移動手持設(shè)備上的觸摸屏可以檢測用戶是否以及在何處觸摸屏幕，但是標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)無法確定施加多少壓力。現(xiàn)在，加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員已經(jīng)展示了一種新的“力感應(yīng)技術(shù)”，可以添加到任何類型的顯示器上，包括靈活的設(shè)備，以及潛在的其他用途遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出觸摸屏在移動設(shè)備上顯示。
在加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院畢業(yè)之前，電氣和計算機(jī)工程專業(yè)的學(xué)生Siarhei Vishniakou（博士'16）與包括他的顧問，電氣工程教授Shadi Dayeh在內(nèi)的同事一起分拆了一家初創(chuàng)公司Dimensional Touch。他還被納入NSF I-Corps I和II計劃，幫助學(xué)者將新技術(shù)商業(yè)化。
從那時起，該團(tuán)隊已經(jīng)證明基于氧化鋅的薄膜晶體管傳感器可以很容易地與廣泛用于控制觸摸屏的現(xiàn)有商用集成電路集成（其中已經(jīng)使用了氧化鋅，銦鎵鋅氧化物的變體） 。“眾所周知，氧化鋅具有良好的壓電性能，制造商已經(jīng)在顯示器中使用銦鎵鋅氧化物，”Dayeh說。“因此，在薄膜晶體管中使用氧化鋅似乎可以無縫集成到觸摸屏制造商已經(jīng)使用的工藝流程中。”
Dayeh的團(tuán)隊開發(fā)并優(yōu)化了該技術(shù)，使其同時用作晶體管和力傳感器。“我們已經(jīng)確定，我們可以通過在富氧環(huán)境中進(jìn)行氧化鋅沉積來改善晶體管性能和壓力敏感性，”第一作者Vishniakou說。“該技術(shù)的成本也降低了，因為它可以集成到背板級的顯示器中?！?/p>
Dayeh是1月22日在線發(fā)表在Advanced Materials Technologies 期刊上的論文的高級作者。除了第一作者Vishniakou之外，Dayeh的合著者還包括其綜合電子和生物接口實(shí)驗室的其他三名研究生 - 陳仁杰，Yun Goo Ro和Cooper Levy，以及Christopher J. Brennan和Edward T. Yu教授。 UT奧斯汀的微電子研究中心。UT Austin的研究人員主要開創(chuàng)了掃描探針測量技術(shù)，并對加州大學(xué)圣地亞哥分校的綜合電子和生物接口實(shí)驗室的合作者建造的薄膜晶體管器件進(jìn)行了壓電力測量。
Dayeh的專業(yè)技術(shù)涵蓋納米級電子材料和設(shè)備的創(chuàng)新組合及其在生物界面中的應(yīng)用，還在加州大學(xué)圣地亞哥雅各布斯工程學(xué)院任命納米工程和材料科學(xué)與工程專業(yè)。
力感應(yīng)允許用戶使用鉛筆或油漆刷在透明觸摸屏上繪制，以通過輕輕地或用更大的力在紙張或畫布上按壓來繪制更薄或更暗的線。雖然iPhone 7中引入的Apple觸摸技術(shù)需要在顯示器下添加額外的層，但最新技術(shù)可以為任何類型的顯示器添加力感應(yīng)，包括靈活輕便的顯示器。
研究人員通過一系列測試，包括系統(tǒng)材料沉積，顯微鏡和壓電表征。最終結(jié)果：在薄的可彎曲玻璃晶圓上制造的一系列可擴(kuò)展，高性能和固態(tài)力傳感器?！坝捎诿總€傳感器同時作為開關(guān)操作，基于氧化鋅薄膜晶體管技術(shù)的傳感器可以輕松擴(kuò)展到非常大的區(qū)域，”Dayeh說。“我們還優(yōu)化了它們，具有出色的壓力靈敏度，晶體管的高開關(guān)比和低延遲?！?/p>
實(shí)際上，延遲 - 傳感器檢測壓力存在的響應(yīng)時間的延遲 - 下降到不到一毫秒，這比目前被認(rèn)為足以成功商業(yè)化陣列壓力傳感器的延遲要好。此外，根據(jù)該論文，該團(tuán)隊認(rèn)為仍有“提高設(shè)備時間性能和靈敏度的巨大潛力”。
加州大學(xué)圣地亞哥分校的實(shí)驗部分在高通研究所的Nano3潔凈室設(shè)施中進(jìn)行，該設(shè)施是國家科學(xué)基金會資助的圣地亞哥納米技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施（SDNI）的核心，該設(shè)施是國家納米技術(shù)協(xié)調(diào)基礎(chǔ)設(shè)施的成員。另外的透射電子顯微鏡工作在位于洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室和桑迪亞國家實(shí)驗室的能源部用戶設(shè)施綜合納米技術(shù)中心（CINT）進(jìn)行。
關(guān)于NSF I-Corps計劃，Vishniakou和Dayeh與該技術(shù)的幾個潛在合作伙伴或許可證持有者進(jìn)行了會談。Dayeh認(rèn)為該技術(shù)仍然適合商業(yè)化，但它可能需要制造一種近乎終端的設(shè)備，這種設(shè)備代表了制造商可以定制和銷售的真實(shí)產(chǎn)品，而無需進(jìn)一步的研發(fā)?！拔覀兊南乱徊绞菑默F(xiàn)有的1英寸x 1'設(shè)備面積擴(kuò)大到真正的手機(jī)大小的觸摸屏。我們還確定了能夠運(yùn)行我們流程的制造工廠，目前我們正在與他們討論潛在的聯(lián)合開發(fā)。
“還有許多其他公司試圖將力感應(yīng)引入觸摸屏，但我們的解決方案是唯一沒有移動部件的解決方案，可擴(kuò)展到大尺寸，并且能夠使用現(xiàn)有的制造設(shè)備集成到顯示器背板中”。Apple的3-D Touch是潛在的競爭對手，但據(jù)Dayeh稱，與氧化鋅技術(shù)直接集成到顯示器主干時的重量相比，智能手機(jī)的重量顯著增加。加州大學(xué)圣地亞哥分校開發(fā)的技術(shù)可以節(jié)省大量成本。
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