Mit dem iPhone Duo bringt Apple erstmals ein faltbares iPhone. Doch wie übersteht ein Display das ständige Aufklappen? Entscheidend ist das Zusammenspiel hauchdünner Schichten, nachgiebiger Klebstoffe und eines präzisen Scharniers. Selbst Glas kann dabei mitmachen.
Die feste Glasplatte weicht einer Folie
Die Leuchtschichten eines OLED-Displays sind ohnehin sehr dünn. Bei starren Panels sitzen sie samt Pixelsteuerung auf einem festen Glasträger. Flexible OLEDs nutzen stattdessen meist Polyimid, einen biegsamen und hitzefesten Kunststoff. Darauf werden die Transistoren zur Pixelsteuerung, Elektroden und Leuchtschichten aufgebaut.
Samsung Display beschreibt die Fertigung so: Die Kunststoffschicht liegt zunächst auf einer Glasplatte, die sie während der Produktion stabil hält. Erst danach löst ein Laser das fertige Panel vom Glas.
Für ein Foldable müssen auch Touch-Elektroden, Schutzschichten und Leiterbahnen die Biegung vertragen. Eine flexible Leuchtfläche allein ergibt noch kein faltbares Display.
Typische Funktionsgruppen eines flexiblen OLED-Displays. Die Lagen sind im Gerät verbunden und teils integriert. Dicken und Abstände sind stark vergrößert. Das Schema zeigt keinen konkreten Apple-Aufbau. · Eigene schematische Illustration
Warum sogar Glas biegsam sein kann
Glas kann sich bei geringer Belastung elastisch verformen, ohne dabei weich oder warm zu werden. Entscheidend sind seine Dicke und der Biegeradius.
Beim Biegen wird die Außenseite einer Lage gedehnt, die Innenseite gestaucht. Je dünner die Lage, desto geringer fällt diese Verformung bei gleichem Radius aus. Extrem dünne Glasscheiben von teils nur wenigen Hundertstel Millimetern lassen sich deshalb wie eine Folie biegen.
Innerhalb einer gebogenen Lage liegt die sogenannte neutrale Ebene, an der sich die Länge kaum verändert. Entwickler platzieren empfindliche Bauteile möglichst nahe an dieser Zone. Auch spröde Materialien können so eine Biegung überstehen, ohne dehnbar wie Gummi zu sein.
Bei gleichem Radius begrenzt eine geringere Dicke die Dehnung. Nahe der neutralen Ebene werden empfindliche Schichten entlastet. Das Schaubild zeigt das Prinzip einer einzelnen Lage, ohne konkrete Materialwerte. · Eigene schematische Illustration
Die unsichtbare Schutzhülle muss mit
Die OLED-Materialien brauchen weiterhin Schutz vor Sauerstoff und Feuchtigkeit. Eine starre Glasabdeckung zur Abdichtung würde die Biegsamkeit jedoch begrenzen.
Deshalb nutzen flexible Panels eine Dünnschichtverkapselung, in der sich sehr dünne anorganische Sperrschichten und organische Kunststoffschichten abwechseln. Die anorganischen Lagen halten Sauerstoff und Wasserdampf zurück. Die organischen Lagen gleichen Unebenheiten aus und trennen mögliche Fehlstellen voneinander. Dadurch wird der Weg für eindringende Feuchtigkeit länger.
Mikrorisse in der Abdichtung können nach vielen Biegungen Feuchtigkeit durchlassen und die Leuchtschichten schädigen.
Klebstoff und Scharnier verteilen die Belastung
Ein Stapel dünner Lagen kann sich wie eine dicke Platte verhalten, wenn alles starr verklebt ist. Flexible Displays brauchen deshalb optisch klare Klebstoffe, die Bewegungen zwischen den Lagen zulassen.
Das ähnelt einem gebogenen Buch: Seine Seiten verschieben sich gegeneinander, weil sie außen einen längeren Weg zurücklegen. Im Display hält der nachgiebige Klebstoff die Lagen verbunden und erlaubt zugleich kleine Verschiebungen. So können einzelne Lagen eigene neutrale Ebenen bilden und sich mit weniger Dehnung biegen.
Das Scharnier führt die Bewegung, erhält einen geeigneten Biegeradius und stützt die Fläche beim Öffnen. Ein größerer Radius verringert die Dehnung. Das Display wird deshalb in einer Kurve gebogen, statt wie Papier scharf geknickt.
Was Apple beim iPhone Duo kombiniert
Apple beschreibt das innere Display als Aufbau aus zehn ultradünnen Schichten. Oben liegen eine kratzfeste Beschichtung und eine eigens entwickelte Polymeroberfläche mit Nanotextur. Hochfestes Glas liegt oberhalb und unterhalb des Panels, während eine Titanplatte den Aufbau an der Unterseite ergänzt.
Spezielle Klebstoffe erlauben den Schichten, beim Falten gegeneinander zu gleiten. Das Scharnier stützt die Displaymitte im geöffneten Zustand. Apples Lösung verbindet damit eine nachgiebige Oberfläche, schützende Glaslagen und eine stabilisierende Unterlage.
Für das Polymer nennt Apple bis zu 40 Prozent höhere Steifigkeit gegenüber anderen branchenüblichen Materialien. Dieser Widerstand gegen Verformung bedeutet nicht automatisch 40 Prozent mehr Kratzfestigkeit oder Lebensdauer. Einzelne Schichtdicken und ein genaues Vergleichsmaterial nennt Apple in der Produktvorstellung nicht.
Ausgewählte Bestandteile nach Apples Beschreibung. Nachgiebige Klebeverbindungen erlauben kleine Verschiebungen wie zwischen Buchseiten. Die Grafik ist kein vollständiger Plan der zehn Schichten. Dicken, Abstände und Bewegungswege sind nicht maßstäblich. · Eigene schematische Illustration nach Angaben von Apple
Die Nanotextur verändert den Blick auf die Falte
Beim wiederholten Biegen können Kunststoff- und Klebstofflagen eine Restverformung behalten. Schon eine kleine Vertiefung verändert die Lichtspiegelung, wodurch die Faltstelle je nach Blickwinkel stärker auffällt.
Apple setzt auch hier an: Die Nanotextur reduziert Reflexionen und soll die Falte weniger sichtbar machen. Das ist eine optische Ergänzung zur mechanischen Konstruktion. Eine weniger sichtbare Falte bedeutet deshalb nicht zwangsläufig, dass jede Unebenheit verschwunden ist.
Viele dünne Lagen ergeben ein faltbares Display
Foldables verdanken ihre Biegsamkeit einem abgestimmten Gesamtaufbau, in dem dünne Träger und Glaslagen die Dehnung begrenzen. Flexible Sperrschichten schützen die OLEDs, während Klebstoffe und Scharnier die Bewegung erlauben. Beim iPhone Duo ergänzt Apple dieses Prinzip um seine Polymeroberfläche mit Nanotextur.
