RGB SBS(Side By Side)是最常見的像素排列方式。該種排列的優點是成像細膩, 且不會發生鋸齒(狗牙)或彩邊的現象。
但是以RGB 方式制作高分辨的屏幕時, 其成本較高且制作工藝較為困難。由此各大廠商逐漸推出了各式各樣不同的像素排列形式。其中主流的幾種排列方式如Table 1 所示 。
Table1 常規制作工藝下的幾種像素排列方式
S-Strip BGR 雖然采用RGB 的排列方式, 但是它通過將把R & G 子像素變小和把藍色的子像素放大的方式以保持一種子像素分布平衡。在該種結構下雖然藍色偏暗, 但是卻延長了其壽命。
Pentile (S-Pentile) 的排列方式是由紅綠組成一個像素, 再由藍綠組成一個像素。
Pentile 和RGB 與BGR 相比有如下幾個優點:
• 在同樣尺寸的屏幕下可以容納更高的分辨率。同時由于子像素的減少, 該器件的壽命可能更長且生產成本可能較低。
• 因為較大的R & B 子像素尺寸, 當圖像顯示紅色及藍色這些色調時, 其飽和度與對比度也會提升。
Pentile (S-Pentile) 在帶來以上優點的同時, 該類共享子像素型排列方式設計則會有以下缺點:
• 細膩度問題: 與RGB SBS 排列在相同PPI 的情況下, Pentile 的子像素數量要比RGB 少造成圖像不細膩。
同一顯示范圍下, 若傳統RGB 排列下有9 顆子像素, Pentile 排列就只有6 顆, 故會降低細致度。
• 色準問題: Pentile 排列AMOLED 屏幕有些子像素不能夠組成一個完整三原色像素點, 則此屏幕部分像素就無法顯示準確的顏色。(比如圖像有些點欠缺紅色/藍色的同時多了綠色)
• 狗牙和彩邊現象: 在顯示特定圖像時會產生鋸齒(狗牙)和彩邊現象。一般顯示白色或圖像時, 這種顆粒感并不明顯, 但若顯示的是直線, 就會出現問題。
比如在顯示紅色橫線時, 因為紅色子像素分隔得太遠, 導致結果顯顯示圖像覺得不連貫。而在顯示斜線時, 因為部分像素的缺失和間距的加大。導致斜邊容易出現鋸齒(狗牙)和彩色條紋(彩邊)。
追其根本, Pentile 等共用子像素排列方法是一種通過相鄰像素共用子像素的方式, 通過減少子像素個數的方式來達到用低分辨率去模擬高分辨率的效果。
而一旦需要顯示精細內容時, Pentile 的缺點就會顯露無遺。比較明顯的缺陷是導致小號字體無法清晰顯示和屏幕出現明顯的顆粒感。
所以 Pentile 等共享子像素設計的屏幕必須需要擁有足夠高的分辨率，才可以彌補過大子像素點距紋理帶來的視覺效果下降效果。
Fig 1 其他共享子像素的Pentile 像素排列結構
印刷像素問題
（處于保密需要, 所有實例所列數據均非真實數據）
隨著印刷顯示的興起, 溶液制程技術對Pixel 的設計和排列帶來了新的思考和創新方向。
溶液制程技術中的像素和以FMM 方式制作的像素相比有以下幾個特點:
• 因為制程工藝的不同, 溶液法所制造的像素其相鄰子像素最小間距略大于FMM 方法制作的像素。
• 因為溶液制程涉及到液體的揮發成膜, 則子像素形狀的重要性被提高。
• 溶液的可流動性提供了更多的像素加工工藝與方法。
間距問題
以FMM 方式制作像素時, 其相鄰子像素的間距最小可以達到10 ~20 μm。
而以溶液法制作像素時, 其相鄰像素間最小間距大于FMM 制成的像素。
主要影響溶液法制作子像素相鄰像素間最小間距的因素為:
• Bank 結構。
• 子像素間安全避讓精度。
現階段通過溶液法制作子像素時, 其往往要采取PDL/Bank 的結構來限定墨水的流動。
一般Bank 高度在1~2 μm,而其底面角度傾角也較小。以2 μm 高和底面傾角為30°的Bank 設計為例(Fig2)。
Fig 2 簡明Bank 結構
可知l1 尺寸為3.5 μm。而為了避免Bridging 現象(Bridging 現象是指印刷時因相鄰像素過近/Bank 疏液較差/印刷墨
水過多/打印錯位而造成的相鄰像素間墨水融合現象Fig 3), l2 需取15 μm 以上。由此可見。在現階段溶液法制成的像
素其最小像素間距為:
2 × 3.5 + 15 = 22 μm
Fig 3 Bridging 現象
該間距明顯大于FMM 工藝制作的像素間距。可見在現有印刷工藝上, 溶液法制成暫時還達不到FMM 制程的分辨率。
像素形貌問題
溶液法涉及到揮發與成膜。則子像素的形狀設計與成膜均勻性息息相關。
傳統長條形像素設計對印刷工藝的影響主要有以下2 個方面。
長軸方向液面的不穩定
常規的長條形設計容易導致液體在像素內干燥時邊緣向內收縮。
根據Plateau Rayleigh Phenomenon 定則可知, 若有長為L、底面半徑為R 的液體圓柱(L 無限長且L >>R), 后被形成
直徑為r 的球體, 則當L 大于9/2倍R 時, 圓柱表面積開始大于球體表面積, 同時系統能量開始升高變得不穩定。
當能量上升足夠高時, 液體在表面張力作用下收縮表面積的同時收縮三相接觸線以降低能量, 從而導致成線的液面高度與線段邊緣同時出現不均勻。
由此可知當像素設計其長寬比大于2.5 時, 液體液面會呈現一定程度的不穩定現象。則當液體在長條形像素內干燥時, 其長邊會偶發性向內收縮形成缺陷。
Fig 4 像素長軸方向上收縮
長短軸揮發的差異
常規的長條形設計亦會導致像素內液體局部揮發差異, 從而導致成膜的不均。
假設在基板上存在一個單一像素, r 為邊界處彎曲半徑, 而d 為像素寬度。
當像素被墨水填充滿時, 考慮液面上A、B、C 和D 個點處的揮發情況, 其中A 處于長邊上、B 為中部墨水頂端且和A 共橫截面、C 短邊邊緣而D 為墨水頂端處于邊緣彎曲處。
因為像素沿x 和y 軸方向上的分布差異, 則根據前文內容可知, 在4 個液面位置上存在分壓:
#p#分頁標題#e#
若在初始狀態時, 墨水在像素內為飽和狀態。則:
若r =𝑑/2液面上方揮發速率J 有近似的:
則此時液體逐漸內部溶液中部逐漸向邊緣流動并沉積。
當液面厚度進一步下降且因為PC 向PA逐漸變、邊緣處有較大的揮發速率, 則: 由此可知
則墨水內的溶質流動呈現以下性質:
• J𝐴 > J𝐵且J𝐶 > J𝐷, 則溶質開始由中部向邊緣沉積;
• J𝐷 > J𝐵且J𝐶 > J𝐴, 中部墨水會向邊緣涌動, 但是因為流速Q 和厚度e3 成正比且邊緣處墨水厚度很薄, 則墨水不會從A 處向C 處流動。
Fig 5 墨水在常規像素圖案內的不對稱流動
溶液在單個情況下, 液體在長條形的像素設計內也會在揮發時產生不對稱的流動, 并導致最終的成膜不均問題。
液體的流動性問題
與蒸鍍不同, 以溶液法制作像素時, 墨水會在像素坑內擴散與鋪展。該液體的流動性給像素和設計創新帶來了的新思路, 各廠商亦以此為基礎提出了各種新型的復雜型高分辨像素排列形貌。
AUO 于2017 年SID 大會上展出的新型高分辨率像素排列版圖 。Fig 6 中A 類型通過共享像素的方式來達到提高分辨率的結果。
B 類型像素則利用了溶液在像素內的流動和擴展性來制作。其基本原理為在Bank 中預先制作部分疏液層, 其后在該Bank 形貌內打印墨水。
因為有疏液層的存在, 墨水在Bank 內鋪展和干燥時會被分割成幾個獨立子像素區(每個子像素下有獨立TFT 且可獨立發光）。
此類型像素排列雖然可以在不增加打印時長的同時大幅度的增加了子像素的數目, 并提高的PPI 分辨率, 但是其難點是在于IC 和走線的設計。
該類型像素排列復雜, 在基板設計和電極制作時需要進行多次過孔, 無形中增加了器件設計和制作難度, 且有降低生產良率的風險。
Fig 6 AUO 在SID 2017 上展出的2 種高分辨像素排列方案 (示意圖, 非正式圖片)
關注我們
公眾號：china_tp
微信名稱：亞威資訊
顯示行業頂級新媒體
掃一掃即可關注我們
