Minuscuul beeldscherm toont scherpste beelden ooit

Wetenschappers in Zweden ontwikkelden een technologie om haarscherpe beelden te tonen op een scherm ter grootte van een pupil. Met de kleinste pixels ooit bereikten ze de hoogste resolutie die voor mensen waarneembaar is. Het zou een scherper en energiezuiniger alternatief kunnen worden voor de VR-bril. 

Het schilderij ‘De Kus’ van Gustav Klimt haarscherp weergeven op een schermpje van 1,4 bij 1,9 millimeter? Dat klinkt wel érg ambitieus. Toch is het een team van wetenschappers en ingenieurs van Zweedse universiteiten kort geleden gelukt. Zij ontwikkelden een technologie die de kleinste pixels gebruikt die ooit zijn gemaakt, om beelden te genereren met de hoogste resolutie die een mens kan waarnemen: met de behaalde pixeldichtheid van ruim 25 duizend ppi (pixels per inch) hebben plaatjes ter grootte van een pupil namelijk ongeveer evenveel pixels als het menselijk oog lichtreceptoren heeft.

De Zweedse onderzoekers presenteerden hun technologie deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Honderd miljoen pixels

De term ppi is enigszins verwarrend, maar 25 duizend ppi betekent dat er 625 miljoen pixels (25 duizend in het kwadraat) op een vierkante inch zitten – ofwel bijna honderd miljoen pixels op een vierkante centimeter. De afmeting (diagonaal) van elke pixel is zo’n 560 nanometer Ter vergelijking: het plaatje boven dit verhaal is opgebouwd uit nog geen driehonderdduizend pixels (de resolutie hangt af van de grootte en kwaliteit van uw scherm).

Technologie

Het nieuw ontwikkelde scherm waarop de pixels te zien zijn, bestaat uit een speciaal soort ‘elektronisch papier’ (e-paper) ter grootte van een menselijke pupil, dat de onderzoekers ‘retina E-paper’ noemen. E-paper straalt zelf geen licht uit, zoals de meeste schermen wel doen, maar reflecteert invallend omgevingslicht.

De pixels bevatten minuscule schijfjes wolfraamoxide (WO3), die groen, rood of blauw licht kunnen reflecteren. De grootte en rangschikking van deze schijfjes bepaalt de uiteindelijke kleur van de reflecties – volgens hetzelfde principe als bij het verenkleed van sommige felgekleurde vogels – of bij deze gel waarover we eerder schreven.

Bovendien veranderen de reflectieve eigenschappen van een deeltje als er een heel klein elektrisch stroompje doorheen gaat, waardoor de kleur en helderheid uiteindelijk kunnen worden aangestuurd. Dankzij deze nieuwe toevoeging kan het display kan met deze techniek zowel stilstaande als bewegende beelden tonen. Bij eerdere versies van e-paper was de snelheid waarmee beelden konden worden ververst (de frame rate) daarvoor te laag.

Toepassingen

De verkleining van het schilderij van Klimt was bedoeld om de techniek te demonstreren, maar is niet per se iets waar de wereld op zit te wachten. De onderzoekers noemen immersive experiences als belangrijkste toepassing voor hun nieuwe vinding. Hiervoor moeten mensen zich nu nog ‘behelpen’ met virtual reality-brillen, met een resolutie die hen er voortdurend aan herinnert dat ze zich in een kunstmatige wereld bevinden. Bovendien kost de nieuwe technologie veel minder energie.

Van die VR-brillen bestaan al veel nuttige en minder nuttige toepassingen, zoals het trainen van chirurgen, piloten, zeelieden of technisch personeel in een virtuele omgeving, het afleiden van patiënten om pijn te verminderen, of het spelen van 3D computergames.

Hoogleraar oogheelkunde Jeroen Klevering van het Radboudumc ziet voor de nieuwe technologie ook al een andere nuttige toepassing voor zich, zegt hij in De Volkskrant: mensen met een beschadigd hoornvlies zouden met een geïmplanteerd beeldschermpje in het oog en een camera op het hoofd in de toekomst weer zicht kunnen krijgen. Zo ver is de techniek nu overigens nog niet: die moet nu eerst nauwkeuriger worden ingesteld en getest, zeggen de onderzoekers in het persbericht dat ze deden uitgaan.