《Advanced Optical Materials》：Dual-Band Operation of Pixelated Electrochromic Display
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针对电致变色器件(Electrochromic Devices, ECDs)在大面积应用中存在的开关动力学缓慢、空间分辨率受限等问题，研究者开发了基于印刷电路板(PCB)/柔性印刷电路板(FPCB)驱动的10×10像素化电致变色平台，实现了可见光与近红外(NIR)波段的独立可编程光学调制，为多光谱自适应显示系统提供了高效低功耗解决方案。
在当前追求节能环保的时代背景下，传统的发光二极管（LED）信息显示屏虽然亮度高、响应快，但其能耗较大且结构复杂。相比之下，类电子纸的电致变色（Electrochromic, EC）技术因具备“记忆效应”——即撤去电源后仍能保持显示状态，被视为极具潜力的低功耗替代方案。然而，现有电致变色设备普遍面临两大瓶颈：一是离子迁移速度慢导致开关时间较长；二是受电极电阻和电解质传输限制，难以实现大面积、高分辨率的像素化设计。更重要的是，以往研究往往只聚焦单一目标，要么优化材料，要么改进驱动方式，鲜有将像素化控制与双波段（可见光+近红外）动态调制整合于同一平台的尝试。这限制了其在军事伪装、智能温控等多场景的应用潜力。鉴于此，韩国科研团队在《Advanced Optical Materials》发表最新成果，报道了一种柔性像素化电致变色平台，成功攻克了多像素独立寻址与双波段同步调制的难题。
关键技术方法
研究采用激光刻蚀技术在氧化铟锡-聚对苯二甲酸乙二醇酯（ITO-PET）基底上制备了图案化的氧化镍（NiO）微电路作为对电极；通过直流溅射结合掩模工艺制备了三氧化钨（WO3）工作电极。利用丝网印刷填充凝胶聚合物电解质，层压组装成全固态电致变色器件。创新性地设计了基于FR4材料的刚性印刷电路板（PCB）与柔性印刷电路板（FPCB）结合的驱动架构，通过声学键合连接，实现对10×10像素阵列的独立静态分段驱动。
2 Results and Discussion
2.1 电极设计与微加工验证
为平衡空间分辨率与电气可靠性，研究者设计了独特的电极结构。WO3活性层覆盖整个像素区域（102.9 × 101 mm2），而NiO对电极则被激光精细刻蚀成100个独立的像素单元（像素间距10 mm，线宽270 μm）。显微镜表征确认线条清晰无断裂，像素间电阻呈开路状态（约20 MΩ），有效抑制了串扰。这种设计确保了在大面积柔性基底上，即使存在约2 mm的横向尺寸公差，也能维持稳定的电学隔离。
2.2 驱动系统集成与可视化显示
为解决大规模像素阵列的驱动复杂度问题，团队摒弃了传统复用驱动，采用了分段静态驱动方案。通过定制PCB/FPCB组合，配合十字对准标记与声波键合工艺，将柔性器件与刚性控制板牢固连接。施加极低的±1 V操作电压，每段驱动时间固定为20秒。结果显示，所有100个像素均能独立响应的“开启”（着色）与“关闭”（漂白）指令，成功演示了线条、网格及字母“E”、“T”等复杂图案的动态显示。由于电致变色的历史依赖性，连续操作会在部分像素产生残留着色，形成自然的颜色梯度。
2.3 近红外波段发射率调制
研究突破了传统电致变色仅在可见光工作的局限。依据基尔霍夫热辐射定律，通过改变WO3的价态调节折射率，进而控制近红外吸收。在850 nm波长的夜视系统下，“开启”状态的像素表现为暗区（发射率高），而“关闭”状态则与背景融合。这一特性使得该装置在完全黑暗环境中，依然能够通过近红外对比度传递信息，验证了其在隐身与夜间通信中的应用价值。
2.4 光学性能的空间分布
通过对器件9个代表性区域的透射率测绘发现，在可见光波段，关态透射率约为60%，开态调制深度约为20%。尽管边缘区域因电子传输路径短而表现出比中心稍强的调制能力（边缘最大ΔT达23.1%，中心最小为8.6%），但整体光谱形状保持一致。在近红外波段（1200 nm），由于ITO-PET基底的本征吸收，绝对透过率有所下降，但开/关态的对比差异依然显著，证明了双波段调制的普适性。
2.5 彩色化功能拓展
为进一步增强信息维度，研究者引入了法布里-珀罗（Fabry-Perot）干涉结构，制备了W/WO3反射式彩色电极。通过精确控制WO3厚度（红:R 160 nm, 绿:G 195 nm, 蓝:B 220 nm），实现了红、绿、蓝三原色的反射显示。电致变色反应引入的蓝色分量会与原始反射色叠加，使红色变为海军蓝，绿色变为紫色，展现了色彩动态可调的独特能力。
3 Conclusions
本研究成功构建了一个集成了PCB/FPCB驱动系统的10×10像素化电致变色平台。该平台在低至±1 V的工作电压下，不仅实现了可见光区域的图案化信息显示，还同步完成了近红外波段的发射率动态调控。研究证实，通过优化WO3与NiO的微加工工艺以及创新的电路布局，可以有效缓解大面积器件中的电流分布不均问题。虽然受限于低电压策略，调制深度略低于理论极限，但这为兼顾能耗与像素一致性提供了最佳折衷方案。所展示的彩色化与双波段兼容特性，标志着电致变色技术从单一的“调光”功能向多功能“智能像素”演进，为下一代自适应光学系统、节能智能窗及多光谱信息交互界面奠定了坚实的理论与技术基础。
