V článku ve vědeckém časopise Nature představují vědci z Göteborské univerzity, Chalmersovy technické univerzity a Uppsalské univerzity (Švédsko) technologii s dosud nejmenšími pixely, tedy displej s nejvyšším rozlišením, které je lidské oko schopno vnímat. Pixely reprodukují barvy pomocí nanočástic, jejichž velikost a uspořádání řídí rozptyl světla a jejichž optické vlastnosti lze elektricky upravovat. Tento průlom otevírá cestu k vytváření virtuálních světů, které jsou vizuálně nerozeznatelné od reality.

S tím, jak se přenos informací v naší společnosti stává stále složitějším, roste poptávka po displejích, které přenášejí obraz a video s vysokou věrností.

„Technologie, které jsme vyvinuli, mohou přinést nové způsoby interakce s informacemi a světem kolem nás. Může rozšířit tvůrčí možnosti, zlepšit spolupráci na dálku a dokonce urychlit vědecký výzkum,“ říká Kunli Xiong, odborný asistent na katedře materiálových věd a inženýrství Uppsalské univerzity, který projekt inicioval a je hlavním autorem studie.

Elektronický papír

Rozlišení, tedy realističnost obrazu a filmu na obrazovce, je určeno velikostí a počtem pixelů. Ve virtuální nebo rozšířené realitě, kde je displej malý a blízko oka, je zážitek omezen tím, že dnešní pixely neumíme udělat dostatečně malé. Například na mikro-LED displeji mají pixely špatný výkon, pokud jsou menší než jeden mikrometr. V článku „Video-rate tunnable colour electronic paper with human resolution“ publikovaném v časopise Nature však vědci představují Retina E-paper, nový typ elektronického papíru – reflexního displeje. Každý pixel má velikost přibližně 560 nanometrů a celková plocha displeje je srovnatelná s velikostí lidské zornice, přičemž rozlišení přesahuje 25 000 ppi (pixelů na palec).

Ilustrace displeje před okem a paprsků světla dopadajících na sítnici.
Ilustrace displeje o velikosti zornice, inspirovaného lidskou sítnicí, s ultravysokým rozlišením a submikrometrovými pixely.

Milimetrové umění

„To znamená, že každý pixel zhruba odpovídá jednomu fotoreceptoru v oku, tj. nervové buňce v sítnici, která převádí světlo na biologické signály. Lidé nemohou vnímat vyšší rozlišení,“ říká Andreas Dahlin, profesor na katedře chemie a chemického inženýrství na Chalmersově univerzitě.

E-papír na sítnici lze umístit velmi blízko oka. Aby vědci demonstrovali sílu této technologie, vytvořili obraz slavného díla Gustava Klimta „Polibek“ na ploše přibližně 1,4 × 1,9 milimetru. Pro srovnání, obrázek měl velikost asi 1/4000 běžného chytrého telefonu.

Oxid wolframu

Stejně jako v předchozím výzkumu vedeném Andreasem Dahlinem je displej pasivní a neobsahuje žádný vlastní zdroj světla. Barvy pixelů se objevují, když okolní světlo dopadá na drobné struktury na povrchu. Stejný princip se nachází v krásném opeření drobných ptáků. Velmi malé pixely obsahují částice oxidu wolframu. Úpravou velikosti částic a jejich uspořádání se vědcům podařilo řídit rozptyl a odraz barev ve světle a vytvořit pixely v červené, zelené a modré barvě, z nichž lze poskládat všechny barvy. Když se přiloží slabé napětí, částice se mohou „vypnout“ a zčernají.

„Jedná se o významný krok vpřed ve vývoji displejů, které lze zmenšit na miniaturní rozměry a zároveň zlepšit jejich kvalitu a snížit spotřebu energie. Technologii je třeba ještě doladit, ale věříme, že Retina E-paper bude hrát ve svém oboru významnou roli a nakonec se dotkne nás všech,“ říká Giovanni Volpe, profesor na katedře fyziky na univerzitě v Göteborgu.

Zdroj: Göteborská univerzita

Celý vědecký článek v časopise Nature: barevný elektronický papír s možností ladění rychlosti videa a lidským rozlišením