Die Vorteile des PCAP-Touch für den Einsatz in der Industrie

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Für die Qualität eines Displays war das überhaupt nicht gut. Die Klebertechnik entwickelte sich weiter, Verspannungsprobleme und Glasbruch beim Aushärten wurden gelöst, ebenso Feuchteempfindlichkeit und Vergilben unter Tageslichteinfluss. Für manche Produkte wurde das optische Bonden dann zu teuer, weshalb sie immer noch stark spiegeln.

Fakt ist, dass blasenfreies Verkleben von zwei Glasplatten nicht trivial ist. Heute wird dieser Prozess aufwendig unter Vakuum im Reinraum durchgeführt. Aber auch hier gibt es wieder das Garantieproblem. Deswegen lohnt sich das nur, wenn der Prozess und das Material ausgereift sind.

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Hersteller wie Kyocera liefern optisch gebondete Module in großen Stückzahlen für die Automobilindustrie und über die Vetragsdistributoren lassen sich ebenfalls individuell gefertigte moderate Stückzahlen realisieren. Für die Display-Industrie war es logisch, dass sie auch gleich den Bond-Prozess übernimmt, damit alles aus einer Hand gefertigt wird. Das rechnet sich für eine Großserie, ist aber unwirtschaftlich bei individuellen Frontplatten-Designs für industrielle Anwendungen.

Doch der Kunde wünscht sich ein optisch schönes Display mit Touch. Der pfiffige Entwickler fragte sich, was er noch weglassen oder kombinieren könnte. Im Rahmen dieser Straight-Forward-Strategie war es naheliegend, das zusätzliche Glas wegzulassen und die ITO-Leiterbahnen auf das Frontglas des Displays zu übernehmen. Das gestaltete sich zu Beginn umständlich, da die meisten TFT-Techniken eine Gegenelektrode für die Pixel auf dem Frontglas hatten.

Erst durch IPS, bei der alle Elektroden auf dem Rückglas zu finden sind, ließ sich der Produktionsprozess soweit vereinfachen, dass die Idee sich auch kommerziell durchsetze. Heute gibt es zwei Varianten: Bei der ersten werden die Sensorelektroden auf der Innenseite des Frontglases aufgebracht, so wie vormals die Gegenelektrode. Daher der Name In-Cell-Technik.

Das Aufbringen der Leiterbahnen wurde im TFT-Herstellungsprozess integriert. Da auf diesem Glas jedoch auch noch ein Farbfilter platziert werden muss, entfiel der Prozessvorteil, denn man ursprünglich mit IPS erzielen wollte. Leichter geht es, wenn man die Sensorelektroden auf der Außenseite des Frontglases aufbringt. Hier liegen sie noch näher am Finger.

Im Ergebnis: Das störende elektrische Rauschen wird reduziert und der Farbfilter bleibt unbehelligt. Daraus hat Kyocera seinen eigenen On Cell Touch entwickelt. Der Vorteil ist, dass alles aus einer Fertigung kommt und niemand streitet sich um die Qualitätsverantwortung. Der Kunde bekommt ein abgestimmtes System.

Ein Schutzglas auf das Touch-Display bonden

Nachdem überflüssige Bauteile weggelassen wurden, wollte die Industrie wieder ein Schutzglas auf das Display. Es sollte optisch gebondet und mit gehärteter Oberfläche sein. Solche Gläser mit dem ITO-Sensor zu versehen ist allerdings aufwendig und teuer. Durch Kombination der vorhandenen Techniken war die Lösung einfach.

Kyocera-On-Cell-Touch-Module kann man bei entsprechender Auslegung des Touch-Sensors mit einem Gorillaglas, Dragon-Glas oder Saphir-Glas kombinieren. Die Sensor-Struktur muss nur so arrangiert werden, dass der durch das Schutzglas verursachte Abstand zum Finger berücksichtigt wird. Und die Software des Touch-Treiberbausteins muss darauf abgestimmt sein. Die Kyocera-Touch-Treiber sind in der Lage, mit Deckgläsern von Dicken bis zu 3 mm zu arbeiten.

Außerdem sollen die Touch-Syste nicht auf Wassertropfen, Schnee oder Insekten reagieren. Dazu wurde die Empfindlichkeit reduziert. Allerdings ließen sich die Display nicht mit Schutzhandschuhen bedienen. Abhilfe versprach eine Software, die deutlich zwischen Finger und anderer Fremdeinwirkung unterscheiden kann und erkennt, ob der Bediener Handschuhe trägt. Daraus entstand die neue Generation der Kyocera-On-Cell-Touch-Module.

Langfristig muss noch eine haptische Rückmeldung integriert werden, um ein versehentliches Bedienen auszuschließen und die gewohnte interaktive Kommunikation zwischen Mensch und Maschine durch einen virtuellen Klick sicherzustellen. Für sicherheitsrelevante Bedienfunktionen ist das unabdingbar. Kyocera arbeitet derzeit an einem Standardmodul mit integrierter Haptivity-Funktion.

Patentierte Technik

Touch-Feeling-Technik

Kyocera simuliert mechanischen Tastendruck auf einem Display

Referenz

[1] PLATO = Programmed Logic for Automated Teaching Operation, ein Lern- und Lehrsystem, das auf einen computerunterstützten System beruht. https://de.wikipedia.org/wiki/Plato_(Computersystem), abgerufen am 4.4.2017.

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* Eberhard Schill ist Manager Marketing und Distribution bei Kyocera in Dietzenbach, Deutschland.

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