電子墨水屏技術，因電子書閱讀器而廣為人知，之后又以手機和可穿戴設備上的應用引起大家的關注。這種顯示技術的原理是什么？相較常見的顯示技術有何優(yōu)勢又有何缺點？本文將一一道來。

　　YotaPhone 2背面為電子墨水屏

　　華為P8提供E-Ink電子墨水屏后殼

電子墨水技術的起源［1］

　　20 世紀70年代，日本首先研究出電泳顯示技術，然而最初研究出的普通電泳由于存在顯示壽命短、不穩(wěn)定、彩色化困難等諸多缺點，實驗曾一度中斷。20世紀末，美國E-Ink公司利用電泳技術發(fā)明了電泳油墨（又稱電子墨水），極大地促進了該技術的發(fā)展。電子墨水通常會制成薄膜，用于電子顯示屏，尤其用于電子書，如Sony Reader、iLiad、Cybook Gen3、Amazon Kindle、Logic的 eReader和Polymer Vision的Readius設備。近些年也逐漸在手機和穿戴設備上看到。

　　采用電子墨水屏的亞馬遜Kindle電子書閱讀器

　搭載電子墨水屏的索尼SmartBand Talk

電子墨水屏的原理［2］

　　電子墨水屏是由許多電子墨水組成，電子墨水可以看成一個個膠囊的樣子。每一個膠囊（位置6）里面有液體電荷，其中正電荷染白色，負電荷染黑色。當我們在一側（位置8）給予正負電壓，帶有電荷的液體就會被分別吸引和排斥。

　　這樣，每一個像素點就可以顯示白色或者黑色了。

　　圖注：1.表面層 2.透明電極（ITO） 3.膠囊 4.帶正點的白色顏料 5.帶負電的黑色顏料 6.透明分散媒 7.下部電極 8.支持層 9.外光 10.白色 11.黒色

　　因為電子墨水的刷新是不連續(xù)的，每一次刷新完成就可以保持現在的圖形，即使拔掉電池也依舊保存?？赡軙腥藛柕?，拔了電池吸引電子墨水的電壓就木有了，那么小球不就回復原狀或者進入隨機的混沌狀態(tài)了嗎？

　　答案是因為電子墨水具有雙穩(wěn)態(tài)效應（磁滯效應）。下圖中，橫軸是設備提供的電壓大小，縱軸灰度（假定正為最白，負為最黑）。電壓加大的過程和減小的過程，給予同樣的電壓，電子墨水黑白程度是不同的。這樣的效應就叫做雙穩(wěn)態(tài)效應（磁滯效應）。

　　利用這樣的效應，我們就可以給一個正電壓（從0到B點過程，走下面上升的路線），吸引負電荷，顯示正電荷白色給讀者，然后斷電（從B減少到0，走上面那條回來的路線）。白色得以保持。

　　于是，電子墨水的設備省電就在于如果不需要顯示有所變化，屏幕部分消耗電量為0。

　　注：不變化屏幕設備自己沒電是由于電路板的待機消耗以及電池自己的內阻消耗

　　注2：其他常見的顯示器無論屏幕內容是否變化，屏幕部分的耗電量都是持續(xù)的，變化不大的。
電子墨水屏的優(yōu)點與缺點

　　電子墨水屏有易讀性、省電、可彎曲等諸多優(yōu)點，下面主要講講易讀性和省電兩個方面。

　　閱讀體驗媲美實體書

　　我們常常聽說電子墨水屏不傷眼睛。理由是什么呢？

　　首先，電子墨水技術依賴于反射而不是發(fā)射的光線。采用了電子墨水技術的顯示屏能像普通紙一樣反射光線，這可確保文字在任何光照條件下（不反光，強光下也可完美顯示）看起來都很自然。

　　電子紙顯示屏與液晶顯示屏對比：

　　其次，無閃爍。傳統(tǒng)液晶顯示屏由于在不斷刷新，所以會有閃爍，盡管肉眼可能無法察覺，但這一現象客觀存在，這也是觀看屏幕導致用眼疲勞的一大主因。

　　而電子墨水屏不是靠不停刷新屏幕的方法來顯示的，一旦屏幕刷新后就不再有變化，所以不存在傳統(tǒng)液晶顯示屏“閃爍”傷眼的問題。

　　另外，電子墨水屏的閱讀視角可接近180°。全視角閱讀能帶來了更好的閱讀體驗。

　　功耗低，省電

　　電子墨水屏只有在翻頁等操作時才耗電，不刷新顯示內容的時候不耗電。內容刷新以后，會長期停留在屏幕上，閱讀的時候電池可以取掉。因此采用這種屏幕的設備將非常省電，像亞馬遜的Kindle Paperwhite，續(xù)航可達8周。

　　以上這些優(yōu)點源于電子墨水屏工作原理的先天優(yōu)勢，當然，凡事有利有弊。這樣的工作原理也使得它有很多應用缺陷。

　　刷新率極低，不足以顯示動態(tài)內容

　　由于電子墨水屏的工作原理導致其刷新率極低，無法滿足動態(tài)內容的展示。

　　受限電子墨水屏刷新率低的特性，在切換頁面時會有較明顯的延遲。除了閱讀，其他應用會非常受限。甚至上網游覽都很雞肋，更不要說刷視頻了。

　　全屏反色刷新在視覺上讓人不爽

　　不少打算購買Kindle的朋友，在體驗店操作過后，會因無法忍受翻頁時的“閃屏”問題而猶豫不絕。這里視覺上的“閃屏”是指屏幕的全屏反色刷新。為什么每一次變化（如：翻頁），或者每隔一段時間就需要有一個全部清場的動作呢？這個問題也是由電子墨水屏幕自身原理造成的，我們再來看看剛剛那個圖。

　　電子墨水屏幕為什么經常要全屏反色刷新？［2］

　　我們剛假設電壓從0加大然后再減少到0，但是電子墨水的灰度從位置A變到了位置C。那么如果下一次變化，如果我減少電壓，也就是順著上面那條返回路徑繼續(xù)行走，就沒有問題。但是如果下一次刷新，我還需要這個像素顯示白色，那么這個在C點情況的墨水所遵循的路線就不是這個圖形了。電路所驅動的電壓對應的灰度將會不準確。導致的結果就是黑色的墨水黑色程度不相同，白色的墨水有的沒有完全白下去。就會出現我們所說的鬼影，或者殘影。

　　于是，為了避免殘影的出現，就全部加到最大或者最小電壓，把所有的墨水清零，從初始狀態(tài)從新開始調整，這樣所有的墨水小球就可以保持只有兩種顏色的均勻顯示了。
彩色電子墨水屏的前途如何？［3］

　　彩色電子墨水屏是由3個電子墨水經過RBG的濾光片形成3原色的子像素，然后經過光的混合，成為1個像素。

　　如圖，3個電子墨水顆粒為一組，通過紅綠藍三原色不同比例的光混合，可以產生我們需要的特定顏色。這樣的一組顆粒作為顯示器的最小元素認為是一個像素點（如圖右側的點）。

　　這樣的技術與黑白電子墨水最大的差別在于亮度太低。因為現在需要3個才能組合成1個點，當需要顯示為全紅的時候，亮度只有1個像素的33%。而電子墨水又是借助環(huán)境光來顯示的。如此，對環(huán)境光的光亮度要求更高。

　　我們已經可以看到一些彩色電子墨水屏幕設備，比如漢王的電子書、此前高通發(fā)布的智能手表Toq、還有今年剛剛推出的新一代Pebble。

　　E- Ink官方的資料顯示，其璀璨彩色電子紙顯示屏能夠提供4096種色彩，適合需要顯示圖表、圖形、地圖、照片、漫畫和廣告等各種圖像豐富的信息應用中。與 E-Ink 的黑白電子紙產品一樣，E-Ink 璀璨彩色電子紙顯示屏提供如紙張般的體驗，可呈現清晰文本和精細彩色圖形，即使陽光直射下也完全可視，更適合具低耗電需求的便攜設備。

　　圖片色調看起來比較“小清新”。。。。。。

　　新一代的Pebble配備彩色E-Ink屏

　　結語

　　因為舒適的閱讀性和低功耗特點，加上Kindle、YotaPhone等的影響力，電子墨水屏已經越來越受到大眾的關注。除了電子閱讀器、手機第二屏、智能手表這些應用外，你認為電子墨水屏還能在哪些領域獲得應用呢？