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详解电子墨水屏技术的原理和优缺点

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电子墨水屏技术，因电子书阅读器而广为人知，之后又以手机和可穿戴设备上的应用引起大家的关注。这种显示技术的原理是什么？相较常见的显示技术有何优势又有何缺点？本文将一一道来。

YotaPhone2背面为电子墨水屏

华为P8提供E-Ink电子墨水屏后壳

电子墨水技术的起源［1］

20世纪70年代，日本首先研究出电泳显示技术，然而最初研究出的普通电泳由于存在显示寿命短、不稳定、彩色化困难等诸多缺点，实验曾一度中断。20世纪末，美国E-Ink公司利用电泳技术发明了电泳油墨（又称电子墨水），极大地促进了该技术的发展。电子墨水通常会制成薄膜，用于电子显示屏，尤其用于电子书，如SonyReader、iLiad、CybookGen3、AmazonKindle、Logic的eReader和PolymerVision的Readius设备。近些年也逐渐在手机和穿戴设备上看到。

采用电子墨水屏的亚马逊Kindle电子书阅读器

搭载电子墨水屏的索尼SmartBandTalk

电子墨水屏的原理［2］

电子墨水屏是由许多电子墨水组成，电子墨水可以看成一个个胶囊的样子。每一个胶囊（位置6）里面有液体电荷，其中正电荷染白色，负电荷染黑色。当我们在一侧（位置8）给予正负电压，带有电荷的液体就会被分别吸引和排斥。

这样，每一个像素点就可以显示白色或者黑色了。

图注：1.表面层2.透明电极（ITO）3.胶囊4.带正点的白色颜料5.带负电的黑色颜料6.透明分散媒7.下部电极8.支持层9.外光10.白色11.黒色

因为电子墨水的刷新是不连续的，每一次刷新完成就可以保持现在的图形，即使拔掉电池也依旧保存。可能会有人问到，拔了电池吸引电子墨水的电压就木有了，那么小球不就回复原状或者进入随机的混沌状态了吗？

答案是因为电子墨水具有双稳态效应（磁滞效应）。下图中，横轴是设备提供的电压大小，纵轴灰度（假定正为最白，负为最黑）。电压加大的过程和减小的过程，给予同样的电压，电子墨水黑白程度是不同的。这样的效应就叫做双稳态效应（磁滞效应）。

利用这样的效应，我们就可以给一个正电压（从0到B点过程，走下面上升的路线），吸引负电荷，显示正电荷白色给读者，然后断电（从B减少到0，走上面那条回来的路线）。白色得以保持。

于是，电子墨水的设备省电就在于如果不需要显示有所变化，屏幕部分消耗电量为0。

注：不变化屏幕设备自己没电是由于电路板的待机消耗以及电池自己的内阻消耗

注2：其他常见的显示器无论屏幕内容是否变化，屏幕部分的耗电量都是持续的，变化不大的。

电子墨水屏的优点与缺点

电子墨水屏有易读性、省电、可弯曲等诸多优点，下面主要讲讲易读性和省电两个方面。

阅读体验媲美实体书

我们常常听说电子墨水屏不伤眼睛。理由是什么呢？

首先，电子墨水技术依赖于反射而不是发射的光线。采用了电子墨水技术的显示屏能像普通纸一样反射光线，这可确保文字在任何光照条件下（不反光，强光下也可完美显示）看起来都很自然。

电子纸显示屏与液晶显示屏对比：

其次，无闪烁。传统液晶显示屏由于在不断刷新，所以会有闪烁，尽管肉眼可能无法察觉，但这一现象客观存在，这也是观看屏幕导致用眼疲劳的一大主因。

而电子墨水屏不是靠不停刷新屏幕的方法来显示的，一旦屏幕刷新后就不再有变化，所以不存在传统液晶显示屏“闪烁”伤眼的问题。

另外，电子墨水屏的阅读视角可接近180°。全视角阅读能带来了更好的阅读体验。

功耗低，省电

电子墨水屏只有在翻页等操作时才耗电，不刷新显示内容的时候不耗电。内容刷新以后，会长期停留在屏幕上，阅读的时候电池可以取掉。因此采用这种屏幕的设备将非常省电，像亚马逊的KindlePaperwhite，续航可达8周。

以上这些优点源于电子墨水屏工作原理的先天优势，当然，凡事有利有弊。这样的工作原理也使得它有很多应用缺陷。

刷新率极低，不足以显示动态内容

由于电子墨水屏的工作原理导致其刷新率极低，无法满足动态内容的展示。

受限电子墨水屏刷新率低的特性，在切换页面时会有较明显的延迟。除了阅读，其他应用会非常受限。甚至上网游览都很鸡肋，更不要说刷视频了。

全屏反色刷新在视觉上让人不爽

不少打算购买Kindle的朋友，在体验店操作过后，会因无法忍受翻页时的“闪屏”问题而犹豫不绝。这里视觉上的“闪屏”是指屏幕的全屏反色刷新。为什么每一次变化（如：翻页），或者每隔一段时间就需要有一个全部清场的动作呢？这个问题也是由电子