OLED屏幕中次像素有趣的排列方式

不知不覺(jué)關(guān)于屏幕技術(shù)解析類(lèi)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(méi)有和各位讀者介紹。和介紹顯示層結(jié)構(gòu)時(shí)候分開(kāi)OLED和LCD兩篇文章做法類(lèi)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(kāi)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(shuō)過(guò)三星在研發(fā)SuperAMOLED屏幕過(guò)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(lái)說(shuō)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(méi)有什么不同，并不會(huì)出現(xiàn)Pentile排列常見(jiàn)的一些問(wèn)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(chēng)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(chēng)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(méi)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(wèn)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(kāi)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(lái)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(wèn)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。看上去和三星Note II的次像素排列貌似差不多，錯(cuò)了，問(wèn)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(lái)第一個(gè)問(wèn)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(guò)。

單個(gè)像素的組成

第二個(gè)問(wèn)題就是色準(zhǔn)問(wèn)題，眾所周知自然界所有顏色都能夠用三原色通過(guò)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(wú)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(wèn)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(wèn)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(lái)細(xì)膩度不足、鋸齒感、彩邊等問(wèn)題，當(dāng)然還有大藍(lán)屏和藍(lán)綠屏的罵名。

三星S4通過(guò)提高屏幕分辨率來(lái)克服細(xì)膩度不足的措施卻為三星帶來(lái)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(méi)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(guò)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(lèi)似AMOLED屏幕三種次像素之間也存在著格柵，通過(guò)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(lèi)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(wèn)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(méi)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(chēng)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(wàn)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(wèn)題卻嚴(yán)重了，在中間那幅圖更能夠明顯看出來(lái)。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(jué)想必不少三星S4用戶(hù)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(lái)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(méi)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(lái)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(guò)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(lèi)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(guò)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(wú)論是菱形還是橢圓形，自三星S4開(kāi)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(guò)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(lái)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(lái)的顆粒感。