Computerhardware: Touchscreen

PDA von Apple mit Touchscreen

Touchscreen

Ein Touchscreen, Tastschirm bzw. Sensorbildschirm ist eine Kombination von Ein- und Ausgabegerät. Berührt man einen solchen Bildschirm mit dem Finger oder einem Stift, kann der Computer die Koordinaten des Berührungspunktes ermitteln. Dadurch wird eine weitgehend intuitive Steuerung des Computers möglich. Derartige Geräte werden seit Jahren in Fahrkarten- und Bankautomaten verwendet. Tastatur und Maus werden dadurch überflüssig.

In industriellen Anwendungen ist von Vorteil, dass sie weniger störungsanfällig und schmutzempfindlich sind als Tastaturen.

Der iPod, Smartphones, PDA (Persönlicher Digitaler Assistent), Navi’s, Tablet-PCs und andere Geräte werden mit Touchstreen bedient.

Berührungsempfindliche PC-Bildschirme sind noch selten. Durch Windows 8 und 10 wird sich das wohl ändern, vor allem bei Notebooks.

Technologien

Systeme, die mehrere Berührungen gleichzeitig erlauben, heißen „Multitouch“. Mit zwei Fingern kann man beispielsweise angezeigte Elemente drehen oder vergrößern.

Wie funktioniert ein Touchscreen? Von mehreren Verfahren werden hier einige genannt.

• Die ersten Touchscreens gab es schon vor 30 Jahren: Vor einem Röhrenbildschirm waren Lichtschranken angebracht. Die Genauigkeit erreichte damals zwar nur fünf Millimeter, doch zum Zeigen auf eine größere Schaltfläche reichte das völlig aus.
• Nachfolger dieser optischen Touchscreens werden in Kiosksystemen, Fahrkarten- und Bankautomaten, beim Kindle Touch und dem Tolino Shine verwendet.
• Analoge Resistive Touchscreens bestehen aus einer inneren Glasscheibe und einer flexiblen äußeren Scheibe, z. B. einer dünnen Polyesterscheibe. Die Scheiben berühren sich nicht und werden durch mikroskopische Abstandshalter (engl. Spacer Dots) getrennt. Die inneren, einander zugewandten Seiten sind mit einem lichtdurchlässigen Widerstandsmaterial beschichtet. Die Polyesterschicht biegt sich durch, wenn man auf den Bildschirm drückt, und berührt die Gegenseite. Je nach Berührungspunkt wird ein unterschiedlicher Widerstand gemessen. Über diese Veränderung wird die Position der Berührung berechnet.
  • Vorteile: Resistive Touchscreens arbeiten sehr genau und lassen sich auch mit einem Handschuh oder einem Stift bedienen. Sie sind im hellen Sonnenschein besser zu erkennen als kapazitive Touchscreens.
  • Nachteile: Bei häufigem Gebrauch verändern sich die Widerstandsschichten durch den Druck und die Genauigkeit lässt nach. Die Polyester-Oberfläche ist mechanisch empfindlich und verkratzt leicht. Multitouch funktioniert nur mit maximal zwei Fingern.
• Die meisten Smartphones und Tablets sind mit kapazitiven Touchscreens (Projected Capacitive Technology) ausgestattet. Bei dieser Technologie sind voneinander isolierte leitfähige Streifen über Kreuz angeordnet und bilden an jedem Kreuzungspunkt einen Kondensator. Berührt man einen Kreuzungspunkt, verändert sich durch die Nähe des (geerdeten) Fingers die Kapazität des Kondensators, was man messen kann. Je feiner das Gitter, desto höher die Genauigkeit. Die Oberfläche darf flexibel sein − muss es aber nicht.
  • Vorteile: Diese Touchscreens sind sehr robust, die Glasoberfläche ist so gut wie verschleißfrei. Mehr als zwei Finger können erkannt werden.
  • Nachteile: Bei bei grimmiger Kälte sind sie nicht so toll: Sie funktionieren nicht, wenn die Finger in einem Handschuh stecken. Im Fachhandel gibt es für etwa 30 Euro Spezialhandschuhe mit leitfähigen Fingerspitzen sowie Spezialstifte.
• Induktive Touchscreens arbeiten mit Magnetfeldern. Ein spezieller Eingabestift (mit einer Spule darin) wird benötigt. Diese Technik wurde von den Grafiktabletts übernommen (siehe zwei Seiten weiter).
  • Vorteile: Die Oberfläche ist robust. Ein aufliegender Handballen stört nicht.
  • Großer Vorteil: Das Gerät wird durch einen aufliegenden Handballen nicht irritiert, was beim Schreiben und Malen sehr vorteilhaft ist. Einige Geräte erkennen sogar die Neigung des Stiftes.
  • Nachteile: Genau wie bei den Grafiktabletts funktioniert es nur mit speziellen Eingabestiften (mit einer integrierten Spule). Es wird relativ viel Strom benötigt, für Smartphones sind diese Displays deshalb kaum geeignet, doch in einigen höherwertigen Tablets werden sie verwendet.

• Die Oberflächenwellen-Technologie (engl. Surface Acoustic Wave, SAW) arbeitet mit Ultraschallwellen, die horizontal und vertikal in eine Glasplatte eingespeist werden. Auf der jeweils gegenüberliegenden Seite treffen die Schallwellen auf einen Sensor. Bei Berührung der Glasplatte mit dem Finger wird ein Teil der Wellen absorbiert. Die Koordinaten des Berührungspunktes werden durch Messung der Zeit seit der Absorbtion berechnet. Die Stärke des Fingerdruckes wird über den Grad der Absorbtion gemessen.
  • Diese Technologie ist noch recht teuer, aber sehr präzise und robust. Gehärtetes Glas mit bis zu 6 mm Dicke schützt zuverlässig vor Vandalismus.
• Die Dispersive Signal Technologie erkennt die Vibrationen, die bei Berührung des Displays entstehen. Die Vibrationsenergie wird von Sensoren gemessen, die sich in jeder Ecke des Touchscreens befinden.
• Bei der Technologie „Frustrated Total Internal Reflection“ sind Infrarot-LEDs an der Seite einer Acrylglasscheibe angeordnet. Das Licht wird an den Wänden der Scheibe reflektiert und bleibt innerhalb der Scheibe. Doch wo Druck auf die Scheibe erfolgt, ändern sich deren optische Eigenschaften und das Licht wird aus der Scheibe herausgelenkt. Unter der Scheibe sind Infrarot-Sensoren, die das Licht auswerten und die Fingerposition(en) weitermelden.

Weitere Verfahren (Angulation sowie DiamondTouch) sind für tischgroße Displays geeignet und werden hier nicht betrachtet.

Teilweise werden mehrere Verfahren auf einem Display kombiniert: Beim Samsung Galaxy Note wird die kapazitive Technik für die Handeingabe verwendet. Wenn man den S-Pen benutzt, hat dieser Priorität. Auch beim Microsoft Surface Pro hat der Stift Priorität, damit man ungestört schreiben kann.

Im Jahr 2010 wurden ein experimentelles Ultraschall-Smartphone auf einer Messe gezeigt. Im Gehäuse waren rund um das Display Ultraschall-Lautsprecher und -Mikrofone angeordnet. Damit kann die Umgebung beobachtet werden, wie es die Fledermäuse machen. Auf eine Entfernung bis zu einem halben Meter ist die Gestensteuerung möglich.

Displayreinigung von Smartphones und Tablet-PC

Nach einer aktuellen Untersuchung des BITKOM ekeln sich 15 Prozent der Deutschen davor, das Mobiltelefon anderer Leute zu benutzen. Das ist verständlich. Essensreste, Handcreme und Schminke bilden einen prima Nährboden für Bakterien und Keime.

Glasreiniger, Alkohol, Spülmittel und Seifenlaugen können langfristig die fettabweisende Oberfläche der Geräte beschädigen und so ihre Bedienbarkeit beeinträchtigen. Lesen Sie die Pflegehinweise im Handbuch! Abgesehen davon sollten elektronische Geräte nicht mit Wasser in Berührung kommen: Eindringende Feuchtigkeit kann Schaltkreise korrodieren lassen.

Gut geeignet sind Mikrofasertücher, wie z. B. trockene Brillenputztücher. Die Mikrofaser nimmt das Fett selbst im trockenen Zustand auf. Achten Sie darauf, dass sich keine groben Partikel auf dem Touchscreen befinden, die beim Reiben Kratzer hinterlassen könnten.

Quellen

•  Touchscreen