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Zytronic: Touchscreen-Bildschirme

»Je größer, desto schöner«

9. August 2016, 11:12 Uhr | Von Dr. Andrew Morrison, Technischer Leiter von Zytronic

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Latenz bei 4K

UHD-(4K-)Bildschirme werden zunehmend beliebter und auch sie können erfolgreich mit Berührungssensoren ausgestattet werden. Die Verzögerung bzw. Latenz in der Reaktion erster 4K-Bildschirme war allerdings eher der mangelnden Leistung der Bildschirme und nicht dem Touch-Controller zuzuschreiben. Heutzutage haben die typischen HD-Bildschirme, die zu Touchscreens verarbeitet werden, eine Pixel-Auffrischungsrate von rund 120 Hz.

Die zur Kontrolle der extrem hohen Pixelzahl erforderliche Verarbeitungsleistung bedeutet, dass die meisten derzeitigen 4K-Displays maximal 60 Hz liefern. Dadurch fällt es diesen Bildschirmen schwer, in Echtzeit auf Berührungen zu reagieren – etwa wenn ein Cursor über den Bildschirm gezogen wird -, weil die Verarbeitungsleistung gleichzeitig für das Auffrischen des Hintergrundbilds benötigt wird. Folglich hinkt das Verfolgen einer Fingerbewegung auf einem UHD-Display - etwa beim Ziehen einer Linie - deutlicher hinter einem HD-Bildschirm her. Diese Latenz tritt selbst bei PCAP-Touchscreens auf, die Berührungen innerhalb von Millisekunden melden. Die Situation wird sich verbessern, wenn neue 4K-Modelle mit höheren Auffrischungsraten auf den Markt kommen. Bis dahin muss man jedoch in Anbetracht der erzielbaren Benutzererfahrungen sorgfältig erwägen, welche Touch-Anwendungen man auf UHD-Displays einsetzt.

Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen

Obgleich die Annahme naheliegt, dies sei nur ein Problem bei Touchscreen-Systemen in einem industriellen Umfeld, gibt es eine Vielzahl gewerblicher Anwendungen, die von elektromagnetischen Störungen beeinträchtigt werden können. Selbstbedienungskioske wie Ticket- und andere Verkaufsautomaten in Bahnhöfen sind durch vorüberfahrende Züge periodisch erhöhten elektromagnetischen Störungen ausgesetzt. Entsprechend werden auch Touchscreens in Bereichen mit ungleichmäßiger oder schlecht regulierter Stromversorgung von transienten Störspannungen im Netzkabel beeinträchtigt.

4K-Displays erzeugen infolge der zur Bewältigung der hohen Pixeldichte erforderten Komplexität ihrer Treiberschaltkreise ein besonders hohes Maß an elektromagnetischen Störungen. Deshalb können 4K-Bildschirme drei- bis viermal mehr Störungen (Rauschen) verursachen als normale HD-Displays. Für Touchscreens und ihre Steuerelektronik ist es somit schwierig, ein legitimes Signal (d.h. eine Berührung) vom Umgebungsrauschen zu unterscheiden, was wiederum aus einem niedrigeren Signal-Rausch-Verhältnis resultiert und das Erfassen tatsächlicher Berührungen beeinträchtigt.

Daher sind das Design der Elektronik und die vom Touch-Controller verwendete Firmware zur Berührungserfassung verbesserungsbedürftig, um eine zufriedenstellende Integrität des Signals zu gewährleisten. PCAP-Touch-Technologien wie die von Zytronic entwickelte Projected Capacitive Technology (PCT) arbeiten mit einem X-Y-Raster mikroskopischer Elektroden, die in einem laminierten Glasträger eingebettet sind, und erfassen eine Veränderung in der Leitfähigkeit dieser Elektroden anhand von Frequenzmodulationen. Eine Methode zur Bekämpfung elektromagnetischer Störungen ist die Implementierung einer intelligenten Frequenzscan-Funktion im Touch-Controller. Dabei bewegt sich die Betriebsfrequenz dynamisch zwischen 0,7 und 2,2 MHz, um Umweltrauschen zu erkennen, das eine korrekte Erfassung von Berührungen beeinträchtigen würde.