นักวิจัยสิงคโปร์ถักทอหน้าจอสัมผัสซักได้ไว้ในแขนเสื้อ

แขนเสื้อที่มีพิกเซล 5,184 จุดและระบบสัมผัส

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (NUS) สอดเส้นใยอิเล็กทรอนิกส์ 54 เส้นเข้าไปในแขนเสื้อ เพื่อสร้างหน้าจอสัมผัสสีที่เล่นวิดีโอ ใช้เครื่องคิดเลข และแสดงอุณหภูมิร่างกายได้ เส้นใยแต่ละเส้นมีไดโอดเปล่งแสงขนาดเล็ก 96 ดวง ทำให้หน้าจอผ้ามีพิกเซล 5,184 จุด ขณะที่ชั้นตรวจจับช่วยให้หน้าจอตอบสนองเมื่อใช้นิ้วกด

ต้นแบบนี้ผสานหน้าจอขนาด 168 มิลลิเมตรคูณ 105 มิลลิเมตรเข้ากับไมโครโฟน ลำโพง และเซ็นเซอร์ มหาวิทยาลัยระบุว่า ความสว่างและการตอบสนองต่อการสัมผัสแทบไม่เปลี่ยนแปลง หลังซักด้วยเครื่องพร้อมผงซักฟอก 50 ครั้ง และดัดงอ 1,000 ครั้งโดยมีรัศมีเพียง 5 มิลลิเมตร

NUS ระบุว่าอุปกรณ์นี้เป็นหน้าจอสัมผัสที่ติดตั้งในเสื้อผ้าชิ้นแรกของโลก ในประกาศผลงานวิจัย มหาวิทยาลัยระบุว่าทีมเผยแพร่ผลการศึกษาในวารสาร Nature เมื่อวันที่ 21 ตุลาคม 2026 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ทูรัล คูดิเยฟ จากภาควิชาวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยการออกแบบและวิศวกรรมของ NUS เป็นผู้นำการวิจัย

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อยู่ภายในเส้นด้าย

หน้าจอของแขนเสื้อทำจากเส้นใยที่มีทั้งส่วนประกอบสร้างแสงและเซ็นเซอร์สัมผัส เส้นด้ายหลายชั้นแต่ละเส้นหนาประมาณ 1 มิลลิเมตร และนักวิจัยระบุว่าสามารถผลิตเส้นด้ายยาว 10 เมตรได้ ตัวเลข 54 หมายถึงจำนวนเส้นใยพิกเซลที่ใช้ในแขนเสื้อ ไม่ใช่ความหนาของเส้นใย

คูดิเยฟกล่าวว่า ความก้าวหน้านี้เกิดจากการสร้างองค์ประกอบพื้นฐานของส่วนติดต่อผู้ใช้แบบกราฟิก หรือชุดควบคุมภาพที่ผู้คนใช้โต้ตอบกับอุปกรณ์ ให้อยู่ในรูปของเส้นใย เขาอธิบายวิธีที่นักวิจัยเชื่อมต่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากตามแนวเส้นด้ายที่มีขนาดแคบว่า:

เราก้าวข้ามข้อจำกัดนี้ด้วยสถาปัตยกรรมการเชื่อมต่อรูปแบบใหม่ ซึ่งทำให้สามารถติดตั้งและเชื่อมต่ออุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์หลายพันชิ้นตามแนวเส้นใยได้

ผลลัพธ์คือการผสานหน้าจอและระบบควบคุมเข้ากับเนื้อผ้าของเสื้อผ้า ผู้สวมใส่มองเห็นข้อมูลและกดบนพื้นผิวผ้าบริเวณเดียวกันเพื่อโต้ตอบกับข้อมูลได้

ชิปหลายพันชิ้นบรรจุอยู่ในเส้นใยได้อย่างไร

นักวิจัยเริ่มจากพัฒนาวิธีที่ตั้งโปรแกรมได้เพื่อสร้างจุดเชื่อมต่อไฟฟ้าตามแนวลวดหุ้มฉนวนขนาดเล็ก เลเซอร์จะเปิดผิวลวด ณ จุดที่เลือกไว้ เพื่อสร้างตำแหน่งสำหรับเชื่อมต่อไมโครชิปแต่ละตัว

จากนั้นจะนำตะกั่วบัดกรีหลอมเหลว ซึ่งเป็นโลหะที่ใช้เชื่อมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ไปยังตำแหน่งที่เปิดผิวไว้ ทีมวิจัยควบคุมการแผ่กระจายของตะกั่วบัดกรีเหลวบนพื้นผิว เพื่อให้ยึดติด ณ จุดที่ต้องการ วิธีนี้เชื่อมต่อชิปมากกว่า 5,000 ตัวผ่านจุดเชื่อมต่อไฟฟ้ากว่า 20,000 จุด

กระบวนการดึงด้วยความร้อนจะนำแถบไฟ LED ดิจิทัลที่เชื่อมต่อแล้วเข้าไปอยู่ในเส้นใยหลายชั้น ผลที่ได้คือเส้นด้ายซึ่งมีชั้นแยกกันสำหรับแสดงแสงและตรวจจับการสัมผัส โดยจัดวางเรียงไปตามความยาวของเส้นด้าย

ชั้นตรวจจับการสัมผัสอยู่ใต้ไฟ LED เมื่อกดเส้นใย วงจรไฟฟ้าจะครบวงจร และสัญญาณที่เกิดขึ้นจะระบุตำแหน่งที่นิ้วสัมผัส จากนั้นระบบจะเปิดพิกเซลที่อยู่ใกล้ที่สุด พูดง่าย ๆ คือเส้นด้ายแสดงผลได้และตรวจจับได้เมื่อมีคนกด

หน้าจอแสดงอะไรได้บ้าง

แขนเสื้อมีความละเอียด 96 x 54 พิกเซล และรีเฟรชภาพ 30 ครั้งต่อวินาที พิกเซลคือจุดเล็ก ๆ ที่ประกอบกันเป็นภาพ ส่วนอัตรารีเฟรชหมายถึงความถี่ที่หน้าจออัปเดตภาพ NUS ระบุว่าหน้าจอมีความลึกสี 8 บิต ซึ่งเป็นค่าที่ใช้วัดวิธีแทนข้อมูลสี

ต้นแบบแสดงภาพถ่ายและเล่นวิดีโอได้ที่ 30 เฟรมต่อวินาที หรือ 25 เฟรมต่อวินาทีเมื่อวิดีโอมีเสียงที่ซิงโครไนซ์กัน นอกจากนี้ยังรับภาพผ่านบลูทูธได้ ทำให้อุปกรณ์อีกชิ้นส่งเนื้อหาภาพมายังเสื้อผ้าแบบไร้สายได้

หน้าจอมีพิกเซลน้อยกว่าสมาร์ตโฟนสมัยใหม่มาก ภาพถ่าย ข้อความ และวิดีโอจึงมีรายละเอียดจำกัด จุดเด่นในปัจจุบันคือการแสดงให้เห็นว่าผ้าสามารถผสานหน้าจอสีเข้ากับระบบสัมผัส โดยยังยืดหยุ่นพอที่จะสวมใส่ได้

เส้นใยแสดงผลทั้ง 54 เส้นมีช่องควบคุมของตัวเอง หากสายเส้นใดเส้นหนึ่งขัดข้อง เส้นข้างเคียงก็ยังทำงานต่อได้ ระบบยังตรวจจับการสัมผัสหลายจุดพร้อมกัน จึงยืดหยุ่นกว่าระบบควบคุมบนผ้าที่ตรวจจับการกดได้เพียงครั้งละจุด

เครื่องคิดเลข เข็มทิศ และระบบสั่งงานด้วยเสียง

เส้นใยอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติมช่วยให้แขนเสื้อทำงานได้มากกว่าการแสดงภาพ โดยมีไมโครโฟน ลำโพง และเซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว ทิศเหนือจากสนามแม่เหล็ก อุณหภูมิ และความสว่างโดยรอบ

ส่วนประกอบเหล่านี้ช่วยให้ต้นแบบใช้เครื่องคิดเลข แสดงแกลเลอรีภาพ ทำหน้าที่เป็นเข็มทิศ และตอบสนองต่อคำสั่งเสียงได้ การตรวจจับการเคลื่อนไหวและแสงยังช่วยให้หน้าจอหมุนและปรับความสว่างโดยอัตโนมัติ

ฟังก์ชันเหล่านี้คล้ายกับบางอย่างที่มีในสมาร์ตโฟนยุคแรก แต่กระจายอยู่ตามเส้นด้ายแทนที่จะรวมไว้ในแผงแข็งแผ่นเดียว สำหรับผู้สวมใส่ อาจหมายถึงการตรวจสอบทิศทาง ดูภาพที่ได้รับ หรือใช้ระบบควบคุมอย่างง่ายบนแขนเสื้อได้โดยตรง

การตรวจจับอุณหภูมิยังทำได้มากกว่าการแสดงผลบริเวณปลายแขน เมื่อนำเส้นใยตรวจจับอุณหภูมิไปไว้ใต้แขน เสื้อผ้าจะวัดอุณหภูมิร่างกายและแสดงผลบนหน้าจอได้ ดังนั้นเซ็นเซอร์และหน้าจอจึงติดตั้งอยู่คนละส่วนของเสื้อผ้าและทำงานร่วมกันได้

ผลการทดสอบซักและดัดงอเป็นอย่างไร

เสื้อผ้าผ่านการซักด้วยผงซักฟอกในเครื่องซักผ้าทั่วไป 50 ครั้ง NUS ระบุว่าหลังการซัก ความสว่างและการตอบสนองต่อการสัมผัสแทบไม่เปลี่ยนแปลง การวัดสองอย่างนี้บ่งบอกว่าหน้าจอยังเปล่งแสงได้หรือไม่ และยังตรวจจับการสั่งงานของผู้ใช้ได้หรือไม่

นักวิจัยยังดัดผ้าทดลอง 1,000 ครั้งโดยมีรัศมี 5 มิลลิเมตร และพบว่าประสิทธิภาพการแสดงผลและการสัมผัสเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย การดัดงอมีความสำคัญเพราะแขนเสื้อต้องเคลื่อนไหวซ้ำ ๆ เมื่อผู้สวมใส่เอื้อมมือ หมุนแขน หรือพับเสื้อผ้า

NUS ระบุว่าหน้าจอที่พัฒนาเสร็จแล้วระบายอากาศได้ดีพอ ๆ กับผ้าฝ้าย โพลีเอสเตอร์ และเดนิม การระบายอากาศช่วยให้อากาศและความชื้นผ่านเนื้อผ้าได้ จึงช่วยอธิบายว่าทำไมผ้าที่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อยู่ภายในยังอาจสวมใส่ได้อย่างเหมาะสม

มหาวิทยาลัยยังระบุว่าหน้าจอมีระดับความปลอดภัยต่อการสัมผัสผิวหนังตามมาตรฐานที่กำหนด ผลการทดสอบด้านการซัก การดัดงอ การระบายอากาศ และความปลอดภัย ครอบคลุมข้อกำหนดเชิงปฏิบัติหลายประการของเสื้อผ้าทั่วไป นอกเหนือจากโจทย์แยกต่างหากที่ว่าทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานได้อย่างไร

เหตุใดจึงมุ่งเน้นการดูแลสุขภาพ

คูดิเยฟมองว่าการดูแลสุขภาพเป็นหนึ่งในแนวทางการใช้งานที่มีศักยภาพของเสื้อผ้าที่ผสานเซ็นเซอร์ หน้าจอ และระบบควบคุม ต้นแบบนี้รวมการอ่านค่าอุณหภูมิร่างกายเข้ากับวิธีให้ผู้สวมใส่มองเห็นข้อมูลบนเสื้อผ้าได้โดยตรงแล้ว

เขาอธิบายถึงความเป็นไปได้ในวงกว้างขึ้นว่า เสื้อผ้าอาจรวบรวมข้อมูลทางสรีรวิทยา ซึ่งหมายถึงค่าต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของร่างกาย และทำให้ผู้สวมใส่เข้าถึงข้อมูลเหล่านั้นผ่านผ้าได้:

เสื้อผ้าสามารถรวบรวมข้อมูลทางสรีรวิทยาอย่างต่อเนื่องผ่านเซ็นเซอร์ที่ทำจากเส้นใย และเปิดให้ผู้สวมใส่เข้าถึงและโต้ตอบกับข้อมูลดังกล่าวได้โดยตรงผ่านเสื้อผ้า เมื่อนำมาผสานกับปัญญาประดิษฐ์ (AI) ก็อาจช่วยให้ติดตามสุขภาพ ให้ข้อมูลป้อนกลับ และความช่วยเหลือที่เหมาะกับแต่ละบุคคลได้

จุดเด่นในทางปฏิบัติคือการเชื่อมโยงระหว่างการวัดกับการเข้าถึงข้อมูล เซ็นเซอร์อาจเก็บค่าจากส่วนหนึ่งของเสื้อผ้า ขณะที่แขนเสื้อทำหน้าที่เป็นตำแหน่งให้ผู้สวมใส่ตรวจดูข้อมูลและใช้พื้นผิวสัมผัสเพื่อเลือกข้อมูลได้

การติดตามอย่างต่อเนื่อง ความช่วยเหลือเฉพาะบุคคล และฟังก์ชันด้านสุขภาพอื่น ๆ เป็นเป้าหมายการพัฒนา งานที่รายงานจนถึงขณะนี้มุ่งเน้นต้นแบบที่แสดงให้เห็นว่าการตรวจจับ การแสดงผล และการโต้ตอบสามารถใช้แพลตฟอร์มสิ่งทอร่วมกันได้อย่างไร

หน้าจอคมชัดขึ้นและใช้เครื่องจักรสิ่งทอมาตรฐาน

ทีม NUS วางแผนพัฒนาหน้าจอความละเอียดสูงขึ้น เพิ่มการผสานเซ็นเซอร์ และติดตั้งปัญญาประดิษฐ์ให้ทำงานบนอุปกรณ์โดยตรง การประมวลผลข้อมูลภายในเครื่องจะช่วยให้ระบบสิ่งทอจัดการงานบางอย่างได้ด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของตัวเอง

มหาวิทยาลัยระบุว่าไมโครชิปที่เล็กลงและเส้นใยที่บางลงเป็นแนวทางหนึ่งในการสร้างหน้าจอที่คมชัดและใหญ่ขึ้น การจัดวางองค์ประกอบสร้างแสงให้ชิดกันมากขึ้นจะช่วยให้หน้าจอแสดงรายละเอียดได้ละเอียดกว่าเดิม ซึ่งเป็นข้อจำกัดสำคัญประการหนึ่งของต้นแบบในปัจจุบัน

การจัดเรียงส่วนประกอบตามแนวเส้นใยยังมีความสำคัญต่อการผลิตด้วย NUS ระบุว่าเส้นใยรุ่นที่บางลงสามารถนำไปถัก ทอ หรือปักด้วยเครื่องจักรอุตสาหกรรมมาตรฐานได้ ซึ่งจะเชื่อมโยงเทคโนโลยีเส้นใยอิเล็กทรอนิกส์เข้ากับวิธีการผลิตเสื้อผ้าที่ใช้อยู่แล้ว

ทีมวิจัยยังมองเห็นความเป็นไปได้ในการติดตามสัญญาณสุขภาพและส่งข้อมูลป้อนกลับผ่านการสัมผัส ฟังก์ชันเหล่านี้จะขยายบทบาทของเสื้อผ้าจากการแสดงข้อมูลไปสู่การตรวจจับผู้สวมใส่และสื่อสารได้มากกว่าหนึ่งรูปแบบ

จากแขนเสื้อต้นแบบสู่เสื้อผ้าที่วางขาย

นักวิจัยรวมฟังก์ชันหลายอย่างไว้ในเสื้อผ้าชิ้นเดียว ได้แก่ หน้าจอสี การสัมผัสหลายจุด การรับภาพแบบไร้สาย ระบบเสียง และการตรวจจับสภาพแวดล้อม ผลการทดสอบความทนทานยังแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ในทางปฏิบัติ เพราะแขนเสื้อยังทำงานได้หลังผ่านการซักและดัดงอซ้ำ ๆ

ยังไม่มีการประกาศวันวางจำหน่ายหรือราคา ขั้นตอนต่อไปที่ระบุไว้คือการเพิ่มรายละเอียดของภาพและผสานระบบตรวจจับกับ AI ให้ใกล้ชิดยิ่งขึ้น มากกว่าการกำหนดวันวางจำหน่ายเสื้อผ้าหน้าจอสัมผัส

ความก้าวหน้าที่เป็นประโยชน์ที่สุดของต้นแบบคือการให้ฟังก์ชันเหล่านี้ใช้เนื้อผ้าร่วมกัน ค่าที่วัดได้จากส่วนหนึ่งของเสื้อผ้าสามารถแสดงบนอีกส่วนหนึ่งและเลือกดูได้ด้วยการกดนิ้ว ขณะที่เนื้อผ้ายังคงดัดงอและระบายอากาศได้ การผสานคุณสมบัติเหล่านี้เป็นแพลตฟอร์มที่เป็นรูปธรรมให้ทีมวิจัยพัฒนาต่อไป

ประเด็นสำคัญ

• นักวิจัย NUS ผสานเส้นใยอิเล็กทรอนิกส์ 54 เส้นเข้ากับแขนเสื้อ เพื่อสร้างหน้าจอสัมผัสสีที่มีพิกเซล 5,184 จุด
• หน้าจอมีขนาด 168 มิลลิเมตรคูณ 105 มิลลิเมตร รองรับการสัมผัสหลายจุด และรีเฟรชภาพ 30 ครั้งต่อวินาที
• ต้นแบบเล่นวิดีโอ ใช้เครื่องคิดเลข รับภาพผ่านบลูทูธ และแสดงอุณหภูมิร่างกายได้
• ความสว่างและการตอบสนองต่อการสัมผัสแทบไม่เปลี่ยนแปลง หลังซักด้วยเครื่อง 50 ครั้งและดัดงอแน่น 1,000 ครั้ง
• ทีมวิจัยวางแผนพัฒนาหน้าจอให้คมชัดขึ้น เพิ่มการผสานเซ็นเซอร์ และติดตั้ง AI ในระบบสิ่งทอ
• ยังไม่มีการประกาศวันวางจำหน่ายหรือราคา