Touchscreen-Display

Was ist ein Touchscreen-Display?

Ein Touchscreen-Display ist ein elektronisches Bauteil, das ein Display als Anzeigegerät und ein Touchpanel als Eingabegerät kombiniert und die Bedienung durch Berühren des Bildschirms ermöglicht. Es ist ein bekanntes Produkt, das in einer Vielzahl von Geräten eingebaut wird, weil es eine einfache und intuitive Bedienung durch jedermann ermöglicht.

In der Vergangenheit gab es das Problem, dass es nicht mit Handschuhen usw. bedient werden konnte. In den letzten Jahren hat die Entwicklung und Verbesserung verschiedener Methoden dieses Problem jedoch weitgehend beseitigt.

Anwendungen von Touchscreen-Displays

Touchscreen-Displays sind sehr vertraute Komponenten, die das tägliche Leben durchdringen. Sie sind zum Beispiel fast immer in Smartphones und Tablets eingebaut.

Je nach Verwendungszweck können einige Touchscreen-Displays für die Eingabe mit dem Finger oder mit einem speziellen Stift verwendet werden.

So eignet sich die Fingereingabe für einfache und feste Vorgänge wie Tastenbetätigungen, z. B. am Geldautomaten, während die Stifteingabe für filigrane und komplexe Vorgänge wie das Unterschreiben von Lieferscheinen geeignet ist.

Funktionsweise von Touchscreen-Displays

Die Funktionsweisen, die die Eingabe auf Touchscreen-Displays ermöglichen, können grob in die folgenden unterteilt werden:

1. Kapazitätsverfahren

Die Kapazität des menschlichen Körpers wird erfasst und seine Koordinaten werden zurückgegeben. Ein schwaches elektrisches Feld wird über die Bildschirmoberfläche gespannt und der Strom, der fließt, wenn sich ein Finger der Bildschirmoberfläche nähert, wird erkannt.

2. Widerstandsfilm-Verfahren

Die Struktur besteht aus transparenten Elektrodenmembranen, die dicht aneinander geklebt sind. Wenn die Oberfläche des Bildschirms nach unten gedrückt wird, kommen die Elektroden miteinander in Kontakt und ein elektrischer Strom fließt. Die absoluten Koordinaten der gedrückten Position werden durch Erfassen der Spannungsschwankungen zu diesem Zeitpunkt bestimmt. Dieses Verfahren wird manchmal auch als druckempfindlich bezeichnet.

3. Infrarot-Verfahren

Ein Infrarotstrahl, der parallel zur Plattenoberfläche verläuft, erkennt die Position eines Fingers, der sich dem Licht nähert und es blockiert, auf der Grundlage der Triangulation.

Akustische Oberflächenwellen: Die Oberfläche der Platte wird durch Ultraschallwellen (akustische Oberflächenwellen) in Schwingung versetzt und bei Berührung mit dem Finger werden Frequenz- und Amplitudenänderungen festgestellt.

Elektromagnetische Induktionsmethode: Bei dieser Methode werden Änderungen des durch elektromagnetische Induktion erzeugten elektrischen Feldes bei der Annäherung des Stifts erfasst, wobei die Eingabe mit einem speziellen Stift, der ein Magnetfeld erzeugt, vorausgesetzt wird und sie zeichnet sich durch eine extrem hohe Erfassungsgenauigkeit aus.

Bedienbarkeit, Sichtbarkeit und Dünnheit

Touchscreen-Displays, wie sie für Smartphones typisch sind, sind in der modernen Gesellschaft unentbehrlich geworden, z. B. in Geldautomaten, Fahrkartenautomaten, Verkaufsautomaten, Autonavigationssystemen, Fertigungs- und Prüfgeräten, um nur einige Beispiele zu nennen.

Hier einige Beispiele aus dem Blickwinkel der Bedienbarkeit und Sichtbarkeit. Erstens: ein resistives Touchscreen, das auf eine Flüssigkristallanzeige laminiert ist, eine Konfiguration, die in Autonavigationsanwendungen weit verbreitet ist. Die Bedienbarkeit des Touchscreens in dieser Konfiguration weist folgende Merkmale auf:

1. Die Erkennung von Berührungskoordinaten ist auf eine Stelle beschränkt (einmalige Berührung).
2. Ein gewisses Maß an physischem Druck ist erforderlich
3. Es ist keine Leitfähigkeit des Berührungsmittels erforderlich (es können beliebige Handschuhe getragen werden).

Die Sichtbarkeitsmerkmale des Displays in derselben Konfiguration umfassen Folgendes:

1. Es erweist sich eine etwas geringere Durchlässigkeit des Panels (Helligkeit des Displays).
2. Newton-Ringe sind aufgrund der vorhandenen Luftspalte gut sichtbar.

In den letzten Jahren wurde das resistive System durch das projiziert-kapazitive System (eine Art kapazitives System) als Standardkonfiguration ersetzt, das sich durch folgende Merkmale auszeichnet:

1. Die Erkennung mehrerer Koordinaten (Multi-Touch) ist möglich.
2. Die Koordinaten werden einfach durch Annäherung eines Fingers an die Oberfläche des Bildschirms erfasst und dank der verbesserten Empfindlichkeit ist auch eine berührungslose Bedienung (Schwebeeingabe) möglich.
3. Eine Vielzahl von Bewegungseingaben (Streichen, Wischen, Auf- und Zuziehen usw.) ist möglich.
4. Es ist eine Leitfähigkeit des Berührungsmittels erforderlich (eingeschränkte Verwendung von Handschuhen, weniger empfindlich auf Fingernägel).

Zu den Sichtbarkeitsmerkmalen des Displays in derselben Konfiguration gehören:

1. Hohe Durchlässigkeit des Panels (Helligkeit des Displays)
2. Verbesserte Sichtbarkeit aufgrund des Fehlens von Luftspalten, wodurch Newton-Ringe und unerwünschte Oberflächenreflexionen unterdrückt werden

Solche projiziert-kapazitiven Touchscreen-Displays werden derzeit nicht nur in Kfz-Navigationssystemen, sondern auch in einer Vielzahl anderer Geräte verwendet, wobei mobile Geräte wie Smartphones und Tablets typische Beispiele sind. Infolge des Strebens nach immer dünneren und leichteren mobilen Geräten wurden auch Touchscreen-Displays mit in das Display integrierter Touchscreen-Funktion in der Praxis eingesetzt.

Die herkömmliche Methode, bei der das Touchscreen außen am Display angebracht ist, wird als „Out-Cell-Methode“ bezeichnet, während die Methode mit eingebauter Touchfunktionalität als „In-Cell-Methode“ bezeichnet wird. Mit der Umstellung von der Out-Cell- auf die In-Cell-Methode wurden die Treiber-ICs für die Ansteuerung des Display-Treibers und des Touch-Treibers in einen einzigen integriert und die Anzahl der Komponenten und die Herstellungsprozesse vereinfacht. Auf der Displayseite hat der Ersatz von LCDs durch OLED-Displays zu dünneren Displays mit verbesserter Sichtbarkeit und Anzeigeleistung geführt.

Große Touchscreen-Displays

Da die Displays immer größer werden, gibt es eine große Vielfalt an Größen und Anwendungen. Es wurden auch Produkte eingeführt, die an Fernsehern und LCD-Monitoren angebracht werden können, um sie zu Touchscreens zu machen.

Große Fernsehgeräte und Monitore sind gut sichtbar und können von vielen Menschen gleichzeitig betrachtet werden, auch aus größerer Entfernung, so dass sie für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt werden, z. B. für die Betrachtung durch große Personengruppen, Werbung und Besprechungen.

Durch die Hinzufügung von Touchscreen-Funktionen können neue und herkömmliche Verwendungszwecke noch bequemer gestaltet werden.

Zu den Einsatzmöglichkeiten gehören die Verwendung als elektronische Tafeln in Schulen, Vorführungen auf Messen, Präsentationen auf Konferenzen und digitale Beschilderung.

Digital Signage wird in Bahnhöfen, Kaufhäusern, etc. installiert und für Produktwerbung und Informationsanzeigen usw. verwendet. Durch die Verwendung von Touchscreens ist eine interaktive Kommunikation möglich wie z. B. Produkterklärungen und Wegbeschreibungen und kann als Ersatz für Verkäufer und Informationspersonal eingesetzt werden. Da Betriebsdaten gespeichert werden können, lassen sich neue Werte schaffen, die beispielsweise bei Verkaufsförderungsmaßnahmen eingesetzt werden können.

Touchscreens und Stifteingabe

Neben der Fingerbedienung kann das Touchscreen auch mit einem Stift als Eingabemethode bedient werden. Es gibt verschiedene Arten von Stiften mit unterschiedlichen Eingabemethoden:

• Druckempfindlich: Dieses System erkennt den Druck, wenn das Touchscreen gedrückt wird. Diese Methode wird seit langem verwendet und hat den Vorteil, dass sie Bedienungsfehler reduziert und die Bedienbarkeit verbessert, da sie eine detailliertere Bedienung als die Fingerbedienung ermöglicht.
• Kapazitiv: Allgemeine Smartphones verwenden eine Stiftfeder aus Silikongummi oder leitfähigen Fasern, die auf statische Elektrizität reagiert. Wenn die Schreibfeder jedoch nicht eine bestimmte Dicke hat, reagiert sie möglicherweise nicht, weil die statische Elektrizität zu schwach ist.
• Kapazitätssystem (selbsterzeugende elektrostatische Ladung): Eine eingebaute Batterie erzeugt elektrostatische Ladung und ermöglicht so eine dünnere Feder und ein feineres Schreiben. Die eingebaute Batterie muss ausgetauscht oder wieder aufgeladen werden.
• Elektromagnetische Induktion: Das von der Stiftspitze erzeugte Magnetfeld wird von einem Sensor auf der Touchscreen-Seite erfasst. Eine eingebaute Batterie auf der Stiftseite ist nicht erforderlich.