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      電子產品視覺健康,老賽道上的新較量

      雷石投資   |   雷石投資
      2023-01-04 17:02:38

      電子產品所引發的視覺健康問題已成為一個急需解決的社會性難題。

      疫情時代,電子產品與青少年的學習生活深度融合,居家在線學習使得學生總體近視率上升。據國家衛健委2022年的統計數據,我國兒童青少年近視率為53.6%?!昂⒆犹焯焐暇W課的同時如何保住孩子視力”已成為當前中國家長最關心的青少年健康問題。

      然而,受到這一困擾的不僅僅是未成年人,北京大學中國健康發展研究中心此前發布的國內首部《國民視覺健康》白皮書顯示,近視已經成為我國的“國病”:5歲以上人群中,每3個人就有1個人是近視,中國面臨著比西方國家更為嚴重的視覺健康危機。

      在人類現代生產生活中,無論是網課、還是日常辦公、視頻會議、抑或瀏覽視頻網站,電子產品所占據的時間比例正越來越高,因此,電子產品所引發的視覺健康問題已成為一個急需解決的社會性難題。

      視覺健康電子產品的解決方向

      通過對視聽健康的深入研究,該領域的專業研究機構惠仁康寧視覺與聽覺健康實驗室提出要從三大影響因素的角度進行科學防控,其中包括:

      (一)  顯示工業因素:如亮度、對比度、閃爍、藍光等;

      (二)   醫學臨床因素:如人體耐受度、觀視時長、專注度等;

      (三)   環境綜合因素:如環境照度、距離、視場、顯示內容等。

      綜合來看,整體視覺健康的最根本出路是,從產品設計的源頭來保證電子產品符合視覺健康要求而用戶側和應用側的改進則要相應跟上。要實現產品側的提升,除了電子產品生產企業要加強技術創新以外,標準規范與檢測驗證也是一個重要的環節,這兩個方面都將會給相關產業帶來變革。

      電子產品視覺健康技術創新的主流方向

      在電子產品的視覺健康方面,半導體顯示和燈具兩大類企業構成了產業的主導力量。目前,電子產品的視覺健康技術創新,主要集中在以下幾個方面:

      去藍光

      可見光中波長415nm至455nm的短波藍光危害性最強,人眼長期觀看高藍光占比的屏幕會導致黃斑病變,造成不可逆損傷。目前在市場上有兩大主流思路,一是通過軟件調節色溫,但通常來說色溫的調節會導致偏色,會引發其他的視覺偏差等問題,因此并不能解決根本問題。另一種則是通過硬件調光,更換LED芯片,來微調LED光源有害藍光的峰值位置從小于450nm遷移到460nm,有效減輕藍光的危害?;蛘?,在顯示基材表面鍍制防藍光膜,以多層膜的膜層分界面實現對藍光的反射,從而減少藍光的透過率。

      在這個領域,普遍存在的有顯示屏的藍光波峰紅移技術,通過長波LED背光并匹配彩膜色阻補償,降低高能短波藍光強度占比,在護眼的同時顯示畫質不受影響。燈具則采用專利涂層技術,最大程度削減對人眼視網膜有害的藍光成分,有效保護視力健康。如戴爾Eyesafe? 物理防藍光技術就是從發光原理入手,改變藍光強度峰值的光譜分布,從而降低藍光傷害,該技術具有拒絕偏黃偏色和無需進行繁復操作兩大優勢。此前,樂視的“凈藍”技術,也是從物理光學上解決藍光的問題。封裝大廠國星光電推出Eyelove健康照明器件,其中EC健康光系列即為過濾短波藍光LED。此外,沒有藍光的墨水屏,也吸引了部分廠商進入到這個細分市場,如海信和小天才的墨水屏平板。

      閃爍控制

      閃爍,通常由顯示屏亮度的周期性強弱變化形成,會刺激眼部肌肉不斷調節,導致用戶眼睛疲勞。顯示屏可以通過高遷移率氧化物背板技術、EPQ驅動+HSR倍頻等超高刷新率技術組合,來提升刷新頻率。目前,手機主流產品的刷新率在向90Hz~120Hz升級,電競產品的刷新率甚至超過500Hz,不僅可以徹底解決屏幕閃爍問題,而且畫面更加清晰流暢。燈具則采用無頻閃電源,杜絕頻閃引起的視覺疲勞,提高視覺舒適度。

      在手機屏幕領域,主要在使用PWM調光技術。以三星為代表的OLED手機屏幕,普遍采用低頻PWM調光技術。而國產手機榮耀系列,則是通過高頻PWM調光技術來解決這一問題。所謂“PWM調光”,是通過控制屏幕晶體管不斷亮、滅、亮、滅,交替發光,通過改變發光間隔,也就是所謂“占空比”,來調整屏幕亮度。占空比越低,亮度越小,我們觀察到的屏幕黑線就越粗。根據IEEE以及我國相關技術標準,只有閃爍頻率高于1250Hz,才被認為是低風險危害。京東方、維信諾等國產屏幕廠是國內目前支持高頻PWM調光技術并有成熟產品的企業。

      圖片

      防眩光

      目前,防眩光技術的實現,大多是通過制備不同的表面結構增加表面漫反射率或透過率。而隨著原理的一步步探明,國內外防眩光結構方面的研究正朝著外形更精細、制備更簡單和復合結構的方向發展。

      由于減反射在LED、光電池等領域有非常重要的應用意義,在這兩大產業快速發展的推動下,減反射技術的革新速度也很快。實現防眩光功能的一種簡易方法是在屏幕玻璃面板上涂覆光學薄膜,并將防眩光結構制備在薄膜表面。結構成型在薄膜表面時,不受機體材料限制,因此結構的制作更加簡單方便,還能應用特殊薄膜材料的低折射率提高屏幕表面的光學性能。但有薄膜強度不足、涂覆不均勻、容易脫落等問題。因此,能否找到更加簡單、低成本且適宜批量化生產的新加工方法,是防眩光結構研究領域的一個重大難題。

      防眩光結構方面的研究與屏幕材料技術的發展相關。未來顯示屏幕的材料可能會有更多的變化,不再局限于玻璃或有機玻璃。藍寶石或其他具有更高強度的材料也能用做屏幕顯示,另外,手機廠商已經開始開發柔性屏幕。而在這些新材料表面是否能夠制作同樣的微觀結構,仍然需要大量的研究去驗證。國內目前有菲克光學在這一領域的深耕,并且有相對成熟的產品體系。

      此外,玻璃防眩光技術一般有兩種,一種是蝕刻防眩光技術,一種是噴涂防眩光技術。蝕刻防眩光玻璃采用化學蝕刻工藝。成本較高,良品率較低,一般的公司難以把握。表面噴涂防眩光技術即是在玻璃表面噴涂一到兩層AG藥液/防眩光藥液??梢栽黾庸獾穆瓷?,減低玻璃的防眩光效果。也稱為鍍膜玻璃技術。這種工藝的優勢在于成本低廉,容易把握。深圳的創新維在這一領域則有涉足。

      相關機構正在推進的檢驗檢測標準

      由于視覺健康是一個涉及到社會層面的問題,僅靠電子產品廠商的力量難以單獨完成。一方面是大多數廠商缺乏相應的技術能力,另一方面是不少廠商從利益角度出發缺少主動性。因此,通過標準規范加以引導和督促,就顯得尤為重要。我們可以看到,已經有相關的行業協會和企業正在推動相關標準的制定。

      今年3月23日,由中山大學中山眼科中心、深圳賽西信息技術有限公司、廣州視睿電子科技有限公司、中國電子技術標準化研究院、中國標準化研究院等牽頭制定,經深圳市8K超高清視頻產業協作聯盟審批通過的《平板電腦視覺健康影響評價方法》(標準號:T/SUCA 028—2022)正式發布。這也是首份醫工結合的行業平板電腦視覺健康標準。

      2022年1月24日,由中山大學中山眼科中心作為牽頭單位的團體標準《虛擬現實技術視覺健康影響評價方法》(編號:T/CSBME 052-2022)正式發布。

      2022年11月,據半導體照明工程研發及產業聯盟官微消息,根據國家標準化管理委員會2021年第四批國家標準標準制修訂計劃,由半導體照明聯合創新國家重點實驗室牽頭,會同有關單位編制的國家標準《LED照明產品視覺健康舒適度測試第1部分:概述》(20214517-T-306)已形成征求意見稿,向社會各界公開征求意見。

      除此之外,我們能夠看到,包括中國3D產業聯盟、國家視覺與聽覺健康產業技術創新聯盟視覺與聽覺健康產業研究院等第三方機構,正在通過起草國家標準和行業標準、建立第三方視覺健康檢測機構等方式,加以規范和引導。

      面向未來:元宇宙催生VR/AR視覺健康新難題

      當下發展很快、最受熱議、且與視覺健康息息相關的,無疑是元宇宙了。以VR/AR為代表的虛擬顯示,是元宇宙的重要部分。五部委在2022年10月聯合印發的《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃(2022-2026年)》預測,到2026年我國虛擬現實產業總體規模將超過3500億元,虛擬現實終端累計銷量超過2500萬臺。2022年上半年,全球VR頭顯出貨量約為684萬臺,預計全年全球的銷量約1200萬套。

      隨之而來的一個更為棘手的問題便是,VR/AR設備與人眼的距離更近,它們對人眼的傷害是否會更大?

      由于VR/AR設備看到的是虛像成像,所以雖然人佩戴著眼鏡,但實際成像的距離距人眼還是很遠的。HTC Vive,的實測虛像距約為1.7m,PS VR虛像距是“相當于225英寸的電視在你2.5米左右”。但市面上不少VR眼鏡,為了追求沉浸感,虛擬成像距離大部分很近,虛像成像在眼前25cm-50cm左右。隨之而來的就是視覺疲勞問題,時間長后難免會對視力有傷害。同時,VR/AR設備同樣面臨藍光、眩光等問題。

      雖然VR/AR設備對人眼的傷害程度至今還沒有明確的定論,但是圍繞在這個領域已經涌現出了大批企業,如宏達通訊、科大訊飛、小鳥看看等。隨著產業的完善和國家標準的制定,這些企業同樣將面對視覺健康的挑戰。但不論如何,VR 產業意義重大、空間廣闊,且與 5G 業務有著顯著的協同效應,是各大企業最重要的產業投資方向之一。VR 開創了新一代人機交互革命,引爆了算力、網絡和顯示的革命性升級,有著巨大的產業發展意義。VR 產業鏈橫跨硬件、軟件、網絡、內容以及分發平臺等多個板塊,產業跨度廣、產業空間廣闊。在視覺大健康這個領域里,VR/AR未來所扮演的角色必將越來越重要。

      結語

      視覺健康并不是一個新的賽道,但是伴隨著產業的進步、需求的變化,以及可穿戴設備的巨浪,這一領域正重新回到眾多廠家關注的焦點。眼下這個市場的情況仍是千帆競逐、大浪淘沙,這個賽道依舊充滿挑戰。


      網站編輯: 郭靖

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