Resistive und kapazitive Touch Panels

Die Positionsbestimmung erfolgt bei allen Touch Panels durch das gleiche Prinzip. Dabei werden zwei Messungen durchgeführt. Eine erste Messung in beispielsweise x-Richtung, die zweite Messung wird wenige Millisekunden nach der ersten senkrecht dazu ausgeführt und legt die y-Position fest. Durch die kurze Zeit zwischen den beiden Messungen werden auch kurze Berührungen zuverlässig erkannt.

Glas-Film-Glas Touch

Four - Wire Touch Panel:

Bei Four-Wire Touch Panels werden 4 Kontakte dazu verwendet die genaue Position der Berührungsfläche zu bestimmen. Der Touch Panel ist dabei aus einer Trägerschicht, im Allgemeinen Glas mit einer leitfähigen Beschichtung und einer Polyester Abdeckschicht aufgebaut. Die Trägerschicht wird mit Indium-Zinn-Oxid beschichtet. Wird nun eine Spannung zwischen zwei Seiten des Touch Panels angelegt, so fällt diese linear über den Gesamtweg ab. Der Zusammenhang zwischen Berührpunkt und am Berührpunkt an der Abdeckschicht gemessenen Spannung ist also auch linear und die Position des Berührpunkts kann eindeutig errechnet werden. An der Abdeckschicht kann eine Spannung gemessen werden, da beim Drücken auf den Touch Panel eine Verbindung zwischen Glasbeschichtung und Abdeckug entsteht die vorher durch kleine isolierende Punkte, sogenannte "spacer dots" vermieden wurde. Die Abdeckung liegt also auf dem gleichen Potential wie die unter dem berührten Punkt liegende Glasfläche. Wie bereits erwähnt folgt nun eine zweite Messung in zur ersten Messung senkrechter Richtung. Die Ergebnisse beider Messungen ergeben den exakten Berührpunkt.
Das Problem bei der Positionsbestimmung mit Four-Wire Touch Panels ist die Tatsache, dass bei mindestens einer Messung die Innenseite der Abdeckschicht als Referenz zur Bestimmung der Berührposition benutzt werden muss. Das folgt daraus, dass zwei Drähte am Glas zur Positionsbestimmung anliegen und zwei weitere Drähte verfügbar sind. Diese liegen beide an der Abdeckschicht an und ermöglichen die Messung senkrecht zur Messung über das Glas. Durch die Benutzung des Touch Panels wird aber die Abdeckschicht stets verformt und die Beschichtung der Abdeckschicht wird brüchig. Das führt zu Nichtlinearitäten beim Spannungsabfall und daraus resultierender Ungenauigkeit beziehungsweise Fehlmessungen bei der Positionsbestimmung. Um diese Problematik zu umgehen werden Five-Wire Verbindungen benutzt. Ein weiterer Nachteil der Four-Wire Touch Panels ist die recht hohe Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen. Die Abdeckschicht verzieht sich unter Temperatureinflüssen und so ist von Zeit zu Zeit eine Rekalibrierung des Touch Panels notwendig.

Vorteile:

  • Günstige Herstellung
  • Niedriger Stromverbrauch
  • Auch mit Handschuhen oder Stift bedienbar
  • Niedrige Kosten

Nachteile:

  • Nicht so robust wie 5-wire Touch Panels
  • Durch Umgebungseinflüsse entsteht Drift

Five - Wire Touch Panel:

Die Five-Wire Touchsreens umgehen die Positionsbestimmung an der Polyesterschicht indem die Polyesterschicht lediglich zur Bestimmung der am Berührpunkt anliegenden Spannung verwendet wird. Bei Five-Wire Touch Panels werden die vier Eckpunkte des Glaskörpers angeschlossen. Dadurch wird eine genaue Positionsbestimmung allein durch die Bestimmung der am Berührpunkt anliegenden Spannung möglich. Auch hier ist das Prinzip der Positionsbestimmung das gleiche wie bei Four-Wire Touch Panels allerdings sind Nichtlinearitäten in der Leitfähigkeit der Abdeckschicht nicht so ausschlaggebend für die bloße Messung der anliegenden Spannung. Die Messung erfolgt bei Five-Wire Touch Panels stets über die Abdeckschicht und nicht wie bei Four-Wire Touch Panels nur für die Bestimmung einer Komponente des Berührpunkts. Dadurch wird die Lebensdauer des Touch Panels verlängert da Nichtlinearitäten in der Abdeckschicht nicht zu falschen Positionsbestimmungen führen. Durch die Benutzung des Glaskörpers als Referenz für die Bestimmung des Berührpunkts werden auch die Einflüsse durch die Umgebung verringert, da der Glaskörper sich nicht so stark verformt.

Vorteile:

  • Robuster als 4-wire Touch Panels
  • Weniger empfindlich gegenüber Umgebungseinflüssen als 4-wire Touch Panels
  • Auch mit Handschuhen oder Stift bedienbar

Nachteile:

  • Höherer Stromverbrauch als 4-wire Touch Panels
  • Teurer als 4-wire Touch Panels

Glas-Film-Glas Touch Panel:

Um die Lebensdauer von Touch Panels allgemein zu verlängern und auch die Bedienung mit recht scharfkantigen Gegenständen zu ermöglichen ohne die empfindliche Polyesterschicht zu zerstören wurden Glas-Film-Glas Touch Panels entwickelt. Diese unterschieden sich von normalen Touch Panels durch eine auf der Polyesterschicht aufgebrachte nur wenige Millimeter dicke robuste Glasschicht. Diese Glasschicht verhindert zuverlässig die Zerstörung der Polyesterschicht und sorgt nebenbei noch für ein klareres Bild. Ausserdem kann der Glas-Film-Glas Touch Panel auch dann noch betrieben werden, wenn tiefe Kratzer im Glas sind, da das Glas lediglich zum Schutz und nicht zur Positionsbestimmung benutzt wird während bei einem normalen Touch Panel bereits kleine Kratzer in der Beschichtung zu Fehlern bei der Positionsbestimmung führen können. Der Nachteil von Glas-Film-Glas Touch Panels ist die Tatsache, dass diese im Vergleich zu normalen Touch Panels recht teuer sind.

Vorteile:

  • Resistent gegen Schnee, Eis, Hitze, Staub und Blut
  • Bedienung mit beliebigen Gegenständen - sogar Messerspitzen
  • Auch mit tiefen Kratzern noch funktionsfähig
  • Längste Haltbarkeit der genannten Touch Panels

Nachteile:

  • Teuerer als die anderen Touchscreeen Varianten

Kapazitive Touch Panels

Bei kapazitiven Touch Panels erfolgt die Postitionsbestimmung nicht wie bei resistiven Touch Panels über die Messung eines Widerstands sondern über Kapazitätsveränderung. Die Kapazitätsänderung wird dabei durch Berührung erzeugt. Diese Touch Panels lassen sich im Gegensatz zu resistiven Touch Panels nur mit bloßen Händen oder speziellen Stiften bedienen. Die Funktionsweise des kapazitiven Touch Panels beruht darauf, dass eine Kapazitätsänderung an einer bestimmten Stelle des Trägers, in den meisten Fällen eine Glasplatte, einen Strom an den Enden der Platte erzeugt. Durch die Messung des Stroms in den einzelnen Ecken des Touch Panels kann die Position der Berührung bestimmt werden. Kapazitive Touch Panels zeichnen sich durch besondere Robustheit aus, da keine Folie oder ähnliches notwendig ist sondern die Touch Panels über eine beschichtete Glasplatte bedient werden.

Vorteile:

  • Ähnlich robust wie Glas-Film-Glas
  • Sehr akkurate Positionsbestimmung

Nachteile:

  • Nur mit bloßen Händen oder speziellem Stift bedienbar
  • Teuer

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