蘋果欲改變顯示屏技術，延長續航與電池壽命

雷鋒網按：近日，IHS Markit發布報告，稱蘋果有可能會將iPhone顯示屏的LTPS TFT背板升級為LTPO TFT (低溫多晶氧化物)。從理論上講，LTPO TFT相比傳統LTPS TFT技術，大致可以節省5-15%的電量，從而提高續航時間。以下為報告編譯內容，原文作者為IHS Markit研究與分析總監David Hsieh。

智能手機的耗電量，一直是個無法迴避的問題。

耗電量反過來又決定了智能手機的電池壽命，這取決於用戶訪問的不同應用程序、使用模式和內容類型。為了幫助延長智能手機的整體電池壽命，同時降低功耗，非常重要的一點便是優化顯示屏，尤其是像AMOLED或有源矩陣有機發光顯示器這樣的發射顯示屏。

目前，無論是在帶有玻璃基板的剛性OLED還是帶有聚醯亞胺基板的柔性OLED上，移動式AMOLEDs均採用低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS TFT)作為標準背板。由於良好的電子遷移率，使得驅動OLED電路和材料均可達到高像素密度。

在AMOLED行業，有一種說法是，如果顯示器製造商希望製造高質量的AMOLED顯示器，那麼首先在LTPS TFT上實現成熟的製造是必要條件。

然而，一種新型背板TFT正在崛起，從長遠來看，蘋果iPhone可能會採用這種技術——LTPO TFT（低溫多晶氧化物）。事實上，蘋果已經在LTPO技術上申請了三項重要的專利：

2014年：有機發光二極體顯示半導體氧化物和硅薄膜晶體管

2015年：硅薄膜晶體管和半導體氧化物薄膜晶體管

2018年：在混合TFT工藝流程中保護半導體氧化物通道的方法

背板技術很重要，因為它覆蓋了驅動主顯示器的薄膜晶體管元件。背板負責打開和關閉單個像素，因此在決定顯示屏的解析度、刷新率和功耗方面起著重要作用。

根據IHS Markit AMOLED & Flexible Display Intelligence Service的數據，有一個重要的圖表顯示了蘋果專利中的一個LTPO的結構，如下圖所示：

在圖中，可以看到底板包含多晶硅(LTPS TFT)和IGZO(銦鎵氧化鋅)，也稱為氧化物TFT。基本上，LTPO等於低溫多晶氧化物。像素電路的圖案是：開關TFT為p-Si，驅動TFT為IGZO。

與LTPS相比，氧化物的Vth移位性能較差，但在低頻率下，小於30Hz時有很大的優點。我們推斷蘋果的目標是加強CPU的圖形處理單元，並繞過幀存儲器以降低功耗。

一直以來，蘋果需要依賴顯示器製造商為其iPhone生產AMOLED面板。那麼，如果沒有作為顯示器製造合作商的幫助和參與，蘋果為什麼還要自主開發LTPO背板技術呢？

我們分析得出，蘋果可能希望對柔性OLED的組件擁有更多的控制權。

蘋果引入LTPO有幾個原因：

更緊密地參與柔性OLED元件的成本和技術

降低蘋果產品的功耗

實現高電子遷移率，提高顯示器解析度

更好地管理其顯示器供應鏈及其合作顯示器製造商的供應鏈

正如我們在Insight的一篇文章《iPhone X系列中的柔性OLED技術》中寫到：蘋果可能會嘗試增加AMOLED技術使用，比如Touch on TFE、LTPO TFT和RGB stripe pixel，以區別於三星顯示公司(Samsung Display)目前佔主導地位的OLED技術。

儘管蘋果可能會在2017-2018年單獨使用靈活的AMOLED，但由於三星是最穩定的供應商，蘋果可能會鼓勵其他供應商，如LG Display、中國的BOE、甚至日本的JDI，自行推進這些技術。

蘋果將在iPhone上應用的新技術包括：

觸摸TFE：用來簡化模塊結構，如三星顯示的Y-OCTA (Youm-On Cell Touch AMOLED)技術，因為當前的薄膜的附加觸摸需要一個粘合層，更厚的層可以實現更好的光學性能。

LTPO TFT：為了減少TFT功耗，因為氧化TFT結構可以減少目前LTPS的漏電問題。

RGB條紋像素：在iPhone X上，PenTile屏幕每英寸459像素(ppi)與RGB條紋306 ppi類似，後者小於iPhone Retina LCD上的326 ppi。蘋果將需要進一步提高iPhone的解析度，或者恢復低解析度的RGB條紋。

從長遠來看，柔性OLED面板將是iPhone重要的組成部分，所有iPhone機型都將轉向柔性OLED屏幕，由此我們可以看到，蘋果希望減少面板製造商的影響，讓公司更多地直接參与供應鏈。蘋果當前參與iPhone關鍵組件的舉措，可以在一定程度上說明蘋果的意圖。

蘋果已經參與了與iPhone柔性OLED面板組件供應商的多次討論，如蓋板玻璃(與康寧合作)、觸控感測器(與Nissha合作)、有機發光材料(與UDC、默克、陶氏、杜邦和日本出光興產株式會社)，以及精細金屬掩模板(與大日本印刷株式會社合作）。在TFT底板規劃中，主要的供應商是三星顯示公司，LG顯示公司可能會在2018年4月4日進入。

在整個LCD時代，蘋果一直在深入參與顯示元件製造商的工作，以掌控降低成本和改進規格的技術。但在OLED時代，蘋果一直無法涉足與TFT背板和驅動IC相關的工作，因為柔性OLED面板的製造商保持著獨家控制權。

另一個促使蘋果採取行動的重要原因是降低OLED顯示屏的功耗。

正如我們在智能手機顯示情報服務中分析的那樣，智能手機顯示正在向更寬的縱橫比和更大的尺寸發展。iPhone也不例外。6英寸+和更寬的寬高比19.5:9，甚至19.9:9，將成為iPhone的主流尺寸。隨著長寬比越來越大，屏幕越來越大——最關鍵的是，隨著解析度越來越高，功耗會越來越大。

根據AMOLED & Flexible Display Intelligence Service, LTPO的功耗效益分析如下圖所示：

從理論上講，LTPS比LTPS節省了5-15%的功耗，特別是在切換模式下，延長了電池的使用壽命。

同時，我們認為LTPO還面臨著一些挑戰：

更大的TFT尺寸：使用LTPO, TFT的晶體管尺寸必須更大，因為它需要符合LTPS和氧化物設計。然而，更大的TFTs將意味著更少的晶體管能夠適應玻璃基板，導致更低的解析度。

光掩模過程的增加：LTPO中的光掩模比LTPS多20%，已經比非晶硅(a-Si) TFT多100%。一個更大的光掩模需要更難的複雜性，這就需要大量的設備和投資。

目前，蘋果只從三星顯示公司獨家採購柔性OLED面板，但LG顯示公司可能成為第二大供應商。三星顯示公司和LG顯示公司都是蘋果手錶柔性OLED面板的供應商，蘋果可能很快會要求他們考慮柔性OLED的LTPO TFT背板解決方案。

與此同時，JDI和BOE都是iPhone柔性OLED顯示器的潛在供應商。特別是JDI已經開發LTPO有一段時間。

正如AMOLED & Flexible Display Intelligence Service所指出的那樣，IHS Markit認為，蘋果可能會要求顯示器供應商首先在Apple Watch上部署LTPO，然後逐步在iPhone顯示屏上推廣。雷鋒網雷鋒網雷鋒網

VIAIHS Markit

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