PenTile技术 - OLED技术的基石

2019/03/29

 

OLED已成为主要的显示技术趋势,并继续在高端显示产品中获得关注。当诺基亚发布全球首款OLED手机--N85时,OLED的积极使用在2008年左右启动。OLED很快被其他玩家采用。第二年,三星在其i7110中应用了OLED屏幕。AMOLED屏幕也出现在谷歌的Nexus One手机中 - 这是2010年初发布的Nexus系列中的第一款手机。2017年苹果公司也推出了其首款OLED手机。

 

由于PenTile技术,OLED在其他屏幕技术(如LCD)上得分。早在2000年代后期,手机就基于LCD技术,并采用了传统的RGB条纹图案,其制造技术已经相当成熟。然而,对更好的视角和对比度的不断增长的需求促使公司采用OLED。OLED层取代了LCD屏幕中的液晶层(TFT背板,偏振器和滤色器保持完整),提供了对各个子像素的更好控制能力,并且无需背光。

 

OLED屏幕的早期制造工艺,例如精细金属掩模FMM,在实现与LCD相当的像素密度方面提出了挑战。此外,蓝色子像素的发光效率低于红色和绿色子像素; 因此,需要在高电流下驱动蓝色子像素,与红色和绿色子像素相比,导致更快的劣化。

 

PenTile技术拯救 - RGBG和RGBW像素布局

 

Clairvoyante是早期公司之一,致力于克服这些限制并开发了PenTile技术 - 一种亚像素共享布局,目前在大多数智能手机显示器中广泛使用。三星于2008年收购了Clairvoyante的知识产权资产,并成立了Nouvoyance以进一步开发PenTile技术。

一些基于OLED技术改善屏幕整体性能的技术包括将白平衡转向冷蓝色并设计与传统RGB条纹不同的像素布局。PenTile技术中最早的像素布局之一是三星Galaxy S和S III等手机采用的RGBG布局。与红色和蓝色相比,这种布局通过增加绿色子像素的数量来利用对绿色更敏感的人类视觉。布局包括两倍于蓝色子像素和红色子像素的绿色子像素。虽然RGBG减少了每英寸子像素的数量,但它仍然达到了与当时LCD屏幕相当的分辨率,而不会影响图像质量。

 

 

˚图 1 -从RGBG像素布局图案US8134583 ; 102,104和106分别代表绿色,红色和蓝色子像素

 

图2(a) - 采用LCD显示器的iPhone 8和8 Plus等手机以及三星Galaxy S II等手机中使用的传统RGB图案,包括具有非PenTile像素布局的OLED屏幕。

 

图2(b) - 三星Galaxy S和S III等手机中使用的PenTile RGBG图案

 

PenTile矩阵系列中的另一个像素布局是RGBW布局,用于Samsung Galaxy Note 10.1(2014版)。RGBW布局中的白色像素增强了显示图像的亮度,有助于降低显示给定亮度图像所需的总功率。

 

图3- US7492379的 RGBW图案

 

从PenTile技术迁移到传统的RGB模式并返回

 

三星将其PenTile技术与三星Infuse 4G中的传统RGB条纹(称为Real Stripe)区别开来。这是第一款采用Super AMOLED Plus显示屏的三星手机 - 三星用于Real Stripe模式的营销名称 - 以及三星Galaxy S II。尽管这种布局在亮度,省电和减少像素化方面被认为比PenTile技术更好,但三星和其他制造商仅在少数手机中使用了Real Stripe。三星在其Galaxy S3中恢复使用PenTile技术并为PenTile的使用辩护,称使用PenTile技术的OLED屏幕 - 尤其是具有230+ PPI的OLED屏幕 - 与具有RGB条纹图案的OLED相比持续时间更长。如今,采用PenTile技术的OLED手机被认为优于LCD手机。

 

Diamond PenTile像素布局─最广泛使用的像素排列

 

2013年,三星采用了Diamond PenTile像素排列; PenTile矩阵族的另一个补充。它是在三星Galaxy S4中推出的,从那时起就被所有连续的Galaxy S系列手机采用。三星Galaxy S9和Galaxy S9 +可能采用Diamond PenTile像素布局。Apple的iPhone X包括三星Diamond PenTile像素排列,Apple已将其命名为Super Retina Display。

 

 

 

图4- US20150102320的 Diamond PenTile像素排列

 

Diamond PenTile像素排列具有椭圆形绿色子像素和菱形中的红色和蓝色子像素。Galaxy S4中的蓝色子像素尺寸大于红色和绿色子像素,可能是为了弥补其低亮度。然而,Galaxy S5中采用的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,红色和蓝色像素看起来大小相同。相同尺寸的红色和蓝色子像素可能是由于各种层的改进,这可能导致Galaxy S5中红色和蓝色子像素的发光度之间的差异较小。

 

iRunway对iPhone X屏幕进行的初步研究表明,绿色,蓝色和红色子像素的大小彼此不同。

 

图5 - iPhone X中的像素排列,红色,绿色和蓝色子像素各有不同的尺寸

 

iPhone X及其OLED - 走在屏幕后面

 

iRunway对iPhone X进行了全面的拆解分析,并对其OLED显示屏进行了深入研究。

 

三星和苹果在手机中采用的技术

 

图6显示了Apple在其iPhone和三星Galaxy S系列手机中采用技术的变化

 

Apple在其手机中采用了双域像素排列,这是在iPhone 6中引入的。这是一种RGB条纹,其像素边缘相对于屏幕边缘倾斜。该布置似乎改善了整体显示性能 - 与LCD屏幕中的传统RGB条纹图案相比,具有可视角度的亮度和色彩偏移降低。

 

其他显示技术和OLED的未来

 

与LCD和OLED屏幕不同,可在阳光直射下读取的显示器在商业产品中没有太大麻烦。然而,由于某些限制,这些技术尚未在智能手机中采用。这些显示器包括代替OLED屏幕中的OLED堆叠或LCD中的液晶层的另一层,这取决于材料产生其自身光的能力。例如,亚马逊Kindle中使用的电泳显示器有黑色和白色,刷新时间长,不适合智能手机或电视机。Pixel Qi的3Qi多模技术将电泳显示器中使用的电子墨水与LCD技术相结合,生产出可在室内和明亮的阳光下工作的显示器。然而,这项技术,

QLED和microLED是显示未来几年进入大规模生产潜力的技术。然而,目前正在谈论这些技术的电视而不是小屏幕智能手机。用于智能手机(如LG G6)的全有源LCD技术有可能与OLED和传统LCD技术竞争。

 

据报道,2017年,苹果公司在LG的OLED技术上投入了约27亿美元。人们认为,这一步将有助于苹果公司满足其对OLED的需求并降低三星的主导地位。如果苹果公司投资LG的OLED技术的报道属实,那么OLED至少会在几年内留在我们身边。据传,即使是2018年发布的一些iPhone也包括OLED屏幕。据报道,日本显示器,夏普和京东方等公司正准备收购OLED市场份额。有趣的是,看到公司如何相互竞争,并吸引客户保持在游戏之上。最终用户将从OLED领域的更多竞争对手中受益。(来源:看看书great)