کاغذ الکترونیکی شبکیه‌ای؛ فناوری جدید نمایشگرها که مرز وضوح تصویر را جابه‌جا می‌کند

سفر نمایشگرها، قصه‌ی نزدیک و نزدیک‌ترشدن به چشمان ماست؛ از پرده‌های نقره‌ای سینما تا تلویزیون، مانیتور کامپیوتر و حالا گوشی‌های هوشمندی که در دستان ما جا خوش کرده‌اند. این نزدیکی، عطش سیری‌ناپذیر ما برای وضوح تصویر بالاتر را شعله‌ور کرده است. اکنون، پژوهشگران با رونمایی از یک فناوری جدید، آماده‌اند تا این بازی را برای همیشه تغییر دهند.

در مطالعه‌ای تازه، دانشمندان فناوری پیشرفته‌ی «کاغذ الکترونیکی شبکیه‌ای» (Retinal E-paper) را معرفی کرده‌اند که قادر است تصاویر و ویدئوهای رنگی را با چنان وضوح بالایی به نمایش بگذارد که عملاً از مرزهای قابل درک توسط چشم انسان فراتر می‌رود.

این دستاورد را می‌توان جهشی کوانتومی در عرصه‌ی نمایشگرها تلقی کرد؛ زیرا نمایشگر جدید به تراکم خیره‌کننده‌ی بیش از ۲۵ هزار پیکسل در هر اینچ (PPI) دست یافته است. برای درک بهتر این میزان دقت، کافی است بدانید که این وضوح، بیش از ۵۰ برابر دقیق‌تر از وضوح نمایشگرهای موجود در بهترین و پیشرفته‌ترین گوشی‌های هوشمند امروزی است. این سطح از وضوح، تجربه‌ی بصری کاملاً متفاوتی را برای کاربران رقم خواهد زد.

راز فناوری جدید در مقیاس نانو نهفته است. به‌جای پیکسل‌های نوری سنتی که با کوچک‌شدن کارایی خود را از دست می‌دهند، این نمایشگر از نوع «بازتابی» است؛ یعنی به‌جای تولید نور، نور محیط را بازتاب می‌دهد، درست مانند یک کتاب‌خوان الکترونیکی. اما بر خلاف کتاب‌خوان‌ها، این فناوری به اجزای بزرگ نیاز ندارد.

پژوهشگران با استفاده از نانوذراتی که نحوه‌ی پراکندگی نور را کنترل می‌کنند، زیرپیکسل‌های قرمز، سبز و آبی ساخته‌اند. عرض هر پیکسل کامل تنها ۵۶۰ نانومتر است. ماده‌ی الکتروکرومیک با دریافت سیگنال‌های الکتریکی، میزان جذب و بازتاب نور را تغییر می‌دهد و به این ترتیب، هر رنگی را با دقتی بی‌سابقه تولید می‌کند.

کانلی شیونگ، از نویسندگان پژوهش در دانشگاه اوپسالای سوئد، چشم‌انداز فناوری را این‌گونه توصیف می‌کند: «براساس این فناوری، اکنون می‌توان نمایشگرهایی تولید کرد که ابعادی تقریباً هم‌اندازه‌ی مردمک چشم انسان داشته باشند، در حالی که تعداد پیکسل‌های آن‌ها مشابه تعداد گیرنده‌های نوری موجود در شبکیه‌ی چشم است. این دستاورد کلیدی امکان خلق دنیاهای مجازی را فراهم می‌کند که از نظر بصری، به‌طور باورنکردنی نزدیک به واقعیت و تمایزناپذیر از آن خواهند بود.»

کیفیت رنگ در این نمایشگرهای جدید نیز یکی از نقاط قوت بسیار بزرگ و تعیین‌کننده محسوب می‌شود. جرمی بامبرگ، متخصص نانوفناوری از دانشگاه کمبریج، توضیح می‌دهد که تلاش‌های پیشین برای ساخت موادی با وضوح مشابه، اغلب به تولید رنگ‌هایی «ضعیف و بی‌روح» منجر می‌شد که جذابیت بصری کافی نداشتند. اما او تأکید می‌کند که طراحی جدید رنگ‌هایی خلق می‌کند که از هرآنچه تاکنون دیده‌ایم، قانع‌کننده‌تر است و این موضوع پیشرفت چشمگیر در نمایش طیف رنگی را نشان می‌دهد.

با وجود تمام پیشرفت‌های هیجان‌انگیز و قابلیت‌های بالقوه‌ای که این فناوری نمایشگر به همراه دارد، باید اذعان کرد که هنوز راه درازی تا تجاری‌سازی کامل و عرضه‌ی آن به بازار باقی مانده است. چالش اصلی که در حال حاضر پیش روی دانشمندان قرار دارد، این است که در سطح جهانی، هیچ سیستم الکترونیکی کنترلی وجود ندارد که بتواند نمایشگری با چنین وضوحی را به‌طور مؤثر کنترل و مدیریت کند.

تیم پژوهشی انتظار دارد که با معرفی این کاغذ الکترونیکی پیشرفته، شرکت‌های مهندسی فعال در حوزه‌ی الکترونیک و نمایشگر، به تدریج توسعه‌ی سامانه‌ها و درایورهای اختصاصی موردنیاز برای بهره‌برداری کامل از این وضوح فوق‌العاده را آغاز کنند.

مسئله‌ی دیگر، طول عمر ماده است. به گفته‌ی بامبرگ، هر بار که پیکسل رنگ عوض می‌کند، ساختار آن کمی تغییر می‌کند و در نهایت، مانند یک باتری که فرسوده می‌شود، از کار می‌افتد. او تخمین می‌زند که حدود ۵ تا ۱۰ سال زمان لازم است تا نمونه‌های تجاری این فناوری انقلابی به دست مصرف‌کنندگان برسد.

مطالعه در نشریه‌ی نیچر منتشر شده است.