Touchscreens – Alleskönner unter den Eingabegeräten

Von | 27. Dezember 2015

Touchscreens sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Egal ob Smartphone, Tablet oder Navigation – überall finden wir Geräte, die auf intuitive Eingaben ganz ohne Tastatur oder Maus setzen. Den Anfang machte 2007 Apple mit der ersten Generation des iPhones, welches auch für andere Hersteller den Weg ebnete und zu einer wahren Flut an Touch-Eingabegeräten führte. Folgender Artikel erklärt Ihnen die unterschiedlichen Technologien, die in Touchscreens verwendet werden, deren Anwendungsmöglichkeiten und wirft einen Blick in die Zukunft dieser Schlüsseltechnologie.

Das LCD-Display seit Jahren Standard

Auch wenn Produktbezeichnungen wie „LED-TV“ es anders vermuten lassen, ist doch das LCD-Display noch immer der am weitesten verbreitete Displaytyp. Doch gibt es gerade im Bereich Displaytechnik spannende Neuentwicklungen. Eine Übersicht über die gängigsten Panel-Typen bieten wir Ihnen im folgenden Absatz.

LCD: liquid crystal display, Flüssigkristallanzeige: Dieser Displaytyp stellt seit dem „Aussterben“ der Röhrenmonitore den Industriestandard dar. Aufgrund der geringen Tiefe sind diese kompakten, sehr gut auf große Formate skalierbaren Displays vielseitig einsetzbar. Beim LCD beeinflussen Flüssigkristalle die Polarisationsrichtung von Licht wenn elektrische Spannung angelegt wird und stellen so die einzelnen Pixel, aus denen sich das Bild zusammensetzt, dar. IPS-Panel sind hier heute weit verbreitet. Diese zeichnen sich durch hohe Farbgenauigkeit, kräftige Farbdarstellung und einen größeren Betrachtungswinkel im Vergleich zu älteren TN-Panels aus. Bildschirme mit IPS-Panel sind besonders für Grafiker und enthusiastische Gamer interessant und stehen von Herstellern wie Eizo, LG Electronics und Iiyama zur Verfügung.

LED: light emitting diode, Leuchtdioden: In der Displaytechnik werden LEDs meist als Hintergrundbeleuchtung für LCD-Displays eingesetzt: Die flachere Bauform, längere Lebensdauer und der niedrigere Strombedarf als bei Kaltkathodenlampen stellen die größten Vorteile dar. Moderne Produkte wie das Apple iPad und viele Smartphones von Apple, Samsung, HTC und Sony setzen auf diese Technik.

OLED: organic light emitting diode, Organische Leuchtdiode: Diese neue Generation von Dioden befindet sich aktuell in der Entwicklung und hat den Sprung auf den Massenmarkt noch vor sich. OLEDs sind eine extrem Dünne, druckbare Schicht, welche keine zusätzliche Hintergrundbeleuchtung benötigt. Sie zeichnen sich durch einen enorm niedrigen Strombedarf aus. Allerdings leiden aktuelle Produkte noch unter der geringen Lebensdauer der organischen Leuchtdioden. Doch sollten sich die OLEDs in naher Zukunft günstig in Masse und mit LCDs vergleichbarer Lebensdauer produzieren lassen, warten einige spannende neue Technologien auf die Marktreife. Besonders biegsame oder transparente Bildschirme und ePaper, also „digitale“ Seiten für Magazine, Zeitungen und Bücher, sind dann ohne Weiteres realisierbar.

Von der Hosentasche bis in die Fertigungslinie – überall Touchscreens

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Greifen Sie in Ihre Tasche. Schauen Sie auf Ihren Schreibtisch. Setzen Sie sich an das Steuer Ihres Autos. Ich garantiere Ihnen, dass sie den gesamten Tag über nicht weiter als einen Meter vom nächsten Touchscreen entfernt sind. Diese Omnipräsenz berührungssensitiver Geräte verdeutlicht eindrucksvoll, wie flexibel und einfach sie einzusetzen sind. Sowohl im Privatanwenderbreich als auch in der Wirtschaft, den Medien, der Industrie und zunehmend auch der Medizin und der Kunst sind die kleinen Helfer nicht mehr wegzudenken. Doch mit der Vielzahl an Arbeitsumgebungen und Aufgaben steigen auch die Anforderungen an die Technologie.

Unterschiedliche Touch-Technologien für alle Anwendungsbereiche

Da Touchscreens in vielen unterschiedlichen Umgebungen zum Einsatz kommen, werden unter Umständen unterschiedliche Methoden zur Eingabe benötigt. Hieraus erklärt sich der Umstand, dass heute mehrere grundsätzlich verschiedene Technologien zur Berührungserkennung bei Bildschirmen zur Verfügung stehen. Nachfolgend finden Sie eine kurze Übersicht über die gängigsten Techniken.

Resistive Touchscreens: Diese reagieren auf Druck, der zwei leitfähig Schichten verbindet. Daraufhin wird die Position der Druckstelle über den elektrischen Widerstand ermittelt. Unter einer transparenten Kunstoffschicht liegt eine mit einem Leiter behandelte Glas- oder Plexiglasscheibe die die elektronischen Bauteile vor Beschädigungen schützt. Diese Technologie wurde in frühen Tablets, PDAs und Smartphones eingesetzt. Aufgrund der Robustheit findet sie heute noch in Industrie-Panels und Industrie-PCs Anwendung.

Kapazitive Touchscreens: Die inzwischen am weitesten verbreitete Bauform. Sie nutzt zwei Ebenen, auf denen ein leitfähiges Muster (Gitter) angelegt ist. Dieses dient dem lokalisieren von Berührungen. Der wichtigste Vorteil kapazitiver Touchscreens: Die Eingabe erfolgt auf einer robusten Glasoberfläche, so dass Kratzer und Beschädigungen seltener auftreten. Insbesondere durch neue Werkstoffe wie „Gorilla-Glas“ wurde der Schutz vor mechanischen Beschädigungen weiter verbessert. Mit dieser Technologie sind auch Multi-Touch-Eingaben und Gestenerkennung möglich.

Surface acoustic wave system:  Diese sehr teure Technologie misst die akustische Welle, die durch Berührung oder Reibung des Bildschirms entsteht und errechnet so deren Position sehr genau. Auch Wischbewegungen stellen kein Problem dar. Ein großer Vorteil dieser Technik ist das Fehlen von Abdunklungseffekten, sowie die Unempfindlichkeit gegen Staub und Spritzwasser. Dies macht Touchscreens dieses Types ideal für die Anwendung bei interaktiver Außenwerbung oder Public Information Displays.

Robustheit als “must-have”

Da Touchscreens in der Industrie besonderen Belastungen ausgesetzt sein können, erfüllen derartige Geräte meist sogenannte International Protection klassifizierte Schutzstandards. Insbesondere Schutz nach IP55-Zertifizierung ist hier sinnvoll. Diese Schutzart garantiert Schutz vor Staub, Spritzwasser und eine gewisse Unempfindlichkeit gegen Stöße. Gleiche Anforderungen stellt der Betrieb als Public Information Display (PID). Hierzu zählen beispielsweise digitale Werbeanzeigen in Bussen und Bahnen, Berührungsempfindliche Infoterminals und Selbstbedienungsschalter wie Geldautomaten oder Kontoauszugsdrucker in Bankfilialen. Für diese Geräte ist der Schutz vor Vandalismus, also mechanischer Beschädigung, besonders wichtig.

Und die Zukunft? Transparente, bieg- und faltbare Touch-Displays und ePaper kurz vor Marktreife

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Was noch nach Science Fiction klingt, wird allem Anschein nach in nächster Zukunft auf dem Massenmarkt verfügbar werden. Durch das erfolgreiche Fertigen erster Prototypen mit OLED-Technologie eröffnen sich ganz neue Anwendungsfelder. Beispielsweise existieren bereits erste funktionsfähige Konzepte für bieg- und faltbare Displays und ganze Smartphones. Auch erste transparente Touch-Displays sind aktuell bereits in sehr kleinen Serien (und zu sehr hohen Preisen) auf dem Markt erhältlich. Eine weitere spannende Neuentwicklung ist das sogenannte ePaper, also „elektronisches“ Papier. Dieses besteht aus einer sehr dünnen, mit OLEDs bedruckten Kunststoffschicht, welche sich in Zeitungen, Bücher oder Magazine einarbeiten lässt und so die Grenzen zwischen „analoger“ Print- und digitaler Medienwelt aufhebt. Ein Anbieter dieser wegweisenden Technologie ist etwa der deutsche Netzwerkspezialist Lancom.

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