12 月 8 日消息，美國(guó)加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校（UC Santa Barbara）的研究人員在《科學(xué)?機(jī)器人》（Science Robotics）期刊最新發(fā)表的一項(xiàng)研究中，展示了一種新型顯示技術(shù)：該技術(shù)所呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)圖像不僅可見，還可被物理感知。這項(xiàng)研究介紹了一種超薄光電觸覺表面，其上布滿毫米級(jí)像素；當(dāng)受到短暫投射光脈沖照射時(shí)，這些像素會(huì)隆起形成可被觸覺感知的凸點(diǎn)。

該項(xiàng)目始于 2021 年圣塔芭芭拉分校教授尤恩?維塞爾（Yon Visell）提出的一個(gè)簡(jiǎn)單問題：用于繪制圖像的光線，是否也能產(chǎn)生足夠強(qiáng)的機(jī)械響應(yīng)以被人手感知？經(jīng)過一年的建模和多次失敗的原型嘗試后，該校研究人員馬克斯?林南德（Max Linnander）于 2022 年底成功研制出首個(gè)概念驗(yàn)證裝置。該裝置僅由一個(gè)小型二極管激光器發(fā)出的閃光驅(qū)動(dòng)，不含任何嵌入式電子元件，卻能在被觸摸時(shí)產(chǎn)生清晰可感的觸覺脈沖。

據(jù)了解，本研究中描述的完整顯示架構(gòu)正是基于這一成果構(gòu)建而成。每個(gè)像素由一層薄表面膜、下方的小型空氣腔以及一片懸浮的石墨薄膜組成。當(dāng)受到光照時(shí)，石墨薄膜吸收光能并迅速轉(zhuǎn)化為熱量，使膜下空氣受熱膨脹，從而將表面向外推高最多達(dá)一毫米。這一位移幅度足以讓用戶通過指尖精確定位單個(gè)像素。

由于同一束激光既提供能量又實(shí)現(xiàn)像素尋址，整個(gè)面板無需內(nèi)部布線。一套高速掃描系統(tǒng)可快速掃過像素陣列，逐個(gè)激活像素，從而生成連續(xù)的視覺與觸覺動(dòng)畫。

研究團(tuán)隊(duì)目前已成功制造出包含 1500 多個(gè)獨(dú)立尋址像素的陣列，相較以往難以兼顧像素密度、響應(yīng)速度與位移幅度的觸覺顯示器，這是一個(gè)顯著突破。其響應(yīng)時(shí)間介于 2 至 100 毫秒之間，足以再現(xiàn)流暢的輪廓、形狀及字符圖案。在用戶測(cè)試中，參與者能夠準(zhǔn)確追蹤移動(dòng)刺激、分辨空間布局，并感知由像素順序激活所形成的時(shí)序信息。

研究人員指出，得益于光學(xué)尋址方案，該技術(shù)具備良好的可擴(kuò)展性。更大尺寸的陣列可由現(xiàn)代投影儀中常用的緊湊型掃描激光器驅(qū)動(dòng)。他們還展望了多項(xiàng)潛在應(yīng)用，例如模擬實(shí)體控件的汽車人機(jī)界面，以及可在讀者手掌下動(dòng)態(tài)重塑的電子文本或圖表。

盡管目前仍處于原型階段，但該研究首次實(shí)現(xiàn)了將光能直接、高分辨率地轉(zhuǎn)化為機(jī)械形變。加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校團(tuán)隊(duì)由此開辟了一條新路徑，未來的觸覺顯示器將更接近傳統(tǒng)視覺顯示器的行為方式，以可同時(shí)被眼睛觀察、手指探索的模式呈現(xiàn)信息。