Center for Industriel Nano-Optik (CINO)

Dansk fingeraftryk på fremtidens touch screen

Materialeprisen for den lille plade i gennemsigtig akryl er få øre. Alligevel – eller netop derfor - er pladen på fem gange fem centimeter, som seniorforsker Henrik Chresten Pedersen fra DTU Fotonik holder mellem fingrene, et stykke højteknologi, som kan revolutionere brugen af touch screens i mobiltelefoner og bærbare computere.

Der findes som bekendt allerede touch screens til mobiltelefoner – med Apple’s iPhone som den mest kendte. Her ligger der to lag af ultrafine metaltråde, som registrerer fingerens position. Denne teknologi er dyr at skalere op til større skærme, og samtidig er den meget skrøbelig. Mange brugere har oplevet, at deres touch screen er gået i stykker, når de har tabt apparatet på gulvet.

Ved at udnytte flere optiske fænomener på snedig vis er det lykkedes de danske forskere at forvandle gennemsigtig akryl, som er et billigt og meget robust materiale, til en touch screen. Elektronikindustrien er stærkt interesseret i den nye skærm, fordi industrien hele tiden er på jagt efter billigere og bedre dele til produkterne. Selv en meget lille besparelse på en enkelt del, kan blive en stor gevinst, når delen produceres i stort antal.

Ved at udnytte flere optiske fænomener på snedig vis er det lykkedes de danske forskere at forvandle gennemsigtig akryl, som er et billigt og robust materiale, til en touch screen.

»De skærme, der bruges til touch screens i lap top computere i dag, koster omkring 30 dollar (ca.155 kr.) i fremstillingspris. Skærmene vil blive markant billigere med vores løsning og samtidig langt mere robuste,« siger direktør Jørgen Korsgaard Jensen, OPDI Technologies.

Virksomheden står for at færdigudvikle og kommercialisere opfindelsen, der er beskyttet af en række patenter. I skrivende stund har virksomheden ikke valgt, hvem samarbejdet skal foregå med - og nævner derfor ingen navne.

»Vi er i løbende dialog med flere udenlandske producenter af mobiltelefoner og bærbare PC’er, og vi har fået meget positive tilbagemeldinger. Næste skridt for projektet bliver at få udviklet nogle produkt-specifikke løsninger. Kommercielt forventer vi os meget af opfindelsen i fremtiden,« siger Jørgen Korsgaard Jensen og tilføjer, at det er vigtigt at få en eller flere etablerede elektronikkoncerner med til at udvikle produktet færdigt.

Sådan virker den nye touch screen

I de touch screens, som findes til mobiltelefoner og computere i dag, ligger der to net af tynde metaltråde under skærmens overflade. Det ene net består af vandrette tråde, mens det andet er lodret. De to net er anbragt i en sandwich med et isolerende lag imellem – de to net må nemlig ikke røre hinanden. Når man sætter en finger ned på skærmen, afbryder man den strøm, der løber i en lodret tråd og i en vandret tråd. Dermed har man to koordinater, så systemet »ved«, hvor man har sat fingeren.

I den danske opfindelse er de fine metaltråde erstattet af et gitter af lys, der vandrer i et stykke gennemsigtig plastic. Det gør det hele meget billigere. Dels fordi man sparer trådene og det isolerende lag imellem dem, dels fordi plastic er meget billigere end det glasagtige materiale, som metaltrådene er anbragt i. Desuden er plastic mere robust.

Den nye touch screen har blot et enkelt lag gennemsigtig akryl. Et netværk af lysstråler har afløst de to lag af metaltråde.

Sådan virker skærmen

Opfindelsen bygger grundlæggende på et optisk fænomen. Egentlig skulle man tro, at det var umuligt at fastholde lys inde i et gennemsigtigt materiale. Men hvis man sørger for, at lyset rammer grænsefladen til omgivelserne med et tilpas spids vinkel, slipper lyset ikke ud. Fuldstændig som hvis man lyste på et spejl. Dette fænomen kaldes total intern refleksion.

Imidlertid er det muligt at bryde den interne refleksion ved at sætte en genstand – for eksempel spidsen af en finger – ned på overfladen. Så skaber man en form for bro, som sætter lysets partikler, fotonerne, i stand til at undslippe. Det svarer til, at man afbryder en elektrisk strøm, der løber i en tråd, når man sætter fingeren ned på en traditionel touch screen. Her er det bare en stråle af lys, der bliver afbrudt.

De danske forskere har gjort systemet yderligere billigt ved at benytte sig af et smart trick. Kigger man nærmere på den lille plade, som udgør deres prototype, ser man, at siderne ikke er helt lige. Der er skåret et takket mønster ind i alle fire sider. Når man lyser ind i pladen med en laser anbragt i det ene hjørne, vil det takkede mønster sørge for, at lyset fra laseren bliver reflekteret i form af en række parallelle stråler – et lodret sæt og et vandret sæt.

Med bare en enkelt lyskilde får man altså lys svarende til mange lyskilder. Det gør systemet billigere. Tilsvarende behøver man ikke en række sensorer til at modtage lyset, men kan nøjes med et enkelt mini-kamera i det modstående hjørne.