電子紙在個人電子產品設計中的創新應用

[摘要] 電子紙作為新一代的顯示技術已經進入產業化步伐，眾多的電子紙產品已經進入市場。它獨有的技術特點使未來的個人電子產品設計可以有顛覆式的進步，我們身邊的電子產品可以設計的更輕、更薄，甚至可以曲面顯示。本文通過對電子紙與LCD顯示技術特性的對比分析，總結出電子紙技術在未來個人電子產品設計中的創新應用點，并提出在相應產品設計上的應對策略和市場預期，以期把握未來個人電子產品設計的趨勢走向。

[關鍵詞] 電子紙個人電子產品便攜超輕薄創新產品設計

一、電子紙與Kindle

Kindle——這是美國B2C網站亞馬遜(Amazon)在2008年推出的采用電子紙技術的電子書(圖1)，在短短幾個月時間售出8萬多臺，創造了電子閱讀產品的銷售紀錄。

這款新產品采用了E-ink公司的電子紙顯示屏，使其的厚度控制在1.8cm，超低的功耗在關閉無線網絡后內置的鋰離子電池可續航一周，這種超薄顯示屏與普通紙的基質類似，與紙本印刷品的閱讀體驗也很接近，由于沒有可視角度的變化和主動光源的影響，電子紙的顯示效果非常清晰，比液晶顯示屏更適合長時間閱讀，可廣泛應用于商務與休閑等多種閱讀環境。Kindle同時配備了QWERTY 鍵盤，方便用戶的文字輸入。人機工程學的外形和按鍵排布讓用戶在使用時如同拿一本書一樣(圖2)，即使在長時間閱讀時也可以不斷變換閱讀姿勢，機身左右兩側都設計了翻頁按鍵，方便左右手操作的不同習慣人群。

一種關鍵的技術出現對產品帶來的革命不亞于產品設計本身的觀念進步，Kindle正是基于這個特點取得了設計上的突破，同時也預示著產品設計領域中顯示界面設計的突破和創新。

二、電子紙技術的特點及市場前景

我們通常將類似紙質印刷品一樣超薄、超輕、柔軟可彎曲，同時具有超低功耗的電子顯示技術稱為電子紙。電子紙最早由美國E-ink公司開發(圖3)，其核心是電泳顯示(Electrophoretic)技術。

相對于目前主流的LCD(Liquid Crystal Display)和OLED(Organic Light-Emitting Diode)顯示技術，電子紙具有的優勢非常突出:

E-ink公司開發的電子紙介質厚度僅有0.5mm，相對于LCD顯示設備的玻璃介質2mm的厚度，顯然前者更加適合輕便的個人電子設備。而且電子紙的介質大都采用復合材料，具有柔韌的特點(圖4)，不易被折損或壓壞，這使得在產品設計時可以自由發揮顯示界面的造型創意。電子紙采用物理化學的電泳原理，使其的功耗相當低，而且它的反射率和對比度非常高，在室內正常光線下不需要采用背光方式來提高可讀性。 由于不像LCD具有復雜的控制電路，電子紙的構造也簡單許多，未來的電子紙甚至可以像真正的紙一樣自由裁剪，而且生產工藝也不復雜，僅需在現有的LCD生產設備上做簡單升級即可，良品率和產量都要比LCD高，因此電子紙的制造成本可以控制到更低。

雖然目前電子紙技術已經投入商業應用，但是技術革命的腳步始終是緩慢的，和成熟的平板顯示技術相比它還有很多需要提升的地方:

首先就是電子紙的顯示響應速度慢。由于電泳顯示技術依賴于粒子的運動，用于顯示的轉換時間長達幾百毫秒，這個響應速度對播放動態視頻圖像是遠遠不夠的(目前主流的LCD顯示器的響應速度都在5毫秒以內)。其次是顯示的色彩性能不佳。電子紙需要用彩色濾光片來達到色彩顯示的要求，但是由于技術上的限制這種只有顯示幾種顏色的能力相對于動輒支持全色域的LCD顯示器就顯得落后了許多。

其實Kindle獲得的成功多半還是以亞馬遜網站(Amazon)豐富的電子書資源為依托(類似于蘋果的iStore銷售模式)。電子紙作為新一代顯示技術的核心價值并沒有獲得顯著的體現。

早在2004年，索尼公司就推出世界上第一款電子書——LIBRIe，由E-ink和Philips提供技術支持，盡管也是讓業界眼前一亮，但是這款產品很快就銷聲匿跡，原因就是在于匱乏的閱讀資源和并不成熟的電子紙技術。正版電子圖書昂貴的授權和僅僅四級灰度的電子紙顯示屏并沒有給使用者帶來多少暢快的閱讀體驗，直到現在的第三代Kindle DX也只有16級灰度的顯示能力，而售價卻達到了489美元。可以預見電子紙顯示技術要想在個人電子產品中尤其是媒體產品中有所突破，還需在核心技術上有所進步，包括色彩的顯示效果和效能的提升，還有響應速度的提升。

雖然電子紙產品的未來之路困難重重，但是基于電子紙先天出色的技術特點，各大IT廠商還是把它作為取代LCD的未來顯示技術。PVI公司就宣布將在2010年大批量生產彩色電子紙，日本的廠商索尼、日立和精工都在近期宣布推出采用電子紙的個人電子產品，其中就包括彩色電子書、曲面顯示的電子表、手機和超輕薄媒體播放器等。國內廠商漢王的電子書產品早早就擺上了京東商城的貨架，雖然銷量平平，但這意味著電子紙在個人電子產品中的產業化道路已經鋪平，接下來就是如果通過電子紙技術本身和產品設計創新以及全新模式的市場營銷來普及和推廣。

三、電子紙技術為個人電子產品帶來的新設計理念

傳統便攜式設備的顯示界面幾乎無一例外的采用LCD或者OLED顯示屏，這種厚重而硬質的顯示介質極大地制約了產品創意的發揮，使我們日常使用的電子設備幾乎都被限制在四四方方的平板盒子里。從我們日常使用的手機、筆記本電腦到MP3、MP4播放器，硬質的顯示界面幾乎統一了電子產品硬朗的直線條，自然優美的曲線和曲面造型在設計上受到了不少限制。但電子紙技術超輕、超薄、柔軟的介質特性可以使我們跳出傳統顯示硬件限制的條條框框，充分發揮曲線和空間的魅力和設計師的形態造型能力。

1.曲面顯示設計

圖5、圖6所示的是日本精工公司推出的采用電子紙技術的手表，不同于以往的電子表設計，這款手表的表盤被設計成了曲面形狀，在我們習慣了看平面的表盤之后，這樣的曲面時間顯示會給人帶來一種時空的迷離感和顛覆性的視覺震撼，相信在生活中很少有人能看到曲面顯示的鐘表，這種視覺體驗在傳統的平面顯示技術上很難做到。

圖7所示的富士通可折疊屏幕筆記本電腦，利用電子紙柔軟可彎曲的特性將屏幕和機身設計在了一起，拓展了屏幕的可視范圍，這是設計師在硬質顯示技術主導的筆記本時代僅能想像和創意卻無法實現的。

可以預見，柔軟的電子紙能讓設計師更好的發揮曲面造型創意，在任何的產品顯示界面上都不用再去刻意留出方方正正的平面區域來安排顯示界面，而是將電子紙顯示屏去附和產品形態造型的需要。在未來的個人電子產品造型設計中，曲面顯示將會成為主流的造型設計手法，顯示界面會配合產品造型的特征進行形態的變化而不再拘泥于傳統的平面造型。正如圖8這款智能手機設計，盡管還只能顯示灰度顏色，但正是采用了超薄柔軟的電子紙才使得手機的顯示屏可以折疊卷曲。

2.超輕、超薄設計

另外一個趨勢就是個人電子產品設計超輕、超薄的極致化方向發展。

設計領域內一向推崇極致化設計，這也是根據人們對產品的極致化需求做出的應對。前面列舉的電子紙超薄的技術特性，由于沒有冗余的控制電路和背光照明系統，電子紙顯示器可以做到紙質介質的厚度和重量(圖9、圖10)!這對于個人電子設備的便攜性意義尤為重要，因為在產品設計領域，個人電子產品的首要訴求就是便攜性，更輕、更薄的設計永遠是這類產品追尋的主題，相信世界最薄和世界最輕的產品記錄會在電子紙的幫助下不斷被刷新，也許以后我們使用的手機和MP3會像信用卡一樣薄，可以輕松的放進皮夾內。

3.產品創新設計應用點

電子紙在產品中的應用點主要集中在以下三個方面:

(1)時尚電子用品:手表、手包、電子紋身、電子服裝(圖11)、電子頭飾等;(2)信息媒體終端:手機、電子書、電子報紙(圖12)、數碼相機、電子繪圖板、掌上電腦、掌上游戲機、便攜式影音設備、筆記本電腦等;(3)專業電子用品:商業廣告、商業展示、產品包裝、室內裝潢、醫療、教育、工業測試、軍事、戶外用品等。

電子紙技術幾乎涵蓋了所有傳統顯示技術所能涉及的范圍，甚至還要更廣。換句話說，未來的產品設計之路因為電子紙的出現可開發的項目會更廣泛、更深入。豐富的產品門類和消費需求足以讓設計師們充分發揮想像潛能，當然這些門類中影響最深遠的當屬個人電子產品設計，也正是由于市場對個人電子產品功能與形式的潛在需求提升，在未來的產品設計理念上和市場研究方面我們還需要進一步的思考和開拓。

四、個人電子產品在未來的設計取向和策略

之前我們提到了個人電子產品的極致化需求，其實高技術特征、極致化造型和創新功能理念早已成為電子產品獲得市場成功的三大要素。電子紙顯示技術的出現正是同時滿足了這三點要素的需要，那么相應的產品設計獲得市場認可的機會就更多。

在產品設計方面APPLE公司的經驗值得研究。沒有對三要素的追求就不會有今天的APPLE，其創始人史蒂夫·喬布斯從不掩飾APPLE產品設計對創新的渴望，成功的產品并非是設計最合理、成本控制最嚴格的，而是那些最能刺激消費者購買欲望、最能激發用戶新體驗的高利潤、高附加值產品。APPLE旗下的每一款產品都可以作為設計與市場研究的案例。這也提示了我們在面對新一代顯示技術革命的同時，如何對待個人電子產品的設計突破和創新問題。

產品的設計策略應對照技術發展的步伐和市場消費取向來制定。詳細完善的市場研究是前提，這里可以把消費群體做分類，采用新技術的產品往往是高價值低銷量的，但這點也并不是絕對，Kindle的例子就是很好的說明，在這里不僅要考慮高端消費群體，還需考慮對產品有特殊需求的消費群體。有了明確的市場定位就不難進行產品設計的定位和布局。另外就是積極跟隨技術的發展趨勢。電子紙技術的每一個突破都能帶來設計的布局調整和重新定位，要想準確的把握設計策略就必須實時關注電子紙產業的最新動向，包括與之相關的市場投資和國家政策調整。

電子紙做為新一代顯示技術已經全面投入市場應用，盡管技術層面的制約還會存在一段時間，但對于個人電子設備的顯示界面設計來說意義非凡。國外的IT廠商都重視電子紙的未來產品應用，相關的產品研發工作早已展開，很多創意產品已經面世，國內的漢王等企業也開始了相關產品的產業化道路。但我們應該看到，跟隨戰略在日新月異的消費電子時代始終是落后的，對于產品設計中出現的新技術、新工藝和新方法只有做到領先才能把握市場全局，電子紙對于未來個人電子產品設計既是機遇也是挑戰。

參考文獻:

[1]閆安:《淺析電子紙及其技術發展》 印刷工業-2009年第3期:(57～58)

[2]Minoru Koshimizu.《電子紙的過去 現在和未來》現代顯示-2008年總第89期:(13～16)

[3]夏勇峰:《電子紙的商業征途》. IT經理世界-2008年第18期:(62～63)

[4]張凌浩:《電子紙的研究進展及應用》.中國造紙-2008年第9期:(47～50)

[5]辛向陽藩龍譯:Jonathan Cagan，Caig M，Vogel.《創造突破性產品》.機械工業出版杜，2004