CN104731430B

CN104731430B - 触摸传感器装置及电子设备

Info

Publication number: CN104731430B
Application number: CN201410817209.7A
Authority: CN
Inventors: 柳濑慈郎; 野中义弘
Original assignee: NLT Technologeies Ltd
Current assignee: Tianma Microelectronics Co Ltd; Tianma Japan Ltd
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2019-03-01
Anticipated expiration: 2034-12-24
Also published as: US20150177980A1; CN104731430A; JP6369805B2; JP2015143967A; US9904464B2

Abstract

本发明涉及触摸传感器装置和电子设备。一种触摸传感器装置，包括：在多个位置处设定有多组基准坐标的阻抗面；设置在阻抗面上的多个检测电极；被构成为检测流经检测电极的电流的检测电路；存储基准标准值和基准正规值的存储部；位置坐标计算部，其被构成为获得通过将在每个检测时段中检测到的电流标准化所计算出的标准化值，并将标准化值映射到位置坐标；被构成为将位置坐标映射到第一正规值的第一正规值计算部；被构成为通过将每个检测时段的电流正规化计算第二正规值的第二正规值计算部；以及被构成为根据第一正规值和第二正规值的时间变化检测多个指示体的运动的触摸姿态检测部。

Description

触摸传感器装置及电子设备

技术领域

本发明涉及电容感应式触摸传感器装置、及包括该触摸传感器装置的电子设备。

背景技术

触摸传感器装置是检测使用指尖和笔等的指示体所指示的位置坐标、或指示动作的发生的装置。通常，触摸传感器装置与液晶显示器(以下，称作“LCD”)和有机电致发光显示器(以下，称作“有机EL显示器”)等表面显示装置组合使用。

通过将触摸传感器装置的输出输入到计算机并通过计算机控制显示单元的显示内容或控制仪器，能够实现用户友好的人机界面。现在，触摸传感器装置被广泛应用于日常生活中，例如，用于游戏机、个人数字助手、售票机、ATM(自动柜员机)、车辆导航装置等。另外，随着计算机的高性能化和网络连接环境的普及，由电子设备提供的服务多样化。因此，越来越需要具有触摸传感器装置的显示单元。

触摸传感器装置的已知的技术的例子包括电容感应式、电阻膜式、光学式、超音波式、以及电磁感应式。在这些触摸传感器装置中，电容感应式的触摸传感器装置经由薄玻璃或塑料的薄型材料检测指示体的触摸。因此，不需要在触摸时强力地按压装置，因此电容感应式的触摸传感器装置在对重复输入的耐久性方面是优异的。由于具有这种特征，电容感应式的触摸传感器装置在需要耐久性的工业用产品和白色家电(大型家电)等许多的应用领域中被广泛使用。

这种电容感应式的触摸传感器装置分类成投影电容式和表面电容式。

投影电容式是将X－Y透明电极形成为矩阵形式的方式。X透明电极和Y透明电极例如将玻璃或绝缘层置于它们之间而形成。当指示体接近X－Y透明电极时，电极之间的静电电容增加。控制器检测X－Y线的静电电容的变化，由此检测触摸指示体的位置。由于相互平行设置的透明电极群电绝缘，因此能够支持需要同时检测多个输入点的多触点操作。通过用多个手指同时触摸画面，能够例如使对象旋转并调整所显示的图像的分辨率。例如，PCT国际申请(JP-A)No.H09-511086的日译文中公开了这种投影电容式的技术。

另一方面，表面电容式的触摸传感器装置包括：绝缘性透明基板；在绝缘性透明基板的表面上均一地形成的透明导电层；以及在透明导电层上形成的薄的绝缘层。当驱动表面电容式的触摸传感器装置时，从形成在该透明导电层的四角上的检测电极施加AC电压。当用户利用指示体对触摸传感器装置的表面进行触摸时，微小电流经由透明导电层和指示体形成的静电电容，流入指示体。该微小电流从四角的检测电极中的各电极流向指示体触摸的点。控制器检测来自检测电极的微小电流的各电流值。随着指示体接近检测电极中的一个检测电极，相应的电流增大。因此，通过利用四个电流中的偏差，计算触摸位置的坐标。例如，日本已审查的专利公开(JP-B)H01-019176中公开了与这种表面电容式的触摸传感器装置有关的技术。

以JP-B No.H01-019176为代表的表面电容式的触摸传感器装置具有仅是具有均一的触摸传感器部分的透明导电膜和形成在触摸传感器部分的四角上的检测电极的简单的结构。另外，对于具有不同的画面尺寸的触摸传感器装置，检测电极的数量固定，具体而言，四个，由此具有柔性印刷电路板(以下，称作FPC(柔性印刷电路))以及控制器能够通用(共通)用于这些触摸传感器装置的优点。因此，表面电容式的触摸传感器装置具有经济的结构。

PCT国际申请(JP-A)No.2005-505065的日译文公开了对仅支持单触点操作的触摸传感器装置进行支持多触点操作的尝试。在JP-A No.2005-505065中，根据信号的时间变化的特征，判断各操作是对传感器进行触摸还是从传感器离开。当按顺序进行单次触摸以及两个触摸在时间上重叠的双重触摸时，通过从在双重触摸上获得的信号数据中减去作为第二次触摸之前进行的触摸的单一触摸(第一触摸)上获得的信号数据，计算并报告第二触摸位置的坐标。当按顺序进行双重触摸和单一触摸时，通过从在之前的双重触摸上获得的信号数据中减去作为单一触摸的第二触摸的信号数据，计算并报告作为第一触摸位置的未报告的单一触摸的位置的坐标。JP-A No.2005-505065中公开的该技术利用检测第一触摸时的时刻与检测第二触摸时的时刻之间的时间差。

日本未审查的专利申请公开(JP-A)No.2010-157029关于用户的手掌与面电阻体的静电电容结合影响所输入的坐标使得坐标偏离使用者的手指实际指示的位置的问题，进行了描述。在JP-A No.2010-157029的技术中，对在坐标输入区域中所触摸或接近的位置的数量是一个还是两个进行识别，其中，位置是被使用者的手指等电导体触摸或接近的点。在该技术中，在面电阻的周围形成电阻性周围电极。并且，当使用检测到的电流值计算出的数值小于预定值时，所触摸或接近的位置的数量被确定成一个，当使用检测到的电流值计算出的数值大于预定值时，所触摸或接近的位置的数量被确定成两个。当数量被确定为两个时，这表示用户的手掌朝向触摸面板过度接近。在这种情况下，手指的触摸无效，并且使用户尝试再次触摸。

从本发明的观点出发，给出如下的分析。

以JP-A No.H09-511086为代表的投影电容式的触摸传感器装置具有多触点功能。然而，为了准确地检测指示体的位置坐标，需要使平行设置的透明电极的间距比一定距离小。因此，随着屏幕尺寸增大，透明电极的数量增多。在触摸面板的周围在透明电极与控制器之间延伸的配线数、以及FPC等端子数增加。因此，制造成本增大。另外，周围配线的数量的增多引起触摸面板的框架变大的问题。

在以JP-B No.H01-019176为代表的表面电容式的触摸传感器装置中，难以对多个指示体的多个触摸准确地检测各触摸坐标。这是因为：由于因各触摸产生的电流在均一形成的透明导电膜内汇合，因此由控制器检测到的电流的量为因多个触摸产生的电流的总值，因此与用于坐标检测的各触摸相对应的电流的量不明确。因此，可以说，以JP-BNo.H01-019176为代表的表面电容式的触摸面板是仅支持单一触摸操作的触摸面板。

在JP-A No.2005-505065中的表面电容式的触摸传感器装置中，虽然有利用时间差来逐次识别两点触摸的记载，但是无法识别同时触摸。其理由将使用缩放姿态操作的例子进行描述，缩放姿态操作是用两个手指进行触摸然后使两个手指相互接近或相互远离并称作“聚拢(Pinch-in)”和“展开(Pinch-out)”的操作。在缩放姿态过程中，两个手指同时移动，即，由一个手指的触摸产生的信号变化的时间区与由另一个手指的触摸产生的信号变化的时间区重复。因此，即使利用时间差来减去信号，与各触摸相对应的信号也无法分离，由此各信号是不明确的。即，该技术的前提是假设：检测的操作是两个手指中的一个手指完全停止的操作、以及两个触摸中的一个触摸首先发生且然后与之后发生的另一个触摸重叠、或者两个触摸中的一个触摸结束且然后另一个触摸保留的时移触摸的操作中的任一个。这种假设限制用户的操作，并且使用户操作笨拙和缓慢，由此引起问题。

JP-A No.2010-157029公开了通过检测面电阻与静电电容的结合数来检测用户的手掌的接近、以及能够使一个位置的触摸和两个位置的触摸彼此区别的效果。然而，该技术能够识别两个位置的触摸，但是仅能确定一个点的坐标，难以分别确定两个触摸位置的各自的坐标。另外，JP-A No.2010-157029仅公开了以下功能：如果识别出两个位置的触摸，则使触摸无效，或者将触摸分配给双击功能。另外，由于通过在JP-A No.2010-157029中描述的数学式2计算出的值的单位是电流的单位，因此，由于因触摸引起的阻抗的个体差的影响、和触摸面积的不均影响，难以检测两个手指的运动。另外，由于需要在面电阻的周围形成电阻性周围电极，因此产生用于形成电阻性周围电极的制造费。本发明致力于解决这些问题。

发明内容

鉴于上述的问题，提供一种示例性触摸传感器装置和示例性电子设备，从而以低成本提供具有检测两手指同时移动的触摸操作的功能的触摸传感器装置，或者提供如果已经采用只支持单一触摸操作的触摸面板装置则之后将多触点功能追加到该触摸面板装置从而将经济负担抑制到最小限度的触摸传感器装置。

根据本发明的一个方面的触摸传感器装置包括形成阻抗面的透明导电层，其中，所述阻抗面包括人体能够触摸或接近的有源区(active area)，多组基准坐标设置在所述有源区中的多个位置上。所述触摸传感器装置还包括：设置在所述阻抗面上的多个检测电极；被构成为检测流经所述检测电极的电流的检测电路；以及存储基准标准值和基准正规值的存储部。所述基准标准值对应于每组基准坐标的估计坐标。通过求出使用一个指示体指示各组所述基准坐标时由检测电路检测到的电流并通过对每组基准坐标将检测到的电流标准化，计算基准标准值。通过将检测到的电流正规化，使得对每组基准坐标流经阻抗面的电流的总和为恒定值，计算基准正规值。所述触摸传感器装置还包括位置坐标计算部，其被构成为获得通过将在每个检测时段中由检测电路检测到的电流标准化而计算出的标准化值，并根据预先存储在所述存储部中的所述基准标准值、与所述基准坐标之间的关系将标准值映射到位置坐标上。所述触摸传感器装置还包括：第一正规值计算部，其被构成为根据所述基准坐标与所述基准正规值之间的关系将所述位置坐标映射到第一正规值；第二正规值计算部，其被构成为通过将在每个所述检测时段中由检测电路检测到的电流正规化来计算第二正规值；以及触摸姿态检测部，其被构成为根据所述第一正规值和所述第二正规值的时间变化来检测多个指示体的运动。

根据本发明的另一方面的触摸传感器装置包括：形成人体能够触摸或接近的阻抗面的透明导电层；设置在所述阻抗面上的多个检测电极；被构成为检测流经所述检测电极的电流的检测电路；以及触摸姿态检测部，其被构成为通过使用由所述检测电路检测到的电流来检测多个指示体的运动，其中，关于对改变所述两个指示体间的距离的检测到的聚拢操作和检测到的展开操作的一者的灵敏度，第二角度下的该灵敏度比第一角度下的该灵敏度高。第一角度和第二角度分别是在所述两个指示体触摸所述阻抗面且所述两个指示体的中点设为所述阻抗面的中心的条件下，在改变所述两个指示体间距离的缩放姿态操作中，由连接所述两个指示体的线和连接所述阻抗面上的相对的检测电极的线形成的角度。此外，第一角度和第二角度满足：

“第一角度”＝(2×m－1)×180/ET和

“第二角度”＝360/ET×(m－1)，

其中，ET是检测电极的数量，m是从1到ET的整数。

根据本发明的一个方面的电子设备包括上述的触摸传感器装置的任一个。

将在下面说明示例性实施方式的其他特征。

附图说明

现将参考附图仅以举例的方式描述实施方式，所述附图是示例性的、非限制性的，其中，相似的元件在几幅图中具有相似的附图标记，其中：

图1是表示根据实施方式1的触摸传感器装置的功能框图；

图2是表示根据实施方式1的电子设备的示意立体图；

图3是沿图2的III－III线所截取的示意剖视图；

图4是根据实施方式1的电子设备中的触摸传感器功能的等价电路图；

图5是根据实施方式1的电流检测电路及其周边功能的示意框图；

图6是表示根据实施方式1的触摸传感器装置中的电压波形的示例的图；

图7是获得根据实施方式1的静电电容C与检测信号的关系的测量电路图；

图8是表示根据实施方式1的静电电容C与检测信号V的关系的图；

图9是表示用于计算基准标准值和基准正规值的过程的流程图；

图10A和图10B是表示图9的流程图的过程的示意图；

图11是表示根据实施方式1的程序的功能框图；

图12A至图12D是用于说明图11的功能框图的示意图；

图13是表示两点触摸上的触摸点之间的距离L与指标l的关系的图；

图14是表示根据实施方式2的程序的主进程的流程图；

图15是根据实施方式2用于计算两点触摸上的触摸点之间的距离L[iT]的子进程的流程图；

图16是用于根据实施方式2检测缩放姿态操作的子进程的流程图；

图17A和图17B是表示根据实施方式3对格子区域进行搜索的过程的示意图；

图18A和图18B是表示根据实施方式3对标准化值进行映射的过程的示意图；

图19A至图19I是表示根据实施方式3利用位置坐标来计算正规值的示意图；

图20A至图20C是表示根据实施方式4的触摸姿态的误检测的示意图；

图21A和图21B分别是表示根据实施方式5的检测电极的配置的俯视图；

图22A和图22B分别是根据实施方式5的检测电极与外周配线的关系图；

图23A至图23C是表示根据实施方式6的检测电极的不同数量的图；

图24是表示根据实施例1的电流的总值J的图；

图25是表示根据实施例1的电流值的图；

图26是表示根据实施例1的位置坐标的图；

图27是表示根据实施例1的第二正规值的图；

图28是表示根据实施例1的第一正规值的图；

图29是根据实施例1的“(第二正规值)－(第一正规值)”的图；

图30是表示根据实施例1的触摸姿态的指标1的图；

图31是表示根据实施例1的、两点触摸上的两点之间的检测距离L[iT]的图；

图32是根据实施例2的触摸姿态功能的检查的示意图；

图33是表示根据实施例2的、取决于两点触摸的开闭方向的特性的差异的图；

图34是表示根据实施例3的、显示部的表面内的评估位置、距离变化方向、以及范围(/方向)的图；

图35是表示根据实施例3的、指标值l_ds与两点触摸上的两点间距离L之间的关系(/方向)的图；

图36是表示根据实施例3的、指标值l_d与两点触摸上的两点间距离L之间的关系(/方向)的图；

图37是表示根据实施例3的、显示部的表面内的评估位置、距离变化方向、以及范围(\方向)的图；

图38是表示根据实施例3的、指标值l_ds与两点触摸上的两点间距离L之间的关系(\方向)的图；

图39是表示根据实施例3的、指标值l_d与两点触摸上的两点间距离L之间的关系(\方向)的图；以及

图40是表示根据实施例3的、显示部中央的指标值l_ds与两点触摸上的两触摸点间距离L之间的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图对触摸传感器装置和电子设备的示例实施例进行说明。对于本领域的技术人员显而易见的是，在此对这些附图给出的说明仅用于示例目的，而绝不旨在限定潜在的实施方式的范围，该范围可参照所附权利要求书确定。

以下，对本发明的实施方式进行说明。应当明白，在下文的说明中，下面的符号作为矢量来使用：位置坐标p、基准标准值U[n]、基准正规值S[n]、标准化值u、第一正规值d、以及第二正规值s。第一正规值d与第二正规值s之间的差“d－s”也表示矢量。

实施方式1：

图1是表示实施方式1的触摸传感器装置的功能框图。以下，参照图1进行说明。实施方式1的触摸传感器装置100包括触摸面板101、检测电路102、存储部103、位置坐标计算部105、第二正规值计算部106、第一正规值计算部107、以及触摸姿态检测部108。

触摸面板101被构成为根据用指示体10a、10b(当表示所有的多个指示体时，“指示体10”)进行触摸的发生以及指示体10的位置坐标，改变多个电流11并输出电流。检测电路102被构成为，对于每固定时间，输出基于从触摸面板101输出的电流11的检测信号12。存储部103存储基准标准值13和基准正规值14，其中，基准标准值13是通过响应于使用一个指示体依次指示的多组基准坐标获得检测信号并对获得的检测信号进行标准化获得的估计坐标，基准正规值14是通过对流经触摸面板101的电流进行正规化使得电流的总和为固定值而获得。位置坐标计算部105被构成为利用检测信号12和存储在存储部103中的基准标准值13来计算位置坐标15。第二正规值计算部106被构成为利用从检测电路102输出的检测信号12来计算第二正规值16。第一正规值计算部107被构成为利用从检测电路102输出的检测信号12、存储在存储部103中的基准正规值14、以及在位置坐标计算部105中计算出的位置坐标15，计算第一正规值17。触摸姿态检测部108被构成为根据第一正规值17和第二正规值16来检测触摸姿态18。

实施方式1的触摸传感器装置100中使用的触摸姿态检测程序当被触摸传感器装置100的计算部110执行时，使计算部110执行触摸姿态检测的步骤。该程序通常被存储在存储部103中。该程序可以被记录在非临时性存储介质中，例如，半导体存储器。在这种情况下，该程序通过计算部110从存储介质中读出并被执行。

实施方式1的触摸姿态检测方法和触摸姿态检测程序能够采取与上述的触摸传感器装置100的各种形式中的一种形式实质上相同的形式。另外，下述的其他的实施方式和实施例中的触摸姿态检测方法和触摸姿态检测程序也能够采取与触摸传感器装置的方式实质相同的方式。

以下，对实施方式1详细且具体地进行说明。

对实施方式1的触摸传感器装置和电子设备进行说明。在下文，将使用监视器作为示例对实施方式1的电子设备进行说明。图2是实施方式1的电子设备的示意立体图。图3是沿图2的III－III线所截取的实施方式1的电子设备的示意剖视图。图4是实施方式1的电子设备中的触摸传感器功能的等价电路图。图5是电流检测电路及其外围功能的示意框图。

在图3所示的示意剖视图中，实施方式1的电子设备1包括实施方式1的触摸传感器装置100。触摸传感器装置100包括触摸面板101、FPC 7、电源单元18、主基板19、以及控制器21。

在图4的触摸传感器功能的等价电路图中，触摸面板101在绝缘性透明基板41上包括透明导电层等的阻抗面39、设置在阻抗面39的四角上的多个检测电极38a～38d(当表示所有的多个检测电极时，“检测电极38”)、以及覆盖阻抗面39的表面的保护层37。作为AC电压源的振荡器27输出的AC电压经由多个检测电极38a至38d施加到阻抗面39。当指示体10触摸或接近触摸面板101的表面时，在指示体10与阻抗面39之间形成静电电容25。触摸面板101的电流检测部具有多个电流检测电路29a～29d，所述电流检测电路29a～29d分别被构成为检测流入到多个检测电极38的相对应的一个检测电极中的电流。流入到多个检测电极38a～38d中的电流的总和与形成在指示体10与阻抗面39之间的静电电容25成比例。多个电流检测电路29a～29d的各输出通过采样和量化被转换成非连续的数值(数字信号)。根据这些数值来计算与静电电容25成比例的信号(称作“检测信号”)。检测信号以30Hz到120Hz范围的固定频率被输出。实施方式1中描述的阻抗面39可以是包括透明导电层的三维结构，其中，该透明导电层未被图案化在与显示部相对应的区域中。以下，将阻抗面39称作透明导电层39。另外，将多个电流检测电路29a至29d统称作电流检测电路29。

在图3所示的电子设备1的示意剖视图中，通过将触摸面板101的外周的顶面与电子设备1的壳体3的内部相互粘结，支承触摸面板101。在此，壳体3可由例如塑料形成。在触摸面板101的下面，设置LCD 5作为显示部。虽然在图3中触摸面板101与LCD 5之间存在空间，但是通过在触摸面板101与LCD5之间使用粘结膜，例如通过层压加工，可将触摸面板101与LCD 5粘结在一起。在这种情况下，触摸面板101与LCD 5之间没有空气层，因此能够有利地提高光从LCD 5行进到触摸面板101的透射率。由于LCD 5与CRT(阴极射线管)等其他的显示装置相比厚度薄重量轻，因此适合于安装在电子设备1中。虽然本实施方式使用透射型LCD作为示例，但是其也可以是将周围光用于显示的反射型LCD。另外，其也可以是既支持透射又支持反射的半透射型LCD。

例如通过溅射技术在绝缘性透明基板41(图4)上形成的透明导电层39可以用于触摸面板101。在此，透明导电层39的材料例如可以是ITO(Indium Tin Oxide，铟锡氧化物)。透明导电层39的厚度可以是10nm至300nm，其片电阻可以是100Ω/□(欧姆每平方)至1000Ω/□。FPC 7(图3)的端子部(检测电极38)经由导电性粘结材料(诸如，各向异性导电膜(ACF))连接到透明导电层39的四角中的每一角。可替选地，可以在透明导电层39的四角上形成由金属形成的电极。如果在该情况下的金属具有比ITO小的触摸电阻，诸如银和钛，则是非常可取的。另外，由金属形成的配线形成为在透明导电层39的外周上布置配线。在这种情况下，为了使配线与ITO绝缘，配线下的ITO被图案化，或者在配线与ITO之间设置绝缘层。

另外，形成覆盖透明导电层39的保护层37(图4)。对于保护层37，例如可以使用玻璃、塑料、树脂。在此，保护层37的厚度优选为2.0mm或小于2.0mm。可以省略保护层37，而使透明导电层39在表面上露出。另外，由于保护层37的厚度越薄，正在触摸的指示体10与透明导电层39之间形成的静电电容25越增大，因此能够提高触摸传感器功能的信噪比(S/N)。另一方面，保护层37的厚度越厚，越能够提高指示体10对重复输入的耐久性。

由于在图3所示的实施方式中触摸面板101与主基板19分离，因此FPC7被形成为传输电信号的配线。在此，由于空间的限制存在配线和基板弯曲的部位，因此使用FPC 7是可取的。FPC 7通常是具有柔性并且能够大幅变形的印刷电路板，并具有在厚度为12μm至50μm的膜状的绝缘性透明基板上形成粘结层、并在其上形成导体箔的结构。FPC 7的端子部或焊接部以外的部分被绝缘体覆盖从而受到保护。

FPC 7的从透明导电层39经由检测电极38引出的另一端子部经由主基板19上的连接器与用于触摸面板101的控制器21的输入侧连接。主基板19经由连接器(图未示)与由例如液晶面板和背光源构成的LCD模块连接。电源单元18与主基板19连接，而不使用连接器。例如，电源单元18和主基板19能够通过正电源电压+3V至+15V、负电源电压－15V～－3V以及基准电压0V的配线连接在一起。

主基板19由表面安装板构成，并且安装：包括图5所示的形式的微控制器58和闪存的IC芯片；显示器用的界面IC；电源控制IC；触摸面板101用的控制器21；以及具有振荡电路IC的主要功能的芯片。或者，也可以在例如在FPC 7上具有控制器21的薄型印刷电路板上安装主基板19。

在图4所示的实施方式中，四个电流检测电路29a～29d分别经由检测电极38a～38d与透明导电层39的四角电连接。另外，振荡电路IC的输出端子(振荡器27)经由电流检测电路29与透明导电层39的四角电连接。在此，可以对AC电压使用正弦波电压，例如，其振幅可以设定在0.5V～2V、其频率可以设定在20kHz至200kHz。

在图5所示的示意框图中，电流检测电路29c包括作为前级部分的电流－电压转换电路28c和作为后级部分的AC－DC转换电路54c。AC－DC转换电路54c的输出端子被输入到内置在微控制器58中的模拟－数字转换电路56。在此，模拟－数字转换电路56支持多通道输入，AC－DC转换电路54a至54d的四个输出被输入到模拟－数字转换电路56。

CPU(中央处理器)60是微控制器58中的主处理器，并且与例如模拟－数字转换电路56及闪存62连接。在闪存62中存储有触摸面板101的实施方式1的触摸姿态检测程序和测量程序。使用闪存62等即使将电源切断也能够保存数据的非易失性存储器来存储程序。

振荡器27和电流检测电路29(29a至29d)是图1中的检测电路102的示例。微控制器58是图1中的计算机110的示例。指示体(手指)10是图1中的指示体10的示例。

接下来，将参照图4中所示的实施方式详细说明包括触摸面板101的电子设备1的动作。

从振荡器27对透明导电层39施加正弦波电压，并且透明导电层39保持在均一的电压。当指示体10触摸保护层37的表面时，经由保护层37，在指示体10与透明导电层39之间形成例如5pF至50pF的静电电容25。当指示体10为指尖时，由于人体包含大量水分并且具有导电性，由指示体10的触摸形成的静电电容25与人体的电位连接。另外，由于人体具有接地效果，因此静电电容25的一端接地。当从振荡器27输出的正弦波电压的频率为100kHz时，人体的阻抗为几千欧姆。另一方面，当静电电容25为5pF至50pF时，静电电容25的阻抗为30kΩ～300kΩ。因此，由于静电电容25的阻抗比人体的阻抗高一位至大约两位，因此人体的阻抗的影响被忽略。

响应于触摸而产生的电流被分成分别经由透明导电层39作为电流ia至id流到电流检测电路29a～29d的电流。电流ia至id是通过图4所示的实施方式的电流检测电路29a至29d检测到的电流。即，电流ia、ib、ic、id分别是通过电流检测电路29a、电流检测电路29b、电流检测电路29c、电流检测电路29d检测到的电流。电流ia至id的比率根据透明导电层39的电阻Ra至Rd变化，电阻Ra至Rd根据对触摸面板101进行触摸的指示体10的位置变化。与触摸位置有关的运算的示例可以表述为式1、式2。

x＝k1+k2×(ib+ic)/(ia+ib+ic+id)…(式1)

y＝k3+k4×(ia+ib)/(ia+ib+ic+id)…(式2)

在此，x、y是触摸位置的x坐标和y坐标，k1～k4是常数。常数k1～k4通过下述的校准(calibration)获得。用户对触摸面板101上的基准坐标进行触摸，并测量触摸时的电流ia至id。如果将x、y、ia至id代入到式1和式2，则求出常数k1～k4的关系式。具体而言，如果测量点数为两个，求出常数k1～k4。另外，当测量点数大于2时，利用最小二乘法求出常数k1～k4。随着测量点数增多，测量误差的影响减小，因此能够提高计算常数k1至k4的精度。在此，电流ia～id与下述的通过微控制器58获得的四个检测信号成比例。

图6示出了触摸传感器装置100中的电压波形的示例。在图6所示的示例中，触摸检测时段是3毫秒，触摸检测时段的周期是16毫秒。即，由于触摸检测时段是3毫秒，因此没有进行触摸检测的休止时段是剩余的13毫秒。

在图6所示的示例中，v_in是振荡器27的输出波形，v_out是电流检测电路29中包含的电流－电压转换电路28的输出波形。在此，v_in的频率是100kHz，振幅是1V。此时，如果不存在触摸，例如，v_out的振幅是3V，如果存在触摸，则v_out的振幅设为6V。即，伴随着触摸，振幅增加了3V。在此，在不存在触摸时产生的v_out的振幅3V源于当从透明导电层39观察时存在人体以外的电容(即存在杂散电容)和v_in被输出到电流－电压转换电路28的v_out。因此，在实际中，即使不存在指示体10或手掌等人体的接近时也会在模拟－数字转换电路56的输出中产生一定量的电压。

在图5所示的实施方式中，电流－电压转换电路28c的输出是AC电压，因此AC电压在作为后级元件的AC－DC转换电路54c中被转换成直流电压。另外，由于AC－DC转换电路54c以及其他的AC－DC转换电路54a、54b、54d的DC电压输出是模拟信号，因此模拟信号通过作为后级元件的模拟数字转换电路56被转换成数字信号。接下来，通过CPU 60使用如此转换得到的数字信号执行计算处理。通过电流检测电路29至CPU 60的元件进行的这种信号处理的结果，在判定触摸的1周期内，流入到电流检测电路29的各电流ia～id被转换成与电流的大小成比例的数值(检测信号)。

CPU 60被构成为利用检测信号执行与感测触摸的发生以及触摸位置有关的计算，并作为位置坐标计算部105、第二正规值计算部106、第一正规值计算部107、以及触摸姿态检测部108发挥功能。在电子设备1的电源接通之后，通过CPU 60从闪存62读取程序(包括实施方式1的触摸姿态检测程序及测量程序)，并由微控制器58重复执行动作。在闪存62中存储有OS(操作系统)。当OS被读取时，CPU 60经由OS发出例如鼠标事件的指示。例如，鼠标事件是基于在触摸之后计算出的检测位置的鼠标(鼠标光标)的移动、由点击操作产生的鼠标下击(click-down)和鼠标上抬(click-up)。如此，微控制器58以60Hz的预定频率自动执行模拟数字转换至鼠标事件的处理。

接下来，参照图5所示的实施方式对从透明导电层39看时杂散电容(或寄生电容)的存在进行说明。电流－电压转换电路28c由运算放大器50和电阻元件52构成，其中，运算放大器50的反相输入端子和透明导电层39电连接。虽然运算放大器50的反相输入端子和透明导电层39经由例如FPC 7的配线连接，但是在该配线与地35之间形成寄生电容26。由于电流从FPC 7经由寄生电容26流入到地35中，因此流入到电流－电压转换电路28c中的电流包含伴随着寄生电容26的电流。

由于流入到电流－电压转换电路28c中的电流与被CPU 60处理的检测信号成比例，因此检测信号包括伴随着寄生电容26的信号。伴随着寄生电容26的信号与所触摸的位置坐标无关，这引起当使用检测信号原样地获得检测位置时位置偏移的问题。作为对策，通过将伴随着寄生电容26的信号保持作为基线，并从新获得的检测信号中减去，来执行基线补偿。

检测信号与电流之间的关系：

接下来，对根据实施方式1的检测信号与电流之间的关系进行说明。具体而言，被CPU 60处理的检测信号转换成在透明导电膜39中流动的电流。图7示出了这种转换的测量电路。图8示出了测量结果。

首先，与图4所示的实施方式相比，在图7的测量电路中，使用电容C的电容器替换在透明导电层39与指示体10之间形成的静电电容25。接下来，透明导电层39经由检测电极38与电流检测电路29连接，其中电流检测电路29a原样地维持连接，其他的电流检测电路29b～29d没有连接到透明导电层39。将作为电流检测电路29a的输出的检测信号称作检测信号V，将在检测电极38a中流动的电流称作i。改变电容器的电容C的同时测量检测信号V。从图8所示的测量结果可以看出，电容C与检测信号V处于比例关系，并由下式3表示。

V＝K5×C+K6…(式3)

在此，例如，K5和K6是使用多个测量数据通过最小二乘法计算出的。应当注意到，根据图8中所示的测量结果，K5＝53.4、K6＝616.4。在此，K5是根据例如电流检测电路29a的电路常数变化的值。应当注意到，当式3中的C为C＝0时，V＝K6。因此，可知K6表示寄生(浮动)电容的影响。

当对电容C施加AC电压v_in时，在电容C中流动的交流电流i的关系由式4表示。

I＝j×ω×C×v_in…(式4)

在此，j是虚数，ω是角频率(ω＝2π×f)，v_in相当于图7中的测量电路中的AC电压源的输出，f表示AC电压源的输出波形的频率。如果电流i的振幅是I、AC电压源的输出v_in的振幅是V_in，则I由式5表示。

I＝ω×C×V_in…(式5)

如果将式4、式5中的C消去，能够得到下式6。

V＝K5/ω/V_in×I+K6…(式6)

在此，对式6中的指示体触摸触摸面板的表面时的检测信号V赋予V_on，对式6中的I赋予I_on，由此得到下式7。

V_on＝K5/ω/V_in×I_on+K6…(式7)

同样地，对式6中的指示体充分远离触摸面板的表面时的检测信号V赋予V_off、对式6中的I赋予I_off，由此得到下式8。

V_off＝K5/ω/V_in×I_off+K6…(式8)

接下来，通过计算(式7－式8)，能够得到下式9。

V_on－V_off＝K5/ω/V_in×(I_on－I_off)…(式9)

在式9中，将表示寄生电容的影响的K6消去。在此，式9的左边的(V_on－V_off)表示伴随着触摸的检测信号V的变化，右边的(I_on－I_off)表示伴随着触摸的检测电流I的变化。因此，通过使用式9，能够将检测信号的变化转换成检测电流的变化。在此，使用电流检测电路29a作为例子导出式9。但是，对于电流检测电路29b～29d，同样地，也能够得到与式9相同的公式。

由上可知，能够将检测信号的变化转换成电流的变化。因此，在以下的算法说明中，四个检测信号的变化被记述为电流J₁至J₄。因此，电流J₁～J₄表示已经去除寄生电容的影响的值。

使用一个指示体对基准坐标进行触摸时的电流测量:

接下来，作为根据实施方式1的触摸姿态检测的示例，对触摸传感器装置100的操作和控制方法、以及用于操作触摸传感器装置100的程序进行说明。图9和图11是用于表示根据实施方式1的触摸传感器装置的操作和控制方法、以及用于操作触摸传感器装置的程序的流程图和功能框图。

图9是表示预先使用一个检查用指示体23测量基准标准值U[n]和基准正规值S[n]从而获得基准标准值U[n]和基准正规值S[n]的过程的流程图。检查用指示体23由金属制成。具体地，使用与基准电位(GND)电连接的黄铜四角棒。图10A和图10B是用于说明图9的流程图的示意图。在图10A和图10B的示意图中，流入到多个检测电极38a～38d中的电流表示为I₁至I₄。将参照图9、图10A、图10B中所示的实施方式对程序的各步骤进行说明。

(S101)开始测量程序。

(S102)将在显示部内以等间隔配置的48个位置处的基准坐标设为二元矢量P[n]＝(X[n]，Y[n])。n的初始值是1。

(S103)一个检查用指示体23指示基准坐标P[n]。

(S104)测量流入到构成触摸面板101的透明导电层39的四角的电流I₁至I₄。在此，I₁至I₄是进行了除去伴随着杂散电容的电流的基线补偿的值。

(S105)将电流I₁至I₄标准化，从而计算以下的标准化值：

其中，

将标准化值代入到二元矢量U[n]＝(U₁[n]，U₂[n])，并存储在存储部103中。在此，在基准坐标P[n]上测量的标准化值是基准标准值U[n]。

(S106)将电流I₁至I₄正规化，使得流经阻抗面的电流的总和为恒定值(在此，总和是1)。然后，计算以下的正规值：

其中，

将正规值代入到四元矢量S[n]＝(S₁[n]，S₂[n]，S₃[n]，S₄[n])以存储在存储部103中。在此，将在基准坐标P[n]上测量的正规值设为基准正规值S[n]。

(S107)接下来，使n的值递增，将S103～S106重复基准坐标P[n]的数目，即48。

(S108)测量程序结束。

如上所述，在作为能够进行触摸输入的区域的有效区域内设定多组基准坐标。然后，针对每组基准坐标，在一个检查用指示体23触摸或接近触摸面板101的表面的状态下，测量电流，从而使用检测到的电流计算估计坐标。在此，将估计坐标称作标准化值，将用于计算标准化值的运算称作标准化。另外，将检测到的电流值正规化，从而使流经透明导电层(阻抗面)的电流的总和为恒定值，从而获得正规化值。与基准坐标相对应的标准化值被存储作为基准标准值，并且与基准坐标相对应的正规值被存储作为基准正规值。应当注意到，在步骤S105中，将电流I₁至I₄标准化从而具有

的标准化值，或者的标准化值。

程序和方法的功能框图：

图11用于说明根据实施方式1的整个程序的功能框图。图12A至图12D是用于说明图11的功能框图的示意图。参照图11对程序的各步骤进行说明。应当注意到，图11中的S201至S203表示预先用一个指示体指示基准坐标的条件下测量电流并求出基准标准值U[n]和基准正规值S[n]的方法，图11中的S204至S210表示针对每个检测时段计算位置坐标p、以及与两点触摸上的两触摸点间的距离相当的l的值。为了对在功能框图中出现的两个正规值s和d进行区分，将s标记为第一正规值，将d标记为第二正规值。

首先，通过用一个检查用指示体23指示每组基准坐标P[n]，并测量该条件下检测到的电流，预先求出基准标准值U[n]和基准正规值S[n]。

(S201)对每组基准坐标P[n]获得电流I₁至I₄。在此，I₁至I₄是进行了除去伴随着杂散电容的电流的基线补偿的值。

(S202)基准标准值U[n]使用电流I₁至I₄计算，并存储在存储部103中。

(S203)基准正规值S[n]使用电流I₁至I₄计算，并存储在存储部103中(参照图12B、图12D)。

然后，针对每个检测时段执行以下的步骤S204至S210。其目的是针对每个检测时段计算下述的位置坐标p以及与两点触摸上的两触摸点间的距离L相当的指标值l，来检测缩放姿态。

(S204)针对每个检测时段获得电流J₁～J₄。在此，J₁～J₄是进行了除去伴随着杂散电容的电流的基线补偿的值。

(S205)使用电流J₁至J₄计算标准化值u。

其中，

(S206)使用电流J₁～J₄计算第二正规值d(参照图12A和图12C)：

其中，

另外，可以将电流J₁～J₄标准化而获得：

(S207)根据在S202中存储的基准标准值U[n]和基准坐标P[n]之间的对应关系，将在S205中对每个检测时段获得的标准化值u映射到位置坐标p。

(S208)根据在S203中存储的基准坐标P[n]和基准正规值S[n]之间的对应关系，将在S207中计算出的位置坐标p映射到第一正规值s。

(S209)使用在S206中计算出的第二正规值d和在S208中计算出的第一正规值s，计算|d－s|的值，并代替指标值l。

(S210)根据指标值l的时间变化，检测缩放姿态。

缩放姿态检测：

在根据实施方式1的触摸传感器装置100中，已经通过改变两点触摸上的两触摸点间的距离L测量指标值l。图13是指标值l的测量结果的图。在图13中，横轴表示两点触摸上的两触摸点间的距离L，纵轴表示l。从图13可以看出，|d－s|随着两点触摸上的两触摸点间的距离L的变化，单调地变化。即，通过计算|d－s|，能够获得两点触摸上的2触摸点间的距离L的变化。

即使存在由触摸引起的阻抗的个体差异或者触摸面积的变化，图13所示的两点触摸上的两触摸点间的距离L和|d－s|的值之间的关系也不改变。其理由如下。由触摸引起的阻抗的个体差异或触摸面积与流经透明导电层39的电流的总和J处于比例关系。因此，通过使用电流的总和J将流经检测电极38a～38d的电流J_m(m是整数；m＝1～4)正规化，能够将阻抗的个体差异或触摸面积的变化抵消。在此，利用l＝|d－s|计算指标值，但是也可以用下式10计算指标值。

(式10)

在式中，ET表示检测电极38的数量。如果ET＝4，式10转变成l＝(d₂－s₂)+(d₄－s₄)－(d₁－s₁)－(d₃－s₃)。或者，可以使用下式11计算。在此，式11的l和式10的l除了正负符号颠倒，实质上相同。

(式11)

如上所述，通过采用根据实施方式1的程序，能够在如表面电容式触摸面板那样基本上只支持单一触摸操作的触摸传感器装置中附加用于操作缩放姿态的功能。

应当注意到，在本实施方式中，基准正规值的矢量、第一正规值的矢量、以及第二正规值的矢量的要素的数量分别是四个，基准标准值的矢量和标准化值的矢量的要素的数量分别是两个。基准正规值的矢量、第一正规值的矢量、第二正规值的矢量的各矢量的要素的数量比基准标准值的矢量和标准化值的矢量的各矢量的要素的数量多。

实施方式2：

作为根据实施方式2的触摸姿态检测的示例，对触摸传感器装置100的操作和控制方法、以及用于操作触摸传感器装置100的程序进行说明。在实施方式2中，特别地，将基于在每个检测时段中检测到的两点触摸上的两触摸点间的距离L[iT]的变化，详细说明检测缩放姿态操作的方法。应当注意到，在变量的下标[iT]中，T表示检测周期，i的值针对每个检测时段如0、1、2…这样增1。

图14至图16是用于说明根据实施方式2的触摸传感器装置的操作和控制方法、以及用于操作触摸传感器装置的程序的流程图。

图14是表示根据实施方式2的程序的主进程的处理的流程图。参照图14所示的实施方式对程序的各步骤进行说明。

主进程的处理：

(S301)程序开始。

(S302)判定触摸状态为触离(touch-off)。

(S303)获得电流J_m[iT]。在此，m是整数且m＝1～4。电流J₁[iT]至J₄[iT]是流经检测电极38a～38d的电流。

(S304)判定电流J_m[iT]的总值

是否大于触摸判定的阈值J_th。如果电流J_m[iT]的总值大于阈值J_th，则进程进行到S305，判定为触摸状态是触及(touch-on)。如果电流J_m[iT]的总值不大于阈值J_th，则保持触离状态，进程进行到S306，i的值增1，进程返回到S303。在此，虽然触摸判定的阈值J_th预先设定成固定值，但阈值J_th是估计的电流的总值的优选地1/2或更小。

(S305)判断为触摸状态是触及。

(S306)i的值增1。

(S307)i的值增1。

(S308)获得电流J_m[iT]。

(S309)判定电流J_m[iT]的总值是否小于触摸判定的阈值J_th。如果电流J_m[iT]的总值小于阈值J_th，则进程进行到S314，i的值增1，然后在S302中判定为触摸状态是触离。如果电流J_m[iT]的总值不小于阈值J_th，则保持触及状态，进程进行到S310，并计算位置坐标p。

(S310)计算位置坐标p[iT]。

(S311)计算两点触摸上的两触摸点间的距离L[iT]。

(S312)判定缩放姿态操作。

(S313)i的值增1。保持触及状态，进程返回到S308。

(S314)i的值增1。

接下来，对用于计算两点触摸上的两触摸点间的距离L[iT]的子进程，即图14所示的主进程的步骤S311，进行说明。图15是该子进程的流程图。参照图15中所示的实施方式对程序的各步骤进行说明。

两点触摸上的两触摸点间的距离L[iT]的计算：

(S401)子进程开始。

(S402)将在同一检测时段内获得的电流J_m[iT]正规化，从而获得第二正规值d：

其中，

(S403)计算第一正规值s。

(S404)计算|d－s|的值，并代替指标值l。

(S405)将指标值l转换成L[iT]。在此，预先测量图13所示的两点触摸上的两触摸点间的距离L与指标值l之间的关系，并使用关系表达式进行转换。例如，预先求出两点触摸上的两触摸点间的距离L与指标值l的多项式近似式，或者预先创建两点触摸上的两触摸点间的距离L与指标值l的查询表(LUT)，然后，通过使用表达式或该表输出两点触摸上的两触摸点间的距离L[iT]。

(S406)子进程结束，并返回L[iT]的值。

接下来，对用于判定缩放姿态操作的子进程、即图14所示的主进程中的步骤S312进行说明。图16是该子进程的流程图。参照图16所示的实施方式对程序的各步骤进行说明。

缩放姿态操作的判定：

(S501)子进程开始。

(S502)如果当前的检测时段i紧接在触摸判定后，即第一个检测时段紧跟在触摸判定后，则进程进行到S506。如果当前的检测时段i不紧接在触摸判定后，则进程进行到S503。

(S503)在从两点触摸上的两触摸点间的距离L[iT]减去距离比较值L_ref之后，将取得的值与距离的阈值L_th相比较。具体而言，比较结果的可能的情形分组成下面的情况(1)至(3)，并执行其中一种情况。

(1)如果(L[iT]－L_ref)大于+L_th，则进程进行到S504。

(2)如果(L[iT]－L_ref)小于－L_th，则进程进行到S505。

(3)在其他情况(－L_th≤L[iT]－L_ref≤+L_th)中，情形是分类中的默认情形，因此，在不检测聚拢或展开动作的情况下，进程直接进行到S507。

(S504)检测展开动作。如果检测到展开动作，则将展开标志设为ON。如果该标志为ON，所选择的图像的分辨率提高。

(S505)检测聚拢动作。如果检测到聚拢动作，则将聚拢标志设为ON。如果该标志为ON，则所选择的图像的分辨率降低。

(S506)如果当前检测时段i紧接在触摸判定后、或者如果聚拢动作或展开动作被检测到，则以L[iT]代替作为基准距离值的L_ref。即，更新L_ref。如此，(L[iT]－L_ref)变为零而被重置。

(S507)该子进程结束。

根据实施方式2，能够根据两点触摸上的两触摸点间的距离L[iT]的变化进行缩放姿态操作。

实施方式3：

作为根据实施方式3的触摸姿态检测的示例，对触摸传感器装置100的操作和控制方法、以及用于操作触摸传感器装置100的程序进行说明。在实施方式3中，对多个触摸点间的距离为零的假设下的触摸点所对应的第一正规值s的计算方法进行详细说明。应当注意到，用于计算第一正规值s的步骤对应于图15的流程图中的步骤S403。

图17A至图19I是根据实施方式3的第一正规值s的计算方法的示意图。图17A、图17B、图18A和18B是与位置坐标p的计算有关的示意图。图19A至图19I示出了基于位置坐标p对第一正规值s的计算。

将参照图17A和图17B中所示的表示搜索格子区域的过程的示意图进行说明。在图17A的图中，横轴是U₁，纵轴是U₂，其中基准标准值设为U[n]＝(U₁，U₂)。图17A中的图绘制出预先使用一个检查用指示体23在48个位置处的多组基准坐标P[n]上依次指示而获得的基准标准值U[n]，并绘制出针对每个检测时段获得的标准化值u。在此，与基准坐标P[n]的纵向和横向的排列顺序相似的顺序，配置基准标准值U[n]，因此基准标准值U[n]对应于估计坐标。被四个基准标准值分别包围的格子区域(多边形)的任一个格子区域(多边形)中包括针对每个检测时段获得的标准化值u的点。

在图17B中，横轴是x坐标，纵轴是y坐标。被四点的基准坐标P[n]包围的单位坐标系形成矩形。图17B中的最左上的单位坐标系(col，row)定义为col＝0且row＝0，从左到右col＝0～8，从上到下row＝0～6。应当注意到，在图17A的图中，图17B的图中的单位坐标系(col＝3，row＝3)对应于包括针对每个检测时段获得的标准化值u的格子区域。

图18A和图18B表示包括针对每个检测时段获得的标准化值u的格子区域、与单位坐标系之间的映射关系。根据预先存储的基准标准值U[n]与基准坐标P[n]的对应关系，将针对每个检测时段获得的标准化值u映射到相对应的位置坐标p。在图18A中，将包括u的格子区域设为格子区域(col，row)。格子区域(col，row)的左端的两个顶点设为U[n]＝(U₁[n]，U₂[n])和U[n+c]＝(U₁[n+c]，U₂[n+c])。在此，下标c是横向的基准坐标的数值(c＝8)。

另外，将单位坐标系的基准坐标P[n]的相对应的顶点设为(－1，+1)至(－1，－1)(参照图18B)。如果将针对每个检测时段获得的标准化值u＝(u₁，u₂)映射到单位坐标系上的(XAI，ETA)，则标准化值u由下面的内插函数(式12)表示。根据在图17A、图17B、图18A和图18B中求出的四个数值(col、row)、(XAI、ETA)，计算位置坐标p。

…(式12)

图19A至图19D示出了四个等高线图。在各图中，x轴和y轴分别是基准坐标P[n]＝(X[n]，Y[n])的X[n]和Y[n]。图的z轴分别表示图9中的步骤S106的基准正规值S[n]的要素。

其中，

在图中，S₁至S₄的各值随着位置坐标接近对应的检测电极而逐渐接近1，随着位置坐标远离检测电极而逐渐接近0。当在各等高线图中绘制在每个检测时段中计算的位置坐标p＝(x，y)时，经过位置坐标p的等高线对应于第一正规值s。

被S[n]至S[n+c]包围的格子区域中的任一个格子区域包括位置坐标p。基于与包括位置坐标p的格子区域的格子点相对应的基准正规值S[n]和通过式12求出的(XAI、ETA)，使用式13所示的内插函数，计算第一正规值s。

…(式13)

根据实施方式3，将两点触摸上的两触摸点间的距离为零时的触摸点的坐标设为位置坐标p，由此通过对位置坐标p进行映射能够求出第一正规值s。由于第一正规值s随着位置坐标p的变化而连续地变化，因此具有分辨率不受限制的优点。另外，由于仅需要将式12中求出的(XAI、ETA)代入到式13的计算，因此计算复杂度较小。根据实施方式3的用于计算第一正规值s的时间例如是0.1毫秒，其与触摸检测时段(3毫秒)相比充分短，因此可以说本处理是实用的。

实施方式4：

在实施方式4中，对在包括本发明的算法的触摸传感器装置100中触摸姿态的误检测的情况的对策进行说明。图20A至图20C是表示对策的示意图。图20A是表示进行能够例如滚动画面的拖动操作的姿态的示意图，图20B和图20C是表示能够改变显示画面的分辨率的缩放姿态的示意图。

在使用者用指尖触摸触摸面板101的表面的同时在触摸面板101的表面上移动使用者的指尖而执行拖动操作(相当于用鼠标的拖动操作)，从而例如如图20A所示滚动当前显示的画面时，这种操作可能被误检测为例如聚拢或展开操作，有可能与操作触摸传感器装置的使用者的意图相反地改变所选择的图像的分辨率。

本发明人对该问题如下进行了分析。在拖动操作中，触摸指尖和位置坐标p在大致相同的位置上，因此，当指尖在触摸面板101的表面上大幅移动时，所计算出的位置坐标p也大幅变化。

另一方面，当如图20B和图20C所示，使用者使用例如使用者的拇指和食指进行缩放姿态操作时，虽然指尖的坐标变化，但是拇指和食指的中间点的位置大致固定。由于在两点上的触摸的中央附近检测位置坐标p，因此，与指尖的坐标的变化相比，位置坐标p的变化较小。

即，图20A中示出的用使用者的指尖进行的拖动操作的姿态，使得计算出的位置坐标p的变化较大；图20B和图20C示出的用使用者的指尖进行的缩放姿态，使得计算出的位置坐标p的变化较小。

鉴于姿态与计算出的位置坐标p的上述的关系，触摸姿态检测部108当位置坐标p移动一定量(两点间距离的阈值L_th)或者更多量时使缩放姿态(聚拢或展开操作)的检测无效。该无效的条件在式14中示出。或者，也可以将式14的条件追加到最终检测缩放姿态的条件中。

(位置坐标p的变化)＞(两点间距离的阈值L_th) …(式14)

在此，使其无效的步骤是图16所示的用于判定根据实施方式2的缩放姿态操作的子进程的流程图中的步骤S503。在实施方式4中，当误检测缩放姿态时，能够防止没有意图的事件的发生。

实施方式5：

将对根据实施方式5的触摸传感器装置中的检测电极38a～38d的配置的另一实施方式进行说明。使用图4等对检测电极38a至38d设置在触摸面板101的四角的示例进行说明。但是，检测电极38a至38d可以分别设置在触摸面板101的四个边(外周)上的任意位置上。图21A和图21B分别是检测电极38a至38d的配置的俯视示意图。图21A示出了检测电极38a～38d设置在触摸面板101的四角上的实施方式。图21B示出了检测电极38a～38d设置在触摸面板101的各边的中央的实施方式。如图21A所示检测电极38a至38d设置在四角的情况的标准化值(估计坐标)设为：

其中，

如图21B所示检测电极38a～38d设置在各边的中央的情况的标准化值(估计坐标)设为：

在此，标准化值的要素u₁表示流经触摸面板101的左右电极38d、38b的电流的比率，标准化值的要素u₂表示流经触摸面板101的上下电极38a、38c的电流的比率。关于用于检测触摸姿态的指标值l，在图21A和图21B所示的两个俯视示意图的全部例子中，可以使用l＝|d－s|。

图22A和图22B分别示出了与检测电极和外周配线有关的俯视示意图。在图22A和图22B中，为了简便，省略保护层37(图4)。图22A表示检测电极38a至38d设置在触摸面板101的四角的情况。图22B表示检测电极38a至38d设置在触摸面板101的各边的中央的情况。检测电极38a至38d形成在透明导电层39上。检测电极38a至38d与外周配线8(在图22A和图22B中，有四个配线)连接。检测电极38a至38d和外周配线8由例如银等与透明导电层39相比具有充分低的电阻的材料形成。透明导电层39的在外周配线8的下面的一部分被除去。外周配线8和透明导电层39不直接连接，而经由检测电极38连接。

在此，可以在透明导电层39的外周具有除检测电极38a至38d以外的低电阻图案。检测电极38a至38d以外的低电阻图案不与外周配线8直接连接。即，图案被孤立(图未示)。这种孤立的图案的示例包括将施加于透明导电层39的电场在触摸面板101的x坐标(横)方向以及y方向上线性化的线性化图案。

在图22A和图22B中，在使外周配线8从检测电极38a至38d沿着触摸面板101的周边延伸并使它们聚集在一个位置之后，将配线8与FPC 7连接。FPC 7与控制器21连接。

如上所述，即使检测电极38a～38d的配置位置改变，也能够检测位置坐标并检测触摸姿态，由此能够提高检测电极的配置的自由度。另外，即使在角部或者边的中央以外，根据使用自由地改变电极位置，也能够实施本实施方式。

实施方式6：

根据实施方式6的触摸传感器装置针对具有不同数量的检测电极38的另一实施方式。图23A至图23C表示与检测电极38的不同数量ET有关的俯视示意图。图23A至图23C依次表示检测电极数ET＝3、4、8的示例。虽然相比于ET＝4的示例(图23B)，在ET＝3的示例(图23A)中省略了位于触摸面板101的左下的检测电极38d，但是在ET＝3的示例中，能够检测位置坐标并检测触摸姿态。另一方面，在检测电极数ET＝8的示例(图23C)中，除了位于触摸面板101的四角的检测电极38a至38d以外，在触摸面板101的各边的中央还分别形成检测电极38e至38h。随着检测电极数增加，能够提高位置坐标的检测精度以及触摸姿态的检测精度。即使根据使用改变电极数，也能够实施本实施方式。

实施例

实施例1：

在实施例1中，对具有根据本发明的一个方面的算法的触摸传感器装置100的操作进行说明。在触摸传感器装置100工作过程中，在图4的触摸面板101的表面上进行缩放姿态操作，并测量流经检测电极38a～38d的电流J_m。图24至图31是与实施例1的操作有关的图。在图24至图31中，横轴表示时间经过t，纵轴的数值是在触摸传感器装置100的运行过程中彼此同时测量的电流的值。在此，设触摸面板101的大小为15英寸，对保护层37使用二氧化硅SiO₂，其膜厚为3μm。

图24表示根据实施例1的流经透明导电层39的电流的总值J的时间变化。当经过时间为0秒至1.1秒时，电流的总值J为几μA，其是较小的值。触摸面板101的表面充分远离包含手指的人体。因此，伴随着其它杂散电容的电流进行基线补偿而被取消。

接下来，在1.1秒至1.2秒的经过时间，电流的总值J急剧上升为大约50μA。由于触摸判定的阈值J_th被设定为J_th＝25μA，因此满足J＞J_th的条件，由此触摸状态设为触及。该电流的总值J的急剧上升与两个手指和触摸面板101的表面的触摸同步。

接下来，在4.2秒处以及以后，电流的总值J急剧下降，并大致成为零。满足J＜J_th的条件，由此触摸状态切换到触离。电流的总值J的急剧下降与两手指与触摸面板101的表面分离是同步的。

图25表示根据实施例1的流经检测电极38a～38d的各电流J_m的时间变化。在1.2秒的经过时间，两手指以两手指彼此分开的状态触摸触摸面板，使得沿着连接检测电极38a和检测电极38c的对角线，两点触摸上的两触摸点间距离L是L＝120mm。

在缩放姿态操作过程中经过时间为1.2秒至4.1秒的期间，各电流Jm具有变化。在实施例1中，假设即使两点触摸上的两触摸点间的距离L改变，两点触摸上的两触摸点的中央也固定在显示部的中心。

在大约1.8秒的经过时间，两手指开始更靠近，两触摸点间距离L在大约2.6秒成为L＝10mm。另外，在大约3.4秒的经过时间，两手指再次开始彼此分开，在大约3.9秒，两点触摸上的两触摸点间的距离L成为L＝120mm。

图26表示根据实施例1的检测到的位置坐标p的时间变化。当触摸状态为触离时，不计算位置坐标p的值，仅当触摸状态为触及时，计算位置坐标p。因此，在图中仅绘制触摸状态为触及时的位置坐标p。应当注意到，在下面所示的各图27至图31中也仅绘制在触及状态下输出的值。

当两点触摸上的两触摸点间的距离从L＝10mm变到L＝120mm时，各个触摸手指在触摸面板上在x坐标方向(横向)或y坐标方向(纵向)上移动大约40mm(＝(120－10)/2^1/2/2)，但是检测到的位置坐标p的变化是大约10mm，其是实际的手指运动的1/4那样小。位置坐标p的这种小变化是以下情况的原因：将位置坐标p假设为两点触摸上的两触摸点间的距离L＝0时的触摸点。

图27表示根据实施例1的第二正规值d的时间变化。当两手指聚拢时，d₁～d₄的值彼此相对接近(t＝2.8秒、L＝10mm)，但两手指展开时，d₁～d₄的值不均衡(t＝1.2秒或3.9秒、L＝120mm)。

图28表示根据实施例1的第一正规值s的时间变化。无论两点触摸上的两触摸点间的距离L如何，与d₁～d₄的值的差异相比，s₁～s₄的值的差异较小。

图29表示根据实施例1的从第二正规值d中减去第一正规值s得到的(d_m－s_m)的值。根据两点触摸上的两触摸点间的距离L，(d_m－s_m)具有显著的变化。

图30表示根据实施例1的|d－s|的时间变化。类似于图29，根据两点触摸上的两触摸点间的距离L，|d－s|具有显著的变化。

图31表示根据实施例1的两点触摸上的检测到的两触摸点间的距离L[iT]的时间变化。与两点触摸上的实际的两触摸点间的距离的值L＝10mm至120mm相比，检测到的距离L[iT]的值是大致近似值。在此，检测到的距离L[iT]是使用10个区间中的L[iT]的值计算出的平均值。即，将对10个移动区间计算出的移动平均值指定为检测到的距离L[iT]。

在实施例1中说明了触摸的数量是2的例子。但是触摸的数量也可以是3或更多。当触摸的数量是3时，例如，可以使用拇指、食指、中指。随着触摸点相对于三个触摸点的重心位置靠近或远离，姿态的指标值变化。

如上所述，在实施例1中，参照缩放姿态操作时的测量值，对具有根据本发明的一个方面的算法的触摸传感器装置100的操作进行说明。

实施例2：

在实施例2中，对触摸传感器装置100的缩放姿态操作的功能进行了检查。该状态下的俯视示意图示于图32。在此，触摸面板101的大小是15英寸，画面宽高比(横/纵长度比)是4：3。

参照图32，在触摸面板101的四角形成检测电极38a～38d，两个检查用指示体23与触摸面板101触摸。将由连接检测电极38b和38d的线与连接两个检查用指示体23的线形成的角度定义为角度θ_e。在从－37度到143度的180度的范围内改变角度θ_e的同时计算指标值l。在该计算中，假设两个检查用指示体23的中点是显示部的中心，对两个检查用指示体间的距离L的两种情况即L＝57mm和114mm的每种情况计算指标值l。另外，使用实施方式1中的式10，通过l＝(d₂－s₂)+(d₄－s₄)－(d₁－s₁)－(d₃－s₃)计算指标值l。在此，d₁～d₄表示在每个检测时段中获得的第二正规值d＝(d₁，d₂，d₃，d₄)的要素，s₁～s₄表示预先测量并存储的第一正规值s＝(s₁，s₂，s₃，s₄)的要素。

图33表示根据图32的指标值l与角度θ_e之间的关系。在图33的图中，横轴是角度θ_e，纵轴是指标值l＝(d₂－s₂)+(d₄－s₄)－(d₁－s₁)－(d₃－s₃)。

在图中，两点触摸上的两触摸点间的距离L＝57mm和L＝114mm的两个曲线都具有将180度设为1周期的正弦波形状。在这些曲线是正弦波的设定下，L＝114mm时的曲线的振幅比L＝57mm时的曲线的振幅大。对于随着两点触摸上的两触摸点间的距离L＝57mm到L＝114mm的变化的指标值l的变化，在角度θ_e＝0度附近以及θ_e＝90度附近，指标值l的变化较大，在角度θ_e＝45度附近以及角度θ_e＝135度附近，指标值l的变化小得多。

在图33中，计算指标值l来绘制该图。或者，可以对例如改变所选择的图像的分辨率的事件的次数进行计数。具体而言，距离阈值L_th设为50mm，使两触摸点间的距离L从10mm变化到120mm进行两点触摸操作，通过目视检查对展开操作的检测的次数进行计数。此时，触摸传感器装置显示能够以如100％、125％、150％和200％逐步改变显示倍率的应用软件的画面。

在角度θ_e＝0度以及θ_e＝90度时，展开操作的计数次数是2。另一方面，在角度θ_e＝45度以及θ_e＝135度时，展开操作的计数次数是0。但是，通过减小距离阈值L_th，在角度θ_e＝45度以及θ_e＝135度也能够检测到展开操作。

应当注意到，角度θ_e＝45度和θ_e＝135度可以表示为第一角度θ_e＝(2×m－1)×180/ET。在此，ET是上述检测电极的数量，m是m＝1、2、…、ET的整数。另一方面，角度θ_e＝0度以及θ_e＝90度可以表示为第二角度θ_e＝360/ET×(m－1)。

因此，在本实施例的触摸传感器装置中，根据角度θ_e，检测灵敏度不同。另外，在触摸面板101的各边的中央形成检测电极38a～38d的图21B所示的另一例子中，也可以获得与图33所示的指标值l对角度θ_e的角度θ_e依赖性相同的结果。由此，在实施例2中，有关具有根据本发明的一个方面的算法的触摸传感器装置100的缩放姿态操作的功能得到确认。

实施例3：

在实施例3中，在实施方式1至实施方式3中说明的各触摸传感器装置上进行缩放姿态操作，从而验证在远离显示部中心的区域中是否能够实现正确的检测。

图34表示显示部的表面上的评估位置、以及各估位置上的触摸点间的距离变化的方向和范围的例子。在此，将图34中的图的原点(0mm、0mm)假设为显示部的中心，横轴(X轴)的范围是－152mm至+152mm，纵轴(Y轴)的范围是－114mm至+114mm，整个图用15英寸的显示部应对。在图34的九个位置处的各点(图34中的黑色方块)(其中，各点是变化的中心)，在图34所示的方向(“/”的方向)改变两触摸点间的距离L。换言之，使用图34中的九条斜线的每条斜线表示变化的轨迹。评估时的中心点的坐标设为图34所示的A(－105mm、－65mm)至I(+105mm、+65mm)，通过将两点触摸上的两触摸点间的距离L从8mm改变到120mm来进行测量。

根据式10，对各评估点计算下述的指标值l_ds，指标值l_ds与两点触摸上的两触摸点间的距离L之间的关系示于图35中：

其中，ET＝4，第一正规值s＝(s₁，s₂，s₃，s₄)，第二正规值d＝(d₁，d₂，d₃，d₄)。

另一方面，为了将计算结果与图35的结果进行比较，根据仅使用第二正规值d的式15，对每个评估点计算下面的指标值l_d。

…(式15)

在此，为了区分用式10和式15计算出的指标值，将由式10、式15获得的指标值分别表示为l_ds、l_d。

图36示出了指标值l_d与两点触摸上的两触摸点间的距离L之间的关系。首先，即使距离L短至8mm，图34的面板的四角附近的测量点展示出存在指标值l_d大幅偏离零的情况。即，这些测量点展示出指标值l_d的偏离非常大的情况。具体而言，在面板的左下：A(－105mm、－65mm)；在面板的右上：I(+105mm、+65mm)，指标值l_d为大约0.3，其远大于两点触摸上的两触摸点间的距离L从8mm变化到120mm时的指标值l_d的变化(0.07或更小)。另一方面，在面板的右下：C(+105mm、－65mm)，在面板的左上：G(－105mm、+65mm)，指标值l_d为大约－0.3，其是绝对值很大的负值。

另一方面，当如图35所示绘制指标值l_ds时，在两点触摸上的两触摸点间距离L短至8mm的条件下，在面板表面内的九个位置的各位置上，指标值l_ds均大致为0。其与两点触摸上的两触摸点间的距离L从8mm变化到120mm时的指标值l_ds的变化(0.07或更小)相比，非常小。另外，图35中的指标值在面板表面内的九个位置处具有大致相同的值。因此，可以说，通过使用第一正规值s计算指标值l_ds，能够在包括显示部的周边的九个位置处的各位置处求出两点触摸上的两触摸点间的距离L。

接下来，如图37所示对改变两点触摸上的两触摸点间的距离的方向(“\”方向)进行了改变，并且进行了相似的评估。在图37的评估中，除距离变化的方向不同以外的条件与图34的条件相同。图38表示通过使用第一正规值s和第二正规值d获得的指标值l_ds与两点触摸上的两触摸点间的距离L之间的关系。另一方面，图39表示通过仅使用第二正规值d计算出的指标值l_d与两点触摸上的两触摸点间的距离L之间的关系，以与图38中的关系进行比较。本发明人确认了：如图37所示，即使距离变化的方向与图34的距离变化方向不同，对显示部的周边的部位也能够计算出两点触摸上的两触摸点间的距离L。

在下文中，参照图35、图36、图38和图39对根据实施例3的两种指标值与两点触摸上的两点间的距离之间的关系进行说明。图36和图39表示关于指标值l_d的图，图35和图38表示关于指标值l_ds的图。在这些图中，图36和图39之间以及图35和图38之间的差异是开闭两手指的方向，换言之，改变两点触摸上的两触摸点间的距离的方向(“/”方向和“\”方向)。

虽然图36和图39示出了由面板表面内的位置的差异形成的特性的巨大差异是非常大的，但在图35和图38中，这种差异显著减小。这表示出使用指标值l_ds的有利效果。在此，为了使用指标值l_ds，需要计算第一指标值s。

接下来，使用基于图35和图38所示的结果求出的、距离与指标值之间的关系，求出两点触摸上的两触摸点间的距离，其中，关系是在E(0，0)的位置(即显示部的中心)上在每个检测时段计算出的指标值l_ds、与两点触摸上的两触摸点间的距离L的关系。如图40所示，虽然根据距离的变化方向存在指标值的正/负符号的差异，但是由通过测量获得的指标值能够唯一地确定距离。例如，l_ds＝－0.04和l_ds＝+0.04都表示L＝90mm。如果与图13同样通过测量预先求出两点触摸上的两触摸点间的距离L与指标值l_ds之间的关系，则能够利用该关系式将指标值转换成两点触摸上的两触摸点间的距离L。

在上面参照实施方式和实施例对本发明进行了说明。但是，本发明不限于上面的实施方式或实施例。本发明的结构和细节能够以本领域技术人员能够理解的各种方式进行变更。另外，在本发明的范围内，上述实施方式和实施例的结构的一部分或全部能够适当组合。

根据在上面的实施方式和实施例中说明的触摸传感器装置，即使采用如JP-BNo.H01-019176中披露的仅支持单一触摸的结构，也能够以低成本将这种结构变更为支持多点触摸。

本发明可用于在显示屏幕上检测使用指示体指示的位置坐标的面显示装置、或者检测有无指示动作的面显示装置。另外，本发明的实际应用的示例包括游戏机、个人数字助手(PDA)、车载导航装置、笔记本电脑PC、便携DVD播放器、安装到飞机或公交车的座椅上的视频游戏机、以及用于工厂自动化(FA)设备的触摸传感器功能。

Claims

1.一种触摸传感器装置，包括：

形成阻抗面的透明导电层，所述阻抗面包括人体能够触摸或接近的有源区，多组基准坐标设置在所述有源区中的多个位置上；

设置在所述阻抗面上的多个检测电极；

被构成为检测流经所述检测电极的电流的检测电路；

存储基准标准值和基准正规值的存储部，所述基准标准值对应于每组基准坐标的估计坐标，通过获得使用一个指示体指示各组所述基准坐标时由所述检测电路检测到的电流，并通过对每组所述基准坐标将检测到的电流标准化，来计算所述基准标准值，并且，通过将检测到的电流正规化使得对每组所述基准坐标流经所述阻抗面的电流的总和为恒定值，来计算所述基准正规值；

位置坐标计算部，所述位置坐标计算部被构成为获得通过将在每个检测时段中由所述检测电路检测到的电流标准化而计算出的标准化值，并根据预先存储在所述存储部中的所述基准标准值、与所述基准坐标之间的关系将所述标准化值映射到位置坐标上；

第一正规值计算部，所述第一正规值计算部被构成为根据所述基准坐标与所述基准正规值之间的关系将所述位置坐标映射到第一正规值；

第二正规值计算部，所述第二正规值计算部被构成为通过将在每个检测时段中由所述检测电路检测到的电流正规化来计算第二正规值；以及

触摸姿态检测部，所述触摸姿态检测部被构成为根据所述第一正规值和所述第二正规值的时间变化来检测多个指示体的运动。

2.根据权利要求1所述的触摸传感器装置，其中，

所述基准正规值的要素的数量、所述第一正规值的要素的数量、以及所述第二正规值的要素的数量分别大于所述基准标准值的要素的数量，以及

所述基准正规值的要素的所述数量、所述第一正规值的要素的所述数量、以及所述第二正规值的要素的所述数量分别大于所述标准化值的要素的数量。

3.根据权利要求2所述的触摸传感器装置，其中，

所述基准正规值的要素的所述数量、所述第一正规值的要素的所述数量、以及所述第二正规值的要素的所述数量分别是四。

4.根据权利要求2所述的触摸传感器装置，其中，

所述基准标准值的要素的所述数量以及所述标准化值的要素的所述数量分别是二。

5.根据权利要求1所述的触摸传感器装置，其中，

所述阻抗面具有矩形形状，且

在所述矩形的四角、所述矩形的四边的中央、或者所述矩形的所述四角和所述四边的中央设置所述检测电极。

6.根据权利要求1所述的触摸传感器装置，其中，

所述位置坐标计算部被构成为：

在一个指示体触摸或接近所述阻抗面时，计算所述一个指示体的指示位置作为所述位置坐标，以及

在两个指示体触摸或接近所述阻抗面时，计算所述两个指示体的中央的位置作为所述位置坐标。

7.根据权利要求1所述的触摸传感器装置，其中，

通过使用利用由所述基准正规值表示的点包围的多边形进行内插的内插函数，计算所述第一正规值或所述位置坐标。

8.根据权利要求1所述的触摸传感器装置，其中，

所述触摸姿态检测部被构成为，使用通过

获得的指标值l来检测所述多个指示体的运动，

其中，s_i表示所述第一正规值，d_i表示所述第二正规值，ET表示检测电极的数量。

9.根据权利要求1所述的触摸传感器装置，其中，

所述触摸姿态检测部被构成为，通过使用所述第一正规值和所述第二正规值，计算触摸或接近所述阻抗面的两个指示体间的距离，并且

通过使用所述两个指示体间的所述距离的时间变化，检测所述两个指示体彼此分开或彼此接近的缩放姿态操作。

10.根据权利要求9所述的触摸传感器装置，其中，

所述触摸姿态检测部被构成为，通过使用所述第一正规值与所述第二正规值之差的绝对值，计算所述两个指示体间的所述距离。

11.根据权利要求9所述的触摸传感器装置，其中，

所述触摸姿态检测部被构成为，将所述两个指示体间的所述距离定义为基准距离值，所述距离是紧接在所述指示体触摸或接近所述阻抗面而将所述指示体的触摸状态判定为触及状态之后计算出的距离。

12.根据权利要求11所述的触摸传感器装置，其中，

所述触摸姿态检测部被构成为，当检测到减小所述两个指示体间的所述距离的聚拢操作或增大所述两个指示体间的所述距离的展开操作时，通过将所述两个指示体间的所述距离指定为所述基准距离值，更新所述基准距离值。

13.根据权利要求9所述的触摸传感器装置，其中，

所述触摸姿态检测部被构成为，当由所述两个指示体间的所述距离的变化引起的所述位置坐标的变化大于预先确定的阈值时，使对减小所述两个指示体间的所述距离的聚拢操作、或增大所述两个指示体间的所述距离的展开操作的检测无效。

14.一种电子设备，包括根据权利要求1所述的触摸传感器装置。