タッチパネル

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タッチパネルはどのように日常生活の一部になりましたか

タッチパネル (図 1) テクノロジは、スマートフォン、iPad などの板形状の デバイス、デジタル カメラの背面の画面、ニンテンドー DS、Windows 7 デバイスなど、現在のデジタル デバイスの重要なテーマです。タッチパネルという用語には、指またはスタイラスのタッチを感知するためのさまざまな技術が含まれます。

タッチパネルは、ユーザーが画面に直接触れることでコンピューターと対話できるようにする機器です。タッチ操作を検出するセンサーなどの機能をモニターに組み込むことで、指やスタイラスの位置をコンピューターに感知させることで、コンピューターに指示を出すことができます。要するに、表示と入力の2つの機能を融合させたデバイスになります。

今日、タッチスクリーンは、コンピュータのキーボードとマウスに取って代わる、より使いやすく、環境に強いものに変わりました。そのため、タッチは世界を変えています。タッチスクリーンを使用すると、コンピューターの経験がほとんどまたはまったくない人でも、複雑なソフトウェア プログラムを実行していることを意識することなく、すぐに作業できます。また、コンピューターは、キーボードやマウスが扱いにくく、壊れやすく、実用的でない場所でも使用できます。タッチ入力の検出方法によって、その特性（位置検出の精度、入力に対する応答の速さ、耐久性、設置コスト）が大きく異なります。代表的なタッチパネルセンシング方式には、抵抗膜タッチパネル、静電容量式タッチパネル、弾性表面波式タッチパネルなどがあります。以下では、静電容量式タッチパネルについて説明します。

静電容量式タッチパネル：指の接触による電流の微少変化や静電容量（負荷）の変化をセンサーで感知し、接触点を特定する方式。画面に指を近づけると人体の静電容量に反応するため、画面に触れた範囲内でポインターを動かすような感覚でセンサーを操作することもできます。 2 種類のタッチパネルがこの方式を使用しています。表面静電容量式タッチパネル (図 2) と投影型静電容量式タッチパネル (図 3) です。内部構造は 2 つのタイプで異なります。

図 2 -表面静電容量式タッチパネル


図 3 -投影型静電容量式タッチパネル

説明

静電容量式タッチパネルは、EMSの静電モジュールを使用して分析されます。分析は、静電容量と電界強度の決定に焦点を当てています。

EMS で電気伝導スタディを作成した後、次の 4 つの重要な手順に従う必要があります。モデルと 4- ソルバーを実行します。電気伝導解析では、空気はモデル化されないことに注意してください。

材料

負荷と制約

この調査では、タッチパネルの 1 つの部分をグランドとしてラベル付けし、他の部分 (17 の部分) を浮遊導体としてラベル付けします。

メッシング

メッシングは、設計解析において非常に重要なステップです。 EMS は、モデルの体積、表面積、およびその他の幾何学的詳細を考慮して、モデルの全体的な要素サイズを推定します。生成されるメッシュのサイズ (節点と要素の数) は、モデルのジオメトリと寸法、要素サイズ、メッシュ許容値、およびメッシュ コントロールによって異なります。おおよその結果で十分な設計解析の初期段階では、解析を高速化するために、より大きな要素サイズを指定できます。より正確な解を得るには、より小さい要素サイズが必要になる場合があります。
メッシュの品質は、メッシュ コントロール を使用して調整できます。これは、ソリッド ボディと面に適用できます。

結果

この例のシミュレーションを実行すると、多くの結果が得られます。 EMS の電気伝導モジュールは、電場 (図 5)、変位場 (図 6)、電位 (図 7) の計算と視覚化に使用されます。生成された結果テーブルには、浮遊導体として言及されているコンポーネントの静電容量も含まれています (表 2)。

図 5 -タッチパネルの静電容量マトリックス


図 6 -タッチパネルの電界


図 7 -変位場

結論

さまざまな設計パラメータに対してEMSで多くのシミュレーションシナリオを作成することにより、タッチパネルの特性を簡単に最適化できます。モデルのパラメーターは、モデルの根底にある複雑さを気にすることなく簡単に更新できます。