PenTile技術 - OLED技術的基石

  OLED已成為主要的顯示技術趨勢,並繼續在高端顯示產品中獲得關注。當諾基亞發佈全球首款OLED手機--N85時,OLED的積極使用在2008年左右啟動。OLED很快被其他玩家採用。第二年,三星在其i7110中應用了OLED屏幕。AMOLED屏幕也出現在谷歌的Nexus One手機中 - 這是2010年初發布的Nexus系列中的第一款手機。2017年蘋果公司也推出了其首款OLED手機。

  由於PenTile技術,OLED在其他屏幕技術(如LCD)上得分。早在2000年代後期,手機就基於LCD技術,並採用了傳統的RGB條紋圖案,其製造技術已經相當成熟。然而,對更好的視角和對比度的不斷增長的需求促使公司採用OLED。OLED層取代了LCD屏幕中的液晶層(TFT背板,偏振器和濾色器保持完整),提供了對各個子像素的更好控制能力,並且無需背光。

  OLED屏幕的早期製造工藝,例如精細金屬掩模FMM,在實現與LCD相當的像素密度方面提出了挑戰。此外,藍色子像素的發光效率低於紅色和綠色子像素; 因此,需要在高電流下驅動藍色子像素,與紅色和綠色子像素相比,導致更快的劣化。

  PenTile技術拯救 - RGBG和RGBW像素佈局

  Clairvoyante是早期公司之一,致力於克服這些限制並開發了PenTile技術 - 一種亞像素共享佈局,目前在大多數智能手機顯示器中廣泛使用。三星於2008年收購了Clairvoyante的知識產權資產,併成立了Nouvoyance以進一步開發PenTile技術。

  一些基於OLED技術改善屏幕整體性能的技術包括將白平衡轉向冷藍色並設計與傳統RGB條紋不同的像素佈局。PenTile技術中最早的像素佈局之一是三星Galaxy S和S III等手機採用的RGBG佈局。與紅色和藍色相比,這種佈局通過增加綠色子像素的數量來利用對綠色更敏感的人類視覺。佈局包括兩倍於藍色子像素和紅色子像素的綠色子像素。雖然RGBG減少了每英寸子像素的數量,但它仍然達到了與當時LCD屏幕相當的分辨率,而不會影響圖像質量。

  圖 1 -從RGBG像素佈局圖案US8134583 ; 102,104和106分別代表綠色,紅色和藍色子像素

  圖2(a) - 採用LCD顯示器的iPhone 8和8 Plus等手機以及三星Galaxy S II等手機中使用的傳統RGB圖案,包括具有非PenTile像素佈局的OLED屏幕。

  圖2(b) - 三星Galaxy S和S III等手機中使用的PenTile RGBG圖案

  PenTile矩陣系列中的另一個像素佈局是RGBW佈局,用於Samsung Galaxy Note 10.1(2014版)。RGBW佈局中的白色像素增強了顯示圖像的亮度,有助於降低顯示給定亮度圖像所需的總功率。

  圖3- US7492379的 RGBW圖案

  從PenTile技術遷移到傳統的RGB模式並返回

  三星將其PenTile技術與三星Infuse 4G中的傳統RGB條紋(稱為Real Stripe)區別開來。這是第一款採用Super AMOLED Plus顯示屏的三星手機 - 三星用於Real Stripe模式的營銷名稱 - 以及三星Galaxy S II。儘管這種佈局在亮度,省電和減少像素化方面被認為比PenTile技術更好,但三星和其他製造商僅在少數手機中使用了Real Stripe。三星在其Galaxy S3中恢復使用PenTile技術併為PenTile的使用辯護,稱使用PenTile技術的OLED屏幕 - 尤其是具有230+ PPI的OLED屏幕 - 與具有RGB條紋圖案的OLED相比持續時間更長。如今,採用PenTile技術的OLED手機被認為優於LCD手機。

  Diamond PenTile像素佈局─最廣泛使用的像素排列

  2013年,三星採用了Diamond PenTile像素排列; PenTile矩陣族的另一個補充。它是在三星Galaxy S4中推出的,從那時起就被所有連續的Galaxy S系列手機採用。三星Galaxy S9和Galaxy S9 +可能採用Diamond PenTile像素佈局。Apple的iPhone X包括三星Diamond PenTile像素排列,Apple已將其命名為Super Retina Display。

  圖4- US20150102320的 Diamond PenTile像素排列

  Diamond PenTile像素排列具有橢圓形綠色子像素和菱形中的紅色和藍色子像素。Galaxy S4中的藍色子像素尺寸大於紅色和綠色子像素,可能是為了彌補其低亮度。然而,Galaxy S5中採用的Diamond PenTile像素排列似乎包括略微不同的排列 - 所有子像素都是菱形的,紅色和藍色像素看起來大小相同。相同尺寸的紅色和藍色子像素可能是由於各種層的改進,這可能導致Galaxy S5中紅色和藍色子像素的發光度之間的差異較小。

  iRunway對iPhone X屏幕進行的初步研究表明,綠色,藍色和紅色子像素的大小彼此不同。

  圖5 - iPhone X中的像素排列,紅色,綠色和藍色子像素各有不同的尺寸

  iPhone X及其OLED - 走在屏幕後面

  iRunway對iPhone X進行了全面的拆解分析,並對其OLED顯示屏進行了深入研究。

  三星和蘋果在手機中採用的技術

  圖6顯示了Apple在其iPhone和三星Galaxy S系列手機中採用技術的變化

  Apple在其手機中採用了雙域像素排列,這是在iPhone 6中引入的。這是一種RGB條紋,其像素邊緣相對於屏幕邊緣傾斜。該佈置似乎改善了整體顯示性能 - 與LCD屏幕中的傳統RGB條紋圖案相比,具有可視角度的亮度和色彩偏移降低。

  其他顯示技術和OLED的未來

  與LCD和OLED屏幕不同,可在陽光直射下讀取的顯示器在商業產品中沒有太大麻煩。然而,由於某些限制,這些技術尚未在智能手機中採用。這些顯示器包括代替OLED屏幕中的OLED堆疊或LCD中的液晶層的另一層,這取決於材料產生其自身光的能力。例如,亞馬遜Kindle中使用的電泳顯示器有黑色和白色,刷新時間長,不適合智能手機或電視機。Pixel Qi的3Qi多模技術將電泳顯示器中使用的電子墨水與LCD技術相結合,生產出可在室內和明亮的陽光下工作的顯示器。然而,這項技術,

  QLED和microLED是顯示未來幾年進入大規模生產潛力的技術。然而,目前正在談論這些技術的電視而不是小屏幕智能手機。用於智能手機(如LG G6)的全有源LCD技術有可能與OLED和傳統LCD技術競爭。

  據報道,2017年,蘋果公司在LG的OLED技術上投入了約27億美元。人們認為,這一步將有助於蘋果公司滿足其對OLED的需求並降低三星的主導地位。如果蘋果公司投資LG的OLED技術的報道屬實,那麼OLED至少會在幾年內留在我們身邊。據傳,即使是2018年發佈的一些iPhone也包括OLED屏幕。據報道,日本顯示器,夏普和京東方等公司正準備收購OLED市場份額。有趣的是,看到公司如何相互競爭,並吸引客戶保持在遊戲之上。最終用戶將從OLED領域的更多競爭對手中受益。(來源:看看書great)

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