智能手机市场在放缓？电子纸欲要成为助推剂

“电子纸是所有显示设备中最为省电、最保护眼睛的技术，我们确信电子纸可以走进很多各种不同的新应用，尤其是在移动互联网、手机和可穿戴应用上。我们相信，电子纸能够带来互联网+各种价值服务的无限应用的可能。”——E Ink董事长暨执行长柯富仁

图1：E Ink董事长暨执行长柯富仁于“电子纸显示屏手机应用研讨会”上致辞。
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E Ink技术到底有多省电？ 谈到E Ink（元太科技）电子纸技术，可能大家更多想到的是Kindle电子书阅读器和普京送习大大的Yotaphone智能手机这两款产品。但你有可能不知，E Ink是世界上为数不多的、从材料研发到生产都掌握在华人手里的几项前沿技术之一。它最早是在1997年脱胎于MIT媒体实验室。 我们知道，E Ink技术非常省电，但它到底有多么地省电？“一个12英寸的LCD和一个12英寸的E Ink都在半小时内翻1200页，后者功耗是前者的1/36。”E Ink移动事业总经理朱麟介绍说，“如果同时再结合NFC等射频技术，甚至可以做到不用电池来驱动E Ink屏。因为NFC技术的研发，E Ink最近也荣获了GOLD PANEL AWARDS卓越技术奖。”

图2：E Ink移动事业总经理朱麟。
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在消费类产品领域，大家非常关注的一项技术是柔性屏，而E Ink技术非常适合制作柔性屏。同时，市场已有柔性屏的产品问世，比如索尼发布的一体成型时尚表FES Watch。“但可惜的是，它这款手表是在日本发售的。明年我们有一款更重量级的产品在全球发售，到时候会让大家眼睛一亮。”朱麟表示。 E Ink因为是一种反射型的显示技术（以环境光的反射来成像），所以不同于LCD或AMOLED，它在户外，特别是阳光直射下，会有非常好的显示效果。在户外，若是晴天，光照强度一般会大于750lux；在这种情况下，大多数LED屏就看不见了，但是E Ink却清晰可见。

图3：客户与合作伙伴以及产品应用。以往大家谈到电子纸，首先想到的是Kindle阅读器，现在E Ink也在往智能手机、可穿戴以及建筑装潢等应用领域渗透。
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【分页导航】 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 双屏显示会否成为智能手机的下一个热销点？ 从第三方分析公司的材料可以看到，智能手机全球市场的发展已逐步放缓，慢慢趋于饱和化。更加严酷的是，中国大陆的手机成长率呈显著下降的趋势。这意味着这个市场已经进入一个高原期，陷入了一个惨烈的竞争状态。各家智能手机厂商都希望寻找到一个突破点，去差异化他们的产品。

图4：智能手机成长率趋缓，进入高原期，陷入惨烈的竞争状态。“智能手机是继续做低价高规搏杀，还是去寻找一个差异化的突破点？”这个问题值得我们深思。
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大家都很熟悉的俄罗斯双屏手机Yotaphone 2，现在已经在中国发售。而国内方案厂商Siswoo，日前也推出了所谓“亚洲首款”的双屏智能手机Darkmoon R9，并顺利地在德国进行发售。

图5：亚洲（国内）第一款双屏智能手机SISWOO R9 Darkmoon。该手机通过雾化处理，防止反光。电子纸不带背光，这有赖于元太，下一代可能会增加带背光的产品。
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电子纸背壳显示省掉智能手机的四个动作 华为和合作伙伴开发的P8背壳Inkcase，以分立的方式实现了双屏手机70%的功能。而E Ink研讨会上首发的NFC无源手机背壳方案，则是将NFC无源（无电池）技术结合到手机背壳，做到了199元零售价格的大众化解决方案。据称，它适用于所有的安卓手机。

图6：华为P8 InkCase带有电池，采用蓝牙连接获取手机图像进行显示。
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图7：iPhone6 Smartcase同样采用蓝牙连接（带电池）。
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那么，E Ink应用到手机上又会有怎样的特点和好处呢？由于E Ink屏常亮、永不黑屏，E Ink屏的手机和LCD屏的手机相比，其上始终有内容显示。这样，即时消息就可以始终显示，而传统的手机需要有四个动作——拿起手机、解锁、输入密码、下拉通知单，才能知道发来的通知是什么。“当然，用户可以定制决定哪些信息需要长期显示，哪些信息需要保留隐私。”朱麟说。 “现在很多人都变成了‘低头族’。仔细研究这些人的行为模式，不难发现使用最多的APP是社交网络，其次是阅读（包括深度阅读和碎片阅读两部分）。这些都是文字内容的汲取，而电子纸则非常适合文字内容的显示，而且能够解决用户长期看LCD屏带来的眼睛疲劳的问题。”朱麟表示，“我们把它的这个特点叫做‘越野、省电’。” 此外，可穿戴市场现在已经呈现出爆发的趋势。很多第三方资料都显示，这个市场在近三到四年中会突破1亿台的出货量，相当于50亿美元的市场价值。这个市场不容忽视，因此，E Ink也与联想、索尼等厂商合作开发了一些可穿戴产品。 【分页导航】 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 电子纸应用化繁为简，双屏手机推Turn-key解决方案 早期，E Ink技术相比于LCD技术，应用起来非常复杂。现在，E Ink也要做Turn-key Solution。“双屏手机的屏是LCD屏和电子墨水屏。LCD屏是标准接口，即插即用，而墨水屏的驱动相对复杂。”E Ink系统开发总处资深处长洪集茂表示，“传统的电子纸显示器（EPD）设计需要采用单独的硬时序控制器（HW TCON）芯片，这样会增加成本和PCBA面积。因此，E Ink与联发科技（MediaTek）合作，将TCON移植到了MediaTek芯片组内（软TCON），从而研发出了第一款双屏手机解决方案。”

图8：E Ink系统开发总处资深处长洪集茂。
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硬TCON方案需要外面有SPI接口连接到EPD界面，但是SPI接口实现起来比较复杂。因此，软TCON的解决方案改为采用既有的MIPI-DPI显示接口（MIPI接口有两种，LCD屏采用的是MIPI-DSI）来点亮EPD。软TCON的双屏手机解决方案除了省去了接口的复杂度以外，因为去掉了硬TCON，所以手机的PCB设计会变得很简单。 高档的SoC有两组DSI和一组DPI，DPI兼容MHL接口（从MHL接口引出），而它并不是每个手机都有用到。“DPI接口是并行的，引脚很多，因而能够满足EPD应用（外面只要加三颗反相器即可）。但是EPD还需要温度传感器等芯片，因为EPD驱动时间与温度有关（温度越低，驱动时间越长）。目前，E Ink和联发科技已经在MTK6753平台上将DPI打通，MTK6795和MTK6797平台还在开发当中。”洪集茂谈道。

图9：DPI接口只需要外加3颗反相器，就能驱动电子纸显示器。目前MediaTek已有SoC支持电子纸驱动。
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双屏模式分为镜像模式和延展模式两种。镜像模式是将LCD屏上的内容直接投射到EPD上。“这是在软TCON架构上处理掉的，因为进来的影像是RGB888或256灰阶数据，需要转换成16位电子纸所支持的格式。这其中还牵涉到算法，让速度更快，从而可以播放视频（最快6fps，照相模式可以看到影像动作）。”洪集茂继续说。 在手机快没电时，用户可以将手机切换到墨水屏的模式（不需要背光），从而延长手机的续航力。相比于LCD屏，墨水屏在看书时可以省下50%功耗，在浏览网页时可以省下70%功耗。 延展模式是指，用户手机如果有信息进来，需要先解锁，这样带来不便；而EPD由于是始终开启的，信息可以在上面直接显示。“这样的使用情境对于我们的商务人士是很适合的，因为他可能在开会，而开会时去按手机是一个非常不礼貌的行为。”洪集茂指出。 目前，E Ink显示屏支持qHD分辨率（960*540）；支持两种主流的显示尺寸：4.7寸和5.17寸。其镜像、延展模式可选；支持EPD的各种显示模式（WF mode）；全刷、局刷可选，Regal、Dithering算法内置；支持摄像头取景、滚屏等快速显示。 “APP开发人员在写APP时，若是在LCD屏上显示则非常简单，但是如果是在墨水屏上显示则比较复杂：看书要一种波形，看图像要一种波形，打电话要一种波形，有的要长的波形，有的要短的波形……在一个封闭的系统中来做这些没有问题，但在双屏手机上要兼容安卓APP设计却会带来麻烦。因此，E Ink开发了一系列的智能算法去侦测影像的分布，去决定用哪种波形来显示，从而降低了上层APP开发人员的设计难度。”洪集茂表示。 E Ink和联发科技合作的软TCON方案中带有一个软件包，该软件包位于HAL中间。上层的APP若有显示需求，是先和联发科技的SoC沟通，SoC再将该需求传给软TCON。软TCON腾出空间写内存，并在同时做多功能处理，如同时进行查表处理，把显示电压输出，然后向SoC报告准备好。SoC会启动MIPI DPI驱动，进行显示。联发科技SoC是8核CPU，做这种多功能处理非常适合。

图10：软TCON框架图及其所支持的功能。
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此外，E Ink和合作伙伴开发了标准的APP，让客户可以一起设计。除了个性化的墙纸（日历、天气等应用可以在上面显示）以外，它还带有看书和微信消息弹出（不需要切换到微信当中）等功能。 【分页导航】 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} NFC无源手机背壳支持任何带NFC的安卓手机 NFC无源手机背壳方案的概念主要来源于电子钱包的概念。电子钱包在国内蓬勃发展；一般的手机都有支持NFC功能。而NFC提供的微小能量可以用来点亮电子纸。电子纸的开发延续了NFC的开发。NFC 13.56MHz的载波信号经过RF到DC的转换，转换为5V到10V就可以驱动电子纸。 同时，电子纸还非常适合扫描条形码。LCD的背光有时会影像条形码的扫描，而电子纸是反射式的，扫描条形码轻而易举。这样就可以把车票做成条形码的形式放在电子纸上，坐车时直接刷条形码即可，它可以取代掉车票。另外，二维码、名片等信息也都可以放在上面。同时，它可以做得轻薄，因为它可以不用电池。 目前，E Ink NFC无源手机背壳方案提供2.9寸的柔性屏，分辨率为200*300。该方案将天线和RF转DC的线路都做到了PCB板上。同时，PCB板上还包含MCU、逻辑控制器和内存等。“从中可以看出，电子纸非常省电，因为NFC的能量不只是供给电子纸使用，还会供给其他元器件使用。”洪集茂解释说。

图11：NFC无源（无电池）外壳解决方案最高支持到2.9寸E Ink屏，否则NFC的电力不足以驱动电子纸。任何支持NFC的任何Android手机通过添加一个APP，即可与NFC外壳配套使用。
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“它现在适用于Android手机，但如果以后iPhone公开NFC，它也可以用于iPhone上。”洪集茂表示。他同时指出，该方案目前已经量产。 “可穿戴解决方案提供软TCON和硬TCON两种解决方案，因为可穿戴设备可能需要做到窄边框，软TCON方案可以满足窄边框和传统的TP扫描方式，而E Ink（针对可穿戴）设计的新的TCON（硬TCON，也支持窄边框）相对简单，可以集成到驱动器IC中。采用硬TCON的1.1寸圆形显示器已经实现，预计明年可以实现量产。”洪集茂最后表示。

图12：智能手表可以做到表带亦可显示。
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