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手机护眼屏为什么会成为趋势

随着智能手机在人们日常生活中的应用场景不断拓展,手机已经成为连接现实世界与数字世界的一道桥梁,但在作为人机交互的智能终端之前,手机首先是一台显示设备,当下的旗舰手机,屏幕尺寸普遍已经突破6.5英寸,折叠屏手机更是让屏幕尺寸高达7英寸以上,更大的屏幕、更高的亮度,使得手机用眼健康成为热门话题。

数据显示,我国消费者使用手机时长在不断增加,每天花在手机上的时间占比平均为19.54%,约4.7个小时。同时,受手机使用影响,我国青少年近视率也越来越高,统计显示,2018年全国儿童青少年的总体近视率53.6%,2020年全国儿童青少年总体近视率为52.7%。

“护眼手机”成为产品关键词,同时如何“护眼”也成为手机产业链企业亟待解决的痛点,在解决“护眼”问题这条路上,产业链企业都经过了哪些技术演变?还存在哪些挑战?

从护眼模式到护眼屏

产业链围绕“护眼”的相关探索由来已久。手机液晶屏对人眼的危害主要由蓝光和频闪导致。液晶屏幕点亮时发出的高能蓝光可以穿过视网膜,对眼球末端的黄斑区造成伤害,从而导致视力受损,同时蓝光也是导致使用手机时产生视觉疲劳的主要原因之一。

在解决蓝光危害方面,从苹果公司在2015年更新的IOS 9系统中加入“护眼模式”(Night Shift)起,该解决方案在行业迅速普及并沿用了八年。在基于硬件的防蓝光技术出现前,大部分的护眼模式是通过智能调色,增加黄、红、绿的色调以及降低屏幕亮度来使屏幕变暗变黄,在护眼模式下,亮起的屏幕会变得柔和一些,可以减少高亮屏幕对眼睛的刺激,特别是在暗光环境下对眼睛的刺激尤为明显,开启护眼模式从而减少蓝光的发出,给眼睛带来适当的保护。

手机屏幕的频闪问题同样不容忽视,幅度较大的频闪对人的视觉系统有刺激作用,会产生不舒适的感觉,眼睛长期暴露在频闪环境下,可造成视觉细胞受损,导致视力下降。据IEEE(电气和电子工程师协会)相关文献指出,屏闪频率低于 1250Hz 以下,就会造成眼睛胀痛、偏头痛等不适。所以OLED 屏幕亮度越低(频闪频率越低),对人眼的刺激越大。

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为解决频闪问题,新型的DC调光和PMW调光技术随之出现,DC调光的原理很简单,是通过提高或降低屏幕电路功率来改变屏幕的亮度,功率调大,屏幕就亮,功率变小,屏幕就暗,使用过程中几乎没有频闪,该种调光方式多用于LCD屏幕手机上。

随着全面屏和曲面屏手机的普及,柔性OLED屏逐步取代LCD屏已经成为行业趋势,TrendForce集邦咨询的数据显示,采用OLED屏幕手机渗透率在2023年可达到50.8%,2026年则预计超越六成。而PWM调光则是OLED屏幕手机的主流调光技术之一。来自IDC智能手机市场报告也指出,2023年,消费者对于手机屏幕的高分辨率需求将会下降,但是对于高刷新率和护眼功能要求提高,尤其是随着 OLED 屏幕使用率的进一步提升,高频 PWM 调光技术也会更加普及。

采用PWM调光的OLED屏幕并不是持续发光的,而是不停地点亮、熄灭,点亮,熄灭……当频率快到一定程度时,人眼产生视觉残留,就会认为屏幕一直在亮。要实现减少频闪的护眼目的,就需要采用超高频调光,这也成为与护眼模式同步实现的主流方案。

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PWM调光技术原理图。

在手机屏幕不发生材质替代的前提下,很长一段时间内,调光技术的变革将成为产业链攻坚的重点方向之一。

依然存在挑战

2023年5月,荣耀发布了一款“零风险调光护眼屏”手机荣耀90,采用了3840Hz的超高频调光屏幕,将“护眼屏”技术争议带到了风口浪尖。该机发布后,华为终端BG CTO李小龙发表评论“超过1440Hz频率的PWM调光对护眼的收益几乎为零”,暗示PWM调光技术有实际瓶颈。

据了解,目前市面上的护眼屏比较常见的是1920Hz或2160Hz高频PWM调光,理论上频率越高,护眼效果越好。IEEE Std1789-2015国标规定,当屏幕闪烁频率高于3125Hz时,频闪对人眼无风险。国标中也规定,灯具频闪必须达到3125Hz才能称为护眼灯,因此荣耀90高达3840Hz的调光频率有其实际市场意义,可以成为产业链企业探索的方向之一。

由中国手机设计大赛设计监测分析组权威发布的《2023中国手机设计监测报告》指出,护眼正成为手机厂商新的着力点,包括类DC调光、动态光护眼技术等都将在保证用户观看舒适的前提下,降低夜间使用电子屏幕对睡眠的影响,保障长时间使用的视力健康。

同时报告指出,现有的手机护眼技术存在着一定的局限性,以较为成熟的“护眼模式”为例, 在该模式下,现有技术仅能去除约30%的蓝光,对视力的保护作用有限,此外在该模式下屏幕发黄发暗,视觉体验较差。

作为备选,硬件层面的去蓝光技术已经出现,通过微调LED背光源将蓝光峰值波长从450nm变为460nm,从而大大减少蓝光对眼睛的损害。这种手段更加彻底,能够过滤掉约85%的蓝光且屏幕显示效果不会发黄,但由于成本较高普及难度比较大。

目前主流的PWM调光技术同样存在一定争议,首先由于高频PWM调光的工作原理需要精准控制LED面板亮度来实现,这极大地增加了屏幕的成本。其次由于亮度变化频率高,导致屏幕易老化,缩减了手机的使用周期,同时另一反对观点指出,无论宣传的调光频率如何,PWM 调光在低亮度水平(低于10至15尼特)下的性能仍然与指定数字无关。

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多种亮度条件下的频闪效果。

IDC高级分析师对天鹅奖研究组记者表示,有多种因素导致PWM调光对眼睛健康的整体影响。虽然较高频率的PWM调光可以减少人眼可察觉的闪烁,但频率、波动深度、占空比和环境照明条件之间的相互作用目前尚未完全明朗,从而导致了相关话题的争论。

包含高刷、护眼、折叠等要素在内的手机屏幕新技术和新卖点的增加,根本上是显示面板产业链不断升级进化的结果,随着手机显示屏本土化替代的加速,包括护眼技术升级在内的更多惊喜值得期待。



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