Touchscreens

Displaygrößen

17"
19"
21,5"
24"

Die ersten Touchscreens funktionierten mit einem Lichtschrankengitter aus LED-Leuchten und Infrarot-Sensoren, das in Spalten und Zeilen vor den Monitor aufgespannt wurde. Die Fingerspitze des Benutzers unterbricht die Lichtstrahlung und löst in der entsprechenden Zeile und Spalte einen Impuls aus, woraus auf einfache Art die Position der Fingerspitze folgt. Mit dieser Technik erreicht man eine Auflösung von etwa 5 mm. Für die Auswahl größerer „Schaltflächen“ reicht diese Auflösung aus. Optische Touchscreens sind äußerst robust, auch gegen Vandalismus, so dass sie noch heute in Geld- und Fahrscheinautomaten eingesetzt werden.

Moderne Touchscreens unterteilen sich in zwei große Gruppen, und zwar in resistiv und kapazitiv. Aus den beiden Funktionsprinzipien ergeben sich ihre jeweiligen Vor- und Nachteile und ihre bevorzugten Anwendungen.

Resistiv vs. Kapazitiv

Resistive Touchscreens sind Drucksensoren. Beim Berühren des Bildschirms werden zwei übereinanderliegende, elektrische Spannungen führende, aber unsichtbare Schichten miteinander in Kontakt gebracht. An der Kontaktstelle bricht der elektrische (Wirk-) Widerstand (= Resistanz) zusammen. Der Ort der Kontaktstelle wird mithilfe der aus der Schaltungselektronik bekannten „Spannungsteilerregel“ bestimmt.

Kapazitive Touchscreens haben nur eine durchsichtige Metalloxid-Schicht. An deren Ecken ist eine Wechselspannungsquelle angelegt und bei Berührung fließt ein winziger Strom über den Finger ab. Sehr vereinfacht kann man sich vorstellen, die abfließende Strommenge sei in einem Kondensator, also „kapazitiv“ gespeichert gewesen. Die Stromstärke des abfließenden Stroms hängt vom Abstand des Berührungsortes von den vier Ecken des Bildschirms ab. Aus den vier Messungen der Stromstärken ergibt sich der Ort der berührten Stelle.

Resistive Touchscreens Kapazitive Touchscreens
Vorteile:
  • Bedienung mit beliebigem Eingabestift möglich
  • Mit Handschuhen und Prothesen bedienbar
  • Funktionieren auch mit beschädigter Oberfläche
  • Deutlich geringere (Fertigungs-) Kosten
Vorteile:
  • Bedienung mit bloßen Fingern oder leitfähigen Eingabestiften
  • Praktisch verschleißfreie Glasoberfläche
  • Gleichzeitige Erkennung von Berührungen (Multi-Touch), Gesten-Erkennung.
  • Gute Bildqualität, hoher Kontrast
  • Höhere Touchpunkt-Genauigkeit
  • Reaktionsschneller
Nachteile:
  • Multi-Touch und Gestenbedienung nur eingeschränkt möglich.
  • Schlechtere Lesbarkeit bei Sonneneinstrahlung.
  • Verschleiß durch die mechanische Belastung beim Bedienen.
  • Unerwünschtes Auslösen durch Kontakt mit Gegenständen möglich.
Nachteile:
  • Störungen durch Wasser und leitfähige Materialien sind möglich (Electrostatic Discharge: ESD-Effekt).
  • Elektromagnetische Störungen sind möglich (Electromagnetic interference: EMI Effekt)
  • Schlechte Bedienbarkeit mit gebräuchlichen Handschuhen.
  • Menschen mit trockener Haut oder mit Handprothesen sind auf leitfähige Eingabestifte oder spezielle Handschuhe angewiesen.
  • Splitter-Gefahr bei gebrochenem Glas, daher ungeeignet in Lebensmittel- und Pharmaproduktion
Typische Anwendungen:
Resistive Touchscreens werden häufig in Umgebungen mit hohen Anforderungen an Robustheit verwendet:
  • In industriell genutzten Panel-PC, z.B. zur Maschinensteuerung
  • In Kiosksystemen (z.B. Messeinformationssysteme)
  • Im Automobilsektor (Navigations- und Multimedia-Systeme)
  • In In-flight Entertainment in Verkehrsflugzeugen
  • In Bürogeräten (z.B. Kopierer)
Typische Anwendungen:
Kapazitive Touchscreens werden in praktisch allen Kommunikations- und Unterhaltungsgeräten verwendet:
  • Smartphones
  • Tablet-Computer
  • Media-Player (z.B. E-Books)
  • Spielekonsolen

Auswahlkriterien

Von professionell genutzten Touchscreens erwartet man Robustheit, Haltbarkeit, eine lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit. Deshalb muss man bei der Auswahl eines Touchscreens achten auf
  • die passende IP-Schutzart gegen Staub und Wasser,
  • die Angaben zum Betriebstemperaturbereich sowie
  • auf die Toleranz gegenüber Stößen und Vibrationen.
Weitere Aspekte bei der Auswahl des passenden Touchscreens:
  • Bildschirmgröße und -auflösung
  • Montageoptionen (Wand-, Stand-, Schwenkarmmontage)
  • Reaktionszeit
  • Touch-Punkt-Genauigkeit
  • Helligkeit und Kontrastverhältnis für Lesbarkeit in verschiedenen Umgebungen
Zertifizierungen und Standards:
  • Industriestandards (CE, FCC, RoHS, …)
  • Spezielle Zertifizierungen für Branchen wie die Lebensmittel- und Getränkeindustrie
  • Spezifizierung für den medizinischen Bereich: u.a. die DICOM-Spezifikation für Graustufenverhalten (auf äußere Lichtverhältnisse abgestimmter Kontrast in Schwarz-weiß-Darstellungen bildgebender medizinischer Systeme).