LCD显示器原理探究,常见背光技术介绍

2019-07-18 16:31:33 2点赞 9收藏 2评论

方正有矩如黑镜,一触即发万般光,随着我们需求的提高,显示器的地位不仅仅要做到能显示,更要它色彩好、色准强、亮度高、对比大。之前带大家一起了解了显示器的面板,但决定显示器效果的远远不止是面板,还有一点容易被人们忽略的就是——背光。

LCD(液晶)面板本身不会发光,而是通过位于它后头的背光设备发光。那显示器上最常见的有哪些背光,它们又有什么区别呢?

LCD显示器原理探究,常见背光技术介绍

▌背光类型

在很久之前,显示器都是采用了一种叫CCFL(冷阴极荧光灯管)的背光源,高功耗、高发热、寿命短、易老化,同时亮度输出均匀性较差,要做到画面亮度均匀成本较高。

CCFL是一种比较小的灯管,有点类似家里用的那种长条日光灯管,所以想要做到均匀的亮度是比较难的,所以方法就是堆灯管。高低端CCFL显示器主要差别之一就是灯管数量,不同的方案不仅影响背光亮度、均匀性,还会影响温度、功耗,

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灯管多的高端CCFL显示器是很热的,冬天很暖,仿佛桌面放了一个小暖炉,温暖你的手和脸。其功耗很多甚至在一百瓦以上,比一些中低端电脑的功耗还高...

此外CCFL的开机亮度比较暗,也不推荐频繁开关机(会影响寿命),要慢慢进入到工作状态,这一点有点像Hifi系统中的胆机。内部设计需要升压电路、扩散板、反光板,虽然体积比CRT是小不少,但依然做不到很轻薄。

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高端CCFL背光寿命(半衰)在5万小时左右,换算下来基本就是不关机五六年;普通的低端CCFL寿命仅1万小时的样子,用不了多久就会变暗变黄,所以CCFL的显示器如果用来做专业用途,是很依赖校色仪的。

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虽然很多人会说CCFL色彩好,但那只是对于少数高端显示器来说的,普通CCFL显色性并不出色,很难做高显色性、高色域,仅有极少数高端的通过改进荧光粉等方式做到99% AdobeRGB,比如EIZO、NEC当年的一些旗舰,价格显然也很感人。

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 虽然缺点很多,但由于CCFL的优点很突出,所以在淡出视野的那几年,不少高端显示器依然使用CCFL背光。一方面是因为技术成熟、品控好,另一方面是护眼,用久了不疲劳、比较舒服;

 

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由于先天优势,CCFL背光的短波蓝光量少,在长期使用中不容易对视网膜黄斑区造成不可逆损伤。由于CCFL灯管内部含汞,回收处理很麻烦、一不小心就造成环境污染。CCFL的特性依然是弊大于利,被淘汰也是历史的必然。

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我们现在最常见的电脑显示器或者是电视机的背光,都采用了LED(发光二极管)背光源。省电、不热、高亮、长寿,体积很小可以把显示器做的轻薄,从2009年左右还是爆发式流行起来。

由于LED很小,可以做成很密集的点阵背光,亮度均匀性得到了保证。功耗降低到了小几十瓦,寿命也可以轻松达到10万小时以上。

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至于色彩和护眼性方面,还是要区分开来看,LED中可以细分为W-LED、RGB-LED、GB-r-LED。W-LED就是白光LED灯珠,成本低产量高,成为市面上最多见的类型,使用W-LED的显示器除了比较节能外,其他方面甚至不如CCFL,

 

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并且由于LED光源的蓝光量较多,对视网膜伤害比较大,多数还是蓝光LED+黄色荧光粉的方案,蓝光量就更大了(波长在415~460nm之间为高能有害蓝光)。目前有效减少视力危害的方法,无非就是减少最大强度和总量,换句话说就是“降低显示亮度、少看屏幕”。

 

需要注意的是,只是普通的W-LED背光比较差,高端的RGB-LED和RB-r-LED可并非如此。

 

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RGB-LED故名思意,是RGB三色的LED背光,亮度大、对比度高、色域极广。由于绿光LED光效较低,一般采用“1R2G1B或2R1G1B”的配比。缺点就是成本巨tm高昂,十几年前HP、SOYO做了很多RGB背光的显示器,目前已经淡出视野。

 

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目前最多见的是经过改良后的GB-r-LED,成本介于RGB-LED和W-LED之间,去掉了RGB中的红光LED,改用红色荧光粉,市面上超广色域显示器大多用的这种背光,比如Asus的PA249Q、PA279Q,LG的27EA83,Dell的U2413、U2713H、U3014,Eizo的CG246,NEC的PA242W、PA272W等等。

 

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这种级别的背光优势才算是真正超越了当年的高端CCFL,把弟弟W-LED甩出一大截,不仅亮度给力,色彩表现也相当优异。但也不是没有缺点,因为R、G、B三色的LED衰减速度是不同的,用久了产生的衰减色偏是校色都救不回来的。

 

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 这几年也开始出现三星量子点QLED以及OLED自发光,原理更加复杂了,简单的说就是QLED色彩较好,OLED色彩、亮度、对比度、均匀性、延迟等都很好。(当然,OLED已经不算液晶显示器了)

▌调光方式

虽然W-LED背光比起CCFL更容易引起疲劳,但很多时候导致我们眼镜疲劳的往往是调光方式。这一点相信很多玩儿手机的玩家们比较熟悉。

调光方式目前主要分为PWMDC调光。DC调光就是单纯改变功率从而改变屏幕亮度,优点在于无闪烁、不伤眼,但会根据亮度的降低影响色彩表现;

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 而PWM调光则是通过很高频率的电源开关、改变亮屏息屏的时间差,利用人的视觉残留,让你觉得屏幕明暗变化了,优势在于比起DC它能实现更低的亮度,缺点主要就是闪烁伤眼了。因为LED没有余晖效应,低频PWM调光对于肉眼来说刺激更大,高频相对好一点。

▌总结

影响色彩的也不完全是背光,如果说背光决定了色彩的下限,那么显示器中的滤色片则决定了色彩效果的上限。

 

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大多正规厂商的显示器都是符合标准的(欧盟IEC62471),你不用太担心买到伤眼的显示器,但很多不知名的低价杂牌显示器,或许能给你高分辨率高刷新率,但背光好坏你买之前并不会知道。贵的东西有贵的道理,有些是看得见的原因,有些是看不见的原因,所以不要太贪便宜。

虽然W-LED不怎么样,但GB-r-LED确实不错,科技是在发展的,有问题总能找到解决办法,未来总有更好的背光,能兼顾亮度、色彩、护眼。

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