最近では、大規模なマルチタッチディスプレイやビデオウォールが展示会で一般的になっており、ほとんどすべてのブースにこれらのタイプのディスプレイが設置されています。小売店、ホテル、美術館、ビジネス会議室/ロビー、医療施設、地下鉄でもこれらを見かけるでしょう。企業はデジタルサイネージを使用して、顧客と関わり、交流し、ブランド認知度を高めています。Premioでは、ホスピタリティデジタルサイネージ、PoEデジタルサイネージ、スマートミラーデジタルサイネージを、マルチタッチ機能を備えたディスプレイとともに販売しています。当社の投影型静電容量方式(PCAP)は10本の指によるマルチタッチが可能で、カスタムプロジェクトでは最大40ポイントタッチまで対応できます。
指は10本しかありませんが、なぜ40ポイントものタッチが必要なのでしょうか?ディスプレイの表面積を広げることで、複数の人がタッチスクリーンを使用し、操作できるようになります。単一ユーザーのアプリケーションではなく、複数の人が同じディスプレイを操作できます。
ほとんどの場合、投影型静電容量式タッチセンサーは、保護ガラス、タッチコントローラに接続されたフレキシブルプリント基板付きPCAPフィルム、ディスプレイ本体の3つの主要コンポーネントで構成されています。PCAPフィルムは、透明導電性コーティングで構成された一連の電極が、行と列に配置されています。各電極は接続ポイントに戻され、そこで回路を結合でき、フレキシブルプリント基板には通常、タッチセンサーのコントローラが組み込まれています。保護ガラスは、電極を積層体の内部に埋め込み、タッチとPCAPフィルムの電極との間の誘電体として機能します。保護ガラスはまた、敏感な電極を環境や人的な損傷から保護するバリア層としても機能します。PCAPタッチスクリーン技術は、個別にエッチングされて電極のグリッドパターンを形成する導電性材料の層によって生成される静電界に基づいて機能します。
指が画面に触れると、電流が変化します。指または導電性スタイラスが表面上方の電界を妨害すると、タッチイベントが発生します。この静電容量の変化はコントローラによって検出され、コントローラはイベントのXおよびY座標を解釈します。複数の指を同時に追跡でき、コントローラは一般的なマルチタッチジェスチャをサポートします。マルチタッチジェスチャには、フリック、ピンチ、拡大、タップ、クリック、回転などがあります。
タッチテクノロジーにおける次の大きな動きは、iPhoneの3D Touchです。3D Touchは、タップ、スワイプ、ピンチ、ストレッチなど、マルチタッチと同じ機能を備えていますが、異なるレベルの圧力を測定する別の要素を追加しています。Apple Watchに搭載されていたため、3D Touchは何も新しいものではないと思うかもしれません。AppleはForce Touchと呼ばれる機能を持っていましたが、Force Touchはディスプレイに加わる力の異なるレベルを区別します。ディスプレイ周囲の電極は、タップとより強く押す動作を区別し、特定の動作を実行できます。ただし、Force Touchは3D Touchほど反応が速くありません。3D Touchの電光石火の速さの応答は、静電容量センサーとひずみゲージの融合によるものです。
3D Touchには、PeekとPopという2つの新しいジェスチャが追加されます。Peekは、Safari、メッセージ、メールなどのアプリ内でコンテンツをプレビューするために使用できる軽いプレスジェスチャです。より強く押すPopジェスチャは、コンテンツを開くために使用されます。さらに、スマートフォンのホーム画面では、アプリのアイコンを軽く押すと、頻繁に使用するプログラムへのショートカットメニューが開き、アプリを強く押すとその動作が実行されます。
PCAPの仕組み
投影型静電容量式タッチスクリーン設計にはすべて、タッチサーフェスの背後にある検知メカニズムと可動部品がないという2つの主要な共通点があります。相互静電容量は現在、より一般的な投影型静電容量式アプローチであり、ほとんどの導電性物体は非常に接近している場合に電荷を保持できるという事実を利用しています。指などの別の導電性物体が隙間を埋めると、電荷場が中断され、マイクロコントローラーユニットによって検出されます。言い換えれば、PCAPフィルムがタッチを検出すると、指が電流を変化させます。PCAPタッチスクリーンはスキャンされ、読み取りを得るために1つずつ読み取られる行と列の行列で構成されており、この構成によって三次元の静電界が作成されます。正確な座標を得るために、いくつかの行/列の交点からの結果が読み取られ、そのカウントが正確なタッチ位置を三角形測量するために使用されます。その利点は、高精度、マルチタッチ機能、および高速応答速度です。PCAPの欠点は、産業環境などで厚手の手袋を着用している場合、通常はタッチを検出できないことです。
(http://www.sky-technology.eu/en/displays/touch-screens/projected-capacitive-touch-screens-how-they-work.html)
酸化インジウムスズ(ITO)
(http://www.medicalelectronicsdesign.com/article/choose-right-touch-technology-your-display)\
(https://www.forbes.com/sites/jvchamary/2015/09/12/3d-touch-iphone-6s/#2bb958b04cee)
静電容量センサーは、多くの場合、電気を通す光学的に透明な材料である酸化インジウムスズ(ITO)でできています。ITOセンサーは実際には画面全体にドットのグリッドで配置されていますが、ITOは回路のワイヤーのように機能すると考えることができます。
(http://www.sky-technology.eu/en/displays/touch-screens/projected-capacitive-touch-screens-how-they-work.html)
3D TOUCHの仕組み
一部の人は、ホーム画面で長押ししてテキストを選択したり、ホーム画面/アプリメニューからアプリを移動/削除したりすることで、3D Touchはすでに存在すると示唆するかもしれません。指がガラスなどの導電面に触れると、フィルム上の静電容量センサーとの回路が完成し、回路の電気信号に検出可能な変化が生じます。繰り返しますが、3D TouchはApple Watchに搭載されているForce Touchとは異なります。Force Touchが表面が押されているかどうかを感知できるのに対し、3D Touchは、ソフトとハードの2つの圧力レベルを検出します。iFixitは、3D Touchセンサー技術を搭載したiPhoneの完全な分解を行いました。3D Touch機能は、ディスプレイパネルの最背面にある静電容量センサー層によって可能になっています。3D Touchセンサー層は、コントローラーチップに接続された金色の長方形のグリッドに似たコンデンサープレートのように見えます。iFixitは、静電容量式圧力センサーの別の層を発見しました。タッチスクリーンからセンサープレートまで3D Touchを機能させるために、AppleはGorilla Glassのメーカーと協力して、ひずみゲージと呼ばれるセンサーによって検出される力によってわずかに曲がる柔軟なガラスを作成しました。これは、ガラスを深く押し込むほど、指がディスプレイのすぐ下にある対応するコンデンサープレートに近づくことを意味します。Appleによると、「3D Touchの背後にある技術は、あなたが加える圧力を認識するディスプレイから始まります。」ガラス内のひずみゲージは電気信号を変化させます。これが標準PCAPと3D Touchの違いです。ひずみゲージの役割は、iPhone画面上の指の位置を正確に特定することではなく、ガラスを押したときの指とコンデンサー間の距離を測定することです。PCAPフィルムは精密な追跡のためにまだ存在しますが、ひずみゲージはガラスのたわみが発生する場所を検出します。
(https://www.ifixit.com/Teardown/iPhone+6s+Display+Teardown/49951)
特許は3D Touchの仕組みを示しています。静電容量センサーには、ひずみゲージによって検出される力の方向と一致するいくつかのねじれた配線があります。3D Touchには、力を感知するためのものと温度を補償するためのものの2つのひずみゲージ層が含まれています。温度用のものは、熱によって材料の特性が広がり、不適切な信号を生成する可能性があるためにそこにあります。グリッドの角では、センサーには45°の配線があり、たとえばその角度に沿ったひずみゲージを区別できますが、中央のセンサーにはディスプレイの端と平行に走る配線があります。
(https://www.forbes.com/sites/jvchamary/2015/09/12/3d-touch-iphone-6s/#2bb958b04cee)
物理的な力によって引き起こされる電気信号の変化は、各ひずみゲージ(Appleの特許では「フォースセントロイド」と呼ぶ)で計算され、次に隣接するセンサーと比較されて、位置と圧力レベルが明らかになります。あるいは、特許が述べるように、タッチスクリーンは「測定された力の差とフォースセントロイドを電子デバイスに関連付け」ます。たとえば、iPhoneが右よりも左の電気信号からより多くの情報を受け取った場合、ディスプレイの片側を明らかに押し下げています。