OnePlus Nord AMOLEDディスプレイの緑色の色合い [解説]

OnePlus Nordは、これまでで最も話題のスマートフォンの1つであると同時に、プラスチックフレーム、平均的なカメラ、そして最も誇張されている「問題」であるディスプレイパネルの緑色の色合いについても批判を受けています。OnePlus Nordのディスプレイは、特に価格を考慮すると非常に良いパネルです。1080P AMOLEDディスプレイで、90Hzのリフレッシュレート、デュアルパンチホールカメラ、HDR 10認証を備えています。

ディスプレイスペックは問題ありませんが、多くの人々の心に懸念を引き起こしているのは、暗い環境で、電話の明るさが10-15%未満に設定されているとき、画面に灰色の背景がある場合、ディスプレイの一部が実際の色である灰色ではなく緑色に見えるという事実です。この現象は低い明るさのレベルでのみ発生するため、明るさを上げるか、背景が異なる色合いであれば、この色合い効果は消え、色は正常に見えます。

実際のシナリオでは、上記の条件でこの緑色の色合いを再現することは稀であり、実際に探しに行かない限り非常に明白ではありません。OnePlus Nordを約2週間使用している間、すべてのライトが消された部屋で電話を使用しているときでさえ、画面の色合いには遭遇しませんでした。私たちがソーシャルメディアでの報告を見たときに再現を試み、近くで検査した際にそれを見つけることができました。

さて、これはほとんどのユーザーにとって無問題であるべきですが、有効な議論は、誰もが良い金額を支払っているときに完璧なスマートフォンを望んでいるということです。誰も欠陥のあるディスプレイや問題のある電話を望んでいません。しかし、ここでの質問は、これは本当に問題なのでしょうか？私たちはOLEDディスプレイの製造プロセスを掘り下げ、個々のLEDにまで掘り下げて、この色合い現象を説明するために私たちの発見を文書化することを考えました。

ここで議論するいくつかの概念は、半導体とその動作方法についての基本的な理解を必要とすることを言及する価値があります。私たちは、より良い理解のために基本に分解しようとします。

半導体の動作

まず、半導体とその基本的な特性を理解することから始めましょう。半導体は、その名前が示すように、完全に導電性でも完全な絶縁体でもない材料です。シリコンやゲルマニウムのような半導体材料は、通常の条件下では絶縁体のように振る舞いますが、熱エネルギーを受けると、つまり材料の温度が上昇すると、導電性の特性を示し始めます。

これらの材料が高温で導電的である理由は、電子とホールと呼ばれる帯電粒子が存在するためです。電子は負の電荷を持ち、ホールは本質的に正の電荷を持つ空隙です。さて、もし高校の化学をまだ覚えているなら、周期表のすべての元素には原子番号があります。無電荷の原子にとって、原子番号はその原子が持つ電子の数を示します。たとえば、シリコンは原子番号14を持ち、これは1つのシリコン原子に14の電子が存在することを示しています。

これらの電子は原子の中心（核）の周りの円形の軌道に存在します。核の周りには複数の軌道があり、各軌道（バンド）は固定された数の電子しか収容できません。最初のバンドは2つを収容でき、次のバンドはそれぞれ8つを収容できます。私たちが考慮した例では、シリコンは14の電子を持ち、最初のバンドには2つ、次のバンドには8つ、残りの4つは最後のバンドに収容されます。私たちは、価電子帯と呼ばれる最後のバンドにのみ興味があります。この価電子帯に存在する電子は価電子と呼ばれます。

半導体に熱が加えられると、価電子帯の電子は「興奮」し、つまり移動が自由になり、もはや核の力に束縛されません。熱エネルギーと、彼らが今自由に動けるという事実により、価電子帯の電子は導電帯と呼ばれるものにジャンプします。価電子帯から導電帯への電子の移動が、半導体を導電性にする原因です。

純粋な半導体、より一般的には内因性半導体として知られるものは、しかし、自身ではそれほど導電性がなく、電子目的で使用することはできません。したがって、彼らはドーピングと呼ばれるプロセスを経て、外因性半導体に変わります。ドーピングは、半導体をより導電性にするために不純物を追加することを意味します。材料をより導電性にする方法は、より多くの帯電粒子、つまりより多くの自由電子またはホールを追加することです。

これにより、2種類の半導体が生じます - 過剰な電子を持つn型半導体と、過剰なホールを持つp型半導体です。n型半導体は、リン、ヒ素、アンチモンなどの元素を使用してドーピングされます。p型半導体は、ホウ素、アルミニウム、ガリウムなどの元素でドーピングされます。これらの前提条件は、私たちが今後議論する概念を理解するのに十分です。

ダイオード

ダイオードは、特定の方向に電流の流れを制限し、逆方向に電流の流れを許可するために使用される半導体デバイスです。ダイオードの動作を理解しようとしている理由は、LEDが基本的に発光ダイオードだからです。ダイオードは、p型半導体とn型半導体が融合したもので構成されています。これにより、ダイオードの端に電圧が供給されると、再結合と呼ばれるプロセスが発生する空乏領域が生じます。簡単に言えば、電子がホールと結合してエネルギーを放出します。この再結合によって放出されるエネルギーは、LEDでは光（光子）の形で現れます。

通常、LEDはシリコンで作られていません。代わりに、ガリウムナイトライドという半導体が使用されます。OLEDは光を生成するために有機化合物を使用しますが、基本的な動作原理は同じです。

LEDにおける色再現

半導体の動作について詳細に説明した理由が気になる場合、LEDが異なる色を生成する方法を理解するために必要です。これには2つの方法があります。ディスプレイは光を生成するピクセルで構成されており、したがって複数のピクセルが完全な画像を生成するのに寄与します。ピクセルには、個別に異なる色を生成するサブピクセルもあります。これらのサブピクセルは、最も一般的なパターンであるRGGBのように、異なるパターンで配置できます。赤いLED、2つの緑のLED、青いLEDです。まず、ピクセル内のこれらの個々のLEDがどのように色を生成するかを見てみましょう。

ここで考慮すべき2つの変数があります - 半導体をドーピングするために使用されるドーパントと、半導体のバンドギャップ、つまり価電子帯と導電帯の間の距離です。これら2つの要因がLEDの色を決定します。たとえば、バンドギャップが小さい場合、結果として得られるLEDは赤く光るかもしれません。バンドギャップが大きい場合、結果として得られるLEDは緑色に光るかもしれません。基本的に、異なるバンドギャップは異なるエネルギーを放出します。

電圧の変化 - 第一の方法

これらのLEDが異なる色の光を放出するためには、いくつかの電圧が供給される必要があります。この電圧は、電話のバッテリーによって供給され、専用回路を通じて調整されます。また、各LEDの強度は供給される電圧に直接比例することも重要です。供給される電圧が高ければ、LEDはより高い強度の光を放出し、それが電話の明るさスライダーの動作方法です。

OnePlus Nordの緑色の色合いに戻ると、明るさスライダーが最小値に設定されているとき、一部の緑色のサブピクセル（LED）に供給される電圧が一部の領域で比例的に減少していない可能性があり、これがディスプレイの特定の領域で緑色の光の強度を高める原因となるかもしれません。しかし、これはこれだけでは終わりません。

カラーマスキング/シャドウマスクパターン - 第二の方法

OLEDが色を表示するための別の方法があります。これは、シャドウマスクパターンと呼ばれるプロセスを使用することです。この方法では、各白いピクセルにRGB発光層を堆積します。ピクセルによって生成される白色光は、画面に表示されるべき色に基づいてRGB堆積によってフィルタリングされます。

これを行う方法は、OLEDディスプレイの各ピクセルに光を放出する赤、緑、青の層を配置することです。先ほど述べたように、ピクセル内のサブピクセルがパターンで配置されるのと同様に、これらの光放出層も特定のパターンで配置されます。たとえば、RBGのように。つまり、各サブピクセルには個別の色があります。

なぜディスプレイの色合いが発生するのか？

このプロセス中に、OnePlus Nordのディスプレイに緑色の色合いを引き起こす欠陥が発生します。これらの色付き層は、カラーマスクと呼ばれる型を使用してLEDに堆積されます。堆積中にマスクが乱れたり、正確に配置されていない場合、色の堆積の間隔にエラーが生じ、ディスプレイ上で不均一な色出力が発生します。

これは緑色だけではありません。昨年のROGフォン2など、一部の電話ではディスプレイにピンク色の色合いが見られたケースもあります。さらに、OLEDテレビでも色合いが観察されるケースがあります。

本当に問題なのか？

元の質問に戻ると、これは本当に問題なのでしょうか？スマートフォンメーカーは、異なるベンダーからディスプレイパネルを調達しています。これらのベンダーは非常に大規模にディスプレイを製造しているため、私たちが話したような欠陥は通常のことであり、回避するのは容易ではありません。OLEDディスプレイの製造は複雑なプロセスであり、多くの精度を必要とします。

サムスンやアップルなどのデバイスにディスプレイの色合いがない理由を尋ねると、それはおそらく、これらのOLEDパネルで使用される製造プロセスが異なる（OLEDディスプレイを製造する他の方法もあります、たとえばカラーフィルタリングや電子ビームの使用）か、使用される方法がより精密であり、人為的なエラーをキャンセルするからです。

ディスプレイの色合いは製造中に発生するため、基本的にパネルの特性となります。単一のベンダーによって数百万のディスプレイが製造されているため、通常は正常に機能するが、こうした小さな欠陥のあるパネルを廃棄するのは現実的ではありません。したがって、これらのディスプレイはQCテストにも合格し、通常のシナリオでは色合いに気づくことはほとんどありません。

ディスプレイの色合いにもかかわらずOnePlus Nordを購入すべきか？

OnePlus Nordを使用しているときに時々緑色の色合いを見つけると、あなたのOCDが引き起こされる場合、これはあなたにとって問題のように思えるかもしれません。他のすべての人にとって、緑色の色合いは、日常的に電話を使用しているときやディスプレイでコンテンツを消費しているときには見えないため、これは取引の決定打にはならないはずです。運が良ければ、OnePlus Nordのユニットには、ディスプレイが精密に製造されていれば、色合いがないかもしれません。

いずれにせよ、私たちは緑色の色合いのシナリオが今やあなたにとって明確になり、なぜそれが発生するのかの実際の理由を知っていることを願っています。これは本質的に問題ではなく、複雑な製造プロセスの副産物に過ぎません。