В настоящее время проектированием гибких электронных устройств, в частности смартфонов и планшетных компьютеров, занимаются несколько компаний. Такие проекты реализует, например, южнокорейская Samsung. Предполагается, что новые продукты будут иметь гибкие полноцветные светодиодные экраны, однако сами по себе они не рассчитаны на чувствительность к касанию — соответствующей функцией обладают только тачскрины.
Тачскрин, или сенсорный экран, представляет собой устройство ввода, реагирующее на прикосновения. Обычно это прозрачное стекло, которое устанавливается поверх классического дисплея. В системах, имеющих такую конструкцию, используются различные технологии: от индукционных и тензометрических до оптических и проекционно-емкостных. Тем не менее, они не позволяют создавать тачскрины, устойчивые к деформации, поэтому ученые стремятся разработать гибкий сенсорный экран.
В новой работе исследователи из Университета Британской Колумбии описали прототип такого устройства. Оно состоит из двух слоев силиконового эластомера (полидиметилсилоксан) толщиной 400 и 700 микрометров, между которыми заключена гидрогелевая (полиакриламид) прослойка. Эластомер выполняет функцию диэлектрика, тогда как гидрогель, введенный по периметру устройства, в сочетании с 16 каналами эластомера образует матрицу ионопроводящих электродов, заполненных хлоридом натрия. При изготовлении сенсора авторы использовали метод «отверждения-полимеризации» (mold-bond-polymerize), широко применяемый для создания устройств по схеме «лаборатория на чипе».
Считывание осуществляется путем замера изменений уровня сопротивления между участком, которого касается палец, и каждой из пары электродов. Согласно тестам, прототип сохранял работоспособность при серии последовательных натяжений с амплитудой пять миллиметров и оказался устойчив к изгибу с 10-процентным радиусом кривизны. При длине сторон пять сантиметров устройство почти прозрачно (коэффициент пропускания 90 процентов) и может быть установлено на обычный экран. Так, ученые успешно испытали сенсор, наложенный на дисплей смартфона Samsung Air View.
По словам исследователей, технология позволяет избежать ошибочного считывания касаний при изменении толщины гидрогеля в результате сгибания или натяжения. Предполагается, что новый тачскрин можно будет использовать с гибкой электроникой, а также наносить на поверхность роботов — это поможет значительно увеличить объем информации, получаемой машинами об окружающем мире.
Прототипы гибких тачскринов предлагались учеными и ранее. Летом 2016 года южнокорейские специалисты показали сенсорный дисплей, устойчивый к десятикратному натяжению. В отличие от новой разработки, прототип выполнен из гидрогеля с добавлением хлорида лития на водной основе. Чуть ранее канадские инженеры представили гибкий смартфон HoloFlex с голографическим дисплеем. Технология FOLED, задействованная при создании устройства, позволяет выводить на экран изображения с эффектом глубины.
Hi-Tech
Денис Стригун
