Các nhà nghiên cứu Singapore dệt màn hình cảm ứng có thể giặt vào tay áo

Tay áo với 5.184 điểm ảnh và các nút điều khiển cảm ứng

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS) đã dệt 54 sợi điện tử vào tay áo để tạo ra màn hình cảm ứng màu có thể phát video, chạy máy tính và hiển thị thân nhiệt. Mỗi sợi chứa 96 đi-ốt phát sáng cỡ nhỏ, giúp màn hình vải có 5.184 điểm ảnh; một lớp cảm biến cho phép màn hình phản hồi khi ngón tay chạm vào.

Mẫu thử kết hợp màn hình kích thước 168 milimét x 105 milimét với một micrô, loa và các cảm biến. Theo trường đại học, cường độ ánh sáng và khả năng phản hồi cảm ứng hầu như không thay đổi sau 50 lần giặt máy với chất tẩy rửa và 1.000 lần uốn quanh bán kính chỉ 5 milimét.

NUS mô tả thiết bị này là màn hình cảm ứng đầu tiên trên thế giới được tích hợp vào trang phục. Trong thông báo nghiên cứu, trường cho biết nhóm đã công bố kết quả trên tạp chí Nature ngày 21 tháng 10 năm 2026. Trợ lý Giáo sư Tural Khudiyev thuộc Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Thiết kế và Kỹ thuật NUS, là người dẫn dắt nghiên cứu.

Các linh kiện điện tử nằm bên trong sợi

Màn hình trên tay áo được làm từ các sợi chứa cả linh kiện phát sáng lẫn cảm biến chạm. Mỗi sợi nhiều lớp dày khoảng 1 milimét; các nhà nghiên cứu cho biết họ đã tạo ra một sợi dài 10 mét. Con số 54 là số sợi điểm ảnh được dùng trong tay áo, không phải độ dày của chúng.

Khudiyev cho biết bước tiến này phụ thuộc vào việc tạo ra các khối cấu thành của giao diện người dùng đồ họa, tức những điều khiển trực quan mà mọi người dùng để tương tác với thiết bị, dưới dạng sợi. Ông giải thích cách các nhà nghiên cứu kết nối số lượng lớn linh kiện điện tử dọc theo một sợi mảnh:

Chúng tôi đã khắc phục hạn chế này bằng một kiến trúc kết nối mới, cho phép tích hợp và kết nối hàng nghìn thiết bị vi điện tử dọc theo một sợi.

Nhờ đó, màn hình và các nút điều khiển được đưa vào chất liệu quần áo. Người mặc có thể xem thông tin rồi chạm ngay lên bề mặt vải để tương tác.

Cách hàng nghìn vi mạch được tích hợp vào một sợi

Trước tiên, các nhà nghiên cứu phát triển một phương pháp có thể lập trình để tạo các kết nối điện dọc theo những sợi dây nhỏ được bọc cách điện. Tia laser làm lộ dây tại những điểm được chọn, tạo vị trí để kết nối từng vi mạch.

Sau đó, chất hàn nóng chảy, một loại kim loại dùng để nối các linh kiện điện tử, được dẫn đến những vị trí lộ ra này. Bằng cách kiểm soát sự lan tỏa của chất hàn lỏng trên bề mặt, nhóm nghiên cứu khiến nó kết dính tại những điểm mong muốn. Phương pháp này kết nối hơn 5.000 vi mạch thông qua hơn 20.000 mối nối điện.

Tiếp đó, quy trình kéo nhiệt tích hợp dải đèn LED kỹ thuật số đã kết nối vào một sợi nhiều lớp. Thành phẩm là sợi có các lớp riêng biệt để phát sáng và phát hiện thao tác chạm, được bố trí dọc theo chiều dài sợi.

Lớp cảm ứng chạm nằm bên dưới các đèn LED. Khi nhấn vào sợi, một mạch điện được khép kín và tín hiệu tạo ra sẽ xác định vị trí ngón tay chạm vào. Sau đó, hệ thống có thể bật điểm ảnh gần nhất. Nói đơn giản, sợi vừa hiển thị nội dung, vừa phát hiện khi có người nhấn vào.

Màn hình có thể hiển thị gì

Tay áo có độ phân giải 96 x 54 điểm ảnh và làm mới 30 lần mỗi giây. Điểm ảnh là một trong những chấm nhỏ tạo nên hình ảnh; tốc độ làm mới cho biết màn hình cập nhật thường xuyên đến mức nào. NUS cho biết màn hình có độ sâu màu 8 bit, thước đo cách thông tin màu sắc được biểu diễn.

Mẫu thử có thể hiển thị ảnh và phát video ở tốc độ 30 khung hình mỗi giây, hoặc 25 khung hình mỗi giây nếu video có âm thanh đồng bộ. Màn hình cũng có thể nhận ảnh qua Bluetooth, cho phép một thiết bị khác gửi nội dung hình ảnh không dây đến trang phục.

Màn hình có ít điểm ảnh hơn nhiều so với điện thoại thông minh hiện đại, nên ảnh, chữ và video chỉ hiển thị được ít chi tiết. Điểm mạnh hiện tại của thiết bị là chứng minh vải dệt có thể kết hợp màn hình màu với nút điều khiển cảm ứng mà vẫn đủ linh hoạt để mặc.

Mỗi trong số 54 sợi màn hình có một kênh điều khiển riêng. Nếu một đường bị lỗi, các đường bên cạnh vẫn có thể tiếp tục hoạt động. Hệ thống cũng ghi nhận nhiều thao tác chạm cùng lúc, linh hoạt hơn so với bộ điều khiển dệt chỉ phát hiện một lần nhấn.

Máy tính, la bàn và điều khiển bằng giọng nói

Các sợi điện tử bổ sung giúp tay áo có thêm chức năng ngoài hiển thị hình ảnh. Chúng tích hợp micrô, loa và cảm biến phát hiện chuyển động, hướng bắc từ, nhiệt độ và độ sáng môi trường xung quanh.

Kết hợp với nhau, các linh kiện này cho phép mẫu thử chạy máy tính, hiển thị thư viện ảnh, hoạt động như la bàn và phản hồi lệnh thoại. Cảm biến chuyển động và ánh sáng còn giúp màn hình tự động xoay và điều chỉnh độ sáng.

Các chức năng này tương tự một số tính năng trên những mẫu điện thoại thông minh đời đầu, nhưng được phân bổ dọc theo các sợi thay vì tập trung trong một tấm nền cứng. Với người mặc, điều đó có thể giúp họ xem hướng đi, xem ảnh nhận được hoặc sử dụng một nút điều khiển đơn giản ngay trên tay áo.

Cảm biến nhiệt độ còn có thể được dùng ở những vị trí ngoài màn hình trên cẳng tay. Khi đặt sợi cảm biến nhiệt độ dưới cánh tay, trang phục có thể đo thân nhiệt và hiển thị kết quả trên màn hình. Nhờ vậy, cảm biến và màn hình có thể nằm ở những phần khác nhau của trang phục mà vẫn hoạt động cùng nhau.

Kết quả thử nghiệm giặt và uốn cong ra sao?

Trang phục trải qua 50 lần giặt bằng chất tẩy rửa trong máy giặt thông thường. NUS cho biết cường độ ánh sáng và khả năng phản hồi cảm ứng hầu như không thay đổi sau đó. Hai phép đo này cho biết màn hình còn phát sáng hay không và có tiếp tục ghi nhận thao tác của người dùng hay không.

Các nhà nghiên cứu cũng uốn vải 1.000 lần quanh bán kính 5 milimét và một lần nữa nhận thấy hiệu suất hiển thị và cảm ứng chỉ thay đổi rất ít. Khả năng chịu uốn rất quan trọng vì tay áo phải liên tục chuyển động khi người mặc với tay, xoay cánh tay hoặc gấp quần áo.

NUS cho biết màn hình hoàn thiện có độ thoáng khí tương đương vải cotton, polyester và denim. Độ thoáng khí cho phép không khí và hơi ẩm đi qua quần áo, góp phần lý giải vì sao một loại vải tích hợp đầy linh kiện điện tử vẫn có thể tạo cảm giác phù hợp để mặc.

Trường cũng cho biết màn hình đáp ứng các giới hạn an toàn hiện hành khi tiếp xúc với da. Kết quả về khả năng giặt, chịu uốn, độ thoáng khí và an toàn cho thấy thiết bị đáp ứng một số yêu cầu thực tế của quần áo thông thường, bên cạnh nhiệm vụ riêng là đảm bảo các linh kiện điện tử hoạt động.

Vì sao y tế là lĩnh vực được nhắm tới

Khudiyev xác định y tế là một lĩnh vực có nhiều triển vọng đối với trang phục tích hợp cảm biến, màn hình và nút điều khiển. Mẫu thử hiện đã kết hợp khả năng đo thân nhiệt với một cách để người mặc xem kết quả ngay trên quần áo.

Ông mô tả một khả năng rộng hơn, trong đó trang phục thu thập thông tin sinh lý, tức các chỉ số liên quan đến hoạt động của cơ thể, và giúp người mặc tiếp cận thông tin đó qua lớp vải:

Trang phục có thể liên tục thu thập thông tin sinh lý thông qua các cảm biến dạng sợi, đồng thời cho phép người mặc tiếp cận và tương tác với thông tin đó ngay trên quần áo. Khi kết hợp với trí tuệ nhân tạo (AI), công nghệ này có thể hỗ trợ theo dõi sức khỏe, phản hồi và trợ giúp được cá nhân hóa.

Điểm hữu ích trong thực tế nằm ở sự kết nối giữa việc đo đạc và khả năng tiếp cận kết quả. Cảm biến có thể thu thập số liệu ở một vị trí khác trên trang phục, trong khi tay áo cung cấp một nơi dễ nhìn để kiểm tra và một bề mặt cảm ứng để chọn thông tin.

Theo dõi liên tục, hỗ trợ cá nhân hóa và các chức năng y tế khác là những mục tiêu phát triển trong tương lai. Công trình được mô tả đến nay tập trung vào một mẫu thử chứng minh khả năng kết hợp cảm biến, màn hình và tương tác trên cùng một nền tảng vải.

Màn hình sắc nét hơn và máy dệt tiêu chuẩn

Nhóm NUS dự định phát triển màn hình có độ phân giải cao hơn, cảm biến tích hợp sâu hơn và AI chạy ngay trên thiết bị. Xử lý thông tin tại chỗ sẽ cho phép hệ thống dệt xử lý một số tác vụ bằng chính các linh kiện điện tử của nó.

Theo trường đại học, vi mạch nhỏ hơn và sợi mảnh hơn sẽ mở ra hướng phát triển màn hình lớn hơn và sắc nét hơn. Các linh kiện phát sáng được bố trí gần nhau hơn sẽ giúp màn hình hiển thị chi tiết hơn, khắc phục một trong những hạn chế chính của mẫu thử hiện tại.

Cách sắp xếp linh kiện dọc theo sợi cũng có ý nghĩa đối với sản xuất. NUS cho biết các phiên bản mảnh hơn có thể được đan kim, dệt hoặc thêu bằng máy công nghiệp tiêu chuẩn. Điều đó sẽ kết nối công nghệ sợi điện tử với những phương pháp vốn đã được dùng để sản xuất quần áo.

Nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy công nghệ này có thể được dùng để theo dõi các dấu hiệu sức khỏe và phản hồi qua cảm ứng. Các ứng dụng này sẽ mở rộng vai trò của trang phục, từ hiển thị thông tin sang cảm nhận trạng thái của người mặc và giao tiếp theo nhiều cách.

Từ tay áo thử nghiệm đến quần áo bán trên thị trường

Các nhà nghiên cứu đã tích hợp nhiều chức năng vào cùng một trang phục: màn hình màu, nhiều điểm chạm, khả năng nhận ảnh không dây, âm thanh và cảm biến môi trường. Các thử nghiệm độ bền cũng cho thấy tính thực tiễn của thiết bị khi tay áo vẫn hoạt động sau nhiều lần giặt và uốn cong.

Ngày phát hành thương mại và giá bán chưa được công bố. Những bước tiếp theo được nêu ra tập trung vào việc cải thiện độ chi tiết hình ảnh, tích hợp cảm biến và AI chặt chẽ hơn, thay vì ấn định thời điểm quần áo có màn hình cảm ứng được bán tại cửa hàng.

Tiến bộ hữu ích nhất của mẫu thử nằm ở cách các chức năng cùng hoạt động trên vải. Một số liệu có thể được đo ở phần này của trang phục, hiển thị ở phần khác và được chọn bằng một lần chạm, trong khi chất liệu vẫn có thể uốn cong và cho không khí lưu thông. Sự kết hợp đó tạo cho các nhà nghiên cứu một nền tảng cụ thể để tiếp tục phát triển.

Điểm chính

• Các nhà nghiên cứu NUS tích hợp 54 sợi điện tử vào tay áo để tạo màn hình cảm ứng màu với 5.184 điểm ảnh.
• Màn hình có kích thước 168 milimét x 105 milimét, hỗ trợ nhiều thao tác chạm và làm mới 30 lần mỗi giây.
• Mẫu thử phát video, chạy máy tính, nhận ảnh qua Bluetooth và hiển thị thân nhiệt.
• Cường độ ánh sáng và khả năng phản hồi cảm ứng hầu như không thay đổi sau 50 lần giặt máy và 1.000 lần uốn gấp.
• Nhóm nghiên cứu dự định phát triển màn hình sắc nét hơn, tích hợp cảm biến sâu hơn và đưa AI vào hệ thống dệt.
• Chưa có thông tin về ngày phát hành thương mại hoặc giá bán.