Smartphone, Präsentationsbildschirm, Fahrkartenautomat. Überall erfolgt die Bedienung per Touchscreens. Die Technik, die hinter der Eingabe per Berührung steckt, ist jedoch sehr unterschiedlich. Ein Überblick über verschiedene Funktionsweisen sowie ihre Vor- und Nachteile von Sebastian Klöß.
Erkennt Berührungen mit der InGlass-Technik: InfinityBoard von NEC.
Arbeitet – wie Smartphones – mit PCAP: Sharps Big Pad PN-70TH5.
Kombiniert kapazitive und induktive Touchtechnik: Apples iPad Pro.
Toucherkennung per Infrarot: QBH-TR-Serie von Samsung.
Resistive Touchscreens
Die Oberfläche solcher Touchscreens besteht aus zwei Scheiben, die durch Abstandshalter voneinander getrennt sind: außen eine dehnbare aus Polyester, innen eine feste aus Glas- oder Kunststoff. Beide sind mit einer leitfähigen Schicht überzogen, an die abwechselnd eine Gleichspannung angelegt wird. Berührt man den Touchscreen, werden die zwei leitfähigen Schichten am Druckpunkt miteinander elektrisch verbunden. Dadurch entsteht eine Spannungsänderung, aus der die Position der Druckstelle berechnet wird. Bei Monitoren im Bürobereich wird diese Technik nicht mehr eingesetzt.
- Bedienung ist mit Finger, beliebigem Eingabestift und auch mit Handschuhen oder Prothesen möglich
- geringe Produktionskosten
- geringe Leistungsaufnahme
- reduzierte Transparenz und schlechte Lesbarkeit bei Sonneneinstrahlung durch die Zusatzschicht
- Verschleiß durch mechanische Belastung beim Betätigen
- Gestenbedienung nur schwer möglich
- eingeschränkt multitouchfähig
Kapazitiver Touchscreen
Hier gibt es zwei Techniken: Bei der Sandwich-Filmschicht-Konstruktion befindet sich eine leitende Schicht auf der Frontseite des Bildschirms. Bei projiziert-kapazitiven Touchscreens (PCT Projected Capacitive Touch oder PCAP genannt) hingegen ist die leitfähige Schicht auf der Rückseite des Bildschirmglases. Sie projiziert das kapazitive Feld durch die Glasscheibe hindurch. Die leitende Schicht selbst besteht aus zwei Ebenen mit je einem leitfähigen Raster (Streifen oder Rauten). Da ein Finger elektrisch leitend ist, ändert sich die elektrische Kapazität, wenn er den Kreuzungspunkt von zwei Streifen oder Rauten berührt. Hieraus wird die Position der Berührung errechnet. PCAP wird bei praktisch allen Smartphones und Tablets und einigen Großformat-Touchscreens verwendet.
- schnelle Reaktionszeit
- erkennt Gesten
- multitouchfähig
- sehr genau
- gute optische Transparenz
- funktioniert mit gebogenen Bildschirmen
- PCAP ist sehr verschleißbeständig, weil der Sensor hinter dem Deckglas liegt
- Bedienung nur mit bloßem Finger, leitfähigen Stylus-Pens oder leitfähigen Handschuhen möglich
Infrarot
In einem hervorstehenden Rahmen rund um den Bildschirm befinden sich auf zwei Seiten Infrarot-LEDs, auf den gegenüberliegenden Seiten Infrarotempfänger. Vor dem Bildschirm entsteht so ein Gitterraster aus Infrarotstrahlen. Ein Finger oder Gegenstand unterbricht die Infrarotstrahlen. Darüber wird die Position bestimmt. Diese Technik kommt vor allem bei sehr großen Touchscreens zum Einsatz.
- vergleichsweise billig
- funktioniert auch mit Handschuhen, Stiften etc.
- schnelle Reaktionszeit
- multitouchfähig
- klares Bild
- hervorstehender Rahmen
- kann durch Sonnenlicht und Halogenlicht gestört werden
- Staub oder Schmutz auf den Sensoren stört die Erkennung
- keine Objekterkennung: Alles, was den Lichtstrahl durchbricht, wird als Finger bzw. Stift gewertet
- reagiert bereits, bevor die Bildschirmoberfläche berührt wird
ShadowSense
Dabei handelt es sich um eine Weiterentwicklung der Infrarottechnik durch das Technologieunternehmen Baanto, die nicht mit einem simplen Infrarotraster arbeitet. In der Standardkonfiguration befindet sich in den oberen Ecken des Bildschirmrahmens je eine Infrarot-LED, dazwischen sind vier weitere. Sie leuchten die gesamte Bildschirmfläche aus. Im unteren und in den seitlichen Rahmen sitzen optische Sensoren. Berührt ein Finger oder ein anderer Gegenstand den Bildschirm, wirft er mehrere Schatten in unterschiedlichen Winkeln. Die Sensoren erkennen diese Schatten und berechnen aus dem Verhältnis von beleuchteten und verschatteten Sensoren die Position des Touchpunktes.
- Objekterkennung und Handflächenerkennung
- erkennt Eingaben mit passivem Eingabestift und Radiergummi, unterscheidet sie von Fingern
- da Umfang und Geschwindigkeit der Berührung erkannt werden, können ungewollte Berührungen herausgerechnet werden
- schnelle Reaktionszeit
- klares Bild
- hervorstehender Rahmen
- Staub auf den Sensoren kann die Erkennung beeinträchtigen
- reagiert schon vor eigentlicher Berührung des Bildschirms
- derzeit auf zehn gleichzeitige Berührpunkte begrenzt
InGlass
Bei dieser Technik des Herstellers FlatFrog werden unsichtbare Lichtwellen seitlich in das Bildschirmglas eingespeist. Innerhalb des Glases werden sie reflektiert und gelangen so auf die andere Bildschirmseite. Dort werden sie von Sensoren erkannt. Berührt ein Finger den Bildschirm, beeinflusst er die Reflektion im Glas. Diese Beeinflussung wird gemessen und aus ihr der Berührpunkt berechnet.
- kein hervorstehender Rahmen
- klares Bild
- funktioniert auch mit Handschuhen, Stiften und anderen Objekten
- erkennt Handflächen
- Lösungen mit 40 simultanen Touchpunkten sind erhältlich, 100 möglich
- matte Bildschirmoberflächen nicht möglich
Surface Acoustic Wave (SAW)
Statt mit Licht arbeitet diese Technik mit Ultraschall. Signalgeber auf zwei Seiten des Bildschirmrahmens senden Ultraschallwellen aus. Auf den gegenüberliegenden Seiten werden sie empfangen. Finger oder andere weiche Gegenstände absorbieren einen Teil der akustischen Energie. Daraus wird die Position des Touchpunktes errechnet.
- klares Bild
- funktioniert mit Handschuhen
- sehr genau
- hervorstehender Rahmen
- keine Erkennung von Stiften und anderen Objekten, die Ultraschall nicht absorbieren
- staubanfällig
Induktive Touchscreens
Ein Metallnetz hinter dem Displayglas baut ein Magnetfeld auf. Berührt ein spezieller Bedienstift das Display, erzeugt eine Spule im Stift einen Strom. Dieser Strom wird als Signal von horizontal und vertikal ausgerichteten Antennen im Monitor empfangen. Darüber erfolgt die Positionsbestimmung. Da der Strom im Stift induktiv erzeugt wird, benötigen die Stifte keine Batterien. Induktive Touchscreens kommen vor allem bei Grafiktablets zum Einsatz, oft in Kombination mit kapazitiver Touchtechnik, damit auch eine Bedienung per Finger möglich ist.
- da nur der Stift erkannt wird, sendet der beim Schreiben aufliegende Handballen keine Störsignale (bei anderen Techniken müssen diese herausgerechnet werden)
- mit dem Induktionsstrom können weitere Funktionen des Stifts betrieben werden, etwa Bedienknöpfe oder Drucksensoren (je nach Druck mit dem Stift werden dann beispielsweise Linien dicker oder dünner gezeichnet)
- einige Systeme können auch den Neigungswinkel des Stifts erkennen
- reine induktive Touchscreens funktionieren nur mit den speziellen Eingabestiften
- verhältnismäßig teuer (zumal sie oft als Hybride mit zusätzlicher kapazitiver Technik ausgestattet werden)
