Forskare vid Uppsala universitet, Göteborgs universitet och Chalmers har tagit fram en ny teknik med rekordsmå pixlar, i en skärm som har den högsta upplösningen som ett öga kan uppfatta. Pixlarna återger färger genom nanopartiklar, och skärmen kan göra det möjligt att skapa virtuella världar som visuellt är omöjliga att skilja från verkligheten.
I takt med att informationsöverföringen i vårt samhälle blir mer komplex ökar också efterfrågan på skärmar som mycket exakt överför bild och video.
– Den teknik som vi har utvecklat kan leda till nya sätt att interagera med information och världen omkring oss. Till exempel skulle den kunna utöka kreativa möjligheter, förbättra samarbete på distans och till och med skynda på vetenskaplig forskning, säger studiens huvudförfattare Kunli Xiong, biträdande universitetslektor vid institutionen för materialvetenskap på Uppsala universitet, och som utformat projektet.
– Våra resultat är exceptionella eftersom vi uppnår en högre upplösning än vad vår syn kan uppfatta. Det kommer att gå att skapa virtuella världar som visuellt är omöjliga att skilja från verkligheten. Potentiella tillämpningar inkluderar ultrarealistiska VR-skärmar och mycket effektiva bärbara skärmar med hög upplösning, säger Kunli Xiong.
Tekniken bakom nästa generations skärmar
Det är pixlarnas storlek och antal som bestämmer upplösningen, och därmed hur verklighetstrogna bilder och filmer som visas på skärmar kan vara. Inom virtuell eller förstärkt verklighet (virtual/augmented reality), där skärmen är liten och sitter nära ögat, begränsas upplevelsen av att dagens pixlar inte kan bli tillräckligt små. I en mikro LED-skärm, till exempel, fungerar pixlarna dåligt när de blir mindre än en mikrometer stora. Men i artikeln Video‐rate tunable colour electronic paper with human resolution som forskarna fått publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nature presenteras ett nytt så kallat elektroniskt papper – en reflektiv skärm – där varje pixel är ungefär 560 nanometer. Skärmens storlek är jämförbar med pupillen i ett mänskligt öga, och har en upplösning på mer än 25 000 ppi (pixels per inch).
– Det innebär att varje pixel ungefär motsvarar en enda av ögats fotoreceptorer, alltså de nervceller i ögats näthinna som omvandlar ljus till biologiska signaler. Högre upplösning än så kan människor inte uppfatta, säger Andreas Dahlin, professor vid institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers.
Färg från naturens egna strukturer
Skärmen, som kallas retina E-papper efter det engelska ordet för näthinna, kan placeras mycket nära ögat. För att demonstrera dess prestanda återskapade forskarna en bild av Gustav Klimts kända konstverk ”Kyssen” med måtten 1,4 x 1,9 millimeter. Som jämförelse innebar det att ytan var 1/4000 av storleken på en vanlig smartphone-skärm.
I studien är skärmen passiv, det vill säga den innehåller ingen egen ljuskälla, utan pixlarnas färger uppstår när omgivningens ljus träffar små strukturer på en yta. Samma princip finns i småfåglars praktfulla fjäderdräkter. I de ultrasmå pixlarna finns partiklar av volframoxid. Genom att justera partiklarnas storlek och hur de placeras i förhållande till varandra har forskarna lyckats styra hur ljusets olika färger sprids och reflekteras, och på så sätt skapa pixlar i färgerna rött, grönt och blått, som sedan kan användas för att generera alla färger. Genom att lägga på en svag spänning kan partiklarna ”släckas” och blir svarta.
Kommer få stor betydelse
– Det här är ett stort steg för utvecklingen av skärmar som kan krympas till miniatyrformat samtidigt som kvaliteten ökar och energiförbrukningen minskar. Tekniken behöver förfinas, men vi tror att retina E-papper kommer att få stor betydelse inom sitt fält och så småningom påverka oss alla, säger Giovanni Volpe, professor vid institutionen för fysik vid Göteborgs universitet.
Studien är ledd från Uppsala universitet och har gjorts i samarbete med forskare vid Chalmers tekniska högskola och Göteborgs universitet och publiceras i Nature.
Artikeln: Santosa, A.S.S., Chang, YW., Dahlin, A.B. et al. Video‐rate tunable colour electronic paper with human resolution. Nature (2025).
