Papel electrónico Retina alcanza la resolución del ojo humano (WO₃)

Los tamaños de pantalla se han reducido constantemente mientras las resoluciones se disparan, acercando las pantallas cada vez más a nuestros ojos.

En los primeros días, los televisores y proyectores estaban diseñados para la visualización compartida a distancia. Esto los hacía grandes, pesados y fijos, obligando a los usuarios a adaptarse a la pantalla.

Eso cambió con el auge de las computadoras personales, que pusieron las pantallas al alcance de nuestros brazos. Pronto, las pantallas se volvieron personales, lo que provocó un cambio de la interacción compartida a la individual.

Luego llegó la revolución del smartphone, acercando aún más las pantallas a nuestros ojos. Podíamos llevar nuestras pantallas con nosotros a todas partes, y las interacciones se volvieron más íntimas.

Ahora, en la última etapa de esta evolución, las pantallas se han trasladado a nuestros propios cuerpos. Los dispositivos portátiles como relojes inteligentes, pulseras de fitness, gafas de realidad aumentada y cascos de realidad virtual se sitúan a apenas milímetros del ojo, convirtiendo las pantallas en extensiones de nosotros mismos.

La investigación en curso avanza hacia la proyección retinal, pantallas de proximidad ocular e interfaces neuronales para fusionar eficazmente la pantalla y la percepción, donde la pantalla se convierte en parte de nuestro propio sistema visual.

En cada paso de este proceso, la distancia física se ha reducido y la inmersión ha aumentado. Pero a medida que la tecnología de pantallas sigue avanzando, ahora nos enfrentamos a los límites del tamaño y la resolución de las pantallas. 

Límites de resolución del ojo humano (PPD) que definen el progreso de las pantallas

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Mientras científicos, ingenieros y diseñadores se centran en mejorar la resolución de pantallas móviles, de realidad aumentada y de realidad virtual, la pregunta es si realmente están ofreciendo beneficios perceptibles.

El asunto es que, aunque los innovadores y fabricantes pueden seguir aumentando la resolución de su tecnología de pantalla añadiendo más píxeles, el ojo humano tiene un límite. 

Ese límite se conoce como la resolución retinal o resolución limitante del ojo, que no tiene que ver con nuestra retina en sí sino con nuestro cerebro. Lo bueno es que este límite es más alto de lo que pensábamos originalmente, es decir, los 60 píxeles por grado (PPD) basados en la tabla de Snellen.

Para determinar el límite máximo de resolución de las pantallas, un estudio reciente¹ buscó identificar el límite de la resolución retinal. Lo que descubrieron es que añadir más píxeles a una pantalla la hace menos eficiente, más costosa y con mayor consumo de energía.

El estudio pretende determinar la resolución definitiva a la que una imagen aparece nítida a nuestros ojos sin desenfoque perceptible. Para ello, los investigadores realizaron un experimento con 19 participantes a quienes se mostraron patrones en una pantalla deslizante (para control continuo de la resolución) con gradaciones finas, en tonos de gris y color. Para medir PPD, los investigadores acercaron y alejaron la pantalla de los participantes.

Los investigadores hallaron que cuando la resolución de píxeles supera el límite visual del observador, este no puede distinguir de forma fiable entre patrones de líneas finas y una imagen gris lisa. Así, una vez que los observadores alcanzan su límite de resolución, simplemente no pueden distinguir entre dos imágenes, lo que significa que añadir más píxeles o detalles no importa porque el ojo humano no los ve.

Según las mediciones del estudio, el ojo humano puede resolver detalles a 94 píxeles por grado para imágenes acromáticas (blanco y negro) vistas de frente, pero este valor disminuye para imágenes cromáticas. Fue 89 para patrones rojos y verdes, y aún más bajo, 53 PPD, para amarillo y violeta. Los investigadores también reportaron una mayor caída en el límite de resolución para patrones coloreados que para patrones blanco‑negro.

“Nuestros ojos son esencialmente sensores que no son tan buenos, pero nuestro cerebro procesa esos datos en lo que cree que deberíamos ver.”

– Rafał Mantiuk, coautor del estudio y también profesor de Gráficos y Pantallas en Cambridge

Por qué reducir los píxeles emisivos falla en PPI ultra‑alto

Empujar la densidad de píxeles más allá de lo que nuestros ojos pueden distinguir tiene un costo. A medida que los tamaños de los píxeles continúan reduciéndose en pantallas emisivas, la uniformidad y la intensidad de su emisión se degradan, el brillo se reduce, y el crosstalk de color y la complejidad de fabricación aumentan, lo que dificulta lograr imágenes de muy alta resolución.

Los paneles de teléfonos comerciales actuales usan píxeles de aproximadamente ~60 µm (≈450 PPI). Según el estudio de Nature, eso es del orden de varios miles de veces mayor que lo que una pantalla ideal adaptada al ojo humano necesitaría teóricamente, de ahí el impulso hacia arquitecturas de píxeles completamente nuevas en lugar de simplemente reducir los emisores. A esta escala, el ojo desnudo tiene dificultades para percibir la luz emitida, especialmente en entornos exteriores brillantes.

En cuanto a la pantalla micro‑LED colorida más pequeña, su menor tamaño de píxel dificulta alcanzar una resolución a nivel retinal en un campo de visión amplio. Cuando los píxeles son menores de 1 micrómetro (μm), su rendimiento es pobre. A esas escalas, la uniformidad y el crosstalk de color también presentan obstáculos técnicos, limitando el uso de la tecnología de pantalla emisiva convencional para crear la pantalla de VR definitiva.

Pero entonces está el papel electrónico, que utiliza luz ambiental y puede mantener un alto contraste óptico sin importar el tamaño del píxel.

El papel electrónico, E‑paper o papel inteligente, es un dispositivo de pantalla que refleja la luz ambiental para imitar la apariencia de tinta sobre papel, en lugar de emitir su propia luz como hacen las pantallas planas, lo que requiere energía adicional. Esto es lo que hace que el E‑paper o E‑ink sea cómodo de leer. También puede ofrecer un ángulo de visión más amplio que la mayoría de las pantallas emisivas.

Además, el E‑paper puede retener imágenes estáticas incluso sin energía. Su capacidad de mostrar contenido sin refresco continuo lo hace altamente eficiente en energía.

Esto es posible gracias a millones de diminutas cápsulas llenas de un fluido claro que contiene partículas ultra‑pequeñas y coloreadas con diferentes cargas eléctricas. Los electrodos se colocan arriba y abajo de la fina película de cápsulas, y según el campo eléctrico aplicado, las partículas se desplazan hacia la parte superior o la parte inferior de la cápsula, dando a la superficie de la pantalla su color específico.

Pero el E‑paper tiene sus propias limitaciones. No pueden lograr alta resolución debido a las restricciones de tamaño de sus cápsulas. 

Así, investigadores de la Universidad de Gotemburgo, la Universidad Tecnológica de Chalmers y la Universidad de Uppsala se unieron para presentar una nueva tecnología de E‑paper, denominada retina E‑paper, que puede alcanzar resoluciones ultra‑altas.

Su retina E‑paper ha superado los 25 000 píxeles por pulgada (PPI), lo que los investigadores señalan supera el límite visual teórico humano de 60 píxeles por grado en un campo de visión de 120° en una pantalla de 8 mm.

Este nuevo E‑paper presenta metapíxeles electrocrómicos de WO₃ que pasan de aislante a metal al reducirse electroquímicamente, lo que permite la modulación dinámica del índice de refracción y la absorción óptica y brinda un control preciso de la reflectancia y el contraste a escala nanométrica. 

Aprovechando este efecto, los metapíxeles pueden alcanzar densidades cercanas al límite de resolución visual cuando el tamaño de la pantalla coincide con el diámetro de la pupila. La nueva tecnología, según el estudio, muestra un fuerte contraste óptico, bajo consumo de energía, reflectancia de hasta el 80 %, capacidad de video superior a 25 Hz y soporte para pantalla 3D anaglifo, lo que destaca su potencial como solución de próxima generación para sistemas de realidad virtual inmersivos.

Papel electrónico Retina: Metapíxeles WO₃ entregan resolución humana

Publicado en Nature, el estudio, “Papel electrónico de color tunable a velocidad de video con resolución humana“,² detalló la nueva tecnología, que presenta los píxeles más pequeños en una pantalla con la mayor resolución que el ojo humano puede percibir. 

Los píxeles reproducen colores usando nanopartículas cuyas dimensiones y disposición controlan cómo se dispersa la luz. Las propiedades ópticas de las nanopartículas también pueden modularse eléctricamente. 

Con este avance, la tecnología promete ayudar a crear mundos virtuales que se vean como el mundo real.

Según el autor principal del estudio, Kunli Xiong, que es Profesor Asociado Senior y Profesor Asistente en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Uppsala, Suecia:

“La tecnología que hemos desarrollado puede ofrecer nuevas formas de interactuar con la información y el mundo que nos rodea. Podría ampliar las posibilidades creativas, mejorar la colaboración remota e incluso acelerar la investigación científica.”

Lo que el nuevo E‑paper ha logrado es superar el problema de tamaño.

El tamaño y el número de píxeles determinan la resolución y el realismo de la visualización en pantalla. Sin embargo, los píxeles no pueden hacerse demasiado pequeños sin afectar su rendimiento. Como resultado, las experiencias en AR y VR actuales están limitadas, ya que las pantallas son pequeñas y están posicionadas cerca de los ojos.

Cada píxel en el papel electrónico Retina mide solo 560 nanómetros. El área total de la pantalla, mientras tanto, es comparable al tamaño de una pupila humana, ofreciendo una resolución que supera los 25 000 PPI.

“Esto significa que cada píxel corresponde aproximadamente a un solo fotorreceptor en el ojo, es decir, a las células nerviosas de la retina que convierten la luz en señales biológicas. Los humanos no pueden percibir una resolución mayor que esta.”

– Andreas Dahlin, Profesor del Departamento de Química e Ingeniería Química en Chalmers

El nuevo tipo de pantalla reflectante, que puede colocarse extremadamente cerca del ojo, es pasiva. Esto significa que no posee su propia fuente de luz. En cambio, los colores de los píxeles aparecen solo cuando la luz ambiental incide sobre pequeñas estructuras en su superficie.

Curiosamente, el plumaje de muchas aves pequeñas, como colibríes y estorninos, sigue este principio: muestra color solo cuando la luz los golpea en ángulos específicos.

Ahora, el nuevo tipo de E‑paper ha superado los límites físicos y ópticos de las tecnologías de pantalla tradicionales mediante ingeniería óptica a escala nanométrica, lo que le permite mantener claridad y precisión de color a densidades de píxeles extremas.

Los diminutos píxeles del papel electrónico Retina contienen partículas de óxido de tungsteno (WO₃), un compuesto químico de oxígeno y el metal de transición tungsteno. Es sensible a la luz visible y exhibe múltiples fases cristalinas. El material tiene aplicaciones potenciales como material funcional clave para fotoelectrodos, catálisis, dispositivos electrocrómicos y sensores químicos.

Los investigadores patronizaron nanodiscos de WO₃ sobre un sustrato reflectante de aluminio y platino, y cada uno de estos nanodiscos actúa como un “metapíxel” óptico, generando color mediante dispersión Mie e interferencia.

Al ajustar el tamaño y la posición relativa de las partículas de WO₃, el equipo pudo controlar cómo la luz de diferentes colores se difunde y refleja. Esto crea píxeles en rojo, azul y verde, que pueden usarse para generar otros colores.

Para volverlos negros, las partículas pueden apagarse aplicando un voltaje débil.

Con el WO₃ electrocrómico manteniendo su estado de color sin requerir energía continua, la pantalla consume solo alrededor de 1.7 mW/cm² durante la reproducción de video y 0.5 mW/cm² para imágenes estáticas.

Mientras tanto, el uso de un electrolito de 1.0 M LiClO₄, una de las sales de litio más comunes en baterías de iones de litio, combinado con una brecha de electrodo lateral de 500 nm, permite que la tecnología logre un movimiento iónico rápido, posibilitando cambios de color en solo 40 milisegundos. Esta velocidad es suficiente para una reproducción de video fluida por encima de 25 Hz.

“Este es un paso importante en el desarrollo de pantallas que pueden reducirse a un tamaño miniatura mientras mejoran la calidad y reducen el consumo de energía. La tecnología necesita ajustarse más, pero creemos que el papel electrónico Retina jugará un papel importante en su campo y eventualmente impactará a todos.”

– Giovanni Volpe, Profesor del Departamento de Física en la Universidad de Gotemburgo

Para demostrar el rendimiento de su retina E‑paper, el equipo de investigadores creó una imagen de “El Beso”, la famosa obra de Gustav Klimt, en una superficie de 1.4 × 1.9 mm. Esta superficie representa 1/4000 de un smartphone estándar. 

También reprodujeron una mariposa anaglifo 3D, demostrando profundidad estereoscópica y fidelidad de color en arte fino.

Con más del 80 % de la información transmitida a través de señales visuales, el nuevo E‑paper marca un avance tecnológico con el potencial de cambiar cómo interactuamos con la información.

En el ámbito de las aplicaciones AR, la compatibilidad inherente del retina E‑paper con el entorno permite una integración visual natural, una reducción sustancial de la batería. Abre la posibilidad de pantallas totalmente autoalimentadas cuando se combinan con células solares.

A pesar de su gran potencial, la tecnología necesita refinarse más, y el estudio describe los pasos futuros: optimizar la gama de colores y la estabilidad operativa y la vida útil, reducir el voltaje de operación y explorar electrolitos alternativos para extender la durabilidad y reducir el consumo de energía.

El equipo también integrará matrices de transistores de película delgada (TFT) de ultra‑alta resolución para el control independiente de píxeles, habilitando pantallas de gran área. “De cara al futuro, anticipamos avances significativos en este campo y creemos firmemente que la evolución del papel electrónico Retina influirá finalmente en todos”, señaló el estudio.

Invertir en tecnología de pantallas avanzadas

El gigante tecnológico Apple Inc. (AAPL ) ha estado involucrado durante mucho tiempo en I+D de pantallas, centrándose en una resolución retinal adaptada al ojo humano. 

Retina display es una serie de pantallas LCD y OLED de Apple con una densidad de píxeles superior a la de las pantallas tradicionales de Apple. Estas pantallas debutaron en las primeras versiones del iPhone y luego en el iPad de tercera generación, donde cada pantalla fue reemplazada por cuatro píxeles más pequeños. Hoy, el Retina display se encuentra en la mayoría de los productos Apple.

La densidad mínima de píxeles de los Retina displays de Apple no es fija; varía con la distancia de visualización.

La compañía también invierte fuertemente en gafas AR y pantallas de bajo consumo de próxima generación. En 2023, lanzó el Apple Vision Pro, el primer casco portátil, que ofrece una experiencia de realidad mixta. Según un informe reciente de Bloomberg, Apple ha pausado una remodelación planificada del casco.

Aunque una versión más ligera y asequible del Vision Pro puede no llegar pronto, Apple ahora se centra en desarrollar gafas inteligentes para rivalizar con los productos de Meta Platforms (META ). La compañía planea lanzar gafas inteligentes en un par de años, con un modelo que incorpora una pantalla en la lente y que se espera que salga alrededor de 2028.

Los productos clave de Apple son iPhone, iPad, Mac, Apple Watch y AirPods, mientras que sus plataformas de software incluyen iOS, macOS, iPadOS, watchOS, visionOS y tvOS. Mientras tanto, sus servicios incluyen AppleCare, publicidad, servicios en la nube, contenido digital y servicios de pago.

La semana pasada, Apple anunció sus resultados financieros del cuarto trimestre fiscal 2025, que terminó el 27 de septiembre de 2025, y superó las expectativas de los analistas. La compañía reportó un aumento interanual del 8 % en ingresos, alcanzando los 102,5 mil millones de dólares. Esto incluye 49,03 mil millones de dólares en ingresos de iPhone, 8,73 mil millones de dólares en ingresos de Mac, 6,95 mil millones de dólares en ingresos de iPad, 9,01 mil millones de dólares en ingresos de Otros Productos y 28,75 mil millones de dólares en ingresos de Servicios.

Durante este período, la compañía reportó ganancias diluidas por acción de 1,85 $, un 13 % más interanual.

“Gracias a nuestros niveles muy altos de satisfacción y lealtad del cliente, nuestra base instalada de dispositivos activos también alcanzó un nuevo máximo histórico en todas las categorías de productos y segmentos geográficos.”

– CFO de Apple, Kevan Parekh

El CEO de Apple, Tim Cook, por su parte, declaró que la compañía lanzará una versión actualizada de su asistente virtual y chatbot, Siri, el próximo año. También señaló próximas asociaciones, como la colaboración con OpenAI para integrar ChatGPT en Apple Intelligence.

“Nuestra intención es integrarnos con más personas con el tiempo.”

– Tim Cook

Según informes recientes, Apple planea pagar alrededor de 1 mil millones de dólares al año por un modelo de IA de 1,2 billones de parámetros desarrollado por Google para respaldar la renovación de Siri.

En cuanto a la capitalización de mercado de 4 billones de dólares de Apple, su acción cotiza actualmente justo por encima de 269 $, con un aumento del 7,87 % en lo que va del año. Tiene un BPA (TTM) de 7,43 y un PER (TTM) de 36,37. Apple declaró recientemente un dividendo en efectivo de 0,26 $ por acción.

Conclusión

La tecnología de pantallas avanza con un objetivo en mente: lograr una integración perfecta entre la visión humana y el mundo digital. Para lograrlo, científicos e ingenieros han estado reduciendo la brecha entre la percepción y la proyección.

La investigación reciente sobre el papel electrónico Retina representa un gran logro en este sentido, alcanzando una resolución a nivel del ojo humano usando solo luz ambiental al combinar la eficiencia energética de las pantallas reflectantes con la precisión del control óptico a escala nanométrica. Este avance abre nuevas vías para sistemas visuales sostenibles y de alta fidelidad, y a medida que los investigadores perfeccionen la gama de colores, la estabilidad y la escalabilidad, el papel electrónico Retina podría convertirse en la base de la próxima generación de tecnologías de pantalla inmersivas y de bajo consumo energético.

Referencias

<sup>1. Ashraf, M., Chapiro, A. & Mantiuk, R.K. Límite de resolución del ojo — ¿cuántos píxeles podemos ver? Nature Communications 16, 9086 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-64679-2
2. Santosa, A. S., Chang, Y-W., Dahlin, A. B., Österlund, L., Volpe, G. & Xiong, K. Papel electrónico de color tunable a velocidad de video con resolución humana. Nature 646, 1089–1095 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09642-3</sup>