移動手持設備上的觸摸屏可以檢測用戶是否以及在何處觸摸屏幕，但是標準技術無法確定施加多少壓力。現在，加利福尼亞大學圣地亞哥分校和德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員已經展示了一種新的“力感應技術”，可以添加到任何類型的顯示器上，包括靈活的設備，以及潛在的其他用途遠遠超出觸摸屏在移動設備上顯示。

在加州大學圣地亞哥分校雅各布斯工程學院畢業之前，電氣和計算機工程專業的學生Siarhei Vishniakou（博士'16）與包括他的顧問，電氣工程教授Shadi Dayeh在內的同事一起分拆了一家初創公司Dimensional Touch。他還被納入NSF I-Corps I和II計劃，幫助學者將新技術商業化。

從那時起，該團隊已經證明基于氧化鋅的薄膜晶體管傳感器可以很容易地與廣泛用于控制觸摸屏的現有商用集成電路集成（其中已經使用了氧化鋅，銦鎵鋅氧化物的變體） 。“眾所周知，氧化鋅具有良好的壓電性能，制造商已經在顯示器中使用銦鎵鋅氧化物，”Dayeh說。“因此，在薄膜晶體管中使用氧化鋅似乎可以無縫集成到觸摸屏制造商已經使用的工藝流程中。”

Dayeh的團隊開發并優化了該技術，使其同時用作晶體管和力傳感器。“我們已經確定，我們可以通過在富氧環境中進行氧化鋅沉積來改善晶體管性能和壓力敏感性，”第一作者Vishniakou說。“該技術的成本也降低了，因為它可以集成到背板級的顯示器中。”

Dayeh是1月22日在線發表在Advanced Materials Technologies 期刊上的論文的高級作者。除了第一作者Vishniakou之外，Dayeh的合著者還包括其綜合電子和生物接口實驗室的其他三名研究生 - 陳仁杰，Yun Goo Ro和Cooper Levy，以及Christopher J. Brennan和Edward T. Yu教授。 UT奧斯汀的微電子研究中心。UT Austin的研究人員主要開創了掃描探針測量技術，并對加州大學圣地亞哥分校的綜合電子和生物接口實驗室的合作者建造的薄膜晶體管器件進行了壓電力測量。

Dayeh的專業技術涵蓋納米級電子材料和設備的創新組合及其在生物界面中的應用，還在加州大學圣地亞哥雅各布斯工程學院任命納米工程和材料科學與工程專業。

力感應允許用戶使用鉛筆或油漆刷在透明觸摸屏上繪制，以通過輕輕地或用更大的力在紙張或畫布上按壓來繪制更薄或更暗的線。雖然iPhone 7中引入的Apple觸摸技術需要在顯示器下添加額外的層，但最新技術可以為任何類型的顯示器添加力感應，包括靈活輕便的顯示器。

研究人員通過一系列測試，包括系統材料沉積，顯微鏡和壓電表征。最終結果：在薄的可彎曲玻璃晶圓上制造的一系列可擴展，高性能和固態力傳感器。“由于每個傳感器同時作為開關操作，基于氧化鋅薄膜晶體管技術的傳感器可以輕松擴展到非常大的區域，”Dayeh說。“我們還優化了它們，具有出色的壓力靈敏度，晶體管的高開關比和低延遲。”

實際上，延遲 - 傳感器檢測壓力存在的響應時間的延遲 - 下降到不到一毫秒，這比目前被認為足以成功商業化陣列壓力傳感器的延遲要好。此外，根據該論文，該團隊認為仍有“提高設備時間性能和靈敏度的巨大潛力”。

加州大學圣地亞哥分校的實驗部分在高通研究所的Nano3潔凈室設施中進行，該設施是國家科學基金會資助的圣地亞哥納米技術基礎設施（SDNI）的核心，該設施是國家納米技術協調基礎設施的成員。另外的透射電子顯微鏡工作在位于洛斯阿拉莫斯國家實驗室和桑迪亞國家實驗室的能源部用戶設施綜合納米技術中心（CINT）進行。

關于NSF I-Corps計劃，Vishniakou和Dayeh與該技術的幾個潛在合作伙伴或許可證持有者進行了會談。Dayeh認為該技術仍然適合商業化，但它可能需要制造一種近乎終端的設備，這種設備代表了制造商可以定制和銷售的真實產品，而無需進一步的研發。“我們的下一步是從現有的1英寸x 1'設備面積擴大到真正的手機大小的觸摸屏。我們還確定了能夠運行我們流程的制造工廠，目前我們正在與他們討論潛在的聯合開發。

“還有許多其他公司試圖將力感應引入觸摸屏，但我們的解決方案是唯一沒有移動部件的解決方案，可擴展到大尺寸，并且能夠使用現有的制造設備集成到顯示器背板中”。Apple的3-D Touch是潛在的競爭對手，但據Dayeh稱，與氧化鋅技術直接集成到顯示器主干時的重量相比，智能手機的重量顯著增加。加州大學圣地亞哥分校開發的技術可以節省大量成本。