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你知道为什么OLED要使用RGB Pentile排列方式吗?

  现在的手机,屏幕越来越大,分辨率也越来越高。很多人在购买手机时,往往认为分辨率越高,屏幕显示效果越清晰。实际上这种想法是不全面的。屏幕的材质以及子像素的排列方式也是影响屏幕显示效果的重要因素。屏幕子像素的排列方式一般分为两种,一种是标准RGB排列方式,另种是RGB Pentile排列方式。那么它们都是什么意思呢?

  采用哪种子像素排列方式的屏幕更好呢?

  我们知道白色的光线是由红到紫的连续光谱组成的,而在计算机图形学里,则采用红、绿、蓝也就是RGB三种颜色的视觉等亮度混合来调和出白色光。显示屏是由许许多多的像素构成的,而为了让每一个单独的像素可以显示出各种颜色,就需要把它分解为红、绿、蓝三个比像素更低一级的子像素。

  也就是说,三个子像素构成一个整体,即彩色像素。

  当需要显示不同颜色的时候,三个子像素分别以不同的亮度发光,由于子像素的尺寸非常小,在视觉上就会混合成所需要的颜色。

  知道了子像素,那么我们就可以进入下一个问题,那就是子像素的排列。

RGB排列

  RGB排列是最标准的排列方式,它把一个方块形的像on素平均分成三等份,每一块赋予不同的颜色,这样就可以构构成一个彩色像素(如图1所示)。当然,三个子像素的顺序是随意的,不过一般都是“红、绿、蓝”或者“蓝、绿、红”。

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1标准RGB排列单个像素点

 

  这样,只要我们把足够多这样构造的像素排列到一起就可以显示出我们所需要的图案了(如图2所示)。

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2标准RGB排列显示原理

  事实上,绝大多数的液晶显示器采用的都是标准RGB子像素排列。它的优点是像素独立性高,每一个像素都可以单独显示所有的颜色。但缺点是要制作mz×n的显示器,总共需要制作3m×n个像素(在制造过程中,子像素是最基本的制造单位,它们本身没有颜色,颜色是靠滤光片而产生的)。

  这在液晶上是没什么问题的,因为液晶采用的是光刻工艺,制作多少个像素对成本的影响并不高。

RGB Pentile排列

  RGB Pentile排列列是现在一些采用OLED材质的手机RGB子像素的排列方式。它与标准RGB排列单个像素点是不一样的,标准RGB排列的像素点是由红、绿、蓝三个子像素组成的,而 Pen Tile的单个像素点只有“红、绿”或者“蓝绿”两个子像素点组成。图3中左边就是 RGB Pentile排列的子像素排列方法。

  可以看到,同样显示3×3个像素,RGB Pentile在水平方向只做了6个子像素,而标准RGB做了9个,子像素数量减少了13

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3 RGB Pentile与标准RGB子像素排布对比

  RGB Pentile为什么可以缩减13的子像素而保持总像素不变呢?既然缺少一种子像素,那它又是怎么达到依然显示3×3全彩色像素的结果的呢?这里面的关键在于相邻像素之间的“共用子像素”。

  我们来看一下 RGB Pentile在工作时的子像素点亮情况就知道了首先我们模拟一下RGB Pentile显示水平间隔的白色线条。从图4中可以看到,在水平方向,每个像素和相邻的像素共享自己所不具备的那种颜色的子像素,共同达到白色显示。

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4 RGB Pentile显示水平间隔的白色线条

  然后我们模拟一下RGB Pentile显示垂直间隔的白色线条(如图5所示)。

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5 RGB Pentile显示垂直间隔的白色线条

  接下来我们再模拟一下RGB Pentile显示黑白点阵。

  观察图6,发现问题来了:应该有的蓝色像素不见了!

  这是因为每一个像素都失去了邻居,无法公用,所以RGB Pentile 屏幕无法精确显示这样的图案。这个问题非常麻烦,为了让显示的结果仍然为白色,就需要把原本应该熄灭的蓝色像素重新点亮,结果就是显示黑白点阵失败。

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6 RGB Pentile显示黑白点阵

  现在我们知道了,RGB Pentile技术的精髓就是要做到相邻像素的子像素公用。这要求屏幕上显示的任何像素都需要有相邻像素的存在,但实际情况中并不是时时刻刻都可以满足此要求的,比如下面我们在实际中可能遇到的情况就是。

  首先,我们看一下当RGB Pentile显示垂直方向的黑白交界线时会发生怎样的情况(这种情况通常发生在文字边缘的位置)。

  如图7所示,最左边一条出现了红、蓝像素的垂直交替排列,这在视觉上会导致明显的“彩边”现象。

  然后,我们看一下当RGB Pentile显示45倾斜的黑白分界线(如图8所示)(这种情况也经常出现在文字边缘的位置)。

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7 RGB Pentile显示垂直方向的黑白交界线

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8 RGB Pentile显示45°倾斜的黑白分界线

  以上这些情况下,带来的问题都是屏幕上会出现非白色的边缘。这和我们要求的相去甚远,毕竞谁都不希望把黑白照片显示得花花绿绿。

  所以以RGB Pentile技术会对这些情况作出一定的修正,那就是把一些本该熄灭的子像素点亮,人为地制造一些相邻像素,来实现颜色的正常显示。

  但这就带来了一个问题,那就是本来平整的边缘变得不再平整,成为了锯齿状。这也是RGB Pentile之所以会出现边缘毛刺的原因。

  上述的讨论都是在显示黑色和白色的基础上进行的,实际显示彩色画面的时候RGB Pentile还还会遇到一些更奇怪的问题。

  举例来说,当我们需要显示纯黄色的时候,就需要把屏幕上所有蓝色的像素都关闭。但由于红色像素是间隔排列而不是紧密排列的,所以导致肉眼可以轻易看出其间夹杂的黑色斑点,它们之间的距离是两倍于像素距离的,导致出现“网纹”。

  而当显示淡橙色的时候,红色和绿色像素会100%发光,而蓝色像素则以50%亮度发光,此时这些不发光的蓝色像素会构成暗点,导致本来应该是纯净颜色的表面出现两倍于像素距离呈斜向分布的“颗粒感”。

  追其根本,RGB Pentile排列是伴随着OLED显示材质誕生而出现的。传统RGB排列一直用在液晶显示器上,液是利用背光源的被动发光,而且其RGB在显示器上的具体实现形式是滤光片,这种滤光片的制作较简单,而且制作高密度的RGB色带也不会带来成本上大的増加。

  但对于主动发光的OLED来说就不一样了,OLEDRGB对应的是红绿蓝发光有机材料。我们现在使用的显示器的分辦率较高,这就要求每种发光材料制作得很小且高密度的集成,这样工艺上就较难,成本也会很高。

  采用用 Pentile排列,每个显示单元上只有两种材料,而且材料面积较大,这样就降低了工艺难度,成本也会降低,但缺点也不言而喻一一模拟的自然比不过真货。

  一旦需要显示精细内容的时候,Pentile的本质就会显露无遗,清晰度会大幅下降,导致小号字体无法清晰显示;而且为了弥补色彩问题,在RGB Pentile技术下显示色彩分割区的时候,分割线会产生两倍于实际像素点距的锯齿状纹路,也就是会产生锯齿状边缘;还有就是只要显示的内容不是白色,就会出现两倍于点距的网格状斑点。

因此,使用RGB Pentile技术的显示屏必须需要拥有足够高的分别率,才可以弥补由于会产生两倍点距纹理带来的视觉效果下降。


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