基本介紹
- 中文名：墨水屏
- 外文名：e－ink
- 又被稱為：電子紙顯示技術
- 簡稱：EPD
- 組成：兩片基板
一種用於電子墨水屏的顯示方法及其裝置,簡介,科學原理,一種基於NFC的電子墨水屏貨物標籤顯示牌,總體設計,
一種用於電子墨水屏的顯示方法及其裝置
發明提供一種用於電子墨水屏的顯示方法及其裝置，顯示方法包括：將圖片轉換成灰度圖像數據的步驟；根據灰度圖像數據計算得出波形數據的步驟；將波形數據按照時序在電子墨水屏進行顯示的步驟，根據灰度圖像數據計算得出波形數據的步驟包括：將當前幀灰度圖像...
簡介
電子墨水是一種革新信息被顯示的新方法和技術。像多數傳統墨水一樣，電子墨水和改變它顏色的線路是可以列印到許多表面，從彎曲塑膠、聚脂膜、紙到布。和傳統紙差異是電子墨水在通電時改變顏色，並且可以顯示變化的圖象，像計算器或手機即那樣的顯示。
在一個充斥著由液晶、發光二極體和氣體等離子製造的監視器和電子顯示屏的世界中，您也許不認為紙是一項革命性的顯示技術，但中國人在公元105年改進造紙術永久地改變了世界的溝通方式。如果沒有紙張，書籍可能仍在只有富人才買得起的絲綢捲軸上列印，使得讀寫成為一種稀有的技能。 看看您的周圍：一天中不與某種類型的紙接觸幾乎是不可能的。據英國國家造紙商會估計，今年全世界將消耗2.8億噸紙，這相當於56萬億張信紙大小的9公斤證券紙。
科學原理
電子墨水屏又被稱為電子紙顯示技術。
電子紙顯示技術（簡稱EPD），由美國麻省理工大學教授約瑟夫.雅各布森（Joseph.Jacobsen）及其研發團隊，經歷30餘年研發成功。
這種紙的結構，是由兩片基板組成，上面塗有一種由無數微小透明顆粒組成的電子墨水，顆粒由帶正、負電的許多黑色和白色粒子密封於內部液態微膠囊內形成，不同顏色的帶電粒子會因施加電場的不同，而朝不同的方向運動，在顯示屏表面呈現出黑或白的效果。這樣，在“電子紙”的表面就可以顯示出如同印物的黑白圖案和文字，看起來與紙張極為類似，在陽光下沒有傳統液晶顯示的反光現象。同時只有畫素顏色變化時（例如從黑轉到白）才耗電，關電源後顯示屏上畫面仍可保留，因此非常省電。電子紙配合儲存晶片能夠裝下整個圖書館。
電子墨水（Electronic Ink)其實是一種新型材料，它是化學、物理學和電子學多學科發展的產物，這種材料可被印刷到任何材料的表面來顯示文字或圖像信息。
e-lnk
由於電子墨水是一種液態材料，所以被形象地稱為電子墨“水”。在這種液態材料中懸浮著成百上千個與人類髮絲直徑差不多大小的微囊體，每個微囊體由正電荷粒子和負電荷粒子組成。只要採取一定的工藝就能將這種電子墨水印刷到玻璃、纖維甚至是紙介質的表面上，當然這些承載電子墨水的載體也需要經過特殊的處理，在其內針對每個像素構造一個簡單的像素控制電路，這樣才能使電子墨水顯示我們需要的圖像和文字。 當微囊體兩端被施加一個負電場的時候，帶有正電荷的白色粒子在電場的作用下移動到電場負極，與此同時，帶有負電荷的粒子移動到微囊體的底部“隱藏”起來，這時表面會顯示白色。當相鄰的微囊體兩側被施加一個正電場時，黑色粒子會在電場的作用下移動到微囊體的頂部，這時表面就顯現為黑色。電子墨水技術可以讓任何表面都成為顯示屏，它讓我們完全跳出了原有顯示設備的概念束縛，並慢慢滲透到我們生活空間的每一個角落。 但如果電子墨水僅具有可顯示這一特性還遠遠不夠，對於一款希望取代紙介質的電子顯示設備而言，它必須具有可讀性及便攜性。 那什麼是電子墨水屏呢，這要從電子墨水原理簡介開始說：
近2000年來，墨水和紙是顯示文字和圖像的獨一方式，並且在便攜性和價格方面，它仍然優於計算機顯示器，紙張還不需要外部電源。但紙張的確有一些局限性：在紙上列印完文字後，您無法在更改這些文字的同時不留下一些標記，並且攜帶大量書籍也很麻煩。科學家已經開發出一種稱為電子墨水的革命性技術，這項技術可能會取代紙。正在同時開發類似的電子墨水——麻薩諸塞州劍橋市(Cambridge， MA)的E Ink及加利福尼亞州帕洛阿爾托(Palo Alto， CA)的施樂。乍一看，一瓶電子墨水與普通墨水無異，但仔細觀察後發現某些地方其實顯著不同。產品略有不同，下面三種成份則是這兩種電子墨水的都有的，它們讓電子墨水可以在收到命令後重新排列：
1、數以百萬計的微膠囊或微孔；
2、填充微膠囊或微孔的墨水或油性物質；
3、膠囊內漂浮著的帶負電荷的有色顆粒或有色球。
在使用普通墨水可以列印的材料上都可以套用電子墨水。對於電子書，書頁將由某種超薄塑膠製成。墨水可以覆蓋整個書頁，並由類似於方格紙上的方格的單元格分隔。可以將這些單元格看作計算機螢幕上的像素，每個單元格與嵌入該塑膠板內的微電子元件連線。然後，可以使用這些微電子元件向微膠囊施加正電荷或負電荷，從而形成所需的文字或圖像。
施樂與E Ink使用不同的技術開發各自的電子墨水。為了幫助人們理解E Ink技術的工作原理，E Ink公司將墨水中數以百萬計的微膠囊比作透明的沙灘球。每個沙灘球中都填充有數百個微小的白色桌球。這種沙灘球內填充的是藍色染料而非空氣。如果看一下這種沙灘球的頂部，您將看到漂浮在液體中的桌球，沙灘球看上去為白色。但是如果看一下沙灘球的底部，您會發現它的底部看上去為藍色。如果您帶著數千個這種沙灘球並將它們擺放在一個場地上，通過讓桌球在沙灘球的頂部和底部之間移動，您可以使這個場地改變顏色。這就是E Ink產品的原理。實際上，這些微膠囊只有100微米寬，並且大約10萬個微膠囊才能放滿6.45平方厘米的紙。這些微膠囊中的每一個都包含數百個比較小的有色顆粒。
E Ink在原型產品中使用白色顆粒和藍色墨水，但將繼續開發可能帶來多顏色顯示的其他彩色墨水。向微膠囊施加一個電荷時，顆粒將升高至微膠囊頂部或吸至底部。顆粒被推至頂部時可使膠囊呈現白色；當它們被吸至底部時，觀看者只能看到黑色墨水。這樣就可以構成黑白圖案，從而形成字詞和句子。 施樂一直在開發自己的電子墨水，這種被稱為電子紙的技術在20世紀70年代首次開發出來。但沒有採用漂浮在黑色液體中的有色顆粒，而是生產出一側為黑色、另一側為白色的微型球。與E Ink的技術相似，這些微型球也對電荷做出回響，電荷轉動微型球使其從黑色變為白色，從而在頁面上產生圖案。為了生產電子書的書頁，施樂在開發一種橡膠板，在這些橡膠板中微型球懸浮在油性液體內。用電子墨水開發電子書的障礙之一是為書頁接線創建電荷的同時仍要使它像紙一樣薄。在這一方面，E Ink在開發電子書的過程中走在前列，它與朗訊科技簽署的協定使其有權使用朗訊開發的塑膠電晶體。這些微型電晶體可以印刷在書頁上，提供使E Ink的顆粒轉變顏色所需的足夠電荷。在電子墨水技術中，電子書堪稱難以實現，電子書可以自行排版並且讀者可以在電子書中翻頁，就好像它是用普通紙製作的一樣。可以對電子書編程使其顯示歐內斯特·海明威(Ernest Hemingway)的《老人與海》中的文字，並且在讀完該故事後，您可以通過無線下載計算機資料庫中最新的《哈利·波特》來替換它。
一種基於NFC的電子墨水屏貨物標籤顯示牌
針對超市商品貨物標籤更新頻繁、造成工作量大的現象，結合NFC晶片研製出了一種基於STM32晶片電子墨水屏顯示牌。介紹了該顯示牌的電源設計、NFC近場通信設計、中文字型檔設計和STM32程式設計等，實現了基於NFC近場通信電子墨水屏顯示牌的讀取、寫入、保存等功能。該顯示牌具有通用性強、使用範圍廣、節能環保、方便快捷等優點。
總體設計
設計的電子墨水屏顯示牌的組成，主要包括電源模組、電子墨水屏顯示器、中文字型檔模組、NFC近場通信模組和STM32主控制器模組5部分。
電源模組配合STM32主控制器負責整個系統的電源，可在設備待機時斷開一切不必要電源，此儘可能降低設備功耗，並在有通信時快速恢復相關設備的電源供電使設備進入正常工作狀態。使用電子墨水屏顯示器來展示用戶界面，由於電子墨水屏顯示器在斷電後顯示內容仍然可以保持，所以可只在刷新螢幕時接通電源，並在螢幕刷新結束後斷開電源，從而使設備更加省電。中文字型檔模組用於解析漢字編碼，將GB2312對應的編碼轉換成相應的點陣數據，使用專門的字型檔晶片來完成此工作，一方面可大大減小NFC通信數據量，提高通信速度和質量，另一方面還可降低STM32主控制器的處理複雜度，進而提高處理效率。NFC近場通信模組負責和外部NFC設備的近場互動和數據暫存，同時它還負責在主控制器休眠後的通信監聽和喚醒系統。STM32主控制器則負責整個系統的管理和協調工作，其中包括NFC模組讀寫、電源控制、螢幕刷新、字型檔讀取等。
用途
電子墨水可以列印在包括牆壁、廣告牌、產品標籤和T恤在內的任何表面上。房主將很快可以通過向噴塗在牆壁上的電子墨水傳送一個信號，立即改變其電子壁紙。利用這種墨水的靈活性，還可為一些電子設備開發出可捲起的顯示屏。電子墨水較之於傳統計算機顯示屏的另一個優勢是它容易閱讀。電子墨水看起來更像印刷文字，它使眼睛更加輕鬆。然而，施樂和E Ink還必須提高其產品的解析度，使它們可用在書籍或其他小字型出版物中。施樂已經製造出具有200點/英寸(dpi)解析度的顯示屏，相當於普通LCD顯示屏解析度的兩倍以上。朗訊的適於印刷的電晶體應該可以讓E Ink提高其產品的解析度，使之與印刷書籍的解析度近似。 電子墨水的開發人員不期望人們在電子墨水產品甫一上市時就扔掉所有紙張或者放棄計算機顯示器，電子墨水將在初始階段與傳統紙張以及其他顯示技術共存。
