Controller-Evolution
Die Grundlagen der PCAP-Technologie
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Das Beste beider Welten
Neuere Controller (Generation 2) sind in der Lage, zwischen der Messung mit wechselseitiger und mit Eigenkapazität umzuschalten. Dadurch können auch nasse Touch-Oberflächen mit Handschuhen bedient werden (Tabelle 1).
| Detektionsmodus | Multi Touch | Handschuh und Wasser | Touchcontroller |
|---|---|---|---|
| Wechselseitige Kapazität | ja | - | Generation 1 |
| Eigenkapazität | - | ja | Generation 2 |
| Wechselseitige und Eigenkapazität | ja | ja | Generation 2 |
Tabelle 1: In Kombination von wechselseitiger und Eigenkapazität wird die Bedienbarkeit nasser Oberflächen auch mittels Handschuh erreicht.
Die eigentliche Signalverarbeitung für die Touch-Erkennung erfolgt in hoch-integrierten Controller-ICs, die mit dem Touch-Sensor verbunden sind. Viel Know-how liegt aber auch in der Einstellung des Controller-ICs, der vom Sensor-Hersteller Tianma auf das eingesetzte Display und die jeweiligen Systemanforderungen optimiert wird. Tabelle 2 zeigt einen Überblick der Möglichkeiten unterschiedlicher Erkennungsmethoden.
| Detektionsmodus | Unterstützte Touch-Erkennung | Handschuhdicke | Frontglasdicke | Wassertropfen |
|---|---|---|---|---|
| Standard | Multi Touch | 2 mm | 1,1 mm | Ja |
| Handschuh-Modus | Single Touch | 5 mm | 1,1 mm | Nein |
| Frontglas-Modus | Single Touch | - | 6 mm | Nein |
Tabelle 2: Mit der neuen Controllergeneration ist es möglich, das Display unter Erhalt der Touch-Eigenschaften mit einer bis zu 6 mm dicken Scheibe zu schützen. Eingaben im Multi-Touch-Modus können auch bei nasser Oberfläche erfolgen.
Nach der Touch-Sensorik wird nun auf die Komplettlösung, bestehend aus LCD, Sensor und Frontglas eingegangen.
Kundenspezifisch oder Standard-PCAP
Alle PCAP-Sensoren und LCDs werden von Tianma selbst gefertigt.
Auch das »optical bonding« und die komplette Montage erfolgt in den Fabriken von Tianma in China (Shanghai, Shenzhen, Wuhan) und Japan (Akita). Das Programm umfasst sowohl Standard-PCAP-LCDs als auch kundenspezifische Lösungen.
Bild 6 zeigt die jeweiligen Gestaltungsoptionen:
Bild 6a: Klare, matte oder entspiegelte Oberfläche, ebenso wie eine Beschichtung gegen Fingerabdrücke (Anti Finger Print, AFP).
Bild 6b: Frei wählbares Frontglas, von Standard-Floatglas bis hin zu extrem robusten Varianten. Oft wird es auch kundenspezifisch bedruckt.
Bild 6c: Die Sensorgröße wird der Größe und Form des TFT-LCDs angepasst. Für Größen bis 20 Zoll Diagonale wird meistens ITO verwendet, das einen typischen Flächenwiderstand von 100 Ω/mm2 besitzt. Eine dickere Sensorschicht reduziert zwar den Widerstand aber ebenso die optische Transmission. Bei Größen über 20 Zoll wird mit dem wachsenden Widerstand das SNR für die Signalerfassung in kurzer Zeitspanne zu schlecht. Daher werden bei größeren Diagonalen Silber-Nanodrähte oder KupferMikrobahnen anstelle von ITO verwendet.
Bild 6d: Ein wesentlicher Punkt ist, ob das Sensorglas direkt mit optischem Kleber (Optical Clear Resin, OCR) auf das LCD geklebt wird (optical bonding) oder sich zwischen LCD und Sensorglas noch ein dünner Luftspalt befindet (air gap bonding). Für Anwendungen im Innenbereich reicht letztere Methode meistens aus. Im Außenbereich hingegen bietet das optische Bonding zwei Vorteile: Unter Minderung der reflektierenden Oberflächen und folglich reduzierter Gesamtreflexion, wird die Ablesbarkeit bei Sonneneinstrahlung deutlich erhöht. Zusätzlich ist die mechanische Stabilität zugunsten des Vandalismusschutzes wesentlich verbessert.
Bild 6e: Die Diagonalen der zugrunde liegenden TFT-LCDs variieren unterhalb von 1 Zoll - bei kundenspezifischen Projekten - bis über 20 Zoll hinaus.
On-Cell und In-Cell
Gegenüber der separaten Montage in PCAP-Lösungen, sind Sensoren bei der On-Cell- und In-Cell-Technologie direkt in das TFT-LCD integriert. Dies ermöglicht eine dünnere und leichtere Bauweise des kompletten Displays.
Alle In-Cell-Lösungen sind kundenspezifisch. Ein typischer Größenbereich liegt zwischen 4,3 Zoll und 6 Zoll. In-Cell-Displays erfordern einen kundenspezifischen IC. On-Cell-Lösungen dagegen lassen sich bis etwa zur doppelten Größe der In-Cell-Displays herstellen. Sie sind kostengünstig fertigbar und werden in Low-End-Lösungen eingesetzt. Neben den PCAP-Displays bietet Tianma sowohl In-Cell- als auch On-Cell-Lösungen an. Die Unterschiede im Aufbau zwischen In-Cell und On-Cell zeigt Bild 7.
Zusammenfassung und Ausblick
Ausgehend von den unterschiedlichen Sensorgeometrien wurden die verschiedenen Methoden der Touch-Erkennung mit Blick auf Handschuh- und Wasserbedienbarkeit vorgestellt. Die Controllerentwicklung ermöglicht nun die Bedienung nasser Touch-Oberflächen mit Handschuhen, bei bis zu 6 mm dickem Frontglas über dem Sensor.
Touchdisplays bieten aber auch einen ganz anderen Vorteil: Durch die individuelle Gestaltung des Aufbaus (Glassorte, Bedruckung) lassen sich sehr kundenspezifische Displays gestalten. Tianma stellt dazu alles aus einer Hand: TFT-LCD, PCAP-Sensor, Verbindung von TFT mit Sensor (optical bonding, air gap bonding) sowie den passenden Controller. Damit wird die
optimale Abstimmung aller Komponenten erreicht.
Für sehr hohe Stückzahlen, wie im Verbrauchersegment üblich, bieten sich Lösungen mit In-Cell- oder On-Cell-Touch an. Darüber hinaus führt Tianma auch drucksensitive Displays (force touch).
Weiterhin geben Display-Prototypen aktionsabhängig fühlbare Rückmeldung (tactile feedback). Das breite Produktspektrum und die kontinuierliche Weiterentwicklung von neuen Technologien besitzt bei Tianma eine lange Tradition.
- Die Grundlagen der PCAP-Technologie
- Methoden der Berührungserkennung
- Wet & Glove
- Das Beste beider Welten
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