Un nuovo display sta prendendo forma

Aug 06, 2023

I display di forma, noti anche come display deformabili o display che cambiano forma, sono un'affascinante classe di tecnologie emergenti che mirano ad andare oltre i tradizionali schermi piatti consentendo cambiamenti fisici nella loro forma e aspetto. A differenza dei display convenzionali che sono statici, i display di forma offrono la capacità unica di trasformare le loro superfici, creando forme 3D dinamiche e texture tangibili. Questi display possono essere costruiti utilizzando vari materiali e meccanismi, come leghe a memoria di forma, attuatori pneumatici o pompe idrauliche.

Le potenziali applicazioni dei display di forme sono vaste e diversificate. Un caso d'uso importante è quello delle interfacce utente, dove questi display possono migliorare l'interazione e l'esperienza dell'utente. Immagina uno smartphone con un display dalla forma che fornisce feedback tattile per diverse funzioni, rendendo i pulsanti più distinti, o una console di gioco con controller che si trasformano fisicamente per adattarsi all'ambiente di gioco. Inoltre, la visualizzazione delle forme ha implicazioni significative nella realtà virtuale e nelle applicazioni di realtà aumentata, consentendo agli utenti di sentire e interagire con gli oggetti virtuali in modo più realistico.

Nonostante le entusiasmanti possibilità, gli attuali sistemi di visualizzazione delle forme devono affrontare alcune limitazioni significative che ne ostacolano l’adozione su vasta scala. Una sfida chiave è la risoluzione relativamente bassa dei display. La creazione di forme complesse o texture ad alta fedeltà richiede un numero elevato di singole unità attuatrici, il che può essere tecnicamente impegnativo e costoso da implementare. Inoltre, le frequenze di aggiornamento della visualizzazione delle forme tendono ad essere più lente di quelle degli schermi normali, con conseguenti ritardi visibili durante la trasformazione delle forme o l'aggiornamento delle texture. Molti display di forme si affidano anche a grandi sistemi esterni per azionare l'attuazione, che possono essere ingombranti e ingombranti, limitando le aree di applicazione pratica.

Un innovativo display dalla forma nuova creato dai ricercatori dell’Università del Colorado Boulder supera molti dei limiti dei sistemi esistenti. Questo lavoro potrebbe consentire una nuova generazione di display di forme ad alta fedeltà con velocità di aggiornamento rapide. Il display robotico morbido è inoltre dotato di un meccanismo per rilevare i tocchi con un elevato grado di precisione e implementa un sistema di controllo che consente l'attivazione individuale di ciascun pixel. E, cosa molto importante, questo display non richiede un grande sistema esterno per gestirlo.

I ricercatori hanno progettato una griglia 10 x 10 di celle attuatrici HASEL (elettrostatiche autoriparanti) amplificate idraulicamente. Questi attuatori elettroidraulici morbidi sono potenti e in grado di azionare ad alta frequenza. Una pelle superficiale elastica funge da barriera tra queste cellule e l'ambiente esterno. Un sensore a base magnetica privo di interferenze, incorporato nello strato più alto, è stato sfruttato per rilevare le deformazioni della pelle superficiale e riconoscere i tocchi con livelli di precisione molto elevati.

Il display risultante ha una risoluzione relativamente alta, almeno rispetto alle tecnologie esistenti. È stato anche dimostrato che ha una frequenza di aggiornamento fino a 50 Hz, che è estremamente buona per i display di forma e rivaleggia persino con le velocità a cui viene generalmente riprodotto il video. Inoltre, l'innovativo sistema di rilevamento del tocco elimina la necessità di sistemi esterni basati su fotocamera comunemente utilizzati in tali dispositivi. È stato sviluppato un sistema di controllo unificato in grado di pilotare tutti i pixel, consentendo a un microcontrollore integrato di pilotare il display, anziché a un sistema informatico esterno.

Sono stati condotti numerosi esperimenti in cui è stato dimostrato che il display è in grado, ad esempio, di muovere una palla sulla sua superficie secondo uno schema programmato. Potrebbe anche visualizzare testo scorrevole e rispondere ai tocchi degli utenti con una sensibilità di 0,1 mm. In una dimostrazione più avanzata, una banana veniva posizionata su una parte del display, mentre calcolava il peso e mostrava il valore su un'altra regione dello schermo. È stato inoltre dimostrato che è possibile sfruttare l'attivazione rapida per agitare e miscelare una fiala di liquido.