推出适用于小型家电的更智能低功耗 LCD 设计

在不断发展的智能家电世界中， 电源效率和用户体验 同样重要。我们很高兴推出我们的 创新的双层液晶解决方案专为需要同时满足 高分辨率视觉效果 和 超低功耗待机模式.

架构：一个面板上有两个显示器

我们的 LCD 模块集成了两个独立的层：

上层：段式SVTN（VA面板）

下层：高分辨率IPS面板

这种独特的结构使得设备能够在高性能显示和低功耗待机模式之间无缝切换：

IPS 显示屏（主动模式）：
当设备使用时，鲜艳的 IPS 面板可提供清晰、细致的用户界面。

SVTN（VA）显示屏（待机模式）：
闲置时，设备会切换到 VA 段式显示屏。此层功耗极低，但仍可显示时间、温度或状态更新等动态信息。为了进一步降低能耗，背光灯可以调暗，且不会影响可视性。

 

为什么不改用 RAM-LCD IC？

虽然另一种解决方案是使用 RAM 集成 LCD 驱动器 IC，但该方法有几个局限性：

1. 除非 MCU 频繁唤醒，否则仅限静态内容 - 导致更多功耗。
2. 软件复杂性随着实时内容而显著增加。
3. 由于 IC 供应有限且定价较高，导致 BOM 成本较高。

相比之下，我们基于 SVTN（VA）的设计是：

1. 软件友好：只需极少的 MCU 参与。
2. 成本效益：SVTN（VA）段驱动更简单，组件选择更广泛。
3. 具有动态能力的节能型。

应用场景

智能水壶、炊具和加湿器

支持物联网的恒温器或定时器

需要长时间待机的电池供电家用电器

 

你听说过内嵌式触摸屏技术吗？如果没有，你可能会好奇它的含义。

在这篇博客中，我们将仔细研究内嵌技术，同时揭示其工作原理及其带来的好处。

从智能手机和平板电脑到人机界面 (HMI) 等，许多触摸屏现在都采用内嵌技术设计。

显示器行业的 In-Cell 技术是指一种触摸屏集成方法，其中触摸传感器直接嵌入到 LCD 或 OLED 显示层中，从而无需单独的触摸层。

近年来，显示技术发展迅速。 GFF，  在细胞及 TDDI/内嵌式 技术是最重要的创新之一。这些技术重塑了各种设备（包括消费电子产品和工业系统）中触摸屏的设计和性能。

有关 TDDI 的更多信息，请参阅 Orient Display 博客部分的以下链接：

https://www.orientdisplay.com/introduction-to-embedded-touch-display-driver-chip-tddi/

In-cell 技术的优势和好处

1. 更纤薄、更轻巧的设计：由于触摸传感器集成在显示屏像素中，无需额外的触摸面板，从而能够减少整体厚度。In-cell 技术可以实现更薄的显示屏，非常适合紧凑型设备。
2. 更好的显示质量：层数更少，反射更少，更多的光线穿过，亮度/对比度更高。

3. 提高触摸灵敏度和准确度：直接集成可减少信号干扰，从而实现更快、更精确的触摸响应。
4. 成本效益：内嵌式显示器具有成本效益，因为它们减少了对多个组件的需求。
5. 减轻触摸屏的重量：  同时具有显示层和数字转换器层的触摸屏比仅具有单层集成层的触摸屏更重。虽然两者之间的差异并不大，但使用 In-cell 技术仍然可以减轻触摸屏的重量。
6. 尺寸和分辨率 Orient Display 开发，如下图所示，尺寸范围从 1.9” 到 12.1”，更多尺寸即将推出，请联系 Orient Display 支持工程师

In-cell 技术提供更纤薄的设计、更快的触控响应时间和更佳的耐用性。随着对更紧凑、更高效设备的需求不断增长，我们相信 In-cell 技术将在塑造显示和触控解决方案的未来方面发挥关键作用。了解这些创新，让我们得以一窥显示技术的未来及其将如何影响各个行业。

Arduino的

Arduino兼容板

它们与 Arduino IDE 和库一起使用：

1. 西杜伊诺 （Seeed Studio 出品）
   • 完全兼容 Arduino；通常更紧凑或更便宜。
   • Seeeduino Lotus 等版本包括 Grove 端口，可轻松集成传感器。
2. SparkFun红板
   • 与 Arduino Uno 相同的 ATmega328P 芯片。
   • 设计旨在实现更好的 USB 兼容性和稳健性。
3. Adafruit Metro
   • 兼容 Arduino Uno。
   • 有 ATmega328 或 M0/M4（更强大的 ARM）变体。
4. Elegoo Uno / Mega / Nano
   • 更便宜的 Arduino 开发板克隆版。
   • 非常适合初学者或大量课堂使用。

更强大的微控制器

它们提供了更多的处理能力或功能：

5. 树莓派 Pico / Pico W
   • 基于RP2040芯片（双核ARM Cortex-M0+）。
   • 可在 MicroPython、C/C++ 或通过 Arduino IDE（带配置）进行编程。
6. Teensy（由 PJRC 提供）
   • 非常强大（Cortex-M4或M7）；支持音频、实时控制。
   • 通过 Teensyduino 插件兼容 Arduino IDE。
7. ESP8266 / ESP32（乐鑫出品）
   • 内置 Wi-Fi（以及用于 ESP32 的蓝牙）。
   • 与 Arduino IDE 兼容，非常适合物联网。

工业/教育委员会

它们的设计是为了耐用性、教育或扩展用例：

8. Micro:bit（BBC）
   • ARM Cortex-M0/M4；非常适合教育。
   • 具有内置传感器、LED、蓝牙。
9. STM32 Nucleo 开发板
   • 基于 STM32 ARM Cortex-M 微控制器。
   • Arduino 引脚兼容性 + STM32Cube 生态系统。
10. 粒子光子/氩

• 专注于云连接物联网。
• 与 Particle Cloud 配合使用并支持类似 Arduino 的开发。

 

Raspberry Pi的

直接使用 Raspberry Pi 的替代品

1. Banana Pi系列 （例如，BPI-M5，BPI-M2 Pro）
   • 基于 ARM；类似的外形尺寸和 GPIO 布局。
   • 通常需要更多的 RAM 或更好的 I/O，但软件支持可能会滞后。
2. Orange Pi系列 （例如，Orange Pi 5、Orange Pi Zero 2）
   • 强大的基于 Rockchip/Allwinner 的主板。
   • 就价格而言，规格很棒，但操作系统/软件支持不太成熟。
3. Rock Pi 系列（Radxa 作品） （例如 Rock Pi 4、Rock Pi 5）
   • 基于 Rockchip RK3399 或 RK3588（比 Pi 4 强大得多）。
   • 性能良好，AI加速比Raspberry Pi更好。
4. Odroid 系列（由 Hardkernel 制作） （例如，Odroid-C4、Odroid-N2+、Odroid-XU4）
   • ARM Cortex-A73/A55 或基于 Exynos。
   • 功能强大，具有良好的 Linux 支持和活跃的社区。
5. 自由电脑板 （例如，Le Potato、Tritium）
   • 与 Raspberry Pi 兼容的外形尺寸。
   • 主线 Linux 内核支持；专注于开源。

更强大的 SBC（边缘 AI / 桌面替代品）

6. NVIDIA Jetson系列 （例如，Jetson Nano、Jetson Orin Nano）

• 专为人工智能和计算机视觉（CUDA/GPU 加速）打造。
• 非常适合机器人和机器学习项目。

7. BeagleBone 黑色 / AI-64

• 更加注重实时控制和 I/O（PRU）。
• BeagleBone AI-64 在性能上与 Jetson 和 Pi 5 竞争。

8. UP 主板系列（AAEON 出品）

• 基于 Intel x86 的 SBC。
• 适用于工业、Windows/Linux 桌面或边缘 AI。

超紧凑型主板（Raspberry Pi Zero 竞争对手）

9. NanoPi系列（FriendlyELEC出品） （例如 NanoPi Neo、NanoPi R5S）
   • 体积小、价格实惠，具有多种性能水平。
   • 非常适合无头物联网和嵌入式项目。
10. LattePanda系列

• 带有可选 Arduino 协处理器的 Intel Atom/x86 SBC。
• PC 电源和微控制器 I/O 的独特组合。

 

STM32

一些微控制器系列与 STM32（意法半导体公司生产）直接竞争，根据应用提供类似或更好的功能：

ARM Cortex-M竞争对手

1. NXP LPC系列（LPC800/LPC1100/LPC54000等）

• ARM Cortex-M0/M3/M4/M33 内核。
• 以低功耗和良好的 USB 支持而闻名。
• 通过 MCUXpresso 提供强大的 IDE 支持。

2. 瑞萨 RA 和 RX 系列

• RA：ARM Cortex-M（带有 M2/M4 的 RA6、RA23、RA33）。
• RX：专有32位内核，高性能、低功耗。
• 工业可靠性和长期可用性。

3. 北欧半导体 nRF52 / nRF53 系列

• 集成低功耗蓝牙的 ARM Cortex-M4/M33。
• 非常适合低功耗无线应用。

4. 德州仪器 MSP432 / Tiva C 系列

• MSP432：ARM Cortex-M4F，低功耗、高精度 ADC。
• Tiva C：ARM Cortex-M4，通用。

5. Silicon Labs EFM32 Gecko 系列

• ARM Cortex-M0+/M3/M4。
• 极低的功率（Energy Micro 采集）。
• 非常适合电池供电的设备。

专注于物联网的Wi-Fi/蓝牙芯片

6. 乐鑫 ESP32 / ESP32-S3 / ESP32-C6

• 双核或单核 RISC-V/ARM 变体。
• 内置Wi-Fi + BLE。
• 低成本，支持 Arduino 和 MicroPython。

7. 树莓派RP2040

• 双核 Cortex-M0+（原始功率不是 STM32 级别）。
• PIO（可编程IO）是独一无二的。
• 因价格和社区支持而受欢迎。

更高端的 SoC（用于更强大的任务）

8. NXP i.MX RT系列（“跨界” MCU）

• ARM Cortex-M7 运行速度高达 600 MHz。
• 弥合 MCU 和 MPU 之间的差距（例如，STM32H7 与 i.MX RT1060）。

9. Microchip SAM E / D / L系列（原Atmel）

• ARM Cortex-M0+/M4/M7 变体。
• 良好的 IDE（MPLAB X），与外围设备和 TrustZone 很好地集成。

 

嵌入式系统使用的软件

实时操作系统 (RTOS)

它们用于计时精度和低延迟至关重要的领域（例如机器人、医疗、汽车）：

RTOS	主要功能	竞争对手
FreeRTOS的 （亚马逊提供）	轻量级、便携、广泛的 MCU 支持、AWS 集成	Zephyr、ChibiOS、ThreadX
和风RTOS （Linux基金会供稿）	可扩展、本机设备树支持、内置网络	FreeRTOS、NuttX
ChibiOS/RT	占用空间小、实时、HAL 支持	FreeRTOS、CMSIS-RTOS
线程X （Azure RTOS）	确定性，由 Microsoft 支持	FreeRTOS、Zephyr
防暴操作系统	专为低功耗、低内存的物联网设备设计	Contiki，TinyOS
坚果X （由 Apache 提供）	符合 POSIX 标准，支持基于 MMU 的处理器	Zephyr，Linux
Micrium uC/OS-II / III	工业级 RTOS（现为 Silicon Labs 的一部分）	线程X

嵌入式Linux发行版

用于边缘计算、网关和媒体设备等应用中更强大的处理器（例如 ARM Cortex-A、x86）：

Linux发行版	主要功能	竞争对手
Yocto 项目	为嵌入式系统构建自己的 Linux 发行版	Buildroot，OpenWRT
构建根	轻量级、简单的 Linux rootfs 构建器	约克托，阿尔卑斯山
OpenWRT的	专用于网络/路由器	DD-WRT，pfSense
Raspberry Pi OS	基于 Debian；Raspberry Pi 官方版本	Armbian、Ubuntu 核心
Ubuntu核心	适用于物联网的最小、基于 snap 的安全操作系统	Yocto、Raspbian

 

裸机/SDK/HAL

为了实现超低延迟和简单性（无操作系统）：

平台	主要功能	竞争对手
CMSIS（ARM）	ARM 的 Cortex-M 抽象标准	STM32 HAL，爱特梅尔 ASF
Arduino框架	用于嵌入式开发的简单 C/C++ 包装器	PlatformIO、Energia
mbed 操作系统（由 ARM 开发）	C++ RTOS 和 IoT SDK，现已合并到 Mbed TLS	Zephyr、FreeRTOS

 

IDE 和工具链

工具链/IDE	笔记	竞争对手
STM32CubeIDE	与 STM32 HAL 和 FreeRTOS 集成	Keil MDK、IAR 嵌入式工作台
Keil MDK（Arm）	专业的ARM IDE，实时调试器	IAR、MPLAB X
IAR嵌入式工作台	高性能、行业标准	Keil、STM32CubeIDE
平台IO	支持多种框架的现代跨平台 CLI/IDE	Arduino IDE，MPLAB X
MPLAB X IDE（微芯片）	适用于 PIC、AVR、SAM 设备	Atmel Studio，Keil
赛格嵌入式工作室	以 J-Link 调试器集成而闻名	IAR，凯尔

 

专注于物联网的软件

物联网实时操作系统（RTOS）

RTOS	理想的用例	亮点
FreeRTOS（亚马逊）	基于 MCU 的物联网传感器、BLE 设备、家庭自动化	轻量级、模块化、AWS IoT 集成、优秀的社区
和风RTOS	工业物联网、安全设备、BLE/Wi-Fi 传感器	可扩展、本机设备树支持、现代 API
ThreadX（Azure RTOS）	消费物联网设备、可穿戴设备	紧凑、确定性；内置 Azure IoT SDK
防暴操作系统	低功耗受限的物联网节点	IPv6/6LoWPAN，开源，节能
Contiki-NG	无线传感器网络，6LoWPAN/CoAP	经过研究验证，支持 IPv6，具有功耗意识
坚果X	类似 POSIX 的操作系统，适用于更复杂的 MCU 应用	兼容SMP，支持文件系统和TCP/IP

 

适用于边缘物联网和网关的嵌入式 Linux

对于功能更强大的物联网设备（例如网关、智能集线器）：

发行	理想的用例	亮点
Yocto 项目	适用于工业物联网的定制 Linux 发行版	对内核和软件包的精细控制
构建根	适用于受限边缘设备的轻量级 Linux	比 Yocto 更简单，构建时间更快
Ubuntu核心	安全网关和OTA更新的物联网设备	基于 Snap 的更新，设计安全
OpenWRT的	联网物联网网关、路由器	强大的网络支持，可扩展
树莓派操作系统/Armbian	基于 Pi 的 IoT 中心	开发更简单、社区更庞大、GPIO 访问

 

SDK/框架/中间件

平台	最适合	特性
Arduino框架	物联网传感器的快速原型设计	简单、快速、广泛的硬件支持
平台IO	跨平台物联网开发	支持 ESP32、STM32、RP2040 和 RTOS
mbed 操作系统	ARM Cortex-M 物联网设备	TLS、云 SDK、RTOS + HAL 层
乐鑫 IDF (ESP32 SDK)	基于Wi-Fi/BLE的物联网	精细控制，针对 ESP32 系列进行优化
小围棋	小型物联网 MCU	非常适合实验，编译为 ARM Cortex-M

 

物联网云集成（可选中间件）

云SDK	最适合	笔记
AWS IoT Core + FreeRTOS	云连接嵌入式设备	安全 OTA、MQTT、影子设备
Azure IoT + ThreadX / RTOS	物联网产业	与 Azure 服务紧密集成
Google Cloud IoT Core（第三方 SDK）	使用 ESP32/RPi 进行原型设计	官方已弃用，但仍然可用
ThingsBoard / Node-RED	本地或自定义 IoT 仪表板	非常适合 DIY/本地控制系统

 

按物联网设备类型推荐

设备类型	推荐堆栈
电池供电的传感器	FreeRTOS 或 Zephyr + MQTT + PlatformIO
智能家电（Wi-Fi）	ESP32 + FreeRTOS 或 Espressif IDF
可穿戴/BLE设备	Zephyr + Nordic nRF52 + NimBLE
物联网网关	Raspberry Pi + Ubuntu Core 或 Yocto + Node-RED
工业传感器节点	STM32 + ThreadX / Zephyr + MQTT/CoAP

 

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1.电子纸的概念

电子纸在断电状态下仍能保持显示，具有一定的记忆能力，具备传统纸张的大部分功能。电子纸的基材主要为聚酯化合物，表面涂有电路，通过外界电场的变化控制电路内电子胶囊的运动，改变文字和图像。电子纸具有功耗低、可弯曲等特点，显示效果细腻，视角广，阳光下可视性好，无盲区。

1999年，E Ink公司首次推出采用电子墨水的显示器。2007年，亚马逊发布第一代Kindle电子阅读器，搭载6英寸、4级电子墨水显示屏。从经典的黑白电子墨水显示屏发展到如今，已实现八原色全彩显示能力。相比传统显示器，电子墨水屏具有双稳态特性，仅在像素颜色变化时消耗电量，断电后屏幕仍能保留图像。而且，作为一种显示技术，电子墨水屏可以模拟印刷和在纸上书写的视觉体验。

2. 电子纸显示原理

电子纸的技术路线有多种，包括电泳显示技术（EPD）、胆固醇液晶显示技术（Ch-LCD）、双稳态扭曲向列液晶技术（Bi-TNLCD）、电润湿显示技术（EWD）、电流体显示技术（EFD）、干涉调制技术（iMod）等，其中以电泳显示技术最具代表性，已量产多年，工艺成熟，成本低，性能高，与传统纸张最为相似。

电泳显示技术是最早开发的类纸显示技术之一，其基本原理是利用外部电场控制液体中带电粒子的运动，当这些粒子移动到特定位置时，就会显示出不同的颜色。

电泳墨水技术，俗称电子墨水，是将电子墨水涂在一层塑料薄膜上，再在上面覆盖一层薄膜晶体管（TFT）电路，在驱动IC的控制下，形成像素图形，形成电子纸显示器（EPD）。与一般利用光发射产生图像的平板显示器不同，电子墨水屏幕主要采用电泳显示技术，依靠反射环境光来显示图像，使阅读更加舒适。而且，即使在阳光直射下，显示的图像仍然清晰，视角非常广，理论上可达180度。

 

3. 电子纸的构造

电子纸显示器 (EPD) 通常由防眩光玻璃、前光源、触摸功能、电子墨水膜、TFT 背板、控制器和电源管理器等组件组成。电子墨水膜通常由数百万个微胶囊组成。这些微胶囊包含带正电或负电的黑色和白色粒子。它们响应电场的变化而移动，使特定区域呈现黑色或白色，从而形成相应的像素图形。

E Ink元太科技微胶囊电子墨水技术的核心物质是电子墨水，主要由黑色染料和白色带电二氧化钛电泳粒子两部分组成。

电子粒子悬浮在染料中，排列均匀，运动随机，被透明外壳包裹，在外界电场作用下，白色粒子可以感应电荷，向不同方向运动，白色粒子聚集的一侧可以显示白色，而另一侧则显示染料的颜色，即黑色。电子纸就是利用这一原理，实现文字和图像的色彩过渡。

4. 电子纸材料

• 基材：电子纸基板通常由塑料（例如聚酯薄膜）或玻璃制成。塑料基板具有重量轻和可弯曲的优点，适合制造可弯曲的电子纸。另一方面，玻璃基板提供更好的保护和耐用性。
• 微胶囊材料： 微胶囊是电子纸的核心部件，通常由高分子材料制成，每个微胶囊内有黑色和白色颗粒，一般由炭黑或白色二氧化钛等材料制成，微胶囊的尺寸一般在几微米到几十微米之间。
• 导电材料： 电子纸的透明电极一般采用氧化铟锡（ITO）或者其他导电材料，这些材料不仅导电性好，而且透明度高，能够有效传导电流，且不影响显示质量。
• 油墨材料： 电子墨水中使用的颜料粒子通常由无机或有机材料制成，具有良好的分散性和稳定性，以保证显示图像的清晰度和寿命。
• 保护膜： 为了提高电子纸的耐用性，通常会在电子纸表面涂上一层保护膜。这层膜有助于防止划痕和外部损坏，从而延长电子纸的使用寿命。

 

5. 电子纸制造流程

电泳墨水技术（通常称为电子墨水）是电子纸制造工艺的核心。该工艺涉及在塑料薄膜上涂一层电子墨水。然后将薄膜晶体管 (TFT) 电路层压到此涂膜上。在驱动器 IC 的控制下，这种布置有助于形成像素图形，而像素图形是电子纸显示器 (EPD) 的组成部分。这种方法可以精确控制和操纵微胶囊内的墨水颗粒，使显示器能够通过在电影响下重新排列这些颗粒来显示图像和文本。

为了控制生产成本，并考虑到电泳显示材料的特性，目前微胶囊电泳显示薄膜的生产方式多采用卷对卷涂布方式，此种制程可快速生产符合产品应用需求的显示材料，上图即为此种连续制程中薄膜材料卷的示意图。

6.电子纸的优点和缺点

· 产品优势

• • 低能耗： 电子纸的耗电量非常低，通常只在刷新显示时消耗电力，因此在待机模式下几乎不消耗任何电量。
  • 良好的可读性： 电子纸由于其反射式显示特性，在强光下也能保持良好的可读性，与传统纸张相似。
  • 轻巧灵活： 电子纸的轻便性和灵活性使其适用于各种便携式设备和柔性显示器。
  • 眼部舒适度： 电子纸可减少眩光和蓝光辐射，让长时间阅读更加舒适。

· 缺点

• • 收费标准： 电子纸的生产成本相对较高，这限制了它在某些低端市场的普及。然而，由于电泳显示技术（尤其是微胶囊显示技术）的制造工艺简单，采用与纸张生产类似的卷对卷涂布方法，预计其产量将逐年提高。随着产量和产量的提高，电子纸显示器的成本预计将逐年下降。与其他电子产品一样，电子纸显示器的价格可能会继续下降，随着成本的下降，各种新兴应用也将随之出现。
  • 刷新率较慢： 电子纸的刷新率相对较慢，不适合显示动态视频或快速变化的内容。为了满足双稳态的性能要求，电子纸显示技术牺牲了响应速度，更新时间长达数百毫秒，这对于视频应用而言是不够的。随着技术的进步，响应速度更快的电子纸材料已经出现，响应时间已缩短至数十毫秒，未来还有进一步改进的潜力，以满足客户的需求。
  • 全彩色化： 目前，电子纸显示技术大多以单色为主，彩色电子纸的成本较高，技术难度较大。目前，彩色电泳显示电子纸有两种实现方式：一是在黑白电子纸上加彩色滤光片；二是使用彩色粒子或染料，目前已有样品。但由于电子纸依靠反射光成像，因此与液晶屏幕的亮度和色彩准确度相比，电子纸屏幕显得有些暗淡。因此，彩色化是电子纸技术的革命性突破，目前已投入大量资源进行研发，彩色电子纸显示技术未来必将大有可为。
  • 耐用性： 电子纸虽然耐用性较好，但在高温高湿等极端条件下，电子纸的性能可能会受到影响。与传统阅读器不习惯将书卷起来不同，柔性电子纸显示屏的主要目的不是可卷曲，而是便携性和抗冲击性。柔性电子纸显示屏可以选择塑料基板作为背板。采用塑料基板的电子纸比采用玻璃材料的电子纸轻约 80%，厚度仅为约 0.3 毫米，满足了轻薄和抗冲击的需求。然而，塑料基板面临的最大挑战是其耐热性和化学稳定性，需要不断改进基板材料。

 

7. 电子纸的应用

• 电子书阅读器： 电子纸最常用于电子书阅读器，例如亚马逊的 Kindle。由于电子纸具有与纸张相似的阅读体验，因此用户即使长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。

• 广告牌和信息显示屏： 许多企业和公共场所开始使用电子纸作为广告牌和信息显示系统。电子纸在阳光下清晰且能耗低，非常适合长时间显示信息。

• 智能标签： 在零售和物流领域，电子纸标签​​（如电子货架标签）应用广泛，可实时更新价格和产品信息，降低人工更新成本。
• 可穿戴设备： 一些智能手表和健身追踪器已经开始采用电子纸显示技术，以延长电池寿命并提高各种光照条件下的可读性。

• 教育设备： 电子纸技术正逐渐被应用于教育领域，例如电子试卷、学习平板电脑等，提供更灵活、更环保的学习方式。

 

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