Nano Lett. | 纳米结构电子纸屏实现高质量、高亮度显色

瑞典查尔姆斯大学的研究人员研发了一种无需背光的新型屏幕，其主要用于电子阅读器，保障了人们在高亮度环境光下，比如阳光下阅读电子屏幕的舒适度。该屏幕的显色基于变色纳米结构，其是目前最有可能替代智能手机和平板电脑中的高能耗数字屏幕的产品。

基于结构色的电子纸屏

对于传统的数字屏幕，其需要背光来照亮显示的文本或图像。这不仅需要额外的能量，还意味着屏幕有时太暗而无法在户外舒适地使用，尤其是在高亮度的阳光下。为了克服这个问题，研究人员一直在探索将结构色融入反射显示器的电子纸屏中的方法。这些呈现结构色的材料不含染料和颜料，它们通过反射或散射某些频率的光波的纳米结构呈现不同的颜色，并且不会随着时间的推移而褪色，尤其当这些结构由反应性较低的贵金属（如金或铂）制成时。

在制造结构色领域中一种技术是将金属纳米结构与电致变色材料相结合，即实现施加小电压改变颜色的效果。然而，到目前为止，基于强电致变色材料三氧化钨 (WO3) 的设备通常缺乏色纯度，并且亮度也不足以满足实际应用的需求。这些缺陷给电子纸屏的设计带来了严峻的挑战。

而在瑞典查尔姆斯大学的最新研究中，研究人员开发了一种新型无机电致变色纳米结构，其具有高反射率和出色的色彩范围。研究人员之前通过修改基于 WO3、金和铂薄层的超薄柔性材料开发了旧版的设计。虽然这种设计可以满足 LED 屏幕显示的所有颜色，并且所需能量仅为标准平板电脑的十分之一，但这种反射屏幕上的颜色质量不佳。在最新的研究中，研究人员现在以一种允许所有电子元件隐藏在反射表面下的方式反转该结构内的薄膜层，即将设备中的导电材料放置在再现颜色的像素化纳米结构下方。新设计实现了人眼对像素化表面的直视。在使用过程中，人眼通过表面玻璃盖可以更清楚地看到屏幕的颜色

研究人员表明，他们的纳米结构在色彩范围和亮度方面明显优于当今市场上最好的彩色电子阅读器，因此具有独特的商业前景。由于这种屏幕主要应用于光线强的白天以及户外，并且这些设备的刷新速度不足以显示视频，因此其可以应用于广告，其与印刷海报或移动数字屏幕相比更节省能源和资源。

目前，研究人员正在尝试开发另一种纳米结构的制备工艺，其目标是减少制备过程中使用的金和铂。