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手機全面屏LCD/AMOLED顯示技術之PenTile

編輯:songqiuxia 2017-11-10 09:12 瀏覽 評論 評論 0 贊    來源:  中華顯示網

  隨著全面屏的已成為手機標配的趨勢日益明顯,當屏幕越來越大,分辨率也越來越高,很多人在購買手機時,往往認為,分辨率越高,屏幕顯示效果越清晰。實際上,這種想法是不全面的。屏幕的材質以及子像素的排列方式也是影響屏幕顯示效果的重要因素。屏幕子像素的排列方式一般分為兩種,一種是標準RGB排列方式,另一種是RGB PenTile排列方式,那么它們都是什么意思呢?采用哪種子像素排列方式的屏幕更好呢?接下來OLEDindustry為大家詳細的解答。

  顯示的基本原理,是由紅綠藍 (RGB) 三原色光條并列組成像素 (Pixel),任何色彩都可經 RGB 色光不同的深淺層次的搭配制造出來,放大看雖是分開的三個條狀色光,但像素非常細小,肉眼的適當距離看上去則是三色的混合光。顯示屏是由許許多多的像素構成的,而為了讓每一個單獨的像素可以顯示出各種顏色,就需要把它分解為紅綠藍三個比像素更低一級的子像素。即,3個子像素構成一個整體,即彩色像素。當需要顯示不同顏色的時候,三個子像素分別以不同的亮度發光,由于子像素的尺寸非常小,在視覺上就會混合成所需要的顏色。

  了解了子像素概念,那么就進入今天的主題——子像素的排列,上面提到了子像素的設計分為兩種一種是傳統的RGB排列,一種是RGB PenTile排列方式,那這兩種排列究竟是怎樣的餓呢?

  兩種子像素排列的定義

  RGB排列

  RGB排列是最標準的排列方式,它把一個方塊形的像素,平均分成三等分,每一塊賦予不同的顏色,這樣就可以構成一個彩色像素。這也是絕大多數LCD所采用的子像素排列方法(當然,三個像素的順序是隨意的,不國一般都是“紅綠藍”或者“藍綠紅”)。

  因此,只要我們把足夠多這樣構造的像素排列到一起,就可以顯示出我們所需要的圖案了。

  事實上,絕大多數的LCD,采用的都是標準RGB子像素排列。它的好處是像素獨立性高,每一個像素都可以自己顯示所有的顏色。但缺點是要制作m*n的顯示器,總共需要制作3m*n個像素(在制造過程中,子像素是最基本的制造單位,它們本身沒有顏色,顏色是靠濾光片而產生的)。這在液晶上是沒什么問題的,因為LCD采用的是印刷工藝,制作多少個像素對成本的影響并不高。

  RGB PenTile排列

  PenTile 是美國舊金山硅谷一家成立不久叫Clairvoyante的公司發明的,因為其突破了 RGB 的規格,除了 RGB 三色之外、增加一個白色 W (White),同時把 RGBW 四色各變成獨立的像素,有可操縱的地址 (Addressable),所以每一色光可以單獨運作,這就是 PenTile。而傳統的 RGB,則是三色連在一起成為一個像素,是基本的地址單位,在應用層面不能單獨顯示其中任一彩色。

  而發展到如今,RGB PenTile排列現在成為一些采用OLED材質的手機RGB子像素的排列方式。它與標準RGB排列單個像素點是不一樣的,標準RGB排列的像素點是由紅綠藍三個子像素組成的,而PenTile的單個像素點只有“紅綠”或者“藍綠”兩個子像素點組成。圖中左邊就是RGB PenTile排列的子像素排列方法。可以看到,同樣顯示3x3個像素,RGB PenTile在水平方向只做了6個子像素,而標準RGB做了9個,子像素數量減少了1/3。在實際顯示圖像時,RGB PenTile的一個像素點會“借”用與其相鄰的像素點的另一種顏色來構成三基色。水平方向,每個像素和相鄰的像素共享自己所不具備的那種顏色的子像素,共同達到白色顯示。

PenTile與標準RGB子像素排布對比

  PenTile的優點

  下圖是 PenTile 與傳統結構在顯示技術上的差別。傳統的 RGB 像素,排列整齊一致,如圖顯示一條白線,每個像素里的 RGB 要開到最亮,要顯示一條黑線,像素里的 RGB 全部關閉。PenTile 則每一色都是單獨的像素,可以排列成棋盤狀,因為色彩之間沒有關連,所以每個像素都能與任何周遭像素結合顯示,也就是 RGBW 白四色能任意結合,如圖只用兩色就能顯示白線與黑線,而傳統則需用三色。(下圖中左側為傳統紅綠藍顯示,上圖為直線、下圖為橫線;圖右側則為 PenTile 結構,上圖為直線、下圖為橫線。)

  PenTile 結構最大的優勢自省電。液晶顯示效率極低,因為 RGB 色光是透過濾色鏡制造出來的,濾色鏡把背板光源遮住了大部分,甚至高達 90%,我們看到的僅是少部分透視過來的光線,所以看起來覺得陰暗。PenTile 增加的白色光,則是從背板光源直接照射的光線,不需過濾,所以亮度極高,相對的可以使耗電量減低。

  另外 PenTile 每一像素可與鄰近像素搭配,不受傳統 RGB 同時運作的限制,許多色彩可兩色即可組成,不必一定要三色組合,像上圖的線條即是以兩色搭配的,比傳統三色減少一色顯示,但效果相同。這樣使得整個面板用的色彩條塊(不是像素數目),PenTile 的 RGBW 色彩條塊,就會比傳統的 RGB 色彩條塊減少三分之一,因此 PenTile 可以把 RGBW 每個色彩條塊面積放大,增加像素的透光度,讓整個面板亮度增加。初步估算,白色像素加上像素面積放大,可以讓面板亮度加倍,如果維持原來的亮度,耗電量就減半。

  除了增加亮度,或節省電能,如果PenTile 的色彩條塊(像素)面積不放大,與傳統 RGB 的色彩條塊數目相同,PenTile 的分辨率無形就增加了三分之一(如上圖 PenTile 用兩個色與傳統三個色顯示效果相同),對于多媒體的展現更為清晰。像手機的多媒體使用越來越普遍,但目前的亮度都嫌不夠,所以亮度可能比省電更重要,PenTile 就可以在節省電源與增加亮度上調整。亮度增加、分辨率增加,顯示的細節也更清晰,最明顯的是筆畫單純的字體,會更容易閱讀。

  除了硬件,PenTile 在軟件上也作了許多調節。PenTile 的顯示雖然大多清晰亮麗,但部分圖形的色彩偏向飽和,顯得不自然,這時候就用軟件把白色像素亮度減低,用別的色彩調節,使得圖畫自然一些。PenTile 最近在一個會議上展示分析影視的畫面色彩,用這一畫面的色彩數值,來調解顯示下一畫面的背板光源,讓眼睛看起來畫面沒變,但用的電源卻大量減少,估計用到目前百分之四、五十的電量,就能觀看影視。

  Pentile子像素排列利用鄰近的子像素來“模擬”一個像素點,這種投機取巧的方式能明顯降低子像素點的數量,打個比方,某屏幕用正常RGB像素排列會有總共1500萬的子像素點,但是如果換為Pentile就只會有1000萬的子像素點。

  這相對于GPU來說是非常有利的情況,降低子像素的數量能直接降低GPU的負荷,這個不解釋了,某論壇某網友將游戲“塵埃3”的分辨率提高到5760*1080,結果只有用580SLI才能流暢運行!

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