Penyelidik Singapura Tenun Skrin Sentuh Boleh Basuh ke dalam Lengan Pakaian

Lengan pakaian dengan 5,184 piksel dan kawalan sentuh

Penyelidik di Universiti Nasional Singapura (NUS) menyulam 54 gentian elektronik ke dalam lengan pakaian untuk menghasilkan skrin sentuh berwarna yang boleh memainkan video, menjalankan kalkulator dan memaparkan suhu badan. Setiap gentian membawa 96 diod pemancar cahaya kecil, menjadikan skrin fabrik itu mempunyai 5,184 piksel, manakala lapisan penderia membolehkannya bertindak balas apabila jari menekan permukaannya.

Prototaip itu menggabungkan paparan berukuran 168 milimeter kali 105 milimeter dengan mikrofon, pembesar suara dan penderia. Menurut universiti itu, pancaran cahaya dan tindak balas sentuhannya hampir tidak berubah selepas 50 kali dibasuh menggunakan mesin basuh dengan detergen dan dibengkokkan 1,000 kali pada jejari hanya 5 milimeter.

NUS menyifatkan peranti itu sebagai skrin sentuh pertama di dunia yang terbina dalam pakaian. Dalam pengumuman penyelidikannya, universiti itu berkata pasukan berkenaan menerbitkan dapatan mereka dalam Nature pada 21 Oktober 2026. Penolong Profesor Tural Khudiyev dari Jabatan Sains dan Kejuruteraan Bahan di Kolej Reka Bentuk dan Kejuruteraan NUS mengetuai kajian itu.

Elektronik berada di dalam benang

Skrin pada lengan pakaian itu diperbuat daripada gentian yang mengandungi komponen penghasil cahaya dan penderia sentuh. Setiap benang berbilang lapisan itu setebal kira-kira 1 milimeter, dan penyelidik menyatakan mereka menghasilkan benang sepanjang 10 meter. Angka 54 merujuk kepada gentian piksel yang digunakan pada lengan pakaian itu, bukannya ketebalannya.

Khudiyev berkata kemajuan itu bergantung pada penciptaan blok asas antara muka pengguna grafik, iaitu kawalan visual yang digunakan orang untuk berinteraksi dengan peranti, dalam bentuk gentian. Beliau menjelaskan cara penyelidik menyambungkan sejumlah besar komponen elektronik di sepanjang benang yang sempit:

Kami mengatasi batasan ini melalui seni bina sambungan baharu, yang membolehkan ribuan peranti mikroelektronik disepadukan dan disambungkan di sepanjang gentian.

Hasilnya, paparan dan kawalannya terbina dalam bahan pakaian. Pemakai boleh melihat maklumat dan menekan permukaan tekstil yang sama untuk berinteraksi dengannya.

Bagaimana ribuan cip dimuatkan ke dalam gentian

Penyelidik terlebih dahulu membangunkan kaedah boleh atur cara untuk membuat sambungan elektrik di sepanjang wayar kecil berpenebat. Laser mendedahkan wayar pada titik terpilih, lalu mewujudkan tempat untuk menyambungkan cip mikro individu.

Pateri cair, iaitu logam yang digunakan untuk mencantumkan komponen elektronik, kemudian disalurkan ke lokasi yang terdedah itu. Dengan mengawal cara pateri cecair merebak pada permukaan, pasukan itu memastikan ia melekat pada titik yang ditetapkan. Kaedah itu menghubungkan lebih daripada 5,000 cip melalui lebih 20,000 sambungan elektrik.

Proses penarikan terma kemudian memasukkan jalur LED digital yang telah disambungkan itu ke dalam gentian berbilang lapisan. Hasilnya ialah benang dengan lapisan berasingan untuk memaparkan cahaya dan mengesan sentuhan, yang disusun bersama sepanjang benang itu.

Lapisan penderia sentuh terletak di bawah LED. Menekan gentian melengkapkan litar elektrik, dan isyarat yang terhasil mengenal pasti lokasi jari menyentuhnya. Sistem itu kemudian boleh menyalakan piksel yang paling hampir. Ringkasnya, benang itu memaparkan sesuatu dan mengesan apabila seseorang menekannya.

Perkara yang boleh dipaparkan pada skrin

Lengan pakaian itu mempunyai resolusi 96 kali 54 piksel dan dikemas kini 30 kali sesaat. Piksel ialah salah satu titik kecil yang membentuk imej; kadar segar semula menerangkan kekerapan paparan dikemas kini. NUS menyatakan kedalaman warna 8-bit, iaitu ukuran cara maklumat warna diwakili.

Prototaip itu boleh memaparkan foto dan memainkan video pada kadar 30 bingkai sesaat, atau 25 bingkai sesaat apabila video disertakan audio yang disegerakkan. Ia juga boleh menerima imej melalui Bluetooth, membolehkan peranti lain menghantar kandungan visual secara wayarles ke pakaian itu.

Skrin itu mempunyai jauh lebih sedikit piksel berbanding telefon pintar moden, jadi foto, teks dan video yang dipaparkan mempunyai perincian terhad. Kelebihan utamanya pada masa ini ialah membuktikan bahawa tekstil boleh menggabungkan paparan berwarna dengan kawalan sentuh, sambil kekal cukup fleksibel untuk dipakai.

Setiap satu daripada 54 gentian paparan mempunyai saluran kawalannya sendiri. Jika satu talian mengalami kerosakan, talian bersebelahan boleh terus berfungsi. Sistem itu juga mengesan beberapa sentuhan serentak, menjadikannya lebih fleksibel berbanding kawalan tekstil yang hanya mengesan satu tekanan.

Kalkulator, kompas dan kawalan suara

Gentian elektronik tambahan memberikan lengan pakaian itu fungsi selain memaparkan imej. Gentian tersebut membawa mikrofon, pembesar suara dan penderia yang mengesan pergerakan, arah utara magnetik, suhu dan tahap kecerahan persekitaran.

Secara bersama, komponen ini membolehkan prototaip itu menjalankan kalkulator, memaparkan galeri foto, berfungsi sebagai kompas dan bertindak balas terhadap arahan suara. Penderiaan pergerakan dan cahaya juga membolehkan skrin berputar serta melaraskan kecerahannya secara automatik.

Fungsi tersebut menyerupai beberapa ciri yang terdapat pada telefon pintar awal, tetapi diagihkan melalui benang dan bukannya tertumpu pada panel tegar. Bagi pemakai, ini boleh bermakna mereka dapat menyemak arah, melihat imej yang diterima atau menggunakan kawalan ringkas terus pada lengan pakaian.

Penderiaan suhu melangkaui paparan pada lengan. Apabila gentian penderia suhu diletakkan di bawah lengan, pakaian itu boleh membaca suhu badan dan memaparkan hasilnya pada skrin. Oleh itu, penderia dan paparan boleh berada di bahagian pakaian yang berbeza tetapi berfungsi bersama.

Apakah hasil ujian basuhan dan lenturan?

Pakaian itu melalui 50 kali basuhan menggunakan detergen dalam mesin basuh biasa. NUS berkata pancaran cahaya dan tindak balas sentuhannya hampir tidak berubah selepas itu. Kedua-dua ukuran tersebut menilai sama ada paparan masih menghasilkan cahaya dan masih mengesan input pengguna.

Penyelidik juga membengkokkan tekstil itu sebanyak 1,000 kali pada jejari 5 milimeter dan sekali lagi mendapati hanya sedikit perubahan pada prestasi paparan dan sentuhan. Keupayaan untuk dibengkokkan penting kerana lengan pakaian perlu bergerak berulang kali apabila pemakai menghulurkan tangan, memusingkan lengan atau melipat pakaian.

NUS berkata paparan yang siap itu mempunyai kebolehnafasan setanding kapas, poliester dan denim. Kebolehnafasan membolehkan udara dan lembapan menembusi pakaian, sekali gus membantu menjelaskan mengapa tekstil yang dipenuhi elektronik mungkin masih selesa dipakai.

Universiti itu turut berkata paparan tersebut mematuhi had keselamatan yang ditetapkan untuk sentuhan dengan kulit. Secara bersama, hasil ujian basuhan, lenturan, kebolehnafasan dan keselamatan menangani beberapa tuntutan praktikal yang perlu dipenuhi pakaian biasa, selain tugas berasingan untuk memastikan elektronik berfungsi.

Mengapa penjagaan kesihatan menjadi sasaran

Khudiyev mengenal pasti bidang penjagaan kesihatan sebagai salah satu kegunaan berpotensi bagi pakaian yang menggabungkan penderia, paparan dan kawalan. Prototaip itu sudah menggabungkan bacaan suhu badan dengan cara untuk pemakai melihatnya terus pada pakaian.

Beliau menghuraikan potensi yang lebih luas, iaitu pakaian mengumpul maklumat fisiologi, yakni ukuran berkaitan fungsi tubuh, dan membolehkan pemakai mengakses maklumat itu melalui tekstil:

Pakaian boleh mengumpul maklumat fisiologi secara berterusan melalui penderia berasaskan gentian dan membolehkan pemakai mengakses serta berinteraksi dengan maklumat itu secara langsung melalui pakaian mereka. Jika digabungkan dengan kecerdasan buatan (AI), teknologi ini boleh membolehkan pemantauan kesihatan, maklum balas dan bantuan yang diperibadikan.

Manfaat praktikalnya terletak pada hubungan antara pengukuran dengan akses kepada maklumat. Penderia boleh mengumpul bacaan di bahagian lain pakaian, manakala lengan menyediakan tempat yang jelas untuk menyemaknya serta permukaan sentuh untuk memilih maklumat.

Pemantauan berterusan, bantuan diperibadikan dan fungsi kesihatan lain masih menjadi matlamat pembangunan. Setakat ini, kajian tersebut tertumpu pada prototaip yang menunjukkan bagaimana penderiaan, paparan dan interaksi boleh berkongsi platform tekstil.

Paparan lebih tajam dan mesin tekstil standard

Pasukan NUS merancang untuk mengusahakan resolusi lebih tinggi, penderiaan yang lebih bersepadu dan kecerdasan buatan yang beroperasi pada peranti itu sendiri. Pemprosesan maklumat secara setempat membolehkan sistem tekstil mengendalikan sesetengah tugas menggunakan elektroniknya sendiri.

Menurut universiti itu, cip mikro yang lebih kecil dan gentian yang lebih nipis menawarkan laluan kepada skrin yang lebih tajam dan besar. Unsur penghasil cahaya yang disusun lebih rapat membolehkan paparan menunjukkan perincian lebih halus, sekali gus menangani salah satu batasan utama prototaip semasa.

Susunan komponen di sepanjang gentian juga penting dalam proses pembuatan. NUS berkata versi yang lebih nipis boleh dikait, ditenun atau disulam menggunakan mesin industri standard. Ini akan menghubungkan teknologi gentian elektronik dengan kaedah yang sudah digunakan untuk menghasilkan pakaian.

Pasukan itu turut melihat potensi kegunaan bagi menjejak tanda kesihatan dan memberikan maklum balas melalui sentuhan. Fungsi ini akan memperluas peranan pakaian itu daripada sekadar memaparkan maklumat kepada mengesan keadaan pemakai dan berkomunikasi dengan lebih daripada satu cara.

Daripada lengan pakaian berfungsi kepada pakaian yang boleh dibeli

Penyelidik menggabungkan beberapa fungsi dalam satu pakaian: skrin berwarna, berbilang input sentuh, penerimaan imej tanpa wayar, bunyi dan penderiaan persekitaran. Ujian ketahanan menambah dimensi praktikal kerana lengan pakaian itu terus berfungsi selepas dibasuh dan dibengkokkan berulang kali.

Tarikh pelancaran komersial dan harga belum diumumkan. Langkah seterusnya yang dinyatakan tertumpu pada peningkatan perincian imej serta penyepaduan penderiaan dan AI dengan lebih rapat, bukannya menetapkan tarikh pakaian berskrin sentuh akan mula dijual.

Kemajuan paling berguna daripada prototaip itu ialah cara fungsi-fungsi tersebut berkongsi fabrik. Bacaan boleh diperoleh daripada satu bahagian pakaian, dipaparkan pada bahagian lain dan dipilih dengan menekan menggunakan jari, sementara bahan itu terus boleh dibengkokkan dan membenarkan udara melaluinya. Gabungan ini menyediakan platform nyata untuk dikembangkan oleh penyelidik.

Perkara Utama

• Penyelidik NUS menyepadukan 54 gentian elektronik ke dalam lengan pakaian untuk menghasilkan skrin sentuh berwarna dengan 5,184 piksel.
• Paparan itu berukuran 168 milimeter kali 105 milimeter, menyokong berbilang sentuhan dan dikemas kini 30 kali sesaat.
• Prototaip itu memainkan video, menjalankan kalkulator, menerima imej melalui Bluetooth dan memaparkan suhu badan.
• Pancaran cahaya dan tindak balas sentuhan hampir tidak berubah selepas 50 kali basuhan mesin dan 1,000 kali dibengkokkan dengan ketat.
• Pasukan itu merancang untuk menghasilkan paparan lebih tajam, penderiaan lebih bersepadu dan AI dalam sistem tekstil.
• Tarikh pelancaran komersial atau harga belum diumumkan.