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[解析事例] 静電容量方式タッチパネルの動作時における静電誘導現象(LFEF)

ソルバー
LFEF
解析対象
自動車 / センサー

指の有無によるタッチパネル上に誘導される電荷密度分布の変化

静電容量型のタッチパネルは、スマートフォンや車載用タッチパネルなど様々なアプリケーションで利用されており、さらに市場が広がることが期待されています。この方式の特徴は、パネルと人体の間の静電誘導現象を利用してパネルへの機械的な接触がなくても、パネル上の指の位置の検出が可能なことです。静電容量方式タッチパネルの動作原理は、指の動きによる指とパネルの間の等価容量の変化に基づいています。等価容量の変化による極板上の表面電荷の変化量を検出することで指の位置や動きを確認します。本事例では、指の有無がパネル内電極の電荷分布に及ぼす変化を電界解析ソルバーLFEFを用いて解析した内容を紹介します。

図1 タッチパネルのみのモデルにおける電荷密度分布 図1 タッチパネルのみのモデルにおける電荷密度分布

図2 指を近づけたときの指の電位分布(dB) 図2 指を近づけたときの指の電位分布(dB)

図1にタッチパネルのみの場合の電荷密度分布の結果を示します。タッチパネルは誘電体を挟んで縦方向電極と横方向電極に直流電位が指定されています。縦方向と横方向の電極は交互に配置されているため、誘導される正負の電荷は正方形状の電極の境界部に集中していることが分かります。
次に指を近づけた場合の結果を示します。タッチパネルに指を近づけると、誘電体である指には図2に示すように電位分布を生じ、指が等価的な容量として働いていることが分かります。この状態でパネル電極上の電荷密度分布を確認すると(図3)、指近傍の電極には表面電荷が集中する様子を確認できます。

図3 指を含むモデルにおける電荷密度分布 図3 指を含むモデルにおける電荷密度分布

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