タッチパネルとは、ディスプレイ画面に直接触れることにより、その位置を検出してコンピュータに指示を送ることのできる装置の総称です。ノートパソコン、タブレット、スマートフォン、デジタルカメラなどの個人用機器から銀行のATM、発券機などサービス機器まで広く採用されています。
出力機器である液晶パネルと入力機器であるタッチセンサは別部品ですが、それを一つのに機器に内蔵した製品開発が進んでいます。
キーボードやマウスでの操作と比較して、直接に指で画面をタッチすることにより、次のような利点が得られます。
反面、次のような欠点もあります。それを防ぐために、パソコンやタブレットなどでは、マウスやキーボードとの兼用ができるのが通常です。
マウスでのクリックやドロップなどの操作に対応した操作が可能です。
タッチパネルは、通常のディスプレイの外側に、タッチした画面位置を電気的に検知する装置を付けたものです。
民生機器向けタッチパネル全体では、抵抗膜方式が最も広く採用されており、投影型静電容量方式が成長しています。
下図のガラス基板がディスプレイ画面です。その外側に2枚の透明電極膜が、一定の間隔で配置されているドットスペーサで分離されています。タッチすると、2枚の透明電極膜がショートするので、その部分に電流が流れて位置を検知できます。
抵抗膜方式には次の利点があります。
・圧力だけで検知するので、手袋をしたままでも、通常の棒でも操作できる。
・構造が比較的簡単で制御回路に高性能部品が不要なので安価に製造でき、消費電力も少ない。
しかし、次の欠点があります。
・構成する膜の枚数が多いので、透過率(注)が低い。
・動作原理から、同時に複数個所の位置を検知するマルチタッチの機能を実現できない。
(上の構成を複数組み合わせて実現することはできるが、さらに透過率が低下する。)
表示画面の前にタッチパネルを付けると、そこで光が吸収分散して画面が見にくくなります。タッチパネルなしの状態と付けたときの状態の比率を透過率といいます。タッチパネルの光学特性を示す重要尺度です。抵抗膜方式に比べて、静電容量方式は高い透過率が実現できます。
静電容量方式は、画面に指で触れると発生する静電容量(電荷)の変化をセンサで感知し、タッチした位置を検知する方式です。表面型と投影型があります。
どちらも抵抗膜方式に比べて、タッチパネルを構成する膜数が少ないので透過率が高く(画面品質が良い)、耐久性に優れているという利点があります。しかし、手袋や棒では静電容量が変化しません。これは欠点でもありますが、意図しない動作が起こらないという利点でもあります。
磁界を発生させる専用のペンで画面をタッチすると、パネル側に設置されたセンサが反応して位置を検出します。
次の利点があります。
・タッチの検出精度が非常に高い。
・ペンの筆圧まで検知できます。
次の利点があります。
・専用ペン以外では操作できない
・ペンタブレットなど用途が限られる
X軸・Y軸の一端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、指などに吸収されて減衰するのを検知する方式です。マルチタッチは2点のみ。
パネル上辺の左右端に赤外線LEDとセンサを配置し、残る左辺、右辺、下辺には入射光を反射させるテープが貼ってあります。触れた部分で光が遮られることにより検出します。
検知に赤外線を利用するのでディスプレイの厚みに操作性が左右されず、大型画面にも対応可能です。反面、日光のあたる場所ではノイズが発生します。そのため、ATMや自動券売機などで利用されています。