自1996年起,每一年的6月6日都是“全國愛眼日”。這一國家節日的制定,初衷是為了提醒人們在春夏交替之際,預防空氣中污染物傳播加快,眼疾頻發。而近幾年,随着互聯網、通訊技術,以及電子設備的發展,“顯示”已代替自然因素,成為了眼科疾病高發的主要原因。無處不在的高亮度電子大屏、工作必須面對的電腦屏幕、還有日常使用的手機觸控屏等,都在讓雙眼承受着一定程度的疲勞和傷害。
在衆多電子設備中,手機“陪伴”人們的時間最長,護眼問題也最受關注。健康時報的調研數據顯示,超三成人每天使用手機5小時以上。在手機已成為社交、娛樂、支付、辦公等重要工具的當下,想要讓人們降低手機使用時間,顯然不現實。于是,護眼的重任就落到了各手機品牌廠商和面闆廠商身上。在今年“全國愛眼日”,京東方和榮耀等廠商攜手開啟了線上“護眼顯示周”系列活動,提升社會大衆對當下健康顯示技術的了解和關注,引領行業健康顯示的創新發展風潮。
從LCD時代到OLED時代,護眼仍是難題
手機發展以來,LCD(液晶顯示屏)基本成為了絕大部分手機的标配,但其帶來的藍光問題也為手機“護眼”設置了第一道路障。這裡所說藍光,是指屏幕發出的波長在415-455nm之間的高能短波藍光。眼睛長期暴露在這種光線下,會導緻近視、白内障甚至黃斑病變。由于LCD所有畫面的顯示都需要依靠一個統一的白色背光源,且其發光材質很難找到健康護眼的材料代替。所以,手機廠商隻能在軟件層或算法層對傳輸光源中的藍光含量進行限制,比如手機常用的防藍光軟件、深夜模式等。但該方案由于減少了呈色必備的藍光,色彩會發生一定偏移,一般會出現屏幕泛黃,亮度和對比度明顯降低的情況,影響視覺觀感。
近兩年,随着手機廠商對設備要求的提高,兼具輕薄、柔韌性、高對比度、低功耗的OLED屏逐漸成為了手機廠商的新寵兒。相關數據顯示,到2021年底時,智能手機采用OLED屏的比例已經高達45%左右,預計2022年,這個比例将提高到60%。可見,OLED時代的到來已勢不可擋。與LCD的工作原理不同,OLED屏無需背光源,可通有機材料與光子結合直接變成紅綠藍三原色。并且,這些有機材料在不影響色彩呈現的前提下,可進行波段調節,從源頭上對有害藍光進行遏制。目前市面上的OLED的藍光輻射量,最大要比普通的LCD低70%。不過,OLED屏雖然解決了有害藍光,但其“頻閃”問題卻成為了手機“護眼”的又一大難題。
解決頻閃問題,華為和榮耀已走在行業前列
在不同光線環境下,手機屏幕需要做出相應的亮度調節才能保證顯示内容不受影響。因為LCD依靠一個統一的白色背光源發光,所以通過改變光源器件的電壓大小,就可以實現整塊屏幕亮度的調節,業内把這種調光方式稱作DC調光。但OLED屏幕是自發光,屏幕的亮度是由電流通過每個像素單元的有機材料産生,而一塊OLED屏幕上有近百萬個像素單元,輕微的電流波動就會導緻不同像素之間的亮度差異,出現偏色等情況,而且越低的亮度這種現象越明顯,所以OLED屏無法完全适配DC調光方案。
OLED屏目前主要通過PWM調光——不靠改變功率,而是通過屏幕不停的亮、滅交替,欺騙肉眼實現亮度調節。在屏幕亮、滅的過程中,滅屏狀态持續時間越長,屏幕給肉眼的觀感就是亮度越低。點亮的時間越長,滅屏時間就相應減少,屏幕就會變亮。但是在暗光環境中,如果PWM“亮屏-滅屏”頻率較低,人眼就會明顯感知到屏幕閃爍,而長期盯着閃爍的屏幕很容易導緻視覺疲勞,甚至有人會出現偏頭疼、頭暈、惡心等症狀。提高頻率雖然可以解決這一問題,但會在一定程度上提高功耗,降低續航。如何對PWM調光方式進行科學優化,合理解決頻閃問題,各家手機廠商給出了不同的解決方案。
iPhone——以軟件護眼為主,力求更好的續航和更優的畫面效果。為解決暗光環境下的頻閃問題,蘋果曾在上一代産品iPhone12 Pro /Max上,采用高亮度硬件DC調光 低亮度PWM調光的方式。當屏幕亮度高于25%時,内置硬件将會在屏幕的每一個亮、滅過程中加入一個或多個亮屏動作,大大縮減亮滅之間的空隙從而降低肉眼感知,低于25%時就會切到正常PWM調光頻率。兩種模式之間的切換,雖在一定程度上緩解了屏幕閃爍,但也增加了手機功耗,還會造成畫質不同等問題。iPhone13系列果斷摒棄了這一方案,整個屏幕統一采用了全亮度為480Hz的PWM調光。雖然“亮屏-滅屏”的頻率得到了提升,但仍舊無法達到頻閃1250Hz以上的健康指标。iPhone13系列想要緩解頻閃,隻能通過暗夜模式、關掉原色、關掉白點值等軟件護眼方式,但都無法從根源上實現護眼效果。
米OV——以類DC調光為主,頻閃問題有效優化,但體驗仍有提升空間。米OV在優化PWM調光上,目前均采用了類DC調光方案,通過硬件或者軟件算法,在低亮度下更大限度的提升“亮屏-滅屏”效率,同時對低電流造成的色階和噪點進行優化。這種方案雖然在一定程度上解決了頻閃問題,但卻犧牲了部分屏幕色準和刷新率。比如小米12的“防閃爍”功能,在開啟後刷新率将自動鎖死在60Hz,且官方提醒部分區域顯色會存在偏差。
華為與榮耀——OLED 高頻PWM,實現續航、色準、護眼兼得。目前,華為與榮耀可以說處于屏幕護眼技術的第一陣營,二者均實現了超高頻PWM調光。據了解,這項技術首次應用于榮耀30Pro 上,基于LTPS工藝的OLED屏幕支持了1440Hz調光,華為P50 Pro也采用了此技術;随後,榮耀通過與京東方等屏幕供應商聯合創新,更進一步,在榮耀Magic4系列上首創LTPO屏幕的1920Hz超高頻PWM調光模式,這也是業界OLED屏幕有史以來最高的調光規格。在保障“原色”的前提下,最大程度降低了屏幕頻閃對眼睛的潛在危害,而且兼顧自适應高刷新率和合理功耗。
在LTPO技術上實現超高頻PWM并不容易,需要克服底層硬件限制和軟件協調适配,更重要的是需要抛開480Hz調光的通用方案,重新梳理一條路徑,這需要持續、大量的研發投入。據榮耀CEO趙明透露,基于對用戶體驗需求的洞察和對顯示技術的前瞻,榮耀工程師前期在實驗室進行了大量分析、準備和研究,從驅動IC訂制、電路改進、亮度算法調整等方面進行了大量實驗,最終聯合屏幕供應商以獨家屏幕驅動芯片的方式,實現了1920Hz調光頻率和 LTPO 屏幕材質的共存,打破了原有的不可能。并且,這項榮耀與京東方等屏幕供應商聯合創新的技術已逐漸應用到顯示屏、智慧電視領域,為整個電子行業帶來了創新價值。
目前榮耀該項LTPO屏幕技術已經在榮耀Magic4系列上進行了适配。并且在帶來更為健康護眼的同時,榮耀還在屏幕上注入了多項自研技術。比如,榮耀Magic4系列基于LTPO屏幕首次推出的自研MotionSync技術,該技術能夠根據不同場景的畫面渲染速度和手指觸控操作,實時、快速、智能地調整屏幕刷新率,有效避免屏幕長時間處在高刷新率狀态下的高電量損耗,保證更久的續航體驗。
榮耀與供應鍊相互賦能,共同推進行業發展
手機行業為了屏幕護眼,都在“内卷”,為何是榮耀攜手供應鍊率先實現突破?
戰略定力,榮耀願意與供應鍊共同成長。手機行業供應鍊已經高度發達,廠商們可以享受供應鍊提供的最新技術,但大多廠商都處于等待“果實成熟”的階段,不願為新技術冒險,而是等技術成熟後,再考慮成本因素,從某一家供應鍊采購相應的産品。而榮耀堅持“有朋友有未來”的理念,一直與供應鍊共同成長。比如,榮耀在與高通的合作中,會把對消費者的理解以及産品的構思反饋給高通,與高通一起探讨突破點和創新點。榮耀與京東方等屏幕供應商的合作同樣如此,基于自身積累的底層技術優勢,不斷與行業夥伴解決用戶痛點,突破技術難關,推動整個行業、整個産業鍊向前發展。
技術實力,榮耀與供應鍊相互賦能。趙明曾表示,“榮耀會把全世界最優秀的技術為我所用,又把榮耀的能力反哺回饋給全球的産業鍊,形成一個共赢的正向循環。對于行業痛點的解決與技術的長期攻堅,華為和蘋果向我們展現了前沿創新力和不斷突破的精神,未來榮耀也将在這種精神支撐下,打破智能終端的體驗天花闆,實現持續引領。”據了解,目前榮耀擁有1.1萬餘名員工,其中50%以上為研發人員,擁有全球6大研發中心,100多個創新實驗室。憑借這樣的技術底蘊,榮耀團隊能夠将自己的創新實力注入供應鍊解決方案中,進而實現對産業鍊的牽引與帶動,實現共創共赢。事實上,榮耀與京東方已成立了屏幕的聯合創新實驗室,以最嚴苛标準,來提升屏幕體驗。LTPO屏幕+1920Hz PWM高頻調光技術,就是雙方聯合創新的成果。
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