LTPO屏幕技術(shù)是什么 —— 它為何備受廠商追捧？

眾所周知，雖然去年的iPhone 12系列推遲上市，但如果沒有其它因素影響的話，蘋果一般都會正常選擇在九月份推出新一代iPhone手機(jī)。

2021年，也就是蘋果手機(jī)迭代到iPhone 13系列，現(xiàn)如今也有一些消息曝光了，比如iPhone 13系列將會搭載最新A15仿生芯片，進(jìn)一步縮小劉海，還可能會支持自Apple Watch的息屏顯示（AOD）功能，以及LTPO屏幕，可通過調(diào)節(jié)刷新率，使屏幕在較低亮度的環(huán)境下可以保持常亮，且不會影響電池壽命。

當(dāng)然，目前還是處于傳聞階段，畢竟蘋果發(fā)布會還沒開，永遠(yuǎn)也不知道有什么意外。但距離iPhone13系列發(fā)布時間也不到兩個月了，現(xiàn)在爆料信息的可信度也就更高一些。不過，對于iPhone 13系列或支持息屏顯示技術(shù)，以及LTPO屏幕，這兩項(xiàng)技術(shù)早已有消費(fèi)者在安卓陣營體驗(yàn)到了。

另外，說到LTPO屏幕技術(shù)，這也是目前為了均衡高刷屏所帶來的新方案，即使是旗艦手機(jī)所搭載的2K分辨率、120Hz高刷新率屏幕，目前大都只能是在這兩項(xiàng)技術(shù)當(dāng)中二選一。

目前采用LTPO技術(shù)的手機(jī)

眾所周知，在手機(jī)這種以滑動觸摸為主要交互方式的設(shè)備上，更高的屏幕刷新率和觸控采樣率能帶來無比細(xì)膩順滑的使用體驗(yàn)。但是，現(xiàn)如今的手機(jī)屏幕在帶來出色體驗(yàn)的時候，功耗又無法輕松控制，這也導(dǎo)致部分機(jī)型明明擁有十分出色的配置，卻無法讓手機(jī)用戶獲得優(yōu)秀的體驗(yàn)。不過，今年興起的LTPO屏幕技術(shù)正是為了解決這一難題而生的，在顯示視頻、圖像、文本等低幀率內(nèi)容時，自動降低屏幕刷新率，從而給電池減負(fù)。關(guān)鍵是需要高刷新率的場合，又能及時火力全開，可以說非常優(yōu)秀。

也就是說，只要采用LTPO技術(shù)的屏幕，在顯示效果上基本上不用擔(dān)心了。只不過目前采用這種技術(shù)的產(chǎn)品非常少，目前也只有四款機(jī)型。

· 三星Note20 Ultra：眾所周知，三星自家旗艦手機(jī)的屏幕都是頂級的，其他手機(jī)廠商根本拿不到三星的頂級屏幕，蘋果也不例外。在屏幕上，三星Note20 Ultra采用了三星首款支持自適應(yīng)刷新率的屏幕，同時也是首款采用LTPO技術(shù)的屏幕。

· 一加9Pro：一加手機(jī)在國內(nèi)市場中率先推出了高刷新率屏幕，正面的屏幕參數(shù)為2K+120Hz+LTPO屏幕，支持10億色彩顯示。

· OPPO Find X3 Pro：正面搭載一塊“原生10bit”、“120Hz高刷”、“E4發(fā)光材質(zhì)”的好屏，2K的像素密度高達(dá)525PPI。

· 三星S21 Ultra：盡管三星手機(jī)如今在國內(nèi)市場表現(xiàn)疲軟，但說到旗艦Galaxy系列的話，相信還有很多人把它當(dāng)作安卓陣營里的機(jī)皇。而三星S21 Ultra本身的實(shí)力并不弱，正面采用了2K分辨率+120Hz刷新率，還是自適應(yīng)刷新率，也就是LTPO技術(shù)，日常使用的時候更加省電。

顯然，每項(xiàng)技術(shù)的普及都需要一些時間來完成。比如5G技術(shù)率先在安卓手機(jī)上支持，蘋果也是后來居上。而對于息屏顯示（AOD）功能和LTPO屏幕技術(shù)，iPhone 13系列用上的可能性也很高。但作為這兩項(xiàng)技術(shù)的先行者，安卓陣營無疑能給智能手機(jī)起到一定的引領(lǐng)作用。但不可否認(rèn)的是，5G技術(shù)、高刷新率屏幕以及高分辨率，都給續(xù)航帶來了更大的壓力，真的希望未來會更多的廠商也使用這兩項(xiàng)技術(shù)，為用戶提供更好的用機(jī)體驗(yàn)。

LTPO技術(shù)的出現(xiàn)

Apple公司罕見的在2019年首次在SID公開發(fā)表技術(shù)論文(39-3)，主題為AMOLED的LTPO TFT技術(shù)內(nèi)涵。即說明穿戴裝置產(chǎn)品Apple Watch Series 4采用的Flexible AMOLED面板TFT技術(shù)，是Apple自己開發(fā)的TFT結(jié)構(gòu)-稱之為「LTPO」。

實(shí)際上，早在2018年，蘋果就已經(jīng)開始探索LTPO的可能性，并在Apple Watch Series 5上進(jìn)行應(yīng)用，與之換來的效果也相當(dāng)明顯，Apple Watch Series 5可以縮到持續(xù)續(xù)航時間18小時，并且全程不熄滅。

LTPO在Apple Watch上的應(yīng)用具有非凡的意義，其作為可穿戴設(shè)備，相較于手機(jī)實(shí)際上用過有更高的續(xù)航要求，而此前Apple Watch的續(xù)航也一直被消費(fèi)者所詬病。

不過對于蘋果來說，LTPO技術(shù)主要的應(yīng)用方向依然是手機(jī)以及平板電腦，甚至是Mac等核心產(chǎn)品。不過，LTPO并非探究屏幕省電的唯一途徑，除了LTPO之外，還有硅基、IGZO等技術(shù)。其中IGZO曾被認(rèn)為是最有利的技術(shù)競爭者，包括夏普、華佳彩、柔宇等在內(nèi)的面板廠商都在嘗試使用IGZO推廣OLED。

不過從商業(yè)角度來看，LTPO擁有的前景將會更加明確。據(jù)了解，LTPO最早是蘋果提出的并擁有的專利，這意味著為了降低成本，蘋果會更加賣力的推廣自己的LTPO技術(shù)。與此同時，蘋果旗下?lián)碛衖Phone、iPad以及Mac等眾多硬件產(chǎn)品，一旦LTPO技術(shù)的OLED量產(chǎn)成功，那么LPTO就會在蘋果產(chǎn)品上大范圍鋪開。而根據(jù)蘋果對供應(yīng)鏈的影響力，像京東方、維信諾這樣，想要打進(jìn)蘋果公司供應(yīng)鏈的工業(yè)也會開始跟進(jìn)相關(guān)的技術(shù)。

三星目前是iPhone所使用的OLED屏幕的主要供應(yīng)商，根據(jù)市場研究公司UBI Research的數(shù)據(jù)，三星顯示器將在2021年上半年內(nèi)，將其專用于最大客戶蘋果的OLED生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)低溫多晶硅（LTPO）薄膜晶體管（TFT）的生產(chǎn)線。

現(xiàn)在，三星顯示器每月可以保證為蘋果提供3萬塊LTPO OLED顯示屏基板，與普通顯示屏生產(chǎn)相比，這個數(shù)字較小。三星顯示器去年完成了將A3轉(zhuǎn)換為Y-Octa的工作。一旦在2021年上半年內(nèi)完成向LTPO TFT的整體轉(zhuǎn)換，生產(chǎn)線的產(chǎn)能將從之前的每月10.5萬片基板降至7萬片。

現(xiàn)在，對于蘋果的iPhone 13搭載120Hz高刷屏這件事，看似萬事俱備只欠東風(fēng)，其實(shí)，還有2個關(guān)鍵因素決定著iPhone13的未來：

· 一是高通芯片有沒有解決與LTPO技術(shù)兼容的問題，畢竟在iPhone 13中大概率還會搭載高通的5G基帶；

· 二是半導(dǎo)體芯片行業(yè)最敏感的問題 —— 產(chǎn)能，三星能否為蘋果確保數(shù)千萬的產(chǎn)能，這也是一個關(guān)鍵因素。

何為LTPO技術(shù)？

傳統(tǒng)的OLED屏幕，采用的都是一種叫做LTPS OLED的技術(shù)，其中LPTS（低溫多晶硅薄膜晶體管）指的是OLED顯示基板的材質(zhì)。OLED像素點(diǎn)在發(fā)光時，電子需要從顯示面板的晶體光通過，從而激發(fā)像素點(diǎn)發(fā)光。

這種做法放在以前沒什么大問題，但隨著用戶對屏幕分辨率的要求越來越高，手機(jī)屏幕的PPI也跟著水漲船高。對于LCD屏幕來說，像素密度提高意味著光線更難透過顯示層，OLED雖然沒有這個問題，但由于像素點(diǎn)與晶體管一一對應(yīng)，像素密度提高意味著廠商需要壓縮晶體管的大小。而大小與電子通過效率密切相關(guān)?；蛘哂靡粋€不太準(zhǔn)確的說法講，晶體管的變小讓單個晶體管的“電阻”提升了。

LTPO英文全稱為Low Temperature Polycrystalline Oxide，中文名字叫低溫多晶氧化物。目前OLED小尺寸的主要兩大背板技術(shù)是LTPS和氧化物，而LTPO是一種新型背板技術(shù)，它結(jié)合了這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，以低生產(chǎn)成本實(shí)現(xiàn)更高的電荷遷移率，穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。

那么它是如何結(jié)合的呢？它是將LTPS和氧化物設(shè)計放置在同一個像素中，LTPS用于驅(qū)動顯示器，氧化物用于開關(guān)。簡單的說就是在同一個像素中集成了LTPS和Oxide兩種TFT器件，Oxide是底柵結(jié)構(gòu)，LTPS是頂柵結(jié)構(gòu)。這種新工藝結(jié)合了LTPS TFT工藝驅(qū)動能力強(qiáng)和Oxde TFT工藝漏電小功耗低的優(yōu)點(diǎn)。

從工藝專利文件來看，LTPO需要在LTPS的基礎(chǔ)上，再建立一個氧化物層。這里面最主要的攻關(guān)之一是廠商需要確保在鋪設(shè)氧化物層的時候，不影響原本LTPS層間介質(zhì)中的晶體管特性。

競爭技術(shù)剖析

目前被認(rèn)為應(yīng)用于OLED的基板技術(shù)主要包括LTPS、IGZO、硅基、LTPO：

· 硅基（a-Si）：多年使用的成熟技術(shù)，但是由于遷移率較低，只有0.3-1cm2/V·S，就需要占用很多空間，所以不適合高分辨率顯示屏，但制造工藝相對簡單，生產(chǎn)成本低，最常用于LCD。

· 低溫多晶硅（LTPS）：低溫多晶硅最大的優(yōu)勢就是超高遷移率，它可以做到＞100cm2/V·S的遷移率，所以能降低驅(qū)動電壓，刷新率越高它相對于其他技術(shù)的省電效果就更明顯，而且響應(yīng)速度很快，因此只需要很小的空間，最適合用于高刷新率高PPI的屏幕。

· 銦鎵鋅氧化物 (IGZO)：LTPS的遷移率性能非常不錯但是也很貴，如果想要做大尺寸的LTPS，那么成本上升得也會非?？?，所以產(chǎn)業(yè)選擇了IGZO，它的遷移率能達(dá)到10-25cm2/V·S，不如LTPS但是遠(yuǎn)比比a-Si高。更重要的是，它的開關(guān)比會比 LTPS 更大，也就意味著漏電更少，能保證低刷新率的穩(wěn)定性，也可以搭配更小的電容，經(jīng)常用于大尺寸的產(chǎn)品。

LTPS是目前最為成熟應(yīng)用于OLED的背板技術(shù)，也是目前的OLED量產(chǎn)背板技術(shù)。目前主要的企業(yè)有三星、京東方、維信諾、天馬、和輝、華星、LGD、友達(dá)、JOLED、JDI、夏普。

而IGZO目前也是僅次于LTPS被推進(jìn)OLED的技術(shù)，目前主要公司有夏普、華佳彩、柔宇。CEC涉足的也是IGZO，但是目前并未公開表示做AMOLED。

至于硅基OLED，實(shí)際上跟上面的背板技術(shù)不存在太大競爭關(guān)系，因?yàn)楣杌鵒LED主要是應(yīng)用于高PPI的AR/VR近眼顯示，當(dāng)然成本價格也比這些玻璃基板的價格高太多。目前主要有Kopin，云南北方奧雷德光電科技、京東方、索尼、eMagin和MicroOLED、視涯科技、昆山維信諾、熙泰。

總結(jié)下來就是，硅基便宜但是性能差只能用于LCD；LTPS價格貴但對于高刷新率很友好也能做更高PPI，不適合低刷新率；IZGO不太貴天生適合低刷新率。最后問題的完美答案是 —— 混搭。

LTPS有高遷移率沒有低漏電，IGZO低漏電但是遷移率不夠高，好家伙那我們把它組合一下不就好了：

· 讓LTPS用于驅(qū)動，就能實(shí)現(xiàn)更小的驅(qū)動電流和更低的驅(qū)動電壓

· 讓IGZO負(fù)責(zé)開關(guān)，因?yàn)檩^小的漏電就能讓像素保持更長時間開啟，實(shí)現(xiàn)更低的刷新率

這就是理論層面LTPO的由來，可謂是取長補(bǔ)短、天作之合，它讓OLED的可用刷新率范圍變得非常廣。換句話說，LTPS和IGZO該有的優(yōu)點(diǎn)LTPO都具有，但是其缺點(diǎn)卻能夠被規(guī)避，總結(jié)如下：

· 功耗降低

· 集成柵極驅(qū)動實(shí)現(xiàn)窄邊框

· 高分辨率

· 更好的均勻性