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超能課堂(303):OLED畫素排列都有些什麼東東?

有讀者在前陣子的一篇文章裡面提到了一個比較有意思的東西,那就是OLED螢幕的各種畫素排列方式。其實現在當我們在瀏覽手機,特別是用了OLED螢幕的手機時,基本上都會或多或少的看到或聽到別人在討論說它們螢幕的畫素排列方式,像是那個“周冬雨排列”大家肯定都略有所聞,但是可能有一些朋友和筆者一樣,都只知道說有這個東西,至於當說到這些畫素排列方式本身有些什麼特別的地方、相互之間有些什麼優缺點等等的時候,可能都是摸不著頭腦的。那麼,OLED螢幕的這些畫素排列到底都有些什麼形式,它們之間又是有什麼特點呢? 今天我們就來一起看看。

什麼是子畫素?

超能課堂(303):OLED畫素排列都有些什麼東東?

要了解畫素排列,那我們要先知道一個叫子畫素的東西。那子畫素到底是什麼東東呢?其實大家所看到的螢幕上的每一個不同色彩的畫素,其實都是由RGB三種顏色所組合起來的,而發出RGB顏色的,就是子畫素。透過調整子畫素的亮度,螢幕就可以顯示出不同的色彩。在LCD螢幕上面,子畫素是由液晶組成的,而在OLED螢幕上則是由有機發光二極體所組成。

RGB排列

在最開始的時候,OLED所使用的畫素排列方式箕LCD的其實是差不多的,都是標準的RGB排列,也就是每個畫素分別由1個RGB子畫素所組成。這種排列方式對於顯示效果來說是最簡單直接也是最為理想的,畢竟把3個子畫素拼在一起就完事了,每個一個畫素不論是縱橫看上去子畫素都是完整的一列或者一行。

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iPhone 7

不過對於OLED螢幕來說RGB排列有一個比較重大的缺點,那就是燒屏會比較嚴重。由於RGB三種顏色的有機發光二極體壽命不一樣,而藍色(B)的壽命衰減得最快,因此在標準的RGB排列之下,會比較容易出現燒屏的現像。LCD的液晶很少會出現這個問題,所以對於LCD螢幕來說RGB排列就是最優的方案,而OLED螢幕則需要另覓出路。從此OLED螢幕就在畫素排列的路上愈走愈遠,而首先出現的,就是下面的PenTile排列。

PenTile排列

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Google Nexus One

PenTile排列是最早出現的OLED螢幕畫素排列方法。上面我們提到過,RGB排列是每個畫素分別有1個RGB子畫素,但是PenTile排列卻是由RG-BG總共2個子畫素組成,1個R以及1個G,或者1個B加上1個G。為了儘量減輕燒屏的問題,藍色子畫素的發光面積也會是最大的,這一點其實在之後的其他排列當中也是相同的。

如果與RGB排列在一個3*3的畫素內作對比的話,PenTile排列在水平線上是有6個子畫素,而RGB排列則是有9個,所以PenTile排列的子畫素數量對比RGB排列是少了1/3左右。

每當要顯示一個完整的畫素時,RG-BG子畫素就會從旁邊的那組畫素共享一個B或者R子畫素,透過借色原理來組成完整的RGB三原色,這樣就可以用較低的子畫素渲染來實現較好的顯示效果。

那可能會有人問了,為什麼是RG-BG這樣的子畫素組合,而不是RB-GB呢? 這是由於由於人眼對綠色是最為敏感的,尤其是在觀看高解析度的亮度資訊時,所以綠色子畫素維持一對一的方式映像到輸入畫素是最能保持畫面清晰度的。

而PenTile排列的好處很明顯,那就是螢幕的壽命會比較好,不容易出現燒屏,而且成本相對來說也比較低。而它的缺點同樣很明顯,由於實際上子畫素少了1/3,所以清晰度會有所下降,特別是在觀看小文字的時候,愈小的文字愈會容易看到鋸齒。

其實PenTile裡面還有一種PenTile RGBW的排列,但那種主要是用於LCD螢幕上,因此在這裡就不過多描述了,有興趣的朋友可以自己搜尋一下。

鑽石排列

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三星Galaxy S10e

在PenTile排列出現之後,OLED螢幕就開始出現更多的排列方式,不過有不少其實嚴格來說都是PenTile排列的變種,就像這裡所說的鑽石排列。鑽石排列當中的子畫素是以菱形的方式來排列的,仍然是以RG-BG的方式組合而成,當中藍色子畫素的面積還是最大,紅色次之,綠色最小。

相比起最初的PenTile排列,鑽石排列由於採用菱形排列方式,所以不論是在水平、垂直以及特別是斜線的內容及文字時,會減少很多鋸齒現象,不會顯得那麼虛。另外,鑽石排列下的子畫素密度也比起原本PenTile排列的要高,因此在顯示時畫面也會更加清晰。

目前經由Pentile改變而來的鑽石排列螢幕絕大多數都是由三星生產,三星旗下的大部分手機也是用的這種排列。

珍珠排列

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小米Mix 4

鑽石排列在目前量產OLED螢幕的各種排列中差不多是屬於子畫素密度最高的,不過由於三星擁有鑽石排列以及PenTile排列的專利,因此其他廠家只能換個法子利用這種排列方法,而珍珠排列就是這樣的一個產物。

珍珠排列在子畫素的排列方式和鑽石排列基本相同,都是同樣以菱形RB-BG來組合,但不同的地方在於,珍珠排列的藍紅子畫素並非是鑽石排列的四邊形,而是改為星型,而綠色子畫素則是變成了橢圓形。

理論上面來說,珍珠排列與鑽石排列的子畫素密度是差不多的,都是可以達到80%左右,而且前者的開口率更大,因此螢幕的壽命理論上應該也是要高一點的。

目前珍珠排列是由華星光電生產,像是小米MIX 4就是利用了這種排列的OLED螢幕。

晶鑽排列

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紅魔6S PRO

如果說上面的珍珠排列只是鑽石排列的小改版本,那麼這裡提到的晶鑽排列也是差不多。晶鑽排列的子畫素仍然是屬於RG-GB,藍紅子畫素的大小也是差不多,紅色子畫素從方形變為圓形,而綠色子畫素就從橢圓變成方形。

而在子畫素的位置上,晶鑽排列同樣作出了一些改變,兩個紅色以及兩個藍色子畫素排列成一個等腰梯形,包著中間的綠色子畫素。也就是說,每4組子畫素中,有兩組的紅藍子畫素是會貼得比較近,這可以讓部分的藍色子畫素擁有較大的開口率,從而減慢藍色子畫素的衰減。

理論上來說,晶鑽排列可以擁有82%左右的子畫素密度,畫面的顯示效果也可以同樣的細膩。晶鑽排列目前是由維信諾生產,騰訊旗下的紅魔遊戲手機6S Pro手機用的就是這種排列的螢幕。

Delta排列

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小米11 青春版

上面我們提到過,人眼對於綠色其實是最為敏感的,因此擁有完整綠色畫素的排列在顯示效果上會比較好,但是有的廠家也嘗試了推出把綠色子畫素也砍半的排列,那就是Delta排列。在這個排列當中,子畫素是以縱向RG-GB-BR的方式組成,也就是6組小畫素會共享一個子畫素,子畫素的密集只有67%左右。

相比起上面的大部分排列方式,Delta排列因為少了一半的綠色畫素,因此在畫面的細膩度以及清晰度方面都會有有所下降,理論上來說看上去是會有所模糊。

目前採用Delta排列的螢幕基本上是由維信諾以及天馬所生產的,使用的手機也有不少。

Triangular PenTile排列(周冬雨排列)

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華為Mate 20 Pro

終於來到了大家喜聞樂見的周冬雨排列了。這個排列之所以出名,是因為它的子畫素排列方式與周冬雨的凝視那個小黃鴨很像,所以就被廣大網友戲稱,之也慢慢慢慢成為了約定俗成的叫法。

其實這種排列的本名為Triangular PenTile排列,也被稱為RGGB 排列,是上面Delta排列的一個變種。它的子畫素排列方式與Delta排列差不多,只不子畫素組合是變成了R-GG-B,綠色畫素被分成了兩個,下面是橫條的紅色子畫素,而上面是面積較大的藍色子畫素。綠色子畫素以及紅色子畫素的排列方式看上去與周冬雨的凝視很像。

在實際應用上,周冬雨排列的子畫素密度大約是在77%左右,比鑽石排列或者類似的都要少,不過它的螢幕壽命也比較長,而且抗鋸齒能力也比較出色。而周冬雨排列,目前自然也是由京東方生產的。

蜂窩排列

最後的這個蜂窩排列就很有意思了。這個由京東方在兩年前申請專利的排列方式目前仍然沒有應用在任何一款手機上面,不知道什麼時候會量產,在今年年初也只不過是有訊息說在量產,但沒有確切的證明。

簡單來說,蜂窩排列的每組子畫素是以6邊形來擺放,當中面積最大的是藍色子畫素,其次是較小的紅色子畫素,左右兩邊各有一個長方形的綠色子畫素。這種排列方法目前是隻有在蜂窩排列上面出現過,而它的特點也很明顯,第一是不同顏色的子畫素,它們的之間的中心點距離是相等的,因此當兩組畫素單元放在一起時,它們之間的子畫素距離也是相等的。

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但要說蜂窩排列最有意思的地方,是它是可以有兩種畫素顯示方式的。第一種應該大家都知道,那就是單個畫素以RGB的方式來排列,畢竟在這個“蜂窩”之內本身就已經有擁有完整的RGB子畫素,一組子畫素已經可以單獨作為一個畫素來顯示。第二種就是與鑽石排列有點類似了,在這種情況下面,4個子畫素可以拆分為1組RG以及1組BG子畫素組合,這樣兩組相鄰的子畫素會分享一個藍色或者紅色的子畫素。

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如果是第一種畫素顯示方式的話,那麼京東方這個蜂窩排列可以理論上就是一個無損的RGB排列,而如果是第二種的話,那麼理論上蜂窩排列的子似素密度可以達到80%左右,但是PPI就可以獲得巨大提升,最高甚至可以達到720PPI。不過就像剛剛所說,目前並沒有用上蜂窩排列的螢幕,因此它的實際效果是怎樣的我們也暫時無從知曉,只能夠靜靜的等待了。

寫在最後

OLED螢幕目前的畫素排列方式有很多種,當中三星的可能仍然是比較多數手機的選擇,但是同時國內廠家也在發力,相繼推出了不少排列,有的可能和三星的比較像,而有的則在理論上是可以超越鑽石排列的存在。無論如何,能夠有更加多的廠家在OLED螢幕上下功夫對於我們消費者來說永遠是一件好事。