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超能课堂(303):OLED像素排列都有些什么东东?

发布人:超能网时间:2022-03-17来源:工程师

有读者在前阵子的一篇文章里面提到了一个比较有意思的东西,那就是OLED屏幕的各种像素排列方式。其实现在当我们在浏览手机,特别是用了OLED屏幕的手机时,基本上都会或多或少的看到或听到别人在讨论说它们屏幕的像素排列方式,像是那个“周冬雨排列”大家肯定都略有所闻,但是可能有一些朋友和笔者一样,都只知道说有这个东西,至于当说到这些像素排列方式本身有些什么特别的地方、相互之间有些什么优缺点等等的时候,可能都是摸不着头脑的。那么,OLED屏幕的这些像素排列到底都有些什么形式,它们之间又是有什么特点呢? 今天我们就来一起看看。

什么是子像素?

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要了解像素排列,那我们要先知道一个叫子像素的东西。那子像素到底是什么东东呢?其实大家所看到的屏幕上的每一个不同色彩的像素,其实都是由RGB三种颜色所组合起来的,而发出RGB颜色的,就是子像素。通过调整子像素的亮度,屏幕就可以显示出不同的色彩。在LCD屏幕上面,子像素是由液晶组成的,而在OLED屏幕上则是由有机发光二极管所组成。

RGB排列

在最开始的时候,OLED所使用的像素排列方式和LCD的其实是差不多的,都是标准的RGB排列,也就是每个像素分别由1个RGB子像素所组成。这种排列方式对于显示效果来说是最简单直接也是最为理想的,毕竟把3个子像素拼在一起就完事了,每个一个像素不论是纵横看上去子像素都是完整的一列或者一行。

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iPhone 7

不过对于OLED屏幕来说RGB排列有一个比较重大的缺点,那就是烧屏会比较严重。由于RGB三种颜色的有机发光二极管寿命不一样,而蓝色(B)的寿命衰减得最快,因此在标准的RGB排列之下,会比较容易出现烧屏的现像。LCD的液晶很少会出现这个问题,所以对于LCD屏幕来说RGB排列就是最优的方案,而OLED屏幕则需要另觅出路。从此OLED屏幕就在像素排列的路上愈走愈远,而首先出现的,就是下面的PenTile排列。

PenTile排列

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Google Nexus One

PenTile排列是最早出现的OLED屏幕像素排列方法。上面我们提到过,RGB排列是每个像素分别有1个RGB子像素,但是PenTile排列却是由RG-BG总共2个子像素组成,1个R以及1个G,或者1个B加上1个G。为了尽量减轻烧屏的问题,蓝色子像素的发光面积也会是最大的,这一点其实在之后的其他排列当中也是相同的。

如果与RGB排列在一个3*3的像素内作对比的话,PenTile排列在水平线上是有6个子像素,而RGB排列则是有9个,所以PenTile排列的子像素数量对比RGB排列是少了1/3左右。

每当要显示一个完整的像素时,RG-BG子像素就会从旁边的那组像素共享一个B或者R子像素,通过借色原理来组成完整的RGB三原色,这样就可以用较低的子像素渲染来实现较好的显示效果。

那可能会有人问了,为什么是RG-BG这样的子像素组合,而不是RB-GB呢? 这是由于由于人眼对绿色是最为敏感的,尤其是在观看高分辨率的亮度信息时,所以绿色子像素维持一对一的方式映像到输入像素是最能保持画面清晰度的。

而PenTile排列的好处很明显,那就是屏幕的寿命会比较好,不容易出现烧屏,而且成本相对来说也比较低。而它的缺点同样很明显,由于实际上子像素少了1/3,所以清晰度会有所下降,特别是在观看小文字的时候,愈小的文字愈会容易看到锯齿。

其实PenTile里面还有一种PenTile RGBW的排列,但那种主要是用于LCD屏幕上,因此在这里就不过多描述了,有兴趣的朋友可以自己搜索一下。

钻石排列

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三星Galaxy S10e

在PenTile排列出现之后,OLED屏幕就开始出现更多的排列方式,不过有不少其实严格来说都是PenTile排列的变种,就像这里所说的钻石排列。钻石排列当中的子像素是以菱形的方式来排列的,仍然是以RG-BG的方式组合而成,当中蓝色子像素的面积还是最大,红色次之,绿色最小。

相比起最初的PenTile排列,钻石排列由于采用菱形排列方式,所以不论是在水平、垂直以及特别是斜线的内容及文字时,会减少很多锯齿现象,不会显得那么虚。另外,钻石排列下的子像素密度也比起原本PenTile排列的要高,因此在显示时画面也会更加清晰。

目前经由Pentile改变而来的钻石排列屏幕绝大多数都是由三星生产,三星旗下的大部分手机也是用的这种排列。

珍珠排列

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小米Mix 4

钻石排列在目前量产OLED屏幕的各种排列中差不多是属于子像素密度最高的,不过由于三星拥有钻石排列以及PenTile排列的专利,因此其他厂家只能换个法子利用这种排列方法,而珍珠排列就是这样的一个产物。

珍珠排列在子像素的排列方式和钻石排列基本相同,都是同样以菱形RB-BG来组合,但不同的地方在于,珍珠排列的蓝红子像素并非是钻石排列的四边形,而是改为星型,而绿色子像素则是变成了椭圆形。

理论上面来说,珍珠排列与钻石排列的子像素密度是差不多的,都是可以达到80%左右,而且前者的开口率更大,因此屏幕的寿命理论上应该也是要高一点的。

目前珍珠排列是由华星光电生产,像是小米MIX 4就是利用了这种排列的OLED屏幕。

晶钻排列

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红魔6S PRO

如果说上面的珍珠排列只是钻石排列的小改版本,那么这里提到的晶钻排列也是差不多。晶钻排列的子像素仍然是属于RG-GB,蓝红子像素的大小也是差不多,红色子像素从方形变为圆形,而绿色子像素就从椭圆变成方形。

而在子像素的位置上,晶钻排列同样作出了一些改变,两个红色以及两个蓝色子像素排列成一个等腰梯形,包着中间的绿色子像素。也就是说,每4组子像素中,有两组的红蓝子像素是会贴得比较近,这可以让部分的蓝色子像素拥有较大的开口率,从而减慢蓝色子像素的衰减。

理论上来说,晶钻排列可以拥有82%左右的子像素密度,画面的显示效果也可以同样的细腻。晶钻排列目前是由维信诺生产,腾讯旗下的红魔游戏手机6S Pro手机用的就是这种排列的屏幕。

Delta排列

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小米11 青春版

上面我们提到过,人眼对于绿色其实是最为敏感的,因此拥有完整绿色像素的排列在显示效果上会比较好,但是有的厂家也尝试了推出把绿色子像素也砍半的排列,那就是Delta排列。在这个排列当中,子像素是以纵向RG-GB-BR的方式组成,也就是6组小像素会共享一个子像素,子像素的密集只有67%左右。

相比起上面的大部分排列方式,Delta排列因为少了一半的绿色像素,因此在画面的细腻度以及清晰度方面都会有有所下降,理论上来说看上去是会有所模糊。

目前采用Delta排列的屏幕基本上是由维信诺以及天马所生产的,使用的手机也有不少。

Triangular PenTile排列(周冬雨排列)

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华为Mate 20 Pro

终于来到了大家喜闻乐见的周冬雨排列了。这个排列之所以出名,是因为它的子像素排列方式与周冬雨的凝视那个小黄鸭很像,所以就被广大网友戏称,之也慢慢慢慢成为了约定俗成的叫法。

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图源:微博@周冬雨

其实这种排列的本名为Triangular PenTile排列,也被称为RGGB 排列,是上面Delta排列的一个变种。它的子像素排列方式与Delta排列差不多,只不子像素组合是变成了R-GG-B,绿色像素被分成了两个,下面是横条的红色子像素,而上面是面积较大的蓝色子像素。绿色子像素以及红色子像素的排列方式看上去与周冬雨的凝视很像。

在实际应用上,周冬雨排列的子像素密度大约是在77%左右,比钻石排列或者类似的都要少,不过它的屏幕寿命也比较长,而且抗锯齿能力也比较出色。而周冬雨排列,目前自然也是由京东方生产的。

蜂窝排列

最后的这个蜂窝排列就很有意思了。这个由京东方在两年前申请专利的排列方式目前仍然没有应用在任何一款手机上面,不知道什么时候会量产,在今年年初也只不过是有消息说在量产,但没有确切的证明。

简单来说,蜂窝排列的每组子像素是以6边形来摆放,当中面积最大的是蓝色子像素,其次是较小的红色子像素,左右两边各有一个长方形的绿色子像素。这种排列方法目前是只有在蜂窝排列上面出现过,而它的特点也很明显,第一是不同颜色的子像素,它们的之间的中心点距离是相等的,因此当两组像素单元放在一起时,它们之间的子像素距离也是相等的。

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但要说蜂窝排列最有意思的地方,是它是可以有两种像素显示方式的。第一种应该大家都知道,那就是单个像素以RGB的方式来排列,毕竟在这个“蜂窝”之内本身就已经有拥有完整的RGB子像素,一组子像素已经可以单独作为一个像素来显示。第二种就是与钻石排列有点类似了,在这种情况下面,4个子像素可以拆分为1组RG以及1组BG子像素组合,这样两组相邻的子像素会分享一个蓝色或者红色的子像素。

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如果是第一种像素显示方式的话,那么京东方这个蜂窝排列可以理论上就是一个无损的RGB排列,而如果是第二种的话,那么理论上蜂窝排列的子似素密度可以达到80%左右,但是PPI就可以获得巨大提升,最高甚至可以达到720PPI。不过就像刚刚所说,目前并没有用上蜂窝排列的屏幕,因此它的实际效果是怎样的我们也暂时无从知晓,只能够静静的等待了。

写在最后

OLED屏幕目前的像素排列方式有很多种,当中三星的可能仍然是比较多数手机的选择,但是同时国内厂家也在发力,相继推出了不少排列,有的可能和三星的比较像,而有的则在理论上是可以超越钻石排列的存在。无论如何,能够有更加多的厂家在OLED屏幕上下功夫对于我们消费者来说永远是一件好事。


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关键词: OLED

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