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LCD 偏好者说 OLED 显示令人眼睛疲劳,原因可能就是 PWM 调光技术

2024-12-28 218


近几年开始,国内外手机大厂的旗舰机基本上均搭载 OLED 屏幕,然而手机界关于 LCD 仍优于 OLED 的声音不绝于耳。

在 OLED 屏幕手机流行的今天,为什么 LCD 爱用者还坚定护航?

LCD 与 OLED 的发光原理

无论 LCD 还 OLED,都是智能手机领域使用最多的两种显示技术,包括 TFT、IPS、AMOLED、PMOLED 等均为基于这两种技术的“加强版”。

▲ LCD 与 OLED 屏幕种类。

LCD(Liquid Crystal display)即液晶显示技术,历史可追溯至 20 多年前,广泛应用于电视机、电脑、智能手机等电子装置。

LCD 屏幕的构造就像两片“玻璃”中间夹一层液晶,下基板放置薄膜晶体管,上基板还有色彩滤光层,中间液晶层在电压作用下会产生不同的光特徴,最后投射时经过色彩滤光层产生不同色彩。

OLED(Organic Light-Emitting Diode)全称是有机发光二极管,公认为 LCD 继承者,也认为是下一代智能手机显示屏幕的最佳方案。

与 LCD 不同,OLED 每个画素点都能独立发光,我们可把每个子画素点看作一颗 LED 灯,由红绿蓝三子画素组成一个画素,这些画素组成的阵列就是 OLED 面板。

简单理解,LCD 的光源层和显示层分离,OLED 显示层和光源层合而为一。同时 LCD 光源固定,无法单独发光。

OLED 架构有许多红利性特质,包括但不限于:

  • OLED 显示效率比需多级“过滤”光的 LCD 更高。
  • OLED 不再需要背光源,屏幕可做得更薄。
  • 配合不同的基板材质,OLED 还能做成弯曲甚至折叠显示效果。

OLED 屏幕烙印与闪烁问题

按理来说,未来手机市场的发展趋势,OLED 拥有无限潜力。但与 LCD 相比,也有遭诟病的缺点,包括烙印和闪烁问题。

如上所述,OLED 每个画素都会发光,而亮度控制由电流驱动,控制发光材料形成不同色彩,即 DC 调光。

不过,由于不同色彩画素点材质不同,发光寿命就有影响;加上三色子画素的波长有差异,对电流也有不同要求,如蓝色就需更高电流通过。因此屏幕损耗过大或低亮度情况,想控制每个子画素的亮度配置十分困难,这时 OLED 屏幕可能会发红,或出现“残影”,就是大家常说的“烙印”。

为了解决这难题,厂商想出新办法──使用 PWM 调光代替 DC 调光。具体操作是让屏幕不断闪烁,达到一定频率后,人眼会有暂留视觉效果,让屏幕看起来“常亮”。如果需要降低亮度,只需要增加闪烁时间间隔即可。

就这样,PWM 调光导致频闪,并遭 LCD 爱用者口诛笔伐。

▲ 白色区域为高风险,黄色区域为低风险,绿色区域为无风险。

根据《IEEE Std 1789-2015 标准》(IEEE 为美国电气和电子工程师协会),低健康风险的频闪范围应在 1,250Hz 以上;中国也有相关侦测机构针对标准测试,若光汇出频率大于 3,125Hz,认为无频闪,进入豁免安全区。

尽管上述报告并不是针对手机显示屏幕,而是针对照明灯类,但也显示出规律:频率越高,对健康造成的风险就越低。

这里列举两组使用 LCD 和 OLED 的手机频闪频率:

  • iPhone XR(LCD 屏幕)闪烁频率超过 9,000Hz;iPhone Xs Max(OLED 屏幕)在低亮度时闪烁频率只有 240Hz。
  • 华为 Mate 20(LCD 屏幕)频率接近 15,000Hz;华为 Mate20 Pro(OLED 屏幕)闪烁频率为 245Hz。

尽管肉眼不太容易察觉屏幕闪烁,且目前医学及电器方面也没有对“低频伤眼”盖棺定论,但网络出现几乎一边倒的观点:OLED 的闪烁会导致眼睛疲劳,甚至干涩疼痛。

LCD 走下神坛

相比 OLED,LCD 屏幕发展历史悠久,制程成熟,因此成本更低。由于使用背板发光,所以寿命较 OLED 屏幕更长,且调光过程自然柔和不伤眼。

LCD 屏幕在智能手机“崛起”要归功夏普 2014 年的首款“全屏幕”手机 Aquos Crystal──搭载 5 吋 LCD 屏幕,分辨率 1,280×720,屏幕占比达 78.5%。可以说 Aquos Crystal 是全屏幕手机的开山之作,很大程度奠定 LCD 屏幕在手机发展的基础。

2017 年苹果发表搭载 OLED 屏幕的 iPhone X 系列手机之前,LCD 绝对称得上市场主流。到 2019 年,市面很难见到搭载 LCD 的真旗舰──与市场需求不无关系。

近年来,屏幕下指纹技术开始成为智能手机的卖点,然而技术主要基于光学和超音波解锁,但 LCD 面板恰好有阻挡光线和超音波的背光单元,因此也就不具屏幕下指纹解锁功能。

此外,LCD 屏幕需要一系列背光模组,这会增加厚度,略显机身厚重,形状也较固定不可变形。这特征又与如今智能手机“极限轻薄”“折叠屏幕”“曲面屏幕”“真全屏幕”等卖点相悖。因此不少人就帮 LCD 屏幕贴上“低阶过时”等标签。

不过,在 2019 年年中,京东方、汇顶科技等企业已经宣布攻克 LCD 屏幕下指纹技术难关,并将在不久后实现量产,困扰 LCD 多年的屏幕下指纹难题终于解决。

当然一项新技术,OLED 还有许多问题待解决,但短短几年,OLED 屏幕在手机领域的发展速度惊人,三星 AMOLED(OLED 的一种)屏幕水准已超过传统 LCD 屏幕。

小结

无论 LCD 还 OLED,两者各有优劣。选择 OLED,能有更鲜艳的色彩效果,更薄的屏幕、更快的回应速度;选择 LCD,能避免烙印和闪烁,屏幕更自然清晰。

即便 OLED 似乎更符合目前主流手机市场的“口味”,但 LCD 也在积极求变。市场有各自拥有独特定位的两种技术,未尝不是件好事。

(本文由 雷锋网 授权转载;首图来源:Flickr/e3Learning CC BY 2.0)

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