LCD液晶显示器拥有轻薄、彩色等优势，是现在彩色显示器的主流技术，从电视、笔电、手机、广告看板，随处可见到LCD的各式应用，其背后所消耗能量也日益增长。但现今全球节能减碳的浪潮越来越受到瞩目，随着2050年净零碳排的目标一天天逼近，彩色显示器市场急需要一个次世代的新技术，推动更环保、更低碳的显示产品，因此彩色胆固醇液晶电子纸Cholesteric LCD (简称ChLCD)成为了取代LCD的最佳环保显示技术。
今天我们分享LCD和ChLCD彩色胆固醇液晶电子纸技术上的差异，让你能挑选更省电、更环保的彩色显示器。
LCD的基本原理
LCD显示器通常由背光、垂直和水平偏光片、彩色滤光片和液晶面板组成。显示器的背光模组提供画面的光源，当光通过因电场改变旋转的液晶面板时，被垂直和水平偏光片阻挡的光亮度不同会形成不同灰阶，不同灰阶的光穿过彩色滤光片可组成不同的颜色。
当R、G、B subpixels完美混合在一起，LCD可呈现高达1,678万种颜色，在手机、电视、笔电等萤幕完美呈现丰富的色彩。
ChLCD彩色胆固醇液晶电子纸的基本原理
胆固醇液晶(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，在电场关闭后可稳定地存在介于两种状态之间：
- 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。
在独立控制RGB三层液晶各自不同的状态，最终ChLCD可完美呈现1,678万种颜色，产生与LCD一样丰富的彩色画面。所以不论是 LCD 或 ChLCD 电子纸都能呈现丰富的彩色显示器。
LCD显示器的优点
LCD液晶有以下的特性：
- 显示器自带背光，在低环境光的情况下拥有高对比、鲜艳的画面。
- 快速的液晶反应速度让显示器拥有>60 Hz的高更新率，能播放流畅的影片。
所以LCD液晶显示器适合通用的消费性电子产品，例如手机、笔电、萤幕、电视等。
ChLCD彩色电子纸的优点
ChLCD彩色电子纸有几个不同的优点：
- 胆甾相液晶的双稳态特性只有更新画面时会用电，当显示静态画面时不耗电。
- 反射式显示技术在环境光越亮的时候画面对比越高，所以画面在阳光下清晰可见。
- 显示器本身不发出蓝光，减少蓝光直射眼睛的伤害，在长时间阅读的应用能有效护眼。
- ChLCD在反射大部分环境光呈现不同画面的同时，亦有少部分环境光会穿透到底层，如果在显示器底层嵌入太阳能板，就可回收剩余环境光能量转换成电能并自给自足给显示器画面更新使用，进一步达到零碳排的零碳排的Infinity Display。
因此ChLCD彩色胆固醇液晶电子纸技术不只用在护眼的电子书阅读器，更是符合节能环保潮流的趋势下所需要的新技术。
LCD和电子纸在室内的色彩表现
LCD显示器自带背光，在环境光较暗时可以维持高对比的画面，但在户外阳光较强的时候，背光的亮度难以和阳光竞争，导致在户外白天时画面对比较差。ChLCD主要利用反射环境光得以显示图像，因此当环境光越强的时候，画面越清晰、颜色越丰富，反之当环境光较暗时，画面的对比相对不足。
我们使用照度计量测不同强度的LED室内光源，比较LCD和ChLCD的差别，考量到iPad会根据环境光的亮度改变背光强度，我们预先将 iPad 的画面亮度固定在最亮的设定。
可看出在低照度(5,000 lx)时，ChLCD亦有效反射环境光，呈现出同样可视性的画面。
LCD和电子纸在户外阳光下的色彩表现
在阳光直射的应用场景下，我们比较橱窗内(20,000 lx)以及户外局部遮荫的晴天(75,000 lx)，可看到iPad的背光已无法与阳光在显示器表面镜面反射光相比拟，几乎完全失去 画面的可视性。
反观ChLCD的画面在阳光下颜色却更显鲜艳、更清晰，完全展现其阳光可视性(sunlight readability)，由此可见ChLCD是比当下主流LCD显示器更适合户外的商用看板。
LCD和电子纸的功耗差异
相较300 nits左右的室内电视，LCD户外显示器通常需要3,000 nits以上才能够在阳光下可视，因此户外的LCD商用显示器通常需要消耗将近3倍以上的能源。若以常见55”户外商用显示器比较面板能耗，在ChLCD每5分钟换页播放静态画面下，仅需要户外LCD不到1%的耗电量。
综合以上LCD和ChLCD的优缺点，LCD显示器比较适合在室内播放动画的应用，而胆固醇液晶技术更适合彩色电子书阅读器以及户外的节能数位看板需求。
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