JP6932105B2 - 投影型静電容量方式のタッチパネル装置、及びタッチパネル付き液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、投影型静電容量方式のタッチパネル装置、及び投影型静電容量方式のタッチパネル装置を備える液晶表示装置に関する。

タッチパネル装置は、指等の指示体によりタッチが行われているか否かを判定し、指示体によりタッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算するタッチ座標検出機能を有する。

タッチパネル装置は、液晶表示装置等の表示装置、表示装置を備える電子機器等の装置に搭載され、タッチパネル製品を構成する。タッチパネル装置は、情報処理装置における入力装置として使用され、キーボード、マウス等に代わる優れたユーザーインターフェースを提供する。このため、多くのタッチパネル製品が、市場を席巻しつつある。

タッチパネル装置のタッチ検出方式には、抵抗膜方式、静電容量方式等の様々な検出方式がある。静電容量方式には、投影型静電容量方式が含まれる。

投影型静電容量方式のタッチパネル装置は、センサ及び検出回路を備える。投影型静電容量方式のタッチパネル装置においては、誘電体からなる指等を指示体として用いることができる。また、センサへの接触だけでなくセンサへの接近をタッチとして検出することができる。投影型静電容量方式のタッチパネル装置を備える表示装置においては、表示装置の表示面に対して指示体によりタッチが行われた場合に、指示体とセンサとの間に形成される静電容量のわずかな変化が生じる。検出回路は、生じた静電容量のわずかな変化に基づいて、表示装置の表示面に対して指示体によりタッチが行われているか否かを判定し、指示体によりタッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算する。投影型静電容量方式のタッチパネル装置を備える表示装置は、計算されたタッチ座標を入力情報として利用する。

投影型静電容量方式のタッチパネル装置は、センサと指示体との間に数ｍｍの厚さを有するガラス板等からなる保護板が設けられ、タッチが手袋ごしに行われた場合であっても、タッチを検出することができる。したがって、投影型静電容量方式のタッチパネル装置においては、優れた堅牢性を有し、長い寿命を有し、高い検出感度を有し、広い利用用途を有するタッチパネル装置を実現することができる。

近年においては、投影型静電容量方式のタッチパネル装置が、タッチ座標検出機能に加えて、タッチにより加えられる圧力を検出する圧力検出機能を有する場合がある。

圧力検出機能を有するタッチパネル装置には、抵抗型、静電容量型等の様々な型がある。

抵抗型の圧力検出機能を有するタッチパネル装置は、感圧フィルム、感圧センサ等の圧力検知素子を備える。抵抗型の圧力検出機能を有するタッチパネル装置においては、タッチにより圧力が加えられた場合に、圧力検知素子に圧力が加えられ、圧力検知素子に圧力が加えられることにより圧力検知素子の断面積が増加し、圧力検知素子の断面積が増加することにより圧力検知素子の電気抵抗値が減少する。抵抗型の圧力検出機能を有するタッチパネル装置においては、タッチにより圧力が加えられた場合の圧力検知素子の電気抵抗値の低下を利用して、タッチにより加えられた圧力の強さが計算される。

静電容量型の圧力検出機能を有するタッチパネル装置は、互いに対向させられた状態で近接して配置される２層の導電層を内蔵する圧力検知素子を備える。静電容量型の圧力検出機能を有するタッチパネル装置においては、タッチにより圧力が加えられた場合に、圧力検知素子に圧力が加えられ、圧力検知素子に圧力が加えられることにより圧力検知素子が弾性変形し、圧力検知素子が弾性変形することにより２層の導電層が互いに接近し、２層の導電層が互いに接近することにより２層の導電層の間の静電容量が増加する。静電容量型の圧力検出機能を有するタッチパネル装置においては、タッチにより圧力が加えられた場合の２層の導電層の間の静電容量の増加を利用して、タッチにより加えられた圧力の強さが計算される。

圧力検出機能を有するタッチパネル装置を備える表示装置は、計算された圧力の強さを入力情報として利用する。

タッチパネル装置が先述したタッチ座標検出機能に加えて圧力検出機能を有する場合は、計算された圧力の強さを利用して、操作者が意図せずに行ったタッチ、指示体により行われたタッチではない液体の付着等が、操作者が意図して行ったタッチとして誤検出されることを抑制することができる。このため、タッチパネル装置がタッチ座標検出機能に加えて圧力検出機能を有する場合は、タッチパネル装置の性能を向上することができる。

特許文献１に記載された静電容量検出回路は、接触座標及び押下の強弱を検出することができる（段落００２２）。当該静電容量検出回路においては、指や掌の押下強度により抵抗値が変化する圧力センサが備えられる（段落００１９）。また、当該静電容量検出回路においては、変調用コンデンサに蓄えられた電荷が圧力センサを介して放電されるときの放電時間の違いから圧力センサの抵抗値が検出され、押下の強弱が検出される（段落００２１−００２２）。

特許文献２に記載された圧力検出装置は、圧力センサへの接触を検出し押圧荷重を測定することができる（段落００１８）。当該圧力検出装置においては、与えられた荷重に応じた圧電信号を発生する圧電シートを有する圧力センサが備えられる（段落００１９）。また、当該圧力検出装置においては、発生した圧電信号が積分されてアナログ電圧信号が出力され、出力されたアナログ電圧信号がデジタル電圧信号に変換され、圧力センサへの接触が検出されている間に取得されたデジタル電圧信号が加算されることで押圧力測定値が算出される（段落００２０−００２２）。

特開２０１１−２３７９０２号公報 特開２０１６−８０５４９号公報

投影型静電容量方式のタッチパネル装置がタッチ座標検出機能に加えて圧力検出機能を有する場合は、タッチ座標検出機能のための検出回路に加えて圧力検出機能のための検出回路が設けられる。このため、投影型静電容量方式のタッチパネル装置に備えられる回路の規模が大きくなり、当該回路が高コスト化する。

本発明は、この問題に鑑みてなされる。本発明が解決しようとする課題は、タッチが行われているか否かを判定し、タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算するタッチ座標検出機能に加えて、タッチが行われる主面に圧力が加えられているか否かを判定する圧力検出機能を有する投影型静電容量方式のタッチパネル装置に備えられる回路の規模を小さくし、当該回路を低コスト化することである。

投影型静電容量方式のタッチパネル装置は、タッチセンサパネル、圧力検知素子、基準電位部、導電層、容量検出部及び演算処理部を備える。

タッチセンサパネルは、第１の主面及び第２の主面を有する。第１の主面には、指示体によりタッチが行われる。第２の主面は、第１の主面の反対の側にある。タッチセンサパネルは、指示体との間に形成される静電容量を検出するための複数のセンサを備える。

圧力検知素子は、第１の主面に加えられた圧力に応じて変化する電気抵抗又は静電容量を有する。

導電層は、第２の主面に対向する。導電層は、タッチセンサパネルの厚さ方向から平面視された場合に複数のセンサと重なる。導電層は、圧力検知素子を介して基準電位部に電気的に接続される。

容量検出部は、基準電位部と複数のセンサとの間に励起信号が印加された場合に複数のセンサに流れる電流からそれぞれ複数の静電容量を検出する。

演算処理部は、複数の静電容量に基づいて、タッチが行われているか否かを判定し、タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算し、第１の主面に圧力が加えられているか否かを判定する。

本発明によれば、複数の静電容量に基づいて、タッチが行われているか否かが判定され、タッチが行われている位置を示すタッチ座標が計算されるのに加えて、タッチが行われる第１の主面に圧力が加えられているか否かが判定される。このため、共通の容量検出部及び演算処理部により、タッチが行われているか否かを判定し、タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算するタッチ座標検出機能、及びタッチが行われる主面に圧力が加えられているか否かを判定する圧力検出機能を実現することができる。したがって、投影型静電容量方式のタッチパネル装置に備えられる回路の規模を小さくすることができ、当該回路を低コスト化することができる。

この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

実施の形態１のタッチパネル装置を模式的に図示するブロック図である。 実施の形態１及び２のタッチパネル装置を備えるタッチパネル付き液晶表示装置を模式的に図示する平面図である。 実施の形態１及び２のタッチパネル装置を備えるタッチパネル付き液晶表示装置を模式的に図示する断面図である。 実施の形態１のタッチパネル装置の等価回路を図示する図である。 実施の形態１のタッチパネル装置に備えられる圧力検知素子の電気抵抗値と当該タッチパネル装置に備えられる容量検出部により出力される出力値との関係の実測例を図示するグラフである。 実施の形態１のタッチパネル装置に備えられるセンサの番号と当該タッチパネル装置に備えられる容量検出部により出力される出力値との関係の実測例を、当該タッチパネル装置に備えられる圧力検知素子の各電気抵抗値について図示するグラフである。 実施の形態１のタッチパネル装置の動作を図示するフローチャートである。 実施の形態１のタッチパネル装置に備えられるセンサの番号と当該タッチパネル装置に備えられる容量検出部により出力される出力値との関係の例を図示するグラフである。 実施の形態１のタッチパネル装置に備えられるセンサの番号と当該タッチパネル装置に備えられる演算処理部により得られる減算後の出力値との関係の例を図示するグラフである。 実施の形態２のタッチパネル装置の等価回路を図示する図である。 実施の形態２のタッチパネル装置の動作を図示するフローチャートである。 実施の形態２の変形例の液晶表示装置における液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の駆動のタイミング、タッチパネル装置の駆動のタイミング、及びスイッチの切り替えタイミングを図示するタイミングチャートである。

１ 実施の形態１
１．１ タッチパネル装置の概略
図１は、実施の形態１のタッチパネル装置を模式的に図示するブロック図である。

図１に図示されるタッチパネル装置１００は、投影型静電容量方式のタッチパネル装置である。

タッチパネル装置１００は、図１に図示されるように、タッチセンサパネル１１０、導電層１１２、圧力検知素子１１４、基準電位部１１６及びタッチパネルコントローラ１１８を備える。タッチパネル装置１００がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。

タッチパネルコントローラ１１８は、図１に図示されるように、容量検出部１３０及び演算処理部１３２を備える。タッチパネルコントローラ１１８がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。

タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０には、指等の指示体によりタッチが行われる。したがって、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０は、タッチ面である。タッチセンサパネル１１０の第２の主面１４２には、導電層１１２が対向する。タッチセンサパネル１１０の第２の主面１４２は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０の反対の側にある。

導電層１１２は、圧力検知素子１１４を介して基準電位部１１６に電気的に接続される。基準電位部１１６は、基準電位を有する。基準電位は、タッチパネル装置１００により行われる静電容量の検出において基準となる電位である。

圧力検知素子１１４は、加えられた圧力に応じて変化する電気抵抗を有する。また、圧力検知素子１１４は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられた圧力が圧力検知素子１１４に伝わるように配置される。このため、圧力検知素子１１４は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられた圧力に応じて変化する電気抵抗を有する。

圧力検知素子１１４としては、例えば、米国のインターリンクエレクトロニクス社（Interlink Electronics, Inc.）製のフォースセンシングレジスタ（Force Sensing Resistor）４００シリーズが好適に採用される。

圧力検知素子１１４に圧力が加えられた場合は、圧力検知素子１１４に内蔵される導電体が圧力が加えられた方向と垂直をなす方向に広がり、圧力検知素子１１４の電気抵抗が低くなる。したがって、圧力検知素子１１４は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられた圧力が強くなるほど低くなる電気抵抗を有する。

タッチパネルコントローラ１１８は、タッチセンサパネル１１０を制御し、タッチ座標及び圧力の検出を行う。タッチ座標の検出においては、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に対して指示体によりタッチが行われているか否かが判定され、タッチが行われている第１の主面１４０上の位置を示すタッチ座標が計算される。圧力の検出においては、タッチにより第１の主面１４０に圧力が加えられているか否かが判定される。

容量検出部１３０は、タッチセンサパネル１１０において形成される複数の静電容量を検出する。検出される複数の静電容量の変化には、タッチセンサパネル１１０が指示体と容量結合することに起因して生じる静電容量の変化、及びタッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられることに起因して生じる静電容量の変化の両方が含まれる。

演算処理部１３２は、検出された複数の静電容量に基づいてタッチ座標及び圧力の検出を行う。演算処理部１３２は、タッチセンサパネル１１０が指示体と容量結合することに起因して生じる静電容量の変化を、タッチ座標の検出に用いる。また、演算処理部１３２は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられることに起因して生じる静電容量の変化を、圧力の検出に用いる。

演算処理部１３２は、コネクタ、ケーブル等を介してホスト機器に通信可能に接続される。演算処理部１３２は、タッチが行われているか否かの判定の結果、計算したタッチ座標、及びタッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられているか否かの判定の結果の全部又は一部を含むタッチ情報をホスト機器に送信する。演算処理部１３２とホスト機器との間の通信としては、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、集積回路間バス（Ｉ２Ｃ）等のバスを経由する通信、非同期シリアル送受信（ＵＡＲＴ）による通信等が採用される。

１．２ タッチパネル付き液晶表示装置の概略
図２は、実施の形態１のタッチパネル装置を備えるタッチパネル付き液晶表示装置を模式的に図示する平面図である。図３は、実施の形態１のタッチパネル装置を備えるタッチパネル付き液晶表示装置を模式的に図示する断面図である。図２は、実施の形態１のタッチパネル装置に備えられるタッチセンサパネルの第１の主面が向く方向から平面視された場合の平面図である。図３には、タッチパネル付き液晶表示装置に加えて、タッチパネル装置に備えられるタッチセンサパネルの第１の主面に対してタッチを行い当該タッチセンサパネルの第１の主面に圧力を加える指等の指示体も模式的に図示される。

タッチパネル付き液晶表示装置１５０は、図２及び図３に図示されるように、タッチパネル装置１００、液晶表示装置１６０及び両面テープ１６２を備え、図３に図示されるように、筐体１６４を備える。

タッチパネル装置１００に備えられるタッチセンサパネル１１０、及び液晶表示装置１６０は、両面テープ１６２を介して互いに接合される。タッチセンサパネル１１０及び液晶表示装置１６０が両面テープ１６２以外の接合媒体を介して互いに接合されてもよい。液晶表示装置１６０は、筐体１６４に取り付けられる。タッチセンサパネル１１０は、透明性を有し、液晶表示装置１６０の第１の主面１７０上に配置される。これにより、操作者は、第１の主面１７０に表示される画像を視認しながらタッチセンサパネル１１０に対してタッチ操作を行うことができる。タッチセンサパネル１１０が、液晶表示装置１６０以外の表示装置と一体化されてもよく、表示装置以外の装置と一体化されてもよい。タッチセンサパネル１１０が他の装置と一体化されなくてもよい。

タッチパネル付き液晶表示装置１５０は、タッチセンサパネル１１０及び液晶表示装置１６０を別々に製造した後に互いに接合することより製造される。このように製造されるタッチパネル付き液晶表示装置１５０は、アウトセル型のタッチパネル付き液晶表示装置と呼ばれる。しかし、実施の形態１及び２の技術は、オンセル型及びインセル型のタッチパネル付き液晶表示装置においても採用される。

１．３ タッチパネル装置
タッチパネル装置１００は、図２及び図３に図示されるように、タッチセンサパネル１１０、タッチパネルコントローラ１１８、導電層１１２及びフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）１８０を備え、図３に図示されるように、圧力検知素子１１４、基準電位部１１６及びＦＰＣ１８２を備える。タッチパネル装置１００がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。

ＦＰＣ１８０は、フィルム状の配線であり、タッチセンサパネル１１０をタッチパネルコントローラ１１８に電気的に接続する。ＦＰＣ１８０の一端は、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を介してタッチセンサパネル１１０に圧着接続される。ＦＰＣ１８０の他端は、コネクタを介してタッチパネルコントローラ１１８に接続される。ＦＰＣ１８０が他の種類の配線に置き換えられてもよい。ＦＰＣ１８０が省略され、タッチセンサパネル１１０がタッチパネルコントローラ１１８に直結されてもよい。

ＦＰＣ１８２は、フィルム状の配線であり、導電層１１２を圧力検知素子１１４に電気的に接続する。ＦＰＣ１８２の一端は、ＡＣＦを介して導電層１１２に圧着接続される。ＦＰＣ１８２の他端は、ＡＣＦを介して圧力検知素子１１４に圧着接続される。ＦＰＣ１８２が他の種類の配線に置き換えられてもよい。ＦＰＣ１８２が省略され、導電層１１２が圧力検知素子１１４に直結されてもよい。

導電層１１２は、透明導電膜からなる。透明導電膜は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等からなる。導電層１１２は、タッチセンサパネル１１０の第２の主面１４２上に配置される。

圧力検知素子１１４は、第１の接続端子１９０及び第２の接続端子１９２を備える。圧力検知素子１１４は、加えられた圧力に応じた電気抵抗を第１の接続端子１９０と第２の接続端子１９２との間に有する。

第１の接続端子１９０は、ＦＰＣ１８２を介して導電層１１２に電気的に接続される。第２の接続端子１９２は、筐体１６４に直接的に電気的に接続される。筐体１６４は、基準電位を有する基準電位部１１６となっている。これにより、導電層１１２が圧力検知素子１１４を介して基準電位部１１６に電気的に接続される。第１の接続端子１９０が導電層１１２に直接的に電気的に接続されてもよい。第２の接続端子１９２が、筐体１６４以外の基準電位部１１６に電気的に接続されてもよい。第２の接続端子１９２が、配線を介して基準電位部１１６に電気的に接続されてもよい。

１．４ タッチセンサパネル
タッチセンサパネル１１０は、図２及び図３に図示されるように、Ｘセンサ群２０２及びＹセンサ群２０４を備え、図３に図示されるように、透明基板２００及び保護板２０６を備える。

Ｘセンサ群２０２は、図２及び図３に図示されるように、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄを備える。Ｙセンサ群２０４は、図２に図示されるように、Ｙセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄを備える。４個のＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄが、３個以下又は５個以上のＸセンサに置き換えられてもよい。４個のＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄが、３個以下又は５個以上のＹセンサに置き換えられてもよい。

透明基板２００は、樹脂からなるフィルム状の基板、ガラスからなる板状の基板等である。透明基板２００の第１の主面２１０は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０の側にある。透明基板２００の第２の主面２１２は、透明基板２００の第１の主面２１０の反対の側にあり、タッチセンサパネル１１０の第２の主面１４２の側にあり、タッチセンサパネル１１０の第２の主面１４２となる。

透明基板２００の第１の主面２１０上には、Ｘセンサ群２０２、Ｙセンサ群２０４及び保護板２０６が配置される。Ｘセンサ群２０２は、Ｙセンサ群２０４の上に重ねて配置される。保護板２０６は、透明基板２００、Ｘセンサ群２０２及びＹセンサ群２０４を覆う。これにより、透明基板２００、Ｘセンサ群２０２及びＹセンサ群２０４が保護され、指示体Ｐにより行われたタッチにより透明基板２００、Ｘセンサ群２０２及びＹセンサ群２０４が損傷することが抑制される。このため、タッチセンサパネル１１０は、高い堅牢性を有する。透明基板２００の第２の主面２１２上には、導電層１１２が配置される。

保護板２０６の第１の主面２２０は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０の側にあり、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０となる。保護板２０６の第２の主面２２２は、保護板２０６の第１の主面２２０の反対の側にあり、タッチセンサパネル１１０の第２の主面１４２の側にある。

Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄ並びにＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄは、透明導電膜からなる。透明導電膜は、ＩＴＯ等からなる。

Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄは、水平方向に配列される。Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄの各々は、線状の形状を有し、垂直方向に伸びる。Ｙセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄは、垂直方向に配列される。Ｙセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄの各々は、線状の形状を有し、水平方向に伸びる。したがって、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄの各々は、Ｙセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄの各々が伸びる方向と垂直をなす方向に伸びる。また、Ｙセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄの各々は、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄの各々が伸びる方向と垂直をなす方向に伸びる。

Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄは、互いに離されており、互いに絶縁されている。Ｙセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄは、互いに離されており、互いに絶縁されている。Ｙセンサ群２０４は、Ｘセンサ群２０２から絶縁される。Ｘセンサ群２０２及びＹセンサ群２０４は、保護板２０６から絶縁される。Ｘセンサ群２０２及びＹセンサ群２０４は、ＦＰＣ１８０を介して容量検出部１３０に電気的に接続される。

Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄは、指示体ＰとＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄとの間に形成される静電容量を検出するための複数のセンサであり、水平方向のタッチ座標Ｘを検出するために用いられる。Ｙセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄは、指示体ＰとＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄとの間に形成される静電容量を検出するための複数のセンサであり、垂直方向のタッチ座標Ｙを検出するために用いられる。

導電層１１２は、タッチセンサパネル１１０の厚さ方向から平面視された場合に、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄ並びにＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄと重なる。これにより、導電層１１２は、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄ並びにＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄと容量結合する。導電層１１２がＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄ並びにＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄと容量結合し、導電層１１２が圧力検知素子１１４を介して基準電位部１１６に電気的に接続されることにより、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄ並びにＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄの各センサと基準電位部１１６との間に励起信号が印加された場合に、各センサから導電層１１２及び圧力検知素子１１４を経由して基準電位部１１６まで電流が流れる。流れる電流は、圧力検知素子１１４の電気抵抗が低くなるほど大きくなる。したがって、流れる電流は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられた圧力が強くなるほど大きくなる。

１．５ タッチパネルコントローラ
タッチパネルコントローラ１１８は、回路基板を備える。回路基板は、基板及び電子部品を備える。電子部品は、基板上に実装される。電子部品は、集積回路（ＩＣ）、抵抗、コンデンサ等を含む。

タッチパネルコントローラ１１８は、図２及び図３に図示されるように、容量検出部１３０及び演算処理部１３２を備える。

容量検出部１３０は、図２及び図３に図示されるように、容量検出回路２３０を備える。容量検出回路２３０は、図示されない励起信号発生回路、回路メモリ・演算回路及び制御演算回路を備える。容量検出部１３０がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。励起信号発生回路、回路メモリ・演算回路及び制御演算回路を備える容量検出回路２３０を備える容量検出部１３０が、当該容量検出部１３０の機能と同等の機能を有する他の容量検出部に置き換えられてもよい。

励起信号発生回路は、基準電位部１１６とＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄとの間に印加される励起信号を発生する。発生させられた励起信号は、ＦＰＣ１８０を経由して、基準電位部１１６とＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄとの間に印加される。また、励起信号発生回路は、基準電位部１１６とＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄとの間に印加される励起信号を発生する。発生させられた励起信号は、ＦＰＣ１８０を経由して、基準電位部１１６とＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄとの間に印加される。

回路メモリ・演算回路は、基準電位部１１６と複数のＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄとの間に励起信号が印加された場合に複数のＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流からそれぞれ複数の静電容量を検出する。また、回路メモリ・演算回路は、基準電位部１１６と複数のＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄとの間に励起信号が印加された場合に複数のＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄに流れる電流からそれぞれ複数の静電容量を検出する。

Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流から検出される静電容量は、それぞれＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流が大きくなるほど大きくなる。また、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流は、それぞれＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄの指示体Ｐへの容量結合が強くなるほど大きくなる。また、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄの指示体Ｐへの容量結合は、それぞれＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに指示体Ｐが接近するほど強くなる。したがって、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流から検出される静電容量は、それぞれＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに指示体Ｐが接近するほど大きくなる。同様に、Ｙセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄに流れる電流から検出される静電容量は、それぞれＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄに指示体Ｐが接近するほど大きくなる。検出される複数の静電容量が有するこの特徴は、タッチ座標の検出に利用される。

また、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流から検出される静電容量は、それぞれＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流が大きくなるほど大きくなる。また、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流は、圧力検知素子１１４の電気抵抗が低くなるほど大きくなる。また、圧力検知素子１１４の電気抵抗は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられた圧力が強くなるほど低くなる。したがって、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流から検出される静電容量は、第１の主面１４０に加えられた圧力が強くなるほど大きくなる。同様に、Ｙセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄに流れる電流から検出される静電容量は、第１の主面１４０に加えられた圧力が強くなるほど大きくなる。検出される複数の静電容量が有するこの特徴は、圧力の検出に利用される。

制御演算回路は、励起信号発生回路及び回路メモリ・演算回路を制御する。また、制御演算回路は、複数のＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流から検出される静電容量をそれぞれ示す複数の出力値を演算処理部１３２に出力する。また、制御演算回路は、複数のＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄに流れる電流から検出される静電容量をそれぞれ示す複数の出力値を演算処理部１３２に出力する。

回路メモリ・演算回路は、積分アンプ、サンプル及びホールド回路、並びにアナログデジタル（ＡＤ）コンバータを備える。回路メモリ・演算回路がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。

積分アンプは、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄ並びにＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄに含まれる各センサに流れる電流を時間積分し、各センサに流れる電流の時間積分に応じた電圧を出力する。

サンプルホールドアンプは、出力された電圧をトリガータイミングにサンプリングし、サンプリングした電圧をホールドする。

ＡＤコンバータは、ホールドされた電圧を有するアナログ信号をデジタル信号に変換する。

演算処理部１３２は、図２及び図３に図示されるように、演算回路２４０を備える。演算回路２４０は、マイクロコンピュータを備える。マイクロコンピュータは、半導体集積回路を備える。演算処理部１３２がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。半導体集積回路を備えるマイクロコンピュータを備える演算回路２４０を備える演算処理部１３２が、当該演算処理部１３２の機能と同等の機能を有する他の演算処理部に置き換えられてもよい。

マイクロコンピュータは、出力された出力値に対して変換及び加工を行う。これにより、マイクロコンピュータは、複数のＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流からそれぞれ検出される複数の静電容量、並びに複数のＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄに流れる電流からそれぞれ検出される複数の静電容量に基づいて、タッチが行われているか否かを判定し、タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算する。また、マイクロコンピュータは、複数のＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄに流れる電流からそれぞれ検出される複数の静電容量、並びに複数のＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄに流れる電流からそれぞれ検出される複数の静電容量に基づいて、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられているか否かを判定する。

また、マイクロコンピュータは、タッチパネル装置１００とホスト機器との間でタッチ情報をやり取りする機能を有し、ホスト機器に対するインターフェース（Ｉ／Ｆ）変換等を行う。

１．６ 液晶表示装置
液晶表示装置１６０は、図３に図示されるように、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）２５０、バックライト２５２及びフレーム２５４を備える。液晶表示装置１６０がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。

ＬＣＤ２５０の第１の主面２６０は、画像が表示される表示面である。ＬＣＤ２５０の第２の主面２６２は、ＬＣＤ２５０の第１の主面２６０の反対の側にある。

バックライト２５２は、ＬＣＤ２５０の第２の主面２６２に対向し、ＬＣＤ２５０の第２の主面２６２に光を照射する。

バックライト２５２は、光源、反射板、導光板及び光学シートを備える。光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を備える。反射板は、ＬＥＤが発した光を反射する。反射板により、ＬＥＤが発した光の利用効率が向上する。

液晶表示装置１６０が画像を表示する際には、バックライト２５２が光を発する。発せられた光は、ＬＣＤ２５０の第２の主面２６２に入射し、ＬＣＤ２５０を透過し、ＬＣＤ２５０の第１の主面２６０から出射する。

また、液晶表示装置１６０が画像を表示する際には、ＬＣＤ２５０に電気信号が入力され、入力された電気信号により複数の画素に含まれる各画素における光透過率が制御される。

これらにより、入力された電気信号に応じた画像が液晶表示装置１６０の第１の主面１７０に表示される。

フレーム２５４は、金属等からなる。フレーム２５４の第１の面２７０は、ＬＣＤ２５０の第１の主面２６０の側にある。フレーム２５４の第２の面２７２は、フレーム２５４の第１の面２７０の反対の側にあり、ＬＣＤ２５０の第２の主面２６２の側にある。フレーム２５４の第１の面２７０には、両面テープ１６２を介して透明基板２００の第２の主面２１２が接合される。フレーム２５４の第２の面２７２及び筐体１６４は、圧力検知素子１１４を挟む。これにより、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられた圧力が圧力検知素子１１４に伝わる。タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられた圧力が圧力検知素子１１４に伝わるかぎり、圧力検知素子１１４がフレーム２５４の第２の面２７２と筐体１６４とに挟まれる位置以外の位置に配置されてもよい。フレーム２５４には、ＬＣＤ２５０及びバックライト２５２が固定される。

１．７ 液晶ディスプレイ
ＬＣＤ２５０は、図２及び図３に図示されるように、第１の偏光板２８０を備え、図３に図示されるように、液晶セル２８２及び第２の偏光板２８４を備える。ＬＣＤ２５０がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。

液晶セル２８２は、図３に図示されるように、カラーフィルタ基板２９０、液晶層２９２及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板２９４を備える。液晶セル２８２がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。

液晶セル２８２の第１の主面３００は、ＬＣＤ２５０の第１の主面２６０の側にある。液晶セル２８２の第２の主面３０２は、液晶セル２８２の第１の主面３００と反対の側にあり、ＬＣＤ２５０の第２の主面２６２の側にある。

液晶セル２８２の第１の主面３００上には、第１の偏光板２８０が配置される。液晶セル２８２の第２の主面３０２上には、第２の偏光板２８４が配置される。

第１の偏光板２８０は、第１の方向に偏光した偏光成分を選択的に透過させる。第２の偏光板２８４は、第２の方向に偏光した偏光成分を選択的に透過させる。

カラーフィルタ基板２９０は、ガラス基板、カラーフィルタアレイ等を備える。ＴＦＴ基板２９４は、ガラス基板、ゲート配線、ソース配線、画素電極、共通電極、ＴＦＴ等を備える。

カラーフィルタ基板２９０の内側主面は、液晶層２９２を挟んでＴＦＴ基板２９４の内側主面に対向する。カラーフィルタ基板２９０の外側主面は、液晶セル２８２の第１の主面３００となる。ＴＦＴ基板２９４の外側主面は、液晶セル２８２の第２の主面３０２となる。

液晶表示装置１６０が画像を表示する際には、バックライト２５２により発せられた光が、第２の偏光板２８４、ＴＦＴ基板２９４、液晶層２９２、カラーフィルタ基板２９０及び第１の偏光板２８０を順次に透過する。

また、液晶表示装置１６０が画像を表示する際には、各画素において、ＬＣＤ２５０に入力された電気信号により液晶層２９２に印加される電界が制御され、印加された電界により液晶層２９２に含まれる液晶分子の配向方向が制御され、液晶分子の配向方向により光透過率が制御される。これにより、入力された電気信号により各画素における光透過率が制御される。

ＬＣＤ２５０は、図３に図示されるように、シールド層２８６をさらに備える。シールド層２８６は、透明導電膜からなり、カラーフィルタ基板２９０と第１の偏光板２８０との間に配置され、液晶セル２８２の外部において発生した静電気から液晶セル２８２をシールドする。

１．８ タッチパネル装置の等価回路
図４は、実施の形態１のタッチパネル装置の等価回路を図示する図である。図４には、ひとつのＸセンサが指示体と容量結合した場合の等価回路が図示される。

タッチパネル装置１００においては、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄと導電層１１２との間にそれぞれキャパシタ３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ及び３１０ｄが形成される。キャパシタ３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ及び３１０ｄの一端は、容量検出部１３０に電気的に接続される。キャパシタ３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ及び３１０ｄの他端は、電気的に合流してから圧力検知素子１１４の第１の接続端子１９０に電気的に接続される。圧力検知素子１１４の第２の接続端子１９２は、基準電位部１１６に電気的に接続される。Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄ並びに導電層１１２の間の位置関係は、固定されている。また、導電層１１２からＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄまでの距離は、ほぼ同じである。また、導電層１１２とＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄとの間に配置される誘電体の誘電率は、ほぼ同じである。このため、キャパシタ３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ及び３１０ｄの静電容量は、ほぼ同じである。

Ｘセンサ２０２ａの付近に指示体Ｐによりタッチが行われＸセンサ２０２ａが指示体Ｐと容量結合した場合は、Ｘセンサ２０２ａと基準電位部１１６との間にキャパシタ３２０ａが形成される。キャパシタ３２０ａの一端は、キャパシタ３１０ａの一端及び容量検出部１３０に電気的に接続される。キャパシタ３２０ａの他端は、基準電位部１１６に電気的に接続される。キャパシタ３２０ａは、キャパシタ３１０ａ及び圧力検知素子１１４の直列接続体に電気的に並列接続される。

タッチパネル装置１００においては、自己容量方式により静電容量の検出が行われる。容量検出部１３０に備えられる励起信号発生回路が基準電位部１１６とＸセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄとの間に励起信号を印加した場合は、キャパシタ３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ及び３１０ｄにそれぞれ電流ＩＳａ，ＩＳｂ，ＩＳｃ及びＩＳｄが流れ、キャパシタ３２０ａに電流ＩＦａが流れる。Ｘセンサ２０２ａに流れる電流Ｉａは、キャパシタ３１０ａに流れる電流ＩＳａ及びキャパシタ３２０ａに流れる電流ＩＦａの和である。Ｘセンサ２０２ｂに流れる電流Ｉｂ、Ｘセンサ２０２ｃに流れる電流Ｉｃ、及びＸセンサ２０２ｄに流れる電流Ｉｄは、それぞれキャパシタ３１０ｂに流れる電流ＩＳｂ、キャパシタ３１０ｃに流れる電流ＩＳｃ及びキャパシタ３１０ｄに流れる電流ＩＳｄである。キャパシタ３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ及び３１０ｄの静電容量はほぼ同じであるため、電流ＩＳａ，ＩＳｂ，ＩＳｃ及びＩＳｄはほぼ同じである。

Ｘセンサ２０２ａの付近に指示体Ｐによりタッチが行われＸセンサ２０２ａが指示体Ｐと容量結合した場合は、Ｘセンサ２０２ａと指示体Ｐとの間に形成されるキャパシタ３２０ａに流れる電流ＩＦａだけ、Ｘセンサ２０２ａに流れる電流Ｉａが大きくなる。また、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に力が加えられた場合は、圧力検知素子１１４の電気抵抗が低くなり、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄにそれぞれ流れる電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ及びＩｄがほぼ同じだけ大きくなる。Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄにそれぞれ流れる電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ及びＩｄは、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられた圧力が強くなるほど大きくなる。

容量検出部１３０に備えられる積分アンプ及びサンプルホールド回路は、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄにそれぞれ流れる電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ及びＩｄの時間積分に応じたアナログ信号を生成する。容量検出部１３０に備えられるＡＤコンバータは、生成されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。これにより、複数の静電容量をそれぞれ示す複数の出力値が出力される。

Ｙセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄにそれぞれ流れる電流についても、Ｘセンサ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ及び２０２ｄにそれぞれ流れる電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ及びＩｄと同様のことが言える。

１．９ 出力値の例
図５は、実施の形態１のタッチパネル装置に備えられる圧力検知素子の電気抵抗値と当該タッチパネル装置に備えられる容量検出部により出力される出力値との関係の実測例を図示するグラフである。図６は、実施の形態１のタッチパネル装置に備えられるセンサの番号と当該タッチパネル装置に備えられる容量検出部により出力される出力値との関係の実測例を、当該タッチパネル装置に備えられる圧力検知素子の各電気抵抗値について図示するグラフである。図６には、３３個のＸセンサ及び４４個のＹセンサを備えるタッチパネル装置に備えられるタッチセンサパネルの第１の主面の中央に対してタッチが行われた場合に４４個のＹセンサに流れる電流からそれぞれ得られる４４個の出力値が図示される。

図５に図示されるように、容量検出部１３０により出力される出力値は、圧力検知素子１１４に加えられる圧力が強くなり圧力検知素子１１４の電気抵抗値が低くなるほど大きくなる。

このため、図６に図示されるように、４４個のＹセンサに流れる電流からそれぞれ得られる４４個の出力値は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられる圧力が強くなり圧力検知素子１１４の電気抵抗値が低くなるほど全体的に大きくなる。

また、４４個のＹセンサに流れる電流からそれぞれ得られる４４個の出力値においては、タッチが行われた位置に近いＹセンサに流れる電流から得られる出力値が局所的に大きくなる。

１．１０ タッチパネル装置の動作
図７は、実施の形態１のタッチパネル装置の動作を図示するフローチャートである。

以下では、Ｙセンサ群２０４を用いた垂直方向のタッチ座標Ｙの計算に着目し説明が行われる。なお、Ｘセンサ群２０２を用いた水平方向のタッチ座標Ｘの計算もＹセンサ群２０４を用いた垂直方向のタッチ座標Ｙの計算と同様に行われる。

図７に図示されるステップＳ１０１においては、容量検出部１３０が、自己容量方式により、複数のＹセンサ２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ及び２０４ｄに流れる電流からそれぞれ複数の静電容量を検出する。

ステップＳ１０１に続くステップＳ１０２においては、演算処理部１３２が、検出された複数の静電容量に含まれる最小の静電容量を抽出する。抽出される最小の静電容量は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられた圧力の影響を受けているが、タッチの影響を受けていないため、圧力の検出に利用することができる。

ステップＳ１０２に続くステップＳ１０３においては、演算処理部１３２が、抽出した最小の静電容量が予め定められた圧力閾値より大きいか否かを判定する。演算処理部１３２は、抽出した最小の静電容量が圧力閾値より大きいと判定した場合は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられていると判定し、処理をステップＳ１０４に進める。また、演算処理部１３２は、抽出した最小の静電容量が圧力閾値より大きくないと判定した場合は、第１の主面１４０に圧力が加えられていないと判定し、処理をステップＳ１０１に戻す。処理がステップＳ１０１に戻されることにより、複数の静電容量を検出する処理が再開される。

圧力閾値は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が印加されていない場合に検出される静電容量と、第１の主面１４０に圧力が印加されている場合に検出される静電容量と、の間に定められる。これにより、第１の主面１４０に圧力が印加されたことに起因して生じる静電容量の変化から第１の主面１４０に圧力が加えられているか否かを判定することができる。

図８は、実施の形態１のタッチパネル装置に備えられるセンサの番号と当該タッチパネル装置に備えられる容量検出部により出力される出力値との関係の例を図示するグラフである。図８には、３３個のＸセンサ及び４４個のＹセンサを備えるタッチパネル装置に備えられるタッチセンサパネルの第１の主面の中央に対してタッチが行われた場合に４４個のＹセンサに流れる電流からそれぞれ得られる４４個の出力値が図示される。

図８に図示されるセンサの番号と出力値との関係が得られている場合は、４４個の出力値の最小値が、圧力閾値より大きいため、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられていると判定される。

タッチの影響を受けていない静電容量は、最小の静電容量に限られない。このため、演算処理部１３２は、複数の静電容量に含まれる一定数以上の静電容量が圧力閾値より大きいか否かを判定し、複数の静電容量に含まれる一定数以上の静電容量が圧力閾値より大きい場合に、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられていると判定することができる。ステップＳ１０４において行われる判定においては、当該一定数以上の静電容量が、複数の静電容量に含まれる最小の静電容量からなる１個の静電容量である。

ステップＳ１０４においては、演算処理部１３２が、抽出した最小の静電容量を検出された複数の静電容量から減算してそれぞれ複数の減算後の静電容量を得る。得た複数の減算後の静電容量は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられた圧力の影響をほとんど受けていない。このため、得た複数の減算後の静電容量は、タッチの検出に利用することができる。

図９は、実施の形態１のタッチパネル装置に備えられるセンサの番号と当該タッチパネル装置に備えられる演算処理部により得られる減算後の出力値との関係の例を図示するグラフである。図９には、３３個のＸセンサ及び４４個のＹセンサを備えるタッチパネル装置に備えられるタッチセンサパネルの第１の主面の中央に対してタッチが行われた場合に４４個のＹセンサに流れる電流からそれぞれ得られる４４個の減算後の出力値が図示される。

図８に図示されるセンサの番号と出力値との関係が得られている場合は、図９に図示されるセンサの番号と減算後の出力値との関係が得られる。

ステップＳ１０４に続くステップＳ１０５においては、演算処理部１３２が、複数の減算後の静電容量にタッチ閾値より大きい減算後の静電容量が含まれるか否かを判定する。演算処理部１３２は、複数の減算後の静電容量にタッチ閾値より大きい減算後の静電容量が含まれると判定した場合は、タッチが行われていると判定し、処理をステップＳ１０６に進める。また、演算処理部１３２は、複数の減算後の静電容量にタッチ閾値より大きい減算後の静電容量が含まれないと判定した場合は、タッチが行われていないと判定し、処理をステップＳ１０１に戻す。処理がステップＳ１０１に戻されることにより、複数の静電容量を検出する処理が再開される。

タッチ閾値は、タッチが行われている場合に得られる減算後の静電容量と、タッチが行われていない場合に得られる減算後の静電容量と、の間に定められる。これにより、タッチが行われたことに起因して生じる減算後の静電容量の変化からタッチが行われているか否かを判定することができる。

ステップＳ１０５に続くステップＳ１０６においては、演算処理部１３２が、複数の減算後の静電容量に基づいてタッチ座標を計算し、タッチ情報をホスト機器に送信し、処理をステップＳ１０１に戻す。

１．１１ 実施の形態１の効果
実施の形態１においては、複数の静電容量に基づいて、タッチが行われているか否かが判定され、タッチが行われている位置を示すタッチ座標が計算されるのに加えて、タッチが行われるタッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられているか否かが判定される。このため、共通の容量検出部１３０及び演算処理部１３２により、タッチが行われているか否かを判定し、タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算するタッチ座標検出機能、及びタッチが行われる第１の主面１４０に圧力が加えられているか否かを判定する圧力検出機能を実現することができる。したがって、投影型静電容量方式のタッチパネル装置１００に備えられる回路の規模を小さくすることができ、当該回路を低コスト化することができる。

１．１２ 変形例
シールド層２８６が導電層１１２を兼ね、シールド層２８６から独立した導電層１１２が省略されてもよい。これにより、タッチパネル付き液晶表示装置１５０を低コスト化することができる。

タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に加えられる圧力が強くなるほど低い電気抵抗を有する圧力検知素子１１４が、第１の主面１４０に加えられる圧力が強くなるほど大きな静電容量を有する圧力検知素子に置き換えられてもよい。

２ 実施の形態２
２．１ 実施の形態１と実施の形態２との相違
実施の形態２のタッチパネル装置は、圧力検知素子１１４を電気的にバイパスしてタッチの検出を行い、圧力検知素子１１４を電気的にバイパスせずに圧力の検出を行う点で、実施の形態１のタッチパネル装置１００と相違する。

以下では、上記の相違に関連する実施の形態２のタッチパネル装置の構成が説明される。説明されない構成については、実施の形態１のタッチパネル装置１００において採用された構成がそのまま又は変形されてから実施の形態２のタッチパネル装置においても採用される。

２．２ バイパス経路及びスイッチ
図２は、実施の形態２のタッチパネル装置を備えるタッチパネル付き液晶表示装置を模式的に図示する平面図でもある。図３は、実施の形態２のタッチパネル装置を備えるタッチパネル付き液晶表示装置を模式的に図示する断面図でもある。

図１０は、実施の形態２のタッチパネル装置の等価回路を図示する図である。

図１０に図示されるタッチパネル装置４００は、バイパス経路４１０及びスイッチ４１２をさらに備える。

バイパス経路４１０は、圧力検知素子１１４を電気的にバイパスする。スイッチ４１２は、バイパス経路４１０を電気的に開閉する。

演算処理部１３２は、スイッチ４１２を制御する。

演算処理部１３２は、スイッチ４１２にバイパス経路４１０を電気的に閉じさせている間に検出された複数の静電容量に基づいて、タッチが行われているか否かを判定し、タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算する。バイパス経路４１０が電気的に閉じられている場合は、導電層１１２が圧力検知素子１１４を介さずに直接的に基準電位部１１６に電気的に接続され、検出される複数の静電容量に圧力検知素子１１４の電気抵抗が与える影響がなくなり、実施の形態２のタッチパネル装置４００の等価回路は一般的なタッチパネル装置の等価回路と同様の等価回路になる。このため、実施の形態２のタッチパネル装置４００は、スイッチ４１２にバイパス経路４１０を閉じさせている間に、一般的なタッチパネル装置と同様に、タッチが行われているか否かを判定しタッチが行われている座標を示すタッチ座標を計算することができる。

また、演算処理部１３２は、スイッチ４１２にバイパス経路４１０を電気的に開かせている間に検出された複数の静電容量に基づいて、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられているか否かを判定する。バイパス経路４１０が電気的に開かれている場合は、実施の形態２のタッチパネル装置４００の等価回路は実施の形態１のタッチパネル装置１００の等価回路と同様の等価回路になる。このため、実施の形態２のタッチパネル装置４００は、スイッチ４１２にバイパス経路４１０を電気的に開かせている間に、実施の形態１のタッチパネル装置１００と同様に、第１の主面１４０に圧力が加えられているか否かを判定することができる。

２．３ タッチパネル装置の動作
図１１は、実施の形態２のタッチパネル装置の動作を図示するフローチャートである。

図１１に図示されるステップＳ２０１においては、演算処理部１３２が、スイッチ４１２をオフにする。これにより、バイパス経路４１０が電気的に開かれる。

ステップＳ２０１に続くステップＳ２０２においては、ステップＳ１０１と同様に、容量検出部１３０が、複数の静電容量を検出する。

ステップＳ２０２に続くステップＳ２０３においては、ステップＳ１０２と同様に、演算処理部１３２が、最小の静電容量を抽出する。

ステップＳ２０３に続くステップＳ２０４においては、ステップＳ１０３と同様に、演算処理部１３２が、最小の静電容量が予め定められた圧力閾値より大きいか否かを判定する。演算処理部１３２は、最小の静電容量が圧力閾値より大きいと判定した場合は、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられていると判定し、処理をステップＳ２０５に進める。また、演算処理部１３２は、最小の静電容量が圧力閾値より大きくないと判定した場合は、第１の主面１４０に圧力が加えられていないと判定し、処理をステップＳ２０１に戻す。

ステップＳ２０５においては、演算処理部１３２が、スイッチ４１２をオンにする。これより、バイパス経路４１０が電気的に閉じられる。

ステップＳ２０５に続くステップＳ２０６においては、容量検出部１３０が、複数の静電容量を検出する。

ステップＳ２０６に続くステップＳ２０７においては、演算処理部１３２が、複数の静電容量にタッチ閾値より大きい静電容量が含まれるか否かを判定する。演算処理部１３２は、複数の静電容量にタッチ閾値より大きい静電容量が含まれると判定した場合は、タッチが行われていると判定し、処理をステップＳ２０８に進める。また、演算処理部１３２は、複数の静電容量にタッチ閾値より大きい静電容量が含まれないと判定した場合は、タッチが行われていないと判定し、処理をステップＳ２０１に戻す。

ステップＳ２０７に続くステップＳ２０８においては、演算処理部１３２が、複数の静電容量に基づいてタッチ座標を計算し、タッチ情報をホスト機器に送信し、処理をステップＳ２０１に戻す。

２．４ 実施の形態２の効果
実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、複数の静電容量に基づいて、タッチが行われているか否かが判定され、タッチが行われている位置を示すタッチ座標が計算されるのに加えて、タッチが行われるタッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられているか否かが判定される。このため、共通の容量検出部１３０及び演算処理部１３２により、タッチが行われているか否かを判定し、タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算するタッチ座標検出機能、及びタッチが行われる第１の主面１４０に圧力が加えられているか否かを判定する圧力検出機能を実現することができる。したがって、投影型静電容量方式のタッチパネル装置４００に備えられる回路の規模を小さくすることができ、当該回路を低コスト化することができる。

また、実施の形態２においては、タッチの検出が行われる際に、導電層１１２が圧力検知素子１１４を介さずに直接的に基準電位部１１６に電気的に接続され、導電層１１２と基準電位部１１６との間の電気抵抗が低下する。このため、圧力検知素子１１４の電気抵抗、及びＬＣＤ２５０が発生するノイズ（ＬＣＤノイズ）がタッチの検出に与える影響が抑制され、計算されるタッチ座標の精度を向上することができる。

２．５ 変形例
図１１に図示されるタッチパネル装置４００の動作においては、スイッチ４１２がオンからオフに切り替えられるタイミング、及びスイッチ４１２がオフからオンに切り替えられるタイミングは、任意である。しかし、ＬＣＤ２５０の駆動タイミングに同期してスイッチ４１２がオンからオフに切り替えられてもよく、ＬＣＤ２５０の駆動タイミングに同期してスイッチ４１２がオフからオンに切り替えられてもよい。

図１２は、実施の形態２の変形例のタッチパネル装置を備えるタッチパネル付き液晶表示装置におけるＬＣＤの駆動のタイミング、タッチパネル装置の駆動のタイミング、及びスイッチの切り替えタイミングを図示するタイミングチャートである。

図１２に図示されるように、液晶表示装置１６０は、繰り返し到来する各表示期間４２０に画面を書き換えるが、各表示期間４２０の終了から各表示期間４２０に続く表示期間の開始までの期間であるブランキング期間４２２に画面を書き換えない。画面は、複数のラインからなる。複数のラインの各々は、水平方向に伸びる。各表示期間４２０における画面の書き換えは、複数のラインを１ラインずつ書き換えることにより行われる。したがって、各表示期間４２０は、各ラインの書き換えの終了から各ラインに続くラインの書き換えの開始までの期間である水平ブランキング期間を含む。ブランキング期間４２２は、各表示期間４２０における最後のラインの書き換えの終了から各表示期間４２０に続く表示期間における最初のラインの書き換えの開始までの期間である垂直ブランキング期間である。ＬＣＤノイズは、各表示期間４２０に強くなり、ブランキング期間４２２に弱くなる。

そこで、図１２に図示されるように、演算処理部１３２は、各表示期間４２０にスイッチ４１２をオンにしてスイッチ４１２にバイパス経路４１０を閉じさせ、スイッチ４１２にバイパス経路４１０を閉じさせている間に検出された複数の静電容量に基づいて、タッチが行われているか否かを判定し、タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算する。また、演算処理部１３２は、ブランキング期間４２２にスイッチ４１２にバイパス経路４１０を開かせ、スイッチ４１２にバイパス経路４１０を開かせている間に検出された複数の静電容量に基づいて、タッチセンサパネル１１０の第１の主面１４０に圧力が加えられているか否かを判定する。このため、各表示期間４２０は、スイッチ４１２がオンにされる期間４３０となる。また、ブランキング期間４２２は、スイッチ４１２がオフにされる期間４３２となる。

これにより、ＬＣＤノイズが強くなる期間が、スイッチ４１２がオンにされ、導電層１１２と基準電位部１１６との間の抵抗が低くなり、タッチパネル装置４００がＬＣＤのノイズの影響を受けにくくなる期間となり、タッチの検出が行われる期間４４０となる。また、ＬＣＤノイズが弱くなる期間が、スイッチ４１２がオフにされ、導電層１１２と基準電位部１１６との間の抵抗が高くなり、タッチパネル装置４００がＬＣＤのノイズの影響を受けやすくなる期間になり、圧力の検出が行われる期間４４２になり、ＬＣＤノイズの影響を回避しながら圧力の検出を行うことができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１００ タッチパネル装置、１１０ タッチセンサパネル、１１２ 導電層、１１４ 圧力検知素子、１１６ 基準電位部、１３０ 容量検出部、１３２ 演算処理部、１５０ タッチパネル付き液晶表示装置、１６０ 液晶表示装置、２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄ Ｘセンサ、２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ Ｙセンサ、２８６ シールド層、４００ タッチパネル装置、４１０ バイパス経路、４１２ スイッチ。

Claims (7)

1. 指示体によりタッチが行われる第１の主面、及び前記第１の主面の反対の側にある第２の主面を有し、前記指示体との間に形成される静電容量を検出するための複数のセンサを備えるタッチセンサパネルと、
   前記第１の主面に加えられた圧力に応じて変化する電気抵抗又は静電容量を有する圧力検知素子と、
   基準電位部と、
   前記第２の主面に対向し、前記タッチセンサパネルの厚さ方向から平面視された場合に前記複数のセンサと重なり、前記圧力検知素子を介して前記基準電位部に電気的に接続される導電層と、
   前記基準電位部と前記複数のセンサとの間に励起信号が印加された場合に前記複数のセンサに流れる電流からそれぞれ複数の静電容量を検出する容量検出部と、
   前記複数の静電容量に基づいて、前記タッチが行われているか否かを判定し、前記タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算し、前記第１の主面に圧力が加えられているか否かを判定する演算処理部と、
   を備える投影型静電容量方式のタッチパネル装置。
2. 前記圧力検知素子は、前記第１の主面に加えられた圧力が強くなるほど低くなる電気抵抗、又は前記第１の主面に加えられた圧力が強くなるほど大きくなる静電容量を有し、
   前記演算処理部は、前記複数の静電容量に含まれる一定数以上の静電容量が閾値より大きいか否かを判定し、前記一定数以上の静電容量が前記閾値より大きい場合に、前記第１の主面に圧力が加えられていると判定する
   請求項１の投影型静電容量方式のタッチパネル装置。
3. 前記一定数以上の静電容量は、前記複数の静電容量に含まれる最小の静電容量である
   請求項２の投影型静電容量方式のタッチパネル装置。
4. 前記演算処理部は、前記複数の静電容量から前記最小の静電容量を減算してそれぞれ複数の減算後の静電容量を得、前記複数の減算後の静電容量に基づいて、前記タッチが行われているか否かを判定し、前記タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算する
   請求項３の投影型静電容量方式のタッチパネル装置。
5. 前記圧力検知素子を電気的にバイパスするバイパス経路と、
   前記バイパス経路を電気的に開閉するスイッチと、
   をさらに備え、
   前記演算処理部は、
   前記スイッチを制御し、
   前記スイッチに前記バイパス経路を電気的に閉じさせている間に検出された複数の静電容量に基づいて、前記タッチが行われているか否かを判定し、前記タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算し、
   前記スイッチに前記バイパス経路を電気的に開かせている間に検出された複数の静電容量に基づいて、前記第１の主面に圧力が加えられているか否かを判定する
   請求項１から３までのいずれかの投影型静電容量方式のタッチパネル装置。
6. 請求項１から５までのいずれかの投影型静電容量方式のタッチパネル装置と、
   前記導電層を兼ねる透明導電膜を備える液晶表示装置と、
   を備えるタッチパネル付き液晶表示装置。
7. 請求項５の投影型静電容量方式のタッチパネル装置と、
   繰り返し到来する各表示期間に画面を書き換えるが、前記各表示期間の終了から前記各表示期間に続く表示期間の開始までの期間であるブランキング期間に画面を書き換えない液晶表示装置と、
   を備え、
   前記演算処理部は、
   前記各表示期間に前記スイッチに前記バイパス経路を閉じさせ、前記スイッチに前記バイパス経路を閉じさせている間に検出された複数の静電容量に基づいて、前記タッチが行われているか否かを判定し、前記タッチが行われている位置を示すタッチ座標を計算し、
   前記ブランキング期間に前記スイッチに前記バイパス経路を開かせ、前記スイッチに前記バイパス経路を開かせている間に検出された複数の静電容量に基づいて、前記第１の主面に圧力が加えられているか否かを判定する
   タッチパネル付き液晶表示装置。

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