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Forscher weben multifunktionalen Touchscreen aus Garn in Pulloverärmel ein
Ein gewebtes Display zeigt Fotos und Videos an, reagiert auf Berührungen und kann allerlei Funktionen ausführen.
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It was translated with technical assistance and editorially reviewed before publication.
Wissenschaftler des College of Design and Engineering (CDE) der National University of Singapore (NUS) haben eine Faser entwickelt, aus 54 von ihnen ein flexibles Display hergestellt und in einen Ärmel eines Pullovers integriert. Die Faser reagiert auf Berührungen, sodass das Display zusätzlich Touch-Befehle ausführt. Der Screen ist flexibel, waschbar und atmungsaktiv wie herkömmliche Kleidung.
Die Forscher mussten zunächst ein Verfahren entwickeln, mit dem in die Faser eingebettete LEDs für das Display einzeln angesteuert werden können, geht aus der Studie „Touch-sensing digital pixel fibre enables interactive garment GUI“ hervor, die in Nature erschienen ist. Die Wissenschaftler nutzen eine programmierbare Methode, um Verbindungspunkte entlang winziger isolierter Drähte dort zu erzeugen, wo Mikrochips sie benötigen. Mit einem Laser werden diese Stellen freigelegt. Geschmolzenes Lot wird durch kontrollierte Oberflächenbenetzung gezielt an den programmierten Verbindungspunkten aufgebracht. Den Forschern ist es damit gelungen, mehr als 5000 Chips mit über 20.000 elektrischen Verbindungen zu integrieren.
Der so entstandene Streifen aus den miteinander verbundenen, einzeln ansprechbaren LEDs arbeiteten die Wissenschaftler mittels eines thermischen Ziehverfahrens in eine Mehrschichtfaser ein. Mit dieser Methode kann auch die für die Touch-Funktion benötigte berührungsempfindliche Schicht präzise platziert werden. Herausgekommen ist eine Faser mit einem Durchmesser von einem Millimeter und einer Länge von 10 m. Bei Berührung der Faser an einer beliebigen Stelle werden Stromkreise geschlossen, sodass der Touch registriert und etwa die nächstgelegenen Pixel aufleuchten.
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Die CDE-Forscher erzeugten aus 54 dieser Fasern ein flexibles Display, indem sie die Fasern in einen textilen Pulloverärmel einwebten. Jede der Fasern umfasst jeweils 96 LEDs. Daraus entstand ein Display mit einer Größe von 168 mm × 105 mm bei einer Auflösung von 96 × 54 Pixel. Das reicht aus, um damit einfache Bedienoberflächen, Fotos mit 8-Bit-Farbtiefe und Videos mit 30 FPS abzubilden. Die Fasern werden jeweils über einen separaten Steuerungskanal angesteuert. Tritt in einer Faser ein Fehler auf, so hat das keine Auswirkungen auf die anderen Fasern.
Die Wissenschaftler sind aber noch einen Schritt weitergegangen und haben auf die gleiche Weise periphere Fasern erstellt und eingewebt, die Mikrofon, Lautsprecher, Bewegungssensoren sowie Sensoren zur Bestimmung des magnetischen Nordpols, zur Messung von Temperatur und Umgebungshelligkeit enthalten.
Damit lassen sich allerlei Funktionen abbilden, die bisher weitgehend von Smartphones und Smartwatches abgedeckt wurden. So kann das Display nicht nur Fotos und Videos anzeigen, sondern auch Ton wiedergeben. Der Bildschirm wird bei der Anzeige automatisch gedreht. Auch die Helligkeit kann angepasst werden. Zudem ist eine Sprachsteuerung, ein Taschenrechner und ein Kompass enthalten. Prinzipiell kann mit den Fasern auch die Körpertemperatur gemessen werden. Dazu wird der Ärmel mit dem Touchscreen einfach unter den Arm platziert.