نمایشگر نانوذره‌ای، بالاترین وضوح بصری قابل درک برای چشم انسان را به دست آورد

محققان در سوئد موفق به توسعه فناوری نمایشگری با کوچک‌ترین پیکسل‌هایی شده‌اند که تاکنون ساخته شده است؛ پیکسل‌هایی که قادرند بالاترین وضوحی را که چشم انسان می‌تواند درک کند، تولید کنند. این پیشرفت می‌تواند با ایجاد تصاویر بصری که کاملاً مشابه زندگی واقعی هستند، آینده واقعیت مجازی و واقعیت افزوده را دوباره تعریف کند.

دانشمندان دانشگاه صنعتی چالمرز، دانشگاه گوتنبرگ و دانشگاه اوپسالا با همکاری یکدیگر این مطالعه را انجام دادند. نوآوری آن‌ها، که کاغذ الکترونیکی شبکیه (retina E-paper) نامیده می‌شود، از نانوذرات برای کنترل نحوه پراکندگی نور استفاده می‌کند و به تولید رنگ‌های واقعی دست می‌یابد که می‌توانند با جریان الکتریسیته تنظیم شوند.

شکستن محدودیت اندازه پیکسل

وضوح یک صفحه نمایش به اندازه و تعداد پیکسل‌های آن بستگی دارد. اما فناوری‌های فعلی مانند میکرو-LED‌ها، هنگامی که اندازه پیکسل‌ها به زیر یک میکرومتر کاهش می‌یابد، به یک حد نهایی می‌رسند. کاغذ الکترونیکی شبکیه این مانع را با پیکسل‌هایی به اندازه فقط ۵۶۰ نانومتر در هم می‌شکند؛ این اندازه حتی کوچکتر از طول موج نور مرئی است.

نانوذرات اکسید تنگستن رفتار نوری هر پیکسل را کنترل می‌کنند. محققان با تغییر اندازه و آرایش این نانوذرات، می‌توانند نحوه بازتاب نور را تنظیم کرده و رنگ‌های قرمز، سبز و آبی را ایجاد کنند. همچنین یک ولتاژ کوچک می‌تواند پیکسل‌ها را «خاموش» کرده و آن‌ها را به رنگ مشکی درآورد.

آندریاس دالین، استاد دانشگاه صنعتی چالمرز، توضیح داد: «این بدان معناست که هر پیکسل تقریباً با یک گیرنده نوری منفرد در چشم انسان (یعنی سلول‌های عصبی در شبکیه که نور را به سیگنال‌های بیولوژیکی تبدیل می‌کنند) مطابقت دارد. انسان‌ها نمی‌توانند وضوحی بالاتر از این را درک کنند.»

اندازه ناحیه نمایشگر توسعه داده شده با اندازه مردمک انسان مطابقت دارد و به وضوحی فراتر از ۲۵,۰۰۰ پیکسل در اینچ (ppi) دست می‌یابد که حدود ۱۵۰ برابر متراکم‌تر از اکثر نمایشگرهای گوشی‌های هوشمند است.

صفحه نمایش بازتابنده شبیه به طبیعت

برخلاف نمایشگرهای LED یا OLED، کاغذ الکترونیکی شبکیه نور مخصوص به خود را منتشر نمی‌کند. در عوض، درست مانند پرهای پرندگان که رنگ‌ها را به زیبایی بازتاب می‌دهند، این فناوری نور محیط را منعکس می‌کند. این رویکرد به طور چشمگیری مصرف انرژی را کاهش می‌دهد و امکان قرارگیری صفحه نمایش در فاصله بسیار نزدیکی به چشم را فراهم می‌کند.

برای نمایش قابلیت این فناوری، تیم محققان نقاشی «بوسه» اثر گوستاو کلیمت را روی سطحی به اندازه ۱.۴ در ۱.۹ میلی‌متر (تقریباً یک چهار هزارم مساحت نمایشگر یک گوشی هوشمند) بازسازی کردند. با وجود اندازه کوچک، تصویر جزئیات چشمگیری را حفظ کرده بود.

کونلی شیونگ، استادیار دانشگاه اوپسالا و نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: «فناوری‌ای که ما توسعه داده‌ایم می‌تواند راه‌های جدیدی را برای تعامل با اطلاعات و دنیای اطرافمان فراهم کند. این می‌تواند احتمالات خلاقانه را گسترش دهد، همکاری از راه دور را بهبود بخشد و حتی تحقیقات علمی را تسریع کند.»

به سوی دنیای مجازی غوطه‌ور

محققان بر این باورند که کاغذ الکترونیکی شبکیه می‌تواند نحوه تجربه انسان‌ها از محیط‌های دیجیتالی را تغییر دهد. دقت رنگی شبیه به واقعیت و چگالی فوق‌العاده بالای پیکسل‌ها، آن را برای دستگاه‌های فشرده مانند هدست‌های واقعیت مجازی (VR) یا واقعیت افزوده (AR) ایده‌آل می‌سازد.

جیووانی ولپه، استاد دانشگاه گوتنبرگ، اظهار داشت: «این یک گام بزرگ رو به جلو در توسعه صفحاتی است که می‌توانند به اندازه مینیاتوری کوچک شوند، در حالی که کیفیت را بهبود می‌بخشند و مصرف انرژی را کاهش می‌دهند. این فناوری هنوز نیاز به تنظیمات دقیق بیشتری دارد، اما ما معتقدیم که کاغذ الکترونیکی شبکیه نقش مهمی در زمینه خود ایفا خواهد کرد و در نهایت بر همه ما تأثیر خواهد گذاشت.»

با بازتولید وفاداری بصری واقعیت، کاغذ الکترونیکی شبکیه علم را به ایجاد دنیاهای مجازی‌ای نزدیک می‌کند که چشم انسان قادر به تشخیص تفاوت آن‌ها با دنیای واقعی نیست.