画面に触れて動くのはなぜ？タッチパネルの仕組みを解説

代表的なタッチパネルの仕組みの種類

タッチパネルにはいくつかの種類があり、それぞれタッチした位置を検知する仕組みが異なります。ここでは、タッチパネルがタッチ位置を検知する仕組みの、代表的な種類をご紹介します。

表面型静電容量方式

指先で画面をタッチした際に起こる静電容量（電気の量）の変化を検知し、タッチ位置を把握する方法です。ガラス基板には微弱な電圧をかけていて、画面をタッチした際の静電容量の変化を、ガラス基板の四隅に設けた電極が捉えることでタッチ位置を検出しています。

水滴などが付いていても誤作動しづらく、構造がシンプルで耐久性に優れるのが表面型静電容量方式の特長です。ただし、2点以上の接触（マルチタッチ）は検知できません。おもに大型ディスプレイで採用されるケースが多いです。

投影型静電容量方式

スマホやタブレットなどの小型端末で多く採用されている仕組みです。パネルには電気を通す金属の膜が貼られ、ダイヤモンド型の2つの電極（X極・Y極）が重ならないよう配置されています。

人の指がパネルに触れると、パネルに蓄えられていた電気が指へ移動します。XYの電極と指の間で容量結合（電気を蓄えるコンデンサの回路が結ばれること）が発生して起こる電圧変化を検知して、タッチした箇所を認識するというのが、投影型静電容量方式の原理です。

表面型の静電容量方式と異なりマルチタッチに対応できて、指が完全に画面に触れている必要もないため、フリック入力やスワイプ操作も可能です。ただし、手袋を着けているなど、導電性がない（電気を通さない）状態では操作を行っても反応しません。

抵抗膜方式

初期のスマホやカーナビ、コピー機や自動券売機など、タッチパネルが普及し始めたころから採用されている方式です。ガラス基板に2枚の電極膜を向かい合うように設置し、その上にフィルムを重ねた構造となっています。

抵抗膜方式のタッチパネルに指でタッチすると、上下の電極膜が重なり通電します。この電流の発生場所を検知して、タッチ箇所を把握するという仕組みです。ディスプレイにかかった荷重で電流が発生してタッチ位置を検出するため、手袋などを着けていても操作が行えます。ただし、電極膜を重ねることから画面の視認性は悪く、マルチタッチにも基本的には対応しません。

赤外線方式

赤外線を利用してタッチ位置を検知する方式です。「赤外線走査方式」や「赤外線遮断方式」とも呼ばれ、タッチパネルの周囲には赤外線を発光・受光する素子を備えています。指でパネルに触れると赤外線が遮られ、赤外線の受光量が減少した場所をタッチ位置として検出するという仕組みです。

画面の周囲に素子を設置するため、画面の透過率が高く大型画面にも対応可能です。検知に赤外線を利用するのでディスプレイの厚みに操作性が左右されず、ガラスを厚くできることから、ATMや自動券売機など安全性を強化したい機器で利用されています。ただし、赤外線は光なので、太陽光などの影響を受けやすい点がデメリットです。

超音波表面弾性波方式

画面表面を伝わる弾性波の減少を検知し、タッチした位置を認識する方式です。画面に触れると指が弾性波を吸収するため、その座標を計算してタッチ位置を把握します。画面の透過率や耐久性に優れているため、ATMなどで多く使用されている方式です。

ただし、弾性波を吸収できる指や手袋などでなければタッチ操作はできません。また、パネル上の水滴や虫などにも反応してしまうというデメリットがあります。

電磁誘導方式

磁界が変化する際に電気が流れる「電磁誘導」という現象を利用した方式です。磁界を発生させる専用のペンで画面をタッチすると、パネル側に設置されたセンサーが反応して位置を検出します。

ペンの筆圧まで検知できるなど、タッチの検出精度が非常に高く、誤作動の恐れが少ないのがメリットです。一方で、専用ペン以外では操作できないため用途が限られ、おもにペンタブレットなどのデバイスで使用されています。

スマホなどのタッチパネルが反応しづらい場合の対処法

多くのスマートフォンでは、投影型静電容量方式のタッチパネルを採用しています。電極から指に電気が移動することでタッチ位置を特定するという構造上、指が乾燥していて電気が通りにくい状態だと、パネルの反応が鈍くなりがちです。

スマートフォンのタッチパネルが反応しづらいと感じた際は、適度に指を保湿したり、少し湿らせてみたりすると、反応が改善する場合があります。