UCSB opracowało wyświetlacz haptyczny aktywowany światłem, który pozwala poczuć obraz opuszkami palców

Wyświetlacze komputerowe przeszły drogę od monochromatycznych monitorów CRT do elastycznych paneli OLED o rozdzielczości 8K. Wszystkie je łączy jedna cecha. Obraz na nich możemy tylko oglądać. Badacze z University of California w Santa Barbara właśnie zaprezentowali technologię, która każe nam na nowo przemyśleć, czym może być wyświetlacz. Ich innowacja pozwala nie tylko zobaczyć grafikę na ekranie, ale też ją fizycznie dotknąć i poczuć pod palcami.

Cokolwiek zobaczysz na ekranie, możesz również poczuć. To prosta, ale fascynująca idea, która może zmienić sposób, w jaki ludzie wchodzą w interakcję z komputerami.

Przeprowadzono testy wypalania matrycy QD-OLED. Sprawdź, czego można się spodziewać po 21 miesiącach użytkowania

Zespół z University of California w Santa Barbara, kierowany przez profesora Yona Visella i doktoranta Maxa Linnandera opracował wyświetlacz składający się z setek milimetrowych pikseli opto-taktylnymi, które zmieniają kształt pod wpływem światła. Każdy piksel to miniaturowa komora powietrzna o średnicy 3 mm, w której zawieszono ultracienką (17 mikrometrów) warstwę pirolitycznego grafitu. Gdy kompaktowy laser diodowy wystrzeli puls światła o mocy 2,5 W, grafit błyskawicznie absorbuje energię i rozgrzewa powietrze w komorze. Ekspansja gazu powoduje wybrzuszenie elastycznej membrany nawet o milimetr, czyli wystarczająco, aby palec wyczuł wyraźny kształt. Proces ten zajmuje ledwie 2 do 100 milisekund, co pozwala na płynne animacje dotykowe porównywalne z tym, co widzimy na standardowych ekranach wideo.

Intel i BOE opracowały technologię 1 Hz dla ekranów laptopów. Da to do 65 proc. oszczędności energii dzięki wykorzystaniu AI

Największy prototyp prezentuje 1511 niezależnie adresowalnych pikseli rozłożonych na powierzchni 15×15 cm. To kilka razy więcej niż jakikolwiek wcześniejszy wyświetlacz haptyczny zbliżony parametrami do wymagań percepcyjnych ludzkiego dotyku. Wcześniejsze rozwiązania, oparte na piezoelektrykach czy elektromagnetyzmie, rzadko przekraczały setkę elementów z uwagi na astronomiczną złożoność okablowania i elektroniki sterującej. Tutaj jednak leży geniusz tego podejścia. Powierzchnia wyświetlacza jest energetycznie pasywna i nie wymaga żadnego wbudowanego okablowania. Zamiast tego niewielki skaner laserowy z galwanometrycznymi lustrami przesuwa wiązkę po powierzchni z prędkością do 217 pikseli na sekundę (przy przesunięciu 50 mikrometrów), adresując poszczególne komory światłem, które jednocześnie je oświetla i zasila. Jak wykazały badania percepcyjne z udziałem użytkowników, system potrafi odtworzyć szeroką gamę wzorców dotykowych. Uczestnicy z 94,7 proc. dokładnością rozpoznawali kierunek ruchu, a błąd lokalizacji przestrzennej wynosił średnio zaledwie 0,17 mm.

Monitor 4K Mini LED, a może Full HD 420 Hz? Dwie nowości AOC GAMING, które oferują tryb HDR i wsparcie dla G-SYNC

Technologia ta otwiera drzwi do zupełnie nowych zastosowań. W ekranach dotykowych w samochodach mogłaby symulować fizyczne przyciski i pokrętła, eliminując problem rozproszenia uwagi kierowcy, który musi patrzeć na gładki ekran zamiast na drogę. W rzeczywistości wirtualnej i rozszerzonej doda prawdziwą głębię interakcjom, czyli możliwość poczucia kształtu wirtualnych obiektów zamiast pustego powietrza lub płaskiego ekranu. Dla osób niewidomych elektroniczne książki z dynamicznymi ilustracjami taktylnymi mogą stać się rewolucyjnym narzędziem edukacyjnym. Wszystko to przy zachowaniu skalowalności produkcji. Układ warstwowy wykorzystuje szeroko dostępne materiały (akryl, polisiloksan, elastomer EcoFlex), a sama konstrukcja jest na tyle prosta, że zespół zbudował urządzenia od 1 do 1511 pikseli bez konieczności przeprojektowywania elektroniki. Choć obecna wydajność energetyczna wynosi zaledwie 0,03 proc., co jest typowe dla małoskalowych procesów termicznych, przyszłe iteracje mogą wykorzystać nowoczesne projektory laserowe do dalszego zwiększenia formatu i rozdzielczości. Pozostaje pytanie, jak szybko ta technologia opuści laboratoria uniwersyteckie i trafi do komercyjnych produktów? Jeśli historia rozwoju wyświetlaczy LCD i OLED coś nas nauczyła, to tego, że przełomowe rozwiązania często znajdują zastosowanie tam, gdzie najmniej się ich spodziewamy.

Źródło: UC Santa Barbara News, arXiv, Interesting Engineering