Weltweit erstes Kleidungsstück mit integriertem Touchscreen, das Videos anzeigen und Berührungen erkennen kann

Das Forschungsteam der National University of Singapore stellte das weltweit erste Kleidungsstück mit integriertem Touchscreen vor. Sie entwickelten eine Faser, die sowohl Pixel- als auch Touch-Funktionalitäten bietet, und integrierten 54 solcher Fasern in die Ärmel, um diese Innovation zu schaffen. Assistenzprofessor Khudiyev erklärte: „Die Realisierung dieser Technologie ist darauf zurückzuführen, dass wir in der Lage sind, ein GUI-System in Form von Fasern zu konstruieren, das ähnlich wie traditionelle Fasern ist, jedoch direkt fortschrittliche elektronische Funktionen integriert.“

Das Team gab bekannt, dass der Ärmel Bilder und Videos anzeigen kann, auf Berührungen von Fingern reagiert und drahtlos mit anderen Geräten verbunden ist, während er gleichzeitig waschbar, atmungsaktiv und flexibel bleibt, ähnlich wie normale Kleidung. Diese Erfindung ermöglicht es, dass Kleidung als direkte Schnittstelle für die Gesundheitsdaten und digitalen Geräte des Trägers fungiert, ohne dass ein starrer Bildschirm erforderlich ist.

Anzeige- und Interaktionsfunktionen der Kleidung

Die Forscher wiesen darauf hin, dass die uns vertrauten Bildschirme, wie die auf Smartphones und Laptops, normalerweise auf flachen, starren Panels grafische Benutzeroberflächen (GUI) anzeigen und Interaktionen ermöglichen. Traditionelle Textilien, die aus eindimensionalen Fasern gewebt sind, haben nie diese Fähigkeit erreicht. Bis jetzt war es schwierig, einen vollfarbigen Touchscreen zu weben, der wie eine Faser funktioniert. Um einen faseraktivierten Bildschirm zu konstruieren, entwickelte das NUS-Team eine programmierbare Methode, um kleine Isolierkabel mit Verbindungspunkten zu erstellen, die genau an den Positionen liegen, die jeder Mikrochip benötigt. Laser belichten diese Positionen, während eine kontrollierte Oberflächenbenetzung das Schmelzlot nur an den programmierten Punkten verbindet, was es dem Team ermöglicht, über 20.000 elektrische Verbindungen zu integrieren und mehr als 5.000 Chips einzubinden.

Dieser verbundene digitale LED-Streifen wurde anschließend in eine mehrschichtige Faser integriert, wobei eine thermische Dehnungsmethode verwendet wurde, die es ermöglicht, in einem nur einen Millimeter dicken, zehn Meter langen Faden präzise Touch- und Pixel-Schichten zu bilden. Die Schichten unter den LEDs können Berührungen erkennen; das Drücken der Faser schließt den Stromkreis, und das Signal kann genau die Berührungsposition des Fingers anzeigen, wodurch die nächstgelegenen Pixel beleuchtet werden. Assistenzprofessor Khudiyev fügte hinzu: „Die Faser hat eine eindimensionale achsensymmetrische Geometrie, was es schwierig macht, komplexe Schaltungen mit Methoden zu konstruieren, die für traditionelle zweidimensionale elektronische Geräte entwickelt wurden.“

Wir haben diese Einschränkung durch eine neue Interkonnektionsarchitektur überwunden, die es ermöglicht, Tausende von Mikroelektronikgeräten entlang der Faser zu integrieren und zu verbinden.

Prototyp-Design und technische Details

Die Forscher gaben außerdem bekannt, dass in ihrem Prototyp 54 Pixel-Fasern, von denen jede 96 LEDs trägt, in den Unterarm des Ärmels eingewebt wurden, um einen Bildschirm mit 96 x 54 Pixeln zu bilden, der eine Größe von 168 mm x 105 mm hat und mit einer Bildwiederholfrequenz von 30 Bildern pro Sekunde und einer Farbtiefe von 8 Bit arbeitet. Jede Faser hat ihren eigenen Steuerkanal, sodass ein Ausfall einer Faser die normale Funktion benachbarter Fasern nicht beeinträchtigt und das System gleichzeitig mehrere Berührungen registrieren kann. Darüber hinaus integrierte das Team umgebende Fasern, die auf die gleiche Weise hergestellt wurden und Mikrofone, Lautsprecher sowie Sensoren zur Bewegungserfassung, zur Bestimmung des magnetischen Nordens, zur Temperaturmessung und zur Bewertung der Umgebungshelligkeit tragen.