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不用插电的屏幕-电子墨水屏

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TechWeb 文 / 新喀鸦

屏幕在我们的日常生活中十分常见,比如手机屏幕、电脑屏幕、电视屏幕。但这些屏幕都需要在连接电源或使用电池的情况下才能正常工作。而有一种屏幕比较特殊,它在显示内容时几乎不需要用电,只有在切换画面时才需要用少量的电,这就是电子墨水屏。

来源:京东方

冬奥会刚刚结束,在冬奥会运动员村,志愿服务者们需要佩戴一款特殊的“数字胸牌”。 这块胸牌由BOE(京东方)为本届赛事专门定制。这枚胸牌使用了一块3.7英寸电子墨水屏并且采用了复旦微电子FMSC单芯片无源NFC方案。在使用“数字胸牌”时只需要在手机APP中完成屏幕内容编辑,然后通过手机NFC将编辑好的内容刷入胸牌即可。

电子墨水屏

电子墨水技术是将电子墨水涂布在一层塑料薄膜上,再贴覆上薄膜晶体管(TFT)电路,经由驱动IC控制,最终形成像素图形。

以黑白电子墨水屏为例,其电子墨水由数百万个微胶囊所构成,每个微胶囊里含有电泳粒子,带负电荷的白色粒子以及带正电荷的黑色粒子。

这时如果我们改变电场,根据“同性相斥异性相吸”的原理,对应区域中的黑或白粒子会移动到顶部。而从外部观察则可以看到该区域变成白色或黑色。这就是电子墨水技术的基本原理了。

而基于此原理,电子墨水屏比起其它屏幕有着两个巨大优势。

第一、在没有供电的情况下画面也能维持很久,只有在切换画面的时候才会消耗电量。因此电子墨水屏在使用时非常省电,而且对于一些电子墨水屏来说,断电后画面可以维持几个月甚至一年以上。

第二、如同纸张一样,是一种“反射式”的阅读介质。目前一般的屏幕要不是通过背光模组,要不是通过自发光。都是将背光光源或自发光的光线透过屏幕直接照射到用户的眼中,从而使用户看到屏幕所显示的影像。这样做的结果就是看屏幕时间长之后眼睛会干涩。而电子墨水屏则截然不同,电子墨水和纸张上的墨水在观感上很相近,都是利用环境光的反射来让用户看清画面。

电子墨水屏与NFC的组合

NFC全称为近场通信技术,在我们的生活中例如门禁卡、公交卡都采用了NFC技术,这是一种很成熟的技术。但很多人可能不知道的是,NFC技术可以传输少量的电能。这其实也是NFC可以做一些无源电路方案的原因。

以本次冬奥会使用的“数字胸牌”为例,这个“数字胸牌”内部没有电池,使用手机NFC功能即可通信取电。

这样设计有很多明显的优点:

1.没有电池损耗的烦恼。

2.通信和取电都是用NFC,因此对应产品无需任何与外界连接的物理接口。

3.更加耐用、更加可靠。

而这种组合的缺点也是比较明显的,比如在官方介绍中有这样的介绍“从制卡、刷卡到拿卡仅需要10秒”,这句话按字面意思可以理解为使用起来十分方便。但从技术角度来看,10秒才能刷新一块3.7英寸的电子墨水屏,其实暴露出来NFC传输的电能其实非常小。虽然电子墨水屏更换画面所需的电能已经非常小了,但NFC传输的电能更小。

这也就是说电子墨水屏与NFC的组合并不太适用于屏幕过大的情况。粗略计算一下,如果是一块面积比3.7英寸大10倍的屏幕,那么完成一次画面刷新至少需要100秒。这基本是一种不可用的情况了。

但如果真遇到大屏幕的使用场景,还是应该考虑外接电源或电池。但如果外接电源或电池的话,用NFC的必要性其实就不大了。通过蓝牙或者网络传输画面数据显然更方便。

展望

目前对于电子墨水屏的应用其实主要集中在例如kindle这种电子阅读器上。在这样的使用场景下可以发挥电子墨水屏低功耗以及阅读观感好的优势。

对于电子墨水屏与NFC的组合来说,至少在当前技术条件下只适用于小尺寸屏幕,应用范围还是较窄。

电子墨水屏目前还是一个小众市场,并且短期内难以在其它数码产品上普及(例如手机)。电子墨水屏由于其成像原理,刷新速度比一般屏幕要慢得多。做到30HZ就已经难得可贵了,而目前其它屏幕60Hz就已经是基础配置了,而且市面上也不乏90Hz、120Hz甚至更高刷新率的屏幕。

另外一方面就是色彩,虽然电子墨水屏有彩色版本,但色彩方面远不如一般屏幕。

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