Online doom scrollers van de toekomst kunnen op een dag een nieuwe fysieke dimensie toevoegen aan hun tap-en-swipe-arsenaal. Onderzoekers van de Universiteit van Bath hebben onlangs een nieuw ‘vervormbaar’ touchscreen op siliciumbasis ontwikkeld dat van vorm en stijfheid kan veranderen wanneer gebruikers er verschillende krachtsniveaus op uitoefenen. Het scherm, dat ze “DeformIO” noemen in een artikel gepubliceerd in Vereniging voor computermachines, maakt gebruik van pneumatiek en sensoren om de drukniveaus die door de vinger worden uitgeoefend te registreren, en zakt er vervolgens fysiek omheen. Hoewel het buigbare scherm nog in de kinderschoenen staat, zeggen onderzoekers die betrokken zijn bij de ontwikkeling ervan dat het op een dag een nieuwe invoerlaag zou kunnen toevoegen aan mobiele apparaten die voor een breed scala aan taken kunnen worden gebruikt, van het navigeren tussen digitale kaarten tot het spelen van games en het voelen van “de stijfheid van het virtuele product.
“Hoewel DeformIO niet het eerste vervormbare beeldscherm is, is het wel het eerste dat pneumatiek en resistieve detectie gebruikt”, zegt James Nash, hoogleraar computerwetenschappen aan de Universiteit van Bath. “Met andere woorden: Met DeformIO kunnen gebruikers rijkere, meer tastbare en natuurlijke feedback waarnemen terwijl ze op een elastisch oppervlak drukken.”
Hoe werkt het vervormbare scherm?
Eerdere pogingen om drukgevoelige aanraakschermen te maken waren vooral gebaseerd op herconfigureerbare panelen en verhoogde pinnen die net onder het oppervlak van het apparaat liggen en die naar beneden gaan als er druk wordt uitgeoefend. Die vormfactor was beperkend, schrijven Nash en zijn co-auteurs, omdat het zou hebben geleid tot scherpe breuken tussen delen van het scherm waar wel en niet druk werd uitgeoefend. In dit geval kan DeformIO meerdere krachtinvoer tegelijkertijd toepassen op verschillende delen van het scherm. Deze nieuwe techniek zorgt ervoor dat gebruikers een gevoel van continue, ononderbroken tactische reactie kunnen ervaren terwijl ze hun vinger over het scherm bewegen. Dit specifieke scherm is 3 mm dik bij 140 mm2 oppervlaktelaag.
Die innovatie in schermontwerp wordt mogelijk gemaakt door een combinatie van pneumatiek en een ‘resistieve sensor’ te gebruiken om verschillende drukniveaus te detecteren. Resistieve detectie verwijst naar een techniek waarbij fysieke krachten, d.w.z. de signalen die door de vinger van de gebruiker worden aangebracht, worden omgezet in elektrische signalen die door het apparaat kunnen worden begrepen. Dankzij deze ingangen kan het siliciumoppervlak van het scherm dynamisch schakelen tussen hard en zacht, afhankelijk van de hoeveelheid kracht die door de eindgebruiker wordt uitgeoefend. Gebruikers kunnen tegelijkertijd kracht uitoefenen op meerdere delen van het scherm, wat volgens de onderzoekers resulteert in een soepele, continue stroom van het ene deel van het apparaat naar het andere. Nash zegt dat tactiele flexibiliteit uiteindelijk een nieuwe laag interface met apparaten toevoegt, zonder dat dit ten koste gaat van de bruikbaarheid en vertrouwdheid van de huidige glazen touchscreens.
“Dat [DefromIO] het biedt dezelfde voordelen als de huidige, op glas gebaseerde beeldschermen – waardoor je je apparaat kunt bedienen door je vinger lichtjes over het oppervlak te bewegen – maar met het extra voordeel van een persoon die geweld kan gebruiken om op een dieper niveau met zijn apparaat te communiceren,” zei Nash.
Vervormbare beeldschermen kunnen een nieuwe laag van dimensionaliteit toevoegen aan het dagelijkse computergebruik
Als vervormbare schermen ooit de mainstream mobiele apparaten zullen bereiken, kunnen ze de manier veranderen waarop gebruikers omgaan met de apps en diensten die ze dagelijks gebruiken. De onderzoekers stellen zich een scenario voor waarin een toekomstige reiziger uitgerust met een vervormbaar scherm dit gebruikt om tussen delen van een digitale kaart te navigeren. In dit voorbeeld kan de reiziger snel schakelen tussen het wegweergavegedeelte van de kaart en de satellietweergave, simpelweg door meer of minder druk uit te oefenen op het scherm. Diezelfde passagier, zo beweren de onderzoekers, zou de vervormbare schermtechnologie kunnen gebruiken om raketten af te vuren op vijanden in een mobiel spel op weg naar het vliegveld. Ondertussen zouden app-makers software kunnen ontwerpen die het scherm gebruikt om een tastbaar gevoel toe te voegen aan eenvoudige handelingen zoals het verwijderen van bestanden of het navigeren op toetsenborden.
In een ander voorbeeld lieten de onderzoekers een afbeelding van een matras op een scherm zien, samen met een schuifregelaar variërend van zacht tot stevig. Wanneer de schuif helemaal naar links in de “zachte richting” wordt gezet, vervormt het scherm gemakkelijk rond de vinger van de gebruiker, waardoor het stuiterende gevoel van een zachte matras wordt nagebootst. Wanneer de schuifregelaar naar een stevigere stand wordt verplaatst, wordt het apparaat stijver en lijkt het meer op de platte schermen van huidige telefoons. Het siliciumscherm zou ook kunnen worden geïmplementeerd in touchscreens van auto’s, zodat bestuurders meer informatie kunnen gebruiken zonder hun ogen gedurende langere tijd van de weg te hoeven halen. Op een dag, zo stellen de onderzoekers, zouden bestuurders het scherm mogelijk kunnen gebruiken om de temperatuurregeling aan te passen of om topografische gegevens op digitale kaarten fysiek te detecteren.
“Je zou een enorme hoeveelheid informatie uit een kaart halen”, zei Nash. “Als je bijvoorbeeld op een stad drukt, krijg je de huidige demografische gegevens, en door op een bepaalde winkel te drukken, weet je aan de hand van het stijfheidsniveau dat deze open is.”
“Je zou een digitaal object direct op dezelfde manier manipuleren als een fysiek object,” voegde Nash eraan toe.
Om het scherm te testen, gebruikten de onderzoekers een robotarm om de oppervlaktestijfheid van het scherm, de nauwkeurigheid van de krachtsensor en de aanraakgevoeligheid te meten. Aan het uiteinde van de hand van de robot is een 3D-geprinte ellips bevestigd om een menselijke vinger na te bootsen. Na die testronde werden menselijke reviewers ingeschakeld om potentiële gebruikerservaringen te analyseren die te moeilijk zijn om alleen met robots te kwantificeren. Menselijke testers kregen de opdracht om tegelijkertijd druk uit te oefenen op twee afzonderlijke punten op het scherm. Uit die test bleek dat gebruikers naadloos tussen meerdere drukpunten op het scherm konden bewegen. Op dezelfde manier konden testers ook vaststellen wanneer een deel van het scherm harder of zachter werd dan een ander deel. Mensen konden gewone veeg- en trekbewegingen uitvoeren met verschillende niveaus van schermkracht en stijfheid.
De nieuwe aanraakinterfaces kunnen weerstand ondervinden van apparaatgebruikers die zich meer op hun gemak voelen met bestaande glazen schermen.
Het is de moeite waard erop te wijzen dat het scherm dat is ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Bath nog steeds een prototype is en waarschijnlijk nog minstens tien jaar niet in handen van de gemiddelde consument zal komen. Zelfs als de technische problemen en de schaalbaarheidsproblemen zijn opgelost, is het onduidelijk of gewone mobiele telefoongebruikers de nieuwe gebruiksscenario’s van een vervormbaar scherm overtuigend genoeg zullen vinden om over te stappen van beproefde glazen touchscreens. Minder nieuwe mobiele ontwerpinterfaces, zoals opvouwbare en schuifbare schermen, bestaan al jaren, maar hebben moeite om een hoog acceptatieniveau te bereiken buiten het nichepubliek. Het is mogelijk dat schermen waarbij gebruikers hun vingers in een geleiachtig oppervlak moeten dopen, een soortgelijk lot kunnen ondergaan. Het probleemoplossende karakter van vervormbare schermen zou districten er ook toe kunnen aanzetten de huidige inspanningen van apparaatfabrikanten om apparaten dunner te maken, te stimuleren.
“We hopen dat de concepten die het belichaamt over 10 tot 20 jaar in je mobiele telefoon aanwezig kunnen zijn”, zei professor computerwetenschappen van de Universiteit van Bath, Jason Alexander, in een verklaring. “Voor nu onderzoeken we de toepassingen waarvoor het het meest geschikt zou kunnen zijn.”