マルチタッチ ディスプレイは実際にいくつのタッチ ポイントをサポートしますか?

マルチタッチは最新のタッチ ディスプレイの一般的な機能ですが、ディスプレイに指定されたタッチ ポイントの数は誤解されやすい場合があります。

タッチスクリーンは、2 点、5 点、または 10 点タッチをサポートしていると説明される場合があります。しかし、その数字は実際には何を意味するのでしょうか? Touch IC、タッチセンサー、ディスプレイサイズで決まるのでしょうか？

答えは、特定のタッチ数をサポートするコントローラーを選択するほど単純ではありません。

マルチタッチは、さまざまなタッチスクリーン テクノロジを使用して実装できる機能です。この記事では 、産業、医療、自動車、ハンドヘルド、その他の組み込みディスプレイ アプリケーションで広く使用されている投影型静電容量式タッチスクリーン (PCAP)に特に焦点を当てます。

PCAP ディスプレイの場合、信頼できる同時タッチ ポイントの数は、 タッチ センサー、タッチ IC、ファームウェア、およびタッチスクリーン全体の設計の間の相互作用によって決まります。.

「10点タッチ」とは実際には何を意味するのでしょうか？

PCAP タッチスクリーンが 10 点タッチをサポートするように指定されている場合、それは通常、タッチ システムが定義された動作条件下で最大 10 点の同時タッチ ポイントを検出および追跡できることを意味します。

たとえば、ユーザーは複数の指を同時に画面上に置き、次の目的で使用する場合があります。

• ピンチしてズーム

• 2本指でスクロール

• マルチフィンガージェスチャー

• 同時制御

• その他のマルチタッチ操作

ただし、「10 点タッチ」は、考えられるあらゆる条件下で常に 10 本の指が検出されることを保証するものではありません。

通常、仕様には、タッチ システムの設計またはテストされた機能が記載されています。実際のパフォーマンスは、センサーの設計方法、タッチ IC が信号を処理する方法、ファームウェアが複数のタッチを処理する方法、およびタッチスクリーンが最終製品にどのように統合されるかによって異なります。

この区別は、さまざまなマルチタッチ ディスプレイを比較するときに重要になります。

10 点タッチに対応するディスプレイが、5 点タッチに対応するディスプレイより必ずしも優れた選択肢であるとは限りません。アプリケーションが 2 つの同時タッチのみを必要とする場合、追加機能は実用的な価値をほとんど提供しない可能性があります。

より有用なエンジニアリング上の質問は次のとおりです。

アプリケーションが実際に必要とするタッチ ポイントの数はどれくらいですか?また、それらのタッチ ポイントはどの程度確実に検出される必要がありますか?

投影型静電容量式タッチスクリーンでのマルチタッチはどのように機能しますか?

投影型静電容量式タッチスクリーンは、タッチ表面の下にあるパターン化された電極構造の電気的特性の変化を感知することによってタッチを検出します。

センサーには、定義されたパターンで配置された複数の電極が含まれています。指が表面に近づくかタッチすると、タッチ位置の周囲の領域の容量結合が変化します。

タッチ コントローラーはセンサーをスキャンし、これらの変化を分析して、タッチが発生した場所を特定します。

複数の指を使用すると、センサーのいくつかの領域が同時に変化する可能性があります。したがって、システムは複数のタッチ位置を識別し、指の動きに合わせてそれらを追跡できます。

簡略化された信号パスは次のようになります。

指 → PCAP センサー → タッチ IC → タッチ処理/ファームウェア → ホストシステム

各ステージには異なる役割があります。

PCAP センサーは 物理的なセンシング構造を提供します。

Touch IC は センサーからの電気信号を収集して処理します。

ファームウェア とタッチ アルゴリズムは 、これらの信号を解釈し、タッチ ポイントを追跡し、不要な信号を拒否するのに役立ちます。

ホスト システムは 、結果として得られるタッチ データを受信し、それを使用してアプリケーションのユーザー インターフェイスを制御します。

これが、マルチタッチが 1 つの個別のコンポーネントに属する機能ではなく、完全なタッチ システムの機能として見なされるべき理由です。

PCAP ディスプレイのタッチ ポイントの数は何によって決まりますか?

いくつかの要素が連携して、PCAP タッチスクリーンがサポートできる同時タッチ ポイントの数を決定します。

1.PCAPタッチセンサーの設計

タッチ センサーは、マルチタッチ システムの物理的な基盤です。

その電極パターン、感知チャネル、寸法、およびレイアウトによって、タッチ表面全体で電気的変化がどのように検出されるかが決まります。

マルチタッチ システムには、さまざまなタッチ位置を区別するのに十分なセンシング情報が必要です。 2 つのタッチ ポイントが近すぎる場合、またはセンシング条件が適切でない場合、それらを分離することがさらに困難になることがあります。

したがって、センサーの設計は、ディスプレイのアクティブ領域と意図されたタッチ要件に一致させる必要があります。

これが、より高いタッチポイント能力を備えたタッチ IC を選択するだけでは、既存のセンサーの実用的な能力が自動的に向上しない理由の 1 つです。

2. タッチICの機能

タッチ IC、またはタッチ コントローラーは、PCAP センサーからの信号のスキャンと処理を担当します。

その機能には次のものが含まれます。

• センシングチャンネルの数と構成

• マルチタッチ処理

• タッチポイントトラッキング

• ノイズフィルタリング

• 信号処理

• タッチレポート

したがって、コントローラーはタッチスクリーンのマルチタッチ機能を決定する上で重要な役割を果たします。

ただし、を区別することが重要です。 コントローラー機能 と 完全なタッチスクリーン機能.

たとえば、タッチ IC は 10 点の同時タッチを処理できる可能性がありますが、これは、それに接続されているセンサーが自動的に信頼性の高い 10 点タッチを提供することを意味するわけではありません。

センサーのアーキテクチャとシステム構成は、必要な操作をサポートする必要があります。

3. ファームウェアとタッチアルゴリズム

Touch IC は、単に生のセンサー信号をディスプレイ インターフェイスに直接渡すだけではありません。

タッチ システムは、収集されたデータを解釈し、どの変化が実際のタッチ イベントを表すかを判断する必要があります。

ファームウェアとアルゴリズムは以下に影響を与える可能性があります。

• 個々のタッチポイントを特定する方法

• 移動中のタッチポイントの追跡方法

• ノイズがどのようにフィルタリングされるか

• 誤ったタッチが拒否される仕組み

• 密接な間隔のタッチがどのように処理されるか

• タッチデータがホストシステムにどのように報告されるか

これは、同様のコントローラー ハードウェアを使用する 2 つのタッチスクリーン設計でも、センサー構成、ファームウェア、またはチューニングが異なる場合、異なる動作をする可能性があることを意味します。

したがって、の場合 カスタム タッチスクリーン プロジェクト、安定したマルチタッチ パフォーマンスを実現するにはファームウェアのチューニングが重要な部分になる可能性があります。

4. センサーサイズと電極配置

タッチスクリーンの物理的なサイズも重要ですが、 という単純な意味ではありません。 「画面が大きい = タッチポイントが多い」

ディスプレイが大きくなると、複数の指のための物理的なスペースが広がりますが、実際のタッチポイント機能は依然としてセンサーのアーキテクチャと電極のレイアウトに依存します。

たとえば、大型の 工業用タッチスクリーンでは 、10 個の同時タッチ ポイントが自動的に必要になるわけではありませんし、その恩恵を受けることもありません。ユーザー インターフェイスでは、一度に 1 本または 2 本の指しか必要としません。

逆に、小型のタッチスクリーンでは、特定のジェスチャまたは制御方法に対して信頼性の高いマルチタッチ検出が必要になる場合があります。

したがって、センサーは、単にディスプレイの対角サイズではなく、必要なタッチ操作に基づいて設計する必要があります。

5. タッチスクリーンのスタックアップ

物理的なスタックアップは、PCAP タッチスクリーンの電気的状態にも影響します。

ユーザーの指と感知層の間の距離、スタック内のセンサーの位置、センサーの上や周囲で使用されている素材はすべて、信号強度と感知動作に影響を与える可能性があります。

これは、アプリケーションで保護ガラス、特定のカバー レンズ構造、またはその他の機械的制約が必要な場合に特に重要になります。

特定のスタックアップ向けのタッチスクリーンは、そのスタックアップを念頭に置いて設計および評価する必要があります。

最大タッチ点数はタッチICによって決まりますか?

タッチ IC は重要な制限要因ですが、 最終的なタッチポイント機能を決定する唯一の要因ではありません.

システムについて考えるのに役立つ方法は次のとおりです。

タッチポイント機能 = センサー機能 + コントローラー機能 + ファームウェア処理 + 物理統合

タッチ IC は、必要な数の同時タッチを処理できる必要があります。同時に、センサーはそれらの接触を検出して分離するために十分な情報を提供する必要があります。

ファームウェアは、結果の信号を正しく処理し、追跡する必要があります。

最後に、完成したタッチスクリーンは、対象製品の電気的および機械的条件内で動作する必要があります。

したがって、記載されているタッチ ポイントの最大数のみに基づいてタッチ IC を選択するだけでは、カスタム PCAP タッチスクリーンには十分ではありません。

「10 点タッチ」が仕様のすべてではない理由

タッチポイント番号は便利ですが、それはタッチスクリーン仕様の一部にすぎません。

どちらも 10 点タッチをサポートすると宣伝されている 2 つの PCAP ディスプレイについて考えてみましょう。

それらは依然として次の点で異なる場合があります。

• タッチセンサーの構造

• タッチIC

• ファームウェア

• センサーサイズとレイアウト

• カバーガラス

• タッチスクリーンのスタックアップ

• タッチ感度

• タッチ精度

• ノイズ処理

• 機械的統合

そのため、同じ「10 ポイント」仕様であっても、実際の製品で 2 つのディスプレイが同じように動作することを必ずしも意味するわけではありません。

これは、タッチスクリーンが他の電子部品や機械コンポーネントと一緒に動作する必要がある組み込みアプリケーションにとって特に重要です。

したがって、より完全な評価では、 最大のタッチポイント能力 と、 意図された動作条件下での信頼できるタッチ パフォーマンスの両方を考慮する必要があります。.

最大タッチ ポイントと必要なタッチ ポイント

タッチポイントが多ければ多いほど自動的に良いというわけではありません。

適切な仕様は、ユーザーが製品をどのように操作するかによって異なります。

たとえば、単純な産業用制御インターフェイスでは、同時タッチ ポイントが 1 つまたは 2 つだけ必要な場合があります。ジェスチャー コントロールを備えた高度なインターフェイスには、さらに多くのものが必要になる場合があります。消費者向けデバイスは、複数の指による対話をさらに活用する場合があります。

エンジニアリングの目的は、必ずしもタッチポイントの数を最大化することではありません。

代わりに、アプリケーションに適切な信頼性、応答性、精度を備えた必要な同時タッチ数を提供することです。

これはの場合に特に重要です 、カスタム表示プロジェクト。タッチ ポイントがどこでどのように使用されるかを定義せずに「10 ポイント タッチ」を指定すると、要件の重要な部分が不明確になる可能性があります。

マルチタッチ PCAP ディスプレイを選択する前に何を定義する必要がありますか?

マルチタッチ ディスプレイを選択または設計する前に、実際のタッチ要件を定義すると便利です。

少なくとも次のことを考慮してください。

• 必要な同時タッチ点数

• 一般的なタッチ ジェスチャ

• タッチポイントの間隔

• ディスプレイサイズとアクティブエリア

• カバーガラスとタッチスクリーンの積層構造

• 必要なタッチ精度

• タッチ応答要件

• 手袋操作（該当する場合）

• ウェットタッチ要件（該当する場合）

• EMIと電気環境

• 動作温度

• 機械設置条件

これらの要件が定義されると、PCAP センサー、タッチ IC、ファームウェア、および物理構造を完全なシステムとして評価できます。

投影型静電容量式タッチスクリーンの場合、タッチ ポイントの数は、タッチ IC によって提供される単純な数ではありません。

10 ポイント PCAP ディスプレイ には、適切なセンサー構造、複数のタッチ信号を処理できるコントローラー、適切なファームウェアとアルゴリズム、および必要な動作条件をサポートするタッチスクリーン設計が必要です。

しかし、これらのコンポーネントが 10 個のタッチ ポイントをサポートするように設計されているとしても、最終製品ではディスプレイが 10 個のタッチを確実に検出することになるのでしょうか?

統合後に 10 ポイント PCAP ディスプレイのパフォーマンスが異なるのはなぜですか?

スタンドアロン テストでは良好に動作したタッチスクリーンでも、最終デバイスに取り付けた後は動作が異なる場合があります。

その理由は、タッチスクリーンがより大きなシステムの一部になるためです。

最終製品には以下が導入される可能性があります。

• さまざまな接地経路

• 電源ノイズ

• DC/DCコンバータ

• モーターまたはリレー

• 高速デジタル回路

• 異なる FPC またはケーブル配線

• 金属製の筐体または機械構造

• タッチセンサーの上の追加レイヤー

これらの要因により、タッチスクリーン周囲の電気環境が変化する可能性があります。

マルチタッチ操作の場合、システムは複数のタッチ信号を同時に識別する必要があります。統合後に信号品質が変化すると、タッチポイントの検出と追跡が不安定になる可能性があります。

このため、マルチタッチ機能はスタンドアロンのディスプレイ サンプルだけではなく、最終製品のコンテキストで評価する必要があります。

カバーガラスはマルチタッチのパフォーマンスにどのような影響を与えますか?

カバー ガラス自体はタッチ ポイントの最大数を決定しませんが、PCAP タッチスクリーンの検出条件に影響を与える可能性があります。

ユーザーの指とタッチ センサー間の距離が離れると、センサーが利用できる容量性信号が弱くなる可能性があります。したがって、たとえばカバーガラスを厚くすると、検出距離の増加に合わせて最適化されたタッチスクリーン設計が必要になる場合があります。

これは、厚いカバーガラスがマルチタッチに対応していないという意味ではありません。

代わりに、センサー構造、タッチ IC 構成、およびタッチスクリーン全体のスタックアップを、必要なカバー ガラスに合わせて最初から設計する必要があります。

これは、産業機器、屋外端末、およびカバー レンズが追加の機械的保護を提供する必要があるその他の用途に特に関係します。

手袋を使用すると信頼性の高いマルチタッチのパフォーマンスが低下する可能性がありますか?

はい。

一般に、裸の指は、多くの種類の手袋よりも PCAP センサーとの容量結合が強くなります。効果は、手袋の素材、厚さ、構造、および手袋が指にどれだけぴったりフィットするかによって異なります。

したがって、裸の指では良好に動作するタッチスクリーンでも、手袋をした指を同時に使用すると動作が異なる場合があります。

これは、次のような手袋を簡単に取り外すことができないアプリケーションでマルチタッチが必要な場合に特に関係します。

• 産業機器

• 医療機器

• アウトドア用品

• 自動車制御

• 機械インターフェース

手袋操作が実際のユーザー要件の一部である場合は、最終段階の機能として追加するのではなく、タッチスクリーンの設計時に考慮する必要があります。

必要なタッチポイントの数も、実際のグローブのタイプでテストする必要があります。 「10 点タッチ」などの仕様は、それ自体では、あらゆるタイプのグローブで確実に 10 点操作ができることを保証するものではありません。

水はマルチタッチ検出に影響を与える可能性がありますか?

水によっても、PCAP タッチスクリーンの電気的状態が変化する可能性があります。

小さな水滴は局所的な信号を生成する可能性がありますが、大量の水や連続的な水膜は感知面の広範囲に影響を与える可能性があります。

タッチスクリーンの設計と動作条件によっては、次のような結果が生じる可能性があります。

• フォールスタッチ

• ミスタッチ

• タッチポイントが不安定

• 複数のタッチを区別するのが難しい

耐水性とウェットタッチ性能も異なる要件です。

タッチスクリーンは水の浸入を防ぐように設計できますが、表面が濡れているとタッチを正確に検出することが困難になります。

したがって、水にさらされる用途では、両方の要件を個別に評価する必要があります。

湿式操作中にマルチタッチが必要な場合は、乾いた指だけでテストするのではなく、アプリケーションで予想される実際の表面状態をテストに含める必要があります。

EMI はマルチタッチのパフォーマンスに影響を与える可能性がありますか?

タッチスクリーンは静電容量の比較的小さな変化で動作するため、EMI は PCAP タッチのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。

スイッチング電源、DC/DC コンバータ、モーター、サーボ ドライブ、高速インターフェイス、またはその他の電子機器からの電気ノイズが、センシング システムに干渉する可能性があります。

マルチタッチ アプリケーションの場合、システムは複数のタッチ信号を同時に識別して追跡する必要があるため、課題はさらに大きくなる可能性があります。

EMI の問題は次のように発生する可能性があります。

• フォールスタッチ

• ミスタッチ

• タッチポイントが不安定

• 機械の動作中に消えてしまうタッチ

• モーターまたはその他の電気負荷の起動時にのみ発生する問題

解決策は必ずしもタッチ感度を上げることではありません。

感度を高くすると、弱いタッチ信号の検出に役立ちますが、全体的なノイズ環境が制御されていない場合、システムが不要な信号の影響を受けやすくなる可能性もあります。

アプリケーションによっては、EMI 性能については、タッチ センサー、タッチ IC 構成、ファームウェア フィルタリング、FPC 配線、接地、シールド、電源アーキテクチャ、および周囲の電子機器に注意を払う必要がある場合があります。

エッジタッチの動作が異なるのはなぜですか?

マルチタッチのパフォーマンスは、アクティブ領域全体で必ずしも同じであるとは限りません。

タッチスクリーンの端は、中心とは異なる電気的および機械的状態になる可能性があります。センサーの形状、周囲の構造、機械的設置、および近くの導電性物質は、エッジ付近のタッチ信号の動作に影響を与える可能性があります。

これは、アクティブ領域の境界近くで複数の指を近づけて配置すると、より顕著になります。

したがって、ディスプレイの端近くのコントロールを使用するアプリケーションの場合は、中央領域のパフォーマンスがタッチスクリーン全体を表すと仮定するのではなく、エッジのパフォーマンスを検証に含める必要があります。

マルチタッチのパフォーマンスはどのようにテストする必要がありますか?

最も有用なマルチタッチ テストは、単にサンプルに 10 本の指を 1 回置くだけではありません。

テストでは、タッチスクリーンが実際に使用される条件を再現する必要があります。

実際の評価には次のものが含まれます。

タッチポイントの数が異なる

必要な同時タッチ数と少ないタッチ数をテストします。

例えば：

1 → 2 → 5 → 10 タッチポイント

目的は、最大数を検出できるかどうかだけでなく、同時タッチ数が増加してもタッチ追跡が安定しているかどうかを確認することです。

さまざまなタッチ位置

テスト：

• センターエリア

• 端付近

• コーナー

• 密集したタッチポイント

• タッチ位置のさまざまな組み合わせ

これは、センサーがアクティブ領域全体で一貫して動作するかどうかを識別するのに役立ちます。

実際のユーザーの状況

該当する場合は、以下を使用してテストします。

• 素指

• 実際の手袋

• 濡れた指

• 水滴や水膜

• タッチ速度の違い

• マルチフィンガージェスチャー

テスト条件は、一般的な実験室の設定ではなく、実際のアプリケーションを反映する必要があります。

最終的なシステム状態

組み込み機器の場合は、最終的なテストも実行する必要があります。

• メインボード

• 電源

• DC/DCコンバータ

• FPCとコネクタ

• バックライト構成

• 囲い

• 接地配置

• モーター、リレー、またはその他の主要な電気負荷

これは、電気環境がスタンドアロン開発セットアップとは大きく異なる可能性がある産業機器にとっては特に重要です。

マルチタッチ PCAP ディスプレイを注文する際には何を指定する必要がありますか?

のみを指定する代わりに、次のようにします。

10点タッチ

製品の実際のタッチ要件を定義することをお勧めします。

役立つ情報には次のものが含まれます。

この情報により、タッチ IC、センサー、カバー ガラスを個別に選択するのではなく、PCAP タッチスクリーンを完全なシステムとして評価できるようになります。

産業用ディスプレイには 10 点タッチが必要ですか?

いつもではありません。

適切なタッチポイントの数は、インターフェースとオペレーターが実際に機器をどのように使用するかによって異なります。

単純な産業用 HMI では、シングルタッチまたは 2 点操作のみが必要な場合があります。より高度なインターフェイスでは、複数指のジェスチャ、同時コントロール、またはズーム機能が使用されるため、より高度なマルチタッチ機能の恩恵を受けることができます。

同じ原理が医療、自動車、その他の組み込みアプリケーションにも当てはまります。

たとえば、 医療機器は 、同時に使用する指の数を最大化することよりも、手袋を使用した信頼性の高い操作、正確なタッチ位置、偶発的なタッチに対する耐性の方がメリットが大きい場合があります。

したがって、目標は、 単に利用可能な最大のタッチ ポイント数を選択するのではなく、必要なタッチ パフォーマンスを定義することです。

マルチタッチ機能を指定する正しい方法は何ですか?

有用なタッチスクリーン仕様では、 最大の機能 と 必要な信頼性の高いパフォーマンスを区別する必要があります。.

たとえば、次のように指定するだけではなく、

10点タッチ

より完全な要件は次のようになります。

指定された動作条件下で、信頼性の高い検出と追跡により、最大 10 個の同時タッチ ポイントをサポートします。

動作条件はアプリケーションに応じて定義する必要があります。

この区別は、カスタム PCAP タッチスクリーン開発の場合に特に重要です。

問題は、コントローラーが 10 個のタッチ ポイントを処理できるかどうかだけではありません。完全なタッチスクリーンは、選択したセンサー、カバー ガラス、ファームウェア、機械構造、および最終的なシステム環境で必要なパフォーマンスを提供する必要があります。

よくある質問

10 点 PCAP タッチスクリーンは同時に 10 本の指を検出できますか?

10 ポイント PCAP タッチスクリーンは、指定された動作条件下で最大 10 個の同時タッチ ポイントを検出および追跡するように設計されています。ただし、信頼性の高い 10 点動作は、センサーの設計、カバー ガラス、手袋、水、EMI、システム統合などの要因によって異なります。

タッチスクリーンが大きいほど、より多くのタッチ ポイントがサポートされますか?

自動的ではありません。画面サイズは物理的なセンサー領域と電極のレイアウトに影響しますが、それ自体でタッチ ポイントの最大数を決定するわけではありません。センサーのアーキテクチャ、タッチ IC の機能、ファームウェア、およびアプリケーションの要件も重要です。

タッチICはタッチポイントの数を決定しますか?

タッチ IC はマルチタッチ システムの重要な部分ですが、それだけが決定要因ではありません。 PCAP センサー、ファームウェア、物理スタックアップ、および動作環境も、最終的なタッチポイント機能に影響します。

厚いカバーガラスは 10 点タッチに影響しますか?

ガラスが厚いと指とセンサーの間の距離が増えるため、PCAP タッチスクリーンのセンシング条件に影響を与える可能性があります。より厚いカバー ガラスに合わせて適切なセンサーとタッチ構成を設計できますが、完全なスタックアップは開発中に評価する必要があります。

手袋や水によって、信頼できるタッチポイントの数が減少する可能性がありますか?

はい。手袋は容量結合を弱める可能性があり、水はタッチ表面に追加の電気信号を導入する可能性があります。どちらの場合も、タッチスクリーンの設計と動作条件によっては、複数のタッチ ポイントを区別することがより困難になる可能性があります。

産業用ディスプレイには 10 点タッチが必要ですか?

必ずしもそうとは限りません。必要なタッチポイント数は、ユーザー インターフェイスとアプリケーションに基づく必要があります。多くの産業システムでは、同時タッチ数を最大化することよりも、信頼性の高い 1 点または 2 点操作の方が重要な場合があります。

結論

投影型静電容量式タッチスクリーンの場合、タッチ ポイントの数は仕様の一部にすぎません。

ディスプレイは 10 点タッチ用に設計されている可能性がありますが、信頼性の高いマルチタッチ パフォーマンスは、 PCAP センサー、タッチ IC、ファームウェア、タッチスクリーン スタックアップ、機械的統合、および動作環境を含むシステム全体に依存します。.

カバー ガラス、手袋、水、EMI、エッジの状態、および最終的なシステム構成はすべて、複数のタッチ ポイントがどの程度確実に検出および追跡されるかに影響を与える可能性があります。

このため、最善のアプローチは、最初に実際のタッチ要件を定義し、現実的な動作条件下で完全なタッチスクリーンを評価することです。

カスタム PCAP ディスプレイ プロジェクトの場合、 FANNAL は タッチ センサー、タッチ IC、カバー ガラス、FPC、および関連する統合要件を一緒に評価して、目的のアプリケーションに適したタッチスクリーン構成を開発できます。