電泳式(EPD)和膽固醇液晶(ChLCD)電子紙的差別

2023 年 11 月 11 日
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市面上主要的電子紙技術分為電泳式(EPD)和膽固醇液晶(ChLCD),兩種技術同樣都反射環境光呈現影像,因此不需要長期使用背光,減少藍光對眼睛的刺激,另外雙穩態特性都只在更新畫面時用電,不需要消耗能量維持畫面,所以EPD和ChLCD電子紙都是省電以及陽光下閱讀顯示器應用的首選技術。

今天我們分享兩種技術結構上的差異以及不同的優點,讓你在選擇顯示器應用時能選擇最適合的電子紙技術

什麼是電泳式(EPD)電子紙?

電泳式(EPD)電子紙使用帶電的墨水膠囊混和成色,也是市面上常見的黑白電子書閱讀器或墨水屏技術,螢幕使用黑白雙色膠囊組成,當特定的像素要呈現黑色時,顯示器改變此像素的電場,導致黑色膠囊上浮、白色膠囊下沉,呈現黑色;如果要呈現白色,則電場反轉,導致白色膠囊上浮、黑色膠囊下沉,呈現白色。

彩色電子紙的成色原理圖
電泳式電子紙使用帶電的墨水膠囊呈現像素。

EPD彩色電子紙需要更多顏色的膠囊或者使用彩色濾光片成像,以不同的電場控制不同顏色的移動,因此開發更精密的電場控制呈現不同的顏色、不同的灰階是電泳式彩色電子紙未來的挑戰。

什麼是膽固醇液晶(ChLCD)電子紙?

膽固醇液晶(ChLCD)電子紙使用三層液晶堆疊而成,各層液晶分別反射紅色(R)、綠色(G)、藍色(B),透過不同的電場控制液晶分子的旋轉,在電場關閉後可自然地存在兩種穩定的狀態:

  • 平面狀態(planar)時液晶分子排列整齊,可以反射特定波長光線,此狀態可看到反射畫面的顏色。
  • 焦點圓錐狀態(focal conic)的液晶分子排列讓光線穿透,此狀態可以看到液晶層下一層物質的顏色。
人眼所能看到的 ChLCD 波長段
調整不同ChLCD層的分子排列達到全反射(白)、半反射(灰)、穿透(黑)。

隨獨立RGB三層液晶各自不同的 256種灰階狀態,最終ChLCD可完美呈現1,678萬種豐富色彩,是使用電子紙取代LCD以及LED等彩色顯示器的重要技術。

兩種電子紙技術共同的優點

不論是EPD或ChLCD電子紙都有以下的優點:

  • 雙穩態特性只在更新畫面時用電,因此長期維持靜態顯示時有極低的功耗。
  • 無背光所以大幅降低藍光對眼睛的傷害。
  • 在陽光下也能清晰的看到顯示器的畫面。

電泳式(EPD)電子紙的優點

電泳式電子紙使用墨水膠囊有以下的特性:

  • 墨水膠囊有較好的分辨率,讓黑色比較黑、白色比較白,適合文字的呈現。
  • 墨水的可視角度比較大,當使用者從小角度看顯示器時,也像瀏覽紙張一樣看到畫面。

膽固醇液晶(ChLCD)電子紙的優點

膽固醇液晶技術有幾個不同的優點:

  • 三層R、G、B液晶分別呈現三種不同的顏色,可達到市面上LCD和LED顯示一樣的1,678萬種豐富色彩,適合對顏色要求較高的彩色繪本數位廣告應用
  • ChLCD更新畫面時並不像EPD會因為顏色增加而增加膠囊移動的時間,所以膽固醇液晶有較快的更新速度。
  • ChLCD在反射不同顏色的同時,約10-30%的光會穿透到底層吸收,如果在顯示器底層嵌入太陽能板,就可自己產生再生能源供給顯示器使用,達到零碳排的Infinity Display
Infinity display 三原色光波長原理
用太陽能板取代膽固醇液晶底層,電子紙就能用環境光發電。

電泳式(EPD)和膽固醇液晶(ChLCD)的色彩差異

電泳式電子紙混墨水的結構複雜度跟需要表現的色彩數量成正比,所以現在的EPD電子紙最多只能達到4,096色

ChLCD使用液晶技術,能自由混色RGB達到1,678萬色,因此膽固醇液晶比電泳式電子紙更適合對色彩要求嚴格的商業顯示器應用。

EPD vs ChLCD
左)膽固醇液晶顯示1,678萬色,右)電泳式彩色墨水屏呈現4,096色。

電泳式(EPD)和膽固醇液晶(ChLCD)的彩色更新速度

除了色彩表現以外,另一個彩色電子紙的關鍵指標是更新速度,當EPD彩色電子紙需要控制多種不同顏色的墨水膠囊時,越複雜的顏色需要越久的更新時間,以下7色的EPD墨水屏需要大約60秒才能完成畫面更新。

而膽固醇液晶電子紙能同時驅動三層RGB液晶模組,只需要1-2秒就能更新一張全彩畫面。

綜合以上兩種電子紙技術的優缺點,電泳式電子紙比較適合單色電子書閱讀器或者顏色較少的電子標籤,而膽固醇液晶適合彩色電子書閱讀器以及豐富色彩的電子數位看板應用。

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