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感度8倍のタッチ・パネル、実現技術をシャープが解説

Tech-onより。
感度8倍のタッチ・パネル、実現技術をシャープが解説

従来に比べて感度を8倍に高めた静電容量式のタッチパネルについて、
シャープが実現技術を明らかにしています。

手段としては駆動方式を逐次駆動⇒並列駆動へ変更。得られた出力を演算処理で信号化しています。
ライン数が増えることにより得られる信号も大きくなるとのことです。
また従来はディスプレイからの雑音対策のためタッチパネルとディスプレイを離していましたが、
テレビ用チューナー向けの技術を応用して雑音をキャンセルし、パネル全体を薄型化できるとしています。

今回の実現技術は駆動方式・IC側の改善ですが、タッチパネルのセンサー側の設計は
どうなっているのでしょうか。
これまでタッチセンサーは駆動方式によりパターン設計が異なっていた印象ですが、
気になるところです。

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従来に比べて感度(S/N比)を約8倍に高めた静電容量式タッチ・パネルの
実現技術を、シャープが明らかにした。
このタッチ・パネルは2012年12月10日に同社が発表したもので、
2013年3月15日に量産を開始する予定(Tech-On!関連記事)。
画面サイズが大きくなっても感度を維持できる駆動方式の採用によって、
20型でのペン入力時のS/N比を従来方式の約8倍に高めた。
さらに、タッチ・パネルをディスプレイに付けたときの全体の厚みを薄型化できる技術も
導入している(図1~図3)。

図1 鉛筆を使って、20型のタッチ・パネル付きディスプレイに手書き入力
図1 鉛筆を使って、20型のタッチ・パネル付きディスプレイに手書き入力

図2 60型4K×2Kのタッチ・パネル付きディスプレイに、手袋をはめた手で入力
図2 60型4K×2Kのタッチ・パネル付きディスプレイに、手袋をはめた手で入力

図3 60型4K×2Kのタッチ・パネル付きディスプレイでのマルチタッチのデモ
図3 60型4K×2Kのタッチ・パネル付きディスプレイでのマルチタッチのデモ


一般に画面サイズが大きくなるとディスプレイからの雑音(ノイズ)も大きくなるため、
タッチ・パネルの感度が劣化してしまう。
この課題を解決するために同社は、画面サイズの拡大に対応してタッチ検出のための
信号も大きくなる技術を導入した。具体的には、従来の逐次駆動方式に替えて並列駆動方式を採用した。

逐次駆動方式では、配線1ラインずつ順番に駆動して信号を読み取る。
これに対して、並列駆動方式では複数ラインを同時に駆動して出力を読み取り、
そこから演算処理によってタッチ検出のための信号を求める。
複数ラインを同時に駆動することで出力が増すため、
演算処理によって得られるタッチ検出のための信号も大きくなる。
タッチ・センサの線間隔が同じであれば、画面サイズを大型化してもS/N比が劣化することなく、
一定に維持できる。同社は60型のタッチ・パネルまで開発している。

同社はさらに、タッチ・パネル付きディスプレイ全体の厚みを薄型化できるように、
雑音の影響を低減するための技術を導入した。
ディスプレイからは雑音が発生しており、その影響を抑えるために、
ディスプレイとの間にスペースを設けてタッチ・パネルを取り付ける必要がある。
このスペースを不要にして薄型化を可能にするために、同社はテレビ用チューナー開発で培った
低雑音アンプ技術を応用し、ディスプレイからの雑音の影響を抑えた。
1ラインずつ信号を書き込むディスプレイからの雑音には特徴があるため、
これに基づいて雑音をキャンセルする。

 今回のタッチ・パネルは、タッチ・センサ・シートとコントローラICから成る(図4、図5)。
コントローラICの構成は画面サイズによって異なる(図6)。
5型(スマートフォン向け)ではアナログ・フロントエンドとデジタル・フロントエンド、
CPUを一体化した1チップ構成、7型(タブレット端末向け)では
アナログ・フロントエンドとデジタル・フロントエンドを一体化したICとCPUの2チップ構成、
20型(モニター/テレビ向け)ではアナログ・フロントエンドとデジタル・フロントエンドの2チップ構成、
60型(電子黒板/テーブルPC向け)ではアナログ・フロントエンド3個と
デジタル・フロントエンド1個の4チップ構成である。
アナログ・フロントエンドは、駆動、出力の読み出し、アンプ、A-D変換を担う。
デジタル・フロントエンドでは、出力からタッチ検出用の信号を求めたり、
その信号からタッチ位置を求めるための演算処理を行う。

図4 20型のタッチ・センサ・シート
図4 20型のタッチ・センサ・シート

図5 コントローラIC
図5 コントローラIC

図6 タッチ・パネルのシステム構成図
図6 タッチ・パネルのシステム構成図
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タッチパネル−技術開発・市場・アプリケーションの動向−タッチパネル−技術開発・市場・アプリケーションの動向−
(2012/10/26)
西野 利晴、西川 武士 他

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要点解説 タッチパネル要点解説 タッチパネル
(2009/11)
越石 健司、黒沢 理 他

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  • 2013/1よりディスプレイ周りの技術情報を掲載。

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