Touchscreen: die Funktionsweise am Elektrodengitter testen

Wie erkennt eine Glasscheibe die Druckstelle?

Die Funktionsweise eines kapazitiven Touchscreens beruht auf Messungen des elektrischen Feldes an transparenten Elektroden unter dem Glas. Ein Finger verändert die Kopplung nahe den Gitterkreuzungen, und der Controller schätzt daraus seine Position. Das Glas selbst enthält keinen beweglichen Knopf.

Ein Tipp auf ein Handysymbol öffnet die richtige App, obwohl das Glas weder Knöpfe noch bewegliche Teile oder sichtbare Drähte hat. Direkt darunter liegt ein Gitter transparenter Elektroden. Ein kleiner Chip daneben misst es viele Male pro Sekunde. Ihr Finger drückt nichts ein. Er verändert die Ladungsmenge, die zwischen zwei Elektroden fließt, und der Chip bemerkt das.

Das Modell beginnt mit einem Finger, der sich auf das Glas senkt. Die Feldlinien darunter biegen in die Fingerspitze, und das untere Modellpanel zeigt die sinkende Kapazität der nächsten Kreuzung. Dann zerfällt der Bildschirm in Schichten. Darunter liegt eine Testfläche für Maus oder Finger, auch beliebig viele gleichzeitig. Mit Glas berühren lässt sich das Modell selbst anfassen. Jedes Quadrat entspricht einer Gitterkreuzung; Farbe und Zahl zeigen deren Messwert. Die Fadenkreuze sind die berechneten Positionen, die gestrichelten Kreise die wirklichen Druckstellen. So lässt sich ihre Übereinstimmung vergleichen.

Ein Handybildschirm, Schicht für Schicht

Von oben nach unten enthält das Modell folgende Teile.

1. Deckglas. Nur dieses berühren Sie. Am Handy ist es meist 0,55, 0,75 oder 1,1 mm dick, an öffentlichen Terminals bis zu 3 mm. Dünneres Glas oder eine höhere Dielektrizitätskonstante erhöht die Empfindlichkeit. Kunststoff ist möglich, muss für dieselbe Wirkung aber etwa halb so dick sein.
2. Empfangselektroden. Spalten aus rautenförmigen Flächen, an den Ecken durch schmale Stege verbunden. Der Controller misst die an jeder Spalte ankommende Ladung.
3. Isolierschicht. Sie hält Spalten und Zeilen auseinander. Im Modell trägt sie auch die Knotenkarte, deren farbige Quadrate den Messwert jeder Kreuzung zeigen.
4. Sendeelektroden. Rautenzeilen, um 90 Grad gegen die Spalten gedreht. Der Controller treibt sie mit einer Schaltspannung, eine nach der anderen.
5. Display. Das OLED- oder LCD-Panel erzeugt das Bild. Es sitzt direkt unter den Touchlagen und ist auch deren störendster Nachbar.
6. Flexibles Kabel und Controller. Ein bedrucktes Leiterband verbindet jede Zeile und Spalte mit dem Touchcontroller. Nach Barrett und Omote sitzt dieser meist auf dem Band nahe dem Sensor, damit die Leitungen weniger Störungen aufnehmen.

Die Elektroden bestehen aus Indiumzinnoxid (ITO), das Strom leitet und Licht durchlässt. 3Ms Entwurfsübersicht nennt einen typischen Flächenwiderstand von 30 bis 150 Ohm pro Quadrat und erklärt den Kompromiss: Eine dünnere Schicht lässt mehr Licht durch, hat aber höheren Widerstand. Rauten sind das verbreitetste Muster. Barrett und Omote nennen 2010 in Information Display je nach Hersteller 4 bis 8 mm große Rauten. Im Modell liegen die Elektroden 5 mm auseinander, wie im Rechenbeispiel von Microchip. Die aktive Fläche misst 120 mal 60 mm. Das ergibt 12 Zeilen, 24 Spalten und 288 Kreuzungen, technisch Knoten genannt.

Die Dicken sind stark übertrieben. Wirkliche ITO-Filme sind viel dünner als alles Gezeichnete; im richtigen Maßstab sähe der ganze Touchsensor wie eine einzelne Linie aus.

Warum ein Finger den Messwert senkt

Wo Zeile und Spalte kreuzen, bilden die Elektroden einen winzigen Kondensator. Schaltet der Controller die Zeilenspannung um, fließt etwas Ladung durch diese Kapazität auf die Spalte und wird gemessen. Nicht das ganze Feld bleibt im Schichtpaket. An den Rautenkanten wölben sich einige Feldlinien durch das Deckglas nach oben und zurück. Schritt 4 der Führung zeigt sie als Bögen. Microchips Entwurfsleitfaden erklärt, dass beim gegenseitigen Sensor diese Randfelder zwischen Elektrodenpaar und Finger die Berührung dominieren. Ein größerer Elektrodenabstand senkt die Ruhekapazität, verkürzt aber auch die einander zugewandten Kanten.

Ein Finger ist ein mit einem großen Körper verbundener Leiter. Auf dem Glas über einem Knoten fängt er die gewölbten Feldlinien ab und leitet sie fort, sodass weniger Ladung die Spalte erreicht. Infineons Leitfaden sagt ausdrücklich: Ein Finger zwischen Sende- und Empfangselektrode verringert Gegenkapazität und empfangene Ladung. Microchip beschreibt ihn als kapazitiv gekoppelten Massepfad, der einen Teil des eingespeisten Stroms abzweigt.

Die Änderungen sind winzig. In Microchips TB3064 bietet eine Elektrode dem Messkreis etwa 100 pF. Eine starke Berührung direkt darüber ändert das um 0,5 bis 1,0 pF, eine auf der Nachbarelektrode um etwa 0,05 pF. Barrett und Omote schreiben, projiziert kapazitive Bildschirme müssten Änderungen von nur wenigen Femtofarad erkennen. Deshalb reagieren sie so empfindlich auf elektrische Störungen.

Die Zahlen der Testfläche sind bereits passend umgekehrt. Es sind Zählwerte oberhalb eines unberührten Grundwerts: Der Finger erscheint positiv, obwohl die Kapazität sank. Im Modell liefert ein nackter Finger genau auf einem Knoten 100 Zählwerte. Ab 30 gilt ein Knoten als berührt.

288 Kreuzungen zeilenweise lesen

Der Controller kann nicht jeden Knoten gleichzeitig lesen. Er treibt eine Zeile, misst alle kreuzenden Spalten und geht zur nächsten. Barrett und Omote nennen das eine einzeln adressierbare Ganzflächenabtastung und geben für damalige Controller etwa 20 bis 200 vollständige Bilder pro Sekunde an.

Stellen Sie Abtastgeschwindigkeit auf die langsamste Stufe. Die getriebene Zeile leuchtet orange, die Knotenkarte füllt sich zeilenweise. Bei 3 Zeilen pro Sekunde dauert ein vollständiges Bild aus 12 Zeilen 4 Sekunden. Ein bewegter Finger fällt erst auf, wenn seine Zeile an der Reihe ist. Bei der Höchstgeschwindigkeit von 120 Bildern pro Sekunde erhält jede Zeile 1/1440 Sekunde, etwa 0,69 ms.

Rohzahlen allein sagen wenig, weil jeder Knoten mit einer etwas anderen Kapazität beginnt. Der Controller speichert deshalb ein unberührtes Bild als Grundwert und zieht es ab. Microchip schreibt dies als Normalisiert = Rohwert - Grundwert. Die Beispiel-Firmware erneuert den Grundwert ohne Berührungsaktivität etwa alle 800 ms. Langsame Veränderungen, etwa die Erwärmung des Bildschirms, gehen darin auf und wirken nicht wie Berührungen.

Eine Position feiner als das Gitter

Bei 5 mm Elektrodenabstand lautet die grobe Antwort „ungefähr bei Zeile 6, Spalte 12“. Für einen Tastaturbuchstaben reicht das nicht. Eine Fingerspitze ist aber breiter als der Elektrodenabstand und erscheint auf mehreren Knoten, am stärksten auf dem nächsten. Der Controller nutzt das Verhältnis ihrer Werte.

Die Testfläche bildet entlang jeder Achse einen gewichteten Mittelwert aus drei Knoten, den Schwerpunkt. Ein Modellfall: Der Finger liegt auf einer Zeile bei x = 59,2 mm, die nächsten Spalten bei 52,5, 57,5 und 62,5 mm.

x = (14 × 52,5 + 88 × 57,5 + 62 × 62,5) ÷ (14 + 88 + 62) = 9670 ÷ 164 = 58,96 mm

Das sind etwa 0,24 mm Fehler bei 5 mm Gitterabstand. Der Kasten neben der Testfläche zeigt dieselbe Rechnung mit Ihren Werten für die stärkste Berührung und den Fehler gegenüber der wirklichen Druckstelle.

Microchips TB3064 verwendet eine verwandte Formel: Position der stärksten Elektrode plus halber Abstand mal Differenz der rechten und linken Nachbarn, geteilt durch den Spitzenwert. Im Beispiel liegt die Spitze 100 bei Position 384, die Nachbarn sind 25 und 75, der Abstand beträgt 128 Schritte: 384 + 64 × (75 - 25) ÷ 100 = 416. Der gewichtete Mittelwert ergibt ebenfalls 416, (25 × 256 + 100 × 384 + 75 × 512) ÷ 200, weil die Nachbarn hier zusammen genau den Spitzenwert ergeben. Mit 128 Schritten pro Elektrodenabstand lösen neun Elektroden 1024 Positionen auf. Infineon nennt ähnlich mindestens 100 Positionen für fünf Slidersegmente. Barrett und Omote geben die übliche Auflösung projiziert kapazitiver Bildschirme mit 1024 mal 1024 oder mehr an.

Infineon ergänzt eine wichtige Entwurfsregel: Das Ergebnis ist nur linear, wenn zwischen zwei Segmentmitten überall zwei Sensoren ein brauchbares Signal liefern. Erreicht eine kleine Berührung keinen Nachbarn, springt die gemeldete Position zum nächsten Knoten.

Zwei Finger und Scheinpunkte

Eine günstigere Abtastung misst jede ganze Zeile und Spalte gegen Masse: Eigenkapazität. Die 12 Zeilen und 24 Spalten des Modells brauchen dann nur 36 statt 288 Messungen. 3M rechnet ein größeres Beispiel durch: 40 mal 60 mit 100 Elektroden und 2400 Knoten, ein Verhältnis von 24 zu 1 bei der Berührungsdichte.

Der Haken zeigt sich beim zweiten Finger. Aktivieren Sie Eigenkapazitätsabtastung und berühren Sie diagonal mit zwei Fingern. Zwei Zeilen und zwei Spalten liegen über der Schwelle und kreuzen sich in vier Punkten. Zwei sind echt, zwei Scheinpunkte; die Messung kann sie nicht unterscheiden. Eine Übersicht der Kyung Hee University formuliert: Berührungen bei (x1, y1) und (x2, y2) erzeugen auch Scheinorte (x1, y2) und (x2, y1). Im Gegenkapazitätsmodus hat jede Kreuzung ihre eigene Zahl, daher erscheinen nur zwei getrennte Hügel.

Microchip beschreibt eine Kombination: Zuerst findet eine schnelle Eigenkapazitätsmessung aller Elektroden die beteiligten Zeilen und Spalten. Dann wird die Gegenkapazität nur an deren Kreuzungen gemessen. Im Zweifingerbeispiel ergeben vier Kandidaten 20, 130, 110 und 15. Die zwei großen Werte markieren die echten Berührungen.

Einzelmessungen jedes Knotens haben einen weiteren Nutzen. Barrett und Omote zitieren Apples Patentanmeldung zum iPhone: Der Controller unterstützt 15 Berührungen, „10 Finger, 2 Handflächen und 3 weitere“, auch um die haltende Hand zu erkennen und zu ignorieren.

Wenn es kein nackter Finger ist

Ändern Sie Berühren mit und ergänzen Sie mit den Reglern Handschuh, Schutzfolie, Wasser und Ladestörungen. Das untere Modellpanel zeigt Signal, Störung und ihr Verhältnis. Die Säulen auf der Isolierschicht sind dieselben Knotenwerte in 3D.

Ein Handschuh entfernt den Finger von den Elektroden und setzt einen schlechten Leiter dazwischen. Das Modell behandelt Deckglas, Folie und Handschuh als Schichten in Reihe: 0,7 mm Glas mit relativer Permittivität 7 entspricht 0,1 mm Luft, ein Handschuh seiner Dicke geteilt durch 2. Ein 1-mm-Handschuh liefert maximal 25 Zählwerte, 2 mm liefern 14 und 3 mm liefern 10, gegenüber der Schwelle 30. Hohe Empfindlichkeit (Handschuh) senkt sie auf 12, sodass 1 mm und 2 mm funktionieren, 3 mm nicht. Das sind Modellwerte. Barrett und Omote erwähnen eine Erweiterung für Baumwoll- oder Operationshandschuhe. Dieselbe Empfindlichkeit erkennt den nackten Finger schon vor dem Aufsetzen: Im Modell liefert er 2 mm über dem Glas 39 Zählwerte. Die Handschuheinstellung gilt nur für Finger. Stift, Banane und Würstchen werden gehalten und berühren mit ihrer eigenen Spitze das Glas; solange sie gewählt sind, ist der Handschuhregler gesperrt.

Eine Schutzfolie wirkt ebenso. Eine 0,5 mm dicke Kunststofffolie mit relativer Permittivität 2 lässt im Modell 40 Zählwerte übrig, eine 1-mm-Folie 25, unter der normalen Schwelle. Jede Spitze verbreitert sich außerdem je zusätzlichem Millimeter um 0,6 mm.

Ein Wassertropfen kann zweierlei bewirken. Laut Infineon senkt ein Tropfen, der den Sensor und einen geerdeten Bereich bedeckt, die Gegenkapazität wie ein Finger. Bedeckt er nur Sende- und Empfangselektroden, erhöht er sie; der Messwert bewegt sich umgekehrt. Das Modell zeigt beides: Ein loser Tropfen liest etwa −18 Zählwerte, blau auf der Testfläche, und wird ignoriert. Nähert sich ein Finger auf etwa 9 mm, erdet er den Tropfen, der +50 liest und die gemeldete Position anzieht. Bei Eigenkapazität und hoher Empfindlichkeit genügen einige Tropfen auf derselben Zeile und Spalte für eine Berührung ohne Finger. Die Kyung-Hee-Übersicht zählt Wasser zu den Verunreinigungen, die kapazitive Bildschirme als Berührung missdeuten können.

Ein passiver Stift hat eine leitende Spitze als Fingerersatz. Laut Übersicht muss deren Fläche etwa fingerspitzengroß sein; der Bildschirm kann beide nicht unterscheiden. 2009 kündigte Atmel einen Controller für 2 bis 3 mm breite leitende Spitzen an, nachdem das Signal-Rausch-Verhältnis von 25:1 auf 80:1 erhöht worden war. Barrett und Omote betonen, dass dies noch viel breiter als die 0,8-mm-Spitzen alter PDA-Stifte war. Im Modell liefert eine 6-mm-Gummispitze etwa 72 Zählwerte, eine 2,5-mm-Spitze nur 24 und braucht hohe Empfindlichkeit. Aktive Stifte senden selbst ins Gitter. Sie stehen im Katalog, werden aber nicht simuliert.

Eine Banane oder ein Würstchen in der Hand wirkt wie ein stumpferer Finger: feucht, ausreichend leitfähig und etwa fingerspitzendick (Modellspitzen 88 und 80 Zählwerte). Im Februar 2010 berichtete Engadget über südkoreanische iPhone-Nutzer, die mit Snackwürstchen tippten, statt Handschuhe auszuziehen. Ein Holzbleistift liefert fast nichts. Graphit leitet zwar, aber das trockene Holz isoliert ihn von der Hand und die Kontaktspitze ist winzig.

Ladestörungen sind etwas anderes als das kleine zufällige Flackern aller Knoten. Nach EDN lässt ein billiges Ladegerät Versorgung und Masse gemeinsam gegen Erde schwanken. Das wirkt erst bei einem erdgekoppelten Finger auf dem Bildschirm: Er speist die Störung in die Elektroden darunter. Im Modell erscheint sie daher entlang der Fingerspalten und erzeugt bei 85 % Scheinberührungen über und unter der echten. Cypress patentierte Controller, die solche Störungen abhören und eine ruhigere Betriebsfrequenz wählen. Störfilter (Frequenzwechsel) senkt die Modell-Ladestörung auf 12 %.

Was das Modell auslässt

• Dicke und Maßstab. Jede Schicht ist zur Sichtbarkeit Hunderte Male zu dick. Knotenkarte und Säulen liegen nur für das Modell auf der Isolierschicht.
• Das Signal selbst. Jeder Gegenstand wird als glatter glockenförmiger Zählwertehügel modelliert, beim Finger mit Spitze 100 und Breite 3,4 mm. Handschuh und Folie verkleinern ihn nach der Reihenregel. Echte Profile hängen von Glas, Muster und Finger ab. Zufällige Störungen von zwei Zählwerten nach oben oder unten lassen die Zahlen wie reale Messwerte flackern.
• Pikofarad. Das untere Panel rechnet fest um: unberührte Gegenkapazität 1,50 pF, pro Zählwert 0,002 pF weniger; Eigenkapazität 20 pF plus 0,01 pF pro Zählwert. Beides sind gewählte Modellwerte für Richtung und Größenordnung, keine Handymessungen.
• Display- und Ladestörungen. Ladestörungen sind nur zusätzliche Zufallswerte in den Spalten unter dem Gegenstand, der Filter nur eine kleinere Amplitude. Die Kyung-Hee-Übersicht nennt auch Displaystörungen und Netzbrummen sowie Messungen in Display-Dunkelpausen. Manche Entwürfe ergänzen unten eine unstrukturierte ITO-Abschirmung; In-Cell integriert Elektroden ins Display. Displaystörungen sind nicht modelliert.
• Verfolgung und Filterung. Echte Firmware verfolgt Finger über Bilder hinweg, glättet Wege und weist Handflächen zurück. Die Testfläche meldet nur ein Bild; darin kann ein Scheinpunkt stehen, den Firmware verwerfen würde.
• Die Zeitkette. Nach 3M fühlen sich die meisten Nutzer bei höchstens 20 ms wohl, geübte bemerken mitunter 10 ms. Betriebssystem und Grafik verursachen zusätzlich zum Controller eigene Verzögerungen.

Von Radarkonsolen zu Handys

Der erste fingerbediente Touchscreen entstand in Luftverteidigung und Flugverkehrskontrolle. Am Royal Radar Establishment in Malvern spannte Eric Arthur Johnson dünne Kupferdrähte über eine Bildröhre und baute Berührungsschaltungen, damit Bediener direkt am Bildschirm wählen konnten. Sein US-Patent Touch displays wurde am 2. Dezember 1969 erteilt.

Am CERN schlug Bent Stumpe am 11. März 1972 handschriftlich einen kapazitiven Bildschirm für den Kontrollraum des neuen Super Proton Synchrotron vor. Seine Kondensatoren waren 80 µm breite Kupferlinien mit 80 µm Abstand auf Glas, unsichtbar fein und unter einem Lack gegen Fingerkontakt geschützt. Frank Beck und Stumpe beschrieben ihn 1973 im CERN-Bericht. Beim SPS-Start 1976 war der Kontrollraum damit ausgerüstet. Die erste Version hatte 16 feste Tasten. 1977 entwickelte Stumpe einen X–Y-Bildschirm mit zwei Kondensatorschichten, einer pro Koordinate, nach derselben Zeilen-Spalten-Idee wie das Modell.

Projizierte Kapazität blieb jahrzehntelang eine Spezialtechnik. Barrett und Omote beschreiben den Aufstieg von kaum bekannt im Jahr 2006 zur zweithäufigsten Touchtechnik 2009, getragen vom iPhone.

Wie viel Ladung verändert eine kleine Berührung?

Das Wort Pikofarad kann die elektrische Größenordnung verdecken. MITs Kapazitätsnotizen definieren Ladung als Q = CV. Nehmen wir für ein Beispiel 100 pF am Messkreis und einen Spannungsschritt von 3 V an. Das sind illustrative Bedingungen, keine Vorgaben für Modell oder Handy. Die zugehörige Ladung beträgt 100 pF × 3 V = 300 pC. Ändert eine Berührung die wirksame Kapazität um 0,5 pF, sind das bei gleicher Spannung nur 1,5 pC oder 0,5 % der Ausgangsmenge. Bei 1,0 pF sind es 3 pC oder 1 %. Der Kapazitätsbereich stammt aus Microchips TB3064; die Spannung wurde für diese Rechnung gewählt.

Das heißt nicht, dass jeder Gegenkapazitätsknoten eine Ruhekapazität von 100 pF hat. Die am Messkreis sichtbare Kapazität umfasst Elektrode und parasitäre Kopplungen. Auch liefert ein Finger keine feste Ladung wie eine Batterie. Er verändert das Feldnetz um die getriebenen Elektroden. Der Controller regt wiederholt mit bekannten Werten an und sucht den Unterschied. Bei gegenseitiger Messung sinkt die betreffende Kopplung, bei Eigenmessung steigt die Kopplung nach Masse.

Eine zweite kleine Zahl steht auf dem Bildschirm: Die Position erscheint in 0,1 mm. Bei 5 mm Elektrodenabstand sind das 50 angezeigte Intervalle pro Abstand, nicht 50 physische Elektroden. Die Dreiknotenrechnung liefert für einen wirklichen Finger bei 59,2 mm nur 58,96 mm, etwa 0,24 mm Fehler schon ohne wechselnde Störungen. Runden auf eine Dezimalstelle beseitigt den Fehler nicht. Auflösung ist der Abstand möglicher Meldungen; Genauigkeit deren Nähe zur Wahrheit. Langsames Bewegen über eine Lücke zeigt den Unterschied. Am Rand fehlt außerdem ein Nachbarwert. Eine mittig gute Interpolation muss an der Grenze nicht gleich gut sein.

Warum 120 Abtastungen keine 8-ms-Antwort bedeuten

Die schnellste Stufe misst 12 Zeilen × 120 Bilder/s = 1440 Zeilen/s. Ein vollständiger Durchlauf dauert 1000 / 120 = 8,33 ms. Nehmen wir einen stillstehenden Finger an, der zufällig aufsetzt, jede Zeile wird einmal pro Bild besucht und sofort erkannt. Dann liegt die Wartezeit auf diese Zeile zwischen fast 0 und 8,33 ms, im Mittel 4,17 ms. Das ist eine berechnete Abtastwartezeit, keine gemessene Browserlatenz.

Nehmen wir nun an, die Firmware fordert zwei aufeinanderfolgende positive Werte für eine neue Berührung. Das fügt ein Bild hinzu: etwa 8,33 bis 16,67 ms Wartezeit, im Mittel 12,5 ms. Die Zweifachregel ist ein Filterbeispiel, keine Aussage über den Detektor dieser Ausstellung. Kurze elektrische Spitzen zu verwerfen kann Zuverlässigkeit verbessern und echte Berührungen verzögern. Barrett und Omotes historischer Bereich von 20 bis 200 Bildern/s entspricht Perioden von 50 bis 5 ms, die allein die Handyantwort nicht festlegen.

Nach der Erkennung müssen Koordinaten zur App, die ein neues Bild zeichnet. Eine weitere ausdrückliche Annahme: Ein 60-Hz-Display beginnt alle 16,67 ms einen neuen Aktualisierungszeitraum. Warten darauf kann fast diese Zeit hinzufügen, noch vor weiterer Verarbeitung. Abtastfrequenz, Bildwiederholfrequenz und Berührungs-Bild-Latenz bezeichnen also verschiedene Ereignisse. Das Modell verlangsamt die Abtastung, um die Reihenfolge zu zeigen, simuliert aber weder Betriebssystem noch Displaypipeline. Seine 3 Zeilen/s brauchen für 12 Zeilen 4 Sekunden; die mittlere Stufe mit 3 Bildern/s etwa 333 ms. Verwechselt man Zeilen/s mit Bildern/s, ändert sich das Ergebnis um Faktor 12.

Vier Wege, einen Finger zu finden

Der BYU Design Review beschreibt vier Sensorfamilien. Sie können über ähnlichen Displays sitzen und doch verschiedene physikalische Änderungen messen. Der projiziert kapazitive Handyaufbau erklärt nicht jedes öffentliche Terminal.

Ein resistives Panel braucht keine leitende Fingerspitze, weil mechanischer Kontakt den Spalt schließt. Ein Infrarotrahmen braucht kein transparentes Elektrodengitter im Sichtfeld: Die Messwege kreuzen darüber. Oberflächenwellen nutzen Wandler und den Zeitpunkt der Störung statt der Benutzerkapazität. Keine dieser drei Alternativen wird durch Berühren mit simuliert. Der Regler ändert das Objekt am kapazitiven Sensor, nicht die Sensortechnik selbst.

Auch die historischen Daten müssen getrennt bleiben. USC Viterbis Übersicht datiert Johnsons Fingerbedienung am RRE auf 1965. 1969 oben ist die US-Patenterteilung, nicht die erste Vorführung. Der CERN-Bericht von 1973 gehört zu einer späteren Kontrollraumentwicklung. Kein Datum bedeutet, dass die frühen Systeme schon die kontinuierlichen Mehrfingergesten heutiger Handys boten.

Häufige Missverständnisse

Stärkeres Drücken muss ein stärkeres Signal erzeugen. Der Sensor misst Kopplung, nicht Kraft. Mehr Druck kann die Fingerspitze abflachen und ihre Fläche ändern, ist aber keine kalibrierte Kraftmessung. Der Modellfinger hat ein festes Profil ohne Druckregler. Eine App erhält keine verlässliche Kraft, indem sie die Touchamplitude umbenennt.

Vier Kandidaten bedeuten vier erkannte Finger. Bei Eigenmessung erzeugen zwei aktive Zeilen und Spalten vier mögliche Kreuzungen. Es fehlt die Zuordnung von Zeile zu Spalte. Eine niedrigere Schwelle bringt diese Information nicht zurück und kann mehr Störungen zulassen. Gegenmessungen lösen die Kreuzungen einzeln auf. Zwei Berührungen auf derselben Zeile sind ein anderer Test als zwei diagonale, weil sich die Zahl mehrdeutiger Kreuzungen ändert.

Eine blaue Wassermarkierung beweist Wasserdichtigkeit. Blau bedeutet hier ein negatives, grundwertbereinigtes Signal im gewählten ungeerdeten Tropfenmodell. Wasser an einem geerdeten Bereich kann anders wirken, wie Infineon erklärt. Wasserdichtigkeit betrifft eindringende Flüssigkeit; zuverlässige Nassfingerbedienung betrifft elektrische Unterscheidung. Eine erfüllte Anforderung belegt die andere nicht.

Auf dem Bildschirm ausprobieren

Die Aufgaben unter den Reglern starten jeweils vorbereitet. Die Modellplakette zählt gelöste Aufgaben. Die folgenden Versuche verwenden dieselben Regler.

Wählen Sie unter Berühren mit den Nackten Finger und aktivieren Sie Knotenwerte. Bewegen Sie eine Berührung langsam zwischen benachbarten Knotenmitten. Vergleichen Sie die Koordinate mit der gestrichelten Istmarkierung und dem Fehler. Notieren Sie den größten Fehler auf dem kurzen Weg, statt einen guten Einzelwert als Spezifikation zu behandeln.

Legen Sie zwei Finger auf die Testfläche oder aktivieren Sie Glas berühren am Modell. Spreizen Sie am Handy die Finger: Die gestrichelte Verbindung zeigt den Spreizfaktor, auch die Modellspitzen entfernen sich. Mit der Maus lassen zwei diagonale Umschalt-Klicks beide Finger liegen. Schalten Sie Eigenkapazitätsabtastung ein, zählen Sie Kandidaten und schalten Sie ohne Fingeränderung aus.

Stellen Sie Handschuhdicke auf 2 mm. Ohne Hohe Empfindlichkeit (Handschuh) wird nichts gefunden; bei 3 mm versagt auch diese. Wiederholen Sie mit einer 1-mm-Schutzfolie und dem Feinen Stift, Spitze 2,5 mm. Legen Sie danach fünf Wassertropfen auf dem Glas ab, ohne sonst etwas zu berühren, und suchen Sie die Kombination aus Abtastung und Empfindlichkeit, die Wasser allein meldet.

Stellen Sie zuletzt Ladestörungen auf 85 % und halten Sie einen Finger still. Entlang seiner Spalten entstehen Scheinberührungen. Störfilter (Frequenzwechsel) bringt die Zahl auf die echten Berührungen zurück. Die Versuche verwenden Zählwerte, keine gemessenen Pikofarad, und prüfen nicht das Handschuh-, Wasser- oder Ladeverhalten des Geräts, auf dem Sie lesen.