Powrót do składaków

Trudno sobie wyobrazić, że dwa, trzy lata temu największe firmy ot tak, bez wcze śniejszego przygotowania, zaczęły prace nad składanymi smartfonami. Pomysł tenoczywiście pojawił się już wcześniej – przede wszystkim jako próba przełamania wykrystalizowanej wraz z premierą iPhone’a w 2007 roku formy telefonu z ekranem dotykowym. Tak naprawdę jednak od pomysłu do wykonania droga jest daleka – a fakt realizacji wspomnianej idei zawdzięczamy wykorzystaniu kilku technologii, których opracowanie zajęło długie lata kosztownego rozwoju.

Ci, którzy śledzą doniesienia z różnego rodzaju targów elektroniki użytkowej w Niemczech, USA czy w Azji, na pewno pamiętają wielokrotnie pokazywane tam koncepcyjne modele telefonów w postaci opasek na ręce, urządzeń składanych w pół lub nawet zwijanych w niewielki rulon. Niezależnie od tego, czy gabloty należały do Samsunga czy Asusa – za każdym razem były zamknięte na klucz. I to nawet gdy ekrany gadżetów jarzyły się słabym światłem, wyświetlając interfejsy wczesnych wersji Androida. Przyczyna tego faktu była prozaiczna: lata temu stworzenie takich urządzeń nie było jeszcze możliwe.

Producenci pokazywali nam pomysł na coś nowego, a gadżety były zwyczajnymi wydmuszkami ze statycznymi wyświetlaczami, które z użytkową formą nie miały nic wspólnego. Równocześnie jednak w studiach projektowych wiedziano doskonale, że tak śmiałe założenia mają solidne podstawy naukowe – a najlepszym z nich była koncepcja ekranów OLED. Po raz pierwszy zjawisko elektroluminescencji w materiałach organicznych zaobserwowano bardzo wcześnie, bo na początku lat 50. Mówiąc w skrócie, fenomen ten polega na tym, że wskutek przepływającego przez materiał organiczny prądu emituje on światło – co potencjalnie mogło zaowocować wieloma praktycznymi zastosowaniami. Nic zatem dziwnego, że francuskie badania były kontynuowane przez lata 60. i 70. m.in. w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii. Ich owocem był złożony w 1975 roku patent na wykonaną z polimeru cienką kliszę, która jarzyła się po przyłożeniu do niej energii elektrycznej.

Do wyświetlacza z prawdziwego zdarzenia wciąż jednak droga była daleka – choćby z tego względu, że na początku lat 90. prymitywne OLED-y wciąż świeciły jedną barwą. Przełom nastąpił dopiero 1999 roku, kiedy – za sprawą badań firm Kodak i Sanyo – zadebiutował pierwszy kolorowy ekranik wykonany w tej technologii. Miał on 2,4 cala i potrafił wyświetlić szerokie spektrum barw. Osiągnięcie to szybko przerodziło się w pierwszy ekran telewizyjny, którego piętnastocalowy prototyp zaprezentowano pod koniec 2002 roku na wystawie CEATEC w Japonii. Tym samym OLED-y zaistniały w elektronice użytkowej.

Do telefonów jednak trafiły nieco później. Pierwszym przenośnym urządzeniem podręcznym z ekranem OLED był Sony CLIÉ PEG-VZ90 – ten PDA ukazał się w 2004 roku i został wyposażony w wyświetlacz o rozdzielczości 480x320. Wartymi wspomnienia są również telefon Nokia N85 z 2008 roku i smartfon Samsung Galaxy S z roku 2010 – pierwszy z flagowej linii smartfonów Samsunga, gdzie zastosowano ekran OLED w wersji z aktywną matrycą i zintegrowanym digitizerem; wyświetlacz ten nosił miano Super AMOLED. Koreański gigant pojawia się tu nieprzypadkowo – dziś jest liderem w zastosowaniu tego typu wyświetlaczy i to właśnie dzięki niemu mogły powstać składane ekrany. Zaczęło się jednak skromnie.

Pierwsze jaskółki zapowiadające nową technologię pojawiły się już w 2008 roku, kiedy koreański producent pokazał najcieńszy wówczas wyświetlacz OLED o grubości 0,05 mm i zadeklarował, że możliwe jest jego wyginanie i zginanie przy zachowaniu pełnej funkcjonalności. Twierdzenie udowodnił premierą Samsunga Galaxy Round w 2013 roku – był to pierwszy komercyjny produkt korzystający z wykrzywionego ekranu. Sprzęt opierał się na konstrukcji Galaxy Note’a 3, jego ekran jednak cechował się stosunkowo niewielkim, choć zauważalnym promieniem krzywizny: podobnie jak w przypadku współczesnych monitorów gamingowych, zewnętrzne krawędzie wyświetlacza wznosiły się ponad płaszczyznę środka – całościowo wyglądał więc, jakby był wklęsły.

Premiera zrobiła trochę szumu, koniec końców jednak miała lokalny, koreański charakter – na globalne uderzenie trzeba było poczekać jeszcze trochę. A konkretniej – do wypuszczenia na rynek smartfonów Galaxy Note Edge i Samsung Galaxy S6 Edge, odpowiednio w 2014 i 2015 roku. W obydwu przypadkach zrezygnowano z krzywizny całego wyświetlacza, zawijając jedynie do dołu boczne krawędzie ekranu: prawą w przypadku Note’a i obydwie w modelu Galaxy. Powstałą w tę sposób obłą powierzchnię producent wykorzystał m.in. na wprowadzenie przyborników z najczęściej używanymi skrótami do aplikacji systemowych.

Wraz z premierą wymienionych telefonów Samsung udowodnił, że potrafi zrobić ekran, który nie musi być płaski jak tafla szkła. Na odzew nie trzeba było długo czekać. Już trzy lata po premierze Galaxy S6 Edge najwięksi producenci telefonów z LG, Microsoftem, jak i samym Samsungiem na czele zadeklarowali, że pracują nad telefonami wyposażonymi w składane wyświetlacze. Oczywiście sam koncept jako taki nie był nowy. Postanowiono po prostu powrócić do pomysłu telefonów typu flip, które u nas nazywano zwyczajnie – aparatami z klapką, anglojęzyczni użytkownicy z kolei częstokroć określali je mianem clamshell, od muszli małża, która składała się w bardzo podobny sposób. Urządzenia te pojawiły się już w 1996 roku za sprawą Motoroli i modelu StarTAC, wiele osób jednak ich rodowodu upatrywało w serialu StarTrek z lat 60., gdzie bohaterowie używali podobnych komunikatorów.

Telefony te cieszyły się dużą popularnością przez dziesięciolecie otwierające XXI wiek. Konstrukcja ostatecznie jednak odeszła w zapomnienie za sprawą wejścia na rynek smartfonów, w któ- rych mechaniczną klawiaturę – a więc połówkę „muszli” flipów – zastąpiła ekranowa. Siłą rzeczy jednolita powierzchnia ekranu pierwszych smartfonów nie pozwalała na ich składanie – użytkownikom to jednak nie przeszkadzało, gdyż w zamian dostali sprzęt o wiele wszechstronniejszy. Oczywiście pojawiły się próby utrzymania w sprzedaży modeli typu flip poprzez ominięcie przeszkód technologicznych. Tak zrobiła choćby firma Kyocera, która złożyła telefon z dwóch niezależnych ekranów i w 2011 roku do sprzedaży trafił rozkładany model Echo. Nie zatrzymało to jednak postępu i ostatecznie „składaki” zostały zmarginalizowane.

W powszechnej opinii to właśnie Samsung Galaxy Fold był pierwszym publicznie zaprezentowanym składanym telefonem. Nie jest to jednak prawda. Koreańczyków wyprzedzili Chińczycy i niezbyt znana szerzej firma Royole. Już pod koniec 2018 roku pokazała ona telefon FlexPai. Był to smartfon, w którym do użyto zginanego wzdłuż pionowej osi ekranu. Co ciekawe – jak na światową premierę technologii, wcale nie szokował ceną.

W przeliczeniu na naszą walutę wynosiła ona ok. 5000 zł, sprzęt zaś był wyposażony w wyświetlacz AMOLED 7,8” o rozdzielczości 1920x1440. Do ograniczonej sprzedaży Royole FlexPai trafił co prawda później – tak czy inaczej jednak wyprzedził Folda. U nas sprzęt Samsunga dotarł na półki sklepowe dopiero 6 września 2019 roku. Opóźniona premiera składanego flagowca wiązała się z kłopotami technicznymi, jakie trapiły nowinkę. Okazało się, że ekran, który miał być sztandarowym osiągnięciem koreań- skich inżynierów ma swoje mankamenty. Zawiniło przede wszystkim jego zabezpieczenie. Zewnętrzna warstwa ochronna wyglądała jak folia, która do tego szybko się odklejała, pozostawiając tym samym złudzenie, że jest to tymczasowe, fabryczne zabezpieczenie sprzętu.

Na skutki nie trzeba było długo czekać: świat obiegły zdjęcia zniszczonych wyświetlaczy, z których siłą próbowano zdejmować jego, jak się okazało, integralną część. Ostatecznie jednak problemy pokonano, a premiera Galaxy Folda oficjalnie już otworzyła nową erę w rozwoju smartfonów.

Kłopoty Samsunga pokazały jednak co innego: składane telefony to bardzo delikatne urządzenia. Przyzwyczailiśmy się, że ekran smartfona zabezpiecza warstwa szkła, która sprawia, że urządzenie jest wygodne w użytkowaniu, ale szkło też, a w zasadzie przede wszystkim, w bardzo dużym stopniu – no, może nie licząc upadków – chroni wyświetlacz przed uszkodzeniem.

Galaxy Fold jednak, jak już zostało wspomniane, został od frontu oklejony polimerowym tworzywem, które nie dość, że jest podatne na rozwarstwienia i trwałe odkształcenia (stąd widoczne po pewnym czasie „zmarszczki” na powierzchni ekranu), to jeszcze swą twardością odbiega od standardów typowych dla smartfonów. Producent nie był w stanie zastosować innego materiału, gdyż odpowiednia do tego celu osłona... jeszcze nie istniała.

Wiodącym wytwórcą szklanych otulin ekranowych jest firma Corning, która wyspecjalizowała się w produkcji cienkich, ale stosunkowo mocnych osłon Gorilla Glass – nic zatem dziwnego, że szybko stały się one wręcz obowiązkowym uzupełnieniem konfiguracji najlepszych telefonów. Tyle że dotychczas wystarczało statyczne „szkiełko” – nawet jak trzeba było je odpowiednio wyprofilować do fabrycznie wygiętego ekranu. O dynamicznej, codziennej pracy nie było mowy.

Półtora roku temu firma jednak ujawniła, że pracuje i nad tym zagadnieniem, pokazując pierwsze próbki inżynieryjne nowych materiałów. Jasne wówczas stało się, z jakimi problemami technologicznymi przy produkcji tego rodzaju zabezpieczeń należy się mierzyć. Kluczowymi parametrami są oczywiście grubość i trwałość. Pierwszy z nich co prawda także wcześniej był brany pod uwagę: warstwa ochronna jest przecież jedną z części składowych telefonu, które przekładają się na jego gabaryty, a wiadomo – im smuklej, tym lepiej, szczególnie już w materiałach marketingowych.

W przypadku składanych telefonów grubość otuliny nabiera jednak innego znaczenia: cieńszy szklany listek jest bardziej podatny na zginanie, a odpowiednio niewielka grubość szkła pozwala osiągnąć mniejszy promień krzywizny zgięcia. Warto w tym miejscu zauważyć, że ekrany nowych smartfonów nie składają się „na ostro”: linia zgięcia jest zawsze częścią okręgu, a im jego promień jest krótszy, tym potencjalnie mniejsze mogą być wymiary urządzenia po złożeniu.

Corning chwalił się tutaj osiągnięciem 5 mm promienia krzywizny przy grubości zaledwie 0,1 mm i możliwości wygięcia osłony o 180 stopni. Zaznaczono przy tym, że to nie wystarczy, a dalsze prace trwają. Postępy zaprezentowano stosunkowo niedawno: przy zachowaniu tego samego promienia krzywizny obniżono grubość do 75 mikrometrów (czyli szkło stało się o jedną czwartą cieńsze niż poprzednio), producent zaś zadeklarował trwałość warstwy zabezpieczającej na 200 tys. cykli. Teoretycznie więc telefon wyposażony w opracowywane szkło może wytrzymać ponad pięć lat – i to przy założeniu, że urządzenie otwieramy i zamykamy 100 razy dziennie.

To wszystko brzmi bardzo efektownie – póki co to jednak wciąż pieśń przyszłości, co zresztą dobitnie pokazała niedawna premiera Galaxy Flip Z. Pomimo zapewnień Samsunga, że w swym drugim już składanym telefonie zastosowano elastyczne szkło, wyniki testów pokazują co innego: osłona ekranu podatnością na zarysowania bardziej przypomina tworzywa sztuczne niż to, co znamy z tradycyjnych smarfonów. Sprawiedliwie jednak trzeba zaznaczyć, że testy zniszczeniowe pokazują, iż osłona ta faktycznie kruszy się tak jak szkło. Najwyraźniej po prostu jego jakość użytkowa jest niższa od statycznych zabezpieczeń.

Najlepiej nawet przygotowany i odporny na długotrwałe zginanie i zarysowania ekran musi zostać osadzony w odpowiedniej ramie, której obydwie połówki połączone są zawiasem. Ten ostatni zaś – jak się okazuje – także nie jest wcale taką prostą sprawą pod względem konstrukcji. Wystarczy rzut oka na dowolny składany telefon, by przekonać się, że przed projektantami stoi prawdziwe wyzwanie: to element mechaniczny, który musi utrzymać odpowiednią sztywność, a także osłaniać ekran.

Niby oczywistość – należy tu jednak wziąć pod uwagę promień krzywizny ekranu, a także dystans między połówkami złożonego ekranu. Ten ostatni jest konieczny, żeby wyświetlacz nie uległ uszkodzeniu gdyby np. do kieszeni przypadkowo dostały się drobne ciała stałe, np. piasek. Konieczne jest też zabezpieczenie wnętrza mechanizmu przed zabrudzeniami i zastosowanie odpowiednio elastycznego wyścielenia pod ekranem na wysokości zawiasu. O dziwo, żaden z producentów nie chwali się przesadnie osiągnięciami inżynierskimi w tym zakresie, a materiały marketingowe – co okazało się choćby po rozebraniu Galaxy Flip Z – rozmijają się z rzeczywistością.

Wyzwanie jednak tak czy inaczej jest ogromne, a konstrukcja zawiasów musi być daleko bardziej precyzyjna i skomplikowana niż np. w przypadku laptopów, z których początkowo zresztą, w poprzedniej generacji „flipów” skopiowano wiele rozwiązań. Tym razem nie było to możliwe i trzeba było zacząć od zera, uwzględniając specyfikę nowych telefonów. Dość powiedzieć, że według słów przedstawiciela Huawei zawias w smartfonie Mate X składa się z przeszło 200 elementów.

W przypadku Galaxy Fold to trzy zespoły ruchomych części, wśród których znajdziemy zębate mechanizmy i zapadki stabilizujące pozycję ramion, a także „kręgosłup” – czyli tylną ściankę z wewnętrznymi wytłoczeniami. Całość uzupełnia przykrywający wszystko kompozytowy polimer, który wraz z elastycznym klejem oddziela i zabezpiecza ekran.

Stopień skomplikowania jest więc póki co bardzo duży – jednakże już pojawiły się pomysły na uproszczenia, a co za tym idzie, najpewniej również zauważalny spadek cen. Wiadomo, że Samsung złożył w zeszłym roku wniosek patentowy na zawiasy wykorzystujące w swej budowie magnesy neodymowe – powinny być mniejsze i tańsze w produkcji. Według plotek zostaną wykorzystane w nadchodzącym Galaxy Fold 2.

To, że telefony składane stały się modne, nie ulega wątpliwości – tyle że to moda działająca głównie na zasadzie podziwiania przez szybkę wystawy sklepowej, bo równocześnie są drogą zabawką. Ceny większości modeli zaczynają się od ok. 5000 zł, przerażają też koszty serwisowania, co przy wrażliwych ekranach można odczuć naprawdę boleśnie: pierwsza wymiana ekranu w Galaxy Fold kosztuje 149 dolarów, każda następna jednak to już 600 dolarów – jest to więc kwota wręcz zaporowa. W tej cenie można kupić smartfona z wyższej półki. Naturalnie więc nasuwa się pytanie: czy konstrukcje tego typu mają przyszłość?

Wbrew pozorom to jednak pytanie nie tyle do konsumentów, a producentów urządzeń tego typu. Jeśli tylko uda się zbić koszty produkcji, a co za tym idzie – cenę telefonów do rozsądnego poziomu, technologia ta na pewno znajdzie swych odbiorców. W końcu telefony typu flip nieprzypadkowo swego czasu zdobyły popularność. Przeszkodą mogą jednak okazać się niedostatki technologiczne – jeśli nie uda się szybko przezwyciężyć problemów z awaryjnością i podatnością ekranów na uszkodzenia, mało kto będzie chciał ryzykować karuzelę kosztów.

Tak czy inaczej jednak składane smartfony są pierwszym tak dużym powiewem świe- żości od czasu wprowadzenia pierwszego iPhone’a. Nawiasem mówiąc, tym razem nowinka w postaci składanych ekranów pojawia się w świecie Androida, nie nadgryzionego Jabłka – co również jest faktem dość znamiennym.