タッチスクリーン (タッチスクリーン) とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

タッチスクリーン (タッチスクリーン) の読み方

日本語表記

タッチスクリーン (タッチスクリーン)

英語表記

touchscreen (タッチスクリーン)

タッチスクリーン (タッチスクリーン) の意味や用語解説

タッチスクリーンは、コンピュータシステムにおける入力装置と表示装置の機能を一体化させた電子部品である。画面上に表示されたアイコンやボタンなどを、指や専用のペンで直接触れることによって操作を行うことができる。スマートフォンやタブレット端末の普及により、現代のデジタル社会において最も身近なユーザーインターフェースの一つとなった。従来のマウスやキーボード、トラックパッドといった間接的なポインティングデバイスとは異なり、画面上の対象物を直接指示できるため、直感的で分かりやすい操作性を実現する。この特性から、個人向けのデバイスだけでなく、銀行のATM、駅の券売機、飲食店の注文端末、工場の生産ラインを管理する産業用コンピュータなど、公共性の高い場所や専門的な業務環境においても幅広く採用されている。システムエンジニアとしては、このタッチスクリーンがどのような技術で成り立っているのか、そしてシステムに組み込む際に何を考慮すべきかを理解しておくことが重要である。 タッチスクリーンの位置検出技術には複数の方式が存在し、それぞれに異なる原理、長所、短所があるため、用途に応じて最適なものが選択される。最も代表的な方式として、抵抗膜方式、静電容量方式、赤外線方式、超音波表面弾性波方式が挙げられる。 抵抗膜方式は、圧力によって位置を検出する仕組みである。画面の内部に、微小な間隔を空けて配置された2枚の透明な導電膜が存在する。指やペンで画面表面を押すと、上の膜が下の膜に接触して通電する。このとき流れる電気の電圧変化を測定することで、押された位置の座標を特定する。構造が単純で製造コストが低い利点があり、指だけでなく手袋をした手や任意のペンなど、どんな物体でも操作が可能である。しかし、膜を重ねる構造上、画面の透過率が低く、表示がやや暗くなったり、経年劣化で反応が悪くなったりする欠点がある。また、複数の点を同時に検出するマルチタッチの実現が難しい。これらの特徴から、ATMやPOSレジ、携帯ゲーム機などで利用されてきた。 静電容量方式は、現在、スマートフォンやタブレットで主流となっている方式である。この方式は、人間の体が持つ微弱な電気（静電気）を利用する。画面表面のガラスには透明な電極が格子状に配置されており、常に微弱な電界が発生している。指のような導電性の物体が画面に近づくと、その部分の静電容量が変化し、電界に乱れが生じる。この変化をセンサーが検知することで、触れられた位置を高い精度で特定する。抵抗膜方式とは異なり、画面を押す圧力を必要とせず、軽く触れるだけで反応するのが特徴である。また、画面上に物理的な膜を重ねる必要がないため、透過率が高く、鮮明な表示が可能で、耐久性にも優れる。複数の指による同時操作、すなわちマルチタッチに容易に対応できる点も大きな利点である。ただし、導電性のない手袋や一般的なプラスチック製のペンなどでは操作できないという制約がある。 赤外線方式は、画面の縁に赤外線の発光ダイオード（LED）と、それを受光するセンサーを格子状に配置する。画面上には赤外線の格子網が形成されており、指やペンなどが画面に触れると、その物によって赤外線が遮断される。どの位置の縦と横の光が遮られたかを検出することで、座標を特定する。画面自体にセンサー層を設ける必要がないため、透過率が100%に近く、非常にクリアな表示が可能である。また、耐久性が高く、物理的な圧力も静電気も不要なため、指、手袋、ペンなど、光を遮るものであれば何でも操作できる。一方で、画面の縁にフレームが必要になるためデザインに制約があり、センサー部分に埃や水滴が付着すると誤作動の原因となることがある。主に大型のデジタルサイネージや電子黒板、公共施設の案内端末などで採用される。 超音波表面弾性波方式（SAW方式）は、ガラス基板の表面を伝わる超音波を利用する。画面の端に配置された発信子から超音波のパルス（表面弾性波）を発信し、それが反対側の端にある受信子に届くまでの時間を計測している。指など柔らかい物体が画面に触れると、その部分で超音波が吸収され、波が減衰する。この減衰した位置とタイミングを検出することで、触れた座標を割り出す。赤外線方式と同様に画面上にセンサー層を必要としないため、透過率と耐久性に優れる。また、位置検出の精度も非常に高い。しかし、画面上の傷や水滴、埃などの異物に弱く、誤作動しやすいという欠点がある。また、指のような柔らかい物体でなければ波を吸収しにくいため、硬いペンなどでの操作には向かない。医療用モニターや金融端末など、高い信頼性とクリアな表示が求められる専門分野で利用されることが多い。 システムエンジニアがタッチスクリーンを用いたシステムを構築する際には、これらの各方式の特性を理解し、システムの要件に最適なものを選定する必要がある。例えば、不特定多数の利用者が手袋をはめたまま操作する可能性がある屋外の券売機には抵抗膜方式や赤外線方式が適している一方で、個人のスマートフォンには高い視認性とマルチタッチ性能が求められるため静電容量方式が最適となる。また、ハードウェアの選定だけでなく、ソフトウェア側の設計も極めて重要である。タッチ操作に適したユーザーインターフェース、例えばボタンの大きさや間隔、操作に対するフィードバック（振動や効果音）などを考慮することで、ユーザーにとって使いやすいシステムを実現できる。タッチスクリーンの性能を最大限に引き出すためには、ハードウェアとソフトウェアの両面からのアプローチが不可欠である。