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顯示器有無原廠背光的區别

生活 更新时间:2024-07-29 22:26:00

相信當大家在選購一款顯示器的時候,第一時間會關注的應該都會是它的紙面數據了。對于遊戲玩家來說,第一眼看的可能是分辨率、刷新率、響應時間,而對于有創作需求的用戶來說,可能會是分辨率、色準、色域、校色等等的參數。對于顯示器有進一步了解的用戶可能會再留意顯示器的面闆等等。

顯示器有無原廠背光的區别(聊聊顯示器背光的那些事)1

而有的時候,用戶在網上會發現「嗯?這個顯示器看着還行啊,同樣參數的顯示器,某牌子要三、四千,但這個牌子才一千塊不到,太劃算了,買!」然而買回去之後才發現,顯示器的素質比想象中的要差很多,例如亮度超低、陰陽屏等等等等。為什麼會出現這樣的情況呢?通常是因為顯示器的背光素質不行。

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那顯示器的背光是什麼東西呢?最簡單來說,顯示器内部是由兩部分組成的,面闆以及背光。面闆就是我們看得的部分,而背光就是讓面闆可以顯示内容的部分。市面上主流的LCD顯示器都是需要依靠背光源才可以有光來顯示東西,而背光就是用于控制這個光源的東西。

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陰陽屏

如果背光做得不好或者是被廠家偷工減料的話,有可能會出現各種各樣的問題,最突出的就是陰陽屏。那麼,顯示器的背光到底是怎麼樣的呢?就讓筆者帶大家一起看看。

從LCD顯示器誕生之初,背光就一直存在了,因為LCD的特性使得它必須要有一個光源才可以把畫面内容顯示出來。在一開始LCD普及,直到2010年左右,LCD顯示器用的都是CCFL背光,也就是那種和家裡光管有點像的冷陰極熒光燈管來作為光源的。而在那之後,LED背光就因為更加節能以及造價更加低廉又成為了顯示器廠商的首選。

在LED背光普及之後,為了彌補數量最多的WLED背光其色彩表現不如高端CCFL顯示器的劣勢,各廠家也是使出了渾身解數去改良LED背光,不過直到現在,最主流的背光方式也仍然是WLED。

至于實現背光的方式目前有兩種,分别是側入式背光以及直下式背光。前者成本較低,不過效果沒有後者好,而後者背光效果最好,而且對于日益增多的HDR影視需求來說也是一個非常好的配置。當然了,最後不得不提一個被大家争議很久的東西了,那就是DC以及PWM調光。

背光種類

要了解顯示器的背光,就不得不提到CCFL以及LED了。這兩種是過去以及目前LCD顯示器所用的背光方式(不需要背光的OLED不在此限)。

CCFL

CCFL的全稱是冷陰極熒光燈管,是過去一段很長時間LCD顯示器使用的背光方式,現在已經被淘汰。其發光原理被隋性氣體充滿的冷陰極燈管中擁有一個電場,當電場激發氣體中的水銀蒸氣,水銀蒸氣就會發出紫外光。由于人眼看不到紫外光,因此冷陰極燈管中會塗滿一層熒光層,螢火層受到高能紫外光的沖擊會産生可見光。

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以前的顯示器一般都會有數條至十幾條CCFL燈管,而高端的CCFL顯示器其燈管數量也是最多的,因此功耗也會比較高。另外CCFL背光顯示器的壽命其實也不是很長,一般好的CCFL顯示器在5、6萬個小時的使用之後就會變暗變黃。由于CCFL本身的特性,其藍光水平是比較低的,一般來說與紅光接近,最高的一般是綠光,因此會有不少人認為其比較護眼。

LED

不過,CCFL背光整體來說還是弊大于利,其一當然就是功耗大,發熱量也高,第二是其厚度,在現今大衆追求纖薄顯示器的時代CCFL明顯是不符合大衆需要的,因此就出現了第二種背光方式,也就是現在市面上的顯示器基本上都采用的LED背光了。

LED發光二極管顧名思義就是以LED來發光的。相比起CCFL,LED的體積更小也更為節能,因此制造商可以造出更薄的顯示器以及電視。此外,LED背光的壽命比起CCFL的也更長。LED根據不同材料可以發出不同波長的光線,因此LED背光又可以分為WLED,RGB LED,GB-r-LED以及RB-g-LED。

WLED – 主流大衆的背光

市場上主流的都是藍光LED,透過在LED燈上覆蓋一層發出黃光的熒光粉,以藍光加黃光的方式來産生白光,再透過濾色鏡來發出紅藍綠三色。這就是WLED,它同時也是最為廉價的LED背光方式。不過由于LED本身是發出藍光的,因此在光譜上看,WLED的顯示器其藍光水平是要遠遠高于紅綠兩色的。而且一般WLED背光的顯示器,其色域也不會太過突出。

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由于過量的藍光對于眼睛會有一定危害,因此不少顯示器以及電視廠商都會在他們的WLED顯示器上加入各種濾藍光功能,這也是為什麼很多廠家都會宣傳濾藍光的原因,因為現在基本上沒有多少廠家的顯示器不是WLED背光的了。而藍光對于眼睛的潛在風險筆者在之前關于有害藍光的超能課堂内已經詳細說明過,有興趣的朋友可以點擊這個連接看看。

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一般WLED顯示器光譜

KSF LED – 加料魔改版WLED

既然WLED的色域不夠好,但又是顯示器背光最具性價比之選,那麼有沒有可能把把WLED改良成擁有高色域呢?這就是KSF WLED的由來。這個在筆者認為其實是WLED的一種改良款,因為其本身也是用的藍光LED配上一層熒光粉,隻不過這層熒光粉是經過廠家改進的。

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LG UltraGear 27GL83A 光譜圖片來源:ixbt

以在這方面最為著名的LG為例,他們旗下的NANO IPS面闆就是用加料的背光,具體來說是在LED燈外覆蓋了一層K2SiF6:Mn4的氟化物熒光粉,因而可以讓屏幕達到95%的DCI-P3色域,這也是NANO IPS面闆色彩好的原因。

RGB LED – 高貴的原色直出

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這是一個現今很難找到的背光方式了。RGB LED相比起WLED,區别就是後者是用藍光LED配上熒光粉來發出白光,而前者就是實打實的以紅藍綠色LED來發出相應顔色的光,不需要透過濾光鏡來篩出不同波長的光,因此理論上其色彩會更加純正,色域也會更廣,甚至超越了高端的CCFL背光的顯示器。

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RGB LED背光在以前隻會在專業級别的顯示器上出現,例如HP的LP2480zx、三星XL20等,因為其成本非常高昂,以及不同顔色的LED燈的衰減程度等,現在則是基本上消聲匿迹了。前陣子Realme發布過一款SLED電視,用的也是RBG LED背光,但似乎是以紅藍綠三色組合為白光再以濾光鏡轉回三色的,因此效果如何也成疑。

GB-r LED/RB-g LED – 折衷版的原色直出

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雖然RGB LED背光很昂貴,但是其超廣色域對于專業用戶來說是非常難得的。因此也有廠商絞盡腦汁,節省一點成本但仍可保留大部分RGB LED優點的背光方式,那就是GB-r LED以及RB-g LED了。這兩種背光都是RGB LED的變種,分别是把RGB中的紅色LED以及綠色LED替換成了紅色及綠色的熒光體,從而達到降低成本的目标。從理論上來說,它們也的确是可以做到接近RGB LED的光譜水平的。

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BenQ PG2401PT 光譜

以明基的PG2401PT顯示器為例,. 其光譜中的綠光水平已經接近藍光的程度了,紅光的水平也是比起普通WLED高不少,就是紅光的範圍太寬而已。

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BenQ SW2700PT 光譜

而RB-g LED就更跨張了,再以明基旗下的SW2700PT顯示器為例,從光譜上來說紅綠光的水平基本上持平了,幾乎達成了完美的RGB形态,可以說是很純淨的RGB三原色了。

不過,目前無論是GB-r LED還是RB-g LED背光的顯示器也是比較少見,至少在消費級主流裡是這樣。

QLED – 從有背光到無背光的第一步

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三星 C24FG70 光譜

目前的QLED就是一個背光方式,因為三星現在的QLED就是以藍光的LED背光來激發前面的量子點增強膜,從而獲得更廣的色域以及色彩表現。由于目前QLED的背光是以藍光LED作為背光,與WLED以及RGB LED都有點不同,因此筆者也把它算進來。至于QLED的詳細說明大家可以在這篇超能課堂内找到。

小結

WLED是目前最為主流的顯示器背光方式。RGB LED以及其衍生出的GB-r LED和RB-g LED在色彩上都很驚豔,不過最主要問題還是三種顔色的LED衰減速度不一樣,因此即便其開箱時擁有非常好的顯示效果,但是當用了一段時間後會出現各種色彩上的問題。加上WLED在各大廠家的手中被玩出了花樣,例如改進或更換熒光粉等等,色彩表現也可以做得非常好,這類顯示器的代表通常是NANO-IPS,所以現今也是很少顯示器會用上三色LED的背光。至于QLED,目前它的色域以及色彩表也是不錯的,但它的未來是屬于無背光,因此在此不多作讨論。

背光方式

好了,現在我們對于主流顯示器的背光方式有了解,那麼背光又是怎麼照亮屏幕的呢?相信有的人可能會說「直接從後面照出來啊」這說法也沒錯,不過直接從後面照出來是屬于直下式背光,其實還有一種側入式背光。

側入式背光

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那側入式背光(Edge Lit)是什麼意思呢?簡單來說就是把LED燈條布置在屏幕的四邊上,從邊上把光照下來。由于這樣的背光方式直接使用的話,顯示器的中央區域亮度會不足而邊上會很亮,因此側入或背光都是需要以擴散片來把光線修正為均勻的光源來達到光學擴散的效果。側入式背光對于背光要求不高的顯示器來說也是最為高性價比的方式。

目前市面上的側入式背光一般都是以四邊、上下或者左右的方式來實現。靠單邊來實現背光的通常效果也不會很好,畢竟依靠單條LED燈條來照亮整個屏幕還是會有點吃力。

不過,側入式背光還是有一個不好的地方,那就是有機會導緻陰陽屏。陰陽屏指的是顯示器屏幕在純黑畫面時會出現大面積的泛白現象,或者在顯示純白背景時部分區域會顯得比其他地方更黃或者更暗,簡單來說就是亮度或者色彩不均勻。

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LG UF9500圖片來源:RTings

這是由于側入式背光的光源如果控制得不當的話,例如導光闆有問題或者位置不當的話,光源就不能夠均勻的散布在面闆所有地方。當然,目前基本上是沒有側入式背光的顯示器可以完全做到沒陰陽屏的,廠家隻夠透過技術手段降低屏幕受陰陽屏影響的面積。

另外之前有讀者留言問過,側入式背光可不可以做到觀看HDR所需要的背光分區?答案是可以的。以上下側入式背光的顯示器為例,實現背光分區的方法就是開關每邊LED燈條上每組LED燈(不是每個),讓上下兩邊對應的每組LED燈可以同時開啟與關閉。更高級一點的話廠家也可以做到隻亮上面那組而不亮下面那組。

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類似這樣的分區

通常由于成本以及背光條件所限,側入式背光顯示器的背光分區也不會很多,一般是從8到32個左右。不過,不管是8個還是32個,由于分區隻能夠是上下或者左右,因此其HDR效果也不會很好。

直下式背光

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直下式背光(Direct Lit)是指把LED光源直接放置于屏幕下面,讓光線直接照在像素陣列上。相比于側入式背光,直下式背光可以說是完全吊打前者的,因為直下式背光一般可以讓光線更加均勻,二來直下式背光的顯示器也可以讓不同部分的光源暗下去,做到更高的動态對比度(當然動态對比度沒什麼用就是了)。相對于側入式背光而言,直下式背光比較少出現陰陽屏的問題。

而在進入到HDR時代後,直下式背光也得到進一步的發展,那就是全陣列式背光(Full Array)。從前者基礎上演變而來的全陣列式背光造價更高昂,可以擁有更多的LED燈珠用來劃分成更多區域,因此也可以擁有更精準以及更細緻的局部控光能力。有需要時,對應區域的LED燈會全部亮起或關掉。

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目前采用全陣列式背光的顯示器上最高的背光分區數量是2000個,而一般消費級高端顯示器的背光分區數量是在1000個左右,當然,500個乃至更少的分區背光數量也是有的。

調光方式

在調光方面,目前主流用的有兩種,一種是DC調光,一種是PWM調光。

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圖片來源:NotebookCheck

DC調光

DC(Direct Current)調光很好理解,作為最早的LCD顯示器背光亮度控制方式,它就是單純的透過改變LED燈的功率來控制亮度。當需要高亮度時就把功率拉高,而需要低亮度時就把功率降下來。不過DC調光的問題在于成本較高,而且對于電路的要求很高,因此廠商就想出了另一種方法,那就是PWM調光。

PWN調光

PWM(Pulse Width Modulation)調光指的是以極快速開關屏幕背光的方式,也就是頻閃,來騙過人眼,讓人以為看到不同水平的亮度。筆者以1和0作為例子,1代表開啟背光,0代表關閉背光。例如在100%亮度時,自然是沒有必要關閉背光,讓其一直以111111的方式長亮就可以了;當在50%亮度時,背光就需要有一半的時間處于關閉的狀況,因此背光就會是在1100110011的情況下運作;而在25%亮度時,背光就需要以10001000100的方式運作。

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這樣的調光優勢很明顯,那就是廠家易于調校,并且顯示器功耗也更低。但是缺點也很明顯,那就是背光的快速開關雖然人眼看不見,但是對于眼睛的刺激可能會較大,這也是為什麼有的人看一會顯示器就會覺得頭痛的原因。

不過,PWM調光其實也可以分為高頻以及低頻兩種,高頻即是指閃爍的頻率更高,這類的PWM調光對人眼的刺激比起低頻的要少很多。另外為了解決PWM頻閃所帶的問題,目前有的顯示器以及手機會DC以及PWM調光一起用,就常見的就是在最高亮度左右,屏幕會以DC調光的方式來工作,而在低亮度下則切換至PWM調光。

總結

在現今LED已經成為LCD最最最主流的背光方式之下,WLED加側入式背光再配上PWM調光是其中最為有性價比的方案,市場上的顯示器也有很大一部分是這種組合的。當然,高端的顯示器當然不在此列,全陣列式背光的顯示器也是有不少,至于RB-g LED這樣的背光,雖然很少見,但是至少在幾年前也是有存在過的。

而背光是除了面闆以外另一個很影響顯示器的部分,兩者可以說是五五開。如果背光做得不好或者是被廠家偷工減料的話,那麼有可能會出現各種各樣的問題,例如陰陽屏、亮度奇低,漏光嚴重等的問題,而背光往往是屬于用戶看不到的數據。因此如果像文首那樣,看到一個紙面參數還不錯、但是價格奇低的顯示器,那麼就要當心了。

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