Wie LED Touch meistert

Interaktive Videowände sind in Showrooms, Konferenzräumen, Museen und TV-Studios gefragt. Sehr große Touchflächen stießen jedoch lange an technische Grenzen. Bildqualität, Bedienung und Wartung ließen sich nicht zugleich überzeugend lösen. LED hat hier aber aufgeholt und gemeinsam mit weiteren Technologien können überzeugende Konzepte entstehen.

Vier Anforderungen an Touch

Wer eine große Fläche touchfähig machen will, muss vier Anforderungen erfüllen:

1. Der Sensor muss schnell und präzise reagieren.
2. Der Pixelpitch muss zum Sichtabstand passen – eine Armlänge vor der Fläche.
3. Die Oberfläche muss sich glatt anfühlen und sollte nicht zu warm werden. Außerdem muss sie robust genug sein, um dauernde Berührung auszuhalten.
4. Im öffentlichen Raum kommt der Schutz vor Stößen und Vandalismus hinzu.

„Wenn man die Kernpunkte nimmt, an die man eigentlich überall einen Haken machen müsste, merkt man schnell: Alles, was es bis heute gab, war immer ein Kompromiss“, sagt Benjamin Valbert, Head of Corporate Development bei Exact Solutions. Das Unternehmen aus Bergisch Gladbach entwickelt seit mehr als 15 Jahren interaktive Sensorik für Large-Format-Anwendungen. 

Stege stören Bild und Finger

Technologien, die bisher für Berührung eingesetzt wurden, bringen jeweils Nachteile mit: Projektion kam für Touch kaum infrage, weil die Leinwand schwingt, sobald man sie berührt. Bei Frontprojektion steht der Nutzer zudem im eigenen Bild.

Deshalb galt lange die LCD-Videowall als Standard, jedoch ist auch dieses System nicht optimal. „Selbst wenn ich steglose Displays benutze, haben die immer noch einen Steg. Das sieht auch nicht gut aus“, sagt Benjamin Valbert. „Und es ist auch suboptimal, wenn ich genau da einen Touchpunkt habe oder mit dem Finger drüberfahren muss.“

Auch die Integration ist dafür aufwendig. Meist sitzt eine Glasscheibe zwischen Sensor und Displays. Dieser Abstand zwischen Scheibe und Bild erzeugt Parallaxe. Sieht der Nutzer schräg auf die Fläche, liegen Finger und Bildpunkt nicht übereinander. Gleichzeitig ist ein Austausch zeitaufwendig, wenn Displays defekt sind. Hinzu kommt das Rastermaß von meist 55 Zoll, das kaum facettierte Formen zulässt.

LED war bisher zu grob

Auch LED kam lange nicht für Touch infrage. Feine Pixelpitches waren selten und teuer. Aus einer Armlänge Abstand zerfiel das Bild in einzelne Pixel.

Zudem gaben die Hersteller die offenen SMD-LEDs oft nicht für Berührung frei. Damit mussten Integratoren eine Glasscheibe davorsetzen. Weil die Module viel Wärme nach vorn abgaben, brauchte diese Scheibe Abstand und oft zusätzliche Kühlung. Das verstärkte Parallaxe und Aufwand.

Feinere Pixel und glatte Module

Bei der LED-Technologie hat sich die Lage jedoch verändert. „Pixelpitches unter 1,5 Millimetern, also das, was ich brauche, um nah dran zu stehen und trotzdem einen Bildeindruck zu haben, gibt es heute mehr oder weniger von jedem Hersteller und für jedes Preissegment“, sagt Benjamin Valbert.

Für Touch ist vor allem die Versiegelung entscheidend. Bei klassischen SMD-Modulen sitzen die LEDs in eigenen Gehäusen auf der Platine. Der Finger spürt die Abstände zwischen ihnen. Bei Glue-on-Board, kurz GOB, gießen die Hersteller eine Schicht Epoxidharz über das fertige Modul. Chip-on-Board, kurz COB, geht einen Schritt weiter. Hier sitzen die LED-Chips ohne Gehäuse direkt auf der Platine und werden anschließend vergossen. So rücken die Bildpunkte enger zusammen.

Beim Berühren ist der Unterschied kaum zu spüren. Beide Verfahren erzeugen eine glatte Fläche, die viele Hersteller inzwischen für Touch freigeben. COB soll theoretisch etwas kühler bleiben. In der Praxis hängt das laut Benjamin Valbert von der Umsetzung ab. „Ich habe keine einzelnen SMD-LEDs mehr, die sich rau anfühlen, sondern eine glatte Oberfläche. Und weil die Technologie immer energieeffizienter wird, gibt es im Vergleich zu früher kaum noch Abwärme nach vorne“, sagt der Exact-Solutions-Experte.

Dazu tragen kleinere Chips bei, die von unten kontaktiert werden. Auch die sparsamere Ansteuerung hilft. Hinzu kommt der Formfaktor. Cabinets mit rund 600 Millimetern Breite lassen sich zu facettierten Flächen zusammensetzen. Spezielle „curved“ Produkte lassen sich gekrümmt installieren.

Sensorik für den Konferenzraum

Wer die glatte Oberfläche dann per Touch bedienen will, braucht Sensoren. Die Technik dahinter ist nicht neu und es hat sich bewährt, einen Infrarotrahmen um die Fläche zu bauen. Vereinfacht gesagt spannen Sender- und Empfängerdioden darin ein Lichtgitter knapp über der Oberfläche. Ein Finger unterbricht einzelne Strahlen, woraus sich die Position berechnen lässt.

Das Verfahren gilt als schnell und präzise und braucht keine Schicht über dem Bild. Für gekrümmte Flächen gibt es Varianten, die nur mit horizontalen Sensorleisten arbeiten.

Checkliste für Touch-LED-Projekte

Diese Punkte sollten Integratoren und Betreiber vor dem Projektstart beachten:

• Pixelpitch auf den Sichtabstand einer Armlänge auslegen
• Touch-Freigabe des Herstellers für COB oder GOB einholen
• Abwärme an der Oberfläche im Dauerbetrieb testen
• Reaktionszeit und Präzision des Infrarotsensors testen
• Im öffentlichen Raum Schutz vor Stößen und Vandalismus vorsehen
• Unterkonstruktion mit formstabilen Profilen und justierbarer Cabinet-Tiefe einplanen
• Zuspielung und Interaktion von Anfang an mitdenken

Bisher kam diese Technik vor allem in Einzelprojekten zum Einsatz, etwa in TV-Studios. „Was bis jetzt fehlte, war eine Lösung für die zunehmend budgetgetriebenen LED-Installationen, den in Anführungszeichen einfachen 16:9-Screen im Konferenzraum“, sagt Benjamin Valbert.

Deshalb entwickelte man die Sensoren weiter: Heute werden sie um 90 Grad gedreht und direkt ans Cabinet geschraubt. Sichtbar bleibt nur eine Kante von gut einem Zentimeter, ähnlich dem Rand eines LCD-Displays. Eine zusätzliche Unterkonstruktion für den Sensor entfällt, ebenso wie eine Verkleidung für den LED-Screen.

Unterkonstruktion wird oft unterschätzt

Bei Fine-Pitch-LED entscheidet auch die Montage über die Haptik. Steht ein Cabinet vor, spürt der Finger die Kante. Auch das Auge sieht sie. Eine Abweichung von wenigen zehntel Millimetern in der untersten Reihe summiert sich über die Höhe der Wand.

„Dass Interaktion ein Mehrwert ist, für den man Geld ausgeben muss, ist allen klar. Bei der Unterkonstruktion denken viele: Da kann ich auch sparen – womöglich sogar mit einer Baumarktlösung“, sagt Benjamin Valbert. Die Folge seien tagelange Justierarbeiten oder ein Bild, das hinter seinen Möglichkeiten bleibt.

Geeignete standardisierte Systeme arbeiten dagegen mit formstabilen Standard-Profilen. Daraus lässt sich jede Wandgröße zusammensetzen. Die Cabinets lagern beweglich. Sie richten sich aneinander aus und nicht an der unebenen Wand. Über eine Schraube an der Front lässt sich die Tiefe jedes Cabinets nachjustieren. Vorgefertigte Montageschablonen ersetzen einstellbare Varianten, bei denen ein Fehler in der ersten Reihe bis ganz nach oben durchschlägt.

Das Umfeld muss nachziehen

Bei der Größe sieht Benjamin Valbert kaum noch Grenzen. Infrarotsensoren für Projekte reichen bis 600 Zoll. Auch Wechsel zwischen gekrümmten und geraden Abschnitten sind umsetzbar. Den größten Bedarf sieht er an anderer Stelle. „LED wird günstiger und vor allem einfacher. Jetzt muss alles drumherum folgen, ob Interaktion, Unterkonstruktion oder Zuspielung“, sagt Benjamin Valbert.

Das Modul ist nicht mehr der Engpass. Ob eine Touchwand im Alltag überzeugt, entscheiden Sensor, Montage und Zuspielung. Wer dort spart, verschenkt, was die LED längst gelernt hat.