#創作新星#聊聊OLED,LCD,和「周冬雨排列」

北京新浪網 08-07 15:02

最近華為每發佈一次手機,周冬雨就要上一次熱搜,原因是京東方的屏幕用了「周冬雨排列」。關於手機屏幕的一些事,今天我們來聊聊。今天的文章可能有點長。。。 

首先,周冬雨排列到底是什麼呢?

「周冬雨排列」其實是華為Mate 20 Pro的屏幕像素放大后的照片引發的,這塊屏幕由京東方提供,屏幕像素放大之後像兩個發光的綠眼睛和一張紅色的嘴,由於形狀像一隻小鴨子面無表情地盯著我們,和網上周冬雨的表情包神似,所以被廣大網友稱之為:周冬雨排列。而這種排列方式是京東方為了解決OLED屏幕壽命問題研發出的一種區別於傳統RGB排列和三星的PenTile的全新像素排列方式。圖中的像素排列方式即為「周冬雨排列」。

周冬雨知乎提問

神似小黃鴨

目前手機屏幕的材質不外乎兩種,LCD和OLED。LCD的像素排列方式主流的就是標準的RGB排列了,如今LCD面板標準 RGB 的子像素排布方式和發光原理已經發展了近二十年,可以說是非常成熟了,而OLED屏幕還在發展當中。

OLED屏幕

在這裏不談發光原理,就說說我知道的。

OLED屏幕無需背光層和液晶層,單個子像素即可自發光,少了兩層材料這樣的屏幕自然要比傳統LCD屏幕更薄。同時OLED 屏幕在對比度、可視角度、最大亮度方面均優於傳統LCD屏幕,在最近幾年手機屏幕發展趨勢中,OLED 屏幕逐漸開始成為主流。我們現在所使用的手機屏幕絕大多數都是OLED屏幕。

OLED 屏幕的優點非常突出,但有一個明顯的缺點那就是壽命較短,容易燒屏。早期三星曾經嘗試過在OLED 屏幕上使用標準RGB排列方式(三星Note2 ),但是效果平不理想。

三星GALAXY NOTE2

但是LCD陣營還在持續發力,LCD屏幕的解析度逐步增高,讓三星發現如果繼續採用RGB排列方式研發OLED屏幕肯定會被市場淘汰,於是三星就研發出了PenTile像素排列方式。

我們都知道色光三原色是紅黃藍,PenTile像素排列與標準RGB排列不同的是,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。而PenTile像素排列只有兩種顏色是不可以構成所有顏色的,所以在實際顯示圖像時,RGB PenTile的一個像素點需要與其相鄰的像素點的另一種顏色來構成三基色,通過像素點的亮度調節,從而呈現出不同的色彩。採用這樣的子像素排列方式,加上後期軟體演算法優化的加持,OLED 屏幕壽命的得到了明顯的提升。但這種像素排列方式有一個非常突出的問題,那就是實際解析度被降低了。儘管與標準RGB在像素的數量上一致的,但有效子像素卻少了將近三分之一。一塊PenTile排列的1080P解析度OLED屏幕顯示效果相當於LCD屏幕上的720P解析度,同時這種排列方式還會帶來屏幕邊緣偏綠的問題。

圖片來自網路

至於鑽石排列,這種排列實際上跟PenTile排列是一類的。三星為了彌補OLED屏幕解析度被降低的問題,於是又採用了一種特殊的像素排列方式,這種排列方式是四個子像素呈菱形排列,觀感上神似鑽石,因此也被稱作「鑽石排列」。這種新的排列方式可以讓子像素之間排列更加緊密,從一定意義上彌補「PenTile排列」方式造成的解析度損失。

鑽石排列

但是即便如此,這樣像素排列方式的屏幕實際解析度也還是只有標準RGB排列方式屏幕的80%左右。OLED 屏幕在實際解析度方面還是低於傳統LCD屏幕,處於劣勢。因此我們看到的三星外賣的1080P的AMOLED屏幕素質還是一般,不過近幾年還是越來越好了。

而「周冬雨排列」是京東方為了解決OLED屏幕壽命問題研發出的一種區別於傳統RGB排列和三星的PenTile的全新像素排列方式。而這種方式的原理其實與PenTile排列一樣,都是通過擴大藍色和紅色的像素麵積的方式來來延長屏幕的壽命。

但是目前目前而言京東方出品的這種像素排列的屏幕的效果都還不如鑽石排列。因為解析度不足,導致它在顯示某些顏色的時候會出現各種各樣的問題。比如顯示純黃色的時候需要關閉所有藍色的子像素,但是藍色像素的體積較大會讓黃色中產生黑色小點,這就造成了我們平時所說的「顆粒感」和「網紋」,同時這類屏幕在顯示漢字這種不規律圖形的時候字體邊緣會發虛和出現彩邊等現象,歸根結底還是解析度低導致的問題。

左圖為「周冬雨排列」,右圖為「鑽石排列」

再來說說AMOLED和 Super AMOLED屏幕

OLED是Organic Light-Emitting Diode(有機發光二極體)的縮寫。按照驅動方式的不同,OLED可以分為被動式OLED(PMOLED)與主動式OLED(AMOLED)。我們現在在手機上接觸到的OLED屏幕,基本都是AMOLED屏幕。Super AMOLED屏幕是三星公司研發的一款超炫屏,Super AMOLED相比傳統AMOLED而言,在結構設計上取消了觸控感應層和顯示層,直接就是原生的觸控面板,這樣做的好處是可以帶來更加靈敏的操作,響應速度是其他材質的千分之一。沒有玻璃覆蓋層使得Super AMOLED在陽光下的顯示效果更佳,顏色更加艷麗。在最近的新聞中,三星已經明確表示放棄LCD屏幕的生產。

圖片來自網路

LCD屏幕

而屏幕生產的另一個巨頭LG,卻跟三星不同,他們在OLED和LCD雙管齊下的情況下,目前仍更專注於LCD技術。最新的產品就是LG G7 ThinQ中採用的MLCD+顯示技術。

LG G7 THINQ

MLCD+技術仍然是基於現有的LCD技術開發而來的。下面簡答介紹一下這項技術,傳統的LCD面板包含R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)三個子像素,而MLCD+在原來LCD基礎上增加了W(白色)像素,採用RGBW排列。其目的主要是為了提高面板的峰值亮度, LG G7擁有高達1000尼特的輸出亮度。然而要在LCD面板上產生白色輸出,這就意味著要將白光從3個濾色器中過濾出來,這是非常浪費的,因為每個濾色器會阻擋三分之二的光譜,然後重新組合輸出而憑藉專用的白色像素。而MLCD +的厲害之處就在於它可以將背光面板關閉,同時仍然可以比傳統的RGB LCD面板產生更多的可見白光,這樣一來就節省了很多功耗,同時還可以打開背光燈將峰值亮度提高到一個新的高度。但是有一個問題,當面板解析度既定的情況下,這必然會對於子像素密度造成影響,三星就曾表示RGBW會降低圖像清晰度和對比度,換句話說即使影響解析度。那麼要解決這一問題,要麼將子像素的大小縮小,以此來增加總數量,但這麼做會破壞整體顯示效果,因為提高峰值亮度的同時,由於子像素更小本身就會變更暗。另外一種做法是,讓子像素可以保持相同的大小,但在增加W(白色)像素的之後,減少其他三個顏色紅黃藍子像素的數量,然而這種方案卻不能帶來更高的解析度。

但是不得不說其實MLCD+面板的功耗只有傳統LCD面板大約一半而已。主要顯示的內容還是在白色背景上實現,此類內容顯示MLCD+的功耗優勢最明顯,而其他更豐富的場景優勢也就沒那麼明顯。最後綜合各種因素,LG宣稱MLCD+面板比常規LCD面板的能效提高了33%。這一效能的提升其實在日常生活中我們使用手機中還是很有必要的,很多時候我們的手機屏幕都會顯示很多的白色,比如瀏覽網頁,比如電話,簡訊和社交,同時還能提高亮度,在戶外陽光下的體驗會更好,再加上高解析度,以及超薄邊框就能容納的特點,目前來看確實符合旗艦手機對高端顯示屏的需求。同時LG的LCD面板解析度已按照國際顯示計量委員會(ICDM)新的解析度測量標準評定,LG也表示G7這塊3120×1440像素的MLCD+顯示面板設計符合4K內容顯示標準,而且RGBW目前也獲得了獲ICDM認證,所以這款屏幕基本也不會讓肉眼分辨出單個像素了,基本不存在「大果粒」了,顯示效果還是非常不錯的。

MLCD+技術(圖片來自網路)

手機電量的消耗大部分都還是來自屏幕。而這次LG的MLCD+技術做到了更低的功耗,同時還能可提供的亮度更高,保證了顯示效果的前提再加上高解析度,以及超薄邊框就能容納的特點,完全可以稱得上是一塊旗艦級別的屏幕。如今屏下指紋的已經在LCD屏幕上實現了,相信LG後期會解決LCD高刷新率帶來的響應速度和拖影的問題,那LCD還不會真的過時。

總結

OLED屏幕在諸多優點的背後其實還隱藏著如燒屏、屏閃、像素排布方式不同導致的解析度問題等等,雖然這些問題在慢慢解決但是他們還是存在的。我個人其實是更喜歡LCD的屏幕的,因為OLED屏幕的頻閃問題我個人認為是真是存在的,而這個問題會傷害到我們的眼睛。雖然有了DC調光,但是還只停留在軟體層面,不能從根本上解決問題。在OLED頻閃問題徹底解決之前,我還是呼籲廣大小朋友們少用OLED屏幕。

(圖片來自網路)

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