手袋入力・非接触入力からフレキシブル化まで

高機能化が進む静電容量方式タッチパネル

過酷な環境下での使用、大型ディスプレイへの対応、曲面など多様な形状への対応など、電子機器の多様化にともない、静電容量方式タッチパネルもまた進化し続けています。

静電容量方式タッチパネルはここまで進化した

独自のパターニング技術と適切なIC選定のノウハウにより
さまざまな利用シーンに対応する高機能タッチパネルを実現

静電容量方式タッチパネルは、指とセンサーの間で発生するわずか数pFという微弱な静電容量の変化を信号として使用します。信号がとても小さいために、水滴や手袋のような干渉物による外部からのノイズは誤動作や機能不良を引き起こす原因となります。
NISSHAは、つぎの3つのポイントを改善することによって、このようなノイズ環境下でも正確に操作できる静電容量方式タッチパネルを開発しました。

独自の両面パターニング技術によるセンサーパターンの精密化

NISSHA独自のフィルム両面同時パターニング技術により、X,Y電極位置の公差が小さい、より精密なセンサー配列を実現しました。その結果、センサー個体間のばらつきが小さくなり、コントローラーICをよりシビアにチューニングできるようになりました。

ITOの低抵抗化

電極材料のITOを低抵抗化することで、ノイズの影響を軽減しました。
ITO電極の抵抗を低くすることで、指でパネルをタッチした際の電流信号の変化が大きくなります。信号値が大きくなるために、ノイズの影響を受けにくくなるのです。

適切なIC 選定のノウハウの蓄積

静電容量方式タッチパネルの特性は、コントローラーICによって決められる要素が多くあります。NISSHAではお客さまの用途に応じて最適なICを選定するノウハウを蓄積しています。

ホバー(非接触)入力

医療現場やデジタルサイネージなどの用途で、パネルに触ることなく入力する操作技術「ホバー入力」のニーズが高まっています。
静電容量方式タッチパネルは、指がパネルに振れたことを検出するのではなく、指とセンサーの間の静電容量変化を検出しています。したがって、パネルに触れるよりも高い位置にある指先を検出することで、非接触での入力が可能になります。

NISSHAは、低抵抗な導電パターンの採用とコントローラーICの最適化により、ホバー入力に対応した静電容量方式タッチパネルを開発しています。

非接触対応(指先-センサー間距離):50mm程度

このような場面で活用できます

衛生管理が厳しい現場
 医療現場、食品を扱う工場、商店など
不特定多数の人が扱う公共設備
 デジタルサイネージ
 自動券売機、ATMなど
指紋汚染を嫌う製品
 テレビ、モバイル機器など

水や油に濡れても反応する

静電容量方式のタッチパネルは、指先とセンサーの間の静電容量の変化を入力信号として検出しています。そのため、油や水のような導電性の液体でパネルの表面が濡れていると、その液体によって発生する静電容量が大きなノイズとなり、指からの入力信号が検出できなくなる問題がありました。

NISSHAではセンサーパターンの高精密化、最適なコントローラーICの選定により、油や水で濡れた表面上でも正確にタッチ操作ができる静電容量方式タッチパネルを実現しました。

食塩水噴霧後の操作デモ

3%食塩水をパネル表面に噴霧して濡らした状態でも正常にコントロールすることが可能です。

このような場面で活用できます

屋外での使用
 雨天時、降雪地など多湿、結露する場所での使用
産業用
 冷蔵倉庫、温室、屋外の作業現場
レジャー
 海や川、雪山での使用
 自転車、バイク、スキー、スノーボードなどの
 屋外スポーツでの使用

手袋での入力OK

手袋はゴムや繊維布などの絶縁体でできています。手袋を装着してタッチパネルに触れると、指とセンサーの間の絶縁体の距離が大きくなるために、入力信号は弱くなってしまいます。

NISSHAの静電容量方式タッチパネルは、センサー電極の低抵抗化とICの最適化により、手袋装着時の微弱な信号を正確にとらえます。

ゴム手袋を装着しての動作デモ

厚さ2mmのゴム手袋を装着して入力が可能です。
布製手袋でも厚さ1.5mmで操作可能であることを確認しています。

このような場面で活用できます

医療現場で
 ゴム手袋を装着した状態での医療機器の操作
工場などの産業用
 製造現場などでの機器の操作
 冷蔵倉庫などでの情報端末の操作
寒冷地の屋外使用
 手袋をした状態での情報端末の操作

ペンでの入力OK

イラスト作成の現場などで使用されているタブレット端末ではスタイラスペンが使用されます。スタイラスペンのペン先とタブレット端末のパネルとの接触面積は非常に小さいため、静電容量方式タッチパネルでは入力信号が小さくなってしまい、ノイズの影響を受けやすくなるという課題が有りました。

NISSHAの静電容量方式タッチパネルではセンサー電極の低抵抗化とICの最適化により、ペン先の微弱な信号を増大してノイズの影響を受けにくくしています。
また、フォトエッチングによって形成する線幅10μmのセンサーパターンは、従来の静電容量方式タッチパネルよりも高密度なセンサー配列を実現しました。ユーザーがパネル上で描く繊細なデザインも忠実に描画することができます。
ペンはアクティブスタイラス、パッシブスタイラスに対応可能です。

このような用途で活用できます

イラスト、漫画、アニメなどの描画用タブレット、電子黒板

分厚いカバーパネル越しでも操作可能

入力信号が小さくなるカバーパネル越しの操作は静電容量方式タッチパネルの課題でした。 プラスチック成型品のカバーパネルは1~2mm程度の厚みがあります。そのために操作する指とセンサー間の距離が大きくなってしまうことから、静電容量の変化は小さくなります。

NISSHAではこの課題を、低抵抗ITO薄膜の細密パターニング技術やコントローラーICの最適化によって克服してきました。
NISSHAではガラスパネルに貼合したタッチパネルモジュールだけでなく、プラスチック成形品のディスプレイ窓部にタッチパネルを貼合した筐体モジュールの提供にも対応しています。

 

このような用途で活用できます

車載ディスプレイ(CID)、電化製品の操作パネル

新しい導電材料を使った
これからの静電容量方式タッチパネルを開発

従来の静電容量方式タッチパネルのセンサー電極には抵抗値150Ω程度の高抵抗なITOが使われていました。抵抗値の高いITOでは、タッチパネルの面積が大きくなると応答速度が遅くなるという課題が有ります。またITO膜は硬くて脆いため、折り曲げたり丸めたりして使用することができません。

NISSHAはこれらの課題を解決する新しい導電材料の開発に取り組み、静電容量方式タッチパネルの用途を広げています。

曲げて使いたい

現在、フレキシブルな情報端末の開発が活発に行われており、タッチパネルのフレキシブル化にも期待が膨らんでいます。
静電容量方式タッチパネルのセンサーに使用される導電材料はITO膜です。ITO膜は結晶化した無機材料で、硬くて脆い性質を持っています。そのために曲げると容易にクラックが入ってしまい、センサーは断線を起こします。
スマートフォンやタブレット端末のタッチパネルには静電容量方式が使用されており、これらのデバイスのフレキシブル化を実現するために、タッチパネルの屈曲性を向上することが重要な課題となっています。
NISSHAは、”Agナノワイヤーインク”という新しい導電材料を使って、タッチパネルのフレキシブル化に取り組んでいます。

Agナノワイヤーインクは、nmサイズの銀粒子を樹脂成分に分散したインクで、その銀粒子は細長い針状の形をしています。Agナノワイヤーインクの塗膜では、無数の針状銀粒子が塗膜の中で接点を持ちながら分散されています。樹脂成分は柔軟性に優れた材料を使用することで折り曲げても割れにくい膜が形成されます。塗膜を曲げても、針状の銀粒子は接点を保ち続けるため、導電性を損なうことはありません。このような特徴から、Agナノワイヤーインクはフレキシブルデバイス開発のソリューションとして注目を浴びています。

その一方で、Agナノワイヤーインクはパターニング技術の確立が進んでいないという課題がありました。塗膜としてフィルム全面に塗工することは容易にできますが、その塗膜をセンサーパターンに加工することは困難でした。特にタッチパネルのセンサーは線幅10μmの非常に細かいパターンです。Agナノワイヤーインクは樹脂塗膜であるために従来のようなフォトエッチングでは加工できないうえ、配線加工で一般的に活用されているスクリーン印刷で使用するにはあまりにも粘度の低い材料です。

NISSHAは、Agナノワイヤーインクに対応した独自の微細パターニング技術を開発。

屈曲径φ6mm×20万回の屈曲試験後も抵抗値の変化しないタッチパネルを実現しました。この技術により、ディスプレイやスマートフォンなど、さまざまな新しいデバイスの開発に貢献します。

このような用途で活用できます

 折り畳み式(フォルダブル)スマートフォン
 ウェアラブル機器
 ロールスクリーン型ディスプレイ

大型化に対応

ディスプレイの大型化に伴い、タッチパネルもそれに対応するニーズが高まっています。しかし、センサーパターンにITOを使用した静電容量方式タッチパネルでは、ITOの抵抗値が高いために応答速度が遅いという課題があり、大面積化は困難でした。
また、パターニング加工に使用するマスクサイズも大面積に対応するものが有りませんでした。
そのため、大面積のタッチパネルにはCuメッシュ電極が使用されていますが、Cuメッシュは光線透過率や、メッシュセンサーが視認できてしまうという問題がありました。

NISSHAはタッチパネルの大面積化という課題を、低抵抗かつ透過性に優れた導電材料の開発と、多丁間の連結によるパターニング技術の確立という2つの取り組みで解決しました。

導電材料

低抵抗のITO:シート抵抗 150Ω/□→70Ω/□
Agナノワイヤーインク:シート抵抗 50Ω/□

多丁間の連結によるパターニング

 500mm*1000mmのシートサイズまで加工可能

 

この技術を活用して、32インチまでの静電容量方式タッチパネルの開発に成功しています。

このような用途で活用できます

 大型ディスプレイ
 電子黒板
 デジタルサイネージ

最新のタッチパネルを使えば使用用途が広がります

作業現場のタッチパネル

プロ仕様のDisplay(例 : デザイナー向け)

医療現場でのタッチパネル

車載向け曲面大型ディスプレイ

マリン仕様

工場内機器のタッチパネル

静電容量方式タッチパネルの受託開発・受託生産を承ります

NISSHAでは、お客さまのご要望に応じたカスタム製品の生産を承っております。
お問い合わせフォームよりお気軽にご連絡ください。

受託開発について

お客さまからいただいた仕様に応じて、材料選定から生産までお引き受けすることができます。
フィルムセンサーの製造から、カバーパネル貼合モジュールまで、ご要望に応じた製品形態で納品させていただきます。

フィルムデバイスに関するお問い合わせ

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