Un nouvel affichage prend forme

Aug 06, 2023

Les écrans de forme, également appelés écrans déformables ou écrans à changement de forme, constituent une classe fascinante de technologies émergentes qui visent à aller au-delà des écrans plats traditionnels en permettant des changements physiques dans leur forme et leur apparence. Contrairement aux écrans conventionnels statiques, les écrans de formes offrent la capacité unique de transformer leurs surfaces, créant ainsi des formes 3D dynamiques et des textures tangibles. Ces écrans peuvent être construits à l'aide de divers matériaux et mécanismes, tels que des alliages à mémoire de forme, des actionneurs pneumatiques ou des pompes hydrauliques.

Les applications potentielles des affichages de formes sont vastes et diverses. Un cas d’utilisation important concerne les interfaces utilisateur, où ces écrans peuvent améliorer l’interaction et l’expérience utilisateur. Imaginez un smartphone avec un écran de forme qui fournit un retour tactile pour différentes fonctions, rendant les boutons plus distincts, ou une console de jeu avec des contrôleurs qui se transforment physiquement pour s'adapter à l'environnement du jeu. De plus, les affichages de forme ont des implications significatives dans les applications de réalité virtuelle et de réalité augmentée, permettant aux utilisateurs de ressentir et d'interagir avec des objets virtuels de manière plus réaliste.

Malgré des possibilités intéressantes, les systèmes d’affichage de formes actuels sont confrontés à des limitations importantes qui entravent leur adoption généralisée. L’un des principaux défis réside dans la résolution relativement faible des écrans. La création de formes complexes ou de textures haute fidélité nécessite un grand nombre d'unités d'actionneurs individuelles, ce qui peut être techniquement difficile et coûteux à mettre en œuvre. De plus, les taux de rafraîchissement des affichages de formes ont tendance à être plus lents que ceux des écrans classiques, ce qui entraîne des retards visibles lors de la transformation des formes ou de la mise à jour des textures. De nombreux écrans de forme s'appuient également sur de grands systèmes externes pour piloter l'actionnement, ce qui peut être encombrant et encombrant, limitant les domaines d'application pratique.

Un nouvel affichage de forme innovant créé par des chercheurs de l'Université du Colorado à Boulder surmonte bon nombre des limitations des systèmes existants. Ces travaux pourraient permettre une nouvelle génération d’écrans de forme haute fidélité avec des taux de rafraîchissement rapides. L'affichage robotique logiciel dispose également d'un mécanisme permettant de détecter les contacts avec un haut degré de précision et met en œuvre un système de contrôle qui permet l'actionnement individuel de chaque pixel. Et surtout, cet écran ne nécessite pas de gros système externe pour le piloter.

Les chercheurs ont conçu une grille de 10 x 10 de cellules d’actionneurs électrostatiques auto-réparateurs à amplification hydraulique (HASEL). Ces actionneurs électrohydrauliques souples sont à la fois puissants et capables d'actionner à haute fréquence. Une peau superficielle élastique sert de barrière entre ces cellules et l’environnement extérieur. Un capteur magnétique sans interférence, intégré dans la couche supérieure, a été utilisé pour détecter les déformations de la peau superficielle afin de reconnaître les touches avec des niveaux de précision très élevés.

L'affichage résultant a une résolution relativement élevée, du moins par rapport aux technologies existantes. Il a également été démontré qu'il a un taux de rafraîchissement allant jusqu'à 50 Hz, ce qui est extrêmement bon pour les affichages de formes et rivalise même avec les vitesses auxquelles la vidéo est généralement lue. Et le système de détection tactile innovant élimine le besoin de systèmes externes basés sur des caméras qui sont couramment utilisés dans de tels appareils. Un système de contrôle unifié a été développé pour piloter tous les pixels, ce qui a permis à un microcontrôleur intégré de piloter l'affichage, plutôt qu'à un système informatique externe.

Un certain nombre d'expériences ont été menées dans lesquelles l'écran s'est avéré capable, par exemple, de déplacer une balle sur sa surface selon un motif programmé. Il pourrait également afficher du texte défilant et répondre aux touches des utilisateurs avec une sensibilité de 0,1 mm. Dans une démonstration plus avancée, une banane était placée sur une partie de l’écran, tandis qu’elle calculait le poids et affichait la valeur sur une autre partie de l’écran. Il a également été démontré que l’actionnement rapide pouvait être exploité pour secouer et mélanger un flacon de liquide.