Investigation on Possible Materials of Display Cover Glasses
Materials Used for Mac Displays
Mac displays come in two categories: naked LCD screens and glass LCD screens.
Naked LCD screens are used on many of the older portable Macs and most third-party desktop monitors.
Glass LCD screens, like the ones used in recent iMacs, are naked LCDs with a glass panel in front of them. [3]
=> In Mac displays, they use "glass" for cover materials.
Typical Materials for Display Cover Glass
Three main types of cover glass typically found on displays are soda-lime, Dragontrail Glass™, and Gorilla Glass™. [1]
Figure 1. Comparison of Commonly Used Cover Glass Materials (image from [1])
=> In most cases, glass materials are used for display cover glasses. (When it comes to "extra" screen protectors like the sheets that you put on your electronic devices, plastic materials, such as TPU and PET, are also commonly used. [5])
The Reason Why We Need Screen Cover Materials
Why would someone need to add a cover glass to the front of their LCD? Most LCDs have plastic surfaces that are not vandal or weatherproof. This component is called a cover lens. The material does not hold up well against scratches or damages, leaving your LCD with large vulnerabilities. To protect your LCD display, you will need to install a cover glass or other strengthened polycarbonate material to the LCD for protection. [2]
=> Although "glass" is the main material for material layer that comes directly on top of the LCD display, we can see that polycarbones are also sometimes used.
An Example of a Polycarbonate Cover Glass
Polycarbonate means durability and safety of your electronic display due to its high shock- and impact resistance and good flammability properties. PSC has a wide range of clear and custom coloured polycarbonate readily available for processing into application specific solutions.
Typically, a surface treatment is applied, such as Fine Mat, Hard Mat or HC clear, to provide the polycarbonate cover glass solution with the necessary and application specific surface features. This may be features such as anti glare or scratch resistance from a hard coating for polycarbonate. The polycarbonate sheet can be processed into customized size and shape. [4]
=> Polycarbonate is also an possible choice for display cover glass material.
Figure 2. Key Features of Polycarbonate Coverglass (image from [4])
Example of Possible Material
Material Datasheet
Polycarbonate: Impact Resistant Display Windows; PSE
https://psc.dk/wp-content/uploads/2020/03/Polycarbonate.pdf
https://psc.dk/en/products/polycarbonate/polycarbonate/?utm_referrer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F
Surface Treatment
HC Clear is a clear hard coating that can be applied to coloured and clear acrylic, and clear and coloured Polycarbonate. HC Clear provides high scratch and abrasion resistance, graffiti resistance, improve all weather performance and has a great optical quality. HC Clear can be applied on both sides of the optical filter regardless of the base material.
https://psc.dk/en/resources/other-surface-treatments-for-polymer/hc-clear/
=> Polycarbonate cover glass supplied by PSE is a possible material. This material is also adequate for use in the medical medical field, where the requirements include: Chemical & cleaning resistance, Maximum readability, EMI shielding, Scratch resistance, and Fire behaviour rating. [6]
https://psc.dk/en/applications/industrial-applications/medical/
References
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
Appendix
An exmaple of an LCD display hardware component.
https://www.mouser.jp/ProductDetail/Microtips-Technology/MTD1010CZK?qs=EU6FO9ffTwcds5RwWdNZ5g==
Immersive Terrestrial Scuba Diving Using Virtual Reality
Publication:CHI EA '16: Proceedings of the 2016 CHI Conference Extended Abstracts on Human Factors in Computing SystemsMay 2016 Pages 1563–1569https://doi.org/10.1145/2851581.2892503
- どんなもの？
VRスキューバダイビング再現システム『Amphibian』の開発。視聴覚的フィードバックに加え、浮力や温度変化の再現も取り入れている。VR空間の移動にはジョイスティックではなく、泳ぐような腕の動作を検知している。 - 先行研究と比べてどこがすごい？
既存のスキューバダイビングVRは視聴覚のみを再現したものがほとんどな中、これに動きや温度変化を加えて、スキューバダイビングの擬似体験により没入感を加えようとする試みが新しい。また、似たアプローチに実際に水の中に入りながらVRを体験するというものもあるが、本手法ではその手軽さを考慮して陸上で完結させている。 - 技術や手法のキモはどこ？
フィードバック要素をOpthalmoception（視覚）, audioception（聴覚）, proprioception（運動感覚）, thermoseption（温度感覚）, and equilibrioception（バランス感覚）の５要素に分解して再現した。また、温度変化に関しては、手袋型のデバイスに調整可能な冷感剤を入れて対応している。 - どうやって有効だと検証した？
ラボのオープンハウスで来客した人たちによる体験会とフォードバックによって感想を収集。 - 議論はある？
改善点を考慮してプロトタイプ２の試作作業を継続中（2016年時点）。このアブストラクトペーパーではデバイスの開発がメインだったが、今後は教育的な側面からのコンテンツの開発も行っていく様子。
- 次に読むべき論文は？
TactileVR: Integrating Physical Toys into Learn and Play Virtual Reality Experiences
Multi-User Framework for Collaboration and Co-Creation in Virtual Reality
2017-06-18
- どんなもの？
CocoVerseというVR空間内でのコミュニケーションツール。3D空間での「ホワイトボード」の役割を果たすことが期待される。 - 先行研究と比べてどこがすごい？
VRでのUIの可能性を模索する研究テーマ。 - 技術や手法のキモはどこ？
ペイントブラシなどのツールの直感的な操作、およびツールの切替を実現しようとしているところ。VR空間内の移動は「テレポーテンション」を使うとVR酔いを起こしにくい。 - どうやって有効だと検証した？
VRに関心のある人たちの集まるイベントでの展示；そこで任意参加した30人の人々への体験会により「UIの快適さ」を観察した。VR動画のスクリーンキャプチャと装着している人の外からの映像が記録された。 - 議論はある？
スマホ・タブレットのUIでは「ピンチ」や「スワイプ」などの操作が定番となっているが、このようなテンプレ的な操作方法は未だVRでは確立していない。VR空間でのUIの最適解を探るのも可能性のある研究分野の一つ。 - 次に読むべき論文は？
Immersive Terrestrial Scuba Diving Using Virtual Reality
Implementation of Smart Phone Video Plethysmography and Dependence on Lighting Parameters
https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=7319208
IEEE 2015
- どんなもの？
スマホで撮影した顔の動画を基にrPPGにより心拍を計測する手法に関して、適切な光の量（照度）と種類について行われた研究。理想的な照度は 1000 ~ 4000 lux で、種類としては自然光もしくは蛍光灯が良いという結果となった。 - 先行研究と比べてどこがすごい？
スマホのカメラを使用したrPPGの研究は前例が少ない。また、研究室の外（社会実装）を想定した研究であり、一般消費者の使用環境についての研究であることが重要。 - 技術や手法のキモはどこ？
rPPGに基づき心拍数を計測するためのアルゴリズムを複数種類用意し、これらを比較した。（新しい技術や手法を開発した類の研究ではなく、現存する技術や手法を横に並べて比較・検討した、というタイプの論文。）
- どうやって有効だと検証した？
Androidのスマホを対象として（世界の8割のスマホはAndroidベース）、環境条件を調整しながら複数のスマホ・アルゴリズムに対して heart rate の計測を行った。これらの数値を、同環境で得られた FDA-approved な Nonin Pulse Oximeter の結果と比較して、結論を出した。 - 議論はある？
アルゴリズムにより適切な照度は異なるが、デバイスに複数のアルゴリズムを搭載して環境条件に応じて適切なものを使用するようにすれば照度への許容度が広がり、今回のような 1000 ~ 4000 lux という結論付けたらしい。 - 次に読むべき論文は？
Remote Heart Rate Measurement From Face Videos Under Realistic Situations
Conceptual Modeling of Multisensory Smart Spaces
EMPATHY: Empowering People in Dealing with Internet of Things Ecosystems. Workshop co-located with AVI 2020, Island of Ischia, Italy
- どんなもの？
IoTは当初、人間の周りで製品が勝手に通信を行うことが注目されていたが、次第に人間を含んだ系で語られることも増えてきた。このような状況の中で、これらスマートオブジェクト（通信・計算機的な機能の備えた物体）やスマートスペース（通信・計算機的な機能を備えた空間）を説明するためのモデリング言語が必要だということが浮き彫りになり、この論文ではその開発に向けた試みを行っている。 - 先行研究と比べてどこがすごい？
スマートオブジェクトやスマートスペースを表現するためのモデリング言語は前例が少ないテーマであること。現存する言語にしても、それらはどれも人間の存在を蔑ろにした設計になっていることが多かった。そんな中、本論文では人間中心設計を掲げ、人がシステムの中でスマートな物・空間とどのように接するかを表現する能力を備えていることが特徴として挙げられる。 - 技術や手法のキモはどこ？
ユーザーとシステムとのやりとりをモデルに表現できること。 - どうやって有効だと検証した？
Magic Roomと呼ばれる、同研究チームが開発しているプロジェクターやスマートオブジェクトを備えた部屋に実装されている「バトルシップ」というゲームについてのモデリングの例を紹介している。有効かどうかの検証はなされていない。他のモデリング言語では表現できない、もしくはかなり煩雑になる、などの例を示すなどの方法が考えられる。 - 議論はある？
IoTがますます増るであろう未来にますます必要性が高まる可能性が予想されるので、さらなる検討が求められている。また、予備知識のないシステムのエンドユーザーが見ても直感的に理解できること、また、エンドユーザー自体が機能の拡張などを考案してモデル化できるような完結で直感的な言語に設計していくことも求められている。 - 次に読むべき論文は？
Embodied Learning in Immersive Smart Spaces
Photoplethysmography imaging algorithm for continuous monitoring of regional anesthesia
ESTIMedia'16, October 01-07 2016, Pittsburgh, PA, USA
- どんなもの？
掌に近赤外線を照査して得られた rPPG (remote photoplethysmography) を解析して microcirculation amplitude maps（微小循環振幅マップ）をリアルタイムで作成するアルゴリズムの開発と性能向上に向けた計算パラメータの調整について。
- 先行研究と比べてどこがすごい？
少ないリソースで計算することができるアルゴリズムを開発したこと、つまり、リアルタイムで許容される程度の精度が得られるということ。（言及されてはいないけど、一般的な顔の動画からの解析ではなくて、近赤外線 on palm で計測をしているところもポイントだと思う。） - 技術や手法のキモはどこ？
近赤外線を掌に照射して得られたrPPG画像を解析。計算効率を向上させる手法がキモ。 - どうやって有効だと検証した？
適切なアルゴリズムを設計した後、Matlabで実装した。それを医療現場で試験した。 - 議論はある？
この実験で計算に使うパラメータの調整が行われた。C/C++で実装すればさらに計算効率を高めることができるか、という検討がされている。
rPPGを使って生態情報を得る場合には顔の動画を活用することが主流だと思っていたけど、それとの比較について一言も研究していない点が気になった。顔に近赤外線を照査することが憚られるかた掌を使っているのかな？とも思ったけど、リアルタイム計測のためには掌と近赤外線の組み合わせの方が適している、ということなのかもしれない（この比較について言及されていないので、この論文からだけではわからない。さらに調べる必要あり。） - 次に読むべき論文は？
Face video based touchless blood pressure and heart rate estimation - Conference: 2016 IEEE 18th International Workshop on Multimedia Signal Processing (MMSP)
Remote heart rate measurement using low-cost RGB face video: a technical literature review
- どんなもの？
rPPG (remote photoplethysmography) についてのサーヴェイ論文（2016年時点）。簡易カメラでRBG画像を撮影することで心拍（heart rate）を計測することができる技術。 - 先行研究と比べてどこがすごい？
（サーヴェイ論文のため省略。rPPGは近年になりますます注目を集めている（Fig. 1）。） - 技術や手法のキモはどこ？
非接触で心拍を計測できること。機器と環境としても、一般的な消費者用の安いカメラと環境光（ambient light source）で計測することができる。計測手法としては、皮膚補色の変化に着目するアプローチと、顔の動きに着目するアプローチとがある。 - どうやって有効だと検証した？
（サーヴェイ論文のため、多数の論文の比較と検討） - 議論はある？
環境光が弱い場合にカメラが受信する信号が弱くなってしまうこと、また、対象の皮膚の色（つまり人種）によって結果にばらつきが生じる点について、議論の課題が残されている。さらに、計測時間についても課題があり、計測時間を長くすれば精度は向上するものの、実用上は計測時間を長く取ることは良い方法とは言えない。これらをアルゴリズムでどう解決していくかがこの分野の今後の課題らしい。また、手法の評価のために多くの研究では録画済みの動画を用いていて、リアルタイムで（オンラインで）手法を評価する研究の数は少ない。現実の世界で（ラボの外で）rPPGを活用するためには、研究の余地が大量にありそう。 - 次に読むべき論文は？
Remote Heart Rate Measurement From Face Videos Under Realistic Situations
https://openaccess.thecvf.com/content_cvpr_2014/papers/Li_Remote_Heart_Rate_2014_CVPR_paper.pdf
Enhancing communication skills in persons with Neurodevelopmental Disorders using Collaborative Immersive Virtual Environments: the Social MatchUP case
- どんなもの？
NDD (Neurodevelopental Disorder)を持つ子供のコミュニケーション能力と協調性を育成する手法として、VR空間でプレイする「Social MatchUP (Sorting Game)」というゲームを開発し、その効果を評価した。目標としては、NDDを持つ子供の協調性の向上をサポートすることと、そのような子供の言語能力を診ているセラピストのサポートとなる技術を開発すること。 - 先行研究と比べてどこがすごい？
子供のコミュニケーション能力を育むためにVRが使われる例は20年前から研究されてきたが、神経発達障害を持つ子供の教育のためにVRを使う試みは前例が少ない。従来のセラピー手法は、NDDの子供を飽きさせている、という現状も報告されている。こんな中、VRを使って子供に楽しさや驚きを感じさせながらエンゲージメントを高めることで、より効果的なセラピー効果をもたらすことを目指している。 - 技術や手法のキモはどこ？
スマホと簡易HMDでプレイできるアプリだということ（低い限界費用で普及させることができること）。また最大のキモは、VRと現実で同じ実験を行い、これらを比較した点。 - どうやって有効だと検証した？
Social MatchUPというVR上のゲームプラットフォームに「Sorting Game」というゲームを開発し、また同じゲームのリアルな空間バージョンも開発し、このゲームをNDDを持つ子供２グループにヴァーチャルとリアルそれぞれをプレイしてもらったところ、ヴァーチャル空間でのプライの方が子供達のコミュニケーションスキルをより育んでいるという結果が得られた。データの形式としては、リアルとヴァーチャルそれぞれを体験している最中の子供達の会話の長さ、単語を幾つ発したか、何回どもったか、何回話してが入れ替わったか、などの定量的な評価軸が設けられた。（体験を対象とする研究では定量的な評価が多いように感じていたけど、こういう定量的な評価軸だと客観的な評価がしやすいと思う。厳密には「どうしてこの評価軸が妥当なのか」の説明も必要？） - 議論はある？
開発した手法により、この研究で対象としたターゲットについてはコミュニケーションにおけるセラピーの面で効果があることがわかった。アジアなど他の地域でも調査を行い、今回の効果が普遍的な物なのか文化に依存するのかを検証しようとしているらしい。 - 次に読むべき論文は？
Exploring the Potential of Speech-based Virtual Assistants in Mixed Reality Applications for People with Cognitive Disabilities
A Card-based Toolkit for Co-Designing Smart Interactive Experiences with Subjects with Neurodevelopmental Disorders
- どんなもの？
神経発達症（NDD: Neurodevelopmental Disorders）の子供を対象としたco-design手法（対象を設計過程に取り込んでモノをデザインする手法）を開発することで、日常生活を生きる力を養うことを目的とした試み。もともと研究チームで開発していた子供用のカード式ボードゲーム：SNaPをNDDの子供達がプレイしやすいように仕様変更した（結論として改変しなくても十分にプレイできることが判明した）。 - 先行研究と比べてどこがすごい？
先行研究との対比は行われていない。NDDの子供を対象としたボードゲームというテーマがある程度ニッチなんだと思う。 - 技術や手法のキモはどこ？
現状では、手法的に難しい点はないように思う。興味深い点をあげるとすれば、この研究を主導するHCIのデザイナーは、NDDの子供にスマートオブジェクトのデザインをさせるということをデザインする、という点だろうか。 - どうやって有効だと検証した？
4人のNDDの子供を対象としたワークショップの実施と、2名のセラピストへのインタビューを通じた定性的なデータの収集。 - 議論はある？
NDDを持つ人をデザインの工程に取り組むことで、彼ら彼女らの能力を活かした角度からのアイデアがデザインに反映されることが期待できる。NDDの子供達の発育に関してでは、物理的なカードに触れることは心理的にポジティブに働くが、デジタルを活用して各カードの効果をよりわかりやすくイメージできるとさらなる発展に繋げられる可能性がある。 - 次に読むべき論文は？
Co-designing interactive applications with adults with intellectual disability: a case study
Design of IoT Tangibles for Primary Schools: A Case Study
https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3125571.3125591
- どんなもの？
デジタル化が遅れている（主にイタリアを対象とした）小学校の環境に、ファブラボを建設するなどのコストを投じずに、IoT教育を展開するためのワークショップを開催したことについての報告。 - 先行研究と比べてどこがすごい？
目的を子供にIoT制作の体験をさせることとした関連研究が数多く行われている中、小学校教育にIoT制作を組み込むことを目的としている点が少しユニーク。 - 技術や手法のキモはどこ？
実装の工程は実施されなかった。ここがキモになると思ったけど、これ以外の点では（少なくともこの論文の文面の範囲内では）技術的・手法面で学術界に新しい価値をもたらしている感じはしなかった。 - どうやって有効だと検証した？
21人の10歳から11歳の児童を対象とした大学施設内での2時間のワークショップを実施した際に収集したアンケートとインタービューから得た定性的なデータ（というよりも記録）。 - 議論はある？
子供がプログラミングをより身近に感じられるようになることがポイント。 - 次に読むべき論文は？
A Card-based Toolkit for Co-Designing Smart Interactive Experiences with Subjects with Neurodevelopmental Disorders
