Az elmúlt években a kijelzők felbontása szinte havonta javult, legyen szó okostelefonokról, televíziókról vagy stadionok hatalmas kivetítőiről. Ám a virtuális valóság (VR) alkalmazásokhoz szükséges apró kijelzők felbontásának növelése komoly akadályokba ütközött. Egy svéd kutatócsoport most azonban egy olyan áttörést ért el, amely alapjaiban változtathatja meg a VR-t és más optikai technológiákat: létrehoztak egy emberi pupilla méretű kijelzőt, amely felbontásával túllépi a hagyományos pixelek korlátait.
A pixelméret korlátai a virtuális valóságban
A VR-kijelzők esetében az egyik legnagyobb kihívás az, hogy a képernyő nagyon közel helyezkedik el a szemhez. Ez azt jelenti, hogy a pixeleknek rendkívül apróknak kell lenniük ahhoz, hogy éles és részletgazdag képet nyújtsanak. Azonban ha a pixelek túl kicsivé válnak – például egy mikro-LED kijelzőnél egy mikrométernél kisebbek –, elveszítik képalkotó képességüket, ami homályos vagy torz képet eredményez.
Az új megközelítés: metapixelek
A Chalmers Műszaki Egyetem, a Göteborgi Egyetem és az Uppsala Egyetem kutatói Svédországban egy teljesen új technológiát fejlesztettek ki, amely nem hagyományos pixelekre épül. Az általuk „metapixeleknek” nevezett elemek volfrám-oxidból készülnek – egy olyan anyagból, amely elektromos állapotától függően képes szigetelőből fémmé válni.
Ezek a metapixelek úgy tükrözik vissza a fényt, hogy méretük és elrendezésük alapján változtatják meg színüket és fényességüket. Elektromos áram segítségével szabályozhatók, működésük pedig hasonló ahhoz, ahogyan bizonyos madarak tollainak pigmentjei változtatják színüket a rájuk eső fény hatására.
A metapixelek előnyei
- Nincs szükség háttérvilágításra: Mivel nem hagyományos fényforrásra épülnek, elkerülhetők azok a problémák, amelyek akkor jelentkeznek, ha a pixelek túl kicsik lesznek – például színátfolyás vagy egyenletlenségek.
- Kivételes felbontás: A kutatók egy olyan kijelzőt hoztak létre, amely körülbelül 560 nanométer széles metapixelekből áll – ez több mint 25 000 pixel per inch (ppi) felbontást jelent.
- Emberi szemhez igazított felbontás: Minden metapixel nagyjából megfelel egyetlen fotoreceptor sejtnek a retinán – azaz az emberi szem számára érzékelhető legmagasabb felbontást éri el.
A retinális e-papír: az új generációs kijelző
A kutatók ezt az innovatív technológiát „retinális e-papírnak” nevezték el. A készülék mérete mindössze körülbelül 1,4 x 1,9 milliméter – ez körülbelül 4000-szer kisebb egy átlagos okostelefon kijelzőjénél –, mégis tökéletes minőségben képes megjeleníteni részletgazdag képeket.
A technológia hatékonyságának demonstrálására Gustav Klimt híres festményét, A Csókot reprodukálták ezen az apró kijelzőn hibátlan felbontással. Ez jól mutatja, hogy milyen potenciál rejlik ebben az új megoldásban.
Jövőbeli alkalmazások és hatások
Kunli Xiong, az Uppsala Egyetem kutatója és a projekt vezető szerzője szerint az új technológia számos területen hozhat forradalmi változásokat:
- Kreatív lehetőségek bővítése: Új módokat kínálhat az információval való interakcióra és vizuális élmények létrehozására.
- Távmunka és együttműködés fejlesztése: Javíthatja az online kollaboráció minőségét és hatékonyságát.
- Tudományos kutatás gyorsítása: Precízebb optikai eszközök révén elősegítheti különféle tudományterületek fejlődését.
Giovanni Volpe, a Göteborgi Egyetem szakértője kiemelte: „Ez egy jelentős előrelépés abban, hogy miként lehet a kijelzőket miniatürizálni úgy, hogy közben javuljon azok minősége és csökkenjen az energiafogyasztás.”
Bár még finomhangolásra szorul a technológia, a szakértők úgy vélik, hogy a retinális e-papír hamarosan meghatározó szerepet játszik majd az optikai eszközök világában és mindennapi életünkre is hatással lesz.
Kutatási források
A felfedezést részletesen bemutató tanulmányt a rangos Nature folyóiratban publikálták. A kutatás hátterét és eredményeit elsősorban a Chalmers Műszaki Egyetem sajtóközleménye ismertette.