Für die Dateneingabe auf Glasoberflächen sind zwei Hauptkomponenten notwendig: das veredelte und bedruckte Dekorglas und die Sensorelektronik. Die jeweilige Sensorelektronik kann dabei Einzeltasten, Tastaturen, Touchpads und Touch-screens \’simulieren\‘. Die Sensorelemente liegen meist als Leiterplatten (kapazitive Tastaturen), als Klebefolien (kapazitive Touchscreens) oder als einzelne kapazitive Taster vor. Für die störunanfällige Funktion ist das perfekte Zusammenspiel von Glasart, Glasstärke und der Elektronik notwendig. Die eigentlichen Grenzlinien ziehen jedoch die Umweltbedingungen des Einsatzortes. So beeinflussen Temperatur und Luftfeuchte die kapazitiven Bedienelemente ab einem bestimmten Grad wesentlich.
Glas als Technologieträger
Die wichtigste Komponente, das Glas – das aber bei Bedarf auch Acryl oder Stein sein könnte – lässt sich durch Eigenschaften wie Form, Glasstärke, Materialspezifikation (z.B. bruchsicher, entspiegelt), geschliffene oder gedruckte haptische Elemente, Beleuchtung und die Art der Befestigung definieren. Die Glasfront kann im Prinzip in jeder Form von rechteckig bis rund gefertigt werden. Alleine dadurch ergeben sich unzählige Designvarianten. Dies reicht vom Glasstreifen mit Eckradien für ein Kleingerät bis hin zu ovalen, quadratmetergroßen Glasflächen für designorientierte Maschinen und Anlagen. Theoretisch möglich, jedoch sehr kostenintensiv, ist nach aktuellem Stand die Verformung der Glasoberfläche. Statt einer flachen, ebenen Fläche könnten konkave, konvexe oder andere gewölbte Formen gefertigt werden. Die Glasstärke richtet sich zum einen nach der geforderten Widerstandsfähigkeit und zum anderen nach der eingesetzten Sensortechnologie. Glasstärken zwischen 2 und 4mm haben sich in den meisten Fällen bewährt; möglich ist jedoch auch die Durchdringung weitaus größerer Dicken. Dabei ist es möglich, extra gehärtetes Glas für eine erhöhte Widerstandsfähigkeit einzusetzen, was in der Industrie eine der Grundanforderungen in diesem Bereich ist.
Fühlen, sehen, hören
Haptische Elemente sind eine Veredelung, um die Bedienung auf Glas \’fühlbar\‘ zu machen. Optionen wie sogenannte Wheels (Drehregler) oder lineare Slider (Schieberegler) werden dabei nicht nur graphisch durch die Glashinterdruckung dargestellt, sondern durch spezielle Schleif- und Sandstrahltechniken physisch hervorgehoben. Umsetzbar sind auch kreisförmige Mulden, die Einzeltasten repräsentieren. Der Einsatz von LED-Beleuchtung ist ein weiterer Ansatz, die Bedienoberfläche weiter visuell anzureichern. Direkt oder indirekt beleuchtete Symbole oder optische Rückmeldung bei Bedienung sind nur einige Beispiele. Mit einer akustischen Kopplung kommt ein drittes Element zum Einsatz, das die Rezeptoren des Bedieners anspricht. Nach dem Fühlen und dem Sehen erfolgt das Hören über eingebettete Signalgeber, die je nach gewünschter Funktion die akustische Rückmeldung bei bestimmten Bedienaktionen geben. Sehr gut möglich ist die Kombination aller drei Elemente. Beispielsweise enthält die Bedienfläche eines Outdoor-Ticketautomaten Tastenmulden, die dem Bediener die Identifikation der Taste leicht ermöglichen und Fehlbedienungen ausschließen. Ein akustisches Signal dient als Betätigungsfeedback. Und schließlich sorgt eine Muldenrandbeleuchtung für die Hervorhebung und Sichtbarkeit bei Dunkelheit.
Sensoren sind die eigentlichen Funktionsträger
Die meisten Bedienelemente einer Glasbedienfront folgen dem Prinzip eines kapazitiven Näherungsschalters. Eine Sensorelektrode erzeugt ein elektrisches Feld. Dieses Feld durchdringt das Frontmaterial und bildet darüber eine sogenannte aktive Zone. Wird diese Zone durch den bedienenden Finger berührt, verändert sich die Kapazität. Diese Änderung bewirkt das Auslösen eines elektrischen Impulses, der durch eine spezielle Auswerteelektronik verarbeitet und in Funktion umgesetzt wird. Bei kapazitiven Touchpads und kapazitiven Tasten handelt es sich in der Regel um ein einziges \’aktives Feld\‘ bzw. ein Tastenfeld, während ein projiziert-kapazitiver Touchscreen über eine zweidimensionale Matrix verfügt. Diese erzeugt ein dichtes Gitter aktiver Zonen. Die Auswertung einer Bedienhandlung in der aktiven Zone unterscheidet sich bei den Technologien voneinander. So ist die Auswerteelektronik eines projiziert-kapazitiven Touchscreens – im Gegensatz zu einer kapazitiven Taste – in der Lage, die Bewegung eines Fingers oder einer parallelen Mehrfachbetätigung (Multitouch) zu erkennen. Der Finger oder die Finger beeinflussen das Feld; die beeinflussten Zonen werden erkannt und ausgewertet. Bei der Bewegung des Fingers erkennt die Elektronik die sinnbildlich dynamische Störstelle entlang der kapazitiven Gittermatrix. Diese Funktion ermöglicht die sogenannte Gestensteuerung bzw. -bedienung, wie sie vor allem bei Handys der neuen Generationen üblich sind. Als Standardgeste hat sich mittlerweile das Ziehen (Drag), Wischen (Slide) oder Skalieren (Spread und Pinch) etabliert. Die kapazitive Taste bzw. Tastatur wertet im Gegensatz zum projiziert-kapazitiven Touchscreen den Störimpuls der aktiven Zone einmalig aus. Mit der Änderung der Kapazität erfolgt die Signalgabe. Erst wenn der Finger aus dem Feld entfernt wird, setzt sich das elektrische Feld in den Ausgangszustand zurück.
