oled-metasurface-vr-ar-display-tech-samsung-stanford_1

La nueva pantalla contiene 10,000 PPI y podría pintar impresionantes mundos de realidad virtual

por Jason Dorrier

Se puede decir plausiblemente que la realidad virtual actual es descendiente de los teléfonos inteligentes. Los sensores, chips y pantallas de alta resolución asequibles que son fundamentales para brindar una experiencia de realidad virtual decente fueron diseñados para iPhones y Galaxys, no para Rifts y Vives. Al principio, el pionero de la realidad virtual Oculus construyó prototipos con pantallas AMOLED de 1080p de los teléfonos inteligentes Samsung Galaxy S4.

Pero después de la adquisición de Facebook por $ 2 mil millones, el equipo tuvo los medios para comenzar a soñar y ordenar componentes personalizados. Y, por supuesto, las pantallas fueron las primeras en su lista.

10000 ppi

Los primeros kits de desarrollo de Oculus Rift eran como mirar a través de una puerta con mosquiteros con un diseño tosco. Pero la experiencia ideal es aquella en la que el ojo no percibe ni un píxel en la pantalla, un estado celestial denominado resolución de retina.

Las mejores pantallas de realidad virtual se encuentran en algún lugar entre la resolución de superpantalla y retina. Los auriculares conectados de alta gama ofrecen una resolución más alta que las primeras versiones del Rift. Sin embargo, la imagen aún no es tan nítida como para que el ojo no detecte pixelación alguna. No está mal, no es ideal.

La resolución de la retina depende de varios factores, uno de los cuales es qué tan cerca está la pantalla de sus ojos. Cuanto más cerca esté, más píxeles necesitará. Eso significa que para que la realidad virtual alcance la resolución de retina, necesitaremos pantallas con muchos más píxeles mucho más pequeños.

10000 ppi

Afortunadamente, la ciencia está en eso, y con las computadoras portátiles con resolución de retina y los teléfonos dignos de bostezar en este momento, la realidad virtual y la realidad aumentada son ahora tecnologías clave que impulsan la investigación de vanguardia en pantallas de alta resolución.

En un ejemplo reciente, un equipo de científicos dirigido por Won-Jae Joo de Samsung y Mark Brongersma de Stanford publicó un artículo en Science que describe una nueva pantalla meta-OLED que puede empaquetarse en 10,000 píxeles por pulgada con espacio para escalar. En comparación, los teléfonos inteligentes y las pantallas de realidad virtual actuales tienen menos de 1000 píxeles por pulgada.

El equipo dice que las pantallas actuales, suficientes para televisores o teléfonos inteligentes, no pueden satisfacer las necesidades de densidad de píxeles de las aplicaciones de realidad virtual y realidad virtual de cerca. También están mirando más allá de los auriculares y escriben: “Una densidad ultra alta de 10.000 píxeles por pulgada cumple fácilmente con los requisitos de las micropantallas de próxima generación que se pueden fabricar en gafas o lentes de contacto”.

Por supuesto, no están solos en su búsqueda de ultra alta definición, y la pantalla aún se encuentra firmemente en la fase de investigación, pero da una pista de lo que depara el futuro para las asombrosas experiencias de AR / VR.

Very Meta: de los paneles solares a la realidad virtual

La nueva pantalla nació de un gran avance en las células solares , donde el laboratorio de Brongersma utilizó metasuperficies ópticas, que son superficies con estructuras de nanoescala incorporadas para controlar las propiedades de un material, para manipular la luz. Joo, que estaba visitando Stanford en ese momento, se enteró del enfoque de Brongersma en una presentación del estudiante graduado Majid Esfandyarpour.

Se dio cuenta de que el mismo enfoque también podría ser útil en pantallas de diodos emisores de luz orgánicos (OLED).

Algunas de las mejores pantallas del mundo, como las de los televisores de alta gama y los iPhones, usan OLED porque son muy delgadas y flexibles y conocidas por sus colores profundos y puros.

Actualmente, hay dos formas de hacer pantallas OLED. Para pantallas pequeñas como los teléfonos inteligentes, los píxeles se dividen en subpíxeles que emiten luz roja, verde o azul. Estos se colocan rociando puntos de cada material a través de una malla fina. Pero el método tiene limitaciones tanto en lo pequeños que pueden ser los subpíxeles (y, por lo tanto, los píxeles) y en el tamaño que puede alcanzar la pantalla. Si la malla es demasiado grande, tiende a combarse.

Entonces, para pantallas más grandes como televisores, los fabricantes optan por OLED blancos con filtros rojos, azules y verdes encima de ellos. El caso es que los filtros absorben el 70% de la luz, por lo que requieren más potencia para mantenerlos brillantes. Los OLED filtrados también están limitados en cuanto a lo pequeños que puede hacerlos.

10000 ppi

Un horizonte a nanoescala para filtrar la luz en píxeles

Los nuevos Stanford y Samsung resuelven ambos problemas al mismo tiempo.

En lugar de filtros o materiales OLED de colores específicos, la nueva pantalla hace uso de una superficie erizada con diminutos nanopilares de plata de 80 nanómetros de altura.

Cuando se baña en luz blanca, el espacio entre los pilares determina qué longitudes de onda se transmiten. Cada subpíxel contiene pilares de diferentes anchos. Los pilares más anchos con el menor espacio emiten luz roja, el siguiente más ancho, verde y el menos ancho, azul. Los cuadrados más grandes, que contienen subpíxeles rojos, azules y verdes, forman los píxeles de la pantalla. Cada uno tiene 2,4 micrones de ancho o aproximadamente 1/10 000 de pulgada.

Ilustración de una pantalla meta-OLED que resalta la capa metafotónica, en la que las rejillas de nanopilares manipulan la luz para producir el color deseado (rojo, verde o azul). Crédito de la imagen: Instituto de Tecnología Avanzada de Samsung

Como los píxeles ya no están sombreados por los filtros, y debido a una propiedad curiosa de la metasuperficie que permite que la luz se acumule y resuene, un poco como el sonido de un instrumento musical, el color de la pantalla es muy puro y logra mayor brillo con menos energía. .

El equipo estima que el enfoque podría producir una densidad de píxeles de hasta 20.000 píxeles por pulgada. Pero a medida que los píxeles descienden por debajo de una micra, comienza a sacrificar el brillo. El siguiente paso es hacer una pantalla de tamaño completo, algo que Samsung está trabajando actualmente para que suceda.

Por supuesto, otras investigaciones también se centran en las pantallas de resolución ultra alta.

La tecnología MicroLED, un candidato líder, ha logrado 30.000 píxeles por pulgada. Sin embargo, las pantallas de más de 1000 píxeles por pulgada son monocromáticas y las pantallas a todo color siguen siendo un desafío.

Cualquiera sea el enfoque que gane, la potencia informática también tendrá que escalar. Más píxeles equivalen a más procesamiento. Una posible solución para AR / VR se llama renderizado foveated, donde los dispositivos rastrean nuestros ojos y solo muestran la imagen de mayor resolución hacia donde se dirige la mirada. Esto hace uso del hecho de que nuestra visión periférica es borrosa, independientemente del medio, ahorrando así una valiosa potencia de procesamiento.

¿Más inmersión = mejor?

Por supuesto, las imágenes son solo una parte de la ecuación. La realidad virtual verdaderamente inmersiva y de ciencia ficción proporcionará un sentido del tacto, resistencia muscular y tal vez incluso manipulación directa de mundos virtuales. Y si queremos evitar disfrutar de la realidad virtual en grandes almacenes, tendremos que descubrir cómo movernos en el lugar.

Lentamente han ido apareciendo soluciones prácticas a estos problemas. Los periféricos tempranos, extraños y / o costosos incluyen cintas de correr de realidad virtual para el hogar , botas robóticas e incluso exoesqueletos robóticos .

Uno podría preguntarse (bastante racionalmente) si realmente necesitamos estar más inmersos en nuestros dispositivos. Mucha gente ha pasado mucho más tiempo frente a las pantallas y puede ser bastante agotador. Es asombroso lo que puede hacer por tu cordura pasar una tarde sentada junto a una buena corriente antigua representada por las leyes de la física sin filtrar.

Aún así, las interfaces de realidad virtual y aumentada de calidad pueden resolver algunos de los efectos secundarios menos agradables de las pantallas 2D porque se adaptan mejor a cómo funcionan nuestros cerebros en el mundo . De manera muy consciente, tenemos que enseñarnos a escribir y usar un trackpad, pero aprendemos a navegar por el mundo físico casi por accidente (basta con ver a un bebé entrar en la niñez).

Quizás, a medida que pasamos más tiempo en el mundo digital, hacerlo inmersivo también ayudará a que sea una mejor experiencia (al menos de alguna manera). E independientemente, se acerca la próxima ronda de interfaces. Entonces, ¿no sería bueno si se vieran especialmente bonitos?

Crédito de la imagen: Luca Huter / Unsplash

Deja un comentario