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LED显示屏 戳穿护眼液晶的五大谎言 [ 科普 ]

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1LED背光是逆历史潮流吗?


  
      屏闪问题是从CRT显示器时代就开始出现的。CRT是阴极射线管(Cathode Ray Tube)的意思,使用这种成像器件的显示器,体积都比较的大,就是我们过去使用的那种“大头”产品。CRT显示器的成像原理是靠电子枪轰击显像管上的荧光粉产生图像,由于这种轰击的频率速度不够,所以屏幕会出现闪烁的现象,这种闪烁是很明显的,几乎每一个使用CRT显示器的用户都可以感受得到。


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不闪屏骗人吗? 戳穿护眼液晶的五大谎言

  随着CRT显示器退出历史,液晶显示器开始浮出水面。最开始的液晶显示器使用的都是CCFL背光,也就是冷阴极荧光灯管。这种灯管紧贴在显示面板后面发出光线,通过偏光板等器件给液晶提供光线,这种背光对于屏闪的问题有一定缓解,但是由于不环保,并且能耗也较大,在国家的控制下,开始逐渐退出市场。


你知道屏幕闪烁的危害吗

  如今市面上几乎见不到CCFL背光的产品,LED背光已经占据了几乎全部的市场,不仅仅是在显示器领域,电视以及手机等产品使用背光系统核心都是LED。这是一种固体光源,寿命长、能耗低、体积小让LED成为最主流的背光器件。那么为什么有人说LED背光是逆历史潮流而生呢?


LED背光真的是逆历史潮流吗?

  其中很重要的一个原因就是使用LED显示器之后,一部分眼睛敏感的用户又开始发现屏幕的闪烁的现象,在使用的过程中出现眼睛酸痛流泪的情况,那么为何在同是液晶显示器,只有背光不同的情况下,屏幕闪烁的问题又出现了?这是LED背光的罪过吗?这里我们就要提到PWM调光的问题,这是导致液晶屏幕闪烁的关键之处。

2你不知道的PWM调光问题


    我们知道显示器是可以调节亮度的,那么这种变化是如何实现的呢?原理是这样的,显示器需要调节LED发光的亮度,通过电流来调节亮度太过复杂,为了节约成本,对于屏幕亮度的调节,行业里会采用闪烁的方式来解决。LED光源的亮度是一定的,让LED光源不断的开启和关闭,通过调节开启时间和关闭时间的长短,来调节屏幕的亮度。


PWM调制方式原理解析

  具体的过程是这样的,比如LED背光闪烁1000次,其中500次开启和500次关闭,如果开启的时间停顿1秒,关闭的时间停顿0.5秒,这时的屏幕亮度就要比开启和关闭停顿时间一样的背光系统强。这样用户在调节屏幕亮度的时候,实际上亮度的明暗得益于LED背光闪烁的变化。其实这种调节方式,在业界就叫做PWM调制(脉冲宽度调制)。


亮度0、50、100情况下PWM的波动结果(图片来自tftcentral.co.uk)

  在实际的产品中,LED背光这种明暗时间的转变速度非常的快,采用PWM调光的普通大众显示器其工作频率一般在200Hz-1000Hz左右,而人眼在频率达到100Hz的时候就已经难以察觉明显的明暗变化了,因为人眼感知亮度的过程是积累的,在闪烁的速度足够快的时候,人眼看到的画面是“常亮”的。


晃动手指可以察觉屏幕的闪动

  目前市面上的绝大多数产品显示器,都是采用PWM调制的方式。这种显示器在屏幕亮度较暗的时候,眼睛比较敏感的用户,就可以看到闪烁的问题,因为PWM明暗调节对眼睛造成了冲击。其实我们也可以做这样一个测试,在调暗屏幕亮度的时候,使用手指在屏幕晃动,会看到明显的残影,而亮度高的时候,则是扇形的画面。那么CCFL背光的显示器采用的不是PWM调制吗?为何只有LED会出现闪烁的问题呢?


3CCFL背光就没有闪烁了吗

 其实CCFL背光的显示器也采用的是PWM调制的方式,不过由于CCFL是荧光灯的一种,所以闪烁的情况并不严重。这是由于荧光灯管中的电子打在荧光粉上形成光斑的这个过程有延迟作用,所以在视觉上会有停留,也就是余晖效应。因此对于使用CCFL背光的显示器来说,的确在闪烁表现上有一定的优势,但是其并没有真正的解决屏闪的问题。


CCFL背光模组的特写

  LED背光由于发光原理的原因,LED背光是即开即灭的,因此难以形成余晖效应。所以同是在PWM调制下,LED显示器在低亮度时闪烁的状况就明显多了,此时LED光源关闭的时间比开启的时间长,人眼对于“黑暗”的感知就明显了起来。下面的图是LED背光和CCFL背光的0亮度屏闪对比,我们发现CCFL背光的PWM波动也是很大的。


LED背光和CCFL的0亮度PWM调制对比(左为LED,图片来自tftcentral.co.uk

  LED背光并没有逆历史而行,其虽然在闪烁的问题有缺陷,但也只是在低亮度的时候较为的明显,CCFL背光本质上也是闪烁的。要彻底的解决屏幕闪烁的问题,有两种办法,一种就是改变PWM的调制方式,一种使用自发放的显示技术,比如未来的OLED显示屏幕,就没有了这些问题。目前要实现不闪屏只能从PWM调制入手来解决这个问题。

4业界沉默的屏闪解决方案
  从PWM调制入手也有两种办法,都可以达到让屏幕不闪的效果。一种就是彻底不用这种调节的方式,使用线性调光的方式来调制LED。其实这种方式就是通过改变LED电流大小的方式来改变亮度,但是LED这种发光材料,在电流大小不同的时候,发出的光线色温会有差异(LED背光亮度过高时还容易烧坏),因此线性调光存在一定的弊端。改良这种效果的办法就是让屏幕的亮度可调节性变小,这样就可以让屏幕的色温不会有明显的变化。


PWM、高频PWM和线性调制的对比效果

  上述的办法也叫直流调光,彻底的摒除了闪屏的现象。还有一种办法就是采用高频PWM的调制方式,上面我们提到普通的显示器PWM工作频率基本保值在200Hz到400Hz。有的不闪屏显示器采用高达8000Hz的工作频率,这样人眼其实也是无法感受闪烁的。不过这种做法目前有很大的争议,因为高频闪烁还是闪烁,高频是否真的能让人眼肌肉更舒适,目前并没有定论,只不过这种方式不用担心色温的问题。


手机测试不闪屏的方法

  还有的不闪屏显示器采用混合的方式,在亮度低的时候采用非PWM调制,亮度高的时候则采用高频PWM。目前的显示器市场对于这类参数的公布,还没有统一的规定。市场的护眼显示器也只是单纯的打出口号,对于自己如何实现不闪屏基本都是三缄其口,很少厂商公布自己的产品到底是采用的非PWM调制或者高频PWM。


5国外怎么看屏幕闪烁问题
  国外的研究者,对于频闪的问题也做过深入的研究,通过示波器等设备,可以有效地观察到屏幕的闪烁,在低亮度时LED开启和关闭的波形图表现非常的激烈,这也充分说明通过PWM调制显示器的亮度是有一定的弊端的。但是国外的研究者也指出对于大多数的用户来说,由于人眼对于频闪感知的极限,大部分用户是难以察觉屏闪的。


目前市面上已经有不闪屏显示器(上为不闪屏)

  那么对于察觉不到频闪问题的用户,就可以忽略这个问题了吗?笔者和国外的研究者的意见是一致的,那就是要改变目前的市场状态。因为虽然我们的视力察觉不到屏闪,但是人眼的肌肉却是在不停的收缩和开启的,这样时间一长就会造成眼压升高,从而眼睛会出现酸麻胀痛的情况,时间久了也会对视力造成一定的伤害。



使用显示器要注意护眼的问题

  因此不闪屏显示器是必要的,如今各大厂商也都在积极的解决这个问题,目前已经有厂商开始对产品的背光调制方式进行改变,高频PWM和非PWM都在尝试中,相信只要用户对这个问题有强力的要求,未来的显示器市场一定会像淘汰CCFL背光一样,淘汰PWM调制的方式的。目前的主要问题就是让用户对屏闪的问题拥有明确的认知。希望本文能起到一定的作用。

本文也拆穿了护眼液晶的五大谎言:

第一、护眼显示器没有用的说法是错误的。
第二、LED背光是逆历史而行也是错误的,闪屏的根本在于PWM调制的问题。
第三、CCFL背光可以解决护眼问题也是错误的,根据示波图显示,其虽然可以缓解,但是闪烁问题并没有消失。
第四、高频PWM更护眼目前无法确认,不能说其更护眼,其让眼睛看不到闪烁,实际上肌肉还是可以感知的。
第五、目前的护眼显示器标准还不明确、虽然宣传势头大,但是需要统一的标准,让用户明确技术原理。

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精彩评论2

bajie2014  中级会员  发表于 2015-6-11 13:32:27 | 显示全部楼层
简单的说就是没有护眼的产品嘛

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流云暮雨  实习版主  发表于 2015-7-5 17:28:46 | 显示全部楼层

千夜加油

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