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OLED屏幕那些次像素有趣的排列方式
2020-04-08 16:38:22
详细内容

 我们先回顾下面这张屏幕技术体系架构图:

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屏幕技术对应屏幕结构关系图


我们今天的重点内容为倒数第二列内容的上半部分,也就是RGB排列和Pentile排列。在介绍OLED屏幕时候我们说过三星在研发SuperAMOLED屏幕过程中发现红、绿、蓝三原色次像素寿命并不是一样长的,红色和蓝色次像素的寿命相对比较短,尤其是蓝色。


摆在三星面前有两条路,要么就坚持使用传统的RGB排列方式,但是像素密度一旦突破300ppi之后屏幕的寿命很难保证,除非更换次像素发光材料。这条路对于当时三星来说并不现实,研发技术瓶颈注定只能够走第二条路,那就是更换次像素排列方式,也就是从RGB排列变更为Pentile排列。


Pentile排列和RGB排列有啥区别?RGB排列屏幕会将红、绿、蓝三原色的次像素比例控制在1:1:1,从而确保显示屏色彩趋向标准化。经典代表就有三星S2、第一代Moto X、三星Note II和OPPO Finder。


采用这种排列方式的AMOLED屏幕在日常显示效果相比普通的LCD屏幕并没有什么不同,并不会出现Pentile排列常见的一些问题,例如文字和图标边缘出现锯齿感、彩边现象以及屏幕色彩偏移。


虽然都是RGB排列,但是上述四款代表机型中,三星S2、OPPO Finder采用的排列形状和三星Note II、第一代Moto X的排列形状并不相似,请看下图:


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三星S2(左)和三星Note II(右)


我们称左边的RGB排列为标准RGB排列,和LCD屏幕的液晶分子IPS排列差不太多,而称右边的RGB排列为新型RGB排列。两者相似之处在于红、绿、蓝三原色次像素采用了1:1:1比例。


不同地方在于后者将蓝色次像素稍微做大,但是又不至于像Pentile排列那样夸张,之后降低蓝色次像素的亮度从而保证寿命。


所以在三星Note II和第一代Moto X上看到的屏幕显示效果相比普通IPS LCD屏幕并没有相差太多。采用RGB排列的AMOLED屏幕机型在相同屏幕尺寸和分辨率情况下,相比LCD机型并不会出现细腻度不足等问题。


随着LCD阵营不断推高ppi,1080P、2K分辨率一步一步碾压OLED阵营,三星发现如果继续采用RGB排列方式研发AMOLED屏幕肯定会被市场淘汰。


在三星S4开始重新启用了Pentile排列,并且将分辨率从720P进一步提升到1080P从而驯服Pentile排列带来的副作用。Pentile排列有啥副作用?我们继续用图片解释一下。


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Pentile排列(左)和RGB排列(右)


如上图所示,为了解决次像素寿命问题,Pentile排列选择将红色和蓝色次像素数量削减一半,同时为了保持三原色混合时候的色准必须将这两种次像素面积增大,最后还适当降低这两种次像素的亮度。


看上去和三星Note II的次像素排列貌似差不多,错了,问题就出在削减一半次像素这个步骤。我们从上图就能够清晰看到Pentile排列下每一行的次像素分子都少了三个,反映到最终总次像素数量则会减少1/3,带来第一个问题就是ppi下降。


相同尺寸机身都是720P的IPS LCD和Pentile排列AMOLED屏幕相比,后者的细腻度明显不足,这在以前的文章中已经对比过。


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单个像素的组成


第二个问题就是色准问题,众所周知自然界所有颜色都能够用三原色通过不同的混合比例形成。如上图所示,RGB排列AMOLED屏幕(右图)以白色区域为一个像素点,能够100%占用红、绿、蓝三原色次像素。


而Pentile排列AMOLED屏幕(左图)也是以白色区域为一个像素点,显然不能够100%占用红色和蓝色的次像素,必须和旁边的像素点共享。感兴趣的读者可以自己划分一下区域,最终发现总有些次像素不能够组成一个完整三原色像素点,这样屏幕自然就无法显示准确的颜色了,有些点欠缺红色,有些点欠缺蓝色,有些点多了绿色。


上面的问题还会延伸出第三个弊端,我们将视线转移到Pentile排列那张图的边缘部分,如下图所示:


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彩边现象


由于边缘部分的次像素无法形成正常的白色,导致显示白色文字和图案的时候出现彩色围边,就像自带文字特效一般,放大文字和图案时候真心纠结。


结合上面提到细腻度不足问题,最终导致这些文字和图案边缘位置同时出现彩边现象和锯齿感。


综上所述,Pentile排列为AMOLED屏幕带来细腻度不足、锯齿感、彩边等问题,当然还有大蓝屏和蓝绿屏的骂名。


三星S4通过提高屏幕分辨率来克服细腻度不足的措施却为三星带来了另一个难题。4.8英寸三星S3和5英寸三星S4相比之下屏幕尺寸并没有增大多少,但是需要将分辨率从720P提高到1080P,这就需要三星重新修改Pentile排列的方式,否则肯定塞不下那么多的次像素分子。


为啥塞不下?还记得之前和各位读者介绍过的ISO Cell吗?摄像头传感器喜欢飙像素,这和屏幕分辨率喜欢彪ppi是一个道理,但是它们都遇到了空间面积受限的瓶颈。


ISO Cell的三原色传感器之间存在着格栅,类似AMOLED屏幕三种次像素之间也存在着格栅,通过缩小这个格栅确实能够进一步在相同空间面积上堆像素,原理类似一间大房间人为改建成两间小房间出租一样。


但是凡事都有个度,一旦这个格栅削薄到一定程度,次像素之间就会互相干扰从而导致显示效果出现问题。


格栅不能够进一步缩减体积,那么三星就只能够从次像素的大小和材料上入手,三星S4更换了体积更小的次像素,之后再改变次像素之间排列方式从而让屏幕尺寸并没有大幅提升前提下也能够啃下1080P分辨率。


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 三星S4次像素排列方式


三星S4出现的排列方式经常被戏称钻石排列或者菱形排列。虽然上面三幅图看上去并不一样,但是万变不离其宗都是Pentile排列。我们先划分一下单个像素是由哪些次像素单元组成的。


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单个像素的次像素组成比例


如上图所示的白色方框区域,我们看到三星S4上Pentile排列的单个像素组成依然是一个完整的绿色次像素以及半个红色次像素和半个蓝色次像素。虽然次像素体积缩小了,但是彩边问题却严重了,在中间那幅图更能够明显看出来。


极端情况下边缘部分绿色次像素连成一片,那种大绿屏的感觉想必不少三星S4用户从入手之后到更换新手机之前也一直在吐槽吧?


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三星Note 4次像素排列方式


屏幕尺寸更大的三星Note 4将分辨率进一步提高到2K,相比相同尺寸的三星Note 3(1080P分辨率)塞下了更多的像素单元,细腻度自然已经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,也是这种钻石像素。


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三星Note 4在相同面积下增加了14%左右的像素单元


来到三星S6、三星S6 Edge,三星Note 5、三星S6 edge+和三星S7、三星S7 edge上,Pentile排列的形式还是维持着三星Note 4的形状,红色和蓝色次像素是菱形形状,绿色次像素则是椭圆形的,并没有发生明显的改变。


需要强调的是,上述几款旗舰机中部分机型在机身尺寸缩小的前提下依然维持着2K分辨率,从而让ppi进一步提升到全新的高度,这也是AMOLED技术进步带来的变化,能够往更小的空间塞下更多的像素单元。


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三星S6 Edge次像素排列方式


我们好像跳过了三星Note 3和三星S5两款旗舰,它们在宏观上依然采用了类似三星S4那种钻石排列的方式,但是微观上还是微调了次像素的形状,将绿色次像素也调整为菱形形状。不过也有不少媒体认为三星Note 3的绿色次像素沿用了三星S4那种椭圆形。


其实无论是菱形还是椭圆形,自三星S4开始的Pentile排列方式也基本上定型了,之后的旗舰机基本上也是围绕着更高分辨率和更高ppi努力。


总结:通过本文的介绍,我们了解了AMOLED屏幕RGB排列和Pentile排列之间区别,同时分享了不同Pentile排列方式之间的不同。


结合之前的文章来看,更佳次像素排列方式配合次像素的工艺改进并引入全新的发光材料,其实都是为了让AMOLED屏幕显示效果更加符合广大消费者口味。


例如让AMOLED显示效果更加细腻,转折点为720P三星S3升级到1080P三星S4,得益于ppi提升彻底驯服Pentile带来的颗粒感。


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引用自:手机中国

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