什么是户外电子纸?

2024 年 8 月 14 日
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在全球各国逐渐正视节能减碳的需求,各种电子产品持续导入省电的技术,因此彩色电子纸技术也越来越受瞩目,当应用在户外显示器,不但能省电也有在阳光下画面更清晰、颜色更鲜艳的优点。

今天我们分享使用户外彩色电子纸的优点,让你能挑选更省电、更环保的户外电子纸显示器。

户外电子纸的需求

适合户外使用的彩色电子纸需要拥有以下几个特性:

  • 低耗电 – 电子纸在显示静态图像时几乎不耗电,这使得它非常适合用于需要长时间显示内容的户外看板,跟传统的高亮度LCD显示器相比,电子纸不需要增加亮度与阳光较劲,整体功耗更少。
  • 阳光下可视 – 电子纸依靠环境光来显示内容,即使在阳光直射下也能保持清晰可见。
  • 宽温操作范围 – 户外显示器通常需要承受较宽的温度范围,只有-20°C至70°C以上的宽温显示器能在户外使用。
  • 全彩 – 只有具备1千6百万色的全彩电子纸能取代LCD和LED等传统数位显示器。
  • 环保 – 太阳能板搭配彩色电子纸的低耗电特性,让节能显示器不需要依赖电网运作。
  • 无光害 – 电子纸不会发出刺眼的光线,应用在户外看板不会造成光污染。

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。

虹彩光电ChLCD户外电子纸的原理

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。
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)。

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。

市面上唯一宽温的彩色电子纸

户外显示器相较于室内显示器,需要面临更极端的环境条件,如高温、低温、高湿、阳光直射等,为了确保显示器在各种恶劣天气下都能稳定运作,并保持良好的显示效果,宽温液晶就成为了一项不可或缺的技术。

ChLCD本身属于液晶技术,所以拥有承受户外温差的优点,是市面上唯一拥有-20°C至70°C工作温度范围的彩色电子纸,即使在户外阳光直射的场域,也能稳定呈现鲜艳的色彩,不会因为温度太热或太寒冷而影响画面的呈现。

只要搭配IP56以上并抗紫外线的外壳,虹彩光电的ChLCD电子纸就能成为能承受风吹雨打的户外显示器,不论在寒风刺骨的滑雪场、高温高湿的沙滩、风光明媚的高尔夫球场,胆甾型液晶显示器都能提供色彩缤纷的画面。

阳光下可视的彩色电子纸

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。

lcd和电子纸在阳光下不同照度的画面比较
从20,000 lx到75,000 lx的阳光强度下比对LCD和彩色电子纸的画面对比。

反观虹彩光电的胆甾相液晶画面在阳光下颜色更鲜艳、更丰富,比LCD更适合户外的商用看板。

传统显示器在户外阳光充足的环境下,需要一昧提高亮度、增加功耗去抵抗阳光,同时也要提升散热设备功率,而电子纸使用反射环境光呈现影像,因此在户外阳光照射的应用中比传统LCD显示器节省电力达99%以上。

胆固醇液晶和广告显示器功耗比较
LCD与ChLCD电子纸耗电比较。

预防光污染的户外电子纸

光污染是过度的人工照明所造成的环境污染,随着城市化进程加速,夜间照明日益增多,原本漆黑一片的夜空被人工光源所取代,导致许多问题如:

  • 干扰动物的昼夜节律以及吸引昆虫聚集,造成生态系统失衡。
  • 干扰人类睡眠,增加罹患失眠、忧郁症及其他慢性疾病的风险。
  • 城市夜空的光亮遮蔽了星光,严重影响天文观测。

Lightpollutionmap.info整理出全球夜空的卫星地图,可看到各大已开发国家充斥着人工光源。

light pollution map
Lightpollutionmap.info的光污染卫星地图。

只要将户外显示器,如智慧交通、智慧零售的显示器用反射式ChLCD取代,就能在夜晚减少人工照明,不但节约能源,也能重现灿烂的星空。

自带再生能源的Infinity Display

虹彩光电的ChLCD在反射不同颜色的同时,约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。

在低频率更新的户外数位海报应用,Infinity Display能靠自己产生的再生能源运作,不需要另外架设电缆和插座。

Infinity Display能节省户外显示器的安装成本

户外数位显示器安装的成本中,最大的费用莫过于架设新的电缆,以美国为例,每新增100英尺的电缆就需要USD 1,000~2,500的费用。

电缆长度地下费用地上费用
50英尺USD 500~1,250USD 250~350
100英尺USD 1,000~2,500USD 500~700
200英尺USD 2,000~5,000USD 1,000~3,000
300英尺USD 3,000~7,500USD 1,500~4,500
500英尺USD 5,000~12,500USD 4,000~7,500
1,000英尺USD 10,000~25,000USD 8,000~15,000

因此只要能运用Infinity Display产生再生能源,搭配电池自给自足,也能减少施工的人力费用,就能在更多缺乏电力系统的位置安装户外显示器,拓展智慧交通智慧零售的显示器应用。

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