Banding AMOLED: cosa lo causa e come ridurlo al minimo

Il banding AMOLED si riferisce a strisce verticali o orizzontali visibili che appaiono più chiaramente su sfondi di grigio scuro o scene scure uniformi. Si tratta di un fenomeno di non uniformità della luminanza , tipicamente osservato tra livelli di scala di grigio compresi tra l'1% e il 20%.

A differenza dei generici 'difetti del display', il banding nei pannelli AMOLED ha origine dal modo fondamentale in cui i pixel OLED vengono guidati elettricamente. Per comprenderlo è necessario esaminare l' architettura attuale, il comportamento del backplane TFT e gli algoritmi di compensazione dell'invecchiamento.

Cos"è esattamente il banding AMOLED?

Il banding è un tipo di variazione della luminanza spaziale in cui colonne o righe di pixel adiacenti emettono livelli di luminosità leggermente diversi con valori di ingresso digitali identici.

È più visibile:

• A bassa luminosità (vicino al nero)

• Su fondi grigi uniformi

• Nelle transizioni graduali lente

• Dopo l"invecchiamento del pannello

Viene spesso confuso con Mura , ma non sono identici:

• Mura → disuniformità generale (macchie, opacità)

• Banding → variazione strutturata basata su linee (solitamente allineata su colonne)

Il raggruppamento è tipicamente sistematico piuttosto che casuale.

Cause principali del banding AMOLED

1️⃣ Variazione della corrente dei pixel (meccanismo principale)

I pixel AMOLED sono dispositivi alimentati dalla corrente.

La luminanza di ciascun subpixel è determinata da:

Luminanza dell"OLED ∝ Corrente di pilotaggio

Piccole variazioni in:

• Tensione di soglia TFT (Vth)

• Mobilità dei portatori

• Lunghezza del canale

• Precisione del condensatore di memorizzazione

portare a deviazioni di corrente tra i pixel vicini.

Ad alta luminosità, le differenze vengono mascherate.
A bassa corrente (grigio basso), la variazione diventa percepibile.

Questo è il motivo per cui il banding è più visibile nelle scene buie.

2️⃣ Non uniformità del backplane TFT

La maggior parte dei pannelli AMOLED utilizza backplane TFT LTPS o LTPO.

Variabilità in:

• Ricottura laser

• Spessore dello strato di ossido

• Deriva della tensione di soglia

• Corrente di dispersione

crea incoerenze di luminanza tra colonne o righe.

Poiché AMOLED non dispone di uno strato di retroilluminazione a diffusione (a differenza dell"LCD), non esiste un meccanismo di media ottica per nascondere queste differenze.

3️⃣ Bassa sensibilità gamma grigia

A bassi livelli di scala di grigi:

• Limiti di risoluzione DAC

• Passaggi di quantizzazione

• Strategie di dithering

avere un impatto visivo significativo.

Una deviazione di 1 LSB al 5% di grigio è molto più evidente che all"80% di grigio.

Una calibrazione gamma errata amplifica le bande visibili.

4️⃣ Invecchiamento e degrado differenziale

I materiali OLED si degradano nel tempo.

I fattori includono:

• Tasso di invecchiamento dei subpixel blu

• Modelli di utilizzo differenziali

• Aree dell"interfaccia utente statiche

Poiché gli strati organici invecchiano in modo non uniforme, gli algoritmi di compensazione della luminanza potrebbero avere difficoltà a correggere completamente la variazione spaziale.

Questa disuniformità indotta dall"invecchiamento appare spesso come bande nei pannelli più vecchi.

Perché il display LCD IPS mostra raramente bande simili

Il display LCD IPS è pilotato dalla tensione e non dalla corrente a livello di emissione di pixel.

Differenza strutturale fondamentale:

• OLED → pixel autoemissivo

• IPS → pixel trasmissivo con retroilluminazione condivisa

La retroilluminazione fornisce:

• Diffusione ottica

• Miscelazione leggera

• Omogeneizzazione spaziale

Questo agisce come uno stabilizzatore naturale dell"uniformità.

Mentre l"IPS può mostrare effetto sbiadito o offuscamento della retroilluminazione, le bande strutturate di colore grigio scuro sono meno comuni a causa dello smoothing ottico.

Metodi ingegneristici per ridurre il banding AMOLED

I produttori applicano diverse tecniche di mitigazione:

Circuiti di compensazione dei pixel

I moderni pannelli AMOLED utilizzano strutture di pixel di compensazione 6T1C o più avanzate per compensare la variazione della soglia TFT.

Calibrazione di fabbrica

Durante la produzione vengono applicate tabelle di correzione dell"uniformità per pannello.

Algoritmi di compensazione dell"invecchiamento

Cicli periodici di ricalibrazione (specialmente nei televisori e nei pannelli di fascia alta) regolano i valori attuali del pilotaggio.

Dithering e media temporale

Il dithering a basso grigio riduce lo stepping visibile ma può introdurre un leggero sfarfallio se non adeguatamente sintonizzato.

Materiali del backplane migliorati

I backplane LTPO riducono la potenza e migliorano la stabilità, ma la coerenza dell"uniformità dipende ancora in larga misura dal controllo del processo.

Quando è importante il banding AMOLED?

Il bendaggio diventa fondamentale in:

• Display per imaging medicale (diagnostica a basso grigio)

• Monitor professionali per la correzione del colore

• Interfacce automobilistiche in modalità notturna

• HMI industriali a tema scuro

Nelle applicazioni consumer puramente dinamiche, spesso è meno evidente.

Nelle applicazioni industriali con sfondi dell"interfaccia utente scuri e persistenti, la stabilità dell"uniformità diventa più importante del rapporto di contrasto assoluto.

Il banding AMOLED è un difetto?

Non necessariamente.

Un piccolo grado di banding è inerente ai display emissivi guidati dalla corrente. Diventa un difetto solo quando:

• Supera la tolleranza del produttore

• Interferisce con l"usabilità dell"applicazione

• Non supera i test di specifica di uniformità

L’uniformità è solitamente quantificata da:

• Percentuale di deviazione della luminanza

• Variazione da colonna a colonna

• Mappatura Delta E in grigio basso

Pensieri finali

Il banding AMOLED non è semplicemente un problema estetico: è radicato nella fisica dei pixel emissivi guidati dalla corrente e nella variabilità TFT.

Anche se le tecniche avanzate di compensazione ne riducono significativamente la visibilità, non è possibile eliminarla del tutto. Per le applicazioni che richiedono un"estrema uniformità della scala di grigi e stabilità a lungo termine, gli ingegneri devono valutare:

• Vantaggi del contrasto visivo di AMOLED

• Robustezza dell"uniformità e stabilità all"invecchiamento delle tecnologie LCD

La scelta corretta non dipende dalle affermazioni del marketing, ma dai requisiti di tolleranza della luminanza a livello di applicazione.