最小限のピクセルで、人間の目に見える可能な限り最高の解像度を実現

November, 5, 2025, Innsbruck--科学雑誌Natureの記事で、Chalmers University of Technology, the University of GothenburgおよびUppsala University,Swedenの研究チームは、人間の目が知覚できる可能な限り最高の解像度の画面で、これまでで最小のピクセルを持つ技術を紹介している。
ピクセルは、寸法と配置によって光の散乱方法が制御され、光学特性を電気的に調整できるナノ粒子を使用して色を再現する。この画期的な進歩は、視覚的に現実と区別がつかない仮想世界の作成への道を開く。

社会における情報伝達が複雑化するにつれ、画像や映像を正確に伝送する画面の需要が高まっている。

「われわれが開発した技術は、情報や周囲の世界と対話する新しい方法を提供することができる。創造的な可能性を広げ、リモートコラボレーションを改善し、さらには科学研究を加速させる可能性がある」と、このプロジェクトを考案し、研究の筆頭著者であるウプサラ大学材料科学工学科の助教授Kunli Xiongはコメントしている。

「われわれの結果は、人間の目が知覚できるよりも高い解像度を達成しているため、極めて優れたものである。視覚的に現実と見分けがつかない仮想世界を作ることが可能になる。潜在的なアプリケーションには、超リアルなVRディスプレイや高効率の高解像度ウェアラブルスクリーンが含まれる」（Kunli Xiong）。

次世代ディスプレイの背後にある技術
解像度を決定するのはピクセルのサイズと数であり、それによって画面に表示される画像やフィルムのリアルさが決まる。画面が小さく目に近い仮想現実や拡張現実では、今日のピクセルを十分に小さくすることができないという事実によってエクスペリエンスが制限される。たとえば、MicroLEDスクリーンでは、ピクセルサイズが1µm未満になると、ピクセルの動作が悪くなる。

しかし、科学雑誌「Nature」に掲載された論文「Video‐rate tunable color electronic paper with human resolution」では、研究チームは新しいタイプの電子ペーパー、または反射スクリーンであるretina E-paperを紹介している。各ピクセルは約560nmで、画面全体の面積は人間の瞳孔のサイズに匹敵し、解像度は25,000ppi(ピクセル/インチ)を超えている。

「これは、各ピクセルが目の単一の光受容体、つまり光を生体信号に変換する網膜の神経細胞にほぼ対応していることを意味する。人間はこれよりも高い解像度を知覚することはできない」と、チャルマーズ大学化学化学工学科のAndreas Dahlin教授は言う。

自然の構造にインスパイアされた色
網膜電子ペーパーは、目のすぐ近くに置くことができる。この技術の性能を実証するために、研究チームはGustav Klimtの有名な芸術作品「The Kiss」の画像を約1.4×1.9㎜の表面積に再現した。比較すると、標準スマートフォンの1/4000の画像だったことになる。

Andreas Dahlinが主導した以前の研究と同様に、スクリーンは受動的であり、独自の光源が含まれていないことを意味する。代わりに、ピクセルの色は、周囲光が表面上の小さな構造に当たったときに現れる。同じ原理が小鳥の壮大な羽にも見られる。超小型画素には酸化タングステンの粒子が含まれている。研究チームは、粒子のサイズと粒子同士の位置を調整することで、光の中の色がどのように拡散および反射されるかを制御することに成功し、それによって赤、緑、青の色のピクセルを作成し、それを使用してすべての色を生成できる。微弱な電圧を印加することで、粒子を「オフ」にすることができ、粒子は黒くなる。

大きな影響を与える
「これは、品質を向上させ、エネルギー消費を削減しながら、ミニチュアサイズに縮小できるスクリーンの開発における大きな前進である。この技術はさらに微調整する必要があるが、網膜電子ペーパーはその分野で大きな役割を果たし、最終的にはわれわれ全員に影響を与えると信じている」とUniversity of Gothenburgヨーテボリ大学物理学部のGiovanni Volpe教授は話している。