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史丹佛大学开发柔性、可拉伸IC，成功驱动Micro LED屏幕

MicroLEDDisplay

2024-03-28

导读：他们的软性集成电路（IC）现在能驱动 Micro LED 屏幕，并检测比人类指尖更灵敏的点字阵列

小型可穿戴或植入式电子设备有助于监测健康情况、诊断疾病，但做到这点必须不加重或损害周围细胞，且要够柔软、不刮伤和伤害组织，移动时需与组织一起弯曲和伸展。

来源：史丹佛大学

史丹佛大学十多年来一直研究类似皮肤的可拉伸电子设备，终于开发一款类似皮肤的 IC 设计和制程，比最初版本小五倍，运行速度则提高 1,000 倍，这个研究结果也于 3/13 记录在《自然》（Nature）杂志中。

研究人员证明，他们的软性集成电路（IC）现在能驱动 Micro LED 屏幕，并检测比人类指尖更灵敏的点字阵列（braille array）。

史丹佛大学化学工程教授、该论文资深作者鲍哲南（Zhenan Bao）指出，可拉伸集成电路第一次变得够小够快，能满足许多应用，有望使可穿戴传感器和植入式神经及肠道探针更灵敏，操作更多传感器并降低功耗。

▲ 连接到人类手指的主动矩阵传感器阵列。（来源：史丹佛大学）

该电路核心是可拉伸晶体管，由半导体奈米碳管和软弹性电子材料制程，与又硬又脆的硅不同，夹在弹性材料间的奈米碳管具有鱼网状结构，使其在拉伸和变形时仍能继续发挥作用。晶体管和电路及可拉伸半导体、导体和介电材料被图案化到可拉伸基板上。

鲍哲南表示，这是多年的材料和工程研发成果，不仅需要开发新材料，还需开发电路设计和制造电路的制程。有很多层叠加在一起，如果有一层不起作用，就必须从头开始。

在最新展示中，研究人员在 1 平方毫米的空间内装入 2,500 多个传感器和晶体管，形成主动矩阵触觉阵列，灵敏度是人类指尖十倍以上。这个传感器阵列可检测微小形状的位置和方向，或辨识点字中单字。根据研究人员的说法，使用点字时通常只能感知一个字母，有了这么高的分辨率，只需轻轻一碰，就能感知整个单词、甚至整个句子。

▲ 附在一粒白芝麻上的高密度晶体管阵列，1 平方毫米的面积上有 1,000 个晶体管。（来源：史丹佛大学）

此外，研究人员还利用可拉伸电路，驱动刷新率为 60 Hz 的 Micro LED 显示器。先前的版本因为可拉伸电路体积小、速度不够快，无法产生足够电流来实现这一目标。

该研究团队博士后研究员、论文共同第一作者 Can Wu 指出，初步结果表明，我们的晶体管可驱动计算机显示器中常用的商用显示器；高密度、柔软、可适配的感测阵列可以让我们大范围、高分辨率地感知人体讯号，例如来自大脑和肌肉的讯号。

但实现商业化前，团队仍面临一些阻碍，如身体和组织运动会导致电路的电气特性发生变化，目前团队正研究能减少这些影响的设计。鲍哲南表示，这项技术还能用于软性机器人技术，赋予机器人更贴近人类的感测功能，工作时更安全。

来源：科技新报