Fremtidens mobilskærm kan føles og foldes

Det er blot otte år siden, at den første iPhone blev lanceret af Apple. Her kom pludselig en ny form for telefon, hvor tasterne var erstattet af en stor, berøringsfølsom skærm, som endda kunne registrere positionen af flere fingre samtidig. Dette design har siden gået sin sejrsgang verden over, og i dag er det svært at forestille sig en smartphone, som ikke er forsynet med et stort display med multitouch-funktionalitet.

Spørgsmålet er nu, hvad næste trin i udviklingen af skærme til håndholdte enheder kommer til at være.

Hos Apple lader de til at mene, at en teknologi kaldet Force Touch er den største nyhed siden multitouch. En skærm med Force Touch er forsynet med små tryksensorer, så skærmen ikke blot registrerer, hvor man rører ved den, men også hvor hårdt man trykker. Man får altså en ekstra måde at kommunikere med skærmen på, idet den kan reagere forskelligt på en berøring og et tryk.

Force Touch findes allerede i smart-uret Apple Watch og indbygget i touchpad’en på et par af de nyeste MacBook-bærbare, og rygterne siger, at teknologien også vil være at finde i den næste version af iPhone, der sandsynligvis lanceres til september. Så vil det vise sig, om funktionen er så brugbar, at brugerne tager den til sig.

I forvejen kan man bruge en langvarig berøring på smartphone-skærmen til at aktivere en kontekstafhængig funktion, f.eks. at rykke rundt på ikoner, få adgang til ekstra tegn på tastaturet eller markere et ord. Med Force Touch kan man gå skridtet videre og få adgang til en ny omgang funktioner – præcis hvad mobilen skal gøre, er op til app-udvikleren. I en video vil man f.eks. kunne spole frem eller tilbage med en hastighed, der afhænger af, hvor hårdt man trykker, og trykket kan afgøre, hvor hurtigt man zoomer ind eller ud på et billede eller et landkort.

Ikke nok med, at skærmene bliver bedre til at mærke, hvordan man rører ved dem, de bliver også bedre til at svare igen. Det såkaldte haptiske feedback – små vibrationer fra mobilen – er ved at udvikle sig til en teknologi, som formår at narre følesansen til at tro, at man rører ved noget tredimensionelt og eftergivende, når man i virkeligheden bare har fingrene på skærmens glatte overflade. Det er noget, adskillige store firmaer som Apple, Microsoft og Disney arbejder på.

Hvis man savner rigtige taster, der giver efter, når man trykker dem ned, kan man snart få det næstbedste – nemlig følelsen af dem. Små piezoelektriske aktuatorer, der forvandler strøm til bevægelse, kan frembringe vibrationer, der ikke får hele telefonen til at ryste, men blot påvirker dele af skærmen.

Ved at fintune vibrationerne kan man give brugeren fornemmelsen af at trykke eller dreje på knapper. Spil kan også få en ekstra dimension, hvis man f.eks. føler modstand, når man hiver elastikken bagud for at give Angry Birds en flyvetur eller mærker underlaget for skateboardet i Subway Surfers.

Den nye MacBook er udstyret med trykmålere og en ryste-enhed, så computeren kan mærke, hvor hårdt man trykker, og kommunikere tilbage med vibrationer. Mere sofistikerede teknologier er på vej til smartphones. (Illustration: Apple)

 

LCD-skærmene bliver stadig bedre

Større følsomhed og avanceret haptisk feedback er selvfølgelig ikke de eneste områder, hvor mobilens skærm udvikler sig. Topmodellerne blandt smartphones byder nu på en tårnhøj skærmopløsning på 1440 x 2560 pixel, og med den nye model G4 har sydkoreanske LG vist, at den gode, gamle LCD-teknologi stadig er forbavsende levedygtig.

Telefonens såkaldte Quantum Display på 5,5 tommer er nemlig af LCD-typen, hvor et lag flydende krystaller enten spærrer for lyset eller lader det slippe igennem, og det er lykkedes teknikerne hos LG at skrue op for lysstyrke og kontrast og få skærmen til at gengive flere farver, end LCD-skærme normalt kan.

En del af forbedringerne skyldes en teknologi, som LG kalder Advanced In-Cell Touch. Den går ud på at smelte selve LCD-displayet sammen med den berøringsfølsomme del af skærmen. På den måde kan skærmen blive nogle tiendedele af en millimeter tyndere og få større følsomhed, og lyset har kortere vej ud til brugerne.

Smartphones, der kan foldes ud og få en stor skærm, kan blive virkelighed med fleksible OLED-skærme. Firmaet SmartKem, der kan levere noget af den nødvendige teknologi, forestiller sig telefoner som disse. (Illustration: SmartKem Ltd. 2015)

Trods in-cell teknologien, som i dag også benyttes af andre producenter, er det svært at forestille sig, at LCD-skærme går en lysende fremtid i møde. De er nemlig relativt komplekse i deres opbygning og kræver mange forskellige lag. Ud over de flydende krystaller rummer en LCD-skærm et lysende bagpanel, to lag elektroder, to polarisationsfiltre, transistorer til styring af de enkelte pixels og et farvefilter bagved den tynde glasplade, som beskytter hele molevitten.

Det betyder, at der er grænser for, hvor tynd en LCD-skærm kan blive, og med LCD er det svært at konstruere displays, der har kurver eller ligefrem kan bøjes. Her er der brug for en anden teknologi, som da også for længst har meldt sig på banen, nemlig OLED – Organic Light-Emitting Diodes.

 

OLED giver nye muligheder

I en OLED-skærm er det særlige organiske forbindelser, der frembringer lys i forskellige farver, når der sættes strøm til dem. OLED-displays er ganske tynde, for man skal blot bruge et lag transistorer til at styre lysstyrken for de enkelte pixels og så en elektrode på hver side af det lysende OLED-lag.

Med OLED kan man fremstille telefoner som Samsung Galaxy S6 edge, hvor skærmen bøjer i siderne, og LG G Flex 2, der er kurvet, så den følger konturerne af et ansigt (eller en røvballe, hvis den ligger i baglommen), og som kan tåle at blive rettet ud og på den måde er en smule fleksibel.

Både Galaxy S6 edge og G Flex 2 er forsynet med Gorilla Glass fra firmaet Corning, der har specialiseret sig i at udvikle hærdet glas, som er uhyre stærkt og holdbart trods en tykkelse på kun 0,4 millimeter. Glasset kan godt have kurver og kan også holde til at blive bøjet en smule, og designere af smartphones har således en smule spillerum, hvilket de har udnyttet hos Samsung og LG. Men der er trods alt grænser for, hvor fleksibel en skærm med glasfront kan være, og netop ultratynde og fleksible skærme, der kan foldes eller rulles sammen, vil give helt nye designmuligheder.

Den var ikke gået med et LCD-display. Firmaet FlexEnable har udviklet tynde OLED-displays, der kan rulles sammen. (Foto: FlexEnable)

I stedet for en stor, firkantet smartphone kan man tænke sig et kompakt rør – omtrent som en kuglepen – hvor man blot ruller skærmen ud, når man skal bruge den. Så kan man rulle den lidt ud, hvis man blot skal læse en sms, eller helt ud til stor størrelse, hvis man vil læse nyhederne i toget.

Man kan også forestille sig at have mobilen på som et armbånd, som man klikker af og retter ud, når den skal bruges, eller en mere traditionelt udseende mobil, hvor skærmen kan foldes ud, så den får dobbelt størrelse. Man kan altså få en stor skærm i en lille indpakning.

De teknologiske udfordringer, der er forbundet med at fremstille tynde, fleksible og holdbare skærme, er så småt ved at være overvundet. I hvert fald er der blevet demonstreret lovende plastindkapslede skærme, der peger i retning af en fremtid, hvor mobiltelefonerne kan få nye former, og hvor det er slut med at betale en herregård for at få udskiftet sin krakelerede glasskærm.

 

Fleksibilitet kræver nye materialer

Helt nemt er skiftet til fleksibel plast nu ikke, for der skal mere til end blot at erstatte glasset på et OLED-display. Især den gennemsigtige elektrode i skærmen har voldt problemer.

Sagen er den, at molekylerne i skærmen skal have strøm for at lyse, og strømmen leveres af elektroder på hver sin side af det lysende materiale. På den side, der vender ud mod brugeren, har man har brug for et materiale, der både er elektrisk ledende og gennemsigtigt, så lyset kan slippe ud, og dem er der faktisk ikke så mange af.

Hidtil har materialet indiumtinoxid – en blanding af indium, tin og ilt – været det helt store hit blandt producenter af fladskærme, for det har de eftertragtede egenskaber. Problemet er bare, at metallet indium er sjældent og derfor ret dyrt, og desuden er indiumtinoxid et skørt materiale, der ikke duer til bøjelige skærme.

Plastindkapslede OLED-displays er tynde, lette og bøjelige, og de bruger ikke ret meget strøm. (Foto: Universal Display Corporation)

Derfor leder forskerne med lys og lygte efter en afløser, som lader til at komme fra nanoteknologiens verden. Grafen, der består af et enkelt lag kulstofatomer, har i nogle år været udråbt til at være det vidundermateriale, der skulle til, for grafen er både en fantastisk elektrisk leder, gennemsigtigt, stærkt og fleksibelt.

I marts præsenterede den kinesiske producent Galapad da også en smartphone ved navn Settler Alpha, hvor der angiveligt er brugt grafen til skærmen – og for den sags skyld også til batteriet og til at give bedre varmefordeling i telefonen. Firmaet reklamerer med, at 97,7 procent af lyset fra skærmen slipper ud til brugeren, fordi der er brugt et enkelt lag grafen som gennemsigtig elektrode, og dermed kan skærmen få højere lysstyrke eller et lavere strømforbrug end smartphones med indiumtinoxid, som opsuger op mod 10 procent af lyset.

 

Nanotråde af sølv er fremtiden

Udmeldingerne fra Galapad – der ellers er bedst kendt for at fremstille ganske gennemsnitlige Android-tablets – skal dog nok tages med et gran salt, for i laboratorierne rundt omkring kniber det med at fremstille grafen i kvaliteter og størrelser, der passer til smartphones.

Til gengæld er en anden teknologi ved at få sit gennembrud, nemlig nanotråde af metal. En opløsning med millioner af tråde, der er mindre end 0,0001 millimeter i diameter og nogle få hundrededele af en millimeter lange, kan sprayes på en overflade. Her fordeler nanotrådene sig hulter til bulter, og de danner et elektrisk ledende net, der er usynligt for det menneskelig øje. Dette net kan erstatte indiumtinoxid og også gøre skærmenes berøringsfølsomhed mere præcis.

Den amerikanske hær tester kommunikationsenheder, som kan forsyne soldater med informationer i felten via et fleksibelt OLED-display, der spændes om underarmen. (Foto: Universal Display Corporation)

Der er særlig store forventninger til nanotråde af sølv, men de kan også fremstilles af kobber, og i begge tilfælde kan de bruges som den gennemsigtige elektrode i OLED-skærme af tynd plast. I marts brugte sydkoreanske forskere fra Korea Electronics Technology Institute sølv-nanotråde ved fremstillingen af ultratynde OLED-skærme, der kunne modstå at blive bøjet helt sammen og rettet ud igen mere end 100.000 gange.

Firmaet Royole har demonstreret et OLED-display, der kun er 0,01 millimeter tykt, og som kan holde til at blive rullet omkring en cylinder med en diameter på mindre end en millimeter, så vejen skulle efterhånden været banet for smartphones med mere opfindsomme og kompakte designs.

 

Fremtiden

Teknologier som Force Touch og haptisk feedback har potentiale til at forvandle brugeroplevelsen og give en mere naturlige kommunikation med den smartphone, vi – næsten – alle sammen render rundt med. Fleksible skærme kan til gengæld omforme mobilen mere radikalt.

En smartphone udformet som en kuglepen med et skjult display, der hurtigt kan rulles ud og forvandle pennen til en tablet, er nok ikke lige om hjørnet, for især batteriteknologien skal også blive langt bedre for at tillade sådan et design. Men det varer ikke mange år, før vi kan købe smartphones, der kan bøjes og i øvrigt holde til at blive tabt, fordi den normalt så skrøbelige skærm nu kan fremstilles af hårdfør, tynd plast, der lyser op i alverdens farver.