Por qué las pantallas OLED, aun con sus fallos, marcan el futuro del smartphone

La tecnología OLED marcó el mundo de la telefonía móvil en 2017. Por una parte, por llegar al terminal de gama alta más vendido, el iPhone. Por otra, por debilitar con un fuerte tono azulado con variaciones ínfimas de ángulos a un smartphone tan bueno globalmente como ha sido el Google Pixel 2 XL, como vimos en su análisis.

Su evolución merece ser repasada en profundidad, pues hace no tanto parecía ser miembro del grupo de tecnologías que prometían mucho, pero no acababan de cumplir. El despliegue técnico de Samsung en smartphones y de LG en televisores ha hecho posible su implementación a marchas forzadas, hasta brindar hoy en día algunas de las mejores pantallas del mercado.

Junto a ello, veremos retos de la tecnología OLED para mejorar, que pese a que se pueda pensar que ya ha alcanzado la perfección, tiene mucho margen de mejora en lo que se refiere a lidiar con problemas conocidos como la retención de imagen, pero sobre todo donde su mejor aliado, el negro, es protagonista.

Por último, veremos qué depara el futuro a la tecnología de diodos orgánicos, si es que no es sucedida pronto por una tecnología superior.

Breve historia del OLED en smartphones

Tras investigar con la tecnología OLED desde los años 90, Sony anunció el comienzo de la producción comercial de paneles OLED para móviles en primavera de 2004. Ante lo reducido de las cantidades, la compañía sólo destinó los paneles a productos propios. El primero smartphone en integrar esta tecnología fue una PDA, la Sony Clié VZ90 en septiembre de ese mismo año, aunque nunca salió de Japón.

A partir de ese momento, fue Nokia quien estrenó la tecnología AMOLED en el Nokia N85. El terminal se beneficiaba de la novedosa tecnología de pantalla para ahorrar energía con su tema predominantemente negro. Además, Nokia implementó algo que ahora está muy de moda, pero que en la época era una función desconocida: una especie de modo "Always On" que mostraba la hora en blanco sobre fondo negro puro cuando el terminal entraba en modo de espera.

Pero, ¿qué aportaban los paneles AMOLED? Dentro del OLED, existe la matriz pasiva y la matriz activa (Active Matrix Organic Light Emitting Diode). La primera se usa en reproductores de música con pantalla pequeña, wearables o pantallas de información de automóvil: soluciones sencillas, pues la pantalla es controlada con el encendido de sus filas y columnas. Las AMOLED cuentan con controladores distintos, y como sabemos cada píxel es gestionado de forma independiente. Además, en ellas existe una matriz TFT que controla qué píxeles deben encenderse, lo que ayuda a ahorrar mucha energía, pues en matriz pasiva esa acción se realiza con circuitos externos.

Gracias a una producción creciente desde 2002, por su parte Samsung alcanzó 30 millones de paneles fabricados en 2005, hecho que junto a la apertura de más plantas le permitió llegar las estanterías de terminales propios y no propios desde 2009, donde destacaron el primer Galaxy y los Omnia. En 2010 también vimos tecnología AMOLED en los Nexus One y en los HTC Desire, aunque solo temporalmente, pues Samsung comenzó a tener problemas suministrando paneles, algo que sólo el tiempo ha solucionado con más ampliaciones de fábricas y un incremento notable de la producción. La baja disponibilidad de pantallas OLED (que genera un mayor precio) sigue siendo algo con lo que los fabricantes continúan luchando.

Todo ello no fue más que la antesala de los terminales que comenzaron la popularización masiva de la tecnología OLED bajo una marca propia: SuperAMOLED y la familia, la formada por los Samsung Galaxy S. Sin embargo, el primer terminal en montar los nuevos paneles fue, por meses (de abril a junio), el Samsung Wave.

Es con el Galaxy S original cuando vemos por primera vez, de forma masiva, unos colores con una intensidad nunca antes presente en un teléfono móvil (y prácticamente en ninguna pantalla comercial). Tuvo la mala suerte de coincidir con la calibración más realista, el brillo muy superior y la nitidez disparatada de la pantalla Retina del iPhone 4.

En cualquier caso, comenzaba un amplio debate que duraría hasta nuestros días, con muchos usuarios prefiriendo la saturación extrema en los colores frente a la, primero moderación, y luego precisión de color de pantalla. Los números podían estar más o menos acercados a la realidad, pero entraban por los ojos ante unas LCD que pese a ser más maduras, tenían más difícil llenar el espectro de color deseado, sRGB.

Así, no es hasta finales de 2013, con el Samsung Galaxy Note 3, cuando por fin podemos hablar de pantallas que además de ser efectivas y vistosas en interiores, también lo son en exteriores, estrenando el modo boost de brillo en ambientes de alta luminosidad. Fue un paso muy relevante, pues además competir en representación de color y eficiencia, la gran guerra entre OLED e IPS se encontraba en la búsqueda de la máxima luminosidad, que en aquella época lideraba claramente la segunda.

Displaymate, web de referencia en análisis de pantallas (aunque no mide los problemas que luego veremos en profundidad), es una buena fuente para ver cómo ha crecido el brillo en las SuperAMOLED de los Galaxy S. La primera cifra corresponde al brillo máximo en una pantalla blanca al 100%, y entre paréntesis, al modo de brillo máximo con brillo automático en ambientes muy luminosos:

Y por fin, justo un año después, DisplayMate habla de "pantalla indistinguible de perfecta en precisión de reproducción de color" en el Samsung Galaxy Note 4, siempre que se seleccionara el "modo Básico" en los ajustes de pantalla. El Note de 2014, estrenaba, además un panel QHD que eliminó con una enorme densidad los problemas de nitidez del su patrón de subpíxeles PenTile. A diferencia del patrón clásico RGB, donde cada píxel contiene un subpíxel rojo, verde y azul, en los paneles PenTile existe un número inferior de subpíxeles, en concreto, un tercio menos.

En lugar de contar con el mismo número de subpíxeles de todos los colores, existe el doble de verdes que de azules y rojos, y con diferentes tamaños de subpíxel. Esto se debe a que el subpíxel verde es el más duradero y eficiente, mientras que el rojo y particularmente el azul tienden a morir antes. Visualmente, la sensación que produce esta disposición en pantallas con poca densidad es de poca definición, algo causado por el espacio negro que deja el menor número de los subpíxeles. La explicación de uso detrás del PenTile, teóricamente inferior a RGB, se encuentra en la la búsqueda de la máxima longevidad, pues la degradación es mucho mayor a las pantallas LCD.

Samsung comenzó a ser muy aclamada en análisis como los de esta casa, Xataka, y en muchos sentidos, la envidia de la industria, salvando a, Apple y a, quizá, HTC. Pese a esa superioridad, la compañía surcoreana no frenó el ritmo innovador e impresionó técnicamente con la curva en el Note Edge y las curvas en el Samsung Galaxy S6 Edge.

El presente de la tecnología OLED: brillo con mucho camino por recorrer

Como hemos dicho, es a partir de 2014 cuando referentes como DisplayMate comienzan a hablar de pantalla perfecta en cuanto a colores y saturación. Claramente era una exageración, porque Samsung ha seguido trayendo grandes mejoras perceptibles en prácticamente cada generación. El ritmo vertiginoso que los surcoreanos han impreso desde 2010 ha hecho pensar que estábamos ante una tecnología ya madura, siendo realmente adolescente.

Es algo más evidente cuando se sale de Samsung y viramos hacia paneles fabricados por LG, con el caso ya citado del Google Pixel 2 XL. Hablamos sólo de smartphones, pues en paneles de televisores (con mayor dificultad de producción) y wearables (fabricando el del Apple Watch) han demostrado estar a un gran nivel.

Sin embargo, incluso volviendo a Samsung y a sus implementaciones en terminales propios, hay realidades que pueden llevar a pensar que sólo hemos superado una primera etapa de la tecnología OLED/SuperAMOLED donde se han alcanzado los objetivos prioritarios, para pasar ahora a solucionar problemas quizá no tan relevantes usuarios que no son tan expertos.

En ese sentido, hay que recordar el debate del que veníamos, y cómo se valoraban las ventajas y desventajas: la saturación desbocada y el balance de blancos disparado hacia tonos fríos. Lo que los expertos de la industria consideraban defectos desagradables que con el tiempo se podrían controlar, para el público suponía una razón más de la que presumir.

Black crush, o la falta de detalle en zonas oscuras cercanas al negro

Generalmente, cuando se habla de tecnología OLED, se alaba cómo estos paneles reproducen el negro, o más bien cómo no lo reproducen, pues al ser autoemisiva lo que se hace es apagar los píxeles. En ello difieren de de las pantallas LCD IPS, que dependen de una fuente de iluminación que, en el mejor de los casos, puede mostrar solo un negro cercano al puro gracias al apagado por zonas o local dimming.

Sin embargo, se habla poco de que el negro también puede ser peor enemigo de cualquier pantalla OLED, por motivos incluso no resueltos en los Samsung Galaxy S y en televisores de gama alta.

Reproducir la escala de grises no es nada sencillo para estas pantallas, pues a medida que los colores se acercan al negro, tienden a perderse en él y a "quemarse", en lo que conocemos como "black crush" o "black clipping". Al igual que en las luces altas la sobreexposición hace perder todo el detalle de una zona, en imágenes oscuras o con zonas oscuras puede ocurrir lo mismo cuando ciertos tonos que no son totalmente negros se reproducen como tal.

Esto puede no parecer importante pero mientras se reproducen contenidos en ambientes oscuros, en teoría el escenario ideal para OLED, donde se puede lucir frente al poco contraste y nivel de negros de las LCD, la sensación puede ser de no percibir mucho detalle que sí se ve en las segundas, aunque sea un poco lavado. Otro problema del black crush es que a menudo está acompañado de artefactos y banding que pueden ser muy visibles al cambiar los píxeles de negro a otro color.

Todo esto, más que un asunto inherente al OLED parece una cuestión de calibración. Profundizando, según comentan en Anandtech, un medio dedicado a análisis técnicos y cuyos editores tienen una gran experiencia en la industria, también tienen responsabilidad los controladores DDIC y uso el de PWM o modulación por ancho de pulsos.

El "black crush" no es un asunto que se suela tocar en la mayoría de análisis en medios y canales de YouTube, pero aquellos más técnicos, como el ya mencionado Anandtech, o el canal de Erica Griffin, sí profundizan con frecuencia en la problemática. Erica suele mostrar cómo cada terminal que analiza representa la escala de grises con una tabla con números negros y un color debajo. En una pantalla perfectamente calibrada, serían perceptibles todos los números, excepto el 0, cuyo fondo el negro puro. Cuantos menos se vean, desde el 21, con fondo gris, peor es en ese sentido. Veamos algunos ejemplos.

El primero corresponde de su análisis del Pixel 3XL, donde compara el asunto con el iPhone XS, que junto a sus hermanos con OLED está considerada la mejor pantalla en este sentido. Sin ser perfecto, el terminal de Apple permite discriminar mucha más tonalidad.

En segundo lugar, vemos los resultados obtenidos por Erica en el análisis del Huawei P20 Pro, donde el terminal chino obtiene resultados mucho mejores a los del Samsung Galaxy S9+, considerado por muchos el terminal con mejor pantalla del mercado, junto al Samsung Galaxy Note 9, cuya imagen del análisis vemos después.

Black smear: cuando la velocidad de encendido de los píxeles no es suficiente

Los modos oscuros están de moda, habiendo llegado recientemente a macOS Mojave y Windows 10. En Android, donde siempre ha habido buena representación de pantallas OLED, ha habido avances y retrocesos en ese sentido. Android 2.3 Gingerbread y Android 4.0 Ice Cream Sandwich trajeron al sistema muchos elementos oscuros beneficiando a los distintos Nexus (y a terminales con pantallas OLED) lanzados junto a cada sistema, pero más tarde volvió al "lado luminoso" con Android 5.0 Lollipop.

La cuestión es que siempre se asocia tema oscuro o negro a ayudar a reducir el consumo de las pantallas OLED, y energéticamente hablando, es una ventaja real y medible.

Sin embargo, por poner un ejemplo, si el tema no es completamente negro y también están presentes otros colores, resulta relativamente sencillo ver aparecer lo que se conoce como "black smear". Para entender mejor de qué trata, ahora lo veremos en un GIF procedente de este vídeo explicativo, pero se puede definir como una latencia existente con el movimiento de los contenidos en negro cuando cambian su posición en contacto con colores que requieren encendido de los píxeles.

El lento encendido de los píxeles que se encuentran en negro (producido a su vez por la lentitud del tiempo de respuesta del subpíxel azul, el más débil de los tres) al pasar a otro color aún no se ha solucionado, y en acciones como en un scroll en un cliente de Twitter o Reddit se puede volver algo molesto, peor que el ligero efecto "ghosting" clásico.

Frente al "black crush" del apartado anterior, el "black smear" es algo más inherente al OLED, por lo que incluso las pantallas del Huawei P20 Pro, mi smartphone personal, o los iPhone X/XS no son capaces de mitigarlo. Quizá el grado sea menor a otros terminales, pero además de encender y apagar lentamente los píxeles a y desde negro, en los bordes de colores que cambian se observa un color lila que contamina la imagen y no debería estar presente. Se puede comprobar el problema con el gif del siguiente tuit (se aprecia sobre todo con el brillo bajo en un ambiente de baja luminosidad, típico y cotidiano al leer en la cama).

OLED ya no tiene que esperar, su momento dulce es el presente

Hemos repasado defectos de las pantallas OLED en smartphones, pero eso no quiere decir que no sea una tecnología fantástica. Además, su gran rival, la tecnología LCD IPS también ha presentado históricamente otras carencias, como el bleeding, ángulos de visión más reducidos o un nivel de negros que, en algunos casos, sigue siendo decepcionante.

No existe la tecnología perfecta, y eso no es ningún problema. La aportación de las pantallas OLED a los smartphones ha sido enorme, y ha permitido disfrutar de muchos elementos que de otra forma quizá se hubieran retrasado años. Energéticamente, una vez superado el alto consumo mostrando blanco, han ayudado a obtener autonomías que pese a la sensación de poco avance, siguen en aumento y que incluso se pueden mejorar optimizando mejor los temas oscuros.

Pero donde más podemos valorar estos paneles es en sus logros técnicos físicos. Con las OLED se eliminó un grosor muy preciado a la hora de lograr terminales cada vez más finos, cosa que las LCD siguen poniendo complicado. Aunque aún no hayan llegado de forma comercial, las pantallas OLED también lo van a cambiar todo en los smartphones plegables, tendencia que de forma muy temprana, Google ya apoya en Android.

Yendo más allá, las pantallas SuperAMOLED de Samsung nos llevaron al futuro en 2014 y 2015, con las curvas laterales que parecían imposibles. Más tarde, incluso en la era de la barbillas de los terminales sin marcos, Apple pudo doblar su panel en la parte inferior del iPhone X, para evitar perder la simetría en bordes que guarda con la parte superior.

El negro puro y el ahorro de los píxeles apagados nos han traído modos "Always On" que muchos usuarios agradecen por su información en un vistazo sin apenas consumo extra. Desde hace unos cinco años, el brillo máximo también ha estado presente cuando más se le necesita, bajo el sol, y la experiencia multimedia con pantallas bien calibradas ha permitido al público disfrutar de contenidos mejor incluso que en muchos televisores de gama alta.

Los desafíos de futuro de la tecnología OLED

Más allá de todo lo repasado, el mensaje es claro: la tecnología OLED y sus variantes están en el mejor momento de su breve historia. En la búsqueda de la madurez, se deben solucionar estos problemas y otros clásicos ya reducidos, como las retenciones y quemados del burn-in o las variaciones de color a lo largo del panel, que producen tonos rosados o verdosos en algunas puntos de ciertas pantallas.

Por una parte, parece que, a corto plazo, el futuro que veremos en OLED serán las pantallas flexibles en smartphones plegables. Sin embargo, a nivel de tecnología lo que se espera es ver tasas de refresco superiores a 60 Hz (120 Hz ó 144 Hz), como las que ya se están viendo en smartphones para gamers.

El ASUS ROG cuenta con un panel OLED de 90 Hz, pero ni es un terminal masivo (como muchas pantallas LCD en portátiles o en el los iPad Pro) ni supera la resolución 1080p. Una posible impedimento para ver crecer la tasa de refresco en terminales muy vendidos puede ser el "black smear" del que hemos hablado.

Por otra parte, y partiendo de que los paneles OLED disponibles en la actualidad son excelentes, los fabricantes ya están buscando alternativas que, sin abandonar el negro puro, solucionen problemas inherentes como la degradación del brillo y de los colores que experimentan junto a la retención de color, por el hecho de ser una tecnología orgánica.

El más que probable sucesor, o alternativa paralela, es microLED, una tecnología también autoemisiva que Samsung ya ha mostrado en su gigantesco televisor The Wall, de 146". La compañía surcoreana no ha hecho anuncios relacionados con la tecnología en smartphones, pero según Mark Gurman, Apple ya trabaja en sus propios paneles MicroLED, que primero llegarían al Apple Watch y más tarde al resto de productos de la gama.

Tiene sentido que desde Cupertino sigan el camino iniciado con los procesadores A en otros ámbitos, como módems, o en pantallas, buscando soluciones propias, pero también más escalables y económicas que el OLED.

En cualquier caso, como usuarios de la tecnología OLED, solo cabe esperar que los próximos diez años mantengan el ritmo del espléndido camino iniciado por el Samsung Wave y el Samsung Galaxy S ocho años atrás.