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钻排还是“周冬雨”?新Switch OLED屏幕揭秘:为什么OLED有不同的排列?

  Switch OLED上市半个月了,也有很多小伙伴已经入手了这款机器。总体来说,Switch OLED相比原版/续航版主机的提升幅度超出了大部分玩家的预期,比如音质更高的扬声器、变得实用的机身支架以及改进的Joy-con摇杆等等,此外,有些提升任天堂官方在此前甚至没有提及,比如重新设计的散热系统和机身结构,杜绝了之前的机身弯曲、散热口易坏等问题。

  当然了,新机最重要的升级当属屏幕的变化——这直接写在了型号里——之前的6.2英寸LCD屏更换为了三星推出的7英寸OLED屏。不仅屏幕尺寸有所提升,更重要的是显示技术的变化。拥有OLED屏幕的新Switch在掌机模式下拥有十分惊艳的显示效果,不再有过去老版机型“灰蒙蒙”的感觉,颜色也更加艳丽了。总体来说,尽管之前有种种传言,但综合看来,这款机器实际上就是任天堂的“Switch Pro”。

  关于这块OLED屏幕本身,由于是三星出品,很多人会下意识认为这块屏幕采用的是目前高端手机上比较流行的Super AMOLED技术,但事实并非如此。

  实际上,和“万变不离其宗”的液晶面板不同,虽然同为OLED技术,但OLED在手机、笔记本、电视、显示器上的应用却有着很大的差别,不同设备上的OLED面板,不仅技术路线有所不同,显示效果、亮度、色彩等等都有很大的差异。今天咱们就来讲解以下其中的奥秘。

  想弄清楚OLED间的差别,首先要从显示技术本身开始讲起:由于红、绿、蓝三种颜色叠加在一起人眼会看到白色,因此绝大多数的彩色显示器都通过红绿蓝三原色的组合显示颜色,从过去的CRT电视到现在的液晶都是如此。

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  上图是液晶显示器的像素结构,可以清晰地看出红绿蓝(RGB)的三原色排列方式,另外,图中上方的位置其实是黑色,但由于液晶需要背光模组才能发光,所以黑色部分也会透光,呈现出“灰蒙蒙”的观感。

  OLED技术和液晶最大的不同在于OLED(有机发光二极管)是自发光材料,不需要背光模组就能显示颜色并发光,在显示黑色画面时,像素点直接关闭,因此黑色显示更纯粹,而且在显示其他颜色时由于没有背光的干扰,也会显得更加鲜艳。

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  但OLED也并不完美。OLED采用有机材料,因此会有显示寿命的问题,面板会随着使用时间的增加出现亮度的衰减。而且由于技术限制,红绿蓝三种颜色的寿命并不相同,相对来说,红色寿命最长、绿色次之,蓝色最短。与此同时,由于OLED是自发光的属性,一旦不同颜色衰减情况不同,就会出现偏色、屏幕显示不均匀等问题。

  而上文所说的不同OLED技术,就是为了解决OLED的这个问题进行的不同探索。

  手机上的OLED

  首先来说手机上使用的OLED技术。这一系列技术在民间被称为“钻石排列”,顾名思义,采用钻石排列的OLED面板RGB子像素并不是横向均匀排列,而是以一种类似于钻石的菱形排列方式构成,例如下图:

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  可以看到,由于蓝色子像素寿命最短,所以钻石排列中的蓝色子像素面积最大,这样一来就可以降低显示的亮度,为蓝色子像素“续命”。

  但仔细观察后可以发现,钻石排列中的红色子像素面积大于绿色,这似乎和红绿色的寿命不符,另外,面板一列只有红色和绿色子像素,另一列只有蓝色和绿色,为什么呢?

  这就涉及到了钻石排列的精髓:共用子像素。

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  采用钻石排列的OLED面板,在显示白色时,是由绿色子像素共用两侧的红蓝子像素,这样能够充分利用红色的寿命优势,在颜色还原上也比较真实。

  但这样一来,由于钻石排列的两个像素只用了四个子像素,比传统RGB排列少了两个子像素,其真实的分辨率会打一个折扣,这也就是手机圈常见的“等效PPI”概念的由来。另外,在实际显示上,钻石排列在显示斜45度角的图像时,由于子像素共用不能很好处理这种线段,会有彩边现象发生。

蓝色的灯光描述已自动生成

  另外,在手机上还有一种OLED排布方式,同样是采用了共用子像素的原理,子像素之间成三角形,因此也被称为Δ(Delta)排列。由于其子像素结构类似此前网上爆火的周冬雨版小黄鸭,在我国民间有被戏称为“周冬雨排列”,Delta排列子像素更少,因此分辨率损失相比钻石排列更大,通常是中低端机型使用。

图片包含 饮料, 食物, 游戏机, 灯光描述已自动生成

  笔记本上的OLED

  尽管钻石排列通过共用子像素加速了OLED在手机上的普及,但分辨率折损的问题让笔记本电脑长期无缘OLED屏,可以说钻石排列是“成也子像素,败也子像素”,毕竟笔记本电脑优先的是清晰度,在100%显示无法清晰显示是不行的。因此,现在的笔记本电脑上采用的大多是一种新型的排列方案,如下图:

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  可以看到,这种排列也是类似于钻石排列的布局,RGB子像素大小不同。但和钻石排列及“周冬雨排列”不同的是,它的蓝色子像素是分开的,不存在共用子像素的问题,也就是说,虽然看起来比较奇怪,但它是货真价实的RGB排列。

  除了笔记本之外,这种排列也被用在OLED平板等大屏设备上,而Switch OLED,也才采用了这种排列方式。下图是实拍的Nintendo Switch OLED版屏幕结构;

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  Switch作为7英寸设备,为什么采用这种排列呢?除了供应链端的因素之外,另外的原因就是现在Switch上有很多PC、PS等平台移植的作品,这些游戏都是为电视、显示器等大屏设备设计,字体较小,如果采用钻石排列的话,在7英寸屏幕上很可能显示不清晰。而且现在Switch掌机模式本身就常以低于720p进行渲染,如果屏幕分辨率出现折损,显示效果就比较糟糕了。

  总体来说,Switch OLED的屏幕效果是令人满意的,不管是分辨率还是亮度、色彩等参数都超越了老版机型。

  OLED电视

  OLED另一个重要的应用方向就是OLED电视了。目前,OLED电视已经成为事实上的高端电视代表技术,而在电视厂商纷纷入局之后,OLED电视未来的价格还会进一步下降。

  和手机不同,电视追求更高的亮度,现有的钻石排列等技术如果要达到电视所需的亮度,会造成OLED面板寿命急剧缩短。因此现在的OLED电视,采用的结构更接近于传统的液晶电视:将OLED作为“背光源”,点亮面板前部的滤色片,这样一来,OLED不用考虑不同颜色间的寿命差别,只需要发出稳定均匀的光线即可。

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  除此之外,现在的OLED电视还使用了RGBW像素排列,在RGB之外增加了白光,可以改善OLED亮度不足的问题。

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  OLED电视屏幕实拍图,像素最左侧的即是白色子像素。另外,像素中间的空缺(圆圈位置)是红色子像素,由于WRGB的显示原理,四种子像素永远不会同时点亮。下图是红色、绿色和白色子像素点亮时的效果:

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  需要注意的是,OLED电视的RGBW和液晶的同名技术不同,不会损失分辨率,并不是过去所说的“假4K”电视。RGBW带来的问题主要是在高亮度下,由于白色的介入,会造成屏幕色域的降低,因此如果要追求更好的画质,推荐在较暗的环境下观看OLED电视。