Команда дослідників із Корейського інституту передових наук та технологій (KAIST) зробила крок до масового впровадження еластичних дисплеїв нового покоління. Науковці створили платформу, завдяки якій зображення на екрані зберігає свою початкову форму навіть при розтягуванні дисплея на 15%. Результати роботи опубліковано у журналі Nature Communications.
Ауксетичні структури як основа рівномірного розтягування
Проєкт реалізувала група під керівництвом професора Синхепа Ю зі школи електротехніки KAIST спільно з командою професора Хануля Муна з Університету Донг-А. В основу розробки лягли ауксетичні структури — матеріали, здатні розширюватися одночасно вздовж і впоперек під впливом навантаження.
Традиційні еластичні дисплеї формуються шляхом нанесення світловипромінюючих елементів на розтяжну підкладку. Головна проблема такого підходу: коли підкладку розтягують в одному напрямку, вона стискається в іншому, що призводить до деформації тексту та зображень — вони сплющуються або викривлюються.
Попередні спроби задіяти ауксетичні структури дозволяли лише зберігати загальне співвідношення сторін дисплея, але не захищали окремі елементи зображення від локальних спотворень. Нова платформа вирішує цю проблему інакше.
Як працює нова платформа еластичних дисплеїв
Замість того щоб рівномірно поєднувати ауксетичну структуру з підкладкою по всій площі, дослідники застосували обчислювальний аналіз і вибіркове з’єднання лише тих точок, які забезпечують ізотропне — однакове в усіх напрямках — розширення. Завдяки цьому деформація скручування, що виникає в ауксетичній структурі під час розтягування, не передається на підкладку.
Ключова відмінність від попередніх рішень полягає в тому, що рівномірно розширюється не лише весь екран загалом, а й кожна окрема його ділянка — аж до рівня окремих літер і графічних елементів, які зберігають свою початкову форму.
Результати випробувань
Для перевірки ефективності розробки науковці багаторазово розтягували підкладку з нанесеними на неї буквами та зображеннями — горизонтально і вертикально. На відміну від традиційних підходів, за яких елементи зазнавали локальної деформації, новий метод дозволяв їм зберігати форму без жодних викривлень.
До платформи інтегрували світлодіодну матрицю, щоб перевірити її роботу як повноцінного еластичного дисплея. Навіть при розтягуванні на 15% одночасно по горизонталі та вертикалі екран зберігав стабільне функціонування та яскравість. Після багаторазових циклів розтягування падіння яскравості становило менш ніж 2%.
Перспективи застосування
Очікується, що технологія стане важливим елементом електроніки наступного покоління, здатної довільно змінювати форму. Серед потенційних сфер використання:
- носимі електронні пристрої;
- електронна шкіра;
- біосенсори;
- м’які роботи;
- вигнуті та еластичні дисплеї для споживчої електроніки.
Таким чином, до гнучких і складаних екранів, що вже набувають поширення на ринку, найближчим часом можуть додатися повноцінні еластичні дисплеї без спотворень — придатні для масового комерційного використання.
