Touch Screens
Die Zukunft berühren
Die Funktionsweise der Sensortechnik bei berührungsempfindlichen Bildschirmsystemen ist vertraut: Anwender berühren statt tatsächlicher Knöpfe ein Bildschirm-Overlay, das die Position erfasst und die entsprechende Software ermittelt daraus die auszuführende Funktion.
Touchscreens – sogar mit Multi-Touch-Technik – existieren bereits eine geraume Zeit. Tatsächlich wurde der Vorläufer der kapazitiven Berührungstechnik bereits im Jahr 1965 von E. A. Johnson entwickelt und 1977 durch Elographics zur Marktreife gebracht. Multi-Touch wurde dann im Jahr 1982 an der University of Toronto erfunden. Doch es dauerte noch eine ganze Weile, bis die berührungsempfindliche Sensortechnik den Durchbruch schaffte, dann erlebte sie jedoch einen unaufhaltsamen, kommerziellen Siegeszug, der immer noch anhält. Für das Jahr 2011 wurde ein Absatz von 566 Millionen kapazitiver Touchscreens prognostiziert, nur für Mobiltelefone. Der Umsatz kletterte von 4,3 Milliarden US-Dollar im Jahr 2009 auf 7,1 Milliarden im Folgejahr. Die prognostizierten Umsätze steigen von da an sehr viel schneller: 2011 waren es schon 13,4 Milliarden und innerhalb der nächsten fünf Jahre soll der Umsatz auf fast 24 Milliarden US-Dollar anwachsen.
Projektiv-kapazitiv mit hoher Haltbarkeit
Ein erfolgreicher Touchscreen muss vor der Markteinführung allerdings ein paar technische Hürden meistern. Dazu gehören die Rauschunterdrückung, damit die Berührungsführung genauer erfasst und erkannt werden kann, die Reduzierung des Stromverbrauchs durch das Display, die Problemlösung für schwitzige Finger und die Anforderung an dünne sowie ausreichend stabile Geräte. Gegenüber den anderen Arten der Sensortechnik haben sich die resistive und die projektiv-kapazitive Technik durchgesetzt und sind derzeit die am weitest verbreiteten. Den größten Anteil macht die projektiv-kapazitive Technik aus, die für 67% des Umsatzes sorgt, was im Jahr 2010 rund 3,14 Milliarden US-Dollar entsprach. Während die Umsatzzahlen enorm sind, macht der Absatz dieser Sensortechnik gerade 52% der Gesamtprodukte aus. Die projektiv-kapazitive Technik arbeitet mit einer Matrix an Werten an einer X-Y-Schnittstelle. Wenn ein Finger den Bildschirm berührt, ändert sich die Kapazität zwischen den Elektroden. Zur Erfassung der Kontakte bei kleineren Geräten kann ein einzelner Controller-Chip eingesetzt werden, während bei zunehmender Bildschirmgröße mehrere Chips notwendig sind. Aufgrund des hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses kann zur Bedienung auch ein Stift eingesetzt werden, wodurch sich das Problem der Fingerabdrücke reduziert und der Bildschirm sauberer bleibt. Die Vorteile der projektiv-kapazitiven Touchscreens liegen in der hohen Haltbarkeit und der Multi-Touch-Fähigkeit der Displays. Die Sensorbildschirme können auch in ungewöhnlichen Konfigurationen eingesetzt werden, wie zum Beispiel bei gekrümmten Displays oder bei rahmenlosen Screens, damit der Bildschirm genauso groß sein kann, wie das eigentliche Gerät. Die möglichen Anwendungen für projektiv-kapazitive Touchscreens sind breit gefächert. Dazu gehören Mobiltelefone, Tablet-PCs und Notebooks.
Resistiv: Einfach und kostengünstig
Die zweite weitverbreitete Art ist die resistive Technik. Im Vergleich zur projektiven Kapazität machte sie 2010 nur 19% des Umsatzes oder 900 Millionen US-Dollar aus, obwohl der Absatz bei 44% der Gesamtprodukte lag. Resistive Touchscreens erfassen die Berührung über die Spannungsabweichung, wenn ein Finger die Oberfläche berührt. Da dies eine einfachere Technik ist, kostet die resistive Berührungserfassung weniger und kommt bisher vorwiegend bei Kassenterminals zum Einsatz. Für diese Technik sind mittlerweile aber auch Einsatzmöglichkeiten in automobiltechnischen Anwendungen denkbar. Allerdings könnte wegen der langen Design-Zykluszeiten bis zur Markteinführung eines Autos eine geraume Zeit vergehen, bevor sich diese Anwendungen auch tatsächlich in einem Design wiederfinden. Dennoch ist die resistive Technik mit einigen Nachteilen behaftet, wozu neben der geringeren Lebenszeit und den schlechten optischen Eigenschaften auch die Inkompatibilität zu Multi-Touch-Verfahren gehört, wodurch sich ihr Marktpotenzial beträchtlich einschränkt.
Multi-Touch-Architektur
Der Bereich Multitouch hat sich in den letzten Jahren enorm entwickelt, besonders seit der Einführung des iPhone. Eine Multi-Touch-Anwendung besteht aus vier Hauptbestandteilen: Die Anwendung decodiert bzw. verarbeitet mehrere Streams von sich bewegenden Punkten und führt entsprechende Aktionen aus. Das Betriebssystem übermittelt mehrere Streams von sich bewegenden Punkten und führt bei definierten Teilmengen entsprechende Aktionen aus. Der Touchscreen-Controller und -Treiber übermittelt Sätze mit simultanen Berührungspunkten an das Betriebssystem. Und der Touchscreen-Sensor erfasst mehrere simultane Berührungen. Bei der momentan projizierten Entwicklung der Touchscreens scheint noch kein Ende der Erfolgsstory in Sicht zu sein. Es gibt ebenso unzählige Videos von Kindern, die versuchen, bei Büchern oder älteren Geräten die Bilder herumzuschieben oder Anwendungen zu öffnen, als wäre es ein Touchscreen. Das zeigt doch überdeutlich, dass die nächste Generation diese Art der Bildschirminteraktion längst adaptiert hat und für völlig normal hält, während sich die jetzige Generation noch in einer Umgewöhnungs- und Lernphase befindet. Diese Tatsache wird dafür sorgen, dass die Nachfrage nach Touchscreens, und damit auch nach deren Einzelkomponenten wie z.B. Touch-Controller, weiter steigen wird.
