+Bonustipp
Montagmorgen: Sie sitzen in der Bahn und sind auf dem Weg zur Arbeit. Überall im Zug sitzen Menschen stumm auf den Sitzen. In der Hand: das Smartphone, dessen Touchscreen sie ständig bedienen.
Es fing schon am Bahnhof an. Auch dort Menschen mit ihren Mobiltelefonen, die nur auf das Display schauen. Nur das Halten des Zuges und das Einsteigen lässt sie kurz den Blick vom Smartphone lösen.
Wo Sie auch hinkommen, überall bedienen Menschen ihre Smartphones, klicken, berühren, wischen und ziehen. Die Bedienung der Geräte ist heute so selbstverständlich geworden wie das Ein- oder Ausschalten eines Lichtschalters oder des Fernsehers.
Aber das ist ja noch lange nicht alles.
Wie viele Geräte – oder besser gesagt – welche Geräte haben heute ein großes Display und einen Touchscreen?
Da wären der Kaffeevollautomat, der Drucker am PC, das Tablet und das Autoradio, das heute ein Multimedia-Center ist, ausgestattet mit einem großen Bildschirm – und Touchscreen.
Und da wären wir schon beim Thema: Touchscreens, ihre Funktion und die Probleme, die sie verursachen können.
Genauer gesagt, die Defekte.
Aber dazu komme ich später. Zunächst sollen Sie erfahren, welche Arten von Touchdisplays beziehungsweise Touchscreens es gibt, wie sie funktionieren und welche Vor- und Nachteile sie haben.
Dann gehe ich auf eine Reparatur eines defekten Gerätes mit Touchscreen ein und wie ich dieses reparieren konnte.
Und Sie erfahren, wie Sie ein Smartphone oder Tablet meistens auch mit defektem Touchscreen noch bedienen können.
Wie funktioniert so ein Touchscreen überhaupt?
Es ist heute alles so einfach und praktisch:
Ein einfacher Fingerzeig auf einem Bildschirm, und Ihr Wunsch wird registriert, ob heißer Kaffee oder ein andered Getränk.
Auch die Kinder von heute kennen Touchscreens von klein auf – vom Tablet, Smartphone oder sogar interaktiven Spielen im Museum. Haben Sie sich jemals gefragt, was diese reibungslose, intuitive Bedienung möglich macht?
Die Technik dahinter ist (fast) unsichtbar, ein kleines Wunderwerk der Wissenschaft. Denn tatsächlich versteckt sich unter der Glasoberfläche Ihres Bildschirms ein komplexes System, das Ihre Berührungen in Echtzeit analysiert.
Es erkennt genau, wie fest Sie drücken, wie schnell Sie wischen und wie sanft Sie tippen. So intuitiv diese Bedienung auch für uns geworden ist, so komplex ist die Technologie, die die Kommunikation zwischen Mensch und Elektronik ermöglicht.
Aufbau eines Touchscreens – die unsichtbaren Schichten, die alles steuern
Um die Funktionsweise eines Touchscreens zu verstehen, schauen wir uns zunächst einmal den Aufbau eines typischen Touchscreens genauer an. Denn Touchscreens bestehen aus mehreren Schichten, welche die Berührungen in präzise Signale umwandeln. Hier sind sie:
- Da wäre zunächst das Deckglas oder die Oberfläche des Touchscreens. Meist wird sie hergestellt aus robustem Kunststoff oder sogar aus Glas, das Sie mit Ihren Fingern berühren. Kunststoff kann mit einer kratzfesten Beschichtung versehen sein. Diese sorgt dafür, dass das Gerät auch bei häufigem Gebrauch ansehnlich bleibt.
- Direkt unter dem Deckglas wird es schließlich interessant. Denn hier befindet sich die wahre Technologie, welche die Oberfläche berührungsempfindlich macht. Wie diese genau aussieht, hängt von der Technologie des Touchscreens ab. Dazu folgen gleich weitere Erläuterungen. Diese Schicht ist der Schlüssel zur Erkennung Ihrer Berührungen, da sie elektrische Impulse aufzeichnet und an die Elektronik Ihres Smartphones, Tablets oder anderen Gerätes mit Touchscreen weiterleitet.
- Dann kommt das Display: Diese Schicht zeigt Ihnen alle Inhalte an und gibt Ihnen direkte Rückmeldung über die ausgeführten Funktionen des Gerätes. Sie besteht meist aus einem LCD- oder OLED-Display mit hoher Auflösung, um helle und lebendige Farben darzustellen.
- Die Elektronik verarbeitet alle Signale, die von der sensorischen Schicht kommen, und übersetzt diese in Aktionen auf dem Display.
Die verschiedenen Touchscreen-Technologien
Obwohl alle Touchscreens ähnlich aufgebaut sind und die Unterschiede vom Benutzer kaum bemerkt werden, gibt es doch Unterschiede. Diese liegen in der Technologie, die sie verwenden, um Berührungen zu erkennen. Die beiden bekanntesten Typen sind kapazitive und resistive Touchscreens.
Kapazitive Touchscreens
Kapazitive Touchscreens sind die Technik, die in den meisten Smartphones, Tablets und vielen anderen modernen Geräten steckt. Diese Displays bestehen aus einer dünnen Glasschicht, die mit einer transparenten Metallschicht überzogen ist. In den Ecken wird eine Wechselspannung angelegt, wodurch ein gleichmäßiges elektrisches Feld über die gesamte Oberfläche entsteht.
Wenn Sie den Bildschirm mit einem Finger berühren, wird eine kleine Menge elektrischer Ladung abgegeben. Diese Ladungsänderung wird gemessen, und der Touchscreen-Controller kann dadurch genau feststellen, wo Sie den Bildschirm berührt haben.
Diese Touchscreens reagieren auf kleinste Berührungen und sind ideal für die Bedienung mit den Fingern. Sie erfassen problemlos auch Berührungen mit mehreren Fingern gleichzeitig, etwa zum Auseinanderziehen beim Vergrößern von Bildinhalten.
Es gibt zwei Hauptarten kapazitiver Touchscreens:
Oberflächenkapazitive Touchscreens
Diese funktionieren durch ein elektrisches Feld, das sich gleichmäßig über die Touchscreen-Oberfläche verteilt. Bei Berührung verändert sich der Ladungsfluss, der dann von Sensoren in den Ecken gemessen und ausgewertet wird.
Projiziert-kapazitive Touchscreens (PCT oder PCAP)
Diese Art, die besonders häufig in Smartphones und Tablets verwendet wird, besteht aus zwei Schichten mit einem feinen Muster (wie Streifen oder Rauten). Die Schichten sind so angeordnet, dass das elektrische Feld durch das Glas hindurch projiziert wird, was den Touchscreen extrem widerstandsfähig gegen Kratzer und Abnutzung macht. Zusätzlich ermöglicht diese Technologie die gleichzeitige Erkennung mehrerer Berührungen (Multi-Touch), was Gesten wie Wischen, Zoomen und Drehen erlaubt.
Vorteile und Einschränkungen kapazitiver Touchscreens
Kapazitive Touchscreens reagieren nur auf Berührungen, die etwas elektrische Leitfähigkeit mitbringen. Das kann ein Finger sein oder ein spezieller Eingabestift. Eingaben mit normalen Stiften oder mit dicken Handschuhen funktionieren nicht.
Menschen mit extrem trockener Haut oder Handprothesen benötigen spezielle Handschuhe oder Hilfsmittel, um kapazitive Touchscreens bedienen zu können. Trotzdem sind kapazitive Touchscreens heute sehr beliebt, da sie präzise, langlebig und für eine flüssige Bedienung geeignet sind.
Viele Menschen nutzen heute Smartphones mit einer enormen Eingabegeschwindigkeit und Fingerfertigkeit. Vielleicht gehören auch Sie dazu.
Resistive Touchscreens
Resistive Touchscreens sind etwas weniger empfindlich als kapazitive, aber dafür robuster. Sie bestehen aus zwei übereinanderliegenden Schichten, die bei Druck Kontakt zueinander herstellen und so ein Signal an die Elektronik des Gerätes abgeben.
Der resistive Touchscreen reagiert ebenfalls auf Berührung, jedoch durch einen leichten Druck. Hier sind in der Regel zwei elektrisch leitfähige Schichten mit minimalem Abstand übereinander angebracht. Wenn Sie das Display mit dem Finger oder einem speziellen Stift berühren, wird die obere Schicht leicht nach unten gedrückt.
Um nun den genauen Druckpunkt zu bestimmen, wird eine Spannung durch eine der leitfähigen Schichten geschickt. Diese Spannung fällt von einem Rand der Schicht zum gegenüberliegenden Rand gleichmäßig ab. Wo Sie drücken, gleichen sich die Spannungen der beiden Schichten aus und markieren die Position des Drucks. Die zweite leitfähige Schicht misst dann die Position, indem sie die Spannungen an den Rändern vergleicht. Sind die Spannungen genau gleich, befindet sich der Druckpunkt in der Mitte. Sind sie unterschiedlich, gibt die Differenz an, wie weit der Druckpunkt vom Rand entfernt ist.
Ein Four-Wire-Touchscreen ist die einfachste Form resistiver Touchscreens und benötigt nur vier Anschlussdrähte, da die Spannung abwechselnd auf die zwei leitfähigen Schichten gelegt wird.
Diese Methode hat jedoch einen Nachteil: Die äußere Schicht wird durch den Gebrauch beansprucht und verliert dadurch mit der Zeit an Präzision. Im Gegensatz dazu vermeidet die Five-Wire-Technologie diesen Verschleiß, indem die äußere Schicht nur als Stromleiter verwendet wird und somit die Genauigkeit länger erhalten bleibt. Varianten wie Six-, Seven- und Eight-Wire bauen auf dem Four- und Five-Wire-Prinzip auf, verbessern jedoch die Präzision durch separate Messleitungen.
Vorteile resistiver Touchscreens:
Resistive Touchscreens können mit nahezu jedem Eingabegerät bedient werden, seien es Stifte, Finger, Handschuhe oder sogar Prothesen.
Sie gelten als präziser als kapazitive Touchscreens, was eine genaue Eingabe ermöglicht.
Auch die Produktionskosten sind vergleichsweise niedrig, was sie besonders für preisbewusste Projekte interessant macht.
Nachteile resistiver Touchscreens:
Sie sind in Multitouch-Funktionen eingeschränkt, oft nur auf Zwei-Punkt-Berührungen beschränkt.
Die Lesbarkeit bei starkem Sonnenlicht ist gering, da die Touchschicht das Display etwas schlechter ablesbar macht.
Für die Bedienung ist Druck erforderlich, was Gesten wie Wischen oder Zoomen erschwert und auch zum Verschleiß der Oberflächenschicht führt.
Bei Transport oder Kontakt mit anderen Gegenständen kann es durch die druckempfindliche Technik zu unbeabsichtigten Eingaben kommen.
Andere Arten von Touchscreens
Darüber hinaus gibt es spezielle Varianten wie Infrarot- und optische Touchscreens, die andere Ansätze verwenden und in Nischenbereichen, etwa bei großen Displays oder in rauen Umgebungen, zum Einsatz kommen.
Hier sind drei der wichtigsten Touchscreenarten davon:
Infrarot-Touchscreen
Infrarot-Touchscreens funktionieren mithilfe eines unsichtbaren Rasters aus Infrarotstrahlen, das über die Displayoberfläche gelegt ist. Sobald eine Berührung Strahlen davon unterbricht, registriert das System, wo die Infrarotstrahlen blockiert wurden, und interpretiert das als Berührung.
Ein Nachteil dieser Technologie ist, dass starke Sonneneinstrahlung ebenfalls die Infrarotstrahlen stören kann und der Bildschirm dann Berührungen erkennt, obwohl niemand den Bildschirm berührt. Infrarot-Touchscreens sind daher eher in Innenräumen oder bei LCD-Displays in weniger hellen Umgebungen im Einsatz.
Surface Acoustic Wave (SAW) Touchscreen
Der Surface Acoustic Wave (SAW) Touchscreen verwendet Schallwellen zur Berührungserkennung. Auf der Oberfläche des Bildschirms laufen Schallwellen, die bei Berührung unterbrochen oder abgeschwächt werden, ähnlich wie bei den eben erwähnten Infrarotstrahlen.
Der Bildschirm erkennt, wo die Schallwellen gedämpft wurden, und verarbeitet diese Position als Eingabe. Da keine elektrische Ladung erforderlich ist, können SAW-Touchscreens auch mit Handschuhen bedient werden, was sie besonders benutzerfreundlich macht. Sie sind häufig in Museen, Banken und Büroumgebungen zu finden, wo einfache, präzise Berührungen ohne direkten Hautkontakt nötig sind.
Induktiver Touchscreen
Induktive Touchscreens sind etwas anders aufgebaut als die meisten anderen. Sie funktionieren nur mit einem speziellen Touch-Stift und nicht mit bloßen Fingern. Dieser Stift enthält eine kleine Spule, die ein magnetisches Feld erzeugt, wenn sie mit dem Bildschirm in Kontakt kommt.
Der Touchscreen erkennt dann genau die Position des Stiftes durch die Magnetfeldänderung. Diese Technologie ermöglicht eine sehr präzise Eingabe und wird daher häufig in Grafiktablets verwendet, die Profis für Zeichnungen und Designarbeiten nutzen.
Warum meist kapazitive Touchscreens verwendet werden
In den letzten Jahren hat sich die kapazitive Technologie durchgesetzt – und das nicht ohne Grund. Diese Technologie ermöglicht Multitouch-Gesten, die wir im Alltag nicht mehr missen möchten, wie zoomen, scrollen oder drehen. Sie sorgt für eine reibungslose, schnelle und präzise Bedienung und ist perfekt auf die Bedürfnisse der modernen Smartphone- und Tablet-Nutzung zugeschnitten.
Darüber hinaus sind kapazitive Bildschirme langlebig und widerstandsfähig. Dank der Materialien, die auch auf Druck und Kratzer unempfindlich reagieren, behalten sie ihre Leistungsfähigkeit über eine sehr lange Zeit.
Das nächste Mal, wenn Sie Ihr Smartphone entsperren oder die Karte auf dem Display heranzoomen, denken Sie vielleicht an die Wissenschaft und Technik, die dahinter steckt. Die Welt der Touchscreens ist mehr als nur eine Glasscheibe – sie ist die Brücke zwischen uns und der digitalen Welt.
Touchscreen Reparatur
Was ist eigentlich, wenn der Bildschirm beschädigt wird, etwa das Glas durch einen Sturz bricht?
Viele Handynutzer kennen sie: die berüchtigte Spider-App. Eine Sekunde nicht aufgepasst, und schon ist es passiert. Das Smartphone liegt auf dem Steinboden, das Displayglas ist gebrochen.
Wenn Sie Pech haben, geht jetzt gar nichts mehr. Es sind keine Eingaben mehr möglich, das Gerät lässt sich nicht mehr bedienen.
Jetzt ist guter Rat teuer. Probieren Sie, wenn Sie die Möglichkeit haben, Folgendes aus:
Smartphone oder Tablet ohne Touchscreen bedienen?
Was ist aber, wenn Sie tatsächlich in die Verlegenheit kommen, dass Ihr Smartphone zwar noch ein Bild anzeigt, aber der Touchscreen lässt sich nicht mehr bedienen?
Versuchen Sie Folgendes:
Sie benötigen eine USB-Maus und einen Adapter mit einer USB-A-Buchse (USB-Anschluss wie am PC üblich) und einem Micro-USB-Stecker oder USB-C-Stecker, der an Ihr Smartphone passt.

Schließen Sie die Maus mithilfe des Adapters an Ihr Smartphone an und probieren Sie aus, ob es sich bedienen lässt. Funktioniert es, können Sie auf diese Weise Ihre Daten sichern und löschen, wenn Sie das Gerät weggeben wollen, etwa für eine Reparatur.
Oder Sie sind dadurch in der Lage, auf wichtige Daten auf Ihrem Smartphone zuzugreifen.

Bei einem Tablet kann das übrigens ebenso gut funktionieren.
Nun aber zur Reparatur eines Touchscreens.
Autoradio mit defektem Touchscreen
Das Autoradio, das ich hier zeige, reagierte kaum noch auf Eingaben über den integrierten Touchscreen. Und wenn überhaupt, dann machte es nicht, was es sollte.
Der Touchscreen war zwar nicht gebrochen, aber nicht mehr funktionsfähig. Das ist ein Defekt, der ebensogut auch bei einem Smartphone oder Tablet auftreten könnte. Entweder reagieren die Geräte auf Berührungen in bestimmten Bereichen des Displays nicht oder auf gar keine Eingaben.
Es gibt aber einen Unterschied zu den Touchdisplays, die in den meisten Smartphones oder Tablets verbaut sind: die Funktionsweise.
Der hier verbaute Touchscreen ist resistiv, arbeitet also mit den elektrisch leitfähigen Schichten. Wohl aufgrund der mechanischen Beeinträchtigung beim wiederholten Betätigen des Touchdisplays reagierte es immer schlechter auf Eingaben, bis das Autoradio nicht mehr bedienbar war, wenn man von den paar Funktionen absieht, welche über die Tasten am Gerät aufgerufen werden konnten. Das folgende Bild zeigt das Gerät mit bereits ausgebautem Touchscreen, der auf dem Display aufgeklebt war.
Das Lösen der berührungsempfindlichen Schicht war nicht so einfach. Ich musste doch sehr aufpassen, dass ich das noch intakte Display nicht beschädige. Das Bild zeigt das Ergebnis.

Autoradio nicht mehr bedienbar
Bedienbar war das Radio so natürlich nicht mehr. Zunächst musste ich einen passenden Touchscreen mit einer Größe von 6,2 Zoll, passend zum Display des Autoradios, finden. Auf AliExpress wurde ich schließlich fündig. Ich wählte die passende Ausführung aus (6,2 Zoll = 155 x 88 Millimeter, 4-Wire mit Anschluss mittig nach unten), bestellte sie und hoffte, dass es passt.

Dieses Bild zeigt einen Ausschnitt des nur ca. eine Woche später gelieferten Touchscreens. Das ging diesmal wirklich schnell, was mir sehr entgegenkam. Schließlich wollte ich das Autoradio bald wieder zusammenbauen.
Man sieht in der Abbildung deutlich den vierpoligen Anschluss. Spätestens jetzt wird klar, warum es 4-Wire heißt.
Die Anschlüsse sind verbunden mit jeweils einer horizontalen und vertikalen elektrisch leitenden Schicht. Durch Druck auf den Touchscreen entsteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Schichten, und zwar genau an deren Schnittpunkt. Dadurch kann die Elektronik die genaue Position des Fingerdrucks feststellen. Eigentlich ist es ein ganz einfaches Grundprinzip.

Dies ist das Bild eines alten Tablets, das ebenfalls mit einem resistiven Touchdisplay ausgestattet ist. Auch hier sieht man die vier Anschlüsse, die mithilfe eines Folienleiters mit der Elektronik verbunden sind.
Ebenfalls zu sehen ist die Funktion des Gerätes, das Touchpanel zu kalibrieren. Dadurch wird sichergestellt, dass die Position des jeweiligen Druckpunktes so genau wie möglich erfolgt. Diese Kalibrierung ist notwendig wegen gewisser Fertigungstoleranzen der Widerstandsschichten.
Wie Sie sehen, sind solche Reparaturen durchaus möglich. Ich habe auf diese Weise bereits mehrere Autoradios mit Touchscreen, Smartphones und Tablets reparieren können. Wenn Sie sich ebenfalls für Elektronik-Reparaturen interessieren, schauen Sie sich mein Buch an, das genau von diesem Thema handelt (natürlich nicht nur Smartphones) und davon, Geräte zu erhalten und nachhaltiger mit wertvollen Ressourcen umzugehen. Das E-Book Elektronik-Reparaturen können Sie zum Download sofort nach dem Kauf unter dem Link erhalten.
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