苹果欲改变显示屏技术，延长续航与电池寿命
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文 | AI掘金志
来自雷锋网（leiphone-sz）的报道
雷锋网按：近日，IHS Markit发布报告，称苹果有可能会将iPhone显示屏的LTPS TFT背板升级为LTPO TFT (低温多晶氧化物)。从理论上讲，LTPO TFT相比传统LTPS TFT技术，大约可以节省5-15%的电量，从而提高续航时间。以下为报告编译内容，原文作者为IHS Markit研究与分析总监David Hsieh。
智能手机的耗电量，一直是个无法回避的问题。
耗电量反过来又决定了智能手机的电池寿命，这取决于用户访问的不同应用程序、使用模式和内容类型。为了帮助延长智能手机的整体电池寿命，同时降低功耗，非常重要的一点便是优化显示屏，尤其是像AMOLED或有源矩阵有机发光显示器这样的发射显示屏。
目前，无论是在带有玻璃基板的刚性OLED还是带有聚酰亚胺基板的柔性OLED上，移动式AMOLEDs均采用低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)作为标准背板。由于良好的电子迁移率，使得驱动OLED电路和材料均可达到高像素密度。
在AMOLED行业，有一种说法是，如果显示器制造商希望制造高质量的AMOLED显示器，那么首先在LTPS TFT上实现成熟的制造是必要条件。
然而，一种新型背板TFT正在崛起，从长远来看，苹果iPhone可能会采用这种技术——LTPO TFT（低温多晶氧化物）。事实上，苹果已经在LTPO技术上申请了三项重要的专利：
2014年：有机发光二极管显示半导体氧化物和硅薄膜晶体管
2015年：硅薄膜晶体管和半导体氧化物薄膜晶体管
2018年：在混合TFT工艺流程中保护半导体氧化物通道的方法
背板技术很重要，因为它覆盖了驱动主显示器的薄膜晶体管元件。背板负责打开和关闭单个像素，因此在决定显示屏的分辨率、刷新率和功耗方面起着重要作用。
根据IHS Markit AMOLED & Flexible Display Intelligence Service的数据，有一个重要的图表显示了苹果专利中的一个LTPO的结构，如下图所示：
在图中，可以看到底板包含多晶硅(LTPS TFT)和IGZO(铟镓氧化锌)，也称为氧化物TFT。基本上，LTPO等于低温多晶氧化物。像素电路的图案是：开关TFT为p-Si，驱动TFT为IGZO。
与LTPS相比，氧化物的Vth移位性能较差，但在低频率下，小于30Hz时有很大的优点。我们推断苹果的目标是加强CPU的图形处理单元，并绕过帧存储器以降低功耗。
一直以来，苹果需要依赖显示器制造商为其iPhone生产AMOLED面板。那么，如果没有作为显示器制造合作商的帮助和参与，苹果为什么还要自主开发LTPO背板技术呢？
我们分析得出，苹果可能希望对柔性OLED的组件拥有更多的控制权。
苹果引入LTPO有几个原因：
更紧密地参与柔性OLED元件的成本和技术
降低苹果产品的功耗
实现高电子迁移率，提高显示器分辨率
更好地管理其显示器供应链及其合作显示器制造商的供应链
正如我们在Insight的一篇文章《iPhone X系列中的柔性OLED技术》中写到：苹果可能会尝试增加AMOLED技术使用，比如Touch on TFE、LTPO TFT和RGB stripe pixel，以区别于三星显示公司(Samsung Display)目前占主导地位的OLED技术。
尽管苹果可能会在2017-2018年单独使用灵活的AMOLED，但由于三星是最稳定的供应商，苹果可能会鼓励其他供应商，如LG Display、中国的BOE、甚至日本的JDI，自行推进这些技术。
苹果将在iPhone上应用的新技术包括：
触摸TFE：用来简化模块结构，如三星显示的Y-OCTA (Youm-On Cell Touch AMOLED)技术，因为当前的薄膜的附加触摸需要一个粘合层，更厚的层可以实现更好的光学性能。
LTPO TFT：为了减少TFT功耗，因为氧化TFT结构可以减少目前LTPS的漏电问题。
RGB条纹像素：在iPhone X上，PenTile屏幕每英寸459像素(ppi)与RGB条纹306 ppi类似，后者小于iPhone Retina LCD上的326 ppi。苹果将需要进一步提高iPhone的分辨率，或者恢复低分辨率的RGB条纹。
从长远来看，柔性OLED面板将是iPhone重要的组成部分，所有iPhone机型都将转向柔性OLED屏幕，由此我们可以看到，苹果希望减少面板制造商的影响，让公司更多地直接参与供应链。苹果当前参与iPhone关键组件的举措，可以在一定程度上说明苹果的意图。
苹果已经参与了与iPhone柔性OLED面板组件供应商的多次讨论，如盖板玻璃(与康宁合作)、触控传感器(与Nissha合作)、有机发光材料(与UDC、默克、陶氏、杜邦和日本出光兴产株式会社)，以及精细金属掩模板(与大日本印刷株式会社合作）。在TFT底板规划中，主要的供应商是三星显示公司，LG显示公司可能会在2018年4月4日进入。
在整个LCD时代，苹果一直在深入参与显示元件制造商的工作，以掌控降低成本和改进规格的技术。但在OLED时代，苹果一直无法涉足与TFT背板和驱动IC相关的工作，因为柔性OLED面板的制造商保持着独家控制权。
另一个促使苹果采取行动的重要原因是降低OLED显示屏的功耗。
正如我们在智能手机显示情报服务中分析的那样，智能手机显示正在向更宽的纵横比和更大的尺寸发展。iPhone也不例外。6英寸+和更宽的宽高比19.5:9，甚至19.9:9，将成为iPhone的主流尺寸。随着长宽比越来越大，屏幕越来越大——最关键的是，随着分辨率越来越高，功耗会越来越大。
根据AMOLED & Flexible Display Intelligence Service, LTPO的功耗效益分析如下图所示：
从理论上讲，LTPS比LTPS节省了5-15%的功耗，特别是在切换模式下，延长了电池的使用寿命。
同时，我们认为LTPO还面临着一些挑战：
更大的TFT尺寸：使用LTPO, TFT的晶体管尺寸必须更大，因为它需要符合LTPS和氧化物设计。然而，更大的TFTs将意味着更少的晶体管能够适应玻璃基板，导致更低的分辨率。
光掩模过程的增加：LTPO中的光掩模比LTPS多20%，已经比非晶硅(a-Si) TFT多100%。一个更大的光掩模需要更难的复杂性，这就需要大量的设备和投资。
目前，苹果只从三星显示公司独家采购柔性OLED面板，但LG显示公司可能成为第二大供应商。三星显示公司和LG显示公司都是苹果手表柔性OLED面板的供应商，苹果可能很快会要求他们考虑柔性OLED的LTPO TFT背板解决方案。
与此同时，JDI和BOE都是iPhone柔性OLED显示器的潜在供应商。特别是JDI已经开发LTPO有一段时间。
正如AMOLED & Flexible Display Intelligence Service所指出的那样，IHS Markit认为，苹果可能会要求显示器供应商首先在Apple Watch上部署LTPO，然后逐步在iPhone显示屏上推广。
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