容量感触画面の原理

  静電容量方式タッチスクリーンの構造は、主にガラススクリーンにコーティングされた透明導電膜層と、その上に保護ガラス層で覆われています。この二重ガラス設計は、導電層とセンサーを徹底的に保護します。

  さらに、追加のタッチスクリーンの四辺に沿って細い電極がコーティングされており、導電性材料内に低電圧AC電界を生成します。ユーザーが画面に触れると、人体の電界により、ユーザーの指と導電層の間に結合容量が形成されます。電極から生成された電流はタッチポイントに向かって流れ、その強度は指と各電極間の距離に比例します。画面背面のコントローラーは、電流の比率と強度を計算して、タッチ位置を正確に特定します。静電容量方式タッチスクリーンの二重ガラス設計は、導体とセンサーを保護するだけでなく、外部環境要因からも画面を効果的にシールドします。画面が汚れ、ほこり、またはグリースで汚染されていても、タッチ位置を正確に検出できます。

   静電容量方式タッチスクリーンは、4線式抵抗膜方式スクリーンよりも優れた光透過率と鮮明さを提供しますが、表面弾性波方式や5線式抵抗膜方式スクリーンほどではありません。ただし、静電容量方式スクリーンは、激しいグレアに悩まされます。静電容量技術で使用される4層複合設計は、異なる光波長間で不均一な透過率をもたらし、色の歪みを引き起こします。層間の反射も、画像のぼやけや文字のぼやけにつながります。

   基本的に、静電容量方式スクリーンは、人体をコンデンサの1つの電極として扱います。導体がITO作業面に十分近づいて十分な静電容量を生成すると、結果として生じる電流が画面の誤動作を引き起こす可能性があります。静電容量は距離に反比例しますが、接触面積に正比例し、媒体の誘電率にも依存します。したがって、手のひらや手持ちの金属物体など、大きな導電性表面が画面の近くにあると、直接接触していなくても誤ったタッチを引き起こす可能性があります。特に湿度の高い条件下ではそうです。たとえば、モニターに手を置いたり、手のひらを7cm以内に置いたり、体を画面から15cm以内に置いたりするだけで、誤った入力をトリガーする可能性があります。

   静電容量方式スクリーンのもう1つの欠点は、手袋をはめた手や非導電性の物体で触れても、より多くの絶縁材が存在するため、反応しないことです。ただし、静電容量方式タッチスクリーンの最も重要な問題はドリフトです。環境温度、湿度、または電界の変化は、位置ドリフトを引き起こし、不正確なタッチにつながる可能性があります。たとえば、モニターの電源を入れた後、ユーザーの体が画面に近づいたとき、または近くに大きな物体が移動したときにもドリフトが発生する可能性があります。誰かが使用中に画面の周りに集まると、ドリフトが発生することもあります。

   このドリフトの根本原因は、固有の技術的欠陥です。環境ポテンシャル面（ユーザーの体を含む）が指よりも画面から遠くても、その大きな面積はタッチ位置検出に大きく影響します。さらに、多くの理論的に線形な関係は実際には非線形です。たとえば、体重や指の水分レベルが異なるユーザーは、さまざまな量の電流を吸収し、総電流変化と個々の電極電流変化の関係は非線形です。静電容量方式スクリーンは、固定原点のないカスタムの四隅座標系を使用します。ドリフトが発生すると、コントローラーはそれを検出または修正できません。

四隅でのアナログ-デジタル変換後、4つの電流値に基づいて直交座標系でX座標とY座標を計算することは複雑です。固定原点がないため、静電容量方式スクリーンのドリフトは累積的であり、現場での頻繁な再キャリブレーションが必要です。

静電容量方式スクリーンの外側のシリカガラス層は耐傷性に優れていますが、爪や硬い物体からの衝撃に対して脆弱です。小さなチップが内部のITO層を損傷する可能性があります。内部のITO層が使用中、設置中、または輸送中に損傷した場合、静電容量方式スクリーンは正常に機能しなくなります。