超能课堂(254)：显示器背光的那些事

相信当大家在选购一款显示器的时候，第一时间会关注的应该都会是它的纸面数据了。对于游戏玩家来说，第一眼看的可能是分辨率、刷新率、响应时间，而对于有创作需求的用户来说，可能会是分辨率、色准、色域、校色等等的参数。对于显示器有进一步了解的用户可能会再留意显示器的面板等等。

而有的时候，用户在网上会发现「嗯？这个显示器看着还行啊，同样参数的显示器，某牌子要三、四千，但这个牌子才一千块不到，太划算了，买！」然而买回去之后才发现，显示器的素质比想象中的要差很多，例如亮度超低、阴阳屏等等等等。为什么会出现这样的情况呢？通常是因为显示器的背光素质不行。

那显示器的背光是什么东西呢？最简单来说，显示器内部是由两部分组成的，面板以及背光。面板就是我们看得的部分，而背光就是让面板可以显示内容的部分。市面上主流的LCD显示器都是需要依靠背光源才可以有光来显示东西，而背光就是用于控制这个光源的东西。

如果背光做得不好或者是被厂家偷工减料的话，有可能会出现各种各样的问题，最突出的就是阴阳屏。那么，显示器的背光到底是怎么样的呢？就让笔者带大家一起看看。

从LCD显示器诞生之初，背光就一直存在了，因为LCD的特性使得它必须要有一个光源才可以把画面内容显示出来。在一开始LCD普及，直到2010年左右，LCD显示器用的都是CCFL背光，也就是那种和家里光管有点像的冷阴极荧光灯管来作为光源的。而在那之后，LED背光就因为更加节能以及造价更加低廉又成为了显示器厂商的首选。

在LED背光普及之后，为了弥补数量最多的WLED背光其色彩表现不如高端CCFL显示器的劣势，各厂家也是使出了浑身解数去改良LED背光，不过直到现在，最主流的背光方式也仍然是WLED。

至于实现背光的方式目前有两种，分别是侧入式背光以及直下式背光。前者成本较低，不过效果没有后者好，而后者背光效果最好，而且对于日益增多的HDR影视需求来说也是一个非常好的配置。当然了，最后不得不提一个被大家争议很久的东西了，那就是DC以及PWM调光。

背光种类

要了解显示器的背光，就不得不提到CCFL以及LED了。这两种是过去以及目前LCD显示器所用的背光方式（不需要背光的OLED不在此限）。

CCFL

CCFL的全称是冷阴极荧光灯管，是过去一段很长时间LCD显示器使用的背光方式，现在已经被淘汰。其发光原理被隋性气体充满的冷阴极灯管中拥有一个电场，当电场激发气体中的水银蒸气，水银蒸气就会发出紫外光。由于人眼看不到紫外光，因此冷阴极灯管中会涂满一层荧光层，萤火层受到高能紫外光的冲击会产生可见光。

以前的显示器一般都会有数条至十几条CCFL灯管，而高端的CCFL显示器其灯管数量也是最多的，因此功耗也会比较高。另外CCFL背光显示器的寿命其实也不是很长，一般好的CCFL显示器在5、6万个小时的使用之后就会变暗变黄。由于CCFL本身的特性，其蓝光水平是比较低的，一般来说与红光接近，最高的一般是绿光，因此会有不少人认为其比较护眼。

LED

不过，CCFL背光整体来说还是弊大于利，其一当然就是功耗大，发热量也高，第二是其厚度，在现今大众追求纤薄显示器的时代CCFL明显是不符合大众需要的，因此就出现了第二种背光方式，也就是现在市面上的显示器基本上都采用的LED背光了。

LED发光二极管顾名思义就是以LED来发光的。相比起CCFL，LED的体积更小也更为节能，因此制造商可以造出更薄的显示器以及电视。此外，LED背光的寿命比起CCFL的也更长。LED根据不同材料可以发出不同波长的光线，因此LED背光又可以分为WLED，RGB LED，GB-r-LED以及RB-g-LED。

WLED – 主流大众的背光

市场上主流的都是蓝光LED，透过在LED灯上覆盖一层发出黄光的荧光粉，以蓝光加黄光的方式来产生白光，再透过滤色镜来发出红蓝绿三色。这就是WLED，它同时也是最为廉价的LED背光方式。不过由于LED本身是发出蓝光的，因此在光谱上看，WLED的显示器其蓝光水平是要远远高于红绿两色的。而且一般WLED背光的显示器，其色域也不会太过突出。

由于过量的蓝光对于眼睛会有一定危害，因此不少显示器以及电视厂商都会在他们的WLED显示器上加入各种滤蓝光功能，这也是为什么很多厂家都会宣传滤蓝光的原因，因为现在基本上没有多少厂家的显示器不是WLED背光的了。而蓝光对于眼睛的潜在风险笔者在之前关于有害蓝光的超能课堂内已经详细说明过，有兴趣的朋友可以点击这个连接看看。

KSF LED – 加料魔改版WLED

既然WLED的色域不够好，但又是显示器背光最具性价比之选，那么有没有可能把把WLED改良成拥有高色域呢？这就是KSF WLED的由来。这个在笔者认为其实是WLED的一种改良款，因为其本身也是用的蓝光LED配上一层荧光粉，只不过这层荧光粉是经过厂家改进的。

以在这方面最为著名的LG为例，他们旗下的NANO IPS面板就是用加料的背光，具体来说是在LED灯外覆盖了一层K2SiF6:Mn4的氟化物荧光粉，因而可以让屏幕达到95%的DCI-P3色域，这也是NANO IPS面板色彩好的原因。

RGB LED – 高贵的原色直出

这是一个现今很难找到的背光方式了。RGB LED相比起WLED，区别就是后者是用蓝光LED配上荧光粉来发出白光，而前者就是实打实的以红蓝绿色LED来发出相应颜色的光，不需要透过滤光镜来筛出不同波长的光，因此理论上其色彩会更加纯正，色域也会更广，甚至超越了高端的CCFL背光的显示器。

RGB LED背光在以前只会在专业级别的显示器上出现，例如HP的LP2480zx、三星XL20等，因为其成本非常高昂，以及不同颜色的LED灯的衰减程度等，现在则是基本上消声匿迹了。前阵子Realme发布过一款SLED电视，用的也是RBG LED背光，但似乎是以红蓝绿三色组合为白光再以滤光镜转回三色的，因此效果如何也成疑。

GB-r LED/RB-g LED – 折衷版的原色直出

虽然RGB LED背光很昂贵，但是其超广色域对于专业用户来说是非常难得的。因此也有厂商绞尽脑汁，节省一点成本但仍可保留大部分RGB LED优点的背光方式，那就是GB-r LED以及RB-g LED了。这两种背光都是RGB LED的变种，分别是把RGB中的红色LED以及绿色LED替换成了红色及绿色的荧光体，从而达到降低成本的目标。从理论上来说，它们也的确是可以做到接近RGB LED的光谱水平的。

以明基的PG2401PT显示器为例,. 其光谱中的绿光水平已经接近蓝光的程度了，红光的水平也是比起普通WLED高不少，就是红光的范围太宽而已。

而RB-g LED就更跨张了，再以明基旗下的SW2700PT显示器为例，从光谱上来说红绿光的水平基本上持平了，几乎达成了完美的RGB形态，可以说是很纯净的RGB三原色了。

不过，目前无论是GB-r LED还是RB-g LED背光的显示器也是比较少见，至少在消费级主流里是这样。

QLED – 从有背光到无背光的第一步

目前的QLED就是一个背光方式，因为三星现在的QLED就是以蓝光的LED背光来激发前面的量子点增强膜，从而获得更广的色域以及色彩表现。由于目前QLED的背光是以蓝光LED作为背光，与WLED以及RGB LED都有点不同，因此笔者也把它算进来。至于QLED的详细说明大家可以在这篇超能课堂内找到。

小结

WLED是目前最为主流的显示器背光方式。RGB LED以及其衍生出的GB-r LED和RB-g LED在色彩上都很惊艳，不过最主要问题还是三种颜色的LED衰减速度不一样，因此即便其开箱时拥有非常好的显示效果，但是当用了一段时间后会出现各种色彩上的问题。加上WLED在各大厂家的手中被玩出了花样，例如改进或更换荧光粉等等，色彩表现也可以做得非常好，这类显示器的代表通常是NANO-IPS，所以现今也是很少显示器会用上三色LED的背光。至于QLED，目前它的色域以及色彩表也是不错的，但它的未来是属于无背光，因此在此不多作讨论。

背光方式

好了，现在我们对于主流显示器的背光方式有了解，那么背光又是怎么照亮屏幕的呢？相信有的人可能会说「直接从后面照出来啊」这说法也没错，不过直接从后面照出来是属于直下式背光，其实还有一种侧入式背光。

侧入式背光

那侧入式背光（Edge Lit）是什么意思呢？简单来说就是把LED灯条布置在屏幕的四边上，从边上把光照下来。由于这样的背光方式直接使用的话，显示器的中央区域亮度会不足而边上会很亮，因此侧入或背光都是需要以扩散片来把光线修正为均匀的光源来达到光学扩散的效果。侧入式背光对于背光要求不高的显示器来说也是最为高性价比的方式。

目前市面上的侧入式背光一般都是以四边、上下或者左右的方式来实现。靠单边来实现背光的通常效果也不会很好，毕竟依靠单条LED灯条来照亮整个屏幕还是会有点吃力。

不过，侧入式背光还是有一个不好的地方，那就是有机会导致阴阳屏。阴阳屏指的是显示器屏幕在纯黑画面时会出现大面积的泛白现象，或者在显示纯白背景时部分区域会显得比其他地方更黄或者更暗，简单来说就是亮度或者色彩不均匀。

这是由于侧入式背光的光源如果控制得不当的话，例如导光板有问题或者位置不当的话，光源就不能够均匀的散布在面板所有地方。当然，目前基本上是没有侧入式背光的显示器可以完全做到没阴阳屏的，厂家只够透过技术手段降低屏幕受阴阳屏影响的面积。

另外之前有读者留言问过，侧入式背光可不可以做到观看HDR所需要的背光分区？答案是可以的。以上下侧入式背光的显示器为例，实现背光分区的方法就是开关每边LED灯条上每组LED灯（不是每个），让上下两边对应的每组LED灯可以同时开启与关闭。更高级一点的话厂家也可以做到只亮上面那组而不亮下面那组。

通常由于成本以及背光条件所限，侧入式背光显示器的背光分区也不会很多，一般是从8到32个左右。不过，不管是8个还是32个，由于分区只能够是上下或者左右，因此其HDR效果也不会很好。

直下式背光

直下式背光（Direct Lit）是指把LED光源直接放置于屏幕下面，让光线直接照在像素阵列上。相比于侧入式背光，直下式背光可以说是完全吊打前者的，因为直下式背光一般可以让光线更加均匀，二来直下式背光的显示器也可以让不同部分的光源暗下去，做到更高的动态对比度（当然动态对比度没什么用就是了）。相对于侧入式背光而言，直下式背光比较少出现阴阳屏的问题。

而在进入到HDR时代后，直下式背光也得到进一步的发展，那就是全阵列式背光（Full Array）。从前者基础上演变而来的全阵列式背光造价更高昂，可以拥有更多的LED灯珠用来划分成更多区域，因此也可以拥有更精准以及更细致的局部控光能力。有需要时，对应区域的LED灯会全部亮起或关掉。

目前采用全阵列式背光的显示器上最高的背光分区数量是2000个，而一般消费级高端显示器的背光分区数量是在1000个左右，当然，500个乃至更少的分区背光数量也是有的。

调光方式

在调光方面，目前主流用的有两种，一种是DC调光，一种是PWM调光。

DC调光

DC（Direct Current）调光很好理解，作为最早的LCD显示器背光亮度控制方式，它就是单纯的透过改变LED灯的功率来控制亮度。当需要高亮度时就把功率拉高，而需要低亮度时就把功率降下来。不过DC调光的问题在于成本较高，而且对于电路的要求很高，因此厂商就想出了另一种方法，那就是PWM调光。

PWN调光

PWM（Pulse Width Modulation）调光指的是以极快速开关屏幕背光的方式，也就是频闪，来骗过人眼，让人以为看到不同水平的亮度。笔者以1和0作为例子，1代表开启背光，0代表关闭背光。例如在100%亮度时，自然是没有必要关闭背光，让其一直以111111的方式长亮就可以了；当在50%亮度时，背光就需要有一半的时间处于关闭的状况，因此背光就会是在1100110011的情况下运作；而在25%亮度时，背光就需要以10001000100的方式运作。

这样的调光优势很明显，那就是厂家易于调校，并且显示器功耗也更低。但是缺点也很明显，那就是背光的快速开关虽然人眼看不见，但是对于眼睛的刺激可能会较大，这也是为什么有的人看一会显示器就会觉得头痛的原因。

不过，PWM调光其实也可以分为高频以及低频两种，高频即是指闪烁的频率更高，这类的PWM调光对人眼的刺激比起低频的要少很多。另外为了解决PWM频闪所带的问题，目前有的显示器以及手机会DC以及PWM调光一起用，就常见的就是在最高亮度左右，屏幕会以DC调光的方式来工作，而在低亮度下则切换至PWM调光。

总结

在现今LED已经成为LCD最最最主流的背光方式之下，WLED加侧入式背光再配上PWM调光是其中最为有性价比的方案，市场上的显示器也有很大一部分是这种组合的。当然，高端的显示器当然不在此列，全阵列式背光的显示器也是有不少，至于RB-g LED这样的背光，虽然很少见，但是至少在几年前也是有存在过的。

而背光是除了面板以外另一个很影响显示器的部分，两者可以说是五五开。如果背光做得不好或者是被厂家偷工减料的话，那么有可能会出现各种各样的问题，例如阴阳屏、亮度奇低，漏光严重等的问题，而背光往往是属于用户看不到的数据。因此如果像文首那样，看到一个纸面参数还不错、但是价格奇低的显示器，那么就要当心了。