タッチスクリーン：実際にはどのように動作するのか？

概要

この記事では、導電性と絶縁性の材料を使用して電気回路を完成させることで、タッチスクリーンがどのように動作するかを説明しています。また、抵抗性と静電容量性のタッチスクリーンの違いについて詳しく説明し、それぞれの利点と欠点を強調しています。さらに、手袋や水がタッチスクリーンの使用に困難を引き起こす理由や、非常に異なる物体がタッチスクリーンを作動させる方法についても説明しています。

はじめに

タッチスクリーンは、スマートフォンからATMやセルフチェックアウト機まで、私たちの日常生活において普及しています。しかし、多くの人にとって、これらのスクリーンの背後にある技術は謎のままです。この記事では、タッチスクリーンの仕組みについて詳しく説明し、その構造を分解し、私たちがそれらとやり取りする科学を探求します。

Q&A

Q：タッチスクリーン技術の歴史は何ですか？

A：最初のタッチスクリーンは、1965年に英国の航空管制官がフライトプランを効率的に更新するために発明されました。しかし、その技術は広範囲に使用するには重くて高価でした。その後の10年間、エンジニアは技術をさらに開発し、代替タイプのタッチスクリーンを試行しました。抵抗性タッチスクリーンが主流となりましたが、Appleが最初のiPhoneを2007年に発売したことで、静電容量性タッチスクリーンへの移行が促進されました。

Q：抵抗性タッチスクリーンとは何ですか？

A：抵抗性タッチスクリーンには、上部に透明な材料（通常はプラスチック）でできた柔軟な層と、下部にガラスなどの硬質な層があります。これらの層は導電性物質でコーティングされ、薄い隙間で分離されています。圧力が加わると、層が接続され、電気回路が完成します。これにより、電圧が変化し、機器のソフトウェアが反応します。抵抗性タッチスクリーンは反応しないことがありますが、一般的に安価で耐久性があるため、産業用や大量使用に適しています。

Q：静電容量性タッチスクリーンとは何ですか？

A：静電容量性タッチスクリーンには、保護用の絶縁ガラス外装と、画像を表示するLCD画面が底部にあります。ガラス外装とLCD画面の間には、数層の素材があります。1つは透明な導電性材料で覆われ、交流電流を運びます。薄い絶縁層がこれらの導電性ラインを別の列に配置された他のラインから分離します。これらのラインは、交差点であるノードを形成し、キャパシタのように充電を貯めます。これらのノードは、指と直接やり取りするため、抵抗性タッチスクリーンよりも使いやすく、力を加える必要はありません。

Q：タッチスクリーンは私たちの身体とどのようにやり取りするのですか？

A：タッチスクリーンは、私たちの身体の電気伝導性を利用してタッチを感知します。人の指がスクリーンに触れると、既存の電場と相互作用する第3の電気ラインのように機能します。これにより、弱い電流が誘起され、人の指を通って電話に戻り、影響を受けたノードの電荷量が変化します。2番目のラインの電圧測定により、電話のマイクロプロセッサはどの部分がタッチされたかを判断します。