เมทริกซ์ PenTileคือตระกูลของ รูปแบบเมทริกซ์ย่อย พิกเซล ที่ได้รับการจดสิทธิบัตร ซึ่งใช้ในจอแสดงผลของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ PenTile เป็นเครื่องหมายการค้าของSamsungเมทริกซ์ PenTile ใช้ในจอแสดงผล AMOLEDและLCD

รูปแบบซับพิกเซลเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้ทำงานร่วมกับอัลกอริธึม ที่เป็นกรรมสิทธิ์ สำหรับการเรนเดอร์ซับพิกเซลซึ่งฝังอยู่ในไดรเวอร์จอแสดงผล ทำให้ สามารถใช้ งานร่วมกับ แผงจอ RGB (แดง-เขียว-น้ำเงิน) ทั่วไปได้โดย ไม่ต้องดัดแปลงใดๆ

"PenTile Matrix" ( คำศัพท์ใหม่จากpenta-ซึ่งหมายถึง "ห้า" ในภาษากรีก และtile ) อธิบายถึงโครงสร้างทางเรขาคณิตของการจัดเรียงซับพิกเซลต้นแบบที่พัฒนาขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ^{[ 1 ]}โครงสร้างนี้ประกอบด้วยรูปห้าเหลี่ยม ที่ประกอบด้วยซับ พิกเซลสีแดงสองอัน ซับพิกเซล สีเขียว สองอัน และ ซับพิกเซล สีน้ำเงิน ตรงกลางหนึ่งอัน ในแต่ละหน่วยเซลล์ ได้รับแรงบันดาลใจจากการเลียนแบบทางชีวภาพของเรตินา ของมนุษย์ ซึ่งมีเซลล์รูปกรวย ชนิด L และ M จำนวนเกือบเท่ากัน แต่มีเซลล์รูปกรวยชนิด S น้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากเซลล์รูปกรวยชนิด S มีหน้าที่หลักในการรับรู้สีน้ำเงิน ซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อการรับรู้ความสว่าง อย่างมีนัยสำคัญ การลดจำนวนซับพิกเซลสีน้ำเงินเมื่อเทียบกับซับพิกเซลสีแดงและสีเขียวในจอแสดงผลจึงไม่ลดคุณภาพของภาพ^{[ 2 ]}อย่างไรก็ตาม โครงสร้างนี้อาจทำให้เกิดการรั่วไหลของสีและความผิดเพี้ยนของภาพ ซึ่งสามารถลดลงได้โดยใช้ฟิลเตอร์^{[ 3 ] [ 4 ]}ในบางกรณี รูปแบบนี้ทำให้เกิดมัวเร่และความเป็นบล็อกลดลงเมื่อเทียบกับรูปแบบ RGB ทั่วไป^{[ 5 ]}รูปแบบ PenTile ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้ทำงานร่วมกับและขึ้นอยู่กับการเรนเดอร์ซับพิกเซล ซึ่งใช้ซับพิกเซลเพียงหนึ่งและหนึ่งในสี่ต่อพิกเซลโดยเฉลี่ยในการเรนเดอร์ภาพ นั่นคือ พิกเซลอินพุตใด ๆ จะถูกแมปไปยังพิกเซลตรรกะที่มีจุดศูนย์กลางเป็นสีแดงหรือพิกเซลตรรกะที่มีจุดศูนย์กลางเป็นสีเขียว

PenTile ถูกคิดค้นโดย Candice H. Brown Elliott ซึ่งเธอได้รับรางวัล Otto Schade Prize จากSociety for Information Display ในปี 2014 ^{[ 6 ]}เทคโนโลยีนี้ได้รับอนุญาตจากบริษัท Clairvoyante ตั้งแต่ปี 2000 จนถึงปี 2008 ในช่วงเวลานั้น จอแสดงผล PenTile ต้นแบบหลายรุ่นได้รับการพัฒนาโดย ผู้ผลิต จอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) ในเอเชียหลายราย ในเดือนมีนาคม 2008 Samsung Electronics ได้เข้าซื้อทรัพย์สินทางปัญญา PenTile ของ Clairvoyante จากนั้น Samsung ได้ให้ทุนสนับสนุนบริษัทใหม่ชื่อ Nouvoyance, Inc. เพื่อพัฒนาเทคโนโลยี PenTile ต่อไป^{[ 7 ]}

รูปแบบ PenTile RGBG ที่ใช้ใน จอแสดง ผล AMOLEDและพลาสมา^{[ 8 ]}ใช้พิกเซลสีเขียวสลับกับพิกเซลสีแดงและสีน้ำเงินสลับกันดวงตาของมนุษย์มีความไวต่อสีเขียวมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับข้อมูลความสว่างที่มีความละเอียดสูง พิกเซลย่อยสีเขียวจะถูกแมปกับพิกเซลอินพุตแบบหนึ่งต่อหนึ่ง พิกเซลย่อยสีแดงและสีน้ำเงินจะถูกสุ่มตัวอย่างย่อยเพื่อสร้างสัญญาณสีขึ้นใหม่ที่ความละเอียดต่ำกว่า สัญญาณความสว่างจะถูกประมวลผลโดยใช้ตัวกรองการเรนเดอร์พิกเซลย่อยแบบปรับได้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างความถี่เชิงพื้นที่สูงจากภาพอินพุต โดยที่พิกเซลย่อยสีเขียวให้การสร้างส่วนใหญ่ พิกเซลย่อยสีแดงและสีน้ำเงินสามารถสร้างความถี่เชิงพื้นที่แนวนอนและแนวตั้งได้ แต่ไม่ใช่ความถี่เชิงพื้นที่สูงสุดในแนวทแยง ข้อมูล ความถี่เชิงพื้นที่ สูงในแนวทแยง ในช่องสีแดงและสีน้ำเงินของภาพอินพุตจะถูกถ่ายโอนไปยังพิกเซลย่อยสีเขียวสำหรับการสร้างภาพขึ้นใหม่ ดังนั้น รูปแบบ RG-BG จึงสร้างจอแสดงผลสีที่มีซับพิกเซลน้อยกว่ารูปแบบ RGB-RGB แบบดั้งเดิมถึงหนึ่งในสาม แต่มีความละเอียดในการแสดง ผลความสว่าง ที่ วัดได้เท่ากัน ^{[ 9 ] [ 10 ]}ซึ่งคล้ายกับตัวกรอง Bayerที่ใช้กันทั่วไปในกล้องดิจิทัล

ณ ปี 2021 หน้าจอ OLED เกือบทั้งหมดในอุปกรณ์พกพาสำหรับผู้บริโภคใช้รูปแบบการจัดเรียงพิกเซลย่อยแบบเพนไทล์^{[ 11 ]}

เทคโนโลยี PenTile RGBW ที่ใช้ใน LCD เพิ่มซับพิกเซลพิเศษให้กับซับพิกเซลสีแดง เขียว และน้ำเงินแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นพื้นที่ใสที่ไม่มีวัสดุกรองสี และมีจุดประสงค์เดียวคือให้แสงแบ็คไลท์ส่องผ่านได้^{[ 24 ]}ดังนั้น W จึงหมายถึงสีขาวซึ่งทำให้สามารถสร้างภาพที่สว่างกว่าเมื่อเทียบกับเมทริกซ์ RGB ในขณะที่ใช้พลังงานเท่าเดิม หรือสร้างภาพที่สว่างเท่ากันในขณะที่ใช้พลังงานน้อยลง^{[ 25 ]}

รูปแบบ PenTile RGBW ใช้ซับพิกเซลสีแดง เขียว น้ำเงิน และขาวแต่ละพิกเซลเพื่อแสดงข้อมูล ความสว่างความละเอียดสูง แก่ เซลล์ รูปกรวย ที่รับแสงสีแดงและสีเขียวของดวงตามนุษย์ในขณะที่ใช้ผลรวมของซับพิกเซลสีทั้งหมดเพื่อแสดง ข้อมูล โครมา (สี) ความละเอียดต่ำกว่าแก่เซลล์รูปกรวยทั้งสามประเภท เมื่อรวมกันแล้ว จะช่วยปรับเทคโนโลยีการแสดงผลให้เข้ากับกลไกทางชีวภาพของการมองเห็นของมนุษย์ให้เหมาะสมที่สุด^{[ 26 ]}รูปแบบนี้ใช้ซับพิกเซลน้อยกว่ารูปแบบแถบ RGB (RGB-RGB) ถึงหนึ่งในสามสำหรับความละเอียดเท่ากัน แม้ว่าจะมีสีหลักสี่สีแทนที่จะเป็นสามสีแบบดั้งเดิม โดยใช้การเรนเดอร์ซับพิกเซลร่วมกับ การเรนเดอร์เม ตาเมอร์ การเรนเดอร์เมตาเมอร์จะปรับการกระจายพลังงานระหว่างซับพิกเซลสีขาวและซับพิกเซลสีแดง เขียว และน้ำเงินที่รวมกัน: W <> RGB ให้เหมาะสมที่สุด เพื่อปรับปรุงความคมชัดของภาพ

ชิปไดรเวอร์แสดงผลมีตัวแปลงพื้นที่เวกเตอร์สี RGB เป็น RGBW และ อัลกอริ ทึมการแมปขอบเขตสีตามด้วยอัลก อริ ทึมการเรนเดอร์เมตาเมอร์และซับพิกเซลเพื่อรักษา ระดับคุณภาพสี ที่อิ่มตัวเพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดความคมชัดพร้อมกันระหว่างสีที่อิ่มตัวและความสว่างสีขาวสูงสุด ในขณะเดียวกันก็ลดความต้องการพลังงานแบ็คไลท์ ความสว่างแบ็คไลท์ของจอแสดงผลจึงอยู่ภายใต้การควบคุมของเอนจินไดรเวอร์ PenTile ^{[ 27 ]} เมื่อภาพส่วนใหญ่เป็นสีที่ไม่อิ่มตัว เช่น สีที่ใกล้เคียงกับสีขาวหรือสีเทาความสว่างแบ็คไลท์จะลดลงอย่างมาก บ่อยครั้งเหลือน้อยกว่า 50% ของค่าสูงสุด ในขณะที่ระดับ LCD จะเพิ่มขึ้นเพื่อชดเชย เมื่อภาพมีสีที่อิ่มตัวสว่างมาก ความสว่างแบ็คไลท์จะคงอยู่ที่ระดับที่สูงขึ้น PenTile RGBW ยังมีโหมดความสว่างสูงที่เป็นตัวเลือก ซึ่งเพิ่มความสว่างเป็นสองเท่าของพื้นที่ภาพสีที่ไม่อิ่มตัว เช่น ข้อความขาวดำ เพื่อปรับปรุงการมองเห็นกลางแจ้ง

• Motorola MC65 ^{[ 28 ]}
• Motorola ES55 ^{[ 29 ]}
• Motorola ES400 ^{[ 30 ]}
• Motorola Atrix 4G ^{[ 31 ]}
• Samsung Galaxy Note 10.1รุ่นปี 2014
• Lenovo Yoga 2 Pro
• Lenovo Yoga 3 Pro
• HP ENVY TouchSmart 14-k022tx Sleekbook
• MSI GS60 Ghost Pro 4K
• Lenovo IdeaPad Y50 4K
• Asus ZenBook UX303LN 4K
• Asus ZenBook Pro UX501JW
• LG UH7500/6500/6100
• LG ThinQ G7/G7+
• โอคูลัส เควสต์ 1

ข้อโต้แย้งที่ดำเนินอยู่เกี่ยวกับการกำหนดหรือการวัดความละเอียดของจอแสดงผลแบบแบนที่มีพิกเซลย่อยสี ทำให้หลายคน^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}ตั้งคำถามถึงการอ้างความละเอียดของผลิตภัณฑ์จอแสดงผล PenTile ^{[ 35 ]}นักข่าวตั้งข้อสังเกตว่า " ทีวีจอแบนเกือบทุกเครื่องที่มีอยู่ พิกเซลแต่ละพิกเซลประกอบด้วยพิกเซลย่อยสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน (RGB) อย่างละหนึ่งพิกเซล โดยมีขนาดเท่ากันทั้งหมด " ^{[ 8 ]}ในหน้าจอแบบแบนทั่วไป ความละเอียดจะถูกกำหนดโดยจำนวนพิกเซลย่อยสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน เป็นกลุ่มละสามพิกเซล ในอาร์เรย์ในแต่ละแกน ส่งผลให้พิกเซลแต่ละพิกเซลหรือกลุ่มของพิกเซลย่อยสามารถแสดงสีใดก็ได้บนหน้าจอ โดยไม่คำนึงถึงพิกเซลข้างเคียง ซึ่งไม่เป็นเช่นนั้นกับหน้าจอ PenTile

วิธีการวัดและกำหนดความละเอียดในจอแสดงผลสี ของสมาคมมาตรฐานอิเล็กทรอนิกส์วิดีโอ ( VESA ) คือการวัดความคมชัดของคู่เส้น โดยกำหนดให้มีความคมชัดของ Michelson อย่างน้อย 50% สำหรับจอแสดงผลที่ใช้สำหรับการแสดงผลข้อความ^{[ 36 ]}ผู้พัฒนาจอแสดงผล PenTile ใช้เกณฑ์ VESA นี้สำหรับความคมชัดของคู่เส้นเพื่อคำนวณความละเอียดที่ระบุ^{[ 37 ]}ในรูปแบบ RGBG พิกเซลย่อยสีแดงและสีน้ำเงินสลับกันจะถูก 'แบ่งปัน' หรือสุ่มตัวอย่างย่อยกับพิกเซลข้างเคียง เนื่องจากความหนาแน่นของพิกเซลย่อยในจอแสดงผล PenTile ต่ำกว่าหนึ่งในสาม^{[ 38 ]}โครงสร้างพิกเซลอาจมองเห็นได้ชัดเจนกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับจอแสดงผลแบบแถบ RGB ที่มีความหนาแน่นของพิกเซลเท่ากัน^{[ 39 ] [ 40 ]}การสูญเสียพิกเซลย่อยสำหรับข้อกำหนดความละเอียดที่กำหนดทำให้ผู้สื่อข่าวบางคนอธิบายการใช้ PenTile ว่าเป็น "การปฏิบัติที่ไม่โปร่งใส" ^{[ 41 ]}และ "เป็นการโกงอย่างหนึ่ง" ^{[ 42 ]}

สำหรับขนาดและความละเอียดที่กำหนด หน้าจอ PenTile อาจดูหยาบ เป็นพิกเซล มีจุดด่าง และมีข้อความเบลอในสีและพื้นหลังที่อิ่มตัวบางสี เมื่อเปรียบเทียบกับสีแถบ RGB ^{[ 43 ]}เข้าใจได้ว่าผลกระทบนี้เกิดจากการจำกัดจำนวนซับพิกเซลที่อาจมีส่วนร่วมในการสร้างภาพขึ้นใหม่เมื่อสีมีความอิ่มตัวสูงในสีหลัก ในกรณี RGBW ผลกระทบนี้เกิดขึ้นเนื่องจากซับพิกเซล W จะไม่สามารถใช้งานได้เพื่อรักษาสีที่อิ่มตัว ในกรณี RGBG ผลกระทบนี้จะเกิดขึ้นเมื่อขอบเขตสีเป็นสีแดงหรือสีน้ำเงินเป็นหลัก เนื่องจากซับพิกเซลที่เต็ม (สีเขียวหนึ่งพิกเซลต่อพิกเซล) ไม่สามารถมีส่วนร่วมได้ สำหรับกรณีอื่นๆ ข้อความและโดยเฉพาะอย่างยิ่งภาพสีเต็มรูปแบบจะถูกสร้างขึ้นใหม่อย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 27 ]}

การจัดเรียงแบบ PenTile ช่วยลดจำนวนซับพิกเซลที่จำเป็นในการสร้างความละเอียดที่กำหนด ดังนั้นจึงสามารถสร้างความละเอียดระดับ HD บนหน้าจอ AMOLED แบบ PenTile ได้ในราคาที่ต่ำกว่าเทคโนโลยีอื่นๆ และผู้รีวิวส่วนใหญ่ระบุว่าจอแสดงผลความละเอียด "300 ppi" (ตามมาตรฐาน VESA - ไม่ใช่พิกเซลเต็ม) (เช่นSamsung Galaxy S III ) ทำให้เอฟเฟกต์ PenTile ชัดเจนน้อยกว่าจอแสดงผล PenTile ที่มีความละเอียดต่ำกว่า ( Droid Razr ) ข้อดีประการที่สองคือการใช้พลังงานที่ต่ำกว่า: การใช้จอแสดงผล PenTile ของ HTC One Sทำให้ประหยัดพลังงานและบางกว่าหน้าจอ LCD ที่เทียบเท่ากัน ทำให้มีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ดีกว่าIPS LCD ของHTC One X ^{[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] นอกจากนี้ หน้าจอ AMOLED แบบ} PenTile ยังมีราคาถูกกว่า AMOLED แบบแถบ RGB อีกด้วย^{[ 48 ]}

ตามข้อมูลของ Samsung จอแสดงผล PenTile AMOLED มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเนื่องจากมีซับพิกเซลสีน้ำเงินน้อยกว่า^{[ 49 ]}

จอแสดงผล PenTile ส่วนใหญ่ใช้ตารางสี่เหลี่ยมของพิกเซลสีเขียวและสีน้ำเงิน/แดงสลับกัน อย่างไรก็ตามSamsung Galaxy S4ใช้อาร์เรย์พิกเซล PenTile Diamond ซึ่งพิกเซลสีเขียวเป็นรูปวงรีและเรียงซ้ำกันเป็นเส้นเดียว ในขณะที่พิกเซลสีแดงและสีน้ำเงินมีขนาดใหญ่กว่าและสลับกันระหว่างเส้นสีเขียว ทำให้มั่นใจได้ว่าสีจะสม่ำเสมอมากขึ้นและมีความผิดเพี้ยนน้อยลงเมื่อเทียบกับจอแสดงผล PenTile รุ่นก่อนหน้าบน Galaxy S III ^{[ 50 ]}

จอแสดงผล PenTile สำหรับสมาร์ทโฟนได้รับการตอบรับที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่นจอแสดงผลของMotorola Atrix 4G มี "สีไม่แม่นยำและมุมมองที่ไม่ดี รวมถึงข้อความแทบอ่านไม่ออกเมื่อซูมมากที่สุด" นอกจากนี้ ในการเปรียบเทียบระหว่าง Droid Razr รุ่นดั้งเดิม กับRAZR V ที่ราคาถูกกว่า พบ ว่า TN TFT LCD ของ RAZR V (ซึ่งเป็น LCD ระดับล่าง เมื่อเทียบกับIPS panel LCD ระดับสูงกว่า) มีความคมชัดกว่า Super AMOLED Advanced PenTile ของ Droid Razr มาก แม้ว่าทั้งสองหน้าจอจะใช้ 'ความละเอียด' เดียวกันก็ตาม^{[ 51 ] [ 52 ]}

• Quattron – การแสดงผล RGB ผ่านทาง RGBY
• ฟิลเตอร์ RGBE – RGB ที่มีซับพิกเซลสีเขียวมรกตเพิ่มเติม
• ฟิลเตอร์ไบเออร์ - ฟิลเตอร์ RGGB ที่ใช้ในเซนเซอร์รับภาพ