Touchscreen

Ein Touchscreen ist ein Eingabegerät der Touchscreen-Technologie, das auf einer elektronischen Bildschirmanzeige eines Informationsverarbeitungssystems angebracht ist. Ein Benutzer kann das Informationsverarbeitungssystem durch einfache oder mehrfache Berührungsgesten steuern, indem er den Bildschirm mit einem speziellen Stift oder einem oder mehreren Fingern berührt. Der Touchscreen ermöglicht es dem Benutzer, direkt mit dem angezeigten Inhalt zu interagieren, anstatt eine Maus, ein Touchpad oder ein anderes Smartphone-Tablett zu verwenden (mit Ausnahme eines Stiftes für die Benutzeroberfläche, der bei den meisten modernen Touchscreens optional ist).

Touchscreen-Technologien

Auf dem Markt gibt es verschiedene Touchscreen-Technologien. Jede Technologie hat ihre Vor- und Nachteile, und die Wahl hängt von den Bedürfnissen des Kunden und der Anwendung ab.

IntelliTouch Oberflächenwellen-Touch-Technologie

Was ist die IntelliTouch-Oberflächenwellen-Touch-Technologie?

Die IntelliTouch-Oberflächenwelle ist der optische Standard der Berührung. Sie besteht aus einer reinen Glaskonstruktion, die eine hervorragende optische Leistung bietet und die kratzfesteste Technologie auf dem Markt ist. Es ist nahezu unmöglich, diesen Touchscreen physisch zu "verschleißen". IntelliTouch wird häufig in Kiosken und Büroautomatisierungsanwendungen eingesetzt und ist sowohl für Flachbildschirm- als auch für CRT-Lösungen erhältlich.

Wie funktioniert IntelliTouch Surface Wave Touch?

IntelliTouch ist eine Oberflächenwellen-Touchtechnologie, die aus einem Glasüberzug mit piezoelektrischen Sende- und Empfangswandlern für die X- und Y-Achse besteht. Der Touchscreen-Controller sendet ein elektrisches Fünf-Megahertz-Signal an den Sendewandler, der das Signal in Ultraschallwellen innerhalb des Glases umwandelt. Diese Wellen werden von einer Reihe von Reflektoren über die Vorderseite des Touchscreens geleitet. Reflektoren auf den gegenüberliegenden Seiten sammeln die Wellen und leiten sie an den Empfangswandler weiter, der sie wieder in ein elektrisches Signal umwandelt - eine digitale Karte der Touchscreen-Oberfläche.

Wenn der Bildschirm berührt wird, wird ein Teil der Welle, die über ihn läuft, absorbiert. Das empfangene Signal wird mit der gespeicherten digitalen Karte verglichen, Änderungen werden erkannt und eine Koordinate berechnet. Dieser Vorgang erfolgt unabhängig für die X- und Y-Achse. Durch Messung des Anteils des absorbierten Signals wird auch eine Z-Achse bestimmt. Die digitalisierten Koordinaten werden zur Weiterverarbeitung an den Computer übertragen.

SecureTouch Oberflächenwellen-Touch-Technologie

Was ist die SecureTouch-Oberflächenwellen-Touch-Technologie?

SecureTouch-Flachbildschirme werden aus besonders widerstandsfähigen Glassubstraten hergestellt, die vandalismusresistent sind. Diese Touchscreens verfügen über die Vollglas- und beschichtungsfreie Konstruktion der bewährten IntelliTouch-Produkte von Elo.

Wie funktioniert SecureTouch Surface Wave Touch?

SecureTouch ist eine Oberflächenwellen-Touch-Technologie. Sie besteht aus einem Glasüberzug mit sendenden und empfangenden piezoelektrischen Wandlern für die X- und Y-Achse. Der Touchscreen-Controller sendet ein elektrisches Fünf-Megahertz-Signal an den Sendewandler, der das Signal in Ultraschallwellen innerhalb des Glases umwandelt. Diese Wellen werden von einer Reihe von Reflektoren über die Vorderseite des Touchscreens geleitet. Reflektoren auf der gegenüberliegenden Seite sammeln die Wellen und leiten sie an den Empfangswandler weiter, der sie wieder in ein elektrisches Signal umwandelt - eine digitale Karte der Touchscreen-Oberfläche.

Wenn Sie den Bildschirm berühren, absorbieren Sie einen Teil der Wellen, die über den Bildschirm laufen. Das empfangene Signal wird dann mit der gespeicherten digitalen Karte verglichen, die Veränderung erkannt und eine Koordinate berechnet. Dieser Vorgang erfolgt unabhängig für die X- und Y-Achse. Durch Messung des Anteils des absorbierten Signals wird auch eine Z-Achse bestimmt. Die digitalisierten Koordinaten werden zur Weiterverarbeitung an den Computer übertragen.

CarrollTouch-Infrarot-Technologie

Was ist die CarrollTouch-Infrarot-Technologie?

Die CarrollTouch-Infrarottechnologie ist der Überlebenskünstler für raue Anwendungen. Es ist die einzige Technologie, die nicht auf ein Overlay oder ein Substrat angewiesen ist, um eine Berührung zu registrieren, so dass es unmöglich ist, den Touchscreen physisch zu "verschleißen". Die CarrollTouch-Technologie kombiniert überragende optische Leistung mit ausgezeichneten Dichtungseigenschaften, so dass sie eine ausgezeichnete Wahl für raue Industrie- und Kioskanwendungen im Freien ist. Bei Berührungen mit dem Finger, Handschuhen, Fingernägeln oder Stiften wird jedes Mal eine schnelle und präzise Reaktion erzielt. Die CarrollTouch-Infrarottechnologie ist für Flachbildschirmlösungen erhältlich.

Wie funktioniert die CarrollTouch-Infrarottechnologie?

Die CarrollTouch-Infrarot(IR)-Technologie verwendet einen kleinen Rahmen um das Display mit LEDs und Photorezeptoren auf gegenüberliegenden Seiten, die hinter einer IR-transparenten Blende verborgen sind.

Das Steuergerät pulsiert die LEDs nacheinander, um ein Gitter aus IR-Strahlen zu erzeugen. Eine Berührung unterbricht einen oder mehrere der Strahlen, die die X- und Y-Koordinaten identifizieren.

5-Draht-Resistiv-Touch-Technologie

Was ist die 5-Draht-Resistiv-Touch-Technologie?

Die AccuTouch Fünf-Draht-Resistiv-Touchscreens verwenden eine Glasplatte mit einer einheitlichen Widerstandsbeschichtung. Eine dicke Polyester-Deckschicht ist dicht über dem Glas angebracht, getrennt durch kleine, transparente Isolierpunkte. Die Deckschicht hat eine harte, widerstandsfähige Beschichtung auf der Außenseite und eine leitfähige Beschichtung auf der Innenseite.

Wie funktioniert die 5-Draht-Resistiv-Touch-Technologie?

Wenn der Bildschirm berührt wird, stellt die leitfähige Beschichtung einen elektrischen Kontakt mit der Beschichtung auf dem Glas her. Die erzeugten Spannungen sind die analoge Darstellung der berührten Stelle. Der Controller digitalisiert diese Spannungen und überträgt sie zur Verarbeitung an den Computer. Bei der AccuTouch-Fünf-Draht-Technologie wird das untere Substrat sowohl für die X- als auch für die Y-Achsenmessung verwendet. Das flexible Deckblatt dient lediglich als Spannungsmessfühler. Das bedeutet, dass der Touchscreen auch bei Unregelmäßigkeiten in der leitfähigen Beschichtung der Deckfolie weiterhin ordnungsgemäß funktioniert. Das Ergebnis ist ein genauer, langlebiger und zuverlässiger Touchscreen, der driftfrei arbeitet. AccuTouch-Bildschirme sind gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit versiegelt. Die Abdeckfolie ist mit einer industrietauglichen Dichtungsmasse auf dem Glassubstrat versiegelt. Dies verhindert das Eindringen von Flüssigkeiten zwischen der Abdeckfolie und dem Glas. Außerdem sind die AccuTouch-Scheiben nicht entlüftet, so dass keine Flüssigkeit durch eine Entlüftungsöffnung eindringen kann.

Kapazitive Touchtechnologie für Oberflächen

Was ist die oberflächenkapazitive Touchtechnologie?

Die oberflächenkapazitiven Touchscreens bieten eine Lösung für Kunden, die eine Alternative zu den derzeit verfügbaren kapazitiven Optionen suchen. Die transparente Schutzschicht macht den Sensor resistent gegen Kratzer und Abrieb. Die Berührungsleistung wird durch alltäglichen Missbrauch und Missgeschicke wie Schmutz, Staub, Kondensation, verschüttete Flüssigkeiten, Verunreinigungen oder Reinigungslösungen nicht beeinträchtigt. Und der von Elo entwickelte Controller reagiert auf schnelle, leichte Berührungen und funktioniert auch in Bereichen mit schlechter Erdung driftfrei.

Wie funktioniert die oberflächenkapazitive Touchtechnologie?

Die kapazitive Oberflächentechnologie besteht aus einer gleichmäßigen leitfähigen Beschichtung auf einer Glasplatte. Während des Betriebs verteilen Elektroden am Rand des Panels eine niedrige Spannung gleichmäßig über die leitende Schicht, wodurch ein gleichmäßiges elektrisches Feld entsteht. Bei einer Berührung mit dem Finger wird aus jeder Ecke des elektrischen Feldes Strom entnommen. Der Controller berechnet die Koordinaten der Berührungsstelle durch Messung des Stroms und überträgt sie zur Verarbeitung an den Computer.

Resistive Touchscreen-Technologie

Resistive Touchscreens sind beliebter als jede andere Touchtechnologie und werden in PDAs, Kassensystemen, Industrie- und Medizintechnik, Büroautomation und Unterhaltungselektronik eingesetzt. Alle Varianten von resistiven Touchscreens haben einige Dinge gemeinsam.

Die IntelliTouch-Oberflächenwelle ist der optische Standard der Berührung. Die reine Glaskonstruktion bietet eine überragende optische Leistung und macht sie zur kratzfestesten Technologie auf dem Markt. Es ist nahezu unmöglich, diesen Touchscreen physisch zu "verschleißen". IntelliTouch wird häufig in Kiosk-, Spiel- und Büroautomatisierungsanwendungen für Flachbildschirm- und CRT-Lösungen eingesetzt.

Sie sind alle ähnlich schichtweise aufgebaut - etwa aus Glas mit einer einheitlichen resistiven Beschichtung und einer Polyester-Deckschicht. Winzige isolierende Punkte trennen die Schichten voneinander. Wenn der Bildschirm berührt wird, drückt die leitende Beschichtung auf der Deckfolie gegen die Beschichtung auf dem Glas, wodurch ein elektrischer Kontakt entsteht. Die erzeugten Spannungen sind die analoge Darstellung der berührten Stelle. Ein elektronischer Controller wandelt diese Spannungen in digitale X- und Y-Koordinaten um, die an den Host-Computer übertragen werden.

Da resistive Touchscreens durch Kraft aktiviert werden, können alle Arten von Berührungseingabegeräten den Bildschirm aktivieren, einschließlich Finger, Fingernägel, Stifte, behandschuhte Hände und Kreditkarten.

Alle haben ähnliche optische Eigenschaften und sind resistent gegen Chemikalien und Missbrauch.

Der Touchscreen und die zugehörige Elektronik lassen sich einfach in eingebettete Systeme integrieren und stellen eine der praktischsten und kostengünstigsten Touchscreen-Lösungen dar.

Vier-Draht-Resistiv-Touch

Die Vier-Draht-Resistiv-Technologie ist am einfachsten zu verstehen und herzustellen. Sie verwendet sowohl die obere als auch die untere Schicht im Touchscreen-"Sandwich" zur Bestimmung der X- und Y-Koordinaten. Typischerweise werden einheitliche Widerstandsschichten aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) auf den Innenseiten der Schichten und Silberschienen an den Rändern verwendet.

In der folgenden Abbildung legt das Steuergerät zunächst 5 V an die Rückschicht an. Bei Berührung tastet er die analoge Spannung mit dem Deckblatt ab und liest 2,5 V ab, was eine Links-Rechts-Position oder X-Achse darstellt.

Dann wird der Prozess umgekehrt, indem 5 V an das Deckblatt angelegt werden und die Rückschicht abgetastet wird, um eine Aufwärts/Abwärts-Position oder Y-Achse zu berechnen. Zu jedem Zeitpunkt sind nur drei der vier Drähte in Gebrauch (5 V, Masse, Taster).

Der Hauptnachteil der Vier-Draht-Technologie besteht darin, dass eine Koordinatenachse (in der Regel die Y-Achse) die äußere Schicht, die flexible Deckfolie, als einheitlichen Spannungsgradienten nutzt. Die ständige Biegung, die bei der Nutzung der äußeren Deckschicht auftritt, führt schließlich zu mikroskopisch kleinen Rissen in der ITO-Beschichtung, wodurch sich deren elektrische Eigenschaften (Widerstand) ändern und die Linearität und Genauigkeit dieser Achse beeinträchtigt wird.

Es überrascht nicht, dass Vier-Draht-Touchscreens nicht für ihre Langlebigkeit bekannt sind. In der Regel halten sie nur etwa 1 Million Berührungen mit einem Finger aus - weit weniger, wenn sie mit einem spitzen Stift aktiviert werden, was den Abbauprozess beschleunigt. Bei einigen Vier-Draht-Produkten sind sogar 100.000 Betätigungen innerhalb eines recht großen Bereichs von 20 mm x 20 mm angegeben. In der realen Welt der Point-of-Sale-Anwendungen gelten 100.000 Aktivierungen mit harten, spitzen Stiften (einschließlich Fingernägeln, Kreditkarten, Kugelschreibern usw.) als normale Nutzung in nur wenigen Monaten.

Außerdem kann die Genauigkeit je nach Umgebungsbedingungen variieren. Die Polyester-Deckschicht dehnt sich bei Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen aus und zieht sich zusammen, was zu einer langfristigen Verschlechterung der Beschichtung und zu einer Abweichung der Berührungsposition führt.

Während all diese Nachteile bei kleineren Bildschirmen unbedeutend sein können, werden sie immer deutlicher, je größer der Touchscreen ist. Daher empfiehlt Elo normalerweise Vier-Draht-Touchscreens für Anwendungen mit einer Displaygröße von 6,4" oder kleiner.

Die relativ niedrigen Kosten, der inhärent niedrige Stromverbrauch und die allgemeine Verfügbarkeit von Chipsatz-Controllern mit Unterstützung durch eingebettete Betriebssysteme machen Elo AT4-Vier-Draht-Touchscreens jedoch ideal für Handheld-Geräte wie PDAs, tragbare Computer und viele Verbrauchergeräte.

Acht-Draht-Variante Touch

Resistive Touchscreens mit acht Drähten sind eine Variante der Vier-Draht-Konstruktion. Der Hauptunterschied besteht in der Hinzufügung von vier Messpunkten, die zur Stabilisierung des Systems und zur Verringerung der durch Umweltveränderungen verursachten Drift dienen. Systeme mit acht Drähten werden in der Regel in Größen von 10,4 Zoll oder mehr eingesetzt, wo die Drift erheblich sein kann.

Wie bei der Vier-Draht-Technologie besteht der größte Nachteil darin, dass eine Koordinatenachse die äußere, flexible Deckschicht als gleichmäßigen Spannungsgradienten verwendet, während die innere oder untere Schicht als Spannungssonde dient. Durch die ständige Biegung der äußeren Deckschicht ändert sich ihr Widerstand mit der Nutzung, was die Linearität und Genauigkeit dieser Achse beeinträchtigt.

Obwohl die zusätzlichen vier Messpunkte zur Stabilisierung des Systems gegen Drift beitragen, verbessern sie nicht die Haltbarkeit oder Lebenserwartung des Bildschirms. Daher empfiehlt Elo keine Touchscreen-Lösungen mit acht Drähten.

Fünf-Draht-ResistivTouch

Wie wir gesehen haben, haben Vier- und Acht-Draht-Touchscreens zwar ein einfaches und elegantes Design, aber einen großen Nachteil in Bezug auf die Haltbarkeit, da die biegsame Deckfolie zur Bestimmung einer der Achsen verwendet wird. Die Praxis zeigt, dass die andere Achse nur selten ausfällt. Wäre es möglich, einen Touchscreen zu konstruieren, bei dem die gesamte Positionserfassung auf der stabilen Glasschicht erfolgt? Dann würde die Deckscheibe nur als Spannungsfühler für X und Y dienen. Mikroskopische Risse in der Deckscheibenbeschichtung könnten zwar immer noch auftreten, würden aber keine Nichtlinearität mehr verursachen. Das einfache Busbar-Design ist nicht ausreichend, und es ist ein komplexeres Linearisierungsmuster an den Kanten erforderlich.

Bei der Fünf-Draht-Konstruktion geht ein Draht zum Deckblatt (E), das als Spannungsfühler für X und Y dient. Vier Drähte gehen zu den Ecken der hinteren Glasschicht (A, B, C und D). Das Steuergerät legt zunächst 5 V an die Ecken A und B an und erdet C und D, so dass die Spannung gleichmäßig von oben nach unten über den Bildschirm fließt. Dann legt das Steuergerät 5 V an die Ecken A und C an, erdet B und D und liest die X-Spannung erneut an E ab.

Ein Fünf-Draht-Touchscreen verwendet also die stabile untere Schicht sowohl für die Messung der X- als auch der Y-Achse. Die flexible Deckschicht dient nur als Spannungsmessfühler. Das bedeutet, dass der Touchscreen auch bei Unregelmäßigkeiten in der leitfähigen Beschichtung der Deckschicht weiterhin ordnungsgemäß funktioniert. Das Ergebnis ist ein genauer, langlebiger und zuverlässiger Touchscreen als bei Vier- und Acht-Draht-Designs.

Sechs- und Sieben-Draht-Touch-Varianten

Einige Hersteller behaupten, dass die Leistung von resistiven Touchscreens mit fünf Drähten durch zusätzliche Drähte verbessert wird.

Bei der Sechs-Draht-Variante wird auf der Rückseite des Glases eine zusätzliche Masseschicht angebracht, die keine verbesserte Leistung bietet. In einigen Fällen ist sie nicht mit dem zugehörigen Steuergerät verbunden.

Bei der Variante mit sieben Drähten werden wie bei der Ausführung mit acht Drähten zwei Messleitungen hinzugefügt, um die Drift aufgrund von Umweltveränderungen zu verringern. Das patentierte AccuTouch-Elektrodenmuster mit Z-Rand" von Elo ist eine bessere Lösung zur Vermeidung von Drift.

Projiziert-kapazitive Touchscreen-Technologie

Wie funktioniert die projiziert-kapazitive Touchscreen-Technologie?

Ein projiziert-kapazitiver Bildschirm besteht aus einer Glasscheibe mit eingebetteten transparenten Elektrodenfolien und einem IC-Chip, der ein dreidimensionales elektrostatisches Feld erzeugt. Wenn ein Finger mit dem Bildschirm in Berührung kommt, ändern sich die Verhältnisse der elektrischen Ströme, und der Computer kann die Berührungspunkte erkennen. Der P-Cap-Touchscreen kann nicht nur mit bloßen Fingern, sondern auch mit Handschuhen bedient werden.