太酷了！瞳孔大小的屏幕，每个像素尺寸仅为560纳米
环球科学约 3 分钟研究者在小尺寸视网膜电子纸上展示了名画《吻》，能呈现出足够多的细节。（图片来源：“Video‐Rate Tunable Color Electronic Paper with Human Resolution,” in Nature, Vol. 646; October 30, 2025）
撰文｜西蒙·梅金（Simon Makin）
翻译｜张宇哲
随着我们的观看习惯从影院银幕转向电脑、智能手机，再到虚拟现实设备，视觉显示屏变得越来越小，并且离我们的眼睛越来越近。为呈现足够多的细节，这种转变对图像分辨率提出了更高的要求，而这通常是通过增加像素点个数来实现的。然而，对于自发光显示屏（如OLED，每个像素点可独立发光），像素在低于一定尺寸后效果就会出问题，包括亮度下降、色彩溢出等。相比之下，许多电子阅读器采用的反射式显示屏则不存在这些问题。这种屏幕的像素会反射环境光而非自发光，不过往往需要更大的组件。
如今，一种新型反射式显示屏有望突破上述限制，实现接近人类视觉极限的超高分辨率。在这项近期发表于《自然》（Nature）的研究中，研究者展示了一种反射式视网膜电子纸（Retina E-paper），可在面积不足两平方毫米的屏幕上播放彩色视频。
研究者通过调控纳米颗粒的尺寸与间距来改变光的散射，从而调谐出红、绿、蓝三种子像素。这种材料具有电致变色特性，可通过电信号控制其对光的吸收与反射。借助这种设计，由三种子像素组成的“超像素”（metapixels）只要接收到合适的信号，就能生成任意颜色。
结果显示，每个像素尺寸仅为560纳米，每英寸像素数（PPI，衡量屏幕分辨率的一个重要指标）可超25 000，是当前智能手机分辨率的50多倍。“我们可以制造出尺寸近似于人眼瞳孔、像素密度与人眼视网膜感光细胞相当的显示屏，”瑞典乌普萨拉大学熊昆立（Kunli Xiong，音译，这项研究的通讯作者）说，“这意味着，我们或许能显示出非常接近现实的虚拟世界。”
这款电子纸的能耗也相当低。该显示屏具有色彩记忆功能，仅在像素颜色变化时消耗电量。“它的功耗极低，”熊昆立说，“尺寸越小，留给电池的空间就越小，降低设备能耗就显得尤为重要。”
研究团队利用这项显示技术，展示了奥地利画家古斯塔夫·克里姆特（Gustav Klimt）名画《吻》（The Kiss）以及一幅立体蝴蝶图像。英国剑桥大学纳米技术学家杰里米·鲍姆贝格（Jeremy Baumberg）表示：“过去人们也曾制造过类似材料，但通常色彩效果很差。”鲍姆贝格专注于研究纳米材料与光的相互作用。相比之下，熊昆立和同事设计的子像素“所呈现的色彩比我以往见过的都更鲜明，也更具吸引力”，鲍姆贝格评价道。
这些像素可以快速切换状态，实现较高的刷新率。但目前尚无匹配的电子元件来实现如此高分辨率的显示屏。熊昆立和同事预计，相关工程公司将开始开发此类系统。
与此同时，他们计划进一步优化这项技术在响应速度和寿命等方面的表现。“每次切换颜色时，材料结构都会发生变化，久而久之就会崩解，”鲍姆贝格说，类似于电池的老化过程。他估计，我们可能还需要五到十年才能看到商业化产品问世。
本文节选自《环球科学》2026年1月刊“前沿栏目”。
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