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Fehler bei Multitouch-Displays Der richtige Algorithmus für den Touchscreen

26.10.2016

Die entscheidende Komponente eines Multitouchs ist der Algorithmus, sein Gehirn. Wird ein Touch-Display verändert, zum Beispiel durch ein zusätzliches Schutzglas, ändert sich dadurch auch das elektrische Feld. Damit der Touch weiterhin funktioniert, muss auch der Algorithmus angepasst werden. Ein Überblick über die verbreitetsten Fehler und wie man sie umgeht.

Multitouchs besitzen 2 bis über 40 gleichzeitige Berührungspunkte. Letztere werden vor allem bei großen Displays von 40 Zoll und mehr verwendet. Sie kommen beispielsweise in Gaming-Applikationen, bei denen mehrere Spieler auf einen Tisch tippen, oder bei strategischen Einsatzplanungen von Rettungsdiensten zum Einsatz. Also überall dort, wo die Synchronisation gleichzeitiger Eingaben von mehreren Personen wichtig ist. In der Industrie durchgesetzt haben sich jedoch Multitouch-Displays mit zwei Berührungspunkten. Das reicht aus, damit Nutzer zum Beispiel zoomen können. Solche Displays sind allerdings bereits hinreichend komplex, dass alle an der Wertschöpfungskette Beteiligten vermeidbare Fehler machen.

Diese Fehler entstehen übergreifend bei allen Touch-Technologien, auch beim Projected Capacitive Touch (PCT), der derzeit populärste Technik in diesem Bereich. Oft wird übersehen, dass bei Veränderungen an Geräten auch der Touch angepasst werden muss. Besonders wichtig sind die Anpassungen bei dem für die Steuerung zuständigen Algorithmus. Er ist das Herzstück jedes Touch. Gerade beim PCT muss der Algorithmus lernfähig sein.

Lernfähiger Algorithmus nötig

Der Touch ist mit einem Netz von Elektroden mit Feldbeeinflussungseigenschaften überzogen. Sie sind leitfähig und werden regelmäßig von einem Controller gescannt. Bei jeder Berührung verändert sich das elektrische Feld an dieser Stelle. Da der IST-Zustand bekannt ist, definieren die gemessenen Änderungen am Feld den Befehl an das Display. Es reicht allerdings nicht, dass der Befehl erkannt wird. Der Controller, der die Veränderung des Felds auswertet, muss bei gleichen Berührungen auch den gleichen Befehl geben. Das gilt sowohl für die Anzahl der Berührungen, als auch für die Richtung, das Tempo, die Fläche und den Druck des Kontakts. Der Algorithmus, inklusive Anpassungsfähigkeit und Rechenpower des Controllers, entscheidet daher über Funktionalität und Cleverness der Features und des Sensors.

Die Funktionalität hängt auch vom verwendeten Material ab. Durch ein zwischen Display und Berührung gebondetes Glas ändert sich zum Beispiel der Abstand und damit die Stärke der Feldänderung. Die Größe der Intensität wird schwächer. Der Algorithmus muss angepasst werden, um die Berührung richtig zu erkennen.

Wenn das Optical Bonding fehlerhaft war, zum Beispiel durch unterschiedliche Kleberdicke oder Kleberdichte, erschwert das die Arbeit des Algorithmus immens und die Qualität der Auswertung lässt in den meisten Fällen zu wünschen übrig. Wird der Touch mit Handschuhen benutzt, beeinflusst ihr Material ebenfalls das elektrische Feld. Abhängig von der Art der Handschuhe ist die Beeinflussung größer oder kleiner als mit bloßen Händen. Außerdem verändert sich das ausgewertete Signal durch den größeren Abstand zum Sensor. Auch die Alterung oder äußere Einflüsse wirken sich auf die Widerstände der Elektroden und damit auf die Referenzspannungen aus. Obwohl der Algorithmus eigentlich funktioniert, ist in solchen Fällen das Sensorsignal schlichtweg schlecht. Ausgleichen lässt sich das durch eine dynamische Rekalibrierung.

Die richtige Materialauswahl trägt aber auch im Inneren des Geräts zur Leistung des Algorithmus bei. Oft ist bei dem Einsatz von nicht passendem Material irgendwann die dadurch erzeugte Feldveränderung zu groß. Berührungen können dann gar nicht mehr erkannt werden.

Material ist entscheidend

Die Leistung eines Touch-Displays hängt außerdem von der passenden Kombination des Materials und der Anzahl der Elektroden ab. Damit der Algorithmus registrierte Berührungen verarbeiten kann, müssen diese erst einmal zum Prozessor gelangen. Dazu sind die Elektroden im Sensor verbaut. Je mehr dieser Leitungen zum Einsatz kommen, desto größer ist auch die Auflösung. Sind sie hingegen zu dünn, läuft nicht genug Leistung hindurch und die resultierende Feldstärke ist nicht ausreichend. Da sich die Elektroden allerdings mitten im Bild befinden, sollten sie idealerweise nicht zu sehen sein. Sind sie metallisch, verursachen sie eine Reflektion, zu sehen als glitzernde Flecken auf dem Display. Lösen lässt sich das Problem, indem man die Leitungen absorbierend einfärbt. Ebenso denkbar ist es, ein anderes Material zu verwenden, wie zum Beispiel Keramik, Nano-Fibers oder Flüssigkeiten, wie spezielle Tinten. Bei gekrümmten Displays oder gar bei flexiblen Displays muss das leitfähige Material zusätzlich biegefähig sein – in beide Richtungen und öfter als einmal. Es bestehen also auch mechanische Anforderungen an die Leitungen, die durch Keramik oder Tinte zum Teil nicht gewährleistet werden können.

Der Einkauf muss sich daher entscheiden was wichtiger ist: Langzeitverfügbarkeit oder Verkauf ohne Rücksicht auf Retouren. Letzteres ergibt manchmal durchaus Sinn. Aufgrund der kurzen Lebenszykluszeiten der Designs, sind manche Geräte und Touches gar nicht darauf ausgelegt, lange zu halten.

Langzeitverfügbarkeit wichtig?

Ist jedoch Langzeitverfügbarkeit gewünscht, gilt die Regel, dass ein One-Fits-All selten funktioniert. Ändert sich nämlich ein Element, bedeutet das, dass sich das gesamte System ändert. Integratoren müssen die Anpassungsfähigkeit und Kompatibilität im Auge behalten. Sie sollten außerdem darauf achten, ob die Ausdehnungskoeffizienten zu einander passen, Material und Prozess den Algorithmus beeinflussen und ob dieser versteht, dass das Display nun ein Schutzglas hat. Am Ende muss das System passen. Dann klappt es auch mit dem Touch.

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  • Störende Interferenzerscheinungen durch Moire-Effekt können durch die Anti-Moire-Elektrodenstruktur für Touch stark reduziert werden.

    Bild: Klaus Wammes

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