タッチセンサーとは
タッチセンサーは人が触れたり近づいたことを感知できるセンサーです。
透明なフィルム基板上にタッチセンサーを配置し、人が触れるとオンオフといった回路を切り替えたり、選択したりして操作することができます。
タッチセンサーは強い力を必要とせず軽く触れるだけで作動するので、照明器具のスイッチや自動ドア、エレベータ等に使われています。
タッチセンサーはタッチパネルの原理と同じで、タッチパネルとしては携帯電話やパソコン機器、車載パネル等に利用されています。
タッチセンサーの使用用途
タッチセンサーは軽い力で作動しますので、自動ドアや照明器具のスイッチとして附属されていることが多くなっています。
他に最近では電子レンジや冷蔵庫の画面、コンビニエンスストアのコーヒーサーバーの画面にもタッチセンサーが採用されています。
工業用としては、各種機械の非常停止ボタン、防犯用センサーや着席しているか確認するための着席センサーとしても利用されています。
タッチパネルとしては携帯電話、タブレットパソコン機器、車載パネル、ゲーム機、業務用の端末などがあります。
タッチセンサーの原理
タッチセンサーはガラス基板の上に透明の導電性ポリマーによる透明電極を利用しているものが多いです。
透明のシート状のタッチセンサーというものがあります。また、タッチセンサーには主に静電容量方式と、抵抗膜方式があります。
1. 静電容量方式
人間は導体なので、手をセンサーに近づけるとセンサーの金属板の静電気容量に変化を起こします。
その静電気の容量変化をとらえてセンサーを作動させていますが、手袋をしていると反応しない場合があります。
抵抗膜方式よりも反応が良く、最近のスマートフォンは静電容量方式が主流です。
一般に抵抗膜方式よりも弱い力で操作でき、同時に2点以上のタッチ(マルチタッチ)にも対応可能であるため、最近のスマートフォンは静電容量方式が主流です。 静電容量方式の主要な構成を図に示します。
図1. タッチセンサーの原理
初めに自己容量タイプは、センサー電極に指が接近した場合に静電容量が増加する原理を利用して、タッチ座標を算出します。
次に相互容量タイプは、あらかじめトランスミッタ側(送信側)の電極とレシーバ側(受信側)の電極との間に電界を形成しておくと、電極に指が接近した場合に電界の一部が指に向かうため、レシーバ電極で検出される静電容量が減少するメカニズムを利用して、タッチ座標を算出します。
2. 抵抗膜方式
膜の上から圧力をかけると、上下の膜が接触し、通電することによりセンサーとして動きます。主にデジタル方式とアナログ方式の2つの方式があります。
利点としては、検出回路が設計しやすい部分が挙げられます。また、手袋をしたままでも操作が可能で、手での直接操作だけでなくペンによる操作もできますが、その反面、静電容量方式よりしっかりと圧力をかける必要があります。
主に使用用途の一つとしてカーナビが挙げられます。
タッチセンサーのその他情報
フィルム式のタッチセンサー
ここではフィルム式のタッチセンサーについてご紹介いたします。
一般的にタッチセンサーはガラス基板の上に透明の電極を採用しているものが多い一方で、透明のフィルム基材を用いたタッチセンサーも存在しております。
特徴として、一般的に使用されているガラスセンサーよりもフィルム式のタッチセンサーの方が薄く軽いです。また、落としても割れる心配はありません。ガラスセンサーの特徴でもある透明度も備わっており、価格面でも遜色ありません。
フィルム基材は非常に柔らかいため、平面だけではなくガラスセンサーには不可能な曲面形状デザインのタッチセンサーも作製できます。センサーの大きさについてもいわゆるスマホサイズから車載センターインフォメーションディスプレイ向けの大型サイズまで、様々な大きさのフィルムセンサーが市場に出回っています。
参考文献
https://www.sensor-sk.com/fureru/fure01_touchsensor.html
https://www.takagishokai.co.jp/product-search/2017/04/10/118
https://www.nissha.com/products/allproducts/touch.html
https://www.item16.com/touchvu/touchvu_film.html