Samstag, 1. Oktober 2016

Touchscreen-Displays Quantentechnik soll Handys revolutionieren

Rufton lauter? Stark drücken! Doch lieber leiser? Leicht drücken! Mehrere Hersteller planen Handys mit druckempfindlichen Bildschirmen - und sind überzeugt: Die Technologie kann die Bedienung von Mobiltelefonen grundlegend verändern.

Ein sanfter Druck, die Seite scrollt langsam über den Bildschirm, ein wenig mehr Druck und schon huscht das Bild rasant über das Display: So in etwa kann man sich die Funktionsweise der neuen Displays vorstellen, die unter anderem Samsung künftig in seine Mobiltelefone einbauen will. Aktuelle Touchscreen-Handys können nur die Position eines Fingers erkennen, funktionieren wie ein Lichtschalter: Sie kennen nur die Funktion Ein oder Aus. Mit der neuen Technik hingegen sollen Handys auch darauf reagieren können, wie kräftig man den Finger auf das Display drückt.

Samsung-Manager Ho-Chul Joung sieht darin eine Technik, die "die Spielregeln für die Mensch-Maschine-Kommunikation verändern wird", 3-D-Benutzeroberflächen in kleinen, tragbaren Geräten möglich machen werde. Man könne davon ausgehen, dass schon die nächste Handy-Generation damit ausgestattet sein und deshalb "aufregende neue Funktionen" haben wird.

Vergleichbar ist die Technik mit dem Unterschied zwischen billigen Kinder-Keyboards und einem Klavier. Dem Keyboard ist es egal, ob man kräftig in die Tasten haut oder diese nur sanft herunter drückt. Der Ton, den es als Reaktion auf einen Tastendruck erzeugt, ist immer derselbe. Bei einem Klavier - oder einem teuren Keyboard - verändert sich der Ton dagegen, je nachdem wie schnell und hart man eine Taste anschlägt. Nur so können Pianisten die Nuancen herausarbeiten, die Musik lebendig machen.

iPhone-Anwender erkennt man an blau gefrorenen Fingern

Ähnlich wie das Billig-Keyboard in diesem Beispiel funktionieren auch aktuelle Touchscreen-Displays. Sie können lediglich feststellen, dass und wo ein Finger den Bildschirm berührt, haben keine Sensoren eingebaut, die etwas über die Intensität der Berührung aussagen könnten.

Bei kapazitiven Touchscreens etwa, wie jenem, der im iPhone steckt, wird das Deckglas des Bildschirms mit einem hauchdünnen Metallfilm bedampft, an den eine sehr niedrige Spannung angelegt wird. Berührt man diese Fläche mit dem Finger, ändert sich die Spannungsverteilung, was über Sensoren in den Bildschirmecken gemessen werden kann. Aus den jeweiligen Spannungsänderungen lässt sich dann die Position des Fingers bestimmen. Naturgemäß funktioniert diese Technik nur, wenn man mit dem Finger über den Bildschirm streicht. iPhone-User erkennt man im Winter deshalb immer an ihren blau gefrorenen Fingern: Behandschuhte Finger erkennt ein solcher Touchscreen nicht.

Die meisten Handy-Hersteller, etwa Samsung und LG, nutzen für ihre Touchscreen-Telefone allerdings sogenannte resistive Bildschirme. Im Prinzip handelt es sich dabei um Displays, in die eine von einem Gitter durchzogene berührungsempfindliche Folie eingearbeitet ist. Drückt man auf das Display, ändert sich an der jeweiligen Stelle der elektrische Widerstand und der Stromfluss verändert sich, woraus sich wiederum die Position des Fingers errechnen lässt.

Ab durch den Tunnel

Auf dieses Prinzip setzt nun die neue Technik, die von ihrem Erfinder, der britischen Firma Peratech, als QTC (Quantum Tunnel Composite) bezeichnet wird. Die Ingenieure bedienen sich dabei des sogenannten Tunneleffekts aus der Quantenphysik, der physikalische Phänomene beschreibt, die sich mit den Methoden der klassischen Physik nicht erklären lassen. Ein Partikel kann demnach mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit durch eine massive Wand hindurch fliegen, statt daran abzuprallen. Er fliegt dann quasi durch einen Tunnel in der Wand.

Peratechs QTC-Material soll genau diesen Effekt ausnutzen. Dafür werden leitfähige Nanopartikel, deren Form an mittelalterliche Morgensterne erinnert, gleichmäßig in eine nichtleitende Polymerfolie eingebettet. Werden diese Partikel nun durch den Druck eines Fingers zusammengedrückt und verformt, nimmt die Wahrscheinlichkeit zu, dass dabei eine Ladung per Tunneleffekt übertragen wird. In der Praxis drückt sich dies durch eine Spannungsänderung aus, die in Abhängigkeit vom Druck variiert und gemessen werden kann.

Erst mal klein anfangen

Dafür, wie sich diese Technik nutzen lässt, gibt es viele Beispiele, die allerdings noch durchweg akademischer Natur sind. Wie im Eingangs erwähnten Beispiel, ließe sich durch die Druckintensität die Geschwindigkeit regeln, mit der eine Web-Seite über den Handybildschirm flitzt. Ebenso wäre es denkbar, durch den Druck zu bestimmen, wie schnell sich eine Figur in einem Spiel bewegt oder wie laut man den Lautsprecher des Handys einstellen möchte. Anwendungsbeispiele für solche Bedienungsvarianten gibt es bereits zu Hauf - alle aktuellen Videospielkonsolen werden über sogenannte Analog-Sticks bedient, die nicht nur auf die Richtung reagieren, in die der Spieler sie bewegt, sondern auch auf die Druckintensität beziehungsweise den Winkel des Joysticks. Je weiter der nach vorn gekippt wird, desto schneller läuft beispielsweise die Spielfigur.

Drucksensitive Bildschirmtechnik kann aber erst dann richtig gut werden, wenn Sie vom Betriebssystem eines Handys genutzt wird. Dann könnten sich vollkommen neue Steuerungsmöglichkeiten ergeben. Vorerst aber will zumindest Samsung lieber klein anfangen. Als erstes druckempfindliches Bauelement hat man sich nicht etwa einen Touchscreen, sondern nur einen kleinen Fünfwegeschalter ausgesucht.

Doch das kann nur der Anfang sein. Und Samsung ist mit seiner Begeisterung nicht allein. Peratech allerdings darf nicht darüber sprechen, wer die QTC-Technik sonst noch lizenziert hat. Manche Kunden des britischen Unternehmens möchten offenbar lieber heimlich an neuen Berührbildschirmen arbeiten.

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