LTPO屏幕技術(shù)是什么 —— 它為何備受廠(chǎng)商追捧？

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

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

當然，目前還是處于傳聞階段，畢竟蘋(píng)果發(fā)布會(huì )還沒(méi)開(kāi)，永遠也不知道有什么意外。但距離iPhone13系列發(fā)布時(shí)間也不到兩個(gè)月了，現在爆料信息的可信度也就更高一些。不過(guò)，對于iPhone 13系列或支持息屏顯示技術(shù)，以及LTPO屏幕，這兩項技術(shù)早已有消費者在安卓陣營(yíng)體驗到了。

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

目前采用LTPO技術(shù)的手機

眾所周知，在手機這種以滑動(dòng)觸摸為主要交互方式的設備上，更高的屏幕刷新率和觸控采樣率能帶來(lái)無(wú)比細膩?lái)樆氖褂皿w驗。但是，現如今的手機屏幕在帶來(lái)出色體驗的時(shí)候，功耗又無(wú)法輕松控制，這也導致部分機型明明擁有十分出色的配置，卻無(wú)法讓手機用戶(hù)獲得優(yōu)秀的體驗。不過(guò)，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、文本等低幀率內容時(shí)，自動(dòng)降低屏幕刷新率，從而給電池減負。關(guān)鍵是需要高刷新率的場(chǎng)合，又能及時(shí)火力全開(kāi)，可以說(shuō)非常優(yōu)秀。

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

· 三星Note20 Ultra：眾所周知，三星自家旗艦手機的屏幕都是頂級的，其他手機廠(chǎng)商根本拿不到三星的頂級屏幕，蘋(píng)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刷新率的屏幕，同時(shí)也是首款采用LTPO技術(shù)的屏幕。

· 一加9Pro：一加手機在國內市場(chǎng)中率先推出了高刷新率屏幕，正面的屏幕參數為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525PPI。

· 三星S21 Ultra：盡管三星手機如今在國內市場(chǎng)表現疲軟，但說(shuō)到旗艦Galaxy系列的話(huà)，相信還有很多人把它當作安卓陣營(yíng)里的機皇。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，還是自適應刷新率，也就是LTPO技術(shù)，日常使用的時(shí)候更加省電。

顯然，每項技術(shù)的普及都需要一些時(shí)間來(lái)完成。比如5G技術(shù)率先在安卓手機上支持，蘋(píng)果也是后來(lái)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。但作為這兩項技術(shù)的先行者，安卓陣營(yíng)無(wú)疑能給智能手機起到一定的引領(lǐng)作用。但不可否認的是，5G技術(shù)、高刷新率屏幕以及高分辨率，都給續航帶來(lái)了更大的壓力，真的希望未來(lái)會(huì )更多的廠(chǎng)商也使用這兩項技術(shù)，為用戶(hù)提供更好的用機體驗。

LTPO技術(shù)的出現

Apple公司罕見(jiàn)的在2019年首次在SID公開(kāi)發(fā)表技術(shù)論文(39-3)，主題為AMOLED的LTPO TFT技術(shù)內涵。即說(shuō)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(kāi)發(fā)的TFT結構-稱(chēng)之為「LTPO」。

實(shí)際上，早在2018年，蘋(píng)果就已經(jīng)開(kāi)始探索LTPO的可能性，并在A(yíng)pple Watch Series 5上進(jìn)行應用，與之換來(lái)的效果也相當明顯，Apple Watch Series 5可以縮到持續續航時(shí)間18小時(shí)，并且全程不熄滅。

LTPO在A(yíng)pple Watch上的應用具有非凡的意義，其作為可穿戴設備，相較于手機實(shí)際上用過(guò)有更高的續航要求，而此前Apple Watch的續航也一直被消費者所詬病。

不過(guò)對于蘋(píng)果來(lái)說(shuō)，LTPO技術(shù)主要的應用方向依然是手機以及平板電腦，甚至是Mac等核心產(chǎn)品。不過(guò)，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曾被認為是最有利的技術(shù)競爭者，包括夏普、華佳彩、柔宇等在內的面板廠(chǎng)商都在嘗試使用IGZO推廣OLED。

不過(guò)從商業(yè)角度來(lái)看，LTPO擁有的前景將會(huì )更加明確。據了解，LTPO最早是蘋(píng)果提出的并擁有的專(zhuān)利，這意味著(zhù)為了降低成本，蘋(píng)果會(huì )更加賣(mài)力的推廣自己的LTPO技術(shù)。與此同時(shí)，蘋(píng)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(huì )在蘋(píng)果產(chǎn)品上大范圍鋪開(kāi)。而根據蘋(píng)果對供應鏈的影響力，像京東方、維信諾這樣，想要打進(jìn)蘋(píng)果公司供應鏈的工業(yè)也會(huì )開(kāi)始跟進(jìn)相關(guān)的技術(shù)。

三星目前是iPhone所使用的OLED屏幕的主要供應商，根據市場(chǎng)研究公司UBI Research的數據，三星顯示器將在2021年上半年內，將其專(zhuān)用于最大客戶(hù)蘋(píng)果的OLED生產(chǎn)線(xiàn)轉換為生產(chǎn)低溫多晶硅（LTPO）薄膜晶體管（TFT）的生產(chǎn)線(xiàn)。

現在，三星顯示器每月可以保證為蘋(píng)果提供3萬(wàn)塊LTPO OLED顯示屏基板，與普通顯示屏生產(chǎn)相比，這個(gè)數字較小。三星顯示器去年完成了將A3轉換為Y-Octa的工作。一旦在2021年上半年內完成向LTPO TFT的整體轉換，生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)能將從之前的每月10.5萬(wàn)片基板降至7萬(wàn)片。

現在，對于蘋(píng)果的iPhone 13搭載120Hz高刷屏這件事，看似萬(wàn)事俱備只欠東風(fēng)，其實(shí)，還有2個(gè)關(guān)鍵因素決定著(zhù)iPhone13的未來(lái)：

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

· 二是半導體芯片行業(yè)最敏感的問(wèn)題 —— 產(chǎn)能，三星能否為蘋(píng)果確保數千萬(wàn)的產(chǎn)能，這也是一個(gè)關(guān)鍵因素。

何為L(cháng)TPO技術(shù)？

傳統的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(shí)，電子需要從顯示面板的晶體光通過(guò)，從而激發(fā)像素點(diǎn)發(fā)光。

這種做法放在以前沒(méi)什么大問(wèn)題，但隨著(zhù)用戶(hù)對屏幕分辨率的要求越來(lái)越高，手機屏幕的PPI也跟著(zhù)水漲船高。對于LCD屏幕來(lái)說(shuō)，像素密度提高意味著(zhù)光線(xiàn)更難透過(guò)顯示層，OLED雖然沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，但由于像素點(diǎn)與晶體管一一對應，像素密度提高意味著(zhù)廠(chǎng)商需要壓縮晶體管的大小。而大小與電子通過(guò)效率密切相關(guān)?；蛘哂靡粋€(gè)不太準確的說(shuō)法講，晶體管的變小讓單個(gè)晶體管的“電阻”提升了。

LTPO英文全稱(chēng)為L(cháng)ow 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)，它結合了這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，以低生產(chǎn)成本實(shí)現更高的電荷遷移率，穩定性和可擴展性。

那么它是如何結合的呢？它是將LTPS和氧化物設計放置在同一個(gè)像素中，LTPS用于驅動(dòng)顯示器，氧化物用于開(kāi)關(guān)。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是在同一個(gè)像素中集成了LTPS和Oxide兩種TFT器件，Oxide是底柵結構，LTPS是頂柵結構。這種新工藝結合了LTPS TFT工藝驅動(dòng)能力強和Oxde TFT工藝漏電小功耗低的優(yōu)點(diǎn)。

從工藝專(zhuān)利文件來(lái)看，LTPO需要在LTPS的基礎上，再建立一個(gè)氧化物層。這里面最主要的攻關(guān)之一是廠(chǎng)商需要確保在鋪設氧化物層的時(shí)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

目前被認為應用于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(jiǎn)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，所以能降低驅動(dòng)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(huì )非?？?，所以產(chǎn)業(yè)選擇了IGZO，它的遷移率能達到10-25cm2/V·S，不如LTPS但是遠比比a-Si高。更重要的是，它的開(kāi)關(guān)比會(huì )比 LTPS 更大，也就意味著(zhù)漏電更少，能保證低刷新率的穩定性，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、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(kāi)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，因為硅基OLED主要是應用于高PPI的AR/VR近眼顯示，當然成本價(jià)格也比這些玻璃基板的價(jià)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。

總結下來(lái)就是，硅基便宜但是性能差只能用于LCD；LTPS價(jià)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(wèn)題的完美答案是 —— 混搭。

LTPS有高遷移率沒(méi)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用于驅動(dòng)，就能實(shí)現更小的驅動(dòng)電流和更低的驅動(dòng)電壓

· 讓IGZO負責開(kāi)關(guān)，因為較小的漏電就能讓像素保持更長(cháng)時(shí)間開(kāi)啟，實(shí)現更低的刷新率

這就是理論層面LTPO的由來(lái)，可謂是取長(cháng)補短、天作之合，它讓OLED的可用刷新率范圍變得非常廣。換句話(huà)說(shuō)，LTPS和IGZO該有的優(yōu)點(diǎn)LTPO都具有，但是其缺點(diǎn)卻能夠被規避，總結如下：

· 功耗降低

· 集成柵極驅動(dòng)實(shí)現窄邊框

· 高分辨率

· 更好的均勻性