دانشمندان سوئدی موفق به ساخت نوعی «کاغذ الکترونیکی» با تراکم خیره‌کننده ۲۵ هزار پیکسل در هر اینچ شده‌اند که با قدرت تفکیک چشم انسان برابری می‌کند. این فناوری با مصرف برق بسیار کمتر از نمایشگرهای امروزی، راه را برای ساخت هدست‌های واقعیت مجازی سبک‌تر، کارآمدتر و با خستگی چشم کمتر هموار می‌کند.
دانشمندان در سوئد نوع جدید و انقلابی از «کاغذ الکترونیک» (E-Paper) را توسعه داده‌اند که می‌تواند شیوه تعامل ما با صفحه‌نمایش‌ها را، به خصوص مدل‌های به‌‌کار رفته در هدست‌های واقعیت مجازی، متحول کند. این فناوری قادر است تصاویری با رنگ‌های واقعی و با پیکسل‌هایی کوچک‌تر از گیرنده‌های نوری چشم انسان نمایش دهد.
کوچک‌سازی پیکسل‌ها تا مرز دید انسان
در نمایشگرهای امروزی، به‌ویژه آن‌هایی که در هدست‌های واقعیت مجازی استفاده می‌شوند، وضوح تصویر نقشی کلیدی در میزان حس واقع‌گرایی تصویر دارد. با این حال، نمایشگرهایی مانند OLED که از خودشان نور تولید می‌کنند، با محدودیت‌هایی در کوچک‌سازی پیکسل‌ها مواجه هستند چرا که با کاهش ابعاد پیکسل به مقیاس میکرومتر، رنگ‌ها با یکدیگر تداخل پیدا کرده، روشنایی کاهش می‌یابد و هزینه تولید به‌شدت افزایش می‌یابد.
در مقابل، نمایشگرهای بازتابی (Reflective) به جای تولید نور، نور محیط را منعکس می‌کنند. این ویژگی باعث روشنایی بهتر و مصرف انرژی بسیار کمتر می‌شود، اما این نمایشگرها تاکنون از نظر رزولوشن و کیفیت رنگ، توان رقابت با نمایشگرهای پیشرفته را نداشتند. هدف دانشمندان سوئدی تغییر این معادله و ساخت نمایشگری بود که با دقت چشم انسان رقابت کند. آن‌ها به تراکم شگفت‌انگیز بیش از ۲۵ هزار پیکسل در هر اینچ (PPI) دست یافتند که از قدرت تفکیک شبکیه چشم نیز فراتر می‌رود.
علم پشت کوچکترین پیکسل‌های جهان
راز این فناوری در استفاده از «متاپیکسل‌ها» نهفته است؛ پیکسل‌هایی در مقیاس نانو که از دیسک‌های کوچک تری‌اکسید تنگستن (WO3) بر روی یک سطح فلزی بازتابنده تشکیل شده‌اند. این دیسک‌ها با قطری در حدود چند صد نانومتر، حتی از بسیاری ویروس‌ها نیز کوچک‌تر هستند. پژوهشگران با تنظیم دقیق اندازه و فاصله این دیسک‌ها، موفق شدند هر کدام را وادار به بازتاب یکی از رنگ‌های اصلی (قرمز، سبز و آبی) کنند تا از ترکیب آن‌ها، طیف کامل رنگ‌ها ایجاد شود.
ماده WO3 دارای خاصیت «الکتروکرومیک» است؛ یعنی ویژگی‌های نوری آن با اعمال یک پالس الکتریکی کوچک تغییر می‌کند. این پالس باعث می‌شود پیکسل «روشن» یا «خاموش» شود و رنگ یا روشنایی آن بدون نیاز به مصرف مداوم انرژی تغییر کند. این نمایشگر برای پخش ویدئو تنها ۱.۷ میلی‌وات بر سانتی‌متر مربع انرژی مصرف می‌کند که این رقم برای تصاویر ثابت به حدود ۰.۵ میلی‌وات کاهش می‌یابد. جالب آنکه به لطف اثر «حافظه رنگی» این ماده، تصویر تا ده‌ها دقیقه پس از قطع کامل برق نیز باقی می‌ماند.
گامی به سوی نسل جدید واقعیت مجازی و افزوده
از آنجایی که کاغذ الکترونیک یک نمایشگر بازتابی است، تصاویر را با مصرف انرژی ناچیز و خستگی چشم کمتر تولید می‌کند. این ویژگی‌ها آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای سیستم‌های واقعیت مجازی و افزوده تبدیل می‌کند که در آن‌ها وزن و مصرف انرژی دو چالش اساسی به شمار می‌رود.
در همین رابطه بخوانید:
- آینده تبلیغات فروشگاهی اینجاست؛ نمایشگر ePaper سامسونگ با شارژدهی بیش از 500 روز! [تماشا کنید]
با این حال، چالش‌هایی نیز برای تجاری‌سازی این فناوری وجود دارد. گستره رنگی آن هنوز به اندازه نمایشگرهای OLED وسیع نیست و دوام مواد در برابر میلیون‌ها بار تغییر وضعیت باید به اثبات برسد. همچنین پیاده‌سازی آن در ابعاد بزرگ نیازمند مهندسی پیشرفته برای کنترل مستقل هر پیکسل است. این دستاورد می‌تواند سرآغاز عصری جدید برای نمایشگرهای پایدار، کم‌مصرف و فوق دقیق باشد.
نتایج این تحقیق در نشریه علمی Nature منتشر شده است.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت