PenTile

PenTile — это торговая марка и технология построения субпиксельной структуры дисплеев, разработанная компанией Candescent Technologies (позднее — Samsung). В отличие от традиционных RGB-дисплеев, где каждый пиксель состоит из трёх субпикселей (красного, зелёного и синего), PenTile использует нестандартные схемы расположения субпикселей, что позволяет уменьшить количество субпикселей на единицу площади, снизить энергопотребление и себестоимость матрицы, но при этом может приводить к снижению чёткости и появлению артефактов изображения. Наиболее распространённой является схема PenTile RGBG (также известная как Diamond Pixel), в которой зелёные субпиксели имеют большую плотность, а красные и синие — меньшую.

История

Технология PenTile была разработана в начале 2000-х годов компанией Candescent Technologies, занимавшейся производством дисплеев на основе полевой эмиссии (FED). В 2005 году компания была приобретена Samsung, которая продолжила развитие технологии. Первоначально PenTile использовалась в небольших дисплеях мобильных телефонов и цифровых камер. С 2010-х годов, с распространением AMOLED-матриц, Samsung начала активно внедрять PenTile в свои смартфоны (линейки Galaxy S и Note), а также в телевизоры и мониторы.

В 2013 году Samsung представила схему Diamond Pixel, которая стала стандартом для большинства её AMOLED-дисплеев. В этой схеме зелёные субпиксели имеют форму ромба и расположены с шагом, вдвое меньшим, чем красные и синие, что позволяет повысить яркость и снизить эффект «выгорания» (burn-in) синих субпикселей.

Устройство и принцип работы

Традиционная RGB-схема

В стандартных ЖК- и OLED-дисплеях каждый пиксель состоит из трёх субпикселей (красного, зелёного и синего), расположенных в линию или треугольником. Такая схема обеспечивает высокую чёткость и точность цветопередачи, но требует большого количества субпикселей, что увеличивает стоимость и энергопотребление.

Схема PenTile RGBG

В PenTile RGBG (Diamond Pixel) используется два типа субпикселей: зелёные (G) — вдвое больше, чем красные (R) и синие (B). Красные и синие субпиксели расположены в шахматном порядке, а зелёные — в центре каждого «квадрата» пикселя. Таким образом, на один полный пиксель приходится один красный, один синий и два зелёных субпикселя. Это позволяет снизить общее количество субпикселей на 33% по сравнению с RGB-схемой при одинаковом разрешении.

Схема PenTile RGBW

В некоторых дисплеях (например, в телевизорах Samsung) используется схема PenTile RGBW, где к красному, зелёному и синему добавляется белый (W) субпиксель. Это повышает яркость и энергоэффективность, но может снижать насыщенность цветов.

Схема PenTile S-Stripe

В более старых дисплеях (например, в смартфонах Samsung Galaxy S II) применялась схема PenTile S-Stripe, где субпиксели располагались в виде полос: две зелёные, одна красная и одна синяя. Эта схема часто критиковалась за низкую чёткость и заметную пикселизацию.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Энергоэффективность: Уменьшение количества субпикселей снижает энергопотребление, что особенно важно для мобильных устройств.
• Яркость: За счёт большего количества зелёных субпикселей дисплеи PenTile могут быть ярче при одинаковом токе.
• Снижение стоимости: Меньшее количество субпикселей упрощает производство и снижает себестоимость матрицы.
• Устойчивость к выгоранию: В AMOLED-дисплеях синие субпиксели деградируют быстрее. В схеме PenTile RGBG они расположены реже, что снижает риск неравномерного выгорания.

Недостатки

• Снижение чёткости: Из-за неполного набора субпикселей на каждый пиксель чёткость изображения ниже, чем у RGB-дисплея с тем же разрешением. При отображении мелкого текста или тонких линий могут появляться цветные ореолы и «размытость».
• Артефакты: При отображении однородных цветов (например, серого или белого) может быть заметна «сетка» из субпикселей (эффект «муара»).
• Цветопередача: В некоторых режимах (например, при низкой яркости) цветовой баланс может смещаться в сторону зелёного.
• Зависимость от разрешения: Недостатки PenTile становятся менее заметными при высоком разрешении (выше 300 PPI), но на дисплеях с низким PPI (например, в бюджетных смартфонах) они могут быть критичными.

Применение

Смартфоны и планшеты

PenTile RGBG (Diamond Pixel) является стандартом для AMOLED-дисплеев Samsung, используемых в смартфонах Galaxy S, Galaxy Note, Galaxy A, а также в устройствах других производителей, закупающих дисплеи Samsung (например, Apple iPhone X и более поздние модели, Google Pixel, OnePlus). В бюджетных моделях иногда применяется PenTile S-Stripe.

Телевизоры и мониторы

Samsung использует PenTile RGBW в своих телевизорах (линейки SUHD, QLED) и мониторах. Это позволяет снизить стоимость и энергопотребление, но критикуется за ухудшение цветопередачи и чёткости по сравнению с RGB-матрицами.

Носимые устройства

В умных часах (например, Samsung Galaxy Watch) и фитнес-трекерах PenTile применяется для снижения энергопотребления при сохранении приемлемого качества изображения на небольших экранах.

Критика

Технология PenTile неоднократно подвергалась критике со стороны пользователей и экспертов. Основные претензии:

• Снижение реального разрешения: Фактическое разрешение PenTile-дисплея по субпикселям ниже, чем у RGB-дисплея с тем же числом пикселей. Например, дисплей с разрешением 1080p (1920×1080) в схеме PenTile имеет эффективное разрешение примерно 1350×760 по чёткости.
• Заметность пикселизации: На дисплеях с низким PPI (менее 300) структура субпикселей становится заметна невооружённым глазом, особенно при отображении текста.
• Маркетинговые уловки: Производители часто указывают разрешение дисплея как «Full HD» или «Quad HD», не уточняя, что используется PenTile, что вводит потребителей в заблуждение.

В ответ на критику Samsung и другие производители повышают плотность пикселей (PPI) в своих дисплеях, чтобы минимизировать видимые артефакты. Начиная с 2020-х годов, большинство флагманских смартфонов имеют разрешение не ниже 1440p (Quad HD+), что делает недостатки PenTile менее заметными.

Интересные факты

• Термин «PenTile» происходит от сочетания «pen» (перо) и «tile» (плитка), что отражает идею «рисования» субпикселями.
• В 2012 году компания Nokia выпустила смартфон Lumia 920 с IPS-дисплеем, который рекламировался как «PureMotion HD+» и не использовал PenTile, что было воспринято как конкурентное преимущество.
• В 2023 году Samsung представила технологию PenTile нового поколения — «Eco² OLED», которая использует схему RGBG, но с улучшенной цветопередачей и сниженным энергопотреблением.

Источники

• Samsung Display. «PenTile Technology Overview». — 2015.
• DisplayMate Technologies. «OLED Display Technology Shoot-Out». — 2019.
• AnandTech. «Samsung Galaxy S10 Display Analysis». — 2019.
• Notebookcheck. «PenTile vs RGB: A Comparison of Subpixel Layouts». — 2021.
• Wikipedia. «PenTile matrix family». — 2023.