الاختراق في الشاشات الرقمية يأخذ دقة الألوان إلى نطاق صغير بشكل لا يصدق

الاختراق في الشاشات الرقمية يأخذ دقة الألوان إلى نطاق صغير بشكل لا يصدق

بقلم سيمون ماكين حرره سارة لوين فريزر

أصبحت شاشات العرض المرئية أصغر حجمًا بشكل مطرد وأصبحت أقرب إلى أعيننا مع تحول عادات المشاهدة لدينا من شاشات السينما إلى أجهزة التلفزيون إلى أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية والواقع الافتراضي. يتطلب هذا التحول دقة أعلى للصورة (عادةً من خلال زيادة عدد وحدات البكسل) لتوفير تفاصيل كافية. تعمل وحدات البكسل التقليدية الباعثة للضوء بشكل سيئ عند حجم معين: حيث ينخفض ​​السطوع، وتنزف الألوان. لا ينطبق الأمر نفسه على شاشات العرض العاكسة مثل تلك المستخدمة في العديد من أجهزة القراءة الإلكترونية، والتي تعكس وحدات البكسل الخاصة بها الضوء المحيط بدلاً من انبعاث الضوء الخاص بها، ولكن إنشاء وحدات البكسل تلك يتطلب عادةً مكونات أكبر.

يمكن للشاشة العاكسة الجديدة أن تحطم تلك القيود بدقة تتجاوز حدود الإدراك البشري. وفي دراسة حديثة في طبيعةيصف العلماء ورقة إلكترونية عاكسة لشبكية العين يمكنها عرض فيديو ملون على شاشات أصغر من 2 ملليمتر مربع.

استخدم الباحثون جسيمات نانوية يؤثر حجمها وتباعدها على كيفية تشتيت الضوء، وقاموا بضبطها لإنشاء بكسلات فرعية باللون الأحمر والأخضر والأزرق. المادة كهروكيميائية، لذلك يمكن التحكم في امتصاص الضوء وانعكاسه عن طريق الإشارات الكهربائية. باستخدام هذا الإعداد، يمكن لـ “metapixels” المكونة من ثلاث وحدات بكسل فرعية إنشاء أي لون إذا قمت بتوصيل الإشارات المناسبة.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

يبلغ عرض كل بكسل 560 نانومتر فقط، مما يوفر دقة أعلى من 25000 بكسل لكل بوصة، أي أكثر من 50 مرة من الهواتف الذكية الحالية. يقول المؤلف المشارك في الدراسة كونلي شيونغ من جامعة أوبسالا في السويد: “يمكننا أن نصنع شاشات بنفس حجم حدقة العين، مع عدد مماثل من البكسلات مثل المستقبلات الضوئية في عينيك”. “حتى نتمكن من إنشاء عوالم افتراضية قريبة جدًا من الواقع.”

تتمتع شاشات الورق الإلكتروني أيضًا بمتطلبات طاقة منخفضة نسبيًا؛ تحتفظ وحدات البكسل بألوانها لبعض الوقت، لذلك تكون هناك حاجة إلى الطاقة بشكل عام فقط عندما تتغير الألوان. يقول شيونغ: “إنها تستخدم طاقة منخفضة للغاية”. “بالنسبة للأجهزة الصغيرة جدًا، ليس من السهل دمج البطاريات الكبيرة، لذا يصبح توفير الطاقة أكثر أهمية.”

أظهر الفريق التكنولوجيا بنسخة من القبلة للرسام النمساوي غوستاف كليمت وصورة فراشة ثلاثية الأبعاد. يقول جيريمي بومبرغ، عالم تكنولوجيا النانو في جامعة كامبريدج، الذي يدرس كيفية تفاعل المواد النانوية مع الضوء: “لقد صنع الناس هذه الأنواع من المواد من قبل، لكنهم عادة ما ينتجون ألوانًا رديئة”. وبالمقارنة، فإن تصميم وحدات البكسل الفرعية التي صممها شيونغ وزملاؤه “يولد ألوانًا تبدو أكثر جاذبية مما رأيته من قبل”، كما يقول باومبرج.

ويمكن التحكم بسرعة في وحدات البكسل هذه، مما يتيح معدل تحديث معقول، ولكن الإلكترونيات اللازمة للحصول على مثل هذه الدقة العالية غير موجودة بعد. ويتوقع شيونغ وزملاؤه أن تبدأ الشركات الهندسية في تطوير مثل هذه الأنظمة.

وفي الوقت نفسه، يخطط فريق Xiong لتحسين جوانب أخرى من التكنولوجيا مثل سرعتها وعمرها. يقول باومبرج: “في كل مرة تقوم فيها بتبديل (الألوان)، يتغير هيكل المادة، وفي النهاية ينهار”، على غرار الطريقة التي تتحلل بها البطاريات. ويقدر أن الأمر سيستغرق من خمس إلى عشر سنوات قبل أن نرى الأجهزة المتاحة تجاريًا.

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.