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タッチパネルとは、液晶パネルのような表示装置とタッチパッドのような位置入力装置を組み合わせた電子部品であり、画面上の表示を押すことで機器を操作する入力装置である。主に直感的に扱えることを要求する機器に組み込まれる事が多い。タッチスクリーンやタッチ画面などとも呼ばれる。

◆ 概要

タッチパネルは表示と入力の2つの機能を備えており、コンピュータなどの外部から受けた画像情報を液晶ディスプレイなどで表示すると共に、操作者がその画面に表示された絵やピクトグラムなどの点または領域に手で触れたり専用の「スタイラス」などと呼ばれるペンや一般のペンで圧力を加える等により、触れられた画面位置の情報を感知して外部へ情報信号として出力する。外部装置が画面での位置情報に基づいて、操作者が望む適切な動作を行なう。

操作者は画面に表示された部分を押したり滑らせたりするなど、操作が直感的に理解しやすいため、扱いやすい装置を作る事が可能となる。

表示機能を持たず位置入力機能だけの、板状のポインティングデバイス(位置入力装置)は、これらタッチパネルとは区別され、指先で触れるタッチパッドや磁気誘導を利用する専用のペンを用いるペンタブレットと呼ばれる。

従来は1点のみ検出していた位置情報も、マルチタッチスクリーンやタッチFLOといわれる、ような複数の点を検出できるタッチパネルが登場して、さらに操作性の向上が模索されている。

◆ 使用機器

タッチパネルは、銀行ATM、自動販売機、携帯電話、携帯情報端末、デジタルオーディオプレーヤー、携帯ゲーム機、コピー機、ファックス、カーナビなどで使用されている。

◆ 利点と欠点

◇ 利点

・ 画面上の操作説明に入力動作が対応するため、直感的に分かりやすく、操作が簡単になる。

・ 入力装置と表示装置が一体化されるため、装置全体の小型化が期待できる。

・ タッチパッドやポインティング・スティックでのソフトウェア・キーボード入力よりも入力が早い。

・ 物理的なボタンがなくとも、ソフトウェア次第で多彩な操作性を実現できる。

この装置は使用者が画面の操作手順を見ながら操作できるために、機械操作を誰にでも扱いやすくする事ができるという点で優れている。画面表示を随時切り替えることで、1つの画面上で多様な操作指示に使用できるので、装置全体の小型化が期待できる。

◇ 欠点

・ 画面に触れる必要がある

  ・ 指先や指紋による汚れで画面をふさぎ、見えにくくなることがある

  ・ 画面が手の脂、指紋などで汚れ、強く押しすぎると傷をつける恐れもある

  ・ 公共利用などでは他人の手との間接接触が気になる場合がある

  ・ 指紋や煙草の灰・煙に含まれる脂(やに)などで汚れると、検知できる精度が低くなる

・ 指先では細かな位置検出精度がなく、意図しない選択を検出することがある。判定を厳しくすると、強く押さないと検知されないものがある銀行ATMなど。

・ キーボードのような素早い入力は不得意である

では、タッチパネルの汚れがタイムロスや、意図しない誤操作を起こす原因となることがある(店舗によっては素手で直に触れず、または喫煙しながらプレイしないよう呼びかけ、専用のスタイラスを使用させるところもある)。-->

・ 暗い所で照明がないと画面が読み取れずに手探りでは入力できない

・ 押しボタンと異なりクリック感がないので、入力動作がぎこちなくなる場合がある。このため、入力時に音を出したり、画像表示を変化させるなどのフィードバックが工夫される

・ 押しボタンとの併用時に役割の違いが混乱の元となる場合がある

・ 触覚に頼る視覚障害者の利用は非常に困難となる音声による指示や物理的な押しボタンとの併用が必須。視覚障害者がタッチパネル付きのATMを利用する際、バリアフリーの立場からメーカー側では、入力に旧来の押しボタンも利用できるようにすることや、誤った操作をすぐに受け付けないように、逐次、画面上で操作が正しいか確認のメッセージを表示するといった対応策を図っている。

◆ 動作原理別

◇ マトリクス・スイッチ

マトリクス・スイッチは今では古い方式である。碁盤の目のように配列された電極によるスイッチが並んでおり、操作者がその面の一部を押さえると、上下2層の電極が接触することで電気回路が構成され、縦と横の位置情報を検出する仕組みである。

これを簡略化して以下に示す。

1 2 3 4 5

A○ ○ ○ ○ ○ ○押されていないスイッチ

B○ ○ ○ ○ ○ ●押されたスイッチ

C○ ○ ○ ○ ○

D○ ○ ○ ○ ○

E○ ○ ○ ○ ○

1 2 3 4 5

A○ ○ ○ ○ ○

B○ ○ ○ ○ ○ 3のCが押されたという情報が送られる

C○ ○ ● ○ ○

D○ ○ ○ ○ ○

E○ ○ ○ ○ ○

1 2 3 4 5

A○ ○ ○ ○ ○

B○ ○ ○ ○ ○ 4のEが押されたという情報が送られる

C○ ○ ○ ○ ○

D○ ○ ○ ○ ○

E○ ○ ○ ● ○

例では5×5であるが、実際には遥かに細かく格子状に並んでいる。タッチパネルからの位置信号を受けた外部装置が、それぞれのスイッチの位置情報に対応した適切な動作を行なう。

構造的には2層構造の透明電極からなり、例えばA-Eまでの水平の帯状電極と、1-5までの垂直な帯状電極を向かい合わせに僅かな隙間をあけておいて、上から押した時にだけ接点が生じるようにすれば、上の図の2番目では3からCに電流が流れ「3C」という出力が発生し、3番目の図では「4E」という出力が発生する。これは電子手帳などの初期の携帯用情報機器に利用されたが新たに製造される機器では本方式はほとんど採用されず、物理的接触によらず隙間を設けない他の新しい方式になっている。

;電極

マトリクス・スイッチは透明な素材を電極に利用している。

;制約

マトリクス・スイッチは、操作者が押した位置情報をある程度の大きさの範囲として大雑把に検出する事しかできず、また、表示する画面レイアウトをマトリクス・スイッチにあわせて設計しなければならない制約がある。例えば銀行のATMは銀行毎の専用装置となってしまう。また個人が携帯するPDAや携帯電話、音楽プレーヤーといった細かな操作精度を要求する装置には採用しづらい。

◇ 抵抗膜方式

マトリクス・スイッチに代わるものとして抵抗膜方式が現れた。

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