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» 2019年11月29日 13時30分 公開

紅葉前後の自然な色変化を再現:NIMSら、EC材料を多重塗布した落ち葉型デバイス

物質・材料研究機構(NIMS)は、早稲田大学や多摩美術大学と共同で、にじみを表現できるソフトディスプレイを開発。電気で紅葉の状態変化を表現できる落ち葉型デバイスの試作に成功した。

[馬本隆綱,EE Times Japan]

虫食いのある葉っぱなども自由に加工

 物質・材料研究機構(NIMS)は2019年11月、早稲田大学や多摩美術大学と共同で、にじみを表現できるソフトディスプレイを開発したと発表した。電気で紅葉の状態変化を表現できる落ち葉型デバイスの試作にも成功した。電源を切っても着色状態は維持されるという。

 無限解像度の落ち葉型ディスプレイは、紅葉前後の自然な色変化を再現することができる。このデバイスは、低抵抗の透明電極膜を付けた2枚のフレキシブルPETフィルムを用い、わずかな電流によって色が変化するエレクトロクロミック(EC)層(有機/金属ハイブリッドポリマー層)や電解質層、対極物質層を挟み込んだ構造となっている。

上図は紅葉前後の色変化を自然に再現することができる落ち葉型ディスプレイ、下図はその構造断面図 出典:NIMS他

 具体的な製造工程ではまず、レーザーを用いて2枚のフレキシブル透明電極基板を落ち葉型に加工するが、虫食いのある自然な形状にすることもできる。次に、片方のフレキシブル透明電極基板上にEC材料を重ね塗りする。これによって、にじみを表現できるようにした。もう片方のフレキシブル透明電極基板には対極物質を塗布し、粘性のある電解質層で2枚のフレキシブル透明電極基板を貼り合わせた。その後、電極配線加工や葉脈を作製して完成となる。

 EC材料は、ルテニウムイオンを含む有機/金属ハイブリッドポリマーを用いた。このポリマーは、不揮発性で微小な電力によって発光色を変えることができる。例えば、ルテニウムイオンが2価の酸化状態ではオレンジに発色する。この膜に1V以上の電圧を印加すると、ルテニウムイオンが3価に酸化され、淡緑に色変化するという。つまり、ルテニウムイオンの酸化状態を電気化学的に切り替えれば、葉っぱの色を変化させることができる。紅葉した葉っぱを緑に戻すことも可能である。電気を切れば着色状態を維持することができるという。

ポリマー中のルテニウムイオンが2価の時はオレンジ色で、3価に酸化されると淡緑色に変わる 出典:NIMS他

 研究グループは今回の研究成果について、自由曲面や3次元構造のディスプレイ、風力などで表示が変わるディスプレイ、透明になって消えるディスプレイなど、新たなディスプレイ開発につながる可能性が高いとみている。

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