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ニンテンドースイッチ、静電容量方式タッチスクリーン搭載。タッチペンなし

スイッチ タッチパネル

タッチパネルの仕組み タッチパネルの仕組み タッチパネルの動作で最低限要求されることとして、 表示が見える状態で、どの位置を、タッチしたかを判別することが必要となります。 タッチパネルは表示装置をタッチしているように見えますが、タッチパネルとLCDやCRTなどの表示装置は別々の部品であり、2つのモジュール部品を組み合わせ(張り合わせ)、1つのケースに収められて使用します。 タッチした位置を検出する原理に、電気的にタッチを検出するものと、電気を用いないでタッチを検出するものがあります。 非常に大ざっぱに分類すると ・電圧や電流、その他電気現象を用い、それを利用してタッチを検出するもの ・電気以外の物理的な振動や音、光などを利用してタッチを検出するもの ・その他、空間的に画像認識や測定を行うもの などが考えられます。 基本原理としてタッチパネルを理解するうえで、電気を用いたもので説明します。 実際のタッチパネルではありませんが、電気信号を用いてタッチした位置を知る例として、マトリックススイッチの例を示します。 マトリクススイッチでは、網目状(マトリクス)に電線を配線し、縦横の電線の交点に押しボタンスイッチを設けます。 押されたスイッチで、どの縦線と、どの横線が回路的に接続されたかを調べることで、スイッチの位置を調べることができます。 このマトリクス状の交点にスイッチを配線する方法は、キーボードのようにたくさんのスイッチの押された位置を調べるに回路などでも使用されています。 しかし、縦と横にそれぞれ8点を検出する場合でも、8x8=64個のスイッチが必要となります。 ちなみに、現在の一般的なPCのLCD用タッチパネルでは1000x1000点ほどの分解能があり、それをプッシュスイッチで構成すると、実に100万個ものスイッチが必要となります。 もし押しボタンスイッチをたくさん並べてタッチパネルを作った場合、以下の欠点が考えられます。 ・高密度に配置したスイッチや配線により、奥にある画面が見えなくなる。 ・多数のスイッチや配線が必要となるため、高価になる。 (価格) ・多数の信号線からスイッチがONになった位置を検出するコントローラが複雑になる。 (コントローラの複雑さ、インターフェース) ・押しボタンの押しこみ強さ(タッチ感度) ・メカニカルスイッチの接点寿命(寿命) ・多数のスイッチや配線により、重量やサイズが大きくなる。 (重量寸法) 欠点だらけでタッチパネルとして使えないかというと、押しボタンスイッチの上に写真やメニューなどを描いたパネルを張り付けたり、白いパネルを張り付けてプロジェクターなどで画像を投影すれば、ある意味立派なタッチパネル入力装置となります。 入力装置に対しては、様々な要求がなされるため、唯一の方法や装置ですべての要求に対応することはできません。 実際、タッチパネルにはいろいろな方式が考えられていますので、ご使用の環境に合わせ、一番対応性が良いタッチパネルの方式を選択する必要があります。 上記のように、タッチパネルはLCDやCRTの表面に重ねて使用されますので、後ろ側にくる画面表示が見えるように、タッチする部分は目に見えない透過性がある必要があります。 電気的に タッチを検出する場合、電気を流す物質は金属や炭素など一般的に透明ではありません。 タッチパネルや液晶ディスプレイなどでは、透明でかつ電気を流せる物質が必要となり ます。 導電体である金属を用い、なおかつ透過性を出すためには、目に見えない非常に細い電線を配線する方法と、現在主に用いられている方法として非常に薄い金属被膜を用いる方法があります。 導電性を持った透明電極が使用できると、先程のマトリクススイッチをシート上に構成することができます。 真空中で金属を高温加熱すると、金属を蒸発させることができます。 その金属の蒸気を透明なフィルムにあてると、フィルム表面に金属の膜ができます。 この作業は蒸着と呼ばれ、蒸着する膜の厚みを調整すると、半透過膜を形成することができます。 半透過膜の身近な例では、マジックミラーやハーフミラーのような素材です。 蒸着する材料や膜の厚さを調整することで、光が十分に通りやすく、なおかつ電気も通せる、非常に薄い膜を作成することができます。 導電膜として使用できる金属としては、量産に使用されているものとしては、ITO Indium Tin Oxide:酸化インジウム錫 が有名です。 しかし、インジウムは希少金属であり、資源としての枯渇がすでに心配されているため、酸化亜鉛や酸化スズなどでの量産化も研究されています。 しかし、蒸着は真空作業を伴うので、加工設備が大掛かりとなり、また希少金属自体も大変高価であることから、コストに大きく影響しています。 最近では、より安価な銀などの金属材料を用い、塗布(印刷方式)による透明導電性フィルム作製が可能となってきています。 さらに、印刷や塗布による透明電膜生成も開発されており、より安価な製造方法が可能となってきています。 蒸着でITO膜を生産する場合、マスキングや生成した膜をエッチングで取り除きパターンを生成する必要があります。 インクジェットを用いた生産方法では、直接パターンをドット単位で精密に印刷することで高品質な製造が行えます。 導電性の透過膜を用いたタッチパネルには、抵抗膜方式や静電容量方式などがあります。 導電膜や蒸着素材は透明といっても、光の減衰(透過率低下)があり、その分暗くなり、また特定波長の光の吸収や反射がありますが、近年では改良が進み、透過率もかなり改善されました。 (光学フィルター的に、青紫色などが吸収されてしまうため、黄色っぽくなります。 ) また、導電性の透過膜の大きな弱点として、繰り返してタッチによることにより、蒸着や塗布された導電面の劣化が発生するため、それが機器寿命につながります。 これらについても素材など研究がされ、現在の製品では実用上ほとんど問題ないレベルとなっています。 透明電導膜をスイッチ電極として使用したタッチパネルは、抵抗膜方式と呼ばれています。 例としては、シート状に短冊状に電極を配線し、それを90度曲げた形で、電極面を向かい合わせるとマトリクス上のスイッチと同じ形状になります。 押されていない電極個所が接触しないように、シート全体の隙間に小さなスペーサを入れて重ね合わすことで、タッチパネルができます。 画面に表示されたボタンなどを、指でタッチするなど、大きなブロックでの入力などで使用できます。 この方式では、短冊の重なる升目の大きさの、大きなブロックでしかタッチ検出ができません。 かといって、短冊の幅を細かくすると、入力を判断するコントローラの信号線の数が増えて、現実的に配線やコントローラ側の対応が難しくなります。 ITOなどで生成される透明電極膜は電気的抵抗を持っています。 抵抗膜方式と呼ばれるものは、透明電極膜の抵抗値を利用してタッチした位置を検出します。 この抵抗膜両端の導通部分に電圧をかけ、テスター棒で抵抗膜面上の電圧を測ってみます。 仮に5V の電圧をかけた場合、一番下は0V、一番上は5Vとなります。 また、横の位置は、水平線上はどこを測っても同じ電圧となります。 測った上下位置の比率と、抵抗値の比率は同じになります。 また、温度や湿度で抵抗値が変化しても、上側と下側の電圧比を求めているので、面全体での変化に対しては正しい位置を割り出すことができます。 この図で縦の位置を求めることは分かりましたが、このタッチする位置を求めるのテスター棒の替わりを、もう一方の抵抗膜を用います。 スイッチ回路で、電圧側と計測側を入れ替えることで2Dの位置検出を行うことができます。 これはセンサ線を4本使用して動作するので、 4線式抵抗膜と呼ばれている方法です。 しかし、等価回路図を見てもらえば解かるように、電圧測定回路の入力インピーダンスが十分に高い場合、RhlとRhrの抵抗値は無視することができます。 抵抗膜の電圧の与え方を変え、1面の抵抗膜側に電圧を与え、もう1面の抵抗膜により全面でその電圧を検出とします。 電圧のかけ方を縦横交互に切り替え測定することで、同様に2D位置検出が可能となります。 この場合、信号線として電圧をかける抵抗膜面に4本、位置検出側に1本の5本の信号で位置検出を行う5線式の抵抗膜タッチパネルとなります。 実際には抵抗膜が均一といっても、抵抗値(膜厚)にはある程度ムラがあるため、抵抗膜周囲やソフトウェアによる補正により直線性の調整を行っています。 左からセラミックコンデンサ、 積層セラミックコンデンサ、電解コンデンサ 一般の人が接する直流の低い電圧の世界では、金属など電気を流すことができる導体通しが触れ合わないと、電気は流れません。 しかし、高電圧や交流においては金属通しが直接触れ合わなくとも電気が流れます。 高電圧では、雷や静電気などがよい例でしょう。 また、交流では周波数が高くなると、向き合った電極で電気が流れます。 向き合った電極の面積が大きいほど、また距離が近いほど流れやすくなります。 コンデンサは、向かい合った2つの電極の間に誘電体という材料をいれ、この誘電体の種類、電極の面積、距離により容量が異なります。 静電容量スイッチとよばれるものは、この静電容量という性質を使ったものですが、1つの方式ではなく、いろいろな方式が考えられています。 静電容量スイッチでは、タッチするセンサ電極はフィルムやコーティング層、ケースなどの内側にあり、一般的に電極自体は露出していません。 直接電極に触れなくとも信号を検知できるために、電極等の劣化が非常に少ないため、一般的に高寿命であるといえます。 数百KHzの低い電圧の交流をタッチPADに印加し、PADにタッチすると人体を通して微弱な電流が流れます。 (グランドをループした漏れ電流) 別な方法では、タッチPADにパルス電圧を与え、タッチした際の容量が変化を利用し、パルス波形の変化(信号立ち上がりの遅れ)をとらえることでタッチ検出します。 ガラスやアクリルなどの裏側からでも、非接触で検出ができますが、細かいタッチ位置を検出することは難しいです。 この方式は以前本ページでは静電センサとして取り上げていた方式ですが、タッチパネルとして実用期となり、投影型静電容量方式 と呼ばれるようになってきました。 パターン型静電容量式とか、セル型静電容量式みたいなほうがよいのではないかと思います。 抵抗膜方式で説明したマトリクス状の導電パターンを用いた静電容量方式を用いたスイッチの場合、電極面をタッチすることを検出できます。 投影型静電容量方式と呼ばれている方式がこれに当たります。 静電容量スイッチの場合、タッチパネル表面の電荷変化により タッチを検出します。 投影型の場合、タッチスイッチ的に動作するために、タッチ面に電極PADがなるべく均等に露出し、重なりがでないようにPADパターンを作成します。 例では、四角いパターンをITOにより透明電極PADとして並べてみました。 指より小さく電極PAD面の重なりを設計することで、マトリクス上の近接した2個所以上の電極PADをタッチさせることができます。 この図は動作説明のための例ですが、緑で説明しているパターンは横に串刺し(電気的に接続)されているために、横のどれかをタッチするとこの横1行がタッチされたことが分かります。 同様に赤パターンは縦に串刺しされていますので、縦1列のどこをタッチしても同じ位置検出となります。 どのX列、Y列が押されたが検出できれば、行列交点が押された点であるので、これにより、押された位置が分かります。 また、マトリクススイッチは、2点までのタッチであれば、押された位置を判別することができます。 これにより、ジェスチャ操作などマルチタッチを実現することができます。 デジタル的に分離された電極PADですが、検知レベルをアナログレベルで比較計算することで、PADカラム数以上の中間的な位置もおおよそ知ることができます。 また、例では2面のシートで説明していますが、抵抗膜方式のように電気接点として考える必要がないために、両面もしくは、コーティングなどで絶縁層を作製することで多層構造によるパターンを作ることも可能です。 ただし、PAD面積が小さくなると、1PADの容量が小さくなり、配線に比べ1PADの静電容量を十分に確保できないため、小さなPADの実現は難しくなります。 また、浮遊PADはノイズなどの影響も出やすくなるので、タイミング的に検出を行っていないPADはGNDに接続する回路を設けるなどの考慮が必要です。 また、検出ラインごとに配線パターンが必要なので、非常に数の多いPADをもったタッチパネルは、配線数が増大するためやはり作成することは難しくなります。 検出PADを増やすためには、タッチパネル フィルム上にコントローラやスイッチング回路または遅延構造を設ける必要があります。 静電容量センサの電極として、非常に細い電線を透明素材上に格子状に並べる方法もあります。 しかし、ITOなどを用いエッチングや印刷法で対応できる透明電極方式が量産性が高く実用化されています。 Taitronics2009で投影型静電容量式のマルチタッチタイプの中型タッチパネルの展示を確認しました。

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Switchのタッチパネルが反応しない、画面が効かない場合の修理

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【Switch 液晶交換・修理方法1】 Switchの分解をしていきますので、まずは両サイドについているジョイコンを外しておきましょう! また、分解は必ず電源を落とした状態で進めてください。 【Switch 液晶交換・修理方法2】 全ての分解は背面より行いますが、まずは赤丸部分にあるネジをドライバーで外してしまいます。 液晶パネルを取り外すにはほぼ全バラシの状態まで分解をする必要があります。 ですので分解をする前に自分で修理できるのかを確認する為にざっと工程を見渡してください。 万が一途中の工程で失敗してしまうとかえって高い修理代になってしまうことも考えられますので。 【Switch 液晶交換・修理方法3】 ネジを外す事ができましたが、今後さらにネジを外していきますのでなくさないように保管をしてください。 ネジの形状、長さも色々な種類がありますので少し広いスペースで分解をしてくださいね。 【Switch 液晶交換・修理方法4】 こちらはドックコネクター側になりますが、2本のネジがありますので外してしまいます。 【Switch 液晶交換・修理方法5】 こちらは上側になりますが、ネジを外してしまいます。 【Switch 液晶交換・修理方法6】 micro SDを差し込む部分にもネジはありますが、意外と忘れがちになってしまうところです。 蓋を手で開けてからドライバーでネジを外してしまいましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法7】 ここはジョイコンを挿す部分になりますが、ネジが5本あります。 全てのネジをドライバーで外してください。 【Switch 液晶交換・修理方法8】 全てのネジを外す事ができると画像用にパーツが若干外れますが、完全には外れませんのでとりあえずこのまま大丈夫です。 【Switch 液晶交換・修理方法9】 先ほどとは反対側のジョイコン部分です。 分解としては同じ方法になりますので先ほどと同じ要領でネジを外してしまいましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法10】 こちらも同じようにパーツが若干外れますが、とりあえずこちらもこのままで大丈夫です。 【Switch 液晶交換・修理方法11】 上記の工程までのネジを全て外す事ができていると画像のように裏蓋を持ち上げる事が可能です。 ドックコネクター側(充電部分)から徐々に起こすようにしますが、途中硬い部分があった場合はネジの外し忘れの可能性がありますので再度確認をしてください。 【Switch 液晶交換・修理方法12】 本体より裏蓋を取り外す事ができました。 ここから徐々に分解は複雑になっていきますので構造を確認しながら分解を行うようにしましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法13】 鉄のシールド部分で内部のマザーボードは保護されております。 まずはこのシールドを取り外す工程からになりますが、数本のネジで本体に固定されております。 赤丸部分のネジを外してしまいましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法14】 こちらは向かって右下です。 先ほどと同じようにネジを外してしまいましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法15】 この部分はmicro SDの差込口ですが、ネジを外す際に基盤を傷つけたりしないように注意してください。 【Switch 液晶交換・修理方法16】 こちらは向かって左上です。 同じ要領でネジを外してしまいましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法17】 真ん中にあるFANのところにもネジがありますので忘れずに外してしまいましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法18】 先ほどのmicro SDの基盤はマザーボードにコネクターで接続されております。 画像のように工具を下から差込み、上方向に持ち上げるようにしていくとコネクターを外す事が可能です。 【Switch 液晶交換・修理方法19】 そのままmicro SDの基盤を起こしていくと簡単に外す事が可能です。 【Switch 液晶交換・修理方法20】 micro SDの基盤とネジを全て外す事ができるとシルバーのプレートを取り外す事ができます。 ここまでの作業でもまだ半分も分解は終わっておりませんので、ここからは特に慎重に分解を進めるようにしてください。 【Switch 液晶交換・修理方法21】 液晶を外す前に必ずバッテリーのコネクターを外す作業を先にしてください。 この作業をしないで分解を進めていくとショートする可能性があり、電源が入らなくなるなどの重大な故障に繋がる場合がありますので注意が必要です。 シルバーのプレートを外す事ができるとすぐにバッテリーを確認する事ができると思いますが、赤枠で囲んでいる部分がバッテリーのコネクターがマザーボードに接続されている所です。 【Switch 液晶交換・修理方法22】 画像のようにプラスチックの工具を下に差込み、上に持ち上げるようにすればコネクターを外す事が可能となっております。 【Switch 液晶交換・修理方法23】 これでSwitch本体より電気を遮断する事ができました。 ここから液晶側の分解に入っていきます。 【Switch 液晶交換・修理方法24】 タッチパネルのケーブル、液晶パネルのケーブルは緑色の基盤(マザーボード)に接続されておりますが、先にケーブルを外しておきます。 【Switch 液晶交換・修理方法25】 工具がある部分のケーブルを外していきますが、そのままケーブルを引き抜くのではありません。 工具の先端にプラスチックの黒い爪がありますので、爪を起こしてからケーブルをスライドさせて外すようにしていきます。 黒い爪は90度まで起こすことができますが、90度以上曲げると爪が折れてしまう事がありますので注意してください。 【Switch 液晶交換・修理方法26】 爪を起こす事ができると画像のようにケーブルを外すことが可能です。 【Switch 液晶交換・修理方法27】 先ほどのケーブルすぐ近くにも同じようなケーブルがありますので同じ要領で外しておきましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法28】 そのまま下に下がってくると画像の位置になりますが、ケーブルの大きさこそ先ほどとは異なりますが、外し方は同じになりますので外しておきましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法29】 バックライトケーブルをマザーボードより外す事ができました。 【Switch 液晶交換・修理方法30】 次はFANを覆っているヒートシンクを外していきますが、グリスが塗られている部分にネジが3箇所ありますので外してしまいましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法31】 こちらはFAN側になりますが、ヒートシンクとFANはテープとネジで止まっております。 【Switch 液晶交換・修理方法32】 画像のようにテープはめくるようにするだけで大丈夫です。 横、縦にテープがありますのでそれぞれめくっておきましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法33】 工具を使いしたから上に持ち上げるようにすればヒートシンクを外すことが可能です。 【Switch 液晶交換・修理方法34】 ヒートシンクを取り外すことができました。 【Switch 液晶交換・修理方法35】 先ほどのヒートシンク下が画像部分になりますが、コネクターが接続されておりますので工具を下に差し込み上に持ち上げるようにすれば外すことが可能です。 この部分はイヤホンのコネクターですね。 【Switch 液晶交換・修理方法36】 画像のようにコネクターを外すことができました。 【Switch 液晶交換・修理方法37】 そのまま同じパーツ 基盤 を分解していきますが、このパーツはカセット、イヤホンが接続されるところでもありますので、カセットが読み込まれない、イヤホンから音が出ないなどがあるようでしたらこの基盤を交換すれば改善するかもしれませんね。 赤丸部分のネジを全て取り外してしまいましょう。 【Switch 液晶交換・修理方法38】 イヤホンジャックの基盤を取り外す事ができました。 【Switch 液晶交換・修理方法39】 基盤の下にあったリボンケーブルは矢印の方向にスライドさせる事で外す事が可能です。 【Switch 液晶交換・修理方法40】 ここからはタッチパネル側の分解をしていきますが、タッチパネルはSwitch本体のフレームに強力な両面テープで取り付けられております。 テープは赤線部分内部に貼られておりますが、そのまま剥がすのは困難なためにある工具を使って剥がしていきます。 右側だけ赤線を引いていませんが、この部分については後で説明をいたします。 【Switch 液晶交換・修理方法41】 ある工具というのはヒートガンです。 ヒートガンを初めて知る方もいると思いますが、要はドライヤーの強力な物ですね。 Step 40の赤線部分に熱を当てていき両面テープをふやかしながら剥がしていくイメージです。 ヒートガンは家庭用ドライヤーでもある程度は代用できますが、ヒートガンの方が熱が強いために作業効率としてはヒートガンの方が上ですね。 【Switch 液晶交換・修理方法42】 画像部分は元からくぼみがあるところですが、この位置から工具を差し込んでいくようにしてください。 熱を当ててから工具を差し込み少しづつタッチパネルを受けせていくようにして剥がしていきます。 タッチパネルの不具合ではなく、内部にある液晶交換をする場合はタッチパネルを再利用しますので液晶割れをさせないように十分注意してください。 【Switch 液晶交換・修理方法43】 タッチパネルが少しでも浮いた部分に工具 画像はピック を差し込んでおくと再付着を防ぐ事ができます。 【Switch 液晶交換・修理方法44】 現時点の画像は「逆コの字」 上、下、左 に熱を当てて剥がす作業をしてきましたが、なぜ右側だけ残しているかは次の画像をご覧ください。 【Switch 液晶交換・修理方法45】 タッチパネルを開いた状態になりますが、右側部分だけケーブルが接続されております。 タッチパネルを再利用する際にこのケーブルを切ってしまうとタッチが効かなくなってしまうために十分な注意が必要です。 【Switch 液晶交換・修理方法46】 ケーブルの断線に注意しながらタッチパネルを引っ張っていくようにすると、画像のように取り外す事ができます。 液晶パネルの表示は正常で、タッチパネルの割れ、亀裂、ヒビの場合はここまでの分解で終了となります。 新しく用意をしておいたタッチパネルに交換をし、元の手順で組み直しをしていきます。 モニターに表示不良や液漏れなどがある場合はこの先も分解は必要です。 【Switch 液晶交換・修理方法47】 タッチパネルを取り外すl事ができれば、内部にある液晶パネルを外すのは簡単です。 画像のように先端の細い工具を横川に差し込みます。 【Switch 液晶交換・修理方法48】 そのまま左側から右側に向けて起こすようにするだけです。 【Switch 液晶交換・修理方法49】 液晶パネルを取り外す事ができましたが、液晶パネルに液漏れや表示不良がある場合はここまでの分解が必要です。

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タッチパネル(本体)の選定・通販

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スマートフォンをはじめ、iPadなどのスレート型端末、デジタルカメラの背面液晶、ニンテンドーDS、そしてWindows 7など、最近注目を集めるデジタル製品はタッチパネルへの対応が1つのキーワードになっている。 ひとくちにタッチパネルといっても、画面に触れた指やペンを検出する方式はさまざまだ。 今回はタッチパネルの基本的な検出方式を取り上げ、その特徴と最適な用途について紹介しよう。 すっかり生活に溶け込んだタッチパネル 「タッチパネル」とは、画面に直接触れることにより、コンピュータの操作が行える装置のこと。 ディスプレイ部にタッチ操作検出用のセンサーなどを統合することで、画面に接触した指やペンの位置を感知し、コンピュータに指示を与えることができる。 いわば、表示と入力の2つの機能を融合したデバイスだ。 普段は意識しないかもしれないが、わたしたちの生活を振り返ってみると、タッチパネルがすっかり浸透していることが分かる。 スマートフォンをはじめとするデジタル機器が好きな人は当然として、そうでない人でも、銀行のATMや駅の切符販売機、コンビニのキオスク端末、量販店のデジタルフォト印刷機、図書館の情報端末、コピー機、カーナビなど、日常でタッチパネルに触れる機会は多いだろう。 これほどまでタッチパネルが普及した背景としては、「直感的に操作できる」というメリットが大きい。 画面に表示されたアイコンやボタンに直接触れて入力できるため、操作方法が分かりやすく、コンピュータの操作が不慣れな人でも迷わず使いやすいのだ。 また、表示と入力の装置を1つにまとめることで機器全体の小型化やシンプル化に貢献したり、ハードウェアのボタンがないことから操作性をソフトウェアで柔軟に変更できるといった特徴がある。 タッチパネル付き液晶ディスプレイの主な用途。 さまざまなシーンで利用されている タッチパネルには、表示の視認性を筆頭に、位置検出の精度、操作の反応速度、表面の耐久性、導入コストなど、さまざまな要素が求められるが、タッチ操作の検出方式によって特徴は大きく違ってくる。 以下にタッチパネルの代表的な検出方式を取り上げよう。 抵抗膜方式 2010年現在、タッチパネル市場で最も多く採用されている検出方式が「抵抗膜方式」だ。 「感圧式」や「アナログ抵抗膜方式」と呼ばれることも多い。 単体の液晶ディスプレイ以外では、スマートフォンや携帯電話、PDA、カーナビ、ニンテンドーDSなど、小型から中型の機器で幅広く採用されている。 この方式では、指やペンなどで押した画面の位置を電圧変化の測定によって検知する。 内部構造は、それぞれ透明電極膜(導電層)を配置したガラス面とフィルム面を少しだけすき間を設けて張り付けたシンプルなものだ。 フィルムの表面を押すと、フィルム側とガラス側の電極同士が接触して電気が流れ、その電圧の変動を検出することで接点の位置をとらえる。 長所としては、構造が単純なので低コストで製造でき、消費電力が比較的抑えられているほか、表面にフィルムを塗布していることからホコリや水滴に強い点が挙げられる。 フィルムへの圧力で入力するため、指だけでなく、手袋をしたままの状態やペンで入力できたり、手書き文字入力を行うことも可能だ。 短所としては、フィルムと2枚の導電層によって画面の透過率が低くなる(表示品質が低下する)点、耐久性や耐衝撃性が比較的低い点、画面サイズが大きくなるほど検出精度が下がる点(画面を複数エリアに分けて検知するなどの工夫で検出精度は保てる)が見られる。 静電容量方式 抵抗膜方式の次に採用例が多い検出方式が「静電容量方式」だ。 前述のアナログ抵抗膜方式に対して、「アナログ容量結合方式」とも呼ばれる。 単体の液晶ディスプレイ以外では抵抗膜方式と同様、スマートフォンや携帯電話などに使われることが多い。 この方式では、画面に指で触れると発生する微弱な電流、つまり静電容量(電荷)の変化をセンサーで感知し、タッチした位置を把握する。 指を画面に近づけると、人体の静電容量にセンサーが反応するため、画面に接触する寸前でポインターを動かすような操作も可能だ。 同方式のタッチパネルには表面型と投影型の2種類があり、それぞれ内部構造が違う。 表面型静電容量方式 表面型は比較的大型のパネルで使われるケースが多い。 その内部は、ガラス基板の上に透明電極膜(導電層)を敷き、表面に保護カバーを重ねた構造だ。 ガラス基板の4隅にある電極に電圧をかけてパネル全体に均一な低圧の電界を発生させ、指が表面に触れた際の静電容量の変化をパネル4隅で測定し、指の座標を特定する。 投影型に比べて構造がシンプルで低コストだが、2点以上の接触を同時に検知(マルチタッチ)することは構造上難しい。 投影型静電容量方式 投影型は表面型より小さな画面サイズに用いられる場合が多く、昨今では携帯機器において注目度が非常に高い。 iPhone/iPod touch/iPadもこの方式によって、高速応答で高精度なマルチタッチ操作を実現している。 内部構造については、演算処理ICを搭載した基板層の上に、特定のパターンで大量に並べた透明電極の層を配置し、表面にはガラスやプラスチックなどのカバー(絶縁体)を重ねている。 表面に指を近づけると複数の電極間の静電容量が同時に変化するが、この電流量の比率を測定することで、高精度に位置を特定することが可能だ。 投影型は電極の数が多く、正確な多点検出(マルチタッチ)を行えるのが特徴だ。 ただし、スマートフォンなどに使われる「ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)エッチング式」の投影型は、大型化すると抵抗値が高くなり(電流の伝達速度が遅くなり)、位置検出の演算量やノイズが増えることから、大画面には向いていない。 大型タッチパネルでは、透明な電極層として極細の電線を格子状に並べる「センサーワイヤー式」の投影型も用いられる。 センサーワイヤー式は抵抗値が小さく高感度だが、ITOエッチング式より量産性が低い。 以上、2つの静電容量方式の違いをまとめたが、全体としての特徴は抵抗膜方式と違って衣服の袖や通常のペンには反応せず、ホコリや水滴に強く、耐久性や耐傷性が高いことが挙げられる。 また、抵抗膜方式に比べると透過率が高い。 一方、指以外では静電容量方式に反応する専用タッチペンでしか操作できず、手袋をしたまま扱えない点、近くに金属筐体がある場合にその影響を受けやすい点は気を付ける必要がある。 超音波表面弾性波(SAW)方式 「超音波表面弾性波(SAW)方式」は、主に抵抗膜方式の短所である低い透過率を解消し、明るく視認性が高いタッチパネルを実現するために開発された。 単に「表面弾性波方式」や「超音波方式」とも呼ばれる。 単体の液晶ディスプレイ以外ではPOSやATM、キオスク端末など、公共スペースでも広く使われている。 この方式では、指などで触れた画面の位置を超音波表面弾性波の減衰によって検知する。 内部構造としては、ガラス基板の隅に配置した複数の発信子(圧電トランスデューサ)から、パネル表面に振動として伝わる超音波表面弾性波を出し、発信子の向かい側に設置した受信子でこれを受ける。 画面に触れた場合、超音波表面弾性波が指などに吸収されて弱まるため、この変化を検知することで、位置を特定できる仕組みだ。 もちろん、指で触ったときに振動を感じるようなことはなく、操作性はよい。 長所としては、フィルムや透明電極を画面に張り付けない構造なので透過率が高く、視認性で優位に立つ。 また、表面のガラスによって静電容量方式以上の耐久性や耐傷性が確保できる。 万が一、表面に傷が付いてもタッチ操作の検出が行えるのもポイントだ(静電容量方式では表面の傷で信号が途絶えることがある)。 構造上、経時変化や位置のズレが発生せず、高い安定性と長寿命が得られる。 短所では、超音波表面弾性波を吸収できる指や柔らかいもの(手袋など)でなければ、タッチ操作が行えない点が挙げられる。 基本的にペンは専用のものしか使えず、パネル上に付いた水滴や小さな虫などの異物にも反応してしまう。 昨今では製造技術の向上などにより、コストパフォーマンスも高まっており、デメリットが少ない方式といえる。 光学方式(赤外線光学イメージング方式) 「光学方式」のタッチパネルには複数の検出方法があるが、最近では赤外線イメージセンサーを利用し、三角測量により位置を検出する「赤外線光学イメージング方式」の製品が大型パネルを中心に増えつつある。 構造としては、パネル上辺の左右端に赤外線LEDを1つずつと、イメージセンサー(カメラ)を配置し、残る左辺、右辺、下辺には入射した光を入射方向に反射させる再帰反射テープを張り付けている。 指などで画面に触れると、赤外光が遮光された影をイメージセンサーがとらえ、三角測量によって座標が求められる仕組みだ。 長所としては、超音波表面弾性波方式と同様に透過率が高いほか、指や手袋をしたままの状態、通常のペンを使って入力ができ、マルチタッチ操作もサポートする点が挙げられる。 また、構造上パネルの大型化が容易で、センサー部に直接触れないため耐久性が高いといった特徴も備えている。 短所は、イメージセンサーを表示領域の外側に設けることからフレーム部分が分厚くなる点、検出精度が外光の影響を受けやすい点だ。 例えば、照明が画面に強く反射したり、光沢素材などでタッチ操作した場合に誤検出が発生しやすい。 Windows 7のリリース以降、同OSのマルチタッチ機能に対応した液晶ディスプレイや液晶一体型PCでは、この検出方式を採用した製品が多数発売されており、今後はさらなる普及が見込まれる。 電磁誘導方式 上記のタッチパネルとは少し毛色が異なるが、「電磁誘導方式」にも触れておこう。 液晶ペンタブレットやタブレットPC、プリクラ端末などに採用されている方式だ。 そもそもディスプレイを搭載しないペンタブレットの入力方式だが、センサー部を液晶パネルに統合し、高精度のタッチパネルを実現している。 磁界を発生する専用ペンで画面をタッチすることで、パネル側のセンサーが電磁エネルギーを受け取り、位置を検出する仕組みだ。 入力には専用ペンを使うため、指や汎用のペンで入力できず、用途は限られるが、周辺環境の影響や不意に画面を触ってしまうことでの誤動作はないため、一長一短ではある。 ペンタブレット向けの技術なので、ペンの筆圧(静電容量)を細かく検知して線の太さを滑らかに変えるなど、検出精度は優秀だ。 画面の透過率や耐久性も高い。 タッチパネル検出方式の傾向をまとめる これまで取り上げたタッチパネルの特徴を下表にまとめた。 同じ検出方式でも実際のタッチパネル搭載製品では、性能や機能は大きく変わってくるため、一般的な製品の特徴として参照してほしい。 また、タッチパネルの技術革新や低コスト化は日々進んでいるため、あくまで2010年9月現在の傾向として見てほしい。 そのため、用途や環境に応じて最適な製品を選ぶことが重要になってくる。

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