超能课堂(211)：为什么LCD屏幕一到冬天就容易出现拖影？
在北方的朋友对于手机会出现拖影（或者叫重影）的现象可能感触比较深，因为冬天的时候，部分手机就会出现很明显的拖影现象。这个现象目前应该跟手机价格无关，包括好几千块钱的iPhone XR以及几百块钱的不知名手机都有可能出现这种情况。这个现象跟手机的屏幕材质有关，使用LCD屏幕的手机冬天拖影的现象是比较明显的，而OLED屏幕则是几乎没有。
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为了方便“南方”的朋友比较清晰地了解“拖影”的概念，我感觉我还是比较有必要简单讲解一下的。因为，在我去北方城市之前，我感觉拖影对于我来说，就好像是不存在的一个概念一样，就像雪。拖影的表现就像是流星划过天空，我们看到的不仅仅是一颗星星，这颗星星背后还有一条长长的尾巴，大概就是这种情况。当然，两者之间的原理是不同的，流星长尾巴是因为视觉暂留，屏幕拖影是因为屏幕响应时间过长。而拖影的表现并非是卡顿的，可能会有反应慢的情况，像是屏幕内容学会了影分身一样，如下动图。
慢动作视频拍得，非实际使用效果
拖影现象其实并非是智能手机屏幕的专属，PC显示器也会出现这种情况。比较早使用液晶显示器的消费者应该就曾经遇到过这种情况（拖尾），在技术还没有现在这么先进的早期，不需要到冬天就能在PC显示器上看到这种情况。只是，随着技术的发展，PC显示器的这种现象应该是比较少遇见了。并且，由于使用场景的局限性要比智能手机少得多，毕竟现在许多人上洗手间除了纸是必须带的之外，手机也已经成为必带物品之一。因此，现在说拖影的话，应该更多的在说手机了。
其实“拖影”是屏幕的一项天然属性
其实在初夏刚到北方时，我对于手机拖影还是没有什么概念的，直到冬天的时候有一次我在等公交，拿出手机玩，发现手机屏幕显示很奇怪，变得好像“很卡”，屏幕图标在移动的时候会出现很明显的拖影。这种情况明显到都不需要仔细盯着手机屏幕，就能感觉到。对于初次遇到这种情况的我，尝试通过重启来缓解一下这个情况，发现并没有什么用，甚至一度以为我的手机坏了。
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直到我拿着同事的手机来对比的时候，我就更加怀疑是我的手机坏了，因为他的手机就没有拖影，不“卡”。随后我就随口一问，是不是我手机坏了，结果同事告诉我这是冬天里的一种正常现象，这个叫“拖影”，LCD屏幕都会这样，OLED就看不出来。我很庆幸不是我的手机坏了，然后醒悟原来冬天的时候拖影会变得这么明显。
平常使用效果
好奇心驱动之下，我特意去了解为什么屏幕会出现拖影。然后发现这是LCD屏幕的一项天然属性，出厂自带，只是平常掩饰得比较好，骗过了我们的眼睛。直接说“拖影”是屏幕的一项天然属性大家可能会很疑惑，但是换个名字大家应该都理解了，响应时间。
液晶显示器的响应时间
说到液晶屏幕的响应时间，它的大概定义是这样的：是液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，即像素由暗转亮或由亮转暗所需要的时间（其原理是在液晶分子内施加电压，使液晶分子扭转与回复）。因此，极简理解LCD屏幕的响应时间的话，大概可以理解为液晶分子转动以及恢复到原来位置所需要的时间。响应时间越短，则我们在看动态画面时越不会有尾影拖曳的感觉。
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早期的液晶屏幕响应时间其实是很长的，它甚至不适合娱乐。直到这个时间做到30ms，显示器每秒能够显示33帧（1/0.030）画面的时候，可以满足DVD播放需求；反应时间做到25ms（每秒显示40帧画面）的时候满足大部分游戏需求；而响应时间做到16ms（60帧）的时候，玩FPS或者竞速游戏的时候拖影情况就已经基本上没有了。
2007年的时候，显示器市场就已经推出了能够达到8ms响应时间（120帧）的液晶显示器。现在，市面上普通能够买到的LCD显示器的响应时间一般都已经做到了4ms及更短的响应时间，TN屏目前应该是能够做到0.1ms，IPS一般为4ms。所以，响应时间不管做到多小，这个数值只要不消灭，理论上LCD显示器都会有尾影拖曳的情况，只是我们人眼看不看得到而已。
京东方某款屏的参数
这里提一个题外话。在查资料的时候，我发现自己把响应时间和刷新率两个概念有点搞混淆。通过响应时间（ms），我们可以算出屏幕每秒显示的帧数（帧/s，FPS），每秒钟帧数越多，所显示的动作就会越流畅。而刷新率是指电子束对屏幕上的图像重复扫描的次数。刷新率（单位Hz）越高，所显示的图象（画面）稳定性就越好。所以，我们平常在显示器上看到更加稳定、平滑的动画或者画面滚动，需要响应时间以及刷新率都控制的非常好。
为什么还能看到“拖影”？
如前文所说，理论上显示屏的响应时间只要做到16ms，大家玩竞速类的游戏的时候基本上就可以消除人眼所能看到的拖影情况。而现在一般智能手机所使用的IPS屏幕，响应时间都做到了4ms甚至更短，为什么还会看到拖影的情况呢？这里我们就需要说到LCD屏幕的显像原理：在电场的作用下，利用液晶分子的排列方向发生变化，使外光源透光率改变（调制），完成电一光变换，再利用R、G、B三基色信号的不同激励，通过红、绿、蓝三基色滤光膜，完成时域和空间域的彩色重显。
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我们可以注意到，LCD屏幕显像的核心是“液晶分子的排列方向发生变化”，也就是液晶分子的活动。所以，只要环境存在能够影响液晶分子活动的因素，就能够改变LCD屏幕的显像素质。恰好，液晶材料对于环境的温度是十分敏感的，温度越低，液晶分子翻转的速度也就越慢，意味着屏幕的响应时间变得更长。因此，虽然厂商通过各种方法缩短LCD屏幕的响应时间，但是，环境温度可不是厂商能够控制的因素。在低温环境下亮度降低，响应时间大大降低。在低于零的环境中，如果不使用辅助加热装置，LCD屏幕可能会停止工作。
因此，即便厂商把LCD屏幕的响应时间做到了那么短，但是，一到冬天温度下降得比较厉害的时候，其实液晶屏幕的响应速度就达不到厂商的标称值，也就有可能出现比较明显的拖影现象，我们人眼可明显捕捉到这种情况。
如何避免手机出现“拖影”？
说个大实话，要想完全解决屏幕“拖影”问题，那是不太可能了，除非哪天屏幕的参数里再也没有响应时间。不过，要想解决人眼可见的“拖影”办法还是有的。目前我们要带到户外“玩”的“显示器”产品应该大多是手机，LCD屏幕的液晶分子转动容易受到温度影响，换个OLED屏幕不就好了嘛。但是，其实在温度真的很低的情况下，OLED屏幕的拖影情况也不是不可见，只是相对于LCD屏幕相对较好一些。算了，LCD永不为奴！
对于LCD永不为奴的朋友，办法也还是有滴，毕竟咱们国土辽阔，北方温度低广东温度还低吗？解决LCD冬天户外拖影问题，广州深圳什么的，随便玩。刚到两天的冬天，似乎又要离广东远去了，目前正回温中。冬天在广东户外玩手机，除了拖影现象不严重之外，还不用冻手指头哦。或者，也可以放到口袋里或者衣服里捂热手机。
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其实LCD显示屏要在低温环境下避免“拖影”目前是做不到的，这是屏幕材料的物理性质所决定的，在材料学还没有突破之前，这是会一直存在的问题，就像目前手机中的锂离子电池一样，密度再怎么增加都极其有限的。
当然，如果你的手机在常温状态下，还是出现了“拖影”的情况，要么手机使用的是负向液晶屏幕，要么就是你手机屏幕老化或者坏掉了。另外，虽然LCD屏幕无法解决拖影的问题，但是，我们还不能换别的屏幕吗？随着micro-LED产品的逐步上市应用，液晶材料的一些物理限制也就不存在啦，像拖影以及屏幕厚度等都会得到进一步发展。