电子纸在个人电子产品设计中的应用

[摘 要]电子纸作为新一代的显示技术已经进入产业化步伐,众多的电子纸产品已经进入市场.它独有的技术特点使未来的个人电子产品设计可以有颠覆式的进步,我们身边的电子产品可以设计的更轻、更薄,甚至可以曲面显示.本文通过对电子纸与LCD显示技术特性的对比分析,总结出电子纸技术在未来个人电子产品设计中的创新应用点,并提出在相应产品设计上的应对策略和市场预期,以期把握未来个人电子产品设计的趋势走向.

[关 键 词]电子纸个人电子产品便携超轻薄创新产品设计

一、电子纸与Kindle

Kindle――这是美国B2C网站亚马逊(Amazon)在2008年推出的采用电子纸技术的电子书(图1),在短短几个月时间售出8万多台,创造了电子阅读产品的销售纪录.

这款新产品采用了E-ink公司的电子纸显示屏,使其的厚度控制在1.8cm,超低的功耗在关闭无线网络后内置的锂离子电池可续航一周,这种超薄显示屏与普通纸的基质类似,与纸本印刷品的阅读体验也很接近,由于没有可视角度的变化和主动光源的影响,电子纸的显示效果非常清晰,比液晶显示屏更适合长时间阅读,可广泛应用于商务与休闲等多种阅读环境.Kindle同时配备了QWERTY键盘,方便用户的文字输入.人机工程学的外形和按键排布让用户在使用时如同拿一本书一样(图2),即使在长时间阅读时也可以不断变换阅读姿势,机身左右两侧都设计了翻页按键,方便左右手操作的不同习惯人群.

一种关键的技术出现对产品带来的革命不亚于产品设计本身的观念进步,Kindle正是基于这个特点取得了设计上的突破,同时也预示着产品设计领域中显示界面设计的突破和创新.

二、电子纸技术的特点及市场前景

我们通常将类似纸质印刷品一样超薄、超轻、柔软可弯曲,同时具有超低功耗的电子显示技术称为电子纸.电子纸最早由美国E-ink公司开发(图3),其核心是电泳显示(Electrophoretic)技术.

相对于目前主流的LCD(LiquidCrystalDisplay)和OLED(OrganicLight-EmittingDiode)显示技术,电子纸具有的优势非常突出:

E-ink公司开发的电子纸介质厚度仅有0.5mm,相对于LCD显示设备的玻璃介质2mm的厚度,显然前者更加适合轻便的个人电子设备.而且电子纸的介质大都采用复合材料,具有柔韧的特点(图4),不易被折损或压坏,这使得在产品设计时可以自由发挥显示界面的造型创意.电子纸采用物理化学的电泳原理,使其的功耗相当低,而且它的反射率和对比度非常高,在室内正常光线下不需要采用背光方式来提高可读性.由于不像LCD具有复杂的控制电路,电子纸的构造也简单许多,未来的电子纸甚至可以像真正的纸一样自由裁剪,而且生产工艺也不复杂,仅需在现有的LCD生产设备上做简单升级即可,良品率和产量都要比LCD高,因此电子纸的制造成本可以控制到更低.

虽然目前电子纸技术已经投入商业应用,但是技术革命的脚步始终是缓慢的,和成熟的平板显示技术相比它还有很多需要提升的地方:

首先就是电子纸的显示响应速度慢.由于电泳显示技术依赖于粒子的运动,用于显示的转换时间长达几百毫秒,这个响应速度对播放动态视频图像是远远不够的(目前主流的LCD显示器的响应速度都在5毫秒以内).其次是显示的色彩性能不佳.电子纸需要用彩色滤光片来达到色彩显示的要求,但是由于技术上的限制这种只有显示几种颜色的能力相对于动辄支持全色域的LCD显示器就显得落后了许多.

其实Kindle获得的成功多半还是以亚马逊网站(Amazon)丰富的电子书资源为依托(类似于苹果的iStore销售模式).电子纸作为新一代显示技术的核心价值并没有获得显著的体现.

早在2004年,索尼公司就推出世界上第一款电子书――LIBRIe,由E-ink和Philips提供技术支持,尽管也是让业界眼前一亮,但是这款产品很快就销声匿迹,原因就是在于匮乏的阅读资源和并不成熟的电子纸技术.正版电子图书昂贵的授权和仅仅四级灰度的电子纸显示屏并没有给使用者带来多少畅快的阅读体验,直到现在的第三代KindleDX也只有16级灰度的显示能力,而售价却达到了489美元.可以预见电子纸显示技术要想在个人电子产品中尤其是媒体产品中有所突破,还需在核心技术上有所进步,包括色彩的显示效果和效能的提升,还有响应速度的提升.

虽然电子纸产品的未来之路困难重重,但是基于电子纸先天出色的技术特点,各大IT厂商还是把它作为取代LCD的未来显示技术.PVI公司就宣布将在2010年大批量生产彩色电子纸,日本的厂商索尼、日立和精工都在近期宣布推出采用电子纸的个人电子产品,其中就包括彩色电子书、曲面显示的电子表、手机和超轻薄媒体等.国内厂商汉王的电子书产品早早就摆上了京东商城的货架,虽然销量平平,但这意味着电子纸在个人电子产品中的产业化道路已经铺平,接下来就是如果通过电子纸技术本身和产品设计创新以及全新模式的市场营销来普及和推广.

三、电子纸技术为个人电子产品带来的新设计理念

传统便携式设备的显示界面几乎无一例外的采用LCD或者OLED显示屏,这种厚重而硬质的显示介质极大地制约了产品创意的发挥,使我们日常使用的电子设备几乎都被限制在四四方方的平板盒子里.从我们日常使用的手机、笔记本电脑到MP3、MP4,硬质的显示界面几乎统一了电子产品硬朗的直线条,自然优美的曲线和曲面造型在设计上受到了不少限制.但电子纸技术超轻、超薄、柔软的介质特性可以使我们跳出传统显示硬件限制的条条框框,充分发挥曲线和空间的魅力和设计师的形态造型能力.

1.曲面显示设计

图5、图6所示的是日本精工公司推出的采用电子纸技术的手表,不同于以往的电子表设计,这款手表的表盘被设计成了曲面形状,在我们习惯了看平面的表盘之后,这样的曲面时间显示会给人带来一种时空的迷离感和颠覆性的视觉震撼,相信在生活中很少有人能看到曲面显示的钟表,这种视觉体验在传统的平面显示技术上很难做到.

图7所示的富士通可折叠屏幕笔记本电脑,利用电子纸柔软可弯曲的特性将屏幕和机身设计在了一起,拓展了屏幕的可视范围,这是设计师在硬质显示技术主导的笔记本时代仅能想像和创意却无法实现的.

可以预见,柔软的电子纸能让设计师更好的发挥曲面造型创意,在任何的产品显示界面上都不用再去刻意留出方方正正的平面区域来安排显示界面,而是将电子纸显示屏去附和产品形态造型的需要.在未来的个人电子产品造型设计中,曲面显示将会成为主流的造型设计手法,显示界面会配合产品造型的特征进行形态的变化而不再拘泥于传统的平面造型.正如图8这款智能手机设计,尽管还只能显示灰度颜色,但正是采用了超薄柔软的电子纸才使得手机的显示屏可以折叠卷曲.

2.超轻、超薄设计

另外一个趋势就是个人电子产品设计超轻、超薄的极致化方向发展.

设计领域内一向推崇极致化设计,这也是根据人们对产品的极致化需求做出的应对.前面列举的电子纸超薄的技术特性,由于没有冗余的控制电路和背光照明系统,电子纸显示器可以做到纸质介质的厚度和重量(图9、图10)！这对于个人电子设备的便携性意义尤为重要,因为在产品设计领域,个人电子产品的首要诉求就是便携性,更轻、更薄的设计永远是这类产品追寻的主题,相信世界最薄和世界最轻的产品记录会在电子纸的帮助下不断被刷新,也许以后我们使用的手机和MP3会像信用卡一样薄,可以轻松的放进皮夹内.

3.产品创新设计应用点

电子纸在产品中的应用点主要集中在以下三个方面:

(1)时尚电子用品:手表、手包、电子纹身、电子服装(图11)、电子头饰等,(2)信息媒体终端:手机、电子书、电子报纸(图12)、数码相机、电子绘图板、掌上电脑、掌上游戏机、便携式影音设备、笔记本电脑等,(3)专业电子用品:商业广告、商业展示、产品包装、室内装潢、医疗、教育、工业测试、军事、户外用品等.

电子纸技术几乎涵盖了所有传统显示技术所能涉及的范围,甚至还要更广.换句话说,未来的产品设计之路因为电子纸的出现可开发的项目会更广泛、更深入.丰富的产品门类和消费需求足以让设计师们充分发挥想像潜能,当然这些门类中影响最深远的当属个人电子产品设计,也正是由于市场对个人电子产品功能与形式的潜在需求提升,在未来的产品设计理念上和市场研究方面我们还需要进一步的思考和开拓.

四、个人电子产品在未来的设计取向和策略

之前我们提到了个人电子产品的极致化需求,其实高技术特征、极致化造型和创新功能理念早已成为电子产品获得市场成功的三大要素.电子纸显示技术的出现正是同时满足了这三点要素的需要,那么相应的产品设计获得市场认可的机会就更多.

在产品设计方面APPLE公司的经验值得研究.没有对三要素的追求就不会有今天的APPLE,其创始人史蒂夫乔布斯从不掩饰APPLE产品设计对创新的渴望,成功的产品并非是设计最合理、成本控制最严格的,而是那些最能刺激消费者购写、最能激发用户新体验的高利润、高附加值产品.APPLE旗下的每一款产品都可以作为设计与市场研究的案例.这也提示了我们在面对新一代显示技术革命的同时,如何对待个人电子产品的设计突破和创新问题.

产品的设计策略应对照技术发展的步伐和市场消费取向来制定.详细完善的市场研究是前提,这里可以把消费群体做分类,采用新技术的产品往往是高价值低销量的,但这点也并不是绝对,Kindle的例子就是很好的说明,在这里不仅要考虑高端消费群体,还需考虑对产品有特殊需求的消费群体.有了明确的市场定位就不难进行产品设计的定位和布局.另外就是积极跟随技术的发展趋势.电子纸技术的每一个突破都能带来设计的布局调整和重新定位,要想准确的把握设计策略就必须实时关注电子纸产业的最新动向,包括与之相关的市场投资和国家政策调整.

电子纸做为新一代显示技术已经全面投入市场应用,尽管技术层面的制约还会存在一段时间,但对于个人电子设备的显示界面设计来说意义非凡.国外的IT厂商都重视电子纸的未来产品应用,相关的产品研发工作早已展开,很多创意产品已经面世,国内的汉王等企业也开始了相关产品的产业化道路.但我们应该看到,跟随战略在日新月异的消费电子时代始终是落后的,对于产品设计中出现的新技术、新工艺和新方法只有做到领先才能把握市场全局,电子纸对于未来个人电子产品设计既是机遇也是挑战.