电润湿显示技术

探讨电润湿显示技术

北京交通大学理学院物研0904班邓彦09122231

摘要本文介绍电润湿显示技术的创立和发展，阐述电润湿显示技术的基本原理。将电湿润技术同其他显示技术进行比较，说明其在能耗和色彩等方面的优势。介绍电润湿技术的应用，以及它面临的困难和前景。

一．引言

随着信息技术的飞速发展，显示技术成为人们获取信息的重要工具，它广泛应用于生产生活的各个方面。如果没有显示技术人们的学习、生活和生产将受到重大影响。

2007年在深圳高新技术博览会上，一家公司推出了针对移动应用的突破性性显示技术，即电润湿显示技术。它克服了当今移动设备显示器领域的两大问题：强光下显示效果欠佳和因背光电路而导致的高功效[1]。电润湿显示技术具有造价低、能耗小和显示真实等特点，受到研究人员的广泛关注。

二．创立和发展

1875年法国科学家Lippmann观察到在汞和电解液之间加电压，会出现毛细下降现象，从而发现了电润湿现象。1981年贝尔实验室的Beni研究了电润湿的相关动力学，并提出了基于电润湿显示的概念。1993年Berge在电润湿模型中引入了介电层，以尽量消除电解的发声，这被称为基于介电层的电润湿[2]。2003年荷兰黄家飞利浦公司的研究人员发表了一篇展示电润湿在未来现实中应用的文章，该文章基于电润湿原理的反射型像素显示单元，具有反射率高、对比度高、响应速度快的特点，称为有望做成“电子纸”的显示方法之一[3]。随后有许多研究人员投入到电润湿的研究中。目前发展电湿润显示器的公司与学术单位主要有荷兰的Liquavista、Mirotech、德国的ADT、美国的辛辛那堤大学与台湾的工研院显示中心[4]。

三．基本原理

Philips提出的显示器件的基本结构如图（a）。在未加驱动电压是，由于油和水界面张力与油和疏水性绝缘层界面张力之和小于水和疏水性绝缘层界面张力，所以根据稳定系统最低能量原理，油滴能够自动平铺在水层和疏水性绝缘层之间。当光线照射到此显示单元上时，显示单元表现出油的颜色。

图（a）未加驱动电压时油滴平铺在显示单元内

图（b）外加驱动电压时油滴被鼓起

施加驱动电压后（如图（b）所示），原来的平衡状态被打破。系统将通过使水与疏水性绝缘层表面接触来降低自身的总能量，达到新的平衡。结果将油滴鼓起，使其与疏水性绝缘层表面接触面积减少。此时，当光线照射在此显示单元上时表现为衬底的颜色[5]。

功耗只在液滴转移的过程中发生，而现实效果的保持则不需要任何能量消耗。选择合适的液体，电润湿显示的工作温度范围可以达到-40到120摄氏度，在地球上从赤道到北极的任何地区都可以应用。电润湿显示不仅可以单色显示，也可以做到多色显示。电润湿显示是反射式显示，在太阳光或周围明亮灯光的照射下会显出非常高的对比度【6】。

四．电润湿显示器的优点

1.强光环境下优势明显

电润湿显示器采用一种特殊的油作为介质，并没有采用LCD使用的投射方式，而是采用了反射方式技术，反射率超过50%。因而，它具有比LCD高两倍的亮度，在强阳光下仍可观看清晰的显示图像。

2.宽阔的视角和色彩

电润湿技术在像素设计方面不存在任何固有的视角范围限制，也不需要进行任何形式的偏极化。采用的像素设计具有极高的效能，并可在不同的视频兼容速率下进行切换。无需偏光片、无需极化，没有视角范围限制，所有可视角度皆表现稳定。因此，即使采用完全反射性模式，该显示器也能在几乎所有的使用条件下提供卓越的显示性能[7]。

3.能耗小

图（C）是单层电润湿能耗和各种显示技术直接的比较[8]。

图（C）各种显示技术能耗比较

五．电湿润显示技术的应用

电润湿显示技术可以应用于状态的指示，譬如车门开关状态指示、U盘容量存储指示、电池电量指示等。电润湿技术一颗实现段码显示，利用14个液滴的驱动就可以组合出0-9的所有数字。

电润湿技术还可以应用于多色显示。电润湿技术也被称为D3（Droplet Driven Display）显示，其特点是高反射性、双稳态显示、宽温度范围和非常低的功耗。D3显示也可以实现尺寸在0.5-2mm之间[9]。

六．结论

电润湿显示技术已经在理论和应用上去的了很大的成果，正在积极的服务于我们的生产生活。同时，它也存在一些困难。比如电润湿的电解问题。所以电润湿显示技术还需要进行深入的研究。

参考文献

[1]/ART_8800023129_400003_500011_OT_b00a5a97.HTM

[2]孙志文，谢二庆，韩卫华等. 电润湿的研究进展. 液晶与显示. 2008,3:387

[3]胡欢，吴建刚等一种新型基于电润湿的受光反射型显示单元. MEMS器件与技术. 2006,4:190

[4]/xiaopengcui/article_4736.htm

[5]吴建刚，岳瑞峰等. 基于介质上电润湿的反射式显示单元的研究. 仪器仪表学报. 2004,4:265-266

[6]唐懿明. 新型电润湿显示技术及应用. 现代应用光学. 2008,11:33

[7]张哲. 新型液晶“电润湿”显示技术问世. 现代电影技术. 2008,7:30-31

[8]孙志文，谢二庆，韩卫华等. 电润湿的研究进展. 液晶与显示. 2008,3:389

[9]唐懿明. 新型电润湿显示技术及应用. 现代应用光学. 2008,11:33