요청 시 팝업되는 촉각 터치스크린 버튼

18년 2023월 XNUMX일(나노 워크 스포트라이트) 많은 전자 장치에서 터치스크린은 전자 장치와 인터페이스하는 주요 수단으로 물리적 버튼과 손잡이를 대체해 왔습니다. 그러나 터치스크린에는 큰 단점이 있습니다. 시각에만 전적으로 의존하고 촉각 피드백을 제공하지 않는다는 것입니다. 우리는 느낌으로 컨트롤을 찾고, 만족스러운 "클릭"으로 버튼을 누르고, 행동을 확인하는 질감 있는 신호를 받는 능력을 상실합니다. 연구자들은 터치 스크린에 촉각 감각을 복원하기 위한 다양한 접근 방식을 추구해 왔습니다. 그러나 기술적 제약과 복잡한 엔지니어링으로 인해 발전이 방해를 받았습니다. 텍스처를 모방하는 전극과 화면을 국지적으로 진동시키는 액추에이터와 같은 솔루션은 일부 촉각 효과를 대략적으로 추정할 수 있습니다. 그러나 실제 기계식 버튼을 누르는 직관적인 느낌과 기능을 재현하는 것과는 거리가 멀습니다. 최근 소재의 발전으로 다재다능하고 빠른 터치 피드백에 필요한 핵심 구성 요소가 현실화되었습니다. 새로운 박막 폴리머는 기존의 탄성 소재로는 달성할 수 없는 큰 변형과 고전압 작동을 가능하게 합니다. 첨단 제조 방법을 통해 밀리미터 두께 미만의 필름을 조립하고 정밀하게 구조화할 수 있습니다. 또한 유연한 인쇄 전자 장치의 개발로 터치 표면과의 원활한 통합이 가능해졌습니다. 이러한 혁신을 활용하여 스위스 EPFL의 연구원들은 필요에 따라 물리적 버튼을 생성하여 터치스크린을 촉각적으로 만드는 초박형 햅틱 인터페이스인 "PopTouch"를 만들었습니다. 인터페이스는 1.5mm의 탄성 피부 아래에 있는 작은 "탁셀(taxel)" 액추에이터 배열로 구성됩니다. XNUMX볼트 이상의 전압을 가하면 탁셀이 닫히고 액체가 XNUMX밀리미터나 튀어나와 버튼을 형성하는 팽창하는 상부 기포로 옮겨집니다. 사용자는 이러한 버튼을 느낌으로 탐색하고 기존 컨트롤과 마찬가지로 견고한 기계적 클릭으로 누를 수 있습니다. 팀은 연구 결과를 다음과 같이 발표했습니다. 고급 재료 (“PopTouch: 누를 수 있는 버튼을 갖춘 XNUMXmm 미만 두께의 동적으로 재구성된 햅틱 인터페이스”).

PopTouch: 누를 수 있는 버튼을 갖춘 XNUMXmm 미만 두께의 동적으로 재구성된 햅틱 인터페이스

a) HAXEL(수압 증폭 정전기 압축 탁셀)은 유전체 액체로 채워진 유연한 유전체와 전극의 층으로 구성된 파우치입니다. 고정된 HAXEL은 사용된 재료에 따라 투명하거나 불투명할 수 있습니다. b) HAXEL의 작동 메커니즘: 전극 사이에 고전압을 가하면 전극 사이에 정전기력이 생성되어 두 개의 지퍼 층을 함께 당기고 액체를 중앙의 신축성 실리콘 캡으로 밀어 넣어 사용자가 느낄 수 있는 돌출된 버튼을 생성하고 누르다. (Wiley-VCH Verlag의 허가를 받아 재인쇄됨) 이 획기적인 햅틱 인터페이스를 가능하게 하는 핵심 혁신은 정전기 지퍼 액추에이터에 고정 탭을 추가한 것입니다. 이 앵커는 하중이 가해질 때 지퍼 레이어가 벗겨지는 메커니즘을 완전히 바꿔 버튼의 고정 강도를 300밀리뉴턴 미만에서 4뉴턴 이상으로 높여 실제적인 클릭 감각을 가능하게 합니다. 동적으로 위치를 유지하기 위해 복잡한 구동 신호가 필요한 이전 압축 인터페이스와 달리 고정된 탁셀은 간단한 DC 전압을 사용하여 버튼당 6밀리와트로 작동합니다. 연구원들은 PopTouch를 두 가지 방법으로 구현했습니다. 즉, 가상 GUI 요소와 일치하는 재구성 가능한 촉각 버튼을 생성하기 위해 디스플레이 위에 배치된 투명한 인터페이스로, 그리고 모든 제품 표면에서 상호 작용을 감지하고 버튼을 렌더링할 수 있는 얇은 센서 스킨으로 구현했습니다. 투명 버전은 고전압 작동에도 불구하고 여전히 75%의 가시광선 투과율을 허용하는 새로운 투명 전도성 및 유전체 폴리머를 사용합니다. 센서형 변형에는 버튼 변위에 따라 자유롭게 움직이면서 적용된 힘을 변환하는 변형 완화 부동 요소로 구성된 인쇄된 압전 필름이 통합되어 있습니다. PopTouch는 터치스크린을 위한 다양한 촉각 피드백의 대량 배포를 향한 유망한 단계를 보여줍니다. 저전력 예산, 얇고 유연한 폼 팩터, 투명성 및 센서 통합 기능은 이전 접근 방식이 직면한 여러 장벽을 극복합니다. 연구원들은 추가적인 재료 및 신뢰성 최적화를 통해 실제 적용에 대한 견고성을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 그러나 이미 PopTouch는 사용자가 가상 터치스크린의 유연성을 위해 기계적 인터페이스의 만족스러운 느낌을 희생할 필요가 없는 미래를 가리키고 있습니다.

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마이클
버거