Woher stammt die weitverbreitete Verunsicherung zur Handschuhtauglichkeit? Eine mögliche Ursache ist die Tatsache, dass erste kapazitive Touchscreens nicht mit PCT-Technologie (Projected Capacitive Touch), sondern mit Oberflächen kapazitiver Technologie ausgestattet waren. Hierbei benötigt die Detektion einer Berührung noch einen bestimmten „Stromfluss“ von der Oberfläche, der im Controller ausgewertet werden kann. Dafür reicht die Leitfähigkeit eines Fingers aus; beim Bedienen mit Handschuhen müssen jedoch leitfähige Materialien verwendet werden, um Berührungen von der Bedienoberfläche erkennen zu können.

Sensitivität und Auflösung hängen sowohl von der Glasdicke als auch von der Bedienung mit oder ohne Handschuh ab.

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Bei der PCT-Technologie hingegen – beispielsweise vom iPhone bekannt – benötigt die Oberfläche nicht wirklich einen leitfähigen Finger, vielmehr reicht bereits seine elektrische Kapazität in der Nähe des Wirkungsfelds, um detektiert werden zu können. Da es jedoch auch für moderne Smartphones eine Vielzahl von Spezialhandschuhen im Angebot gibt, hält sich der Irrglaube der angeblichen Handschuh-Untauglichkeit bei industrietauglichen Touchpanels weiter. Der Hauptgrund der Smartphone-Hersteller dafür, leitfähige Textilien für eine gute Bedienbarkeit zu empfehlen, liegt darin, dass Smartphones applikationsbedingt so „eingestellt“ sind, dass eine unbeabsichtigte Bedienung zum Beispiel in der Hosentasche ausgeschlossen ist.

Fakt ist also, dass sich die PCT-Technologie grundsätzlich für eine Bedienung mit Handschuhen eignet. Allerdings gilt es, die richtige Einstellung zu realisieren, damit jede Art von Handschuh – unabhängig vom Material – genutzt werden kann. Hierbei spielt das Zusammenspiel zwischen Touch-Sensor, Touch-Controller und der Auswertung der Sensorsignale bei Berührung der Sensor-Oberfläche eine maßgebliche Rolle.

An den Grenzen von Sensitivität und Dynamik

Die Physik lässt sich nicht aushebeln: Eine größere Sensitivität geht immer auf Kosten der Auflösung, und mit zunehmender Sensorfläche nimmt die Dynamik ab – konstante Rechnerleistung vorausgesetzt. Für die Praxis bedeutet dies zum einen, dass die Handschuhbedienung eines Touchpanels größere Tastenflächen und Tastenabstände erfordert. Und zum anderen, dass größere Touchscreens mit mehr Rechnerleistung ausgestattet sein müssen, wenn es nicht zu Einbußen im Bedienkomfort bei Multitouch-Anwendungen und der Gestensteuerung kommen soll.

Für Display-Diagonalen bis 22 Zoll gibt es bereits Lösungen am Markt, oberhalb davon sind allerdings neue Lösungen erforderlich. Größere Sensorflächen erfordern eine größere Anzahl an sensitiven Leitungen, die alle im Touch-Controller ausgewertet werden müssen. Da die Touch-Technologie stark vom Consumer-Markt getrieben ist, fehlt es hier bislang an adäquaten Lösungen für die Industrie – schließlich sind die Stückzahlen hier bei weitem nicht vergleichbar mit jenen aus der Consumer-Branche. Eine weitere Schwierigkeit sind technische Einschränkungen: Mit zunehmender Sensorfläche nehmen die parasitären Effekte im Vergleich zu den auswertbaren Signalen zu. Dadurch schwächt die Dynamik ab.

Touchpanels mit PCT-Technologie sind für die Bedienung mit allen Handschuhen geeignet – eine applikationsbedingte Anpassung von Touch-Sensor und Touch-Controller vorausgesetzt.

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Zur Anpassung der Dynamik an größer werdende Touchpanels gibt es mehrere Lösungsansätze. Steigenden Anforderungen an die Auswerte-Elektronik lässt sich etwa dadurch begegnen, leistungsfähigere Touch-Controller einzusetzen und darüber hinaus tiefer zu forschen. Dies bringt als Neben­effekt – für die Industrie nicht unbedeutend – Energie-Einsparungen mit sich, was Investitionsentscheidungen unterstützt.

Für eine bessere Dynamik nötig sind:

■ angepasste Messmethoden mit effi-zienteren Algorithmen,
■ eine bessere Abstimmung zwischen PCT und Touch-Controller
■ sowie eine höhere Rechnerleistung beim Touch-Controller.

Physikalisch betrachtet lässt sich die Sensitivität eines PCT-Touchscreens anhand mehrerer Parameter einstellen. Ziel ist es, die parasitären Effekte bei einer Vergrößerung der Touch-Diagonalen zu reduzieren.

Die Lösung: Optical Bonding

Ein probates Mittel, um die Sensitivität zu erhöhen, ohne Einbußen an Bedienkomfort und Robustheit hinnehmen zu müssen, ist der Einsatz von Optical Bonding als Montagetechnologie von Frontglas, Touch-Sensor und Display. Mit einem drei- bis sechsfach höheren Dielektrizitätswert des Klebstoffs gegenüber Luft lässt sich dadurch die Sensitivität der Touch-Oberfläche um ein Mehrfaches erhöhen.

Optical Bonding ist eine spezielle Flüssigverklebung der optischen Komponenten. Die Firma Hummel beispielsweise setzt ein zum Patent angemeldetes Verfahren zur Her­stellung ihrer industrietauglichen Touchpanels ein, die auch Multitouch-Anwendungen mit Handschuhen ermöglichen.

Autor: Dr. Günther Waibel ist Prokurist des Geschäftsbereiches Eingabesysteme bei Hummel in Denzlingen.

Innovation und bewährte Strategien koppeln

Innovation darf kein Selbstzweck sein, sondern sollte sich immer am Umfeld orientieren, in dem sich diejenigen bewegen, die an der Schnittstelle zur Maschine arbeiten – der Anwendernutzen steht im Vordergrund. So engagiert sich Hummel nicht nur im Bereich industrieller Touchpanel, sondern ebenso in den Feldern Elektrotechnik, Elektronik sowie Heizungsfittings. Da alle Geschäfts­bereiche im Unternehmen zusammenspielen und sämtliche Kompetenzen im Hause verfügbar sind – einschließlich der eigenen Touchpanel-Produk­tion, – sind angepasste Systemlösungen möglich.