根据瑞典查尔摩斯理工大学(Chalmers University of Technology；CUT)的研究人员表示，结合电浆子纳米结构以及电性可调的聚合物，就能依据需求产生任何颜色。

研究人员们设计了一种软性的电子纸(e-paper)画素单层作为概念验证，并宣称这项技术能让目前的电泳电子纸功耗降低超过10倍，同时以高分辨率显示于大尺寸的规格上，可实现厚度不到1微米的超薄海报或可折迭的电子书阅读器。

这项主题为《电浆子超颖表面与复合聚合物实现彩色软性电子纸》(Plasmonic Metasurfaces with Conjugated Polymers for Flexible Electronic Paper in Color)的研究刊载于最新一期的《先进材料》(Advanced Materials)期刊中，该校研究人员Andreas Dahlin与博士研究生Kunli Xiong共同发表了一种看似简单的反射式显示架构。

研究人员们采用兼容于大面积与塑料薄膜的平行微影制程步骤，创造出电浆子超颖表面，其组成成份包括：银的基础反射层(150nm)、氧化铝制造的间隔层(厚度由Fabry–Perot干涉现象取得的反射色彩所决定)，以及具有150nm间距纳米孔洞的20nm金层。

透过氧化铝的沉积过程，基底电浆子超颖表面的反射颜色可在整个颜色光谱上发生变化，在40到95nm的不同厚度范围，分别表现出红、绿、蓝(48nm、93nm、83nm)的三原色。

a) 超颖表面示意图；及其b) 纳米孔洞的电子显微镜图；c) 在样本PET上依 不同氧化铝厚度产生的调色盘；d) 在环境光线下的三原色样本图；e) 依不同角度在空气中反射出红、绿、蓝三原色光谱

“金薄膜中的纳米孔数组增强了着色，因为它能够耦合到表面电浆子，并提供强大的共振散射，”研究人员在文中解释。

为了控制反射率并使反射颜色“开启”和“关闭”，研究人员以掺杂的聚吡咯薄膜覆盖电浆子超颖表面，形成共轭导电聚合物，使其能以电性调节其光学吸收性。最后再以液体电解质完成此“画素电路”，使其得以在1V偏压时「开启」或「关断」(当超颖表面吸收光线时呈现黑暗状态)。

透过施加电位，调节金纳米孔洞数组顶部聚合物层的光吸收性，即可控制反射层

在实验时，研究人员表征电浆子超颖表面的样本，形成50μm画素的三原色——红绿蓝，实现与一般打印机墨水所产生的相同反射率与对比度，并可达到60°视角以取得正确的颜色外观。此外，它还提供了理想的对比度，以及超过90%无关偏振的谐振反射，使得电子纸可实现数百毫秒的响应时间，并以每平方厘米小于0.5mW 的功耗作业。

透过RGB画素构图可制造出二次混色。图右的样本因不同的电压而异

该研究结果显示，由于具有低电压以及聚合物薄膜，使其表现出比发射式显示器更低10倍的功率密度，也远比现有的电泳显示器更低得多。同时，研究人员采用的微影制程步骤能轻松地使画素微缩至几微米，从而使显示器的最高分辨率达超过104 dpi。

虽然这种显示器并非完全双稳态，而且需要电压电占来维持其「导通」状态，但其漏电流密度非常低，在1.0V电压下大约还不到400 microA/cm^2。 然而，CUT副教授Andreas B. Dahlin指出，“这种聚合物能维持其氧化状态，即使电压中断5到10秒也不受影响，而且这可能还能使用电解质进一步改善。”

“我们目前正在研究使用更便宜的材料以取代固态组件的可能性，其他聚合物可能具有更好的对比度以及不同的电解质，”Dahlin总结道。至于潜在的工业化，诸如石烯或氧化铟锡等透明的软性导体，可用于作为相对于超颖表面且封装电解质薄层的反电极。

柔性电子纸显示产业发展态势

（一）柔性电子纸市场潜力显现

柔性电子纸显示器与传统刚性显示器相比，具有柔软、耐用、轻薄、外观新颖等特点，不仅对终端终端用户具有吸引力，而且发展柔性显示也成为发达国家或地区发展光电技术的重要布局点。目前，“柔性显示”这一概念业界并无明确界定，但基本共识为“基于轻薄和柔性基板的平板显示技术”，在基板、驱动背板技术、前板显示技术三个层面，满足“柔性显示”定义和特点的技术如下所示。

表  柔性显示的技术范畴

资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）分析整理

按照形态（使用情况）可分为具备纸张画质的柔性显示器：未来所要取代的应用在于书本或是卖场的广告看板等市场，因此在产品特性上需要具备轻薄、低耗电量的特点；具备微弯曲特性的柔性显示器（Conformable）：低耗电、厚度在0.5mm以下且具备较佳的画面特性，对显示器弯曲程度的要求不是很高；卷曲式的软式显示器（Rollable）：低耗电、厚度最好在于0.5mm以下且具备较佳的画面特性，显示器本身要可以弯曲，甚至可以卷曲带走。

作为柔性显示的技术代表，电子纸技术由于被率先成功应用于电子书阅读器而吹响了柔性显示向产业化迈进的步伐。与传统液晶显示器最大的不同点是，液晶显示器采用背光透射显示方式，需要背光；电子纸采用反射式显示方式，不需要背光。液晶显示器在断开电源后立即失去显示能力，而电子纸在断电以后还能保持原显示状态。电子纸这种可随意存取，并能反复使用的特点，不但环保，而且具有低能耗、重量轻、方便携带等特点。根据NPD  DisplaySearch 公司研究数据，2013年全球电子纸设备为3.66 亿台，市场收入为36.23 亿美元；到2018 年全球电子纸设备将达到18.33 亿台，电子纸市场收入将达到96.16 亿美元。

图 2008—2018年全球电子纸市场容量及发展趋势

资料来源：NPD DisplaySearch，上海科学技术情报研究所（ISTIS）分析整理

（二）单色柔性双稳态显示技术已接近实用化

柔性双稳态显示器为反射型显示器，不需背光源，同时显示介质具有记忆特性，当显示静态画面时不耗电，只有更新画面时才耗电。故与传统液晶显示器相比，耗电量大为降低。主要包含电泳显示器(EPD，Electro-Phoretic Display)、胆固醇液晶显示器(Ch-LCD， Cholesteric Liquid Crystal Display)、电子粉流体显示器(QR-LPD，Quick Response Liquid Powder Display)及双稳态向列显示器(BiNem，Bistable Nematic Display)等。

目前已有部分双稳态显示产品投入市场，例如日本索尼与美国亚马逊均以单色EPD技术推出电子书阅读器，日本富士通则推出灰阶4096色的Ch-LCD电子书阅读器，美国摩托罗拉公司推出采用单色EPD主面版的低价手机，荷兰Polymer Vision则推出第一个面板可弯折的单色EPD电子书手机。单色双稳态显示技术发展已接近实用化，单色技术可应用于电子书、电子名牌、电子标牌与电子广告牌等，其中电子书阅读器因其能提供现有显示器及纸张之特性，因此产品接受度高，已有产品在市场销售。

表  主要柔性双稳态显示技术发展

资料来源：台湾工业技术研究院（ITRI） ，上海科学技术情报研究所（ISTIS）分析整理

（三）主动式电泳显示器已应用于单色电子书阅读器产品，其他柔性主动显示技术仍处于研发阶段

柔性主动显示技术的主要优点是可全彩化与高影像显示质量，同时显示介质具有高反应速率，可显示如多媒体影音等动态视频内容，适合应用于高阶可携式行动装置。主要包含电泳式显示（EPD）、LCD、OLED及电湿式显示（EWD）等。

目前除了主动式电泳显示器已应用于单色电子书阅读器产品(但尚无法显示动态视频)外，其它柔性主动显示技术仍处于研发阶段，展示面板集中于中小尺寸，例如日本索尼发布可弯折的2.5寸彩色OLED面板原型，韩国乐金发布4寸的曲面彩色OLED面板原型，三星则发布7寸的曲面彩色LCD面板原型。

表  主要柔性主动显示技术发展

资料来源：台湾工业技术研究院（ITRI），上海科学技术情报研究所（ISTIS）分析整理

（四）柔性显示将向彩色、柔性发展

目前，柔性显示正从单色显示向彩色、柔性、可触控、快速画面响应、动画影像播放等方向发展。在彩色化方面，主要电子纸前板显示技术厂商均全力投入，其中，又以胆固醇液晶技术和普利司通的QR-LPD进展最快。在动态性表现方面，显示介质中电泳式显示（EPD）仍不足以胜任，而电湿式显示（EWD）较适合，尚未量产的高通公司的Mirasol技术和Liquavista电湿润技术，近期仍在积极发展中。在柔性基板方面，超薄玻璃基板、金属基板和塑料基板为三种可选方案，但现阶段柔性基板以塑料薄膜基板为主。