Тачскрины — обманчиво простая технология: лёгкое касание стекла запускает множество действий, но за этим стоят сложная электроника и производство. Учёные же создали новый способ сенсорного ввода, используя только ПВХ, лазерную печать и обычный тонер.
Источник изображения — newatlas.com
Исследователи из Технологического института Сибаура (SIT) в Японии разработали сенсорный интерфейс, который печатается узором из обычного тонера на прозрачном листе ПВХ на стандартном лазерном принтере. Проведя пальцем по такой поверхности, можно генерировать электрические сигналы, по которым определяются направление и скорость движения, распознаются узоры и буквы и даже различаются разные пользователи.
В основе — трибоэлектричество, тот самый эффект, что вызывает разряды статики после ходьбы по ковру. Когда два материала соприкасаются и разъединяются, между ними переходят электроны. Тонер электрически изолирует, поэтому напечатанные участки блокируют прямой контакт пальца с ПВХ, а открытые — разрешают. Двигаясь по чередующимся зонам, палец создаёт последовательность пиков напряжения.
Фактически отклик можно «программировать», меняя рисунок печати: шире открытые участки — шире пики, другое расстояние между ними — другие интервалы. По словам руководителя исследования, тонерный узор работает как «геометрическая маска», задающая, где и когда палец касается ПВХ. Сигнал при этом получается заметно чище и воспроизводимее, чем при простом трении пальцем.
Источник изображения — newatlas.com
Возможности оказались неожиданно богатыми. Система определяла направление скольжения и вычисляла скорость с погрешностью не более 3,5%, а с помощью машинного обучения классифицировала семь разных узоров с точностью 97,1% и распознавала все 26 букв алфавита с точностью 89,2%. В отдельном тесте она в 97,1% случаев верно определяла, кто из семи участников пользуется интерфейсом. После 1000 циклов скольжения износа тонера не нашли.
Есть и важные оговорки. Это не универсальный тачскрин: поверхность распознаёт лишь конечный набор заданных рисунком жестов, ближе к программируемому геймпаду, чем к экрану смартфона. Кроме того, самой поверхности не нужен источник питания, но для сбора и обработки сигнала электроника всё же требуется. Испытания проводились в лабораторных условиях, так что поведение при десятках тысяч касаний или влажных пальцах ещё предстоит проверить.
И всё же превратить обычный лазерный принтер в инструмент для изготовления программируемых сенсорных поверхностей — идея подкупающе простая. Такой подход может пригодиться там, где привычные тачскрины громоздки или дороги: в одежде, гибких носимых устройствах, простых IoT-гаджетах. Исследование опубликовано в журнале Nano Energy.
