徹底解説！抵抗膜方式｜タッチパネルが動く仕組みとは？あなたの指先で操作できるワケ

WHAT IS RESISTIVE

抵抗膜方式タッチパネルとは？

抵抗膜方式タッチパネルは、2枚の透明電極膜をわずかな隙間を設けて重ね合わせた構造で、指などで圧力を加えると、接触箇所の電気抵抗値が変化し、その変化を検知することで位置を特定する方式です。シンプルな構造と扱いやすさから、さまざまな分野で広く普及しているタッチパネル方式です。

抵抗膜方式タッチパネルの特長

特に産業用途で根強い人気を誇るタッチパネル方式

抵抗膜方式は特にFA（ファクトリーオートメーション）など、多くの産業用途において採用されている仕組みで長年にわたり幅広い用途に採用されている信頼性の高いタッチパネル。2枚の「電気導電性のある膜（ITO:Indium Tin Oxide/酸化インジウムスズ）＝ITO透明導電膜」が触れたことで発生する電気の電圧を計測することによって位置を検出します。「感圧式」と呼ばれる事もあります。安定性、位置精度、導入しやすさ、低コストなどのメリットがあります。

手袋をしながら操作ができるタッチパネル

画面に表示された絵やアイコン、メニュー等の領域に手やペンで圧力を加えることにより、接触箇所の画面位置情報を感知して任意の操作を行うことができます。感圧式のため、手袋をしながら操作ができるという特性から、特に誤操作が許されない産業用機械や装置のオペレーション他、民生のあらゆる画面をタッチして操作することができるディスプレイには現在でも抵抗膜方式が数多く採用されています。

HOW IT WORKS

抵抗膜方式タッチパネルの仕組み

荷重によって入力位置を検出

電極（透明導電膜）が形成された透明なフィルムやガラスの基板を、電極が向かい合うように貼り合わせた2層構造になっており、パネルが押されると上部基板がたわみ、上下のそれぞれX軸とY軸の電極が接触・導通することで入力を検知します。この上下の電極を挟む形で、小さな突起物である絶縁体（ドットスペーサー）を配すことで、無入力時のショートを防止しています。抵抗膜方式タッチパネルは、大きく分けて「アナログタイプ」と「デジタル（マトリックス）タイプ」の2つに分けられます。

アナログ抵抗膜方式

アナログ抵抗膜方式は、上下の電極基板にそれぞれタッチ検出と場所を検出する「4線式」と、片方の電極基板でタッチを検出、もう片方で場所を検出する「5線式」の2つの主な構成パターンに分かれます。この他にも、4線式に補助電極を加えて検出精度を高めた「8線式」や、5線式の検出精度を高めた「7線式」といった方式も存在します。8線式や7線式は、4線式や5線式よりも検出精度が高い一方で、電極の数や部品数が増えるため、コストが高くなる傾向にあります。

DMCでは、主に「4線式」を採用し、高い耐久性が求められるモデルには「5線式」を採用しています。さらにDMCが独自で開発したタッチパネルコントローラとの併用で、より高精度な位置検出や位置補正、さらにはさまざまな感度調整を行うことができます。

アナログ抵抗膜4線式タッチパネル

シングルタッチタイプ

アナログ4線式抵抗膜方式は、電極を設けた2枚の基板（主にPETフィルムやガラス）を対向させ、基板同士の接触を防ぐ絶縁材（ドットスペーサー）を間に配置して貼り合わせた構造です。一方の上部基板には「X軸」方向、もう一方の下部基板には「Y軸」方向の電極配線が並行に配置されており、タッチした位置（X/Y座標）における圧力を感知し、電圧の変化を検出して座標を特定することでタッチ位置を検出します。

指やスタイラスでパネル表面を押すと、接触した位置に対応するX軸とY軸の線がショートし、その際の電流の変化を検出することで、正確な座標値を得ることができます。このシンプルな構造ながら、高い信頼性とコストパフォーマンスを実現しているため、様々な電子機器やディスプレイに広く採用されています。

X座標測定時、上部基板のX座標軸の電極に、一方をVcc、もう一方の電極をグランド(GND)とし電圧を供給します * 。この状態でタッチパネルを入力（押下）すると上部基板と下部基板が接触し入力した点（xl）のX座標抵抗膜の電圧値が下部基板で検出されます（A_in）。この電圧値はVcc側では大きくなり、E点ではA_in= Vccとなります。GND側では検出電圧値は小さくなり、A点ではA_in= 0V * となります。

このA_inの電圧値からA/D変換を行い、座標データを算出します。次に下部基板のY座標軸の電極に電圧を供給し上部電極でY座標を測定し、これらを交互に繰り返すことにより入力点の座標値を決定します。

* コントローラ回路、タッチパネル内に於ける損失を除く。現実には回路中で損失が発生する為、実際の電圧検出幅はVcc - GNDより小さくなります。

抵抗膜4線式シングルタッチを採用したタッチパネル

抵抗膜方式軽荷重タッチパネル

LSTSERIES

独自製造技術を採用した4線式軽荷重タッチパネルで「抵抗膜でスマホのような軽いタッチ」を実現。従来の確かなタッチ操作と低コストでマルチタッチのような操作を導入できます。

抵抗膜方式ハイエンドタッチパネル

QSTSERIES

耐湿性に優れたテールに指紋が目立たず視認性を高めた高機能抵抗膜4線式タッチパネルハイスペックモデル。感圧による入力検知でノイズの心配がなく、手袋操作やペン入力ができます。

マルチタッチタイプ

従来の抵抗膜4線式（シングルタッチ）に、DMCが独自開発した「マルチタッチ機能」を追加したタッチパネルです。従来の4線式（シングルタッチ）では1面だった検出面を格子状に分割し、それぞれの格子（セル）が独立した小さなタッチパネルとして機能することで、複数の指で同時に触れた位置を検出します。

この方式では、抵抗膜4線式の利点を活かしつつ、センサーを微細なセル状に分割し、各セルが独立して機能します。これにより、異なるセル間での同時入力（マルチタッチ）が可能となり、複数点の同時検出を実現しています。さらに、動作荷重の最適化により、静電容量方式に匹敵するスムーズなジェスチャー操作も可能になりました。

具体的には、1枚のタッチパネルを縦横方向に複数の「セル」に分割し、各セルが独立した抵抗膜4線式タッチパネルとして機能します。例えば、X軸センサーを15分割、Y軸センサーを12分割する場合、合計180個のセルを形成した小型のタッチパネルが展開され、統合されて1枚のタッチパネルを形成します。

また4線式タッチパネルの特性上、1つのセル内では同時に1か所のタッチしか認識できませんが、同一セル内で複数点が押下された場合はその中間点が1点の入力として出力されます。これにより、高精度な多点検出と、従来の4線式タッチパネルの利点を両立させています。

抵抗膜4線式マルチタッチを採用したタッチパネル

抵抗膜方式軽荷重マルチタッチパネル

MTR-GSERIES

入力荷重大幅低減、高出力コントロール。抵抗膜でマルチタッチジェスチャー。

アナログ抵抗膜5線式タッチパネル

4線式は、タッチパネルの上部基板にX軸、下部基板にY軸の位置検出機能を配置しています。一方、5線式は、XY軸の位置検出機能を下部基板に集約することで、上部基板のITOフィルムが傷ついても、傷ついた部分以外の位置検出機能が損なわれることがありません。5線式では、電圧の検出を上部の電極で行い、X軸とY軸の両方の配線を下部の電極に配置することで、位置検出を行います。

抵抗膜5線式タッチパネルは、透明導電膜が設けられた素材（主にPETフィルムやガラス）を透明導電膜同士が向かい合う方向に貼り合わせ、指或いはペンで押した時、透明導電膜同士が接触することによってタッチパネル入力が行われます。この上下に向い合った素材は、一方でX/Y平面座標回路を構成し、もう一方で検出回路を構成します。

X座標測定時、下部基板のX軸座標軸の電極に、一方をVcc、もう一方の電極をグランド(GND)とし電圧を供給します * 。この状態でタッチパネルを入力（押下）すると上部基板と下部基板が接触し入力した点（xl）のX座標抵抗膜の電圧が上部基板で検出されます（A_in）。この電圧値はVcc側で大きくなり、E点ではA_in= Vccとなります。

グランド電極側では検出電圧値は小さくなり、A点ではA_in= 0V * となります。このA_inの電圧値からA/D変換を行い、座標データを算出します。同様にY座標軸に電圧を印加しY座標を測定し、これらを交互に繰り返すことにより入力点の座標値を決定します。

* コントローラ回路、タッチパネル内に於ける損失を除く。現実には回路中で損失が発生する為、実際の電圧検出幅はVcc - GNDより小さくなります。

抵抗膜5線式を採用したタッチパネル

抵抗膜方式5線式タッチパネル

FSTSERIES

打鍵寿命は4線式の3.5倍3,500万回以上使い易さはそのままに高耐久性を実現。

デジタル抵抗膜方式

上部と下部にそれぞれに形成した短冊状の2枚電極X/Yを交互に向かい合わせ直角に交わるよう構成。各電極の片側からそれぞれ配線を配し、タッチした時のX座標、Y座標の導通があったポイントを位置検出します。

STRUCTURE

静電容量方式タッチパネルの構造

抵抗膜方式タッチパネルの構造は、空気層を介した上層と下層からなる構造で主にPETフィルムやガラスが用いられます。これら素材の両層間の内側に透明導電性物質（ITO:Indium Tin Oxide/酸化インジウムスズ）がコーティングされており、中間部に絶縁ドットを配して隔離させることで、圧力で接した部分のみを読み取ることができます。

抵抗膜方式の各エリア構成

抵抗膜方式タッチパネルは一般的に大きく分けて「1）絶縁エリア」「2）入力禁止エリア」「3）可視エリア（VA：Viewing Area）」「4）入力エリア（AA：Active Area）」の4つのエリアに分かれて構成されています。

絶縁エリア：
電極の銀配線パターンを印刷している領域で、接着材もこの領域を使って貼り付けます。

入力禁止エリア：
絶縁エリアと入力エリア間における構造上のデッドスペースです。デッドエリアとも言われます。

可視エリア：
実際に液晶からの映像が表示される領域です。ビューイングエリアとも言われます。

入力エリア：
タッチパネルの入力が検出できる領域です。アクティブエリアとも言われます。

フィルム/ガラス構造

抵抗膜方式ではもっとも一般的な構造で、上部にフィルム、下部にガラスを採用したタッチパネルです。フィルム側にX軸、ガラス側にY軸の透明導電膜がそれぞれ向き合う方向で設けられており、タッチパネル四隅の絶縁エリアに粘着剤、透明導電膜間には複数のドットスペーサーを設けて貼り合わせることで一枚の抵抗膜方式タッチパネルを構成します。

ガラス/ガラス構造

タッチパネル上部、下部ともにガラスを採用した構造のタッチパネルです。フィルム/ガラス構造と同様に、上部ガラスにX軸、下部ガラスにY軸の透明導電膜がそれぞれ向き合う方向で設けられており、タッチパネル四隅の絶縁エリアに粘着剤、透明導電膜間には複数のドットスペーサーを設けて貼り合わせることで一枚の抵抗膜方式タッチパネルを構成します。

PROS & CONS

抵抗膜方式タッチパネルの長所と短所

抵抗膜方式の長所

優れたコストパフォーマンスと汎用性

抵抗膜方式タッチパネルは、シンプルな構造と確立された製造技術により、低コストで信頼性の高い入力デバイスを実現しています。特に、上下の導電層が接触することで位置を検出する基本的な仕組みは、安定した動作と高い信頼性を両立させています。また、指だけでなく、スタイラスペンや手袋をした状態でも操作が可能なため、産業用機器や屋外での使用、医療現場など、様々な環境での利用に適しています。使用する道具を選ばない柔軟な入力方式により、幅広いユーザーに対応できる汎用性を備えています。

確実な操作性と優れた耐環境性

抵抗膜方式タッチパネルは、確実な押下感が得られることから、操作の確認が容易で誤動作が少ないという特長があります。また、外部からのノイズの影響を受けにくく、電磁波や静電気の多い環境でも安定して動作します。さらに、防塵・防滴性能にも優れており、製造現場や建設現場、飲食店など、過酷な環境下での使用にも対応可能です。温度変化や湿度の影響も比較的受けにくいため、幅広い温度範囲での使用も可能で、屋外設置の機器にも適しています。過酷な環境下でも、容易な交換性とコストパフォーマンスで柔軟な運用が可能です。

シンプルな構造による高い信頼性

抵抗膜方式タッチパネルは、上下の導電層とスペーサーによるシンプルな構造を採用しているため、故障のリスクが低く、長期的な信頼性に優れています。部品点数が少ないことから、修理やメンテナンスも比較的容易です。また、導電層にPETフィルムを使用することで、割れにくく、落下時の衝撃にも強い特性を持っています。この堅牢な構造により、産業機器や公共端末など、長期使用が想定される機器に適しており、安定した稼働を実現します。

豊富な実績と確立された技術

抵抗膜方式タッチパネルは、長年にわたり産業用機器や公共端末、POS端末などで使用されてきた実績があり、その信頼性と性能は広く認められています。製造技術が確立されていることから、安定した品質での量産が可能で、カスタマイズ要求にも柔軟に対応できます。また、システム設計やソフトウェア開発においても豊富な知見が蓄積されており、新規開発時のリスクを低減できます。これらの実績と技術の蓄積により、様々な用途に応じた最適なソリューションを提供することが可能です。

豊富なオプションと素材

抵抗膜方式タッチパネルは、フィルムの表面処理技術の進化により、反射を抑えたクリアな視認性を実現し、明るい環境下でも画面を見やすくすることができます。他にもUVカットによる日焼けの防止、指紋の付着を抑えたり、抗菌機能やのぞき見防止によるプライバシー保護機能を付加することができます。さらに、フィルム素材を薄ガラス素材に変更することで、デバイスの厚みを抑え、且つ堅牢性・視認性を大幅に高めたシンプルで使いやすいデザインのタッチパネルディスプレイを実現することができます。

省電力設計で幅広い用途

抵抗膜方式タッチパネルは、静電容量方式と比較して消費電力が少ない点が特長です。入力時のみ電力を消費する仕組みのため、バッテリー駆動機器に適しており、電池の持ちを長くすることができます。電力消費量の少なさから、機器の稼働時間を向上させることが可能です。そのため、スマートフォンやタブレットなどのモバイル端末だけでなく、産業用機器や医療機器、POS端末など、現在もなおタッチパネルのスタンダード製品として幅広い分野で採用され続けています。

抵抗膜方式の短所

抵抗膜方式タッチパネルは、2枚の導電性フィルムが接触することで位置を検出する仕組みのため、パネル表面に物理的な圧力を加える必要があります。このため、軽いタッチでは反応しない場合があり、操作性が静電容量方式に比べて劣ることがあります。また、フィルム同士が接触する構造上、繰り返しの使用によってフィルムが摩耗したり、変形したりする可能性があり、長期使用による耐久性の低下が懸念されます。特に、頻繁にタッチ操作を行う環境では、経年劣化による感度の低下や誤動作が発生するリスクがあります。

さらに、抵抗膜方式は複数点同時タッチ（マルチタッチ）に対応するのが難しく、ピンチイン・アウトや回転などのジェスチャー操作を実現するには不向きです。これは、2枚のフィルムが接触する仕組み上、複数の接触点を正確に検出することが技術的に難しいためです。そのため、マルチタッチを必要とするスマートフォンやタブレットなどのデバイスには適していません。

また、抵抗膜方式タッチパネルは、表面にフィルムを使用するため、光透過率が静電容量方式に比べて低く、ディスプレイの表示がやや暗くなったり、色味がくすんだりする傾向があります。特に、高精細な画面表示が求められる用途では、視認性の面で劣る場合があります。さらに、フィルム表面が柔らかいため、傷がつきやすく、定期的なメンテナンスや保護フィルムの貼り替えが必要になることもあります。

最後に、抵抗膜方式はパネルが大型化すると、フィルムの均一性を保つのが難しくなり、感度のばらつきが生じる可能性があります。このため、大画面のタッチパネルには他の方式が採用されることが多く、抵抗膜方式は小型から中型サイズのパネルに限定される傾向があります。

DMCの抵抗膜タッチパネルはここが違う！構造・環境要因対策ソリューション

DMC「独自開発コントローラ」によるタッチ感度調整

DMCでは、抵抗膜方式タッチパネルの構造上の要因や環境下における欠点を補い解消できる「タッチパネルコントローラ」を自社開発。実際の使用環境でタッチ感度による使いづらさや、抵抗膜方式における構造上の制約をクリアした様々なタッチ感度調整を実現しています。環境や状況に合わせた最適な調整をサポートします。

例えば、軽荷重用のタッチコントローラでは、タッチ圧力のアナログデータをデジタルのデータに変換して、タッチパネルのX座標とY座標それぞれを1024段階で区別した座標データに変換することができるため、非常に細かく正確な座標検出が行えます。これにより、抵抗膜方式でも滑らかな線を描いたり、小さなボタンをより正確に押すことができます。

また、環境ノイズの要因の一つとして、水のような容量変化を起こす物質が挙げられます。水滴や水しぶきがかかるような現場で誤動作が発生しないよう、水の容量変化を検知するアルゴリズムにより、水が掛かったエリアのタッチ検出を停止することもできます。

DMC独自開発静電容量タッチコントローラ

タッチパネルコントローラ

TSC-52SERIES

コストパフォーマンスに優れた抵抗膜方式でジェスチャ操作環境が実現できるタッチパネルコントローラ。独自開発のジェスチャコントロール機能で、軽い指圧のタッチを精密に検知。軽荷重対応フィルムを採用したタッチパネルでスマホのような操作をおこなうことができます。

高温・低温環境下でも大丈夫！DMCの投影型静電容量方式タッチパネル

さらにDMCの投影型静電容量方式タッチパネルは、全製品において-40℃～80℃という広い温度範囲での動作が保証されており、南国の直射日光下や北国の厳寒期など、極端な温度変化が繰り返される環境でも、高い耐温度性能を発揮します。屋外設置型機器から、北極寒地での使用まで、さまざまな過酷な環境下で使用される製品にも対応可能です。

屋外・過酷環境でも長寿命！紫外線吸収構造のタッチパネル

そして、タッチパネルで紫外線を吸収して、液晶ディスプレイへの紫外線ダメージを軽減するDMC独自の紫外線吸収構造を実現。強烈な太陽光下で使用される製品にも対応可能です。高耐久性のガラス2層構造を採用することで、衝撃や紫外線に対する耐性をさらに高めた、高耐候性のタッチパネルをラインアップしてます。屋外での使用や過酷な現場環境においても、長期間にわたって安定した性能を発揮します。