Advanced Functional Materials:非接触式自驱动屏幕传感器

触摸式的屏幕传感器作为最重要的人机交互界面之一,已广泛应用于智能手机、平板电脑、智能手表等各种个人电子设备当中。其中电容式屏幕传感器是目前触摸屏中最常用的传感器类型,在智能电子设备中得到了广泛的应用。然而,传统的电容式触摸屏传感器的工作主要依赖于手指与屏幕的接触,只能够识别有限的手势类型,例如触摸和滑动。这种操控方式限制了人体手部运动的多样性。如果对电子屏幕的操控不需要接触的动作,就能给人手的运动带来更多的自由,更多种类型的手势可以被识别,人机交互的体验也将变得更加便捷与高效。非接触的操控方式还可以显著提高用户的操控体验、舒适性和卫生性。因此非接触式的屏幕传感器是人机交互技术进一步发展所亟需的。

郑州大学毛彦超副教授课题组报道了一种基于摩擦起电和静电感应原理的非接触式自驱动屏幕传感器。这种屏幕传感器能够以非接触的方式感应人体自身所带的电荷,并根据手部运动产生相应的自驱动电信号,其工作不依赖于持续的电流供给,减少了对电子设备电池续航能力的损耗。该传感器基于石墨烯和PET衬底,整个器件轻量、柔性、透明,可以很方便地集成在电子设备的屏幕当中。这种屏幕传感器可以通过不接触的工作方式识别多种类型的手势,例如手指以不同的速度下降或上升、握拳、张手、翻转手掌等动作。基于这种非接触式屏幕传感器进一步开发了非接触式智能屏幕控制系统,该系统可以通过非接触的操控方式解锁智能手机的操作界面。该工作提出了将人体自身所带的电荷参与到非接触式摩擦电自驱动传感当中的概念,为开发新一代电子屏幕传感器提供了一种非接触操控的设计理念。采用非接触式手势感知技术的屏幕传感器将为用户提供更大的操控自由度,能够使人机交互变得更加高效和富有乐趣。

相关工作以“Triboelectric Touch-Free Screen Sensor for Noncontact Gesture Recognizing”为题,发表于Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201907893)上。