「フルカラーのデジタルスキン」超極薄ディスプレイ

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人間の髪の毛の25分の1以下の薄さという、柔軟性に富んだ極薄ディスプレイが開発された。フルカラーでの表示が可能で、将来は衣類への転用も期待される。

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世界初となる「フルカラーのデジタルスキン」が開発された。まったく新しい、必要に応じて変化するデジタル衣類を実現させる鍵となるかもしれない。

この柔軟性に富んだディスプレイ技術は、従来の迷彩服を置き換えるほか、より独創的で新しいウェアラブル電子機器の誕生につながる可能性を秘めている。

セントラルフロリダ大学(UCF)ナノサイエンス・テクノロジーセンターのデバシス・チャンダ教授(日本語版記事)が率いる研究チームにより開発されたこのディスプレイは、非常に薄くて軽く、反射性があり、一見したところでは本物のようなイメージで、着用者の体を覆うことができる。

チャンダ教授によると、カメレオンやイカなどの動物からインスピレーションを得たという。これらの動物は皮膚の色を自由自在に変えることができるが、その方法は、一般的なスクリーンで使用されるような、巨大かつ大量の電力を消費するバックライトよりも優れている、と教授は語る。

極薄のナノ構造体からなるこの技術では、独自の光源はなく、「周辺光」が用いられる。そのため、かさばるバックライトは必要なく、構造は比較的シンプルだ。微小な卵パックのような形状をした金属製のナノ構造体の上に薄い液晶層が重ねられ、特定の光波長を吸収してほかを反射する。

異なった電圧を加えることにより、液晶層とナノ構造体の間で作用するプラズモン(金属中の自由電子が集団的に振動して擬似的な粒子として振る舞っている状態)が変化し、その結果、調節可能なカラー表示が生じるという。

チャンダ教授の研究論文(PDF)では、可視スペクトル全域に及ぶ色の表示を初めて可能にしたことについて、こう書かれている。「以前の研究から示されているとおり、プラズモン場・液晶間の重複を最大化しつつ、液晶の完全な再配向を可能にする加工面を活用することで、広範囲に及ぶ色の同調性が得られる。ナノ・インプリント技術が施された、さまざまな周期の構造体との併用で、可視スペクトラム全体に及ぶ色域が得られ、反射ディスプレイのための動的画素への道が切り開かれる」

ディスプレイ全体が人間の髪の毛の1/25以下の薄さで、生地やプラスティックなどに適用するのにも十分だ(コスト次第ではあるが)。

「色や柄を変えることができるなら、クローゼットにシャツを50枚も保管しておく必要なんてあるでしょうか?」と、チャンダ教授は述べる。

チャンダ教授たちの研究は、米航空宇宙局(NASA)から一部、資金援助を受けてきたが、新たに米国立科学財団(NSF)から30万ドルの助成金の交付を受け、今後も継続される見込みだ。

今回の研究結果は、オンライン科学ジャーナル『Nature Communications』の6月号で発表された。論文はこちら(PDF)。