根据发表在《科学机器人》（Science Robotics）期刊上的一项新研究，加州大学圣巴巴拉分校（UC Santa Barbara）的研究人员展示了一种显示技术，它不仅能呈现动态图形，还能让人从物理上触摸到这些图形。这项工作引入了薄型光触觉表面，其表面布满了毫米级的像素点，当受到短暂的光脉冲照射时，这些像素点会升起，形成可感知的凸起。
该项目始于加州大学圣巴巴拉分校教授扬·维塞尔（Yon Visell）在2021年提出的一个简单问题：绘制图像的光是否也能产生足够强烈的机械响应，从而让人感觉到？经过一年的建模和多次失败的原型尝试后，该校的马克斯·林南德（Max Linnander）在2022年底制作出了一个可行的概念验证装置。一个仅由小型二极管激光器的闪光驱动、不含任何嵌入式电子元件的单一像素，在被触摸时能产生清晰的可触知脉冲。
研究中描述的全套显示架构正是基于这项工作构建的。每个像素都由一个薄表面膜下方的微型气腔和一片悬浮的石墨薄膜组成。当被光照亮时，石墨薄膜吸收光能并将其转化为快速的温升。薄膜下方被加热的空气膨胀，将表面向上推起，位移最高可达一毫米。
指尖级别的精度
这种位移足以让用户以指尖级别的精度定位单个像素。由于同一个激光束既提供能量也负责寻址，因此面板不需要内部布线。一个扫描系统使光束高速扫过像素阵列，逐个激活像素，从而形成连续的视觉和触觉动画。
该团队已经制造出包含超过1500个独立可寻址像素的阵列，这相较于以往难以兼顾密度、速度和位移的触觉显示器而言，是一个重大进步。从2到100毫秒的响应时间使得这些面板能够再现流动的轮廓、形状和字符图案。在用户研究中，参与者能够准确追踪移动的刺激物，区分空间布局，并感知通过顺序激活像素产生的时间序列。
据研究人员称，光学寻址方案自然带来了可扩展性。更大的阵列可以使用现代投影仪中使用的同类紧凑型扫描激光器来驱动。他们还指出了其在汽车界面中的潜在应用，例如模拟物理控件，或者在读者手下可以重塑形状的电子文本或图表。
尽管这项工作仍处于原型阶段，但加州大学圣巴巴拉分校的团队通过将光直接转化为高分辨率的机械形变，为触觉显示器开辟了一条新路，使其行为方式更接近视觉显示器，能够将信息渲染成可供眼睛和手共同探索的图案。
