Flexible Displays: voll im Bild

Hindernisse bei flexiblen Touchscreens

Die meisten berührungsempfindlichen Technologien, einschließlich resistive oder kapazitive Overlays oder IR-/SAW-Bildschirme, erfordern einen Rahmen oder eine sperrige Einfassung, um die notwendige Elektronik am Bildschirmrand unterzubringen. Entwickler, welche die Vorteile des Formfaktors und der Flexibilität von RPF oder OLED nutzen wollen, müssen sorgfältig abwägen, ob diese Beschränkung im Einklang mit der erforderlichen Ästhetik des Gesamtdesigns steht.

Modisch etabliert durch das »iPhone« bevorzugen Nutzer und Entwickler heute ein schlankes, rahmenloses und glattes Displaydesign, egal ob dieses nun berührungsempfindlich ist oder nicht. Neben der Überlegung in Sachen Einrahmung ist auch zu beachten, dass Touch-Technologien, die auf frontseitige Berührungen reagieren, sich möglicherweise nicht für gekrümmte Displays eignen.

Ein Schaufenster berührungsinteraktiv zu gestalten ist eine noch größere Herausforderung, da der Touchsensor und die dazugehörige Elektronik Wettereinflüssen, Staub und Beschädigung ausgesetzt sind. Um eine befriedigende Lösung für diese Anwendung zu finden, ist eine Touch-Technik erforderlich, die imstande ist, die Berührung durch die Scheibe hindurch zu erkennen. Damit lassen sich der Touchscreen und seine Komponenten innerhalb des Ladens sicher positionieren.

Das Prinzip der Berührungs-erkennung auf PCT-Basis (Projected Capacitive Technology) ist gut etabliert und kommt in immer mehr modernen Elektronikgeräten wie Smartphones und Notebooks zum Einsatz. Die Technik wurde ursprünglich Ende der 1990er-Jahre entwickelt, um die Nachfrage nach Berührungssensorik in rauen Umgebungen und bei größeren Displays zu erfüllen, vor allem wenn diese in Außenbereichen (beispielsweise in Geldautomaten), in der Industrie oder im öffentlichen Raum in Ticketautomaten und Informationsdisplays zum Einsatz kommen.

Im Gegensatz zu resistiven, IR- und oberflächenkapazitiven Sensoren weist der PCT-Sensor keine frontseitigen aktiven Komponenten auf. Stattdessen ist eine sich überlappende Anordnung von Kupfer-Kondensatoren mit 10 µm Durchmesser als x-y-Gitter in die Oberfläche eingelassen. Bei etwa einem Viertel des Durchmessers eines menschlichen Haares sind die Kupferbahnen nahezu unsichtbar und haben kaum Einfluss auf die Lichtdurchlässigkeit des Displays.

Bild 2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch die Sensor-Anordnung, die ein kapazitives Feld erzeugt, das empfindlich genug ist, Berührungen durch bis zu 20 mm dickes Glas zu erkennen. Die Anschlüsse an das Gitter befinden sich an einer Randseite des Touchscreens, an die ein Controller-IC mit proprietärer Firmware angeschlossen wird.

Der Baustein scannt jeden Kondensator, um kleine Kapazitätsänderungen festzustellen, die ein Finger verursacht. Selbst durch Handschuhe hindurch können Änderungen erfasst werden. Mit der entsprechenden Anzahl von Kondensatoren lassen sich Touchscreens mit Bildschirmgrößen von 5 Zoll bis 82 Zoll realisieren - und das in einer fast unbegrenzten Anzahl von Formfaktoren und ohne Spezialwerkzeuge und Masken. In Touchscreens, die zusammen mit flachen TFT-LCDs oder ähnlichen Displays eingesetzt werden sollen, ist das Sensor-Array in ein laminiertes Panel integriert. Die äußere Schicht besteht meist aus Glas, kann aber auch aus Polycarbonat oder Acryl sein.

Je nach Anwendung kann die Oberfläche mit Blend- oder Reflexionsschutz behandelt werden, oder es kommt Sicherheitsglas zum Einsatz. Da sich das Sensor-Array hinter dem Frontpanel befindet, ist es auch gegen Kratzer und aggressive Substanz geschützt und kann je nach Anforderung nach den Gehäusestandards IP67 oder NEMA 4x abgedichtet werden.

Diese Eigenschaften von PCT ermöglichen Interaktivität für zahlreiche Anwendungen, die vorher nicht touch-tauglich waren. Dazu zählen öffentliche Einrichtungen, industrielle Bereiche, sterile Umgebungen und Außenanwendungen wie Zahlungsterminals. PCT lässt sich mit vielen starren oder flexiblen Substraten in verschiedenen Größen verarbeiten und bietet damit auch die Möglichkeit, Interaktivität mit RPF hinzuzufügen.

Flexibler Touch

Um die hohen spezifischen Anforderungen bei der Implementierung von Touch-Funktionen in RPF-basierte Schaufenster im Einzelhandel zu erfüllen, wurden flexible PCT-Sensoren entwickelt und mit RPF kombiniert.

Damit entstand ein Touchscreen-Display, das durch Glas hindurch funktioniert und flexibel wie eine Folie ist. Mit einer klebenden Vorderseite lässt sich die Folie an der Innenseite eines Schaufensters anbringen.

Bild 3 zeigt das PCT/RPF-Laminat »Zyprofilm«. Es ist mit einem flexiblen Ende ausgestattet, das die Verbindung zum Touchscreen-Controller herstellt.

Die Versorgung des Sensors und die notwendige Verbindung zu einem Rechner, der die Bilder und Software-Inhalte generiert, werden über USB oder eine serielle Verbindung geregelt.

Bild 4 zeigt, wie der digitale Projektor und das kombinierte RPF/PCT-Laminat zusammenarbeiten, um ein großes berührungsempfindliches, computergesteuertes Display darzustellen.

Die für die interaktive Rückprojektionsfolie entwickelten Techniken lassen sich auch bei OLED-Displays einsetzen, und können in Zukunft noch innovativere Benutzerschnittstellen ermöglichen. So kann eine PCT-Folie mit einem flexiblen OLED kombiniert werden, um ein zusammenrollbares oder gekrümmtes interaktives Display wie eine elektronische Zeitung zu erhalten.

Über den Autor:

Ian Crosby ist Sales and Marketing Director bei Zytronic.

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