把显示屏织进衣服:触摸感知数字像素纤维让服装变成可交互界面

科研人员研发出集显示、触控与计算于一体的数字像素纤维,织入衣袖后形成高刷新率柔性界面,可耐清洗且透气。

把显示屏织进衣服:触摸感知数字像素纤维让服装变成可交互界面

可穿戴计算一直被寄予厚望,人们期待衣物能像智能手机一样进行信息交互。然而传统图形界面高度依赖平整且刚硬的显示屏,这与由一维纤维交织而成的柔软纺织品存在天然的维度错位。虽然近年来柔性显示和纤维显示技术取得了一些进展,但要在单根纤维上同时实现高吞吐量、信息丰富且可数字寻址的交互界面,依然是一道难以跨越的技术鸿沟。

为了解决这一难题,一项研究开发出一种全新的数字像素纤维。这种纤维在单根结构内部集成了可寻址像素、沿传输轴延伸的电路以及同轴触控感知层。通过将微型电子元件与触控门控电阻路径系统相结合,纤维内部形成了一条线性电路。

这条电路不仅是显示屏的骨干,还承担着计算总线的功能。此外,纤维外围还集成了多模态传感器和执行器,能够支持生理信号、惯性运动、光学和声学的输入与输出。

把显示屏织进衣服:触摸感知数字像素纤维让服装变成可交互界面

在制造工艺方面,这种纤维采用了热拉制技术。包含可寻址发光二极管的阵列条从上方线轴持续供料,在牵引辊的拉力下平稳进入加热炉。在稳定的拉伸比下,发光组件被平滑包裹在软化的包覆层中,同时形成感知层。

此外,研究人员还采用了程序化激光剥离绝缘层技术和自动微量焊膏喷涂技术,确保了器件的高精度集成。令人瞩目的是,这种像素纤维具备极佳的防水性能,即使完全浸入水中也能稳定运行。同时,它还保持了日常纺织品所需的柔韧性、耐洗性、透气性和机械耐久性。

研究人员将这种数字像素纤维织入衣服前臂袖口位置,成功构建出一个完整的衣物图形用户界面。该界面拥有96×54像素的显示分辨率,支持每秒30帧的刷新率和8位色彩深度。该系统不仅能呈现动态图形,还支持音视频播放、无线数据传输和交互式计算。

使用者可以通过触控袖口来操作两页菜单系统,实现计算器、体温监测、图像显示、指南针读取、语音控制、蓝牙数据传输以及自动旋转和亮度自适应等丰富功能。数据与代码已在GitHub公开共享。这项成果将显示、感知与计算融为一体,为打造智能穿戴服装铺平了道路。

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