タッチパネルの種類

素人には見分けは付かないだろう

スマホ・アイフォンといった携帯電話に導入されたことにより、そこまで大きくなかったタッチパネルという市場と技術は利用する人の数に応じて変化する必要性が求められた。時代における必然性とでも言うべきなのだろうか、ただ1つ言えるのはとにかくボタン式からタッチパネルにしたくてたまらなかった何者かの意志が働いたとでも行った方が適切かもしれない。確かに二次元作品などの未来にてタッチパネル式の電子機器を当然のように扱っている姿を見れば、いつかはこんな時代が来たら凄いなぁと言う感傷を持つ事はあっても、今しなくてはならないという問題でもないはずだ。試みとして導入されている銀行などのATMや駅の券売機だけで、タッチパネルという技術はもてあましてしまうのは分かるとしても、それが今この瞬間でなくてはならない言うモノでもないはずだ。

技術に関して否定することは無いが、ただ視覚障害者という目の不自由な人にしてみれば、凹凸のないパネル操作するだけでかなりの労力を要するのをあえて明言することもなく、分かるだろう。この問題については後ほど詳しく話をするとして、まずはタッチパネルについてだ。

タッチパネルという言葉を聞けば、大方の人は画面に直接触れて操作するものだという風に思うだろう。この定義については相違や反対意見を述べるといった要素が存在しない事は確かだ。ではこのタッチパネルと呼ばれるものが、実は種類があることをどれくらいの人が知っているかは中々鋭い質問だと個人的に思う。種類なんてものが存在するのかと驚く声が聞こえそうだが、一重にタッチパネルといっても実は一言で片付けられる問題では無いのだ。この項目ではそんなタッチパネルと呼ばれているもの、その技術について説明を入れながら話をしていこう。コレを聞けば普段利用することになるタッチパネルの種類がどれか、あらかた分かってくるので調べるついでに豆知識として取り入れてみよう。

全部で7種類ある

タッチパネルと呼ばれるものは1つでは無い、この技術にて導入されているのはディスプレイに触れたときの検出方法によってその違いを分類することが出来る。検出方法が違うだけで、タッチパネルと呼称されるものは全部で7種類もあるというのはとても興味深いところ、普段の生活で利用しているスマホ、銀行等のATMといったものではどの検出方法を取り入れたタッチパネルなのかも気になるところなので、ここからはタッチパネルの検出方法についての紹介から、主にどのような製品に導入されているのかも含めて紹介していこう。

①抵抗膜方式

タッチパネルと呼ばれる製品に導入されている検出方法として最も市場規模が巨大なのは、この『抵抗膜方式』と呼ばれる技術を搭載しているものだ。別名では『感圧式』・『アナログ抵抗膜式』などとも呼ばれている。そしてこちらの抵抗膜方式のタッチパネルが普段から身近に接しているタッチパネルの方式となっている。

この検出方法について簡単に説明すると、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ものとなっている。推すことで内部でどのような活動が行われているのか、それはそれぞれの透明電極膜を配置したガラス面とフィルム面を少しだけ隙間を設けて貼り付けており、このフィルムの表面を推すことによってフィルム面とガラス面の電極同士が接触して電気が発生し、その際に生じる電圧の変動を検出することによって接点の位置を捉えられる。

②静電容量方式

2つ目に紹介するのは『静電容量方式』と呼ばれるモノで、こちらは先ほどの抵抗膜方式の次に号乳されやすい技術となっている。別名『アナログ容電結合方式』といわれており、こちらもスマホなどの携帯電話で利用される事が多い。

検出方法としては、画面に指で触れると発声する微弱な電流によって静電容量の変化をセンサーで感知し、タッチした位置を把握する。指を近づけることで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となっている。

③表面方静電容量方式

3つ目に紹介するのはまだ日常生活として考えた場合、そこまで大げさに導入されるまでは少し先となるだろう『表面方静電容量方式』と呼ばれるものだ。こちらは比較的大型のパネルに搭載されるタッチパネル方式となっており、この内部ではガラス基盤の上に透明電極膜を敷いており、表面に保護カバーを重ねた構造となっている。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を均一な低圧の電界を発生させることにより、指が表面に触れた際の静電容量の変化をパネル4隅で測定することで、指の座標を特定することが出来る。

スキルをブラッシュアップ!

④投影型静電容量方式

4つ目は『投影型静電容量方式』と呼ばれるモノで、こちらは先に紹介した表面型よりかは小さい画面サイズに導入される技術で、携帯機器にて利用されていることもあって業界でもとりわけ注目度の高いものとなっている。アイフォンやアイポッドタッチ、アイパッドもこの技術を採用しており、特性として高速応答で高精度のマルチタッチ操作を可能としている。

内部構造として演算処理ICを搭載した基盤層を上に、特定のパターンで大量に並べた透明電極の層を配置することにより、表面にガラスなどのカバーを重ねられている。その上から触れることで複数の電極間の静電容量が同時に変化し、その時に生じる電流量の比率を測定することにより、高精度に位置を特定することを可能としている。

⑤超音波表面弾性波方式

『超音波表面弾性波方式』、別名『SAW方式』とも呼ばれているこのタッチパネルの技術は、主に抵抗膜方式に見られる短所、『透過率の低さ』を解消したモノで、明るく視認性の高いタッチパネルを実現させるために開発されたものとなっている。液晶ディスプレイとしても利用されており、POSやATMなどの公共スペースで使用されている。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仕組みとなっている。変化を汲み取ることで位置を特定できる仕組みとなっており、また超音波による振動を感じることもなく、操作性については通常のタッチパネルと変わらないよさを実現させている。

⑥光学方式

6つ目に紹介するのは『光学方式』、または『赤外線光学イメージング方式』といわれている。検出方法については、最近では赤外線イメージセンサーを利用し、三角測量によって位置を検出するモノで、最近では大型パネルを中心に商品化が進められている。

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、イメージセンサーを配置し、残る左辺と右辺、下辺に入社した光を入射方向に反射させる『再帰反射テープ』が貼り付けられている。指などで画面に触れることで赤外光が遮光された影をイメージセンサーが捉え、三角測量により座標が求められる仕組みとなっている。

⑦電磁誘導方式

最後の7つ目に紹介するのは『電磁誘導方式』と呼ばれるモノで、先ほどまでに紹介したタッチパネルとは少し異なり、主にペンタブやタブレットPC、プリクラ端末などに採用されている。このタッチパネル方式では、センサー上部を液晶パネルに統合し、高精度のタッチパネルを実現させている。磁界を発声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となっている。

ただこの入力には専用のペンを要するため、指での操作は出来ない。ただ誤操作といった心配は無いことを考えれば利点といえる部分もある。タッチパネルの中でもペンを利用するペンタブなどで用いられることが多いタッチパネルとなっている。

タッチパネルが導く電子機器の未来

ここ数年間で進化した電子技術の1つである『タッチパネル』、スマホに導入されたことでより日常に身近な存在になったものの1つだ。そして意外と知らないだろう、タッチパネルについての知識や原理など、全般的に知らないことだらけだったので全部ひとまとめにして調べてみた!