В отличие от экранов смартфонов и ноутбуков, которые обычно представляют собой плоские жесткие панели, новая технология позволяет вплетать электронные компоненты в текстиль. При этом материал сохраняет гибкость, воздухопроницаемость и возможность стирки. Такая одежда потенциально сможет стать интерфейсом для взаимодействия с цифровыми устройствами и данными о здоровье без необходимости использовать отдельный экран.
Для создания дисплея команда разработала метод соединения тысяч микрочипов с тонкими изолированными проводами. Лазер открывает необходимые участки проводов, а расплавленный припой соединяет компоненты только в заданных точках. С помощью этой технологии исследователи интегрировали более 5 тыс. микрочипов, создав свыше 20 тыс. электрических соединений.
Затем светодиоды и сенсорные элементы объединили в единое гибкое волокно с помощью метода термической вытяжки — технологии, при которой крупную заготовку из всех необходимых материалов нагревают и вытягивают в тонкую нить с сохранением внутренней структуры. В результате получился провод толщиной около миллиметра и длиной до 10 м, работающий как полноценный дисплей и сенсорная панель. Прикосновение пальца замыкает электрическую цепь, а система определяет место касания и «зажигает» соответствующий пиксель.
Прототип состоит из 54 волокон, каждое из которых содержит 96 светодиодов. Вместе они образуют дисплей разрешением 96 × 54 пикселя размером 168 × 105 мм. Экран обновляет изображение с частотой 30 кадров в секунду и поддерживает 8-битную глубину цвета.
Каждое волокно управляется по отдельному каналу, поэтому неисправность одной линии не мешает работе остальных. Дисплей способен распознавать несколько касаний одновременно.
Помимо пиксельных волокон, исследователи встроили в рукав дополнительные волокна с микрофоном, динамиком и датчиками. Они позволяют отслеживать движение, определять магнитный север, измерять температуру и оценивать яркость окружающей среды. Таким образом, одежда может не только отображать информацию, но и собирать данные об окружающих условиях и движениях человека.
Главная техническая сложность заключалась в том, что обычные методы создания электронных схем плохо подходят для волокон с цилиндрической геометрией. Новая архитектура соединений позволила интегрировать множество электронных компонентов непосредственно в нить. В перспективе подобная технология может применяться для создания носимых интерфейсов, которые объединяют дисплей, сенсоры и средства связи в гибком текстиле.
