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“全国爱眼日”谈手机护眼OLED屏幕PWM调光技术是关键

发布时间:2022-07-28 13:35:22 来源:乐鱼全站app下载 作者:乐鱼手机最新版下载

  自1996年起,每一年的6月6日都是“全国爱眼日”。这一国家节日的制定,初衷是为了提醒人们在春夏交替之际,预防空气中污染物传播加快,眼疾频发。而近几年,随着互联网、通讯技术,以及电子设备的发展,“显示”已代替自然因素,成为了眼科疾病高发的主要原因。无处不在的高亮度电子大屏、工作必须面对的电脑屏幕、还有日常使用的手机触控屏等,都在让双眼承受着一定程度的疲劳和伤害。

  在众多电子设备中,手机“陪伴”人们的时间最长,护眼问题也最受关注。健康时报的调研数据显示,超三成人每天使用手机5小时以上。在手机已成为社交、娱乐、支付、办公等重要工具的当下,想要让人们降低手机使用时间,显然不现实。于是,护眼的重任就落到了各手机品牌厂商和面板厂商身上。在今年“全国爱眼日”,京东方和荣耀等厂商携手开启了线上“护眼显示周”系列活动,提升社会大众对当下健康显示技术的了解和关注,引领行业健康显示的创新发展风潮。

  手机发展以来,LCD(液晶显示屏)基本成为了绝大部分手机的标配,但其带来的蓝光问题也为手机“护眼”设置了第一道路障。这里所说蓝光,是指屏幕发出的波长在415-455nm之间的高能短波蓝光。眼睛长期暴露在这种光线下,会导致近视、白内障甚至黄斑病变。由于LCD所有画面的显示都需要依靠一个统一的白色背光源,且其发光材质很难找到健康护眼的材料代替。所以,手机厂商只能在软件层或算法层对传输光源中的蓝光含量进行限制,比如手机常用的防蓝光软件、深夜模式等。但该方案由于减少了呈色必备的蓝光,色彩会发生一定偏移,一般会出现屏幕泛黄,亮度和对比度明显降低的情况,影响视觉观感。

  近两年,随着手机厂商对设备要求的提高,兼具轻薄、柔韧性、高对比度、低功耗的OLED屏逐渐成为了手机厂商的新宠儿。相关数据显示,到2021年底时,智能手机采用OLED屏的比例已经高达45%左右,预计2022年,这个比例将提高到60%。可见,OLED时代的到来已势不可挡。与LCD的工作原理不同,OLED屏无需背光源,可通有机材料与光子结合直接变成红绿蓝三原色。并且,这些有机材料在不影响色彩呈现的前提下,可进行波段调节,从源头上对有害蓝光进行遏制。目前市面上的OLED的蓝光辐射量,最大要比普通的LCD低70%。不过,OLED屏虽然解决了有害蓝光,但其“频闪”问题却成为了手机“护眼”的又一大难题。

  在不同光线环境下,手机屏幕需要做出相应的亮度调节才能保证显示内容不受影响。因为LCD依靠一个统一的白色背光源发光,所以通过改变光源器件的电压大小,就可以实现整块屏幕亮度的调节,业内把这种调光方式称作DC调光。但OLED屏幕是自发光,屏幕的亮度是由电流通过每个像素单元的有机材料产生,而一块OLED屏幕上有近百万个像素单元,轻微的电流波动就会导致不同像素之间的亮度差异,出现偏色等情况,而且越低的亮度这种现象越明显,所以OLED屏无法完全适配DC调光方案。

  OLED屏目前主要通过PWM调光——不靠改变功率,而是通过屏幕不停的亮、灭交替,欺骗肉眼实现亮度调节。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。但是在暗光环境中,如果PWM“亮屏-灭屏”频率较低,人眼就会明显感知到屏幕闪烁,而长期盯着闪烁的屏幕很容易导致视觉疲劳,甚至有人会出现偏头疼、头晕、恶心等症状。提高频率虽然可以解决这一问题,但会在一定程度上提高功耗,降低续航。如何对PWM调光方式进行科学优化,合理解决频闪问题,各家手机厂商给出了不同的解决方案。

  iPhone——以软件护眼为主,力求更好的续航和更优的画面效果。为解决暗光环境下的频闪问题,苹果曾在上一代产品iPhone12 Pro /Max上,采用高亮度硬件DC调光+低亮度PWM调光的方式。当屏幕亮度高于25%时,内置硬件将会在屏幕的每一个亮、灭过程中加入一个或多个亮屏动作,大大缩减亮灭之间的空隙从而降低肉眼感知,低于25%时就会切到正常PWM调光频率。两种模式之间的切换,虽在一定程度上缓解了屏幕闪烁,但也增加了手机功耗,还会造成画质不同等问题。iPhone13系列果断摒弃了这一方案,整个屏幕统一采用了全亮度为480Hz的PWM调光。虽然“亮屏-灭屏”的频率得到了提升,但仍旧无法达到频闪1250Hz以上的健康指标。iPhone13系列想要缓解频闪,只能通过暗夜模式、关掉原色、关掉白点值等软件护眼方式,但都无法从根源上实现护眼效果。

  米OV——以类DC调光为主,频闪问题有效优化,但体验仍有提升空间。米OV在优化PWM调光上,目前均采用了类DC调光方案,通过硬件或者软件算法,在低亮度下更大限度的提升“亮屏-灭屏”效率,同时对低电流造成的色阶和噪点进行优化。这种方案虽然在一定程度上解决了频闪问题,但却牺牲了部分屏幕色准和刷新率。比如小米12的“防闪烁”功能,在开启后刷新率将自动锁死在60Hz,且官方提醒部分区域显色会存在偏差。

  华为与荣耀——OLED+高频PWM,实现续航、色准、护眼兼得。目前,华为与荣耀可以说处于屏幕护眼技术的第一阵营,二者均实现了超高频PWM调光。据了解,这项技术首次应用于荣耀30Pro+上,基于LTPS工艺的OLED屏幕支持了1440Hz调光,华为P50 Pro也采用了此技术;随后,荣耀通过与京东方等屏幕供应商联合创新,更进一步,在荣耀Magic4系列上首创LTPO屏幕的1920Hz超高频PWM调光模式,这也是业界OLED屏幕有史以来最高的调光规格。在保障“原色”的前提下,最大程度降低了屏幕频闪对眼睛的潜在危害,而且兼顾自适应高刷新率和合理功耗。

  在LTPO技术上实现超高频PWM并不容易,需要克服底层硬件限制和软件协调适配,更重要的是需要抛开480Hz调光的通用方案,重新梳理一条路径,这需要持续、大量的研发投入。据荣耀CEO赵明透露,基于对用户体验需求的洞察和对显示技术的前瞻,荣耀工程师前期在实验室进行了大量分析、准备和研究,从驱动IC订制、电路改进、亮度算法调整等方面进行了大量实验,最终联合屏幕供应商以独家屏幕驱动芯片的方式,实现了1920Hz调光频率和 LTPO 屏幕材质的共存,打破了原有的不可能。并且,这项荣耀与京东方等屏幕供应商联合创新的技术已逐渐应用到显示屏、智慧电视领域,为整个电子行业带来了创新价值。

  目前荣耀该项LTPO屏幕技术已经在荣耀Magic4系列上进行了适配。并且在带来更为健康护眼的同时,荣耀还在屏幕上注入了多项自研技术。比如,荣耀Magic4系列基于LTPO屏幕首次推出的自研MotionSync技术,该技术能够根据不同场景的画面渲染速度和手指触控操作,实时、快速、智能地调整屏幕刷新率,有效避免屏幕长时间处在高刷新率状态下的高电量损耗,保证更久的续航体验。

  战略定力,荣耀愿意与供应链共同成长。手机行业供应链已经高度发达,厂商们可以享受供应链提供的最新技术,但大多厂商都处于等待“果实成熟”的阶段,不愿为新技术冒险,而是等技术成熟后,再考虑成本因素,从某一家供应链采购相应的产品。而荣耀坚持“有朋友有未来”的理念,一直与供应链共同成长。比如,荣耀在与高通的合作中,会把对消费者的理解以及产品的构思反馈给高通,与高通一起探讨突破点和创新点。荣耀与京东方等屏幕供应商的合作同样如此,基于自身积累的底层技术优势,不断与行业伙伴解决用户痛点,突破技术难关,推动整个行业、整个产业链向前发展。

  技术实力,荣耀与供应链相互赋能。赵明曾表示,“荣耀会把全世界最优秀的技术为我所用,又把荣耀的能力反哺回馈给全球的产业链,形成一个共赢的正向循环。对于行业痛点的解决与技术的长期攻坚,华为和苹果向我们展现了前沿创新力和不断突破的精神,未来荣耀也将在这种精神支撑下,打破智能终端的体验天花板,实现持续引领。”据了解,目前荣耀拥有1.1万余名员工,其中50%以上为研发人员,拥有全球6大研发中心,100多个创新实验室。凭借这样的技术底蕴,荣耀团队能够将自己的创新实力注入供应链解决方案中,进而实现对产业链的牵引与带动,实现共创共赢。事实上,荣耀与京东方已成立了屏幕的联合创新实验室,以最严苛标准,来提升屏幕体验。LTPO屏幕+1920Hz PWM高频调光技术,就是双方联合创新的成果。


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