Главная проблема существующих растягиваемых дисплеев заключается в искажении информации при деформации. Обычно такие экраны создаются путем размещения светоизлучающих элементов на эластичной подложке. Однако при растяжении подложка в одном направлении может расширяться, а в другом — сжиматься, из-за чего буквы и изображения деформируются.
Ученые обратились к ауксетическим структурам — материалам с нестандартной внутренней геометрией, которые при растяжении не истончаются, как обычная резина, а наоборот, увеличиваются одновременно и в длину, и в ширину. Этот эффект достигается за счет микроскопических ячеек-«шарниров», которые при натяжении раскрываются во все стороны наподобие зонтика. Предыдущие решения с ауксетическими структурами позволяли сохранять общий размер экрана, но не гарантировали сохранение формы отдельных элементов изображения.
Чтобы решить эту проблему, исследователи KAIST предложили новый метод проектирования. Вместо соединения ауксетической структуры с эластичной подложкой по всей площади команда использовала вычислительный анализ и выбрала только необходимые точки соединения. Такой подход позволяет контролировать направление деформации и обеспечивает равномерное расширение всей поверхности дисплея.
В новой конструкции каждый участок экрана при растяжении смещается наружу от своего первоначального положения без локальных искажений. Это позволяет сохранять форму не только всего дисплея, но и небольших элементов, например, отдельных букв, символов и изображений. Эксперименты показали, что при многократном растяжении по горизонтали и вертикали изображения на новой платформе сохраняли исходный вид, тогда как традиционные растягиваемые экраны демонстрировали заметные деформации.
Для проверки практической применимости технологии ученые встроили в платформу светодиодную матрицу и протестировали ее как полноценный растягиваемый дисплей.
Экран сохранял стабильную работу и яркость при растяжении до 15% в горизонтальном и вертикальном направлениях. После серии повторных растяжений на 15% снижение яркости составило менее 2%, что указывает на высокую устойчивость конструкции.
Разработка может стать основой для будущих гибких электронных устройств, включая носимую электронику, электронную кожу, медицинские биосенсоры, мягких роботов, а также изогнутые дисплеи для автомобилей и авиации.
