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.

Touchbasierte Eingabearten

Die touchbasierte Eingabe mit den Fingern ist die meistgenutzte Touch-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 werden über ihren Durchmesser erkannt und können vom Touch-System nicht voneinander unterschieden werden. Daher ist es nicht möglich, verschiedenen Stiften unterschiedliche Funktionen zuzuordnen. Aktive Stifte können mit ihrer eingebauten Spule oder durch eine Druckstärkenerkennung navigieren und vom System eindeutig identifiziert werden. Hier lassen sich die unterschiedlichen Funktionen und Knöpfe pro Stift genau zuordnen.
Von manchen Touch-Systemen können über den Durchmesser, durch Abstände oder Codemuster auch Objekte erkannt werden. Codemuster werden auf der Unterseite der Objekte befestigt. Durch das Erkennen der Objekte können andere Systeme darauf reagieren und in nahezu Echtzeit den Content anpassen. Je nach Touch-Technologie ändert sich die Anzahl der erkennbaren Objekte.

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 der gesamte Touch-Monitor hinter einer flachen Benutzeroberfläche verbaut werden kann. Des Weiteren kann die Touch-Funktion auch mit Handschuhen bedient werden und die Displays sind Multi-Touch fähig.

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. Der Touchscreen kann außerdem hinter einem Schutzglas verbaut werden, wodurch er eine hohe Robustheit bekommen kann. Ein Nachteil der Technologie ist, dass der Infrarot-Touch durch Umwelteinflüsse unabsichtlich ausgelöst werden kann, beispielsweise durch Insekten oder Schnee im Außenbereich. Des Weiteren unterstützt diese Technologie kein HID, weshalb ein Treiber installiert werden muss.
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.

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 wie das Zoomen mit einem Finger ermöglicht. Die Unterscheidung von Finger, Objekt und Stift erfolgt hierbei über deren Durchmesser. Zusätzlich wird das Panel durch eine aufliegende, sehr transparente Scheibe geschützt. Diese Touch-Technologie eignet sich vor allem bei großen Touch-Displays, interaktiven Touchscreens, zusammengesetzten Videowänden und gebogenen Displays, da sie eine vollständig optische Transparenz bietet und verschleißfrei ist.

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.

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.

Autoren:
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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