OLED屏幕那些次像素有趣的排列方式

不知不覺關(guān)于屏幕技術(shù)解析類文章的連載已經(jīng)臨近尾聲,我們還有排列方式和液晶遷移方式兩個(gè)大板塊沒有和各位讀者介紹。和介紹顯示層結(jié)構(gòu)時(shí)候分開OLED和LCD兩篇文章做法類似,關(guān)于OLED次像素和LCD液晶分子排列方式的介紹我們也分開兩篇文章。今天我們先聊聊OLED屏幕那些次像素有趣的排列方式。

 我們先回顧下面這張屏幕技術(shù)體系架構(gòu)圖:

 屏幕技術(shù)對(duì)應(yīng)屏幕結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

 我們今天的重點(diǎn)內(nèi)容為倒數(shù)第二列內(nèi)容的上半部分,也就是RGB排列和Pentile排列。在介紹OLED屏幕時(shí)候我們說過三星在研發(fā)SuperAMOLED屏幕過程中發(fā)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)三原色次像素壽命并不是一樣長(zhǎng)的,紅色和藍(lán)色次像素的壽命相對(duì)比較短,尤其是藍(lán)色。擺在三星面前有兩條路,要么就堅(jiān)持使用傳統(tǒng)的RGB排列方式,但是像素密度一旦突破300ppi之后屏幕的壽命很難保證,除非更換次像素發(fā)光材料。這條路對(duì)于當(dāng)時(shí)三星來說并不現(xiàn)實(shí),研發(fā)技術(shù)瓶頸注定只能夠走第二條路,那就是更換次像素排列方式,也就是從RGB排列變更為Pentile排列。

 Pentile排列和RGB排列有啥區(qū)別?RGB排列屏幕會(huì)將紅、綠、藍(lán)三原色的次像素比例控制在1:1:1,從而確保顯示屏色彩趨向標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)典代表就有三星S2、第一代Moto X、三星Note II和OPPO Finder。采用這種排列方式的AMOLED屏幕在日常顯示效果相比普通的LCD屏幕并沒有什么不同,并不會(huì)出現(xiàn)Pentile排列常見的一些問題,例如文字和圖標(biāo)邊緣出現(xiàn)鋸齒感、彩邊現(xiàn)象以及屏幕色彩偏移。

 雖然都是RGB排列,但是上述四款代表機(jī)型中,三星S2、OPPO Finder采用的排列形狀和三星Note II、第一代Moto X的排列形狀并不相似,請(qǐng)看下圖:

 三星S2(左)和三星Note II(右)

 我們稱左邊的RGB排列為標(biāo)準(zhǔn)RGB排列,和LCD屏幕的液晶分子IPS排列差不太多,而稱右邊的RGB排列為新型RGB排列。兩者相似之處在于紅、綠、藍(lán)三原色次像素采用了1:1:1比例。不同地方在于后者將藍(lán)色次像素稍微做大,但是又不至于像Pentile排列那樣夸張,之后降低藍(lán)色次像素的亮度從而保證壽命。所以在三星Note II和第一代Moto X上看到的屏幕顯示效果相比普通IPS LCD屏幕并沒有相差太多。采用RGB排列的AMOLED屏幕機(jī)型在相同屏幕尺寸和分辨率情況下,相比LCD機(jī)型并不會(huì)出現(xiàn)細(xì)膩度不足等問題。

 隨著LCD陣營(yíng)不斷推高ppi,1080P、2K分辨率一步一步碾壓OLED陣營(yíng),三星發(fā)現(xiàn)如果繼續(xù)采用RGB排列方式研發(fā)AMOLED屏幕肯定會(huì)被市場(chǎng)淘汰。在三星S4開始重新啟用了Pentile排列,并且將分辨率從720P進(jìn)一步提升到1080P從而馴服Pentile排列帶來的副作用。Pentile排列有啥副作用?我們繼續(xù)用圖片解釋一下。

 Pentile排列(左)和RGB排列(右)

 如上圖所示,為了解決次像素壽命問題,Pentile排列選擇將紅色和藍(lán)色次像素?cái)?shù)量削減一半,同時(shí)為了保持三原色混合時(shí)候的色準(zhǔn)必須將這兩種次像素面積增大,最后還適當(dāng)降低這兩種次像素的亮度?？瓷先ズ腿荖ote II的次像素排列貌似差不多,錯(cuò)了,問題就出在削減一半次像素這個(gè)步驟。我們從上圖就能夠清晰看到Pentile排列下每一行的次像素分子都少了三個(gè),反映到最終總次像素?cái)?shù)量則會(huì)減少1/3,帶來第一個(gè)問題就是ppi下降。相同尺寸機(jī)身都是720P的IPS LCD和Pentile排列AMOLED屏幕相比,后者的細(xì)膩度明顯不足,這在以前的文章中已經(jīng)對(duì)比過。

 單個(gè)像素的組成

 第二個(gè)問題就是色準(zhǔn)問題,眾所周知自然界所有顏色都能夠用三原色通過不同的混合比例形成。如上圖所示,RGB排列AMOLED屏幕(右圖)以白色區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)像素點(diǎn),能夠100%占用紅、綠、藍(lán)三原色次像素。而Pentile排列AMOLED屏幕(左圖)也是以白色區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)像素點(diǎn),顯然不能夠100%占用紅色和藍(lán)色的次像素,必須和旁邊的像素點(diǎn)共享。感興趣的讀者可以自己劃分一下區(qū)域,最終發(fā)現(xiàn)總有些次像素不能夠組成一個(gè)完整三原色像素點(diǎn),這樣屏幕自然就無法顯示準(zhǔn)確的顏色了,有些點(diǎn)欠缺紅色,有些點(diǎn)欠缺藍(lán)色,有些點(diǎn)多了綠色。

上面的問題還會(huì)延伸出第三個(gè)弊端,我們將視線轉(zhuǎn)移到Pentile排列那張圖的邊緣部分,如下圖所示:

 彩邊現(xiàn)象

 由于邊緣部分的次像素?zé)o法形成正常的白色,導(dǎo)致顯示白色文字和圖案的時(shí)候出現(xiàn)彩色圍邊,就像自帶文字特效一般,放大文字和圖案時(shí)候真心糾結(jié)。結(jié)合上面提到細(xì)膩度不足問題,最終導(dǎo)致這些文字和圖案邊緣位置同時(shí)出現(xiàn)彩邊現(xiàn)象和鋸齒感。

 綜上所述,Pentile排列為AMOLED屏幕帶來細(xì)膩度不足、鋸齒感、彩邊等問題,當(dāng)然還有大藍(lán)屏和藍(lán)綠屏的罵名。

 三星S4通過提高屏幕分辨率來克服細(xì)膩度不足的措施卻為三星帶來了另一個(gè)難題。4.8英寸三星S3和5英寸三星S4相比之下屏幕尺寸并沒有增大多少,但是需要將分辨率從720P提高到1080P,這就需要三星重新修改Pentile排列的方式,否則肯定塞不下那么多的次像素分子。為啥塞不下?還記得之前和各位讀者介紹過的ISO Cell嗎?攝像頭傳感器喜歡飆像素,這和屏幕分辨率喜歡彪ppi是一個(gè)道理,但是它們都遇到了空間面積受限的瓶頸。ISO Cell的三原色傳感器之間存在著格柵,類似AMOLED屏幕三種次像素之間也存在著格柵,通過縮小這個(gè)格柵確實(shí)能夠進(jìn)一步在相同空間面積上堆像素,原理類似一間大房間人為改建成兩間小房間出租一樣。但是凡事都有個(gè)度,一旦這個(gè)格柵削薄到一定程度,次像素之間就會(huì)互相干擾從而導(dǎo)致顯示效果出現(xiàn)問題。

 格柵不能夠進(jìn)一步縮減體積,那么三星就只能夠從次像素的大小和材料上入手,三星S4更換了體積更小的次像素,之后再改變次像素之間排列方式從而讓屏幕尺寸并沒有大幅提升前提下也能夠啃下1080P分辨率。

 三星S4次像素排列方式

 三星S4出現(xiàn)的排列方式經(jīng)常被戲稱鉆石排列或者菱形排列。雖然上面三幅圖看上去并不一樣,但是萬變不離其宗都是Pentile排列。我們先劃分一下單個(gè)像素是由哪些次像素單元組成的。

 單個(gè)像素的次像素組成比例

 如上圖所示的白色方框區(qū)域,我們看到三星S4上Pentile排列的單個(gè)像素組成依然是一個(gè)完整的綠色次像素以及半個(gè)紅色次像素和半個(gè)藍(lán)色次像素。雖然次像素體積縮小了,但是彩邊問題卻嚴(yán)重了,在中間那幅圖更能夠明顯看出來。極端情況下邊緣部分綠色次像素連成一片,那種大綠屏的感覺想必不少三星S4用戶從入手之后到更換新手機(jī)之前也一直在吐槽吧?

 三星Note 4次像素排列方式

 屏幕尺寸更大的三星Note 4將分辨率進(jìn)一步提高到2K,相比相同尺寸的三星Note 3(1080P分辨率)塞下了更多的像素單元,細(xì)膩度自然已經(jīng)超越了人眼分辨能力。三星Note 4和三星S4上面的Pentile排列方式保持一致,也是這種鉆石像素。

 三星Note 4在相同面積下增加了14%左右的像素單元

 來到三星S6、三星S6 Edge,三星Note 5、三星S6 edge+和三星S7、三星S7 edge上,Pentile排列的形式還是維持著三星Note 4的形狀,紅色和藍(lán)色次像素是菱形形狀,綠色次像素則是橢圓形的,并沒有發(fā)生明顯的改變。需要強(qiáng)調(diào)的是,上述幾款旗艦機(jī)中部分機(jī)型在機(jī)身尺寸縮小的前提下依然維持著2K分辨率,從而讓ppi進(jìn)一步提升到全新的高度,這也是AMOLED技術(shù)進(jìn)步帶來的變化,能夠往更小的空間塞下更多的像素單元。

 三星S6 Edge次像素排列方式

 我們好像跳過了三星Note 3和三星S5兩款旗艦,它們?cè)诤暧^上依然采用了類似三星S4那種鉆石排列的方式,但是微觀上還是微調(diào)了次像素的形狀,將綠色次像素也調(diào)整為菱形形狀。不過也有不少媒體認(rèn)為三星Note 3的綠色次像素沿用了三星S4那種橢圓形。其實(shí)無論是菱形還是橢圓形,自三星S4開始的Pentile排列方式也基本上定型了,之后的旗艦機(jī)基本上也是圍繞著更高分辨率和更高ppi努力。

 總結(jié):通過本文的介紹,我們了解了AMOLED屏幕RGB排列和Pentile排列之間區(qū)別,同時(shí)分享了不同Pentile排列方式之間的不同。結(jié)合之前的文章來看,更佳次像素排列方式配合次像素的工藝改進(jìn)并引入全新的發(fā)光材料,其實(shí)都是為了讓AMOLED屏幕顯示效果更加符合廣大消費(fèi)者口味。例如讓AMOLED顯示效果更加細(xì)膩,轉(zhuǎn)折點(diǎn)為720P三星S3升級(jí)到1080P三星S4,得益于ppi提升徹底馴服Pentile帶來的顆粒感。