电泳式(EPD)和胆甾相液晶(ChLCD)电子纸的差别

2023 年 11 月 11 日
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市面上广受讨论的电子纸技术分别为电泳式(EPD)和胆甾相液晶(ChLCD),两种技术同样都利用环境光源反射呈现影像,在不需要背光下也就减少蓝光对眼睛的刺激,另外双稳态特性使得萤幕只有在更新画面时才消耗电力,维持原画面时面板不需要消耗电力,所以EPD和ChLCD电子纸都是省电、护眼以及阳光下阅读显示器应用的首选技术。

今天我们分享两种技术结构上的差异以及不同的优点,让你在挑选显示器应用时能选择最适合的电子纸技术

什么是电泳式(EPD)电子纸?

电泳式(EPD)电子纸使用带电的墨水胶囊混和成色,也是市面上常见的黑白电子书阅读器使用俗称墨水屏技术,面板主要由黑白双色胶囊组成,当特定的像素要呈现黑色时,显示器改变此像素的电场,导致黑色胶囊上浮、白色胶囊下沉,呈现黑色;如果要呈现白色,则电场反转,导致白色胶囊上浮、黑色胶囊下沉,呈现白色。

彩色电子纸的成色原理图
电泳式电子纸使用带电的墨水胶囊呈现像素。

EPD彩色电子纸需要加入更多颜色的胶囊(如Cyan, Magenta, Yellow)或者使用彩色滤光片成像,因此开发更精密的电场控制呈现不同的颜色、不同的灰阶是电泳式彩色电子纸未来的挑战。

什么是胆甾相液晶(ChLCD)电子纸?

胆甾相液晶(ChLCD) 电子纸使用三层液晶堆叠而成,各层液晶分别反射红色(R)、绿色(G)、蓝色(B),透过不同的电场控制液晶分子的旋转,在电场关闭后可自然地存在两种稳定的状态:

  • 平面状态(planar)时液晶分子排列整齐,可以反射特定波长光线,此状态可看到反射画面的颜色。
  • 焦点圆锥状态(focal conic)的液晶分子排列让光线穿透,此状态可以看到液晶层下一层物质的颜色。
人眼所能看到的 ChLCD 波长段
调整不同ChLCD层的分子排列达到全反射(白)、半反射(灰)、穿透(黑)。

随独立RGB三层液晶各自不同的 256种灰阶状态,最终ChLCD可完美呈现1,678万种丰富色彩,是使用电子纸取代LCD以及LED等彩色显示器的重要技术。

两种电子纸技术共同的优点

不论是EPD或ChLCD电子纸都有以下的优点:

  • 双稳态特性只在更新画面时用电,因此长期维持静态显示时有极低的功耗。
  • 无背光 (LED光源) 所以大幅降低蓝光对眼睛的伤害。
  • 在强亮光环境如阳光下也能清晰的看到显示器的画面。

电泳式(EPD)电子纸的优点

电泳式电子纸使用墨水胶囊有以下的特性:

  • 墨水胶囊有较好的分辨率,让黑白分明,适合文字的呈现。
  • 墨水的可视角度比较大,当使用者从小角度看显示器时,也像浏览纸张一样看到画面。

胆甾型液晶(ChLCD)电子纸的优点

胆甾型液晶技术有几个不同的优点:

  • 三层R、G、B液晶分别呈现三种不同的颜色,可达到市面上LCD和LED显示一样的1,678万种丰富色彩,适合对颜色要求较高的彩色绘本数位广告应用
  • ChLCD更新画面时并不像EPD会因为颜色增加而增加胶囊移动的时间,所以胆甾型液晶有较快的更新速度。
  • ChLCD在反射不同颜色的同时,约10-30%的光会穿透到底层吸收,如果在显示器底层嵌入太阳能板,就可自己产生再生能源供给显示器使用,达到零碳排的Infinity Display
Infinity display 三原色光波长原理
用太阳能板取代胆甾相液晶底层,电子纸就能用环境光发电。

电泳式(EPD)和胆甾相液晶(ChLCD)的色彩差异

电泳式电子纸因多种墨水的结构复杂度跟需要表现的色彩数量成正比,所以现在的EPD电子纸最多只能达到4,096色

ChLCD使用液晶技术,能自由混色RGB达到1,678万色,因此胆甾型液晶比电泳式电子纸更适合对色彩要求严格的商业显示器应用。

左)胆固醇液晶显示1,678万色,右)电泳式彩色墨水屏呈现4,096色
左)胆甾型液晶显示1,678万色,右)电泳式彩色墨水屏呈现4,096色。

电泳式(EPD)和胆甾相液晶(ChLCD)的彩色更新速度

除了色彩表现以外,另一个彩色电子纸的关键指标是更新速度,当EPD彩色电子纸需要控制多种不同颜色的墨水胶囊时,越复杂的颜色需要越久的更新时间,以下7色的EPD墨水屏需要大约60秒才能完成画面更新。

而胆甾相液晶电子纸能同时驱动三层RGB液晶模组,只需要1-2秒就能更新一张全彩画面。

综合以上两种电子纸技术的优缺点,电泳式电子纸在单色电子书阅读器或者颜色较少的电子标签具有优势,而胆甾相液晶适合彩色电子书阅读器以及丰富色彩的电子数位看板应用。

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