Das Grundprinzip eines Touchscreens besteht darin, dass bei Berührung des Touchscreens durch einen Finger oder ein anderes Objekt die Position (in Koordinatenform) vom Touchscreen-Controller erfasst und über eine Schnittstelle (z. B. eine RS-232-Schnittstelle) an die CPU gesendet wird, um die Eingabeinformationen zu ermitteln. Ein Touchscreen-System besteht in der Regel aus zwei Teilen: einem Touchscreen-Controller (Karte) und einem Berührungssensor. Die Hauptfunktion des Touchscreen-Controllers (Karte) ist es, Berührungsinformationen vom Berührungssensor zu empfangen, in Berührungskoordinaten umzuwandeln und diese an die CPU zu senden. Er kann außerdem Befehle von der CPU empfangen und ausführen. Der Berührungssensor ist üblicherweise auf der Vorderseite des Displays angebracht und dient dazu , die Berührungsposition des Benutzers zu erfassen und an den Touchscreen-Controller zu übermitteln. Resistive Touchscreens bestehen aus einem mehrschichtigen Verbundfilm, der an die Displayoberfläche angepasst ist. Er besteht aus einer Glas- oder Acrylbasisschicht mit einer transparenten leitfähigen Schicht und einer darauf folgenden gehärteten, glatten und kratzfesten Kunststoffschicht. Seine Innenfläche ist ebenfalls mit einer transparenten leitfähigen Schicht beschichtet. Zwischen diesen beiden leitfähigen Schichten befinden sich zahlreiche winzige (weniger als ein Tausendstel Zoll) transparente Isolierpunkte. Berührt ein Finger den Bildschirm, stellen die normalerweise isolierten leitfähigen Schichten am Berührungspunkt Kontakt her. Da eine leitfähige Schicht entlang der Y-Achse an ein gleichmäßiges 5-V-Spannungsfeld angeschlossen ist, ändert sich die Spannung der Sensorschicht von null auf einen Wert ungleich null. Dieser Kontakt wird vom Controller erkannt, der eine A/D-Wandlung durchführt und den erhaltenen Spannungswert mit 5 V vergleicht, um die Y-Achsen-Koordinate des Berührungspunkts zu bestimmen. Analog wird die X-Achsen-Koordinate ermittelt. Dies ist das grundlegende Prinzip aller resistiven Touchscreens. 2. Kapazitiver Touchscreen: Dieser Touchscreen-Typ nutzt die elektrische Strommessung des menschlichen Körpers. Ein kapazitiver Touchscreen ist ein vierschichtiger Verbundglasbildschirm. Die Innenfläche und die Zwischenschicht des Glasbildschirms sind jeweils mit einer ITO-Schicht (Indiumzinnoxid) beschichtet. Die äußerste Schicht ist eine dünne Schutzschicht aus Quarzglas. Die ITO-Beschichtung in der Zwischenschicht dient als Arbeitsfläche, von der vier Elektroden an den vier Ecken ausgehen. Die innere ITO-Schicht fungiert als Abschirmung und gewährleistet so eine optimale Arbeitsumgebung. Berührt ein Finger die Metallschicht, bildet sich aufgrund des elektrischen Feldes des menschlichen Körpers ein Koppelkondensator zwischen Benutzer und Touchscreen-Oberfläche. Bei hohen Frequenzen leitet der Kondensator den Strom direkt, sodass der Finger am Kontaktpunkt einen kleinen Strom zieht. Dieser Strom fließt von den Elektroden an den vier Ecken des Touchscreens ab, wobei die Stromstärke proportional zum Abstand des Fingers zur jeweiligen Ecke ist. Der Controller berechnet die Position des Berührungspunkts durch präzise Berechnung des Verhältnisses dieser vier Ströme. Eigenschaften kapazitiver Touchscreens: ■ Unempfindlich gegenüber den meisten Umweltschadstoffen. ■ Der menschliche Körper wird Teil der Schaltung, was zu einer deutlichen Drift führen kann. ■ Nicht funktionsfähig mit Handschuhen. ■ Erfordert häufige Kalibrierung. ■ Nicht geeignet für Metallgehäuse. ■ Externe Induktivität und Magnetismus können zu Fehlfunktionen des Touchscreens führen. 3. Infrarot-Touchscreen: Infrarot-Touchscreens nutzen eine dicht gepackte Matrix aus Infrarotstrahlen in X- und Y-Richtung, um Berührungen zu erkennen und zu lokalisieren. Ein Infrarot-Touchscreen besteht aus einem vor dem Display montierten Leiterplattenrahmen. Infrarotsender und -empfänger sind an den vier Seiten des Bildschirms angeordnet und bilden eine sich kreuzende Infrarotmatrix. Berührt ein Benutzer den Bildschirm, blockiert sein Finger die horizontalen und vertikalen Infrarotstrahlen an dieser Stelle und bestimmt so die Position des Berührungspunkts auf dem Bildschirm. Jedes Objekt, das den Bildschirm berührt, kann die Infrarotstrahlen am Berührungspunkt verändern und so die Touchscreen-Funktion ermöglichen. Infrarot-Touchscreens sind unempfindlich gegenüber Strom, Spannung und elektrostatischer Interferenz und eignen sich daher für raue Umgebungen. Die Infrarottechnologie stellt den zukünftigen Entwicklungstrend für Touchscreen-Produkte dar. Touchscreens, die auf akustischen und anderen materialwissenschaftlichen Technologien basieren, stoßen auf erhebliche Nachteile, wie z. B. Beschädigung und Alterung einzelner Sensoren, Anfälligkeit für Verschmutzung und unsachgemäße Nutzung der Touch-Oberfläche sowie komplexer Wartungsaufwand. Sobald Infrarot-Touchscreens tatsächlich hohe Stabilität und Auflösung erreichen, werden sie andere Technologien unweigerlich ablösen und zum Standard auf dem Touchscreen-Markt werden. Bisherige Infrarot-Touchscreens hatten eine Auflösung, die durch die Anzahl der Infrarot-Fotozellen im Rahmen bestimmt wurde, was zu geringeren Auflösungen führte. Die auf dem heimischen Markt erhältlichen Produkte boten hauptsächlich Auflösungen von 32x32 und 40x32 Pixeln. Zudem galten Infrarot-Bildschirme als empfindlich gegenüber Lichtverhältnissen und anfällig für Fehlinterpretationen oder sogar Abstürze bei starken Lichtveränderungen. Genau diese Schwächen wurden von inländischen Händlern ausländischer, nicht-infrarotbasierter Touchscreens hervorgehoben. Die neueste Infrarot-Bildschirmtechnologie der fünften Generation, deren Auflösung durch die Anzahl der Infrarot-Fotozellen, die Abtastfrequenz und einen Interpolationsalgorithmus bestimmt wird, erreicht jedoch bereits 1000x720 Pixel. Die Behauptung, Infrarot-Bildschirme seien unter bestimmten Lichtverhältnissen instabil, ist seit der zweiten Generation von Infrarot-Touchscreens weitgehend behoben. Der Infrarot-Touchscreen der fünften Generation stellt eine völlig neue Generation intelligenter Technologieprodukte dar. Es erreicht eine hohe Auflösung von 1000 x 720 Pixeln, mehrstufige Selbstjustierung und Selbstwiederherstellung der Hardware sowie eine hochintelligente Unterscheidung und Erkennung, was den Langzeiteinsatz in verschiedenen rauen Umgebungen ermöglicht. Darüber hinaus können kundenspezifische Erweiterungsfunktionen wie Netzwerksteuerung, Schallerkennung, Personenerkennung, Verschlüsselungsschutz für Benutzersoftware und Infrarot-Datenübertragung hinzugefügt werden. Ein weiterer wesentlicher Nachteil von Infrarot-Touchscreens, der in den Medien zuvor als geringe Stoßfestigkeit kritisiert wurde, ist, dass Infrarotbildschirme tatsächlich jedes vom Kunden als ausreichend erachtete stoßfeste Glas verwenden können, ohne die Kosten wesentlich zu erhöhen oder die Leistung zu beeinträchtigen – ein Merkmal, das andere Touchscreens nicht bieten können. 4. Oberflächenakustischer Wellen-Touchscreen: Am Beispiel des X-Achsen-Sendewandlers in der unteren rechten Ecke: Der Sendewandler wandelt das elektrische Signal vom Controller über das Touchscreen-Kabel in akustische Energie um, die an die linke Oberfläche übertragen wird. Anschließend reflektiert eine Reihe präziser Reflexionsstreifen am unteren Rand der Glasplatte die akustische Energie in eine gleichmäßige, nach oben gerichtete Oberflächenübertragung. Die akustische Energie durchdringt die Bildschirmoberfläche und wird anschließend von den oberen reflektierenden Streifen zu einer Linie fokussiert, die sich nach rechts zum Empfangswandler entlang der X-Achse ausbreitet. Der Empfangswandler wandelt die reflektierte Oberflächenwellenenergie in ein elektrisches Signal um. Sendet der Sendewandler einen kurzen Impuls aus, durchläuft die Schallwellenenergie verschiedene Wege zum Empfangswandler. Der Weg ganz rechts erreicht das Signal am frühesten, der ganz links am spätesten. Diese früh und spät eintreffenden Schallwellenenergien überlagern sich zu einem breiteren Wellenformsignal. Man erkennt leicht, dass das empfangene Signal die gesamte Schallwellenenergie enthält, die unterschiedliche Wege in X-Richtung zurückgelegt hat. Obwohl alle Wege in Y-Richtung die gleiche Strecke zurücklegen, ist die maximale Entfernung in X-Richtung für den entferntesten Weg doppelt so groß wie für den kürzesten. Daher spiegelt die Zeitachse dieses Wellenformsignals die Positionen der ursprünglichen Wellenformen vor der Überlagerung wider, d. h. die X-Achsen-Koordinate. Ohne Berührung entspricht die Wellenform des empfangenen Signals exakt der Referenzwellenform. Berührt ein Finger oder ein anderes Objekt, das Schallwellenenergie absorbieren oder blockieren kann, den Bildschirm, wird die entlang der X-Achse durch den Finger nach oben wandernde Schallwellenenergie teilweise absorbiert. Dies spiegelt sich in der empfangenen Wellenform als Dämpfungslücke wider. Die empfangene Wellenform zeigt eine Signaldämpfungslücke, die dem vom Finger blockierten Bereich entspricht. Die Position dieser Lücke wird vom Touch-Koordinaten-Controller berechnet. Dieser analysiert die Dämpfung des empfangenen Signals und bestimmt anhand der Lückenposition die X-Koordinate. Die Y-Achse wird anschließend mit demselben Verfahren ermittelt. Zusätzlich zu den X- und Y-Koordinaten, auf die die meisten Touchscreens reagieren, erfassen Oberflächenwellen-Touchscreens (SAW) auch eine dritte Achse, die Z-Achse. Diese misst die Stärke des Berührungsdrucks des Benutzers. Die Berechnung basiert auf der Dämpfung am Punkt der Signaldämpfung. Sobald die drei Achsen bestimmt sind, überträgt der Controller sie an den Host-Computer.