So funktionieren Touch-Displays in iPad, Handy & Co. Detail - Computerwelt

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11.02.2011 Hans-Christian Dirscherl*

So funktionieren Touch-Displays in iPad, Handy & Co.

Wissen Sie alles über Touchscreens? Wir zeigen Ihnen, welche Touch-Techniken es gibt und welche Vor- und Nachteile die Techniken mit sich bringen.

Touchscreens stehen bei mobilen Endgeräten wie Tablet-PCs, Smartphones oder PDAs hoch im Kurs. Kleine Tastaturen sind heute oftmals gar nicht mehr nötig, denn die Techniken zur Fingereingabe über den Bildschirm sind ausgereift und werden von Seiten der Betriebssysteme immer besser unterstützt.

Aber wie funktionieren diese berührungsempfindlichen Bildschirme eigentlich? Dieser Artikel gibt einen Überblick über die heute verwendeten Touchscreen-Techniken in Smartphones, PDAs, Tablet PCs, Grafiktabletts aber auch in Bankterminals. Nach einem Überblick folgt eine ausführliche Beschreibung der unterschiedlichen Technologien.

ÜBERSICHT: TECHNIKEN DER BILDSCHIRMEINGABE Resistiv - Touch durch Druck Früher bei Smartphones, Tablet-PCs, wie z. B. beim Acer Aspire 1820PTZ und bei All-In-One Touchscreen-PCs, wie dem MSI AE2200 verwendet. Im Consumer-Umfeld fast komplett von Kapazitiv verdrängt.

Kapazitiv - Druck auf Glas Typisch für die meisten aktuellen Multitouch-Geräte jeder Bauart: Smartphones, z. B. Samsung Galaxy S, HTC Desire, Motorola Milestone; fast alle Consumer Tablet-PCs, z. B. Apple iPad, Samsung Galaxy Tab, und All-In-One Touchscreen-PCs wie Acer Aspire Z3101

Induktiv - Tippen per Spule Typisch für teure Profi Tablet-PCs, z.B. Fujitsu Stylistic ST6012, die nur mit einem speziellen Digitizer-Stift bedient werden können.

Akustisch – Unterbrechung von Schallwellen Nur für robuste Systeme wie Fahrschein- oder Geldautomaten.

Optisch – Gitter aus Lichtschranken Nur für robuste Systeme wie Fahrschein- oder Geldautomaten.

Vibration – Messung der Vibrationsenergie Selten, für Großdisplays und Kiosk-Terminals

VERWECHSLUNGSGEFAHR: FARBGEBENDE TECHNIK Dieser Artikel behandelt die Eingabe-Funktion von Bildschirmen, also alles, was per Finger oder Stift getätigt wird. Es geht hier aber nicht um die bilddarstellende Funktion. Wenn Sie nach einem Smartphone oder Tablet-PC suchen, stoßen Sie nämlich auch auf Angaben wie Auflösung (z. B. 1.024x600), Farben (z. B. 16 Mio) und Farbgebende Technik. Besonders letzteres ist durch eine Vielzahl von Bezeichnungen wie OLED, (Super-, Clear Black) AMOLED, SLCD, Retina Display und NOVA recht unübersichtlich. Das alles wird hier nicht behandelt: Wir stellen Touchscreens unter dem Gesichtspunkt Eingabe vor – die Ausgabeseite interessiert uns in diesem Zusammenhang nicht.

RESISTIV – TOUCH DURCH DRUCK Mit der resistiven Eingabe-Methode gingen die Veteranen der heutigen Smartphones und Tablet-PCs an den Start. Zwei elektrisch leitfähige (Indium Zinnoxid), transparente Folien liegen übereinander und werden durch winzige Abstandhalter voneinander getrennt. Diese Abstands-Punkte (spacer dots) erkennen Sie sogar mit dem bloßen Auge.

Nun liegt an den gegenüber liegenden Seiten der oberen Folie eine Spannung an, welche von einem Rand zum anderen abnimmt. Bei Druck auf das Display, wird die Spannung an die untere Folie durchgleitet. Die Auswertungselektronik bestimmt die Koordinate des Druckpunkts auf der X-Achse durch die Höhe der Spannung. Nur Millisekunden später wird eine Spannung an den anderen beiden Rändern angelegt, womit auf dieselbe Weise die Koordinate der Y-Achse ermittelt wird.

Vorteile: Mechanischer Druck erzeugt den Kontaktschluss. Daher kann ein Finger ebenso verwendet werden wie ein Fingernagel oder ein irgendein Stift. Bei den Geräten wird typischerweise ein Stylus-Pen mitgeliefert. Das ist ein Mini-Stift mit abgerundeter Kunststoff-Spitze. Die Fläche ist unempfindlich gegen Schmutz.

Nachteile: Es ist eine Kalibration notwendig, allerdings nur beim ersten Einrichten des Gerätes. Nachteilig ist die Optik der Spacer dots, welche eine makellose Display-Fläche verhindern. Der häufige Gebrauch des Stylus oder des Fingernagels führt oft zu einem Zerkratzen des Touchscreens. Chemikalien können die Oberfläche leicht angreifen. Die Lichtdurchlässigkeit liegt bei nur 70-80%.

Multitouch mit mehreren Fingern ist möglich aber technisch sehr aufwendig.

Geräte: Samsung Omnia, Sony Ericsson xperia x1, Palm-PDAs & Apples Newton (Klassiker), Convertible Acer Aspire 1820PTZ Timeline, Tablet PCs AOC 7-Zoll (Low-End), Archos 7, ältere All-in-One-PCs wie MSI AE2200

KAPAZITIV – DRUCK AUF GLAS Die resistive Technik wurde großenteils von der kapazitiven verdrängt. Dieser Touchscreen besteht aus einer Glasplatte, die beidseitig transparent mit Metalloxyd beschichtet ist. Die Beschichtung in Streifenform lässt ein Gitter entstehen, an dessen Kreuzungspunkten viele kleine Kondensatoren entstehen. Diese erzeugen ein elektrisches Feld, welches sich bei Haut-Berührung über den Kreuzungspunkten verändert. Der menschliche Körper leitet nämlich Strom. X- und Y-Koordinaten werden nun ermittelt, indem auf beiden Seiten der Glasplatte der ankommende, veränderte Strom gemessen wird.

Was passiert bei der Eingabe mit mehreren Fingern, dem Multitouch? Hier muss die Auswertungselektronik mehrere Berührungspunkte gleichzeitig erkennen. Weil die Ströme an allen Gitterstreifen (X- und Y-Achse) gleichzeitig ausgelesen werden, ist das aber möglich. Sogar vier oder mehr Berührungspunkte können erfasst werden.

Vorteile: Keine Kalibrierung notwendig. Langlebiger und unempfindlicher als resistives Touch. Weil bereits leichteste Berührungen erfasst werden, eignet sich Kapazitiv deutlicher besser für Bedienvorgänge wie Scrollen, Verschieben oder Multi-Touch mit mehreren Fingern. Höhere Optische Transparenz als resistives Touch

Nachteile: Ohne die elektrisch leitende Haut funktioniert es nicht. Stift, Fingernagel oder Handschuhe machen die Bedienung unmöglich. Unter Umständen ist das leitfähige Netz auch mit dem bloßen Auge sichtbar.

Geräte: So gut wie jedes Multitouch-Gerät hat ein kapazitives Display. Notebook-Mausersatz, Apple iPad, Samsung Galaxy Tab, Acer Liquid, Acer neoTouch, Apple iPhone 3GS, iPhone 4, Blackberry Storm 2, HTC Desire, LG Electronics P500 Optimus One, Motorola Milestone 2, Nokia C7/C6/N8, All-In-One Touchscreen PCs wie Acer Aspire Z5710 oder ASUS Eee Top ET2010AGT, Hybride-Multitouch-Systeme wie ASUS Eee PC T91

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