新しいディスプレイが形になりつつある

変形可能ディスプレイまたは形状変化ディスプレイとしても知られるシェイプ ディスプレイは、形状や外観の物理的な変化を可能にすることで従来のフラット スクリーンを超えることを目的とした魅力的なクラスの新興テクノロジーです。 静的な従来のディスプレイとは異なり、形状ディスプレイは表面を変形させ、動的な 3D 形状と具体的なテクスチャを作成する独自の機能を提供します。 これらのディスプレイは、形状記憶合金、空気圧アクチュエーター、油圧ポンプなどのさまざまな材料や機構を使用して構築できます。

形状ディスプレイの潜在的な用途は広大かつ多様です。 顕著な使用例の 1 つはユーザー インターフェイスであり、これらのディスプレイによりインタラクションとユーザー エクスペリエンスが向上します。 さまざまな機能に対して触覚フィードバックを提供し、ボタンの感触をより明確にする形状ディスプレイを備えたスマートフォンや、ゲーム内環境に合わせて物理的に変形するコントローラーを備えたゲーム機を想像してみてください。 さらに、形状表示は仮想現実および拡張現実アプリケーションに大きな影響を及ぼし、ユーザーがより現実的な方法で仮想オブジェクトを感じ、操作できるようになります。

刺激的な可能性にもかかわらず、現在の形状表示システムは、その広範な普及を妨げるいくつかの重大な制限に直面しています。 重要な課題の 1 つは、ディスプレイの解像度が比較的低いことです。 複雑な形状や忠実度の高いテクスチャを作成するには、多数の個別のアクチュエータ ユニットが必要ですが、これは技術的に難しく、実装に費用がかかる可能性があります。 さらに、シェイプ表示のリフレッシュ レートは通常の画面のリフレッシュ レートよりも遅くなる傾向があり、その結果、シェイプの変換やテクスチャの更新時に目に見える遅延が発生します。 また、多くの形状ディスプレイは、作動を駆動するために大規模な外部システムに依存していますが、これはかさばって扱いにくく、実際の応用分野が制限される可能性があります。

コロラド大学ボルダー校の研究者によって作成された革新的な新しい形状のディスプレイは、既存のシステムの制限の多くを克服します。 この研究により、高速リフレッシュ レートを備えた新世代の高忠実度形状ディスプレイが可能になる可能性があります。 ソフトロボットディスプレイには、タッチを高精度に検出する機構も備えており、各ピクセルを個別に動作させる制御システムが実装されています。 そして非常に重要なことは、このディスプレイを駆動するために大規模な外部システムを必要としないことです。

研究者らは、油圧増幅自己修復静電 (HASEL) アクチュエーター セルの 10 × 10 グリッドを設計しました。 これらのソフト電気油圧アクチュエータは強力であり、高周波数で作動することができます。 弾性表面の皮膚は、これらの細胞と外部環境の間の障壁として機能します。 最上層に埋め込まれた干渉のない磁気ベースのセンサーを利用して表面皮膚の変形を検出し、非常に高い精度で接触を認識しました。

結果として得られるディスプレイは、少なくとも既存のテクノロジーと比較して、比較的高解像度です。 また、最大 50 Hz のリフレッシュ レートを備えていることも実証されており、これはシェイプ ディスプレイに非常に適しており、ビデオの通常の再生速度にも匹敵します。 また、革新的なタッチ センシング システムにより、このようなデバイスで一般的に使用されている外部カメラベースのシステムが不要になります。 すべてのピクセルを駆動できる統合制御システムが開発され、外部コンピューティング システムではなくオンボード マイクロコントローラーでディスプレイを駆動できるようになりました。

多くの実験が行われ、ディスプレイが、たとえば、プログラムされたパターンでその表面の周りでボールを動かすことができることが示されました。 スクロールテキストを表示したり、ユーザーのタッチに 0.1 mm の感度で応答したりすることもできます。 より高度なデモンストレーションでは、バナナをディスプレイの一部に置き、重量を計算して画面の別の領域に値を表示しました。 また、急速な作動を利用して、液体の入ったバイアルを振って混合できることも示されました。