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LTPO屏幕技术是什么 —— 它为何备受厂商追捧?

作者:陈玲丽时间:2021-08-26来源:电子产品世界收藏

众所周知,虽然去年的iPhone 12系列推迟上市,但如果没有其它因素影响的话,苹果一般都会正常选择在九月份推出新一代iPhone手机。

本文引用地址:http://www.iznbh.com/article/202108/427829.htm

2021年,也就是苹果手机迭代到iPhone 13系列,现如今也有一些消息曝光了,比如iPhone 13系列将会搭载最新A15仿生芯片,进一步缩小刘海,还可能会支持自Apple Watch的息屏显示(AOD)功能,以及屏幕,可通过调节刷新率,使屏幕在较低亮度的环境下可以保持常亮,且不会影响电池寿命。

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当然,目前还是处于传闻阶段,毕竟苹果发布会还没开,永远也不知道有什么意外。但距离iPhone13系列发布时间也不到两个月了,现在爆料信息的可信度也就更高一些。不过,对于iPhone 13系列或支持息屏显示技术,以及屏幕,这两项技术早已有消费者在安卓阵营体验到了。

另外,说到,这也是目前为了均衡高刷屏所带来的新方案,即使是旗舰手机所搭载的2K分辨率、120Hz高刷新率屏幕,目前大都只能是在这两项技术当中二选一。

目前采用LTPO技术的手机

众所周知,在手机这种以滑动触摸为主要交互方式的设备上,更高的屏幕刷新率和触控采样率能带来无比细腻顺滑的使用体验。但是,现如今的手机屏幕在带来出色体验的时候,功耗又无法轻松控制,这也导致部分机型明明拥有十分出色的配置,却无法让手机用户获得优秀的体验。不过,今年兴起的LTPO正是为了解决这一难题而生的,在显示视频、图像、文本等低帧率内容时,自动降低屏幕刷新率,从而给电池减负。关键是需要高刷新率的场合,又能及时火力全开,可以说非常优秀。

也就是说,只要采用LTPO技术的屏幕,在显示效果上基本上不用担心了。只不过目前采用这种技术的产品非常少,目前也只有四款机型。

· 三星Note20 Ultra:众所周知,三星自家旗舰手机的屏幕都是顶级的,其他手机厂商根本拿不到三星的顶级屏幕,苹果也不例外。在屏幕上,三星Note20 Ultra采用了三星首款支持自适应刷新率的屏幕,同时也是首款采用LTPO技术的屏幕。

· 一加9Pro:一加手机在国内市场中率先推出了高刷新率屏幕,正面的屏幕参数为2K+120Hz+LTPO屏幕,支持10亿色彩显示。

· OPPO Find X3 Pro:正面搭载一块“原生10bit”、“120Hz高刷”、“E4发光材质”的好屏,2K的像素密度高达525PPI。

· 三星S21 Ultra:尽管三星手机如今在国内市场表现疲软,但说到旗舰Galaxy系列的话,相信还有很多人把它当作安卓阵营里的机皇。而三星S21 Ultra本身的实力并不弱,正面采用了2K分辨率+120Hz刷新率,还是自适应刷新率,也就是LTPO技术,日常使用的时候更加省电。

显然,每项技术的普及都需要一些时间来完成。比如5G技术率先在安卓手机上支持,苹果也是后来居上。而对于息屏显示(AOD)功能和LTPO,iPhone 13系列用上的可能性也很高。但作为这两项技术的先行者,安卓阵营无疑能给智能手机起到一定的引领作用。但不可否认的是,5G技术、高刷新率屏幕以及高分辨率,都给续航带来了更大的压力,真的希望未来会更多的厂商也使用这两项技术,为用户提供更好的用机体验。

LTPO技术的出现

Apple公司罕见的在2019年首次在SID公开发表技术论文(39-3),主题为AMOLED的LTPO TFT技术内涵。即说明穿戴装置产品Apple Watch Series 4采用的Flexible AMOLED面板TFT技术,是Apple自己开发的TFT结构-称之为「LTPO」。

实际上,早在2018年,苹果就已经开始探索LTPO的可能性,并在Apple Watch Series 5上进行应用,与之换来的效果也相当明显,Apple Watch Series 5可以缩到持续续航时间18小时,并且全程不熄灭。

LTPO在Apple Watch上的应用具有非凡的意义,其作为可穿戴设备,相较于手机实际上用过有更高的续航要求,而此前Apple Watch的续航也一直被消费者所诟病。

不过对于苹果来说,LTPO技术主要的应用方向依然是手机以及平板电脑,甚至是Mac等核心产品。不过,LTPO并非探究屏幕省电的唯一途径,除了LTPO之外,还有硅基、IGZO等技术。其中IGZO曾被认为是最有利的技术竞争者,包括夏普、华佳彩、柔宇等在内的面板厂商都在尝试使用IGZO推广OLED。

不过从商业角度来看,LTPO拥有的前景将会更加明确。据了解,LTPO最早是苹果提出的并拥有的专利,这意味着为了降低成本,苹果会更加卖力的推广自己的LTPO技术。与此同时,苹果旗下拥有iPhone、iPad以及Mac等众多硬件产品,一旦LTPO技术的OLED量产成功,那么LPTO就会在苹果产品上大范围铺开。而根据苹果对供应链的影响力,像京东方、维信诺这样,想要打进苹果公司供应链的工业也会开始跟进相关的技术。

三星目前是iPhone所使用的OLED屏幕的主要供应商,根据市场研究公司UBI Research的数据,三星显示器将在2021年上半年内,将其专用于最大客户苹果的OLED生产线转换为生产低温多晶硅(LTPO)薄膜晶体管(TFT)的生产线。

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现在,三星显示器每月可以保证为苹果提供3万块LTPO OLED显示屏基板,与普通显示屏生产相比,这个数字较小。三星显示器去年完成了将A3转换为Y-Octa的工作。一旦在2021年上半年内完成向LTPO TFT的整体转换,生产线的产能将从之前的每月10.5万片基板降至7万片。

现在,对于苹果的iPhone 13搭载120Hz高刷屏这件事,看似万事俱备只欠东风,其实,还有2个关键因素决定着iPhone13的未来:

· 一是高通芯片有没有解决与LTPO技术兼容的问题,毕竟在iPhone 13中大概率还会搭载高通的5G基带;

· 二是半导体芯片行业最敏感的问题 —— 产能,三星能否为苹果确保数千万的产能,这也是一个关键因素。

何为LTPO技术?

传统的OLED屏幕,采用的都是一种叫做LTPS OLED的技术,其中LPTS(低温多晶硅薄膜晶体管)指的是OLED显示基板的材质。OLED像素点在发光时,电子需要从显示面板的晶体光通过,从而激发像素点发光。

这种做法放在以前没什么大问题,但随着用户对屏幕分辨率的要求越来越高,手机屏幕的PPI也跟着水涨船高。对于LCD屏幕来说,像素密度提高意味着光线更难透过显示层,OLED虽然没有这个问题,但由于像素点与晶体管一一对应,像素密度提高意味着厂商需要压缩晶体管的大小。而大小与电子通过效率密切相关?;蛘哂靡桓霾惶既返乃捣ń?,晶体管的变小让单个晶体管的“电阻”提升了。

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LTPO英文全称为Low Temperature Polycrystalline Oxide,中文名字叫低温多晶氧化物。目前OLED小尺寸的主要两大背板技术是LTPS和氧化物,而LTPO是一种新型背板技术,它结合了这两种技术的优点,以低生产成本实现更高的电荷迁移率,稳定性和可扩展性。

那么它是如何结合的呢?它是将LTPS和氧化物设计放置在同一个像素中,LTPS用于驱动显示器,氧化物用于开关。简单的说就是在同一个像素中集成了LTPS和Oxide两种TFT器件,Oxide是底栅结构,LTPS是顶栅结构。这种新工艺结合了LTPS TFT工艺驱动能力强和Oxde TFT工艺漏电小功耗低的优点。

从工艺专利文件来看,LTPO需要在LTPS的基础上,再建立一个氧化物层。这里面最主要的攻关之一是厂商需要确保在铺设氧化物层的时候,不影响原本LTPS层间介质中的晶体管特性。

竞争技术剖析

目前被认为应用于OLED的基板技术主要包括LTPS、IGZO、硅基、LTPO:

· 硅基(a-Si):多年使用的成熟技术,但是由于迁移率较低,只有0.3-1cm2/V·S,就需要占用很多空间,所以不适合高分辨率显示屏,但制造工艺相对简单,生产成本低,最常用于LCD。

· 低温多晶硅(LTPS):低温多晶硅最大的优势就是超高迁移率,它可以做到>100cm2/V·S的迁移率,所以能降低驱动电压,刷新率越高它相对于其他技术的省电效果就更明显,而且响应速度很快,因此只需要很小的空间,最适合用于高刷新率高PPI的屏幕。

· 铟镓锌氧化物 (IGZO):LTPS的迁移率性能非常不错但是也很贵,如果想要做大尺寸的LTPS,那么成本上升得也会非???,所以产业选择了IGZO,它的迁移率能达到10-25cm2/V·S,不如LTPS但是远比比a-Si高。更重要的是,它的开关比会比 LTPS 更大,也就意味着漏电更少,能保证低刷新率的稳定性,也可以搭配更小的电容,经常用于大尺寸的产品。

LTPS是目前最为成熟应用于OLED的背板技术,也是目前的OLED量产背板技术。目前主要的企业有三星、京东方、维信诺、天马、和辉、华星、LGD、友达、JOLED、JDI、夏普。

而IGZO目前也是仅次于LTPS被推进OLED的技术,目前主要公司有夏普、华佳彩、柔宇。CEC涉足的也是IGZO,但是目前并未公开表示做AMOLED。

至于硅基OLED,实际上跟上面的背板技术不存在太大竞争关系,因为硅基OLED主要是应用于高PPI的AR/VR近眼显示,当然成本价格也比这些玻璃基板的价格高太多。目前主要有Kopin,云南北方奥雷德光电科技、京东方、索尼、eMagin和MicroOLED、视涯科技、昆山维信诺、熙泰。

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总结下来就是,硅基便宜但是性能差只能用于LCD;LTPS价格贵但对于高刷新率很友好也能做更高PPI,不适合低刷新率;IZGO不太贵天生适合低刷新率。最后问题的完美答案是 —— 混搭。

LTPS有高迁移率没有低漏电,IGZO低漏电但是迁移率不够高,好家伙那我们把它组合一下不就好了:

· 让LTPS用于驱动,就能实现更小的驱动电流和更低的驱动电压

· 让IGZO负责开关,因为较小的漏电就能让像素保持更长时间开启,实现更低的刷新率

这就是理论层面LTPO的由来,可谓是取长补短、天作之合,它让OLED的可用刷新率范围变得非常广?;痪浠八?,LTPS和IGZO该有的优点LTPO都具有,但是其缺点却能够被规避,总结如下:

· 功耗降低

· 集成栅极驱动实现窄边框

· 高分辨率

· 更好的均匀性



关键词: LTPO 屏幕技术

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