タッチスクリーン: どのように動作するのか？

要約

この記事では、タッチスクリーンの動作方法、異なるタッチスクリーンの種類、およびそれらの電気回路について探求します。また、私たちの体がタッチスクリーンとどのように相互作用するか、手袋などの特定の素材がタッチスクリーンの機能に干渉する理由についても説明します。

タッチスクリーンの歴史

タッチスクリーンは、最初に1965年に英国の航空管制官が飛行計画をより効率的に更新するために発明されました。しかし、その技術は広範な使用には高価で扱いにくいものでした。その後の10年間で、エンジニアたちは技術をさらに発展させ、異なる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は、2007年にAppleが最初のiPhoneをリリースするまで市場を支配していました。iPhoneは静電容量式タッチスクリーンを使用しています。

抵抗性タッチスクリーン

抵抗性タッチスクリーンには2つの層があり、プラスチック製の透明で柔軟な上層と、ガラス製の硬質な下層があります。これらの層は導電性物質でコーティングされ、薄いガス層で分離されています。上層に圧力が加わると、層が接続され、電気回路が完了します。これにより、電圧が変化し、機械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場合がありますが、一般的に安価で耐久性があり、産業用や大量使用に適しています。

静電容量式タッチスクリーン

現在のほとんどのスマートフォンには静電容量式タッチスクリーンが使用されており、保護用の絶縁ガラス外装と、画像を生成するLCD画面があります。ガラス外装とLCD画面の間には、透明な導電性材料の行が並んでいるシートが複数あります。薄い絶縁層がこれらの導電性行を他の列と区切っています。これらがグリッドを形成し、交差する点をノードと呼びます。ノードはキャパシタのように振る舞い、電荷を蓄積し、力を加えることなく直接的に指と相互作用するため、抵抗性タッチスクリーンよりも使用が簡単です。

私たちの体がタッチスクリーンと相互作用する方法

私たちの体は優れた導体であり、常に電流を伝達しています。スマートフォン画面に触れると、私たちの指は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、弱い電流を誘起し、指を通って最終的に電話に戻ります。これにより、影響を受けたノードの電荷量が変化し、第2層の行に沿った電圧測定により、電話のマイクロプロセッサがどの部分の画面がタッチされているかを判断します。

タッチスクリーンの機能に干渉する要因

水や手袋はタッチスクリーンの機能に干渉する可能性があります。水は私たちの指と電話の間の電気接続を妨げ、手袋は絶縁体であるため、電荷がどこにも行かなくなります。ただし、私たちの指と同じように電気を導通する特定の加工肉など、私たちの指と同じくらい導電性のあるオブジェクトは画面をアクティブにすることができます。