VOL.193 JUNE 2024
SUMMER FUN IN JAPAN: SEASIDE FESTIVALS AND EVENTS
[日本的技术] 只须粘贴就能在玻璃窗上投影的透明屏幕胶膜
东京塔的瞭望台窗户上贴有Kaleido ScreenⓇ，照片上是利用这一胶膜进行投影活动的场景，东京的夜景中浮现出美丽的烟花与流星。这一名为“TOKYO TOWER CITY LIGHT FANTASIA～Summer Landscape2024～”的投影活动，将持续到9月1日
Photo：ⒸTOKYO TOWER
在一般光线径直透过的透明玻璃窗上，使用投影仪清晰地进行投影。而使之成为可能的，就是利用了纳米金刚石颗粒的光散射*技术。这一由大学与民间企业联手的产学合作项目所开发的技术，实现了透明屏幕的实用化，它使投影或数码标牌等可以映现在玻璃窗上等，且其用途正在不断扩大。
迄今为止，人们曾对在透明的玻璃板或亚力克板上进行投影做过多次尝试。所谓透明，即光线是径直透过的，而要能投射出影像，那就必须在光线照射到玻璃板等上时使光线散射，而不是径直透过。东京工业大学的户木田雅利教授与西村凉特聘教授的研究团队的研究成果使这相反的两个现象得以并存。研究团队利用以往所从事的对纳米**结构设计的研究，从2009年开始投入对这一难题的研究。这项研究是作为日本科学技术振兴机构（JST）牵头的研究成果应用于事业战略性创新创造推进项目（通称S-Innovation）的主题“基于高分子纳米定向控制的新设备技术开发”的一环。S-Innovation的目标是通过产学合作来开展大规模的革新型技术开发。今次的研究开发是以东京工业大学领导研究、ENEOS Corporation领导开发的形式进行的。这一技术开发获得了成功，户木田教授与西村特聘教授因“透明屏幕的开发”而获得2024年度日本文部科学大臣表彰科学技术奖（开发部门）。
Photo：东京工业大学 西村凉
透明屏幕成功的关键，是项目参与企业之一的Vision Development Co., Ltd.带来的“纳米金刚石”。纳米金刚石是碳材料的一种，使火药在封闭容器内爆炸并利用其冲击波制造出的人造金刚石的一种。其最小粒径极小，仅5纳米左右，它具有金刚石的晶体结构，其特点是硬度高且光线折射率大。一般来说，要使纳米颗粒适度地分散是比较困难的，但是，用这种方法制造的纳米金刚石颗粒具有易于分散在水中的性质，同时能使颗粒均匀地分散。使纳米金刚石颗粒以非常稀薄的浓度分散在作为胶膜基材的聚乙烯醇（PVA）***中，然后制成薄膜。但是，如果颗粒的浓度较高，胶膜就会变白而浑浊，透明度降低，而颗粒浓度过低，光散射的效果就会减弱，也就无法映现出影像。
此外，对于颗粒的大小，即便是极小的差异，也会使光线的散射状况发生变化，颜色的呈现也会发生变化。因此，在不断对胶膜中的纳米金刚石颗粒的大小与浓度进行调整及试验后，最终开发出了在保持高透明度的同时映现出人眼感觉自然的彩色影像的技术。并且，在这一技术的基础上诞生的可贴在窗玻璃上的胶膜“Kaleido ScreenⓇ”****，作为“使玻璃进化为显示器的高透明胶膜”而进入影视艺术家的视野，并开始被用于使用大规模投影的艺术活动。
供图：东京工业大学 西村凉
白天，通过透明的窗玻璃眺望街区，夜晚，则可以来一场与窗外夜景相谐的华丽影像秀，这一透明屏幕如今已被用于东京的东京塔与涩谷HIKARIE、大阪市的阿倍野HARUKAS等眺望设施及商业设施、佐贺县县政大厅等公共设施、体育活动场地及店铺等，为吸引客人发挥着作用。今后，这一透明屏幕将会不断地被应用于各种各样的场合，例如装点办公楼玻璃的迎客板、投影广告或通知的数码标牌等。
从大阪市的阿倍野HARUKAS的瞭望台眺望的白天景观（左）、夜间的投影表演与实际夜景共同打造的景观（右）。贴有“Kaleido ScreenⓇ”的大型玻璃窗透明度较高，使人们能尽情地眺望大阪的美景。
Photo：东京工业大学 西村凉
*即光线照射到物质上时向各个方向的扩散。人的眼睛可看到的光被称为可见光，可见光通过波长的长短来呈现颜色，但如果在波长间散射不均匀，颜色就不能清楚地呈现。
**纳是代表十亿分之一的单位的前缀。1纳米（nm）为10亿分之一米。研究开发超精细物质的技术被称为纳米技术。
***合成树脂的一种。除了用于液体胶水或粘合剂之外，还被用作纤维与胶膜的材料。
****项目参与企业ENEOS Corporation的注册商标。
By FUKUDA Mistuhiro
Photo: NISHIMURA Suzushi, TOKYO TOWER
