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PCAP technologies 透過型静電容量方式タッチパネル

静電容量タッチパネルはCapacitive Touch panelとも呼ばれ、近年指での多点入力を特徴とする透過型(投影型)タイプがクローズアップされています。
透過型(投影型)タイプはProjected Capacitive Touch Panelの名称から別名“PCAP(ピーキャップ)”とも呼ばれています。グンゼではこのPCAPテクノロジーを用いた各種カスタマイズ製品の設計・販売を行っております。

方式と構造

静電容量タッチパネルは、指でタッチしたときの微小な電気的変化(静電容量変化)を捉える方式です。
縦横にパターニングされた透明電極フィルムを組み合わせた素材構成(図1)を用いており、IC(タッチパネルコントローラー)でいずれのパターンに電気的変化が発生したかを検知することにより、タッチ位置を特定します。
指がセンサに直接触れることなく近づくだけで検出可能であるため入力表面にガラスなどのカバーを配置することができ、デザイン性に優れ、また、傷に強いなど耐久性や耐環境性に優れています。

注意

静電容量とは、その電気素子の中に電気がたまりやすい度合いを表すもので、通常は「コンデンサ」の大きさを表すのに使用されます(量記号:C、単位ファラド[F])。定義は“ある場所に1ボルトの電圧を与えたとき、1クーロンの電荷を蓄えたならば、その物体の静電容量は1ファラド”となります。
静電容量タッチパネルは、他方式のタッチパネルと違いその性能がコントローラに依存するため、コントローラICとセットで検討する必要があります。

スマートフォンへのアプリケーション例イメージ図

静電容量タッチパネル検出原理について

(図1)静電容量タッチパネル検出原理

検出原理

縦横に電極パターンが格子状に交差して配置される形状はマトリクス方式と同じになります。
コンデンサと同様に金属のフィルムを電極パターン電極パターン感の絶縁体でコンデンサと見なすことが出来ます。
センサ部分の電極パターンは線状格子と菱形格子の2種類があり、隣り合う電極パターンに電圧を印加し、電極間に電位差が生じれば、絶縁物(誘導体)に応じた静電容量が得られます。
人体は水分が多く導電性があるためセンサに近づくと指と電極間の静電容量が増加し、これを縦(X)横(Y)のどのラインが大きくなっているかを調べることで入力座標を検知します(図1)。

フィルム素材の強み

静電容量タッチパネルを設計する素材として代表的なものは、ガラスとPETフィルムの2つです。グンゼでは前述のフィルム素材開発の強みを活かし、フィルムベースの透過型静電容量タッチパネルを開発・販売しています。
ガラスベースの透過型静電容量タッチパネルに比べ、薄さ、軽量、安価、貼り合わせ加工の容易さという強みを活かし、商品を提案します
(図2)。

静電容量タッチパネル断面図について

(図2)静電容量タッチパネル断面図

グンゼの強み! サイズや仕様、ロットなど、あらゆるカスタマイズにフレキシブルに対応します。

COF(Chip on FPC)技術

COFとはChip On FPC(Flexible Printed Circuit)の略で、これはICチップを直接フレキシブルケーブルの上に実装する技術です。この技術はICの実装面積を小さくするメリットがあります。製品に静電容量タッチパネルを搭載する際の小型化に適しています(図3)。

コントローラチップ単体、COF(Chip on FPC)、フレキシブルケーブルと周辺回路を含む基板

(図3)タッチパネルコントローラ

カバー

フィルムベースの静電容量タッチパネルは、商品のデザイン性や耐久性を考慮して、カバーと呼ばれる筐体に貼って使用します。
グンゼでは、このカバーのバリエーションに、ガラスやアクリル板、黒枠印刷を施した加飾フィルムやIMT(Insert Mold Transscription)と呼ぶ成形樹脂、また耐指紋性フィルムやARフィルム、耐久性に優れたHD(High Durability)フィルムといった機能性フィルムと一緒に設計し、特徴あるタッチパネルをご提案します(図4)。

加飾カバー、ガラス、プラスチック、耐指紋フィルム、ARフィルム、HDフィルム、IMT(インモールド成型)

(図4)カバーバリエーション

マルチタッチ(多点同時入力)について

従来のアナログ抵抗膜方式タッチパネルでマルチタッチを行う場合、ソフトウェアによる処理に重きを置いた方式になります。
2点入力した場合にその2点を直線で結んだ間でデータが検出されることを利用して、入力操作時の2点のタイムラグを利用したソフトウェアの処理により実現化します。また、検出原理上、上下の層を電気的に接触させるため指に力を入れて押す必要があり、ジェスチャー機能には不向きです。

しかし静電容量タッチパネルでマルチタッチを行う場合、センサ部構造(ハードウェア)による3点以上の多点同時入力が可能となり、また指がセンサーに直接触れることなく近づけるだけで検出可能なため、スムーズなスライド入力や、ストレスのないジェスチャー機能が実現できます(図5)。

・フリック 8方向にすばやく指ではらうことで、割り当てられた動作が実行されます。例えば、上にフリックすると画面が上にスクロールします。 ・パン あるオブジェクトをタッチしたままドラッグすると、オブジェクトが移動します。タッチした指を離すと止まります。 ・回転 あるオブジェクトをタッチしたまま回転すると、オブジェクトが回転移動します。タッチした指を離すと止まります。 ・ズーム あるオブジェクト上で、タチした2本の指の感覚を離したり、近づけたりすると、オブジェクトが拡大したり、縮小したりします。

(図5)ジェスチャー機能

タッチパネルコントローラ

グンゼ静電容量タッチパネルと組み合わせて使用するIC(タッチパネルコントローラ)は、チップ単体、FPCヘのチップ実装(COF:Chip on FPC)、周辺回路を含んだ基板での3タイプから選択可能です。搭載商品に適したコントローラ形態をご選択いただけます。
また、コントローラは開発順にシングルタッチ、マルチタッチジェスチャー、マルチタッチオールポイントへと高機能化が図られてきました。ご要望に適したコントローラ性能と静電容量タッチパネルとを、合わせてご提案します(図3)。

Windows Logo認証

Microsoft社のOS「Windows 7」がサポートするジェスチャー機能により、PCのオペレーションがより単純で簡単になりました。
グンゼではフィルムベースの静電容量タッチパネルとしては他社より先駆けて、15型の大型サイズタッチパネルを開発しました。また並行してタッチ位置を検出するIC(タッチパネルコントローラ)を開発することで、マルチタッチ入力を実現し、この2製品の組み合わせにおいて、「Windows 7」での“Windows Touch”という認証を取得しました。

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