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赛时达:LCD液晶显示器护眼,背后原理是什么?可了解下DC调光!

文章来源:赛时达科技 / 作者:赛时达科技 / 发表时间:2023-11-17

显示器是日常办公生活中经常需要用到的电子输出设备,其中有一个消费者购买参考点:它是不是护眼显示器。从某种程度上说,显示器的调光方式和护眼与否,有一定的关系。下面来简单谈谈显示器的调光模式。欢迎有兴趣的朋友一起来探讨。


显示器调光.png

一、什么是屏幕调光

首先什么是屏幕调光,为什么需要屏幕调光?

屏幕调光指的是屏幕亮度的调节。人眼是可以自动调节不同的光照环境的光,但这个调节需要过程,所以当我们从太阳底下进入室内的时候会觉得太暗看不清,而夜里突然开灯会显得刺眼,因为人眼需要适应。

如果我们满眼都是屏幕,屏幕就是环境,其实就不需要专门的亮度调节了,比如电影院的荧屏。但显示器屏幕只占我们视线的一部分,所以屏幕的亮度需要和环境亮度相匹配,才能有舒适的观感。

可见调光的目的:是为了让用户在不同光线条件下正常观看屏幕上的内容,屏幕需要相应地改变亮度,屏幕亮度多大合适视个人情况而异。

接着简单说说DC调光和PWM调光的一些基本信息。它们都是一种调节屏幕亮度的方式。

二、DC 调光

DC调光,英文全称是Direct Current (直流调光)它的工作原理是通过提高或降低发光功率来改变屏幕的亮度。功率 = 电压 x 电流,所以改变电压或电流都能改变屏幕亮度。大多数是通过改变电压的方式,我们在示波器上可以看到一条直线,占空比100%。


DC调光.jpg

DC调光简单理解,就像是给一个灯泡高的电压它就更亮、低的电压它就变暗。


灯泡高电压与低电压.jpg

DC调光由于光源全程是处于开启状态,所以并不会出现频闪伤眼的现象。DC调光是对眼睛健康最有利的调光方式,因此被LCD屏幕广泛应用。

LCD屏是靠背光板发光,可理解为就1个发光单元,在表现不同亮度时,只需要调节背光板的直流电压就能实现。

而DC调光刚好是通过提高或降低电路功率来改变屏幕的亮度,与LCD屏非常契合。而且大多LCD屏的频闪在1000Hz左右,配合DC调光的优势“亮度调节平稳,没有闪烁”,对眼睛就比较友好,于是有了“LCD永不为奴”一说。

OLED屏相比LCD屏,没有背光板,每个像素都是独立发光。但屏幕上有成千上百万个像素点,在低亮度时很难做到完美协同,会出现各种色斑,这种状态下的屏幕也被叫做“抹布屏”如果直接调节功率,在低亮度下就会出现颜色不均、显色不准等问题。


LCD与OLED对比.jpg

所以 DC 调光的优势都集中在高亮度,高亮度下几乎所有的光学指标都很好。但缺点是用在 OLED 屏幕上一旦到了低亮度,色彩偏差和失真明显。所以DC调光大多应用在 LCD 屏幕上,也就是目前主流的电脑屏幕。

三、PWM 调光

而另外一种调光方式:PWM 调光,就解决了 DC 调光在 OLED 屏幕低亮度下的问题。

PWM调光,英文全称是Pulse Width Modulation(中文为:脉冲宽度调制)。它的工作原理是通过改变屏幕的点亮、熄灭交替的频率来调节屏幕亮度。

可见在PWM调光屏幕上,调节亮度并不靠改变功率,而是靠屏幕亮屏-灭屏-亮屏-灭屏”这种亮暗不断交替,利用人眼的视觉残留,来控制屏幕亮度。

在屏幕亮、灭的过程中,灭屏状态持续时间越长,屏幕给肉眼的观感就是亮度越低。点亮的时间越长,灭屏时间就相应减少,屏幕就会变亮。大多数是固定频率,改变占空比,调整亮度就是调整占空比。


PWM调光.png

OLED屏基本都是低频PWM调光,当屏幕调暗时,灭屏时间更长,肉眼开始能感知到,久了就会觉得不舒适、疲劳(特别是在夜里),其实就是低频PWM调光导致的。

PWM调光是采取调整占空比来调整控制灯的亮度,占空比越大,亮度越亮。它的调光控制灯的开关时间,会产生频闪,所以它有一个弊端就是伤眼。

OLED屏没有背光板,在硬件上不支持DC调光。但厂商也有努力,带来了软件层面的类DC调光(屏幕实际还是PWM调光)。

不过类DC调光下,当屏幕处于低亮度时,还是容易出现偏色问题,影响观感。

相对更能提升屏幕观感舒适度、色彩方面又不打折扣的,是高频PWM调光(比如1920PWM、2160PWM)。

但高频PWM调光除了成本更高,仍有两个问题:第一,非全程高频,高亮度下依然是低频/类DC调光;第二,所谓的高频也远远达不到安全频率,至少3150Hz+以上才行。

综上可知,真正伤眼的是闪烁,特别是低频闪烁。DC调光亮度调节更加平稳,没有闪烁,所以在护眼上优于PWM调光;PWM调光会产生频闪,弊端就是伤眼。

不论是 LCD 和 OLED 屏幕,还是DC和 PWM调光,都是消费者选购产品的一种考量。从最初的追求性能到追求质感,最后发现,选择不伤眼的显示屏幕才最为关键。所以终端商选择带有 DC 调光的LCD液晶显示器模组就变得尤为重要。

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