シースルーディスプレイ

シースルーディスプレイまたは透明ディスプレイは、ユーザーが画面に表示されているものを見ながら、画面を透かして見ることができる電子ディスプレイです。このタイプのディスプレイの主な用途は、ヘッドアップディスプレイ、拡張現実システム、デジタルサイネージ、および一般的な大規模な空間光変調です。これらは、視野内で複数の画像を光学的に組み合わせることで視覚的に同様の効果を実現する画像組み合わせシステムとは区別する必要があります。透明ディスプレイは、ディスプレイのアクティブマトリックスを視野内に埋め込むため、通常、組み合わせベースのシステムよりもコンパクトになります。

一般的に、透明ディスプレイ技術の基礎には、吸収型（主に LCD）と発光型（主にエレクトロルミネセンス、LED や「高電界」エミッターを含む）の 2 種類があります。吸収型デバイスは、ディスプレイを通過する光の強度を選択的に減らすことにより機能しますが、発光型デバイスは、ディスプレイを通過する光を選択的に増やします。一部のディスプレイ システムでは、吸収型デバイスと発光型デバイスの両方を組み合わせて、どちらか一方に固有の制限を克服しています。発光型ディスプレイ技術は、目に見えないほど小さな不透明なエミッター要素を透明領域に散在させるか、部分的に透明にすることで、部分的な透明性を実現します。

実用的な透明ディスプレイの開発は、21 世紀の最初の 10 年間の終わり頃に急速に加速しました。初期の商用透明ディスプレイは、 2009 年にリリースされたSony Ericsson Xperia Purenessでしたが、屋外や明るい部屋では画面が見えなかったため、市場では成功しませんでした。Samsung は 2011 年後半に最初の透明 LCD をリリースし、Planar は 2012 年にプロトタイプのエレクトロルミネセンス透明ディスプレイに関するレポートを発表しました。 ^[1] その後間もなく、英国を拠点とする Crystal Display Systems は、従来の LCD ディスプレイを再製造した透明 LCD の販売を開始しました。^[2] LG は 2015 年に透明 LCD をデモしました。 ^[3] 2010 年代後半には、透明 OLED が登場し始めました。たとえば、LG、Prodisplay、taptl は従来のLCD技術を使用しています。LG も OLED 技術を使用しています。^{[4] [5] Beneq が製造する LUMINEQ 透明ディスプレイは、}原子層堆積(ALD)によって可能になった薄膜エレクトロルミネセンスディスプレイです。このディスプレイ技術は、 2017年にValtraがトラクター用のSmartGlass ^[6]ヘッドアップディスプレイ^[7]を開発するために使用されました。Samsungと Planar Systemsは以前は透明なOLEDディスプレイを製造していましたが、2016年に製造を中止しました。^{[8] ProdisplayはOLEDとLCDの}両方の技術を使用していましたが、現在は透明なOLEDディスプレイを製造していません。^{[9] [10] [11] [12] [13] [14]} SeeThruDisplays.comは、2023年から米国でこれらのディスプレイの商用化を開始し、実店舗、看板所有者、大規模な建物のファサードに提供しています。

シースルーディスプレイ技術には、LCDとLEDの2つがあります。LED技術は古く、赤色を発しますが、OLEDは有機物質を使用する新しい技術です。OLEDシースルーディスプレイは広く利用されるようになっていますが、どちらの技術も従来のディスプレイシステムから派生したものがほとんどです。シースルーディスプレイでは、LCDの吸収性とOLEDの発光性の違いにより、見た目が大きく異なります。LCDシステムはディスプレイを通して見える背景に陰影と色のパターンを付与しますが、OLEDシステムは背景に光る画像パターンを付与します。TASELディスプレイは、基本的に透明電極を備えた透明な薄膜エレクトロルミネッセンスディスプレイです。 ^[15]

ピクセルピッチと明るさ:

• ピクセルピッチ: ピクセルピッチ (ピクセル間の距離) の違いは画像の鮮明さに影響します。ピクセルピッチが小さいほどピクセル密度が高くなり、画像が鮮明になります。
• 明るさ: シースルーディスプレイは明るさを調整できます。最大7500ニット(技術によって異なります)の高輝度レベルにより、直射日光を含むさまざまな照明条件での視認性が確保されます。^[16]

部分反射ディスプレイは、ガラスや特殊フィルムなどの滑らかな透明な表面で画像を反射させて画像を表示します。^[17]

部分反射ディスプレイは比較的シンプルですが、反射画像の明るさがディスプレイの向こう側の光源よりもかなり明るくなければならないという制限があります。

部分反射ディスプレイの一般的な例としては、自動車や戦闘機のヘッドアップ ディスプレイが挙げられます。ペッパーズ ゴーストイリュージョンは、この技術を受動的に使用した典型的な例です。

ツイストネマティックLCD に交差偏光子を取り付けると、電圧を印加せずにLCDパネルを「シースルー」にすることができます。従来の LCD は偏光子を使用しているため透過効率が比較的低く、自然光に対してやや暗く見える傾向があります。LED シースルー ディスプレイとは異なり、LCD シースルーは独自の光を生成せず、入射光を変調するだけです。シースルー ディスプレイ専用の LCD は、通常、透過効率が向上するように設計されています。小型のシースルー LCD はしばらく前から市販されていますが、ベンダーが LCD テレビやディスプレイに匹敵するサイズのユニットを提供し始めたのはごく最近のことです。Samsung は 2011 年にシースルー専用に設計された 22 インチ パネルをリリースしました。2016 年の時点では、Samsung、LG、MMT によって製造されており、多くのベンダーがこれらのメーカーの OEM システムに基づく製品を提供しています。この技術を商品化する別のアプローチは、バックライト システムなしで従来のバックライト ディスプレイ システムを提供することです。 LCD ディスプレイでは、透明ディスプレイとして使用できるようにするために、拡散層を除去する必要が生じることもよくあります。

シースルー LCD の効率に対する主な制限は、直線偏光フィルターです。理想的な直線偏光子は、入射する非偏光光の半分を吸収します。LCD では、光は交差または平行に配置された構成で 2 つの直線偏光子を通過する必要があります。

LED スクリーンは、アドレス指定可能なLEDのセットの両側に 2 層のガラスを備えています。この目的には、無機 LED と有機 LED ( OLED ) の両方が使用されています。より柔軟な (文字通りにも比喩的にも) OLED はこの用途でより多くの関心を集めていますが、2016 年 7 月の時点で、唯一の商用製造業者である Samsung が製品の製造を中止すると発表しました。[ ^18] OLEDは、発光層と導電層で構成されています。電気インパルスは導電層を通過し、発光層で光を生成します。これは、OLEDが独自の光を生成するという点で LCD と異なり、シースルー ディスプレイで著しく異なる視覚効果を生み出します。画面のピクセル間の狭い隙間と内部の透明なカソードにより、画面を透明にすることができます。これらのタイプの画面は、過去には製造が非常に困難で高価で^あったこれは特殊な LCD レイヤーを追加することで解決できます。

MITの研究者らは、ナノ粒子を使用した安価で受動的な透明ディスプレイシステムを開発した。^[20]

透明LCDやOLEDは、視覚信号を処理したり、独自の光を発したりするために統合された電子モジュールを必要としますが、パッシブ透明ディスプレイは、プロジェクターを外部光源として使用し、投影された光を選択的に散乱させる共鳴ナノ粒子が埋め込まれた透明媒体に画像や動画を投影します。^[21]このアプローチは、透明LCDやOLEDで見られる高コスト、サイズのスケーリングの難しさ、繊細なメンテナンスなどの欠点を改善します。^{[22] [23]}

MITの研究は、スタートアップ企業であるLux Labs, Inc.によって商業化されている。^[24]

Lumineq TASELディスプレイは、エレクトロルミネッセントディスプレイ技術に基づいています。^[25] TASELガラスパネルは、2つの透明電極層の間に挟まれた発光リン層で構成されています。ディスプレイはそれ自体で光を発し、透明度は80％です。環境の影響を受ける有機材料を使用したLCDやLEDとは異なり、TASELディスプレイは無機物であり、環境の影響を受けません。TASELディスプレイの欠点の1つは、複数の色を表示できないことです。^[26]

シースルーディスプレイは次のような用途に使用できます。

1. 実店舗のショーウィンドウ：これらのディスプレイは、店頭をダイナミックな視覚体験に変えることで、非常に効果的な広告を提供します。これは、その効果から生じる高いCPMにより、広告交換プラットフォームにとって特に有利になる可能性があります。^[27]
2. 看板：看板の透明なディスプレイにより、クリエイティブな広告代理店はビデオコンテンツと背景をシームレスに融合させた広告をデザインすることができ、目を引く革新的な広告キャンペーンを作成することができます。^[28]
3. 大きな建物のファサード：建物の所有者は、ファサードに透明なディスプレイを設置して、広告を通じて大きな収益を上げることができます。これらのディスプレイは透明なので、居住者の視界を遮ることはなく、建物内から外の景色を見ることができます。^[29]
4. 拡張現実、ショッピングディスプレイ、より洗練されたコンピュータ画面などの他のアプリケーション。^{[30] [31]}

OLED またはマイクロ LED 技術に基づくシースルー ディスプレイは、それ自体では黒を表示できないため、LCD を追加することで黒を表示できます。これは、OLED およびマイクロ LED では、オフ状態が黒 (またはこの場合は黒い背景がないので透明) に対応し、オン状態が白に対応するためです。これは、OLED およびマイクロ LED ピクセルが独自の光を発するためです。シースルー LCD は、LCD ピクセルが独自の光を発せず、白色バックライトからの光を選択的に遮断するため、白を表示できません。ただし、これは、透明なモノクロ マイクロ LED または OLED ディスプレイを追加することで理論的に修正できます。LCD では、オフ状態ではピクセルがオフになり、バックライトからの光が通過しますが、オン状態ではピクセルがオンになり、光を遮断するためです。^{[32] [33] [34]}

MITの研究者たちは、ナノ粒子を使用して透明ディスプレイを安価に作成することに取り組んでいました。^[35] 2019年現在、MITの研究はスタートアップ企業であるLux Labs, Inc.によって商品化されています。^[36]

シースルースクリーンは、いくつかの潜在的な用途を持つ新興市場です。携帯電話、タブレット、その他のデバイスがこの技術を使い始めています。見た目が魅力的ですが、さらに重要なのは、拡張現実アプリケーションにも効果的であることです。デバイスは、画面の後ろにあるものに独自の工夫を加えることができます。たとえば、シースルーディスプレイ付きのタブレットで通りを見ると、デバイスは通りの名前を画面に重ねて表示することができます。リアルタイムであることを除けば、Googleストリートビューに似ている可能性があります。たとえば、 Google翻訳には、ユーザーがカメラを別の言語の標識や文字に向けると、同じビューを自動的に表示しますが、文字は選択した言語で表示されます。これは、シースルーディスプレイでも可能になる可能性があります。

透明ディスプレイを使用するデバイスは、ビデオを撮影し、独自の補足情報を追加して画面に表示するビデオ拡張現実よりもはるかに高い解像度を持ち、はるかにリアルな拡張現実を表示します。 ^[30]代わりに、追加部分をシースルースクリーンに表示する方が簡単かもしれません。Microsoft HoloLensはこのアイデアを応用したものです。

これらのディスプレイは、ショーウィンドウにも使用されています。ショーウィンドウには、ガラスにテキストや広告を表示するだけでなく、内部に商品も表示されます。^[31] このタイプのショーケースは、シースルースクリーンが安価になり、入手しやすくなったため、人気が高まっています。

透明な LED ディスプレイは、ステージ デザイナーやイベント プロデューサーがクリエイティブなホログラフィックのような視覚効果を実現するために使用できます。

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