Konstruktionsaspekte für industrietaugliches Design

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High Light Transmission – der Outdoor-Touch

Bild 3: Für optimale Ablesbarkeit unter direkter Sonneneinstrahlung wurden Touchscreens mit Polarizer-Materialien entwickelt. Während Standard-Touchscreens eine Reflexionsrate von etwa 16 bis 22% haben, lässt sich mit dem linearen Aufbau (oben) eine Reflexionsrate von <7% und sogar <2,5% mit dem zirkularen Aufbau (unten) realisieren. (Archiv: Vogel Business Media)

Die Anzahl mobiler Systeme für den Outdoorgebrauch steigt stetig. Eine häufig gefragte Eigenschaft ist ein Touch-Display mit einer optimalen Ablesbarkeit unter direkter Sonneneinstrahlung. Speziell für diese Anforderung wurden Touchscreens mit Polarizer-Materialien entwickelt (Bild 3). Während Standard-Touchscreens eine Reflexionsrate von etwa 16 bis 22% haben, lässt sich mit dem linearen Aufbau eine Reflexionsrate von <7% (Bild 3 oben) und sogar <2,5% mit dem zirkularen Aufbau (Bild 3 unten) realisieren. Diese Touchscreens mit integriertem Polarizerfilm benötigen bereits im Aufbau eine Anpassung an den Polarisationswinkel des Displays. Für Indoor-Anwendungen und kostengünstigere Lösungen werden ITO- Materialien mit erhöhter Lichtdurchlässigkeit von über 90% eingesetzt.

Palm-Rejection-Design erleichtert die Bedienung

Resistive Touchscreens kontaktieren die ITO-Schichten bei Betätigung mit dem Finger oder dem Stift. Der Touchscreen-Controller sendet die ermittelten Koordinaten der Position und bewegt dadurch den Cursor im Display an die betätigte Stelle. Werden zwei Punkte auf dem Touchscreen gleichzeitig aktiviert, springt der Cursor auf Grund der Berechnung des Controllers in die jeweilige Mitte der Betätigungen.

Soll der Touchscreen eines Handgerätes wie beispielsweise beim Notebook oder Panel-PC zur Dateneingabe mit dem Stift aktiviert werden, kann die aufliegende Hand des Anwenders bereits den Touchscreen an einer Stelle betätigen. Falls der Stift und die Hand gleichzeitig den Touch aktivieren, kommt es unweigerlich zu einer unerwünschten Eingabe.

Touchscreens im Palm-Rejection-Design erlauben ein flächiges Handauflegen bei gleichzeitiger Aktivierung mit dem Finger oder Stift. Ermöglicht wird dies durch ein spezielles Rastermaß der Mikrodot-Bedruckung auf dem ITO-Glas. Der Touchscreen lässt sich nur durch eine punktuelle Betätigung mit dem Stift oder dem Finger aktivieren.

Für Touchscreens bis zu 7" gibt es ein besonderes Dot-Design für Anwendungen zur Unterschrifterkennung. Hier reichen sehr geringe Betätigungskräfte im Bereich von 0,1 bis 0,2 N aus. Die speziellen Mikro-Dots sind beim Zeichnen mit dem Stift auf dem Touchscreen nicht spürbar.

Anschlusstechnik und Formate

Die verbreiteteste Anschlusstechnik der Touchscreens ist der Flex-Print-Connector (FPC). Dieser FPC-Anschluss besteht aus einer Kapton-Folie mit Kupferleitbahnen. Hauptvorteil ist hier der kleine Biegeradius mit 1 mm und die geringen Widerstandswerte der Leiterbahnen zum Touchscreen.

Der Integralanschluss kommt bei rauen Umgebungen und speziellen Anforderungen zum Einsatz. Für Matrix-Touchscreens und deren Vielzahl von Leiterbahnen wird überwiegend eine kostengünstige, mit Silberleitfarbe bedruckte Polyesterfolie mit der Heat-Seal-Kontaktierung (HSC) an die Busbars kontaktiert. Alle Anschlussfahnen sind möglich mit gecrimpten AMP- und Berg-Steckern oder in der ZIF-Ausführung in unterschiedlichen Rastern.

In der Vergangenheit wurden ausschließlich Touchscreen-Displays im 4:3-Format für Industrieanwendungen eingesetzt. Mit der High-Definition-Technologie mit einer Auflösung von 1920 × 1080 setzten sich die Formate 16:9 und 16:10 auch in der Industrie und Medizin weiter durch.

Aktuell werden kleine bis mittlere Diagonalen in WVGA bis 7" für industrielle Anwendungen eingesetzt. Größere Displays mit 13,3, 15,4 und 19" sind erhältlich. Touchscreens von 4,3 bis 19" im Format 16:9 bzw. 16:10 stehen standardmäßig zur Verfügung.

Auswahl des passenden Touchscreentyps

Bei hohen Anforderungen bezüglich größtmöglicher Lebensdauer und Linearität kommen Touchscreens in der 5-Draht-Technologie zum Einsatz. Diese Technologie findet sich vor allem in Industriepanels, in medizinischen Geräten und bei Kassensystemen. Die 5-Draht-Technologie erreicht eine Lebensdauer von 36 Mio. Betätigungen an jedem Punkt. Die 4- und 8-Draht Touchscreens garantieren 10 Mio. Betätigungen.

Weiteres Auswahlkriterien sind die Langzeitstabilität und Unempfindlichkeit bei Temperaturschwankungen. Große Diagonalen bis zu 21" sind daher überwiegend im 5-Draht-Design realisiert. Außerdem hat der 5-Draht-Touchscreen Vorteile beim rückseitigen Einbau. Eine „verbotene Zone" im Randbereich, die im eingebauten Zustand geschützt werden muss, ist hier nicht zu berücksichtigen.

Ist eine optimale Genauigkeit und Langzeitstabilität bei einer evtl. nur einmalig notwendigen Kalibrierung des Touchscreens gefordert, kommt ab 10,4" Diagonalen der 8-Draht-Touchscreen zum einsatz. Hier werden vier zusätzliche Messleitungen für den Touchcontroller nach außen geführt. Die tatsächliche Referenzspannung am Busbar setzt der Controller in die Positionsberechnung um. Die zusätzlichen vier Messleitungen reduzieren den Effekt von Alterungserscheinungen und kompensieren den Drift.

Für kleine Displaygrößen, im Produktdesign mit sehr schmalen Rändern im Aufbau, und für mobile Geräte sind die 4-Draht Touchscreens die optimale Wahl. Durch die stetige Verbesserung der ITO-Materialien lassen sich 4-Draht Touchscreens bis 15" auch in der Industrie einsetzen.

Eine erhöhte Bruchfestigkeit der Touchscreens ermöglichen chemisch gehärtete ITO-Gläser. Die Biege- und Schlagfestigkeit dieser Touchscreens erhöht sich durch die Härtung der ITO-Gläser auf das Dreifache. Zur Anwendung kommt das gehärtete Glas in Handheld-Applikationen, auch im Hinblick auf Gewichtsreduzierung und erhöhte Spezifikation im Kugelfalltest.

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