V článku vo vedeckom časopise Nature predstavujú výskumníci z Univerzity v Göteborgu, Chalmersovej technickej univerzity a Uppsalskej univerzity (Švédsko) technológiu s doposiaľ najmenšími pixelmi, teda displej s najvyšším rozlíšením, aké je ľudské oko schopné vnímať. Pixely reprodukujú farby pomocou nanočastíc, ktorých rozmery a usporiadanie riadia rozptyl svetla a ktorých optické vlastnosti možno elektricky nastavovať. Tento prelom otvára cestu k tvorbe virtuálnych svetov, ktoré sú vizuálne na nerozoznanie od reality.

Keďže prenos informácií v našej spoločnosti sa stáva čoraz komplexnejším, rastie aj dopyt po displejoch, ktoré prenášajú obraz a video s vysokou presnosťou.

„Technológia, ktorú sme vyvinuli, môže priniesť nové spôsoby interakcie s informáciami a svetom okolo nás. Môže rozšíriť kreatívne možnosti, zlepšiť vzdialenú spoluprácu a dokonca urýchliť vedecký výskum,“ hovorí Kunli Xiong, odborný asistent (Assistant Professor) na Katedre materiálovej vedy a inžinierstva Uppsalskej univerzity, ktorý projekt inicioval a je hlavným autorom štúdie.

Elektronický papier

O rozlíšení, teda o tom, aké realistické môžu byť na obrazovkách zobrazené obrázky a filmy rozhoduje veľkosť a počet pixelov. Vo virtuálnej či rozšírenej realite, kde je displej malý a blízko oka, je zážitok limitovaný tým, že dnešné pixely nedokážeme zmenšiť dostatočne. Napríklad na micro-LED displeji pixely fungujú zle, keď majú menej než jeden mikrometer. V článku „Video-rate tunable colour electronic paper with human resolution“ publikovanom v časopise Nature však výskumníci predstavujú retina E-paper, nový typ elektronického papiera – reflexného displeja. Každý pixel má približne 560 nanometrov a celková plocha displeja je porovnateľná s veľkosťou ľudskej zrenice, pričom rozlíšenie presahuje 25 000 ppi (pixelov na palec).

Ilustrácia displeja pred okom a lúčov svetla dopadajúcich na sietnicu.
Ilustrácia displeja veľkosti zrenice, inšpirovaného ľudskou sietnicou, s ultravysokým rozlíšením a submikrometrovými pixelmi.

Milimetrové umenie

„To znamená, že každý pixel približne zodpovedá jednému fotoreceptoru v oku, t. j. nervovej bunke v sietnici, ktorá premieňa svetlo na biologické signály. Človek vyššie rozlíšenie vnímať nedokáže,“ hovorí Andreas Dahlin, profesor na Katedre chémie a chemického inžinierstva na Chalmers.

Retina E-paper možno umiestniť veľmi blízko oka. Na demonštráciu výkonu technológie výskumníci znovu vytvorili obraz slávneho diela Gustava Klimta „Bozk“ na ploche približne 1,4 × 1,9 milimetra. Pre porovnanie, obraz mal asi 1/4000 veľkosti štandardného smartfónu.

Oxid volfrámu

Ako aj v predchádzajúcom výskume pod vedením Andreasa Dahlina je displej pasívny a neobsahuje vlastný zdroj svetla. Farby pixelov sa objavia, keď na drobné štruktúry na povrchu dopadá okolité svetlo. Rovnaký princíp nájdeme v nádhernom operení drobných vtákov. Ultra malé pixely obsahujú častice oxidu volfrámu. Úpravou veľkosti častíc a ich vzájomného usporiadania sa vedcom podarilo riadiť, ako sa farby vo svetle rozptyľujú a odrážajú, a tak vytvárať pixely v červenej, zelenej a modrej, z ktorých možno poskladať všetky farby. Po privedení slabého napätia sa častice dajú „vypnúť“ a sčernajú.

„Je to významný krok vpred vo vývoji displejov, ktoré možno zmenšiť na miniatúrne rozmery, zároveň zlepšiť kvalitu a znížiť spotrebu energie. Technológiu treba ešte doladiť, ale veríme, že retina E-paper bude vo svojom odbore zohrávať zásadnú úlohu a napokon ovplyvní nás všetkých,“ hovorí Giovanni Volpe, profesor na Katedre fyziky Univerzity v Göteborgu.

Zdroj: University of Gothenburg

Plný vedecký článok v Nature: Video‐rate tunable colour electronic paper with human resolution