Forschende in Singapur weben waschbaren Touchscreen in Ärmelfutter ein

Ein Ärmel mit 5.184 Pixeln und Touch-Steuerung

Forschende der National University of Singapore (NUS) haben 54 elektronische Fasern in einen Kleidungsärmel eingearbeitet und so einen Farb-Touchscreen geschaffen, der Videos abspielen, einen Taschenrechner ausführen und die Körpertemperatur anzeigen kann. Jede Faser enthält 96 winzige Leuchtdioden. Damit kommt der Textilbildschirm auf 5.184 Pixel. Eine Sensorschicht sorgt dafür, dass er auf Fingerdruck reagiert.

Der Prototyp verbindet ein 168 mal 105 Millimeter großes Display mit einem Mikrofon, einem Lautsprecher und Sensoren. Laut der Universität blieben Lichtleistung und Touch-Reaktion nach 50 Maschinenwäschen mit Waschmittel und 1.000 Biegungen um einen Radius von nur 5 Millimetern nahezu unverändert.

Die NUS bezeichnet das Gerät als weltweit ersten in ein Kleidungsstück integrierten Touchscreen. In ihrer Forschungsmitteilung schreibt die Universität, das Team habe seine Ergebnisse am 21. Oktober 2026 in Nature veröffentlicht. Geleitet wurde die Arbeit von Tural Khudiyev, Assistenzprofessor am Fachbereich Materialwissenschaft und Werkstofftechnik des College of Design and Engineering der NUS.

Die Elektronik steckt im Faden

Der Bildschirm im Ärmel besteht aus Fasern, die sowohl lichtgebende Elemente als auch Berührungssensoren enthalten. Jeder mehrschichtige Faden ist etwa 1 Millimeter dick. Die Forschenden geben an, einen 10 Meter langen Faden hergestellt zu haben. Die Zahl 54 bezeichnet die für den Ärmel verwendeten Pixelfasern, nicht deren Dicke.

Khudiyev sagte, der Fortschritt beruhe darauf, die Bausteine einer grafischen Benutzeroberfläche, also der visuellen Bedienelemente für die Interaktion mit einem Gerät, in Faserform zu bringen. Er erläuterte, wie die Forschenden zahlreiche elektronische Bauteile entlang eines schmalen Fadens miteinander verbunden haben:

Diese Einschränkung haben wir mit einer neuen Verbindungstechnik überwunden, die es ermöglicht, Tausende mikroelektronische Bauteile entlang einer Faser zu integrieren und miteinander zu verbinden.

So sind Display und Bedienelemente direkt in das Material des Kleidungsstücks integriert. Trägerinnen und Träger können Informationen ablesen und durch Berühren derselben Textilfläche mit dem Gerät interagieren.

Wie Tausende Chips in eine Faser passen

Zunächst entwickelten die Forschenden ein programmierbares Verfahren, um elektrische Verbindungen entlang winziger isolierter Drähte herzustellen. Ein Laser legt die Drähte an ausgewählten Stellen frei und schafft so Bereiche, an denen einzelne Mikrochips angeschlossen werden können.

Anschließend wird geschmolzenes Lot, ein Metall zum Verbinden elektronischer Bauteile, zu den freigelegten Stellen geleitet. Indem das Team kontrolliert, wie sich das flüssige Lot auf den Oberflächen verteilt, sorgt es dafür, dass es an den vorgesehenen Punkten haftet. Mit diesem Verfahren wurden mehr als 5.000 Chips über mehr als 20.000 elektrische Verbindungen angeschlossen.

Bei einem anschließenden thermischen Ziehverfahren wird der verbundene Streifen aus digitalen LEDs in eine mehrschichtige Faser eingearbeitet. So entsteht ein Faden mit getrennten Schichten zur Lichterzeugung und zur Berührungserkennung, die über die gesamte Länge nebeneinander angeordnet sind.

Die Berührungssensorschicht liegt unter den LEDs. Wird die Faser gedrückt, schließt sich ein Stromkreis. Das dabei entstehende Signal ermittelt, wo der Finger aufgesetzt hat. Anschließend kann das System das nächstgelegene Pixel zum Leuchten bringen. Vereinfacht gesagt zeigt der Faden etwas an und erkennt zugleich, wenn jemand daraufdrückt.

Was der Bildschirm anzeigen kann

Der Ärmel hat eine Auflösung von 96 mal 54 Pixeln und wird 30-mal pro Sekunde aktualisiert. Ein Pixel ist einer der kleinen Bildpunkte, aus denen sich ein Bild zusammensetzt. Die Bildwiederholrate gibt an, wie oft das Display aktualisiert wird. Die NUS nennt eine Farbtiefe von 8 Bit. Sie beschreibt, wie Farbinformationen dargestellt werden.

Der Prototyp kann Fotos anzeigen und Videos mit 30 Bildern pro Sekunde abspielen. Bei Videos mit synchronisiertem Ton sind es 25 Bilder pro Sekunde. Außerdem kann er Bilder per Bluetooth empfangen, sodass ein anderes Gerät visuelle Inhalte drahtlos an das Kleidungsstück senden kann.

Der Bildschirm hat deutlich weniger Pixel als ein modernes Smartphone. Fotos, Text und Videos sind daher nur begrenzt detailreich. Seine Stärke liegt derzeit darin, zu zeigen, dass ein Textil ein Farbdisplay mit Touch-Steuerung verbinden kann und zugleich flexibel genug zum Tragen bleibt.

Jede der 54 Displayfasern verfügt über einen eigenen Steuerkanal. Fällt eine Leitung aus, können benachbarte Leitungen weiterarbeiten. Das System erkennt außerdem mehrere Berührungen gleichzeitig und ist damit vielseitiger als eine textile Steuerung, die nur einen einzelnen Druck erfasst.

Taschenrechner, Kompass und Sprachsteuerung

Weitere elektronische Fasern verleihen dem Ärmel Funktionen, die über die Bildanzeige hinausgehen. Sie enthalten ein Mikrofon, einen Lautsprecher und Sensoren, die Bewegung, magnetischen Norden, Temperatur und die Helligkeit der Umgebung erfassen.

Zusammen ermöglichen diese Komponenten, dass der Prototyp einen Taschenrechner ausführt, eine Fotogalerie anzeigt, als Kompass dient und auf Sprachbefehle reagiert. Bewegungs- und Lichtsensoren sorgen außerdem dafür, dass sich der Bildschirm automatisch dreht und seine Helligkeit anpasst.

Die Funktionen ähneln denen früher Smartphones, sind hier aber auf Fäden verteilt, statt in einem starren Bedienfeld zusammenzulaufen. Für die Trägerinnen und Träger könnte das bedeuten, direkt am Ärmel eine Richtung abzurufen, ein empfangenes Bild anzusehen oder eine einfache Steuerung zu bedienen.

Die Temperaturmessung geht über das Display am Unterarm hinaus. Wird die temperaturmessende Faser unter der Achsel platziert, kann das Kleidungsstück die Körpertemperatur erfassen und auf dem Bildschirm anzeigen. Sensor und Display können sich also an verschiedenen Stellen des Kleidungsstücks befinden und dennoch zusammenarbeiten.

Was ergaben die Wasch- und Biegetests?

Das Kleidungsstück wurde 50-mal mit Waschmittel in einer handelsüblichen Waschmaschine gewaschen. Laut NUS blieben Lichtleistung und Touch-Reaktion danach nahezu unverändert. Diese beiden Messwerte zeigen, ob das Display weiterhin Licht erzeugt und Eingaben erkennt.

Die Forschenden bogen das Textil außerdem 1.000-mal um einen Radius von 5 Millimetern. Auch dabei änderten sich Display- und Touch-Leistung kaum. Biegsamkeit ist wichtig, weil sich ein Ärmel immer wieder mitbewegen muss, wenn die Trägerin oder der Träger nach etwas greift, den Arm dreht oder Kleidung faltet.

Nach Angaben der NUS ist das fertige Display ebenso atmungsaktiv wie Baumwolle, Polyester und Denim. Atmungsaktivität bedeutet, dass Luft und Feuchtigkeit das Kleidungsstück durchdringen können. Das trägt dazu bei, dass sich ein mit Elektronik durchsetztes Textil trotzdem angenehm tragen lässt.

Die Universität gibt außerdem an, dass das Display die geltenden Sicherheitsgrenzwerte für den Hautkontakt einhält. Die Ergebnisse zu Waschen, Biegen, Atmungsaktivität und Sicherheit betreffen mehrere praktische Anforderungen an normale Kleidung, zusätzlich zu der Frage, ob die Elektronik funktioniert.

Warum das Gesundheitswesen ein Zielbereich ist

Khudiyev sieht im Gesundheitswesen einen vielversprechenden Einsatzbereich für Kleidungsstücke, die Sensoren, Displays und Bedienelemente verbinden. Der Prototyp kombiniert bereits eine Messung der Körpertemperatur damit, dass die Trägerinnen und Träger den Wert direkt auf der Kleidung ablesen können.

Er skizzierte eine weitergehende Möglichkeit: Das Kleidungsstück könnte physiologische Daten erfassen, also Messwerte zur Funktionsweise des Körpers, und sie über das Textil zugänglich machen:

Ein Kleidungsstück könnte mithilfe faserbasierter Sensoren kontinuierlich physiologische Daten erfassen und es den Trägerinnen und Trägern ermöglichen, über ihre Kleidung direkt auf diese Informationen zuzugreifen und mit ihnen zu interagieren. In Verbindung mit künstlicher Intelligenz (KI) könnte das eine personalisierte Gesundheitsüberwachung, Rückmeldungen und Unterstützung ermöglichen.

Der praktische Nutzen liegt in der Verbindung von Messung und Zugriff. Ein Sensor könnte an einer anderen Stelle des Kleidungsstücks einen Wert erfassen, während ein Ärmel eine sichtbare Stelle zum Abrufen und eine berührungsempfindliche Fläche zur Auswahl von Informationen bietet.

Kontinuierliche Überwachung, personalisierte Unterstützung und weitere Gesundheitsfunktionen sind Entwicklungsziele. Die bislang beschriebene Arbeit konzentriert sich auf einen Prototyp, der zeigt, wie Sensorik, Anzeige und Interaktion auf einer gemeinsamen Textilplattform zusammenkommen können.

Schärfere Displays und herkömmliche Textilmaschinen

Das NUS-Team will eine höhere Auflösung, stärker integrierte Sensorik und künstliche Intelligenz direkt auf dem Gerät weiterentwickeln. Eine lokale Datenverarbeitung würde es dem Textilsystem ermöglichen, bestimmte Aufgaben mit seiner eigenen Elektronik zu erledigen.

Kleinere Mikrochips und dünnere Fasern könnten zu schärferen und größeren Bildschirmen führen, so die Universität. Enger angeordnete lichtgebende Elemente würden feinere Details auf dem Display ermöglichen und damit eine der wichtigsten Grenzen des derzeitigen Prototyps angehen.

Auch die Anordnung der Bauteile entlang der Fasern ist für die Herstellung wichtig. Laut NUS könnten dünnere Varianten mit herkömmlichen Industriemaschinen gestrickt, gewebt oder gestickt werden. Damit ließe sich die Technologie elektronischer Fasern mit den bereits zur Herstellung von Kleidung verwendeten Verfahren verbinden.

Das Team sieht auch mögliche Anwendungen darin, Gesundheitswerte zu verfolgen und über Berührungen Rückmeldungen zu geben. Das Kleidungsstück würde damit nicht nur Informationen anzeigen, sondern auch den Körper erfassen und auf mehr als eine Weise kommunizieren.

Vom funktionierenden Ärmel zu Kleidung im Handel

Die Forschenden haben mehrere Funktionen in einem Kleidungsstück vereint: einen Farbbildschirm, mehrere Touch-Eingaben, den drahtlosen Empfang von Bildern, Ton und Umgebungssensorik. Die Haltbarkeitstests verleihen dem Projekt eine praktische Dimension, denn der Ärmel funktioniert auch nach wiederholtem Waschen und Biegen weiter.

Ein Termin und ein Preis für die Markteinführung wurden nicht angekündigt. Die nächsten genannten Schritte zielen darauf ab, die Bilddetails zu verbessern und Sensorik sowie KI stärker zu integrieren, nicht darauf, einen Termin für den Verkaufsstart von Kleidung mit Touchscreen festzulegen.

Der wichtigste Fortschritt des Prototyps liegt darin, wie diese Funktionen im Stoff zusammenarbeiten. Ein Messwert kann an einer Stelle des Kleidungsstücks erfasst, an einer anderen angezeigt und per Fingerdruck ausgewählt werden, während das Material biegsam und luftdurchlässig bleibt. Diese Kombination bietet den Forschenden eine konkrete Plattform für die weitere Entwicklung.

Die wichtigsten Punkte

• Forschende der NUS integrierten 54 elektronische Fasern in einen Ärmel und schufen so einen Farb-Touchscreen mit 5.184 Pixeln.
• Das Display ist 168 mal 105 Millimeter groß, unterstützt mehrere Berührungen und wird 30-mal pro Sekunde aktualisiert.
• Der Prototyp spielt Videos ab, führt einen Taschenrechner aus, empfängt Bilder per Bluetooth und zeigt die Körpertemperatur an.
• Lichtleistung und Touch-Reaktion blieben nach 50 Maschinenwäschen und 1.000 engen Biegungen nahezu unverändert.
• Das Team plant schärfere Displays, eine stärker integrierte Sensorik und KI im Textilsystem.
• Ein Termin und ein Preis für die Markteinführung wurden nicht angekündigt.