Minuscuul beeldscherm geeft via simpele geometrie kleur aan je leven

De volgende generatie VR en AR-schermen zit mogelijk niet vóór je oog, maar óp je oog.

Onderzoekers presenteren een bijzonder nieuw scherm: het is zó klein dat je het alleen met een microscoop goed kan zien, of als het vlak tegen je oogbal aan zit. Ondanks het kleine formaat barst het scherm van de pixels waardoor het scherm extreem scherp is. Hoeveel pixels? Meer dan 25.000 pixels per inch (PPI)! Voor de context: de nieuwe iPhone 17 heeft ‘slechts’ 460 pixels per inch. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature.

E-paper

Het scherm bestaat niet uit traditionele LED-lichtjes. In plaats daarvan bestaat het uit een soort van ‘elektronisch papier’, wat licht uit de omgeving gebruikt om te werken. Het beeld wordt dan ook helderder als er meer omgevingslicht is. En het tegenovergestelde is ook waar: als het donker is heeft het nieuwe scherm niet veel te bieden. Dit is omdat het omgevingslicht door de pixels heen schijnt. Die pixels bestaan uit piepkleine schijfjes wolfraamtrioxide van slechts 560 nanometer groot.

Door de diameter en onderlinge afstand van die schijfjes op een slimme manier te variëren kunnen specifieke lichtgolven uiteindelijk het oog bereiken. Die lichtgolven zie je vooral als kleuren rood, groen en blauw. Sommige vlindersoorten maken trouwens gebruik van hetzelfde achterliggende principe van structurele kleur: door een heel verfijnd patroon op hun vleugels zie je als toeschouwer een specifieke kleur, ondanks het feit dat er helemaal geen kleurpigment aanwezig is.

Dat achterliggende principe blijkt goud waard: omdat de kleur wordt veroorzaakt door de bijzondere geometrie van de schijfjes is het mogelijk om de pixels extreem klein te maken. De pixels kunnen van kleur veranderen doordat er bij wolfraamtrioxide een chemische reactie ontstaat op het moment dat deze onder stroom wordt gezet.

Het grote voordeel hiervan is dat voor deze reactie extreem weinig stroom voor nodig is. Het resultaat: doordat het scherm gebruik maakt van omgevingslicht en het heel weinig stroom kost om de pixels van kleur te laten veranderen is het scherm heel energiezuinig.

Het einde van OLED?

Het scherm is nog niet zo ver dat deze al geavanceerde beeldschermen kan vervangen. Toch mogen de resultaten er best zijn: het team heeft een video weten af te spelen op het scherm (van 25 beelden per seconde). Daarnaast hebben ze ook het schilderij The Kiss van Gustav Klimt op het scherm weten te krijgen en hebben ze ook een hologram van een vlinder tevoorschijn weten te toveren.

De resultaten zijn belangrijk te noemen. Klassieke beeldschermtechnieken (zoals OLED of micro-LED) lopen tegen veel grenzen aan wanneer pixels kleiner gemaakt moeten worden, bijvoorbeeld om een scherper beeld te kunnen leveren. E-Paper kan een deel van die problemen omzeilen. Deze technologie zou theoretisch een helderder en scherper beeld moeten kunnen geven, vooral als er veel omgevingslicht is.

Bovendien kost het dus ook minder stroom: ten eerste omdat er geen extra ‘verlichting’ nodig is, maar ook omdat alleen de veranderende delen van het beeld stroom vragen. Als je bijvoorbeeld een documentaire kijkt met twee mensen aan een tafel kunnen de pixels die de tafel weergeven ‘blijven staan’, omdat de tafel zelf waarschijnlijk niet veel zal bewegen.

Helaas zijn er ook nog veel hobbels te nemen voordat het nieuwe beeldscherm echt gebruiksklaar is. Zo moet het aantal kleuren dat weergegeven kan worden nog een stuk omhoog en is het beeldscherm vooralsnog niet erg stabiel. Daarnaast heeft het beeldscherm een korte levensduur en moet de verversingssnelheid een heel stuk sneller. Om je een beeld te geven: de video die tijdens het onderzoek werd afgespeeld had een snelheid van 25 beelden per seconde, terwijl de meeste VR-brillen op een snelheid van minimaal 80 tot 90 beelden per seconde proberen aan te houden.

Als al die hobbels eenmaal genomen zijn lonkt een aantrekkelijk vooruitzicht: hele scherpe en zuinige beeldschermen die haast overal in verwerkt kunnen worden.