曾經華為的白色魔法(WhiteMagic)

RGBW(三原色RGB+白光W)這技術可謂是LCD的白色魔法, 它一直具有神奇的魔力吸引著各大LCD屏廠競相研發這白光(RGB+W)的技術, 因為它們知道LCD屏的透光問題肯定會造成將來應用的困境! 今天就來說說這個白色魔法的故事~

JDI(日本顯示器公司)曾著迷於這LCD的白色魔法相當久, 它們花了很多時間研發了一個名為WhiteMagic的專利[1], 其應用的是將傳統RGB轉而排成RGB+RGW, 將一半數量的B(藍色)子像素取代成W(白光)子像素, 試著加入白色魔法進入LCD屏研發, 其W(白光)這個子像素在CF彩色濾光片上是透光率最高(可不含或些微色阻沪光調色温用), 藉此可增加整屏模組背光的透光量, JDI公司一直將這技術捧在手心視為LCD的秘密武器, 正如其名WhiteMagic(白色魔法)。

圖文擷取自參考文獻[1]

早期(2015)三星SDC的OLED屏產能仍不足以供應整個市場需求, 同時間手機銷量正在大幅成長的華為, 其手機屏雖然想從三星SDC取貨, 但三星占供貨大宗其餘仍不足以供應華為手機量的需求, 除了培植當時正在學習技術的大陸OLED板廠外, 並行的是尋找替代方案, 當時尋求JDI協助就端出了WhiteMagic的技術, 讓LCD屏在合理功耗下也能達到高亮度的表現, 足以與當時OLED屏的亮度相比, 此時的JDI所使出的白色魔法也確實得到華為的親徠, 於是在2018年推出一華為MATE20就使用了WhiteMagic的專利排列(可參考文獻[3]), 實現了峰值亮度可以達到730nits(參考文獻[1][4], 如上圖), 而最暗可以到1.8nits, 大幅度的提升了LCD屏的可控亮度範圍, 相對提高HDR(高動態範圍)影像可視效能, 且可以提高三原色CF強度實施廣色域, ex. DCI-P3, 也較同期苹果iphone8的亮度625nits更廣, 此時的華為手機銷量正在大幅成長, 同時帶動了JDI白色魔法WhiteMagic的產量及市占, 這也确實為LCD屏帶來吸睛的效果, 更為LCD屏再創新賣點。

圖片擷取自參考文獻[3]

同期2015年的樂金LG推出了一個高透光低成本的RGBW 4K電視, 當時的大尺吋LCD正吹起一片4K狂熱風潮, 因為電視的製程工藝需採用較寛的走線, 而市場趨勢卻帶著FHD走向四倍密集度的4K狂熱, 當時的LG也施用另一道白色魔法, 藉由Pentile RGBW的排法三個子像素呈現一個像素的方向組成, 其依序為RGB+WRG+BWR+GBW形成三個像素, 相后的白色魔法W增加了光穿透量, 硬是比同期其他廠牌4K電視省下許多背光亮度及其燈珠(LAMP)的個數, 達成低成本高解析的產品, 以宜人的價位造就LG樂金電視的高市占比, 於是市場就開始傳風聲吹喊LG電視是假4K, M+正時當時LG白色魔法的代號, 這時的LG也极力廣告反制說明其M+ 4K TV完全合乎4K電視對解析度的規範(參考文獻[5]), 而這個假4K說的正是M+的像素並非三原色RGB皆全的電視, 有可能缺一個色的, 它正是一個SPR(Sub-pixel rendering)排列。

回到華為手機, 它們在Mate30就全面汰換為京東方BOE的OLED屏採GGRB排列(參考作者另文章: OLED的馬賽克藝術), 並非三星鉐石OLED屏排列, 此時也等同宣告JDI的白色魔法失效了, 曾經華為的白色魔法竟轉而使用具馬賽克排列OLED屏, 別無其他原因正在於JDI白色魔法不等數量的RGBW四個子像素對LCD這種透光型的顯示器來說難度太高, 也造成良率不佳, 更別說芯片設計上极性匹配MUX(多工)的變化複雜度提升不少, 另外就是RGBW技術最令人苟病的RGB混合白光與單一W白光色溫不一, 勢必要特別調整色阻, 調整後還要加大色廣度匹敵OLED屏, CF開口也要特調,以上種種皆是生產成本上升的因素, 而OLED屏驅動的技術上就相對單純許多, 雖白色魔法搞到後來還想用mini-LED實現localDImming(區域調光)實現高對比度, 這二者結合的做法效果确實提升不少, 但成本也成長不少, 這完全不合手機這產品的經濟效益, 因此終端旗艦手機這年開始全轉向使用OLED屏的趨勢已定。

  JDI的白色魔法失效了, 是不是RGBW這技術就此消失了呢? 也不是的, 樂金LG與三星的OLED電視大戰最終就以RGBW擊退三星的RGBG技術, RGBW的白色魔法轉應用在OLED電視至今(2023), 回頭去看華為曾經使出的白色魔法WhiteMagic, 确實是RGBW排列中效果最佳的, 但其RGBW數量不等的關係讓製程難度增加, 而LG的RGBW 4K(M+)的效果差了一些但RGBW數量相等較為合適LCD屏制作, 背光CF光學也較好匹配, 類似的技術應用在不同的產品線上開出不同的結果, 最終華為捨棄了JDI的白色魔法轉用京東方BOE的OLED屏, 相對成就了這京東方BOE日出東方大業, 賺了錢後產能也大幅提高, 已然成為除三星外之其二的OLED屏最大供應商, 日後(2023)也讓京東方BOE可能成為苹果iphone的OLED屏第二供應商之一[6]。

[1] https://www.j-display.com/technology/jdilcd/lowp.html

[2] JDI of whitemagic with normal 500nits and peak 1000nits brightness

https://www.hkcd.com/content/2014-06/05/content_848860.html

[3] https://www.gsmarena.com/huawei_mate_20-review-1846p3.php

[4] https://mobile.yesky.com/109/383646609.shtml

[5] https://www.youtube.com/watch?v=fPEnUcQEKd0

[6] https://technews.tw/2023/02/16/boe-iphone-15-oled/