薄如纸的显示器

薄如纸的显示器

造纸术作为中国古代的四大发明之，为人类文明的发展作出了不可估量的贡献。纸已成为文明的记录和显示的载体。进入到21世纪的信息时代，纸的记录功能被超大密度的芯片所体现，据计算，方糖大小的一块芯片，可以存储上美国国家图书馆所有的资料还绰绰有余。纸的另一种功能被各种显示器所体现，这些显示器包括阴极射线显示器、液晶显示器件、电泳显示器件、铁电陶瓷显示器件、等离＿了体显示器件、电致发光显示器件、场发射显示器件、真空荧光显示器件等。但是，一般的显示器体积太大（例如电视机的显示器），很难随身携带。这几年，各种轻便的平板显示器进入寻常百姓的生活中（如液晶显示器、等离子显示器等）。但是，这些平板显示器视角比较窄（如液晶显示器），耗能大，发热多（如等离子显示器），暴露了不少缺点。近几年，一种新型的超薄电致变色显示器使科学家极感兴趣。尽管这种显示器还没有实现全色彩化，但是它耗能小，具有极低的驱动电压（1伏左右）；同时，它有很强的对比度，而且，对比度连续可调，可以满足不同视力的需求，极具人性化。

电致变色材料是指在外接电压或者电流的驱动下，材料的光学性能（透射率、反射率等）在可见光范围内产生稳定的可逆变化。在外观上，电致变色材料表现为颜色及透明度的可逆变化。电致变色材料分为无机变色材料（例如氧化钨、氧化镍、氧化铑、氧化钴等）和有机电致变色材料（例如紫精类、稀土酞箐、吩噻嗪类等）。无机电致变色材料主要集中在过渡金属氧化物，这些过渡金属氧化物通过离子（例如Li^＋，Na^＋等）和电子的共注入和共抽出，使其化学价态或晶体结构发生变化，从而实现着色和褪色的可逆变化。由于离子扩散比较慢，所以，这类无机电致变色材料响应速度有几百秒，无法满足显示器的响应速度的要求。有机电致变色材料主要通过得失电子发生的氧化一还原反应，实现着色和褪色的可逆变化。它的速度可以达到飞秒（千万亿分之一秒）。利用纳米半导体材料（例如氧化钛），嫁接一层有机电致变色分子，司以做成三明治结构的电致变色器件。通过加电压的地方变色，没有加电压的地方，保持原来的透明态，就可以实现显示的功能。这种纳米电致变色显示器具有极快的响应速度，同时，它采用的是薄膜型结构，所以可以做到像纸那样薄，故而也叫电子纸。这种纳米电致变色显示器的颜色亮度比液晶显示屏的要高倍，比其他仍在发展的显示技术要高2倍。其显示内容即使在断电后也可以保持不变，具有记忆效果，所以可实现超低耗电量，其耗电量还不到反射型液晶的1／10。

这种显示器已经有一些小型化的产品面市，例如ACREO和NTERA公司研制的几种电子钟和指示标记。NTERA公司已经在爱尔兰和台湾建立了自己的生产基地，中科院上海硅酸盐所在这方面也正在进行研究。尽管这种纳米变色显示器才开始发展，但它结合了纳米材料和有机变色材料各自的优点，具有较大的发展潜力。

当然，要进一步拓宽应用，还要不断地进行研发。不过，我们可以充满自信地预见，在不久的将来，这种纳米变色显示器，极有可能会改变我们的生活和阅读习惯。

例如，采用有机导电薄膜，就可以制造出可折叠的电子纸张，能够任意弯曲而不扭曲字型。同时，再附加上一个芯片，就变成一个真正的“口袋图书馆”。当人们作长途旅行时，可以随时在巴士和火车上阅读，看完以后卷起来放进书包，一“纸”在手，便能书海畅游。另外，这种电子纸除了断电后具备记忆效果外，还可以加上反向电压，擦除显示的内容，这样，电子纸便可以反复使用。可以想象，通过无线电传输技术，它可将新闻即时下载，让人们能在同一张“纸”上看到每天的新闻。

届时，消费者便不需要再购买传统报纸，就可使报纸日日翻新，杂志月月不同。这不仅方便了人们的生活，还可节省大量的木材，极有可能改变印刷史，并拯救美丽的森林。

这种纳米变色电子纸也可以替代各种广告招牌，届时，只需按动几个键，就可以改变上面的广告内容，它能够根据需要显示不同的商品图案和广告文字，以帮助招徕顾客。商店里就不需要到处悬挂五花八门的广告招牌了，而广告的图案更加五彩缤纷。

这种纳米变色电子纸可以用在电视机或者“笔记本”上，电视机可以像纸一样贴在墙上，创造更好的居住环境。