Vor einem dreiviertel Jahr haben wir unsere Übersicht zu den aktuellen Touch-Technologien veröffentlicht. Auf der diesjährigen ISE und der InfoComm gab es einige Weiterentwicklungen. Diese wollten wir Ihnen nicht vorenthalten. Deshalb haben wir den Blogbeitrag aktualisiert und veröffentlichen ihn jetzt neu.

Umfassende Übersicht über professionelle Touch-Technologien

Ob Zuhause auf dem Handy, unterwegs am Ticketautomat oder auf dem Tablet bei der Arbeit – heutzutage trifft man allerorts auf touchbasierte Eingabemedien. Flipchart, Whiteboard und Co. werden immer häufiger gegen touchfähige Displays ausgetauscht. Doch hinter der scheinbar einfachen Berührung eines Bildschirmes stecken viele komplexe Technologien. Selbst innerhalb der bekannten Eingabearten wie Finger und Stift existieren bereits verschiedene Methoden. Damit die Touch-Displays effektiv genutzt werden können ist es wichtig, dass je nach Standort und Einsatzgebiet die passende Technologie gewählt wird. In diesem Blogeintrag zeigen wir Ihnen deshalb die verschiedenen Arten von Touch-Technologien und klären über deren Besonderheiten auf.

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Touchbasierte Eingabearten

Die touchbasierte Eingabe mit den Fingern ist die meistgenutzte Eingabe-Methode. Sie ermöglicht es, Funktionen mit Gesten (z.B. Zoomen und Navigieren) sehr intuitiv umzusetzen. Dabei wird entweder die elektrische Leitfähigkeit der Finger oder die Unterbrechung von Lichtstrahlen zur Erfassung der Positionen genutzt. Je nach Touch-Technologie können Systeme single- oder multi-touchfähig sein.

Stifte werden hauptsächlich zum Schreiben und Zeichnen genutzt. Hierbei wird zwischen passiven und aktiven Stiften differenziert. Passive Stifte können beispielsweise über ihren Durchmesser erkannt werden. Mehrere passive Stifte können vom Touch-System aber nicht voneinander unterschieden werden. Daher ist es nicht möglich, verschiedenen Stiften unterschiedliche Funktionen zuzuordnen (z.B. unterschiedliche Farben). Aktive Stifte hingegen können durch unterschiedliche IDs eindeutig identifiziert werden. Auch erweiterte Funktionen wie Druckstärkenerkennung, Multipen und Köpfe zur Navigation können somit realisiert werden. Die Nachteile sind, dass diese in dem meisten Fällen regelmässig geladen werden müssen und auch höhere Kosten mit sich bringen.

Einige Touch-Technologien können über den Durchmesser, durch Abstände oder Codemuster auch Objekte erkennen. So können durch das Auflegen von Objekten auf Touch-Tables Events ausgelöst werden, die eine erweiterte Interaktion erlauben und haptische Elemente mit in die Visualisierung einbeziehen.

Touch-Technologien

Resistive Touch-Systeme

Resistive Touch-Systeme bestehen aus zwei elektrisch leitfähigen Schichten und reagieren auf Druck. Über die Messung der Spannung kann die X- und die Y-Koordinate des Touchpunktes ermittelt werden. Touch-Displays können mithilfe dieser Technologie sowohl mit Stiften und Fingern als auch mit Handschuhen bedient werden. Resisitive Touch-Systeme werden heutzutage vor allem in der Industrie zur Steuerung von Industrieanlagen und Kassensystemen genutzt.

Kapazitive Touch-Systeme

Bei den kapazitiven Touch-Systemen wird zwischen den Oberflächen-kapazitiven Systemen und den projiziert-kapazitiven Systemen unterschieden.

Bei den Oberflächen-kapazitiven Systemen ist die Glasoberfläche mit einer dünnen, leitenden Metalloxid-Beschichtung überzogen und an eine Wechselspannung angelegt. Durch das Berühren der Schicht kann über den gemessenen Stromfluss an den Ecken die Position des Fingers ermittelt werden. Ein Vorteil der Oberflächen-kapazitiven Systeme ist die relativ hohe Reaktionsgeschwindigkeit und die hohe Eingabegenauigkeit. Zudem ist die Touch-Technologie größtenteils vor Vandalismus sicher und funktioniert auch noch bei kleineren Kratzern auf der Glasoberfläche. Da keine Schutzscheibe davor angebracht werden kann, eignet sich das System nicht für feuchte Umgebungen. Des Weiteren kann nur ein einziger Touch-Punkt erkannt werden.

Projiziert-kapazitive Systeme werden oft mit PCAP oder PCT (Projected Capacitive Touch) abgekürzt. Diese Systeme setzen zwei voneinander getrennte Schichten mit sich kreuzenden Leiterbahnen ein. Nähert sich ein Finger oder ein aktiver (kapazitiver) Stift, wird die Spannung zwischen den beiden Feldern verändert und die X- und Y-Koordinaten können ermittelt werden. An der Oberfläche wird keine Elektronik untergebracht. Dadurch sind die Systeme sehr robust und es kann eine bis zu 8 mm starke Schutzscheibe angebracht werden, ohne dass die Bedienung eingeschränkt wird. Der Touch-Monitor wird dadurch vor Vandalismus, unterschiedlichen Temperaturen, Kratzern, Reinigungsmitteln und Flüssigkeiten geschützt. Displays mit einem projiziert-kapazitiven System sind außerdem einfach zu reinigen, da diese Glasflächen der Systeme meist bis zu den Rändern der Displays reichen und somit eine ebene Glas-Oberfläche bieten. Die Edge-to-Edge-Glasoberflächen sind auch formschöner zu integrieren. Des Weiteren kann die Touch-Funktion auch mit Handschuhen bedient werden und die Displays sind Multi-Touch fähig. Durch die Handballenkompensation ergibt sich ein natürliches Schreibgefühl, da der Handballen beim Auflegen auf das Display nicht als Eingabe erkannt wird.

Infrarot-/IR-Touch

Der Infrarot-Touch kommt bei großflächigen Anzeigen wie günstigen Large-Format-Displays oder interaktiven Steglos-Displaywänden zum Einsatz. In einem Rahmen werden viele kleine Infrarot-Schranken eingebaut, die durch Stifte, Finger oder Objekte unterbrochen werden können. Diese Infrarot-Schranken liegen kurz oberhalb der eigentlichen Oberfläche, weshalb keine direkte Berührung mit dem Touch-Display erforderlich ist. Das eigentliche Display kann außerdem hinter einem Schutzglas verbaut werden, wodurch dieses geschützt wird. Dies kann jedoch eine Parallaxe durch den Abstand zwischen Glasoberfläche und dem eigentlichen Display nach sich ziehen, wodurch die Genauigkeit der Touch-Eingaben in Mitleidenschaft gezogen werden. Der auftragende Touch-Rahmen lässt meist auch keine formschöne Integration zu. Shadow-Sense vom Hersteller Baanto ist eine Weiterentwicklung der Infrarottechnik und bietet die Vorteile, dass die Touch-Technologie dem Sonnenlicht gegenüber unempfindlich ist und ungewollte Berührungen frühzeitig erkennen kann. Auch die Unterscheidung zwischen Finger, und Stifteingaben wird mittlerweile von den Shadow-Sense Systemen unterstützt.

InGlass Infrarot

Bei der InGlass Infrarot Technologie vom Hersteller FlatFrog werden Infrarot-Lichtstrahlen in der Scheibe reflektiert. Beim Berühren werden diese Strahlen gestört und als Touch-Event interpretiert. Dies funktioniert so präzise, dass eine Druckstärkenerkennung und Multi-Touch möglich sind. Durch die Druckstärkenerfassung werden zusätzliche Bedienmöglichkeiten ermöglicht welche aber explizit von den Anwendungen unterstützt werden müssen. Die Unterscheidung von Finger, Handballen und Stiften erfolgt hierbei über deren Durchmesser. Je nach Display Hersteller können somit auch bis zu zwei unterschiedliche Stifte erkannt werden. Die hohe Genauigkeit dieser Technologie bringt aber auch einen Nachteil mit sich. Kleinste Objekte wie z.B. Obstfliegen oder Kleidungstücke werden ebenfalls als Eingaben erkannt und können ungewollte Stift- oder-Finger Events auslösen. Auch eine Handballenauflage beim Schreiben ist nicht möglich da dieser als Radierer erkannt wird.

MT Cell

Die MT Cell-Technologie von MultiTaction findet man ausschließlich in deren 55 Zoll Full HD steglos Displays. Eine mit Kameras und Infrarot-LEDs ausgestattete Schicht hinter den Panels scannt kontinuierlich die Oberfläche ab. Diese Technologie kann deshalb einen Multi-Touch mit unendlich vielen Touch-Punkten und eine Stift- und Objekterkennung vereinen. Aufgrund der steglosen Displays mit Edge-to-Edge-Glas können sehr große Displaywände ohne Rahmen, also sehr formschön realisiert werden.

Induktive Touch-Displays

Induktive Eingabesysteme kommen entweder als sehr präzises Stifteingabesystem bei Displays wie dem Wacom-Board oder in Kombination mit PCAP-Touchpanels zum Einsatz. Diese Eingabesysteme können nur mit speziellen Eingabestiften (Digitizer) mit integrierter Spule genutzt werden. Hinter dem Display befindet sich ein Netz aus Metalloxyd, welches dem Stift elektromagnetische Wellen sendet. Die Spule im Stift erzeugt daraufhin einen Strom und sendet zur Positionsbestimmung ein Signal. Dazu müssen die Stifte aktiv sein und regelmäßig geladen werden. Induktive Eingabesysteme sind kaum noch in mobilen Endgeräten zu finden, viel mehr braucht man diese Art der Touch-Technologie in Profi-Geräten in Einsatzgebieten wie Medizin, Bildung und Ingenieurswesen.

ON-CELL / IN-CELL Touch-Displays

LG und Microsoft bieten in einigen Display-Serien die sogenannte In-Cell-Touch-Technologie an. Diese bietet Vorteile in Bezug auf Schreibleistung, Sichtbarkeit und Design, da LCD-Panel und Schutzglas direkt und ohne Luftspalte verklebt sind. Der Vorteil liegt hier buchstäblich auf dem Display da kein wahrnehmbarer Abstand zwischen Schutzglas und Display wahrnehmbar ist (Direct Bonding). So entsteht der Eindruck, dass beim Zeichnen und Schreiben mit dem Stift direkt auf der Oberfläche annotiert wird. Das bringt eine sehr hohe Genauigkeit und somit ein natürliches Schreibgefühl mit sich. In Verbindung mit aktiven Stiften, deren Druckstärken-Erkennung kann in unterstützen Anwendungen je nach Stärke des Druckes eine Dünne oder dickere Linie gezeichnet werden. Multitouch bis 20 Touchpunkte und bis zu zwei unterschiedliche Stifte können mit dieser Technologie erkannt werden. Microsoft nutzt eine abgewandte Form dieser Technologie mitunter im neuen Surface HUB 2 unter dem Namen „PixelSense“.

Autoren:

Simon Badr, AV-Senior Consultant und Experte Interactive Technlogies, macom
Linh Nguyen, Studentin des Bachelor-Studiengangs Online-Medien an der Hochschule Furtwangen
Immanuel Roß, AV-Consultant und Project Engineer der macom GmbH

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