OLED屏幕那些次像素有趣的排列方式

今天我們聊聊OLED屏幕那些次像素有趣的排列方式。

我們先看下面這張屏幕技術體系架構圖：

屏幕技術對應屏幕結構關係圖

我們今天的重點內容為倒數第二列內容的上半部分，也就是RGB排列和Pentile排列。在介紹OLED屏幕時候我們說過三星在研發SuperAMOLED屏幕過程中發現紅、綠、藍三原色次像素壽命並不是一樣長的，紅色和藍色次像素的壽命相對比較短，尤其是藍色。擺在三星面前有兩條路，要麼就堅持使用傳統的RGB排列方式，但是像素密度一旦突破300ppi之後屏幕的壽命很難保證，除非更換次像素髮光材料。這條路對於當時三星來說並不現實，研發技術瓶頸註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排列有啥區別？

RGB排列屏幕會將紅、綠、藍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準化。經典代表就有三星S2、第一代Moto X、三星Note II和OPPO Finder。採用這種排列方式的AMOLED屏幕在日常顯示效果相比普通的LCD屏幕並沒有什麼不同，並不會出現Pentile排列常見的一些問題，例如文字和圖標邊緣出現鋸齒感、彩邊現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型中，三星S2、OPPO Finder採用的排列形狀和三星Note II、第一代Moto X的排列形狀並不相似，請看下圖：

三星S2（左）和三星Note II（右）

我們稱左邊的RGB排列為標準RGB排列，和LCD屏幕的液晶分子IPS排列差不太多，而稱右邊的RGB排列為新型RGB排列。兩者相似之處在於紅、綠、藍三原色次像素採用了1：1：1比例。不同地方在於後者將藍色次像素稍微做大，但是又不至於像Pentile排列那樣誇張，之後降低藍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屏幕並沒有相差太多。採用RGB排列的AMOLED屏幕機型在相同屏幕尺寸和解析度情況下，相比LCD機型並不會出現細膩度不足等問題。

隨著LCD陣營不斷推高ppi，1080P、2K解析度一步一步碾壓OLED陣營，三星發現如果繼續採用RGB排列方式研發AMOLED屏幕肯定會被市場淘汰。在三星S4開始重新啟用了Pentile排列，並且將解析度從720P進一步提升到1080P從而馴服Pentile排列帶來的副作用。Pentile排列有啥副作用？我們繼續用圖片解釋一下。

Pentile排列和RGB排列

如上圖所示，為了解決次像素壽命問題，Pentile排列選擇將紅色和藍色次像素數量削減一半，同時為了保持三原色混合時候的色准必須將這兩種次像素麵積增大，最後還適當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，錯了，問題就出在削減一半次像素這個步驟。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，反映到最終總次像素數量則會減少1/3，帶來第一個問題就是ppi下降。相同尺寸機身都是720P的IPS LCD和Pentile排列AMOLED屏幕相比，後者的細膩度明顯不足，這在以前的文章中已經對比過。

單個像素的組成

第二個問題就是色准問題，眾所周知自然界所有顏色都能夠用三原色通過不同的混合比例形成。如上圖所示，RGB排列AMOLED屏幕（右圖）以白色區域為一個像素點，能夠100%佔用紅、綠、藍三原色次像素。而Pentile排列AMOLED屏幕（左圖）也是以白色區域為一個像素點，顯然不能夠100%佔用紅色和藍色的次像素，必須和旁邊的像素點共享。感興趣的讀者可以自己劃分一下區域，最終發現總有些次像素不能夠組成一個完整三原色像素點，這樣屏幕自然就無法顯示準確的顏色了，有些點欠缺紅色，有些點欠缺藍色，有些點多了綠色。

上面的問題還會延伸出第三個弊端，我們將視線轉移到Pentile排列那張圖的邊緣部分，如下圖所示：

彩邊現象

由於邊緣部分的次像素無法形成正常的白色，導致顯示白色文字和圖案的時候出現彩色圍邊，就像自帶文字特效一般，放大文字和圖案時候真心糾結。結合上面提到細膩度不足問題，最終導致這些文字和圖案邊緣位置同時出現彩邊現象和鋸齒感。

綜上所述，Pentile排列為AMOLED屏幕帶來細膩度不足、鋸齒感、彩邊等問題，當然還有大藍屏和藍綠屏的罵名。

三星S4通過提高屏幕解析度來克服細膩度不足的措施卻為三星帶來了另一個難題。4.8英寸三星S3和5英寸三星S4相比之下屏幕尺寸並沒有增大多少，但是需要將解析度從720P提高到1080P，這就需要三星重新修改Pentile排列的方式，否則肯定塞不下那麼多的次像素分子。為啥塞不下？還記得之前和各位讀者介紹過的ISO Cell嗎？攝像頭感測器喜歡飆像素，這和屏幕解析度喜歡彪ppi是一個道理，但是它們都遇到了空間面積受限的瓶頸。ISO Cell的三原色感測器之間存在著格柵，類似AMOLED屏幕三種次像素之間也存在著格柵，通過縮小這個格柵確實能夠進一步在相同空間面積上堆像素，原理類似一間大房間人為改建成兩間小房間出租一樣。但是凡事都有個度，一旦這個格柵削薄到一定程度，次像素之間就會互相干擾從而導致顯示效果出現問題。

格柵不能夠進一步縮減體積，那麼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，之後再改變次像素之間排列方式從而讓屏幕尺寸並沒有大幅提升前提下也能夠啃下1080P解析度。

三星S4次像素排列方式

三星S4出現的排列方式經常被戲稱鑽石排列或者菱形排列。雖然上面三幅圖看上去並不一樣，但是萬變不離其宗都是Pentile排列。我們先劃分一下單個像素是由哪些次像素單元組成的。

單個像素的次像素組成比例

如上圖所示的白色方框區域，我們看到三星S4上Pentile排列的單個像素組成依然是一個完整的綠色次像素以及半個紅色次像素和半個藍色次像素。雖然次像素體積縮小了，但是彩邊問題卻嚴重了，在中間那幅圖更能夠明顯看出來。極端情況下邊緣部分綠色次像素連成一片，那種大綠屏的感覺想必不少三星S4用戶從入手之後到更換新手機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將解析度進一步提高到2K，相比相同尺寸的三星Note 3（1080P解析度）塞下了更多的像素單元，細膩度自然已經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，也是這種鑽石像素。

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，紅色和藍色次像素是菱形形狀，綠色次像素則是橢圓形的，並沒有發生明顯的改變。需要強調的是，上述幾款旗艦機中部分機型在機身尺寸縮小的前提下依然維持著2K解析度，從而讓ppi進一步提升到全新的高度，這也是AMOLED技術進步帶來的變化，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

我們好像跳過了三星Note 3和三星S5兩款旗艦，它們在宏觀上依然採用了類似三星S4那種鑽石排列的方式，但是微觀上還是微調了次像素的形狀，將綠色次像素也調整為菱形形狀。不過也有不少媒體認為三星Note 3的綠色次像素沿用了三星S4那種橢圓形。其實無論是菱形還是橢圓形，自三星S4開始的Pentile排列方式也基本上定型了，之後的旗艦機基本上也是圍繞著更高解析度和更高ppi努力。

總結：通過本文的介紹，我們了解了AMOLED屏幕RGB排列和Pentile排列之間區別，同時分享了不同Pentile排列方式之間的不同。結合之前的文章來看，更佳次像素排列方式配合次像素的工藝改進並引入全新的發光材料，其實都是為了讓AMOLED屏幕顯示效果更加符合廣大消費者口味。例如讓AMOLED顯示效果更加細膩，轉折點為720P三星S3升級到1080P三星S4，得益於ppi提升徹底馴服Pentile帶來的顆粒感。

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