Trong khi độ phân giải của các màn hình thông dụng như điện thoại, tivi hay màn hình quảng cáo lớn liên tục được cải thiện, việc nâng cao chất lượng hình ảnh cho các màn hình siêu nhỏ đặt gần mắt người – đặc biệt trong các ứng dụng thực tế ảo – vẫn là một thách thức lớn. Khi màn hình tiến sát mắt, kích thước điểm ảnh buộc phải giảm mạnh. Tuy nhiên, với các công nghệ hiện nay như micro-LED, khi điểm ảnh nhỏ hơn khoảng một micromet, khả năng hiển thị bắt đầu suy giảm do hiện tượng nhiễu màu và thiếu đồng đều.

Trước giới hạn này, nhóm nghiên cứu Thụy Điển đã phối hợp phát triển một cách tiếp cận hoàn toàn khác, không còn phụ thuộc vào các điểm ảnh phát sáng truyền thống. Thay vào đó, họ sử dụng các “metapixel” được chế tạo từ oxit vonfram – một vật liệu có thể chuyển đổi trạng thái từ cách điện sang kim loại dưới tác động của dòng điện. Các metapixel này phản xạ ánh sáng khác nhau tùy theo kích thước và cách sắp xếp, qua đó tạo màu sắc và hình ảnh mà không cần nguồn sáng nền.

Cách tiếp cận này giúp loại bỏ các vấn đề cố hữu của điểm ảnh phát sáng khi thu nhỏ, đồng thời cho phép đạt mật độ hiển thị cực cao. Nhờ đó, nhóm nghiên cứu đã chế tạo được một màn hình có kích thước xấp xỉ đồng tử mắt người, với các phần tử hiển thị rộng khoảng 560 nanomet và mật độ vượt quá 25.000 điểm trên mỗi inch.

Theo nhóm tác giả, mật độ này gần tương đương với mật độ các tế bào cảm quang trong võng mạc mắt người. Nói cách khác, mỗi metapixel trên màn hình gần như tương ứng với một thụ thể ánh sáng trong mắt, khiến con người không thể nhận biết được độ phân giải cao hơn bằng thị giác tự nhiên.

Để chứng minh khả năng hiển thị của công nghệ, nhóm nghiên cứu đã tái tạo bức tranh “Nụ hôn” của họa sĩ Gustav Klimt trên màn hình retina e-paper. Tác phẩm được hiển thị với độ chi tiết đầy đủ trên một diện tích chỉ khoảng 1,4 × 1,9 mm, tương đương khoảng một phần bốn nghìn diện tích màn hình của một chiếc điện thoại thông minh thông thường.

Theo các nhà nghiên cứu, công nghệ này không chỉ mở ra tiềm năng tạo ra các thế giới ảo có chất lượng hình ảnh tiệm cận thực tế, mà còn hứa hẹn mang lại những phương thức mới để con người tương tác với thông tin, mở rộng khả năng sáng tạo, cải thiện làm việc từ xa và hỗ trợ nghiên cứu khoa học ở quy mô vi mô.

Hiện nay, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục hoàn thiện công nghệ để nâng cao tính ổn định và khả năng ứng dụng. Các nhà khoa học cho rằng việc kết hợp giữa thu nhỏ kích thước, nâng cao chất lượng hình ảnh và giảm tiêu thụ năng lượng sẽ giúp loại màn hình này đóng vai trò quan trọng trong tương lai của các thiết bị quang học siêu nhỏ.

Tổng thể, kết quả này cho thấy hiệu quả rõ rệt của hợp tác nghiên cứu liên trường đại học, nơi mỗi đơn vị đóng góp thế mạnh riêng về vật liệu, hóa học, quang học và kỹ thuật hiển thị. Chính sự hợp tác đó đã tạo ra nền tảng cho một công nghệ màn hình mới, có tiềm năng tác động sâu rộng tới nhiều lĩnh vực khoa học và công nghiệp trong thời gian tới.