閾値Ｔｈ１、及び差分値ｇ２［ｉＴ］の測定結果を示す。図３６によれば、手袋を使用しても正確なタッチ判定が可能であることが確認された。
【0243】
タッチ判定の指標に差分値を利用することによって、掌の接近に伴う影響を大幅に低減できるので、掌の接近と指先との接触とを判別できることが分かった。これにより、より厚いカバーガラスを使用することが可能となると共に、手袋を装着して入力することが可能となる。
【0244】
［実施例７］タッチセンサ装置と指示体間の距離を変えながら、信号の出力値をシミュレーションした。図３７に、測定に使用した試験機の概略斜視図を示す。実施形態１と実質的に同様の構成に関しては実施形態１と同じ符号を使用する。試験機９０にはステージ８４が設けられており、ステージ８４上にタッチパネル１０１の表面を上に向けて電子機器１を配置した。指示体（剛体）８０の先端部８０ａは導体であり、先端部８０ａと試験機９０における回路のグランド（基準電位ノード）とが電気的に接続されている（図示せず）。先端部８０ａの下面の面積を３５（ｃｍ２）と、指先の接触面積の４０倍程度にして、指示体８０とタッチパネル１０１の表面との距離Ｌが数ｍｍと離れていても、指示体８０と透明導電層３９との間に、指先の接触に伴う静電容量と同等の静電容量が形成されるようにした。指示体８０の本体部８０ｂの表面は絶縁性であり、側面に距離センサ装置８２が取り付けられている。距離センサ装置８２には、距離Ｌの測定結果が表示される表示器が取り付けられている（図示せず）。本体部８０ｂと、指示体８０の高さを制御するモーターを内蔵したユニット８６とが接続されている。また、ユニット８６とスタンド８８とが接続されている。
試験機９０にはマイクロコントローラが内蔵されており（図示せず）、マイクロコントローラに組み込まれたプログラムによって、電子機器１が搭載するタッチパネル１０１の表面と指示体８０との距離Ｌを自動で制御し、その時のタッチパネル１０１と指示体８０との距離Ｌをモニタする。指示体８０の昇降によって、タッチパネル１０１の表面をドラッグ動作した場合のタッチセンサ装置１００で検出される静電容量の増減、もしくはタッチパネル１０１の表面に対して、指先を離脱した場合の静電容量の単調減少と同等の信号を与えることが可能となる。すなわち、ユーザがタッチセンサ装置１００を操作する場合と同等な静電容量変化を、本試験機９０からタッチセンサ装置１００に与えることが可能となる。また、タッチセンサ装置１００が静電容量変化を受けて、タッチセンサ装置１が外部にマウスイベントなど情報発信することによって、タッチセンサ装置１００が搭載する本発明の機能をより客観的に調べることが可能となる。
【0245】
図３８に、指示体８０を単調上昇させた場合の信号の出力値、第１閾値及び距離のシミュレーション推移を示す。距離センサ装置８２で測定した距離Ｌもあわせて示す。信号の出力値ｆ［ｉＴ］、第１閾値Ｔｈ１、及び第２閾値Ｔｈ２の値は、グラフの左側の縦軸の静電容量の目盛りを使用した。また、距離Ｌの値は、右側の縦軸の距離の目盛りを使用した。図３９についても、グラフの縦軸の使用方法については図３８と同様である。タッチセンサ装置１００のタッチ判定のプログラムとして、実施形態２に係る８に示すフローを使用した。
【0246】
まず、タッチパネル１０１の表面と指示体８０との距離Ｌを３０ｍｍに保つ（時間経過ｔ＝０〜５秒）。次に、タッチパネル１０１の表面に対して指示体８０を接近させていくと、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第２閾値Ｔｈ２＝８ｐＦより大きくなった時に、タッチオン判定された。このとき、電子機器１に搭載された表示器に表示されているポインタが選択された。次に、タッチパネル１０１の表面と指示体８０との距離Ｌが３ｍｍと接近すると、信号の出力値は１０ｐＦで一定となった（ｔ＝１５〜２０秒）。この時のタッチオフ判定の第１閾値Ｔｈ１は６ｐＦであった。
【0247】
次に、タッチパネル１０１の表面と指示体８０との距離Ｌを離していくと、静電容量が単調減少していった（ｔ＝２０〜９５秒）。第１閾値Ｔｈ１が６ｐＦから更新されずに、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１閾値Ｔｈ１より小さくなったときに、タッチオフ判定された。このときの信号は６ｐＦであり、距離Ｌは５．１ｍｍであった（ｔ＝５３．５秒）。
【0248】
図３９は、指示体８０の昇降を繰り返しながら、タッチパネル１０１の表面から指示体８０を離していった場合の信号の出力値、第１閾値及び距離のシミュレーション推移を示す。タッチオン判定までは、図３８の動作と同様であり、説明を省略する。
【0249】
指示体８０の昇降を繰り返して、タッチパネル１０１の表面から指示体８０を離していった（ｔ＝２０〜９５秒）。タッチパネル１０１の表面から指示体８０が離れるにつれて、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が概ね小さくなっていくが、指示体８０が下降する期間で、指示体８０とタッチパネル１０１の表面とが一旦近づくので、信号の出力値ｆ［ｉＴ］が上昇し、第１閾値Ｔｈ１が更新されるので、時間経過ともに概ね第１閾値Ｔｈ１も低下していく。信号の出力値ｆ［ｉＴ］が第１閾値Ｔｈ１より小さくなった際に、タッチオフ判定された。このときの信号は２．４ｐＦであり、距離Ｌは１２．８ｍｍであった（ｔ＝８４秒）。
【0250】
図３８の試験結果と図３９の試験結果とを比較すると、タッチオフ判定される際の距離Ｌが異なる。すなわち、指示体８０の昇降を繰り返して、タッチパネル１０１の表面から指示体８０を離していった方が、タッチオフ判定される際の距離Ｌが長くなった。これは、指示体８０を単調上昇した場合と比べて、昇降を繰り返して離していった方が、タッチオフの第１閾値Ｔｈ１が更新される期間があるので、タッチオフ判定される際の静電容量が小さくなることによる。
【0251】
次に、信号増減の周波数設定について図３９を参照して説明する。ｔ＝２０〜２５秒において信号の出力値ｆ［ｉＴ］が減少し、ｔ＝２５〜３０秒においては信号の出力値ｆ［ｉＴ］が増加している。信号が減少してから増加するｔ＝２０〜３０秒の間を１周期（信号増減の周期）とすると、ここでは信号増減の周期は１０秒であった。周波数は周期の逆数なので、信号が増減の周波数は０．１Ｈｚであった。ここで、信号の出力値は距離Ｌに概ね反比例し、信号の出力値の増減は、指示体８０の昇降によって制御されるので、信号増減の周波数と、指示体８０の昇降の周波数とは同じ値となる。
【0252】
次に、指示体８０の昇降を繰り返しながら上昇させていく動作において、信号増減の１周期あたりの指示体８０の距離の上昇量について、図３９を参照して説明する。ｔ＝２０〜２５秒の間に信号の出力値ｆ［ｉＴ］が１０ｐＦから８ｐＦに減少し、ｔ＝２５〜３０秒においては信号の出力値ｆ［ｉＴ］が８ｐＦから９ｐＦに増加している。従って、信号増減の１周期において、２ｐＦ減少してから１ｐＦ増加しているので、これらを加算すると１ｐＦ減少している。信号増減の全ての周期において、信号減少量を２ｐＦ、信号増加量を１ｐＦとしている。
【0253】
第１回の信号増減（ｔ＝２０〜３０秒）を第１周期とし、ｑ回目の周期を第ｑ周期とすると、第７周期のｔ＝８０〜８５ｓｅｃの間に、信号が４ｐＦから２ｐＦに減少する際に、信号の出力値が第１閾値Ｔｈ１より小さくなり、タッチオフ判定された。これは、第ｑ周期が後になるにつれて、信号の出力値が概ね低下していくので、その時の信号に対して、信号増減の１周期あたりの信号減少が相対的に大きくなることによる。具体的には、第１閾値Ｔｈは、第１閾値Ｔｈ１＝接触中の信号ｃ×感度（α＝０．６）で計算したので、信号増減の１周期において、信号の出力値が４０％以上減少する期間があると、信号の出力値が第１閾値Ｔｈ１より小さくなり、タッチオフ判定される。
【0254】
［実施例８］第６実施形態に係るタッチセンサ装置についてチャンネル信号の出力値の推移を測定した。設定条件は、上記第６実施形態に示した例と同じとした。図４０に、チャンネル信号の出力値の推移を示すグラフを示す。図４１に、４つのチャンネル信号の出力値の和の推移を示すグラフを示す。実施例８においては、第２単位時間（ｎ−ｍ）Ｔ当たりの信号の差分値が第３閾値Ｔｈ３＝１．５ｐＦより大きい場合、タッチオン判定される。ここで、第２単位時間は（ｎ−ｍ）Ｔ＝２＊１６ミリ秒＝３２ミリ秒とした。図４０の第２単位時間は、これ以前の緩やかな信号変化を含まず、かつ急上昇している信号変化をもれなく抽出している。第６実施形態のアルゴリズムを使用すれば、掌の接近に伴う信号とタッチに伴う信号とを区別できる。
【0255】
第２単位時間（ｎ−ｍ）Ｔの上限値をｍａｘ｛（ｎ−ｍ）Ｔ｝＝８０ミリ秒と初期設定したので、タッチ毎の状況に応じて１６ミリ秒乃至８０ミリ秒と自動的に調節された。ここで、パネル表面に向けて掌を勢いよく接近させて、掌とパネル表面とが接触する寸前で止めるという試験を行った。ｍａｘ｛（ｎ−ｍ）Ｔ｝を１６０ミリ秒とした場合、本試験においてタッチオン判定された。これは、指示体とパネル表面とが接触していないので誤判定である。一方、上限値ｍａｘ｛（ｎ−ｍ）Ｔ｝＝８０ミリ秒とした場合は、タッチオン判定されなかった。したがって、第２単位時間（ｎ−ｍ）Ｔを自動で調整するとともに、ｍａｘ｛（ｎ−ｍ）Ｔ｝＝８０ミリ秒に設定することによって、掌の接近に伴うタッチオン誤判定を抑制できることが分かる。
【0256】
次に、第６実施形態の効果を検証するために、右手の人さし指を使用してパネル表面をタッチし、タッチセンサ装置が算出したポインタの位置を測定した。図４２に、図４０に説明を付したものを示す。まず、掌の接近に伴う影響について説明する。タッチオン直後に、単にｆｃｈ［ｎＴ］を基に指示体２３の位置を算出した場合、パネル表面と指とが接触した箇所を基準に、ポインタ６３０の位置がＸ方向に＋８ｍｍ（右方向）、Ｙ方向に−２０ｍｍ（タッチする人の手前方向）ずれた。タッチした右手の人差し指に対して、右手の掌はおおむね右手前に位置しており、ポインタの位置ずれ方向と一致しており、ポインタの位置ずれの原因は掌の接近に伴う影響が存在していることが分かる。これに対して、タッチオン直後に、ｆｃｈ［（ｎＴ）］から掌の接近に伴う信号を除去し、位置を算出した場合、ポインタ６３０の位置ずれは指の接触位置からＸ方向、Ｙ方向ともに１ｍｍ以下と大幅に改善された。
【0257】
［実施例９］第７実施形態に係るタッチセンサ装置を用いて信号の出力値ｆ［ｉＴ］及び第１閾値Ｔｈ１の変化を測定した。閾値更新等の設定条件は第３実施形態と同様である。図４３に、信号の出力値ｆ［ｉＴ］及び第１閾値Ｔｈ１の測定結果を示す。全てのＸ透明電極７０４及びＹ透明電極７０２で検出された静電容量の合計をタッチに伴う容量ｆ［ｉＴ］とする。Ｔは１６ミリ秒とした。出力値ｆ［ｉＴ］ははじめほぼゼロから緩やかに上昇した後に急上昇してから飽和した。第１実施形態と同様に、ｆ［ｉＴ］が急上昇中にタッチオン判定されて、タッチオフの閾値である第１閾値Ｔｈ１がｆ［ｉＴ］をもとに算出された。
【0258】
ここで、信号の出力値ｆ［ｉＴ］は全てのＸ透明電極７０４及びＹ透明電極７０２で検出された静電容量の合計としたが、Ｘ方向の静電容量の極大値とＹ方向の静電容量の極大値を合計した値を使用してもよい。
【0259】
本発明のタッチセンサ装置及びその制御方法、電子機器並びにプログラムは、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。
【0260】
本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
【産業上の利用可能性】
【0261】
本発明は、表示面上において指示体を用いて指し示された位置座標を検出する面表示装置、又は指し示す動作の有無を検出する面表示装置に利用可能である。また、本発明の活用例として、ゲーム機、携帯情報端末、ＰＤＡ、カーナビゲーション、ノートパソコン、携帯ＤＶＤプレーヤ、飛行機やバスの客席に取り付けるテレビ・ゲーム機、ファクトリ・オートメーション（ＦＡ）機器に使用されるタッチセンサ機能が挙げられる。
【0262】
国内優先権の主張により優先権の基礎となる先の出願の全記載事項は、本願において追加又は変更した記載により一切影響を受けることなく、当初の記載事項のままその限りのものとして基礎出願日をもって有効であり、そのように解釈されるべきものである。また、本願において、追加ないし変更した記載事項については、本願の出願日をもって基準日とされる。
【符号の説明】
【0263】
１，４０１ 電子機器３ 筐体
５ ＬＣＤ
７ ＦＰＣ
１８ 電源装置
１９ メイン基板
２１ コントローラ
２３ 指（指示体）
２５ タッチに伴う静電容量
２６ 寄生容量
２７ 交流電圧源（電源部）
２８ｃ 電流−電圧変換回路
２９ａ〜２９ｄ 電流検出回路（電流検出部）
３５ グランド電位（アース電位）
３７ 保護層（カバーガラス）
３８ 電極
３９ 透明導電層（インピーダンス面）
４１ 絶縁性基板
５０ オペアンプ
５２ 抵抗素子
５４ａ〜５４ｄ ＡＣ−ＤＣ変換回路
５６ アナログ−デジタル変換回路
５８ マイクロコントローラ
６０ ＣＰＵ
６２ フラッシュメモリ
８０ 指示体（剛体）
８０ａ 指示体の先端部
８０ｂ 指示体の本体部
８２ 距離センサ装置
８４ ステージ
８６ 指示体の高さ制御ユニット
８８ スタンド
９０ 試験機
１００，３００，４００，６００ タッチセンサ装置
１０１，３０１，６０１ タッチパネル
１０２，３０２，６０２ 信号取得機構
１０３，３０３，６０３ 基準算出機構
１０４，３０４，６０４ 基準記憶機構
１０５，３０５，６０５ 信号算出機構
１０６，３０６，６０６ 信号比較機構
１０７，３０７，６０７ 信号記憶機構
１０８，３０８，６０８ 閾値算出機構
１０９，３０９，６０９ 閾値記憶機構
１１０，３１０，６１０ 接触判定機構
３１１，６１１ 差分算出機構
４０２ 液晶素子（液晶）
４０３ 表示領域
４０４ 信号線
４０５ 画素電極
４０６ 走査線
４０８ 蓄積容量線
４１０ ＴＦＴ基板
４１１ ＴＦＴ
４１２ 対向電極（透明導電層、インピーダンス面）
４１４ 走査線駆動回路
４１５ 信号線駆動回路
４１６ 第１ハイインピーダンススイッチ部（データ線のハイインピーダンススイッチ部）
４１７ 第２ハイインピーダンススイッチ部（ゲート線のハイインピーダンススイッチ部）
４１８ 第３ハイインピーダンススイッチ部（蓄積容量線のハイインピーダンススイッチ部）
４１９ 対向基板
４３０ａ〜４３０ｄ 電極
４２１ ＣＯＭ−電流検出回路切り替えスイッチ部（スイッチ部）
４３４ 異方性導電体
４３８ ＬＣＤのＦＰＣ
５０１ 位置検出導電層（透明導電層、インピーダンス面）
６１２ 差分記憶機構
６１３ 変化判定機構
６１４ 外挿算出機構
６１５ 外挿記憶機構
６１６ 位置算出機構
６３０ ポインタ
７００ タッチセンサ装置
７０１ ＬＣＤ
７０２ Ｙ透明電極
７０３ タッチパネル基板
７０４ Ｘ透明電極
７０５ 保護ガラス
７０６ コントローラ
９０１ タッチパネル
９２３ 指示体
９３７ 保護層（カバーガラス）
９３９ 透明導電層（インピーダンス面）
９４１ 絶縁性基板
Ｔｈ１〜Ｔｈ３ 第１〜第３閾値
ｆ［ｉＴ］ 信号の出力値
ｇｉ［ｉＴ］ 差分値
ＣＯＭ 共通電極