以LTPO技术“破局” 京东方踏上“果链”进阶之路
在前段时间爆出京东方今年将为苹果iPhone 14提供5000万块6.1英寸OLED屏幕之后，5月4日又爆出京东方被踢出iPhone 13显示屏供应链，似乎反差也太大了。不过，据相关报道，因京东方通过扩大薄膜晶体管的电路宽度改变了其OLED面板的设计，苹果针对这一变化，告知京东方停止生产。我们暂时还不知清楚为何这一改变会导致苹果作出这样的决定，但对把京东方完全排除在苹果的OLED面板供应链之外，倒不用过于担心，毕竟京东方的存在给三星显示和LG Display带来了提高竞争力和降价的压力。
因此，我们倒是可以好好谈一下京东方为苹果供应iPhone 14屏幕的事。这是京东方第一次进入iPhone当季新机供应链(之前都是供应上一代再售卖款或维修用显示面板)，也是京东方不断改进OLED技术、提升产能，以及苹果努力推进供应链多元化、降低供应风险的结果。
这对中国显示产业界而言，无疑也是一个好消息。不过，目前京东方主要供应iPhone 14基础版本显示面板，而LTPO(低温多晶氧化物)OLED面板则仍然由三星显示、LG Display两家厂商供货。因此，从采购的数量和显示面板类别来看，此次供货属于“尝试性”的采购，象征意义大于实际意义(实际意义也不小)。然而，对于像京东方这样的国内显示面板巨头，从个人的角度，还是有更高的期待。因此，我们就从技术与市场两个维度探讨一下LTPO OLED这个技术，技术挑战有哪些?市场应用前景如何?
让LTPO技术“再飞会儿”
对京东方而言，这无疑也是一个大订单。同时，从京东方自身的角度，苹果向京东方采购OLED面板，不仅代表了京东方拥有了成熟的OLED面板技术，而且也会吸引其他手机厂商跟进OLED订单，从而摊薄OLED的专利费、研发成本和生产成本，增加自有市场占有率，同时将提供新的现金流助力未来对产品的研发、工艺的升级，也将为下一代iPhone手机的合作打下很好的基础。
根据市调机构Omdia相关数据，2022年初以来，液晶面板已经出现大跌的趋势，其中今年2月32英寸液晶面板价格暴跌了64%。Omdia也指出，尽管疫情从2020年初开始带动了液晶面板的需求大涨，但作为全球第一大液晶面板企业的京东方在2021年业绩大幅增长跟液晶面板无太大关系。由此，我们可以猜想京东方业绩大涨跟OLED相关。
根据京东方2021年报数据，在OLED领域，BOE(京东方)持续发力，连续为荣耀、OPPO、华硕等全球一线品牌的折叠手机、折叠笔记本等供应基于f-OLED高端柔性显示技术的屏幕。而群智咨询(Sigmaintell)数据显示，2021年BOE(京东方)柔性OLED智能手机面板出货量约6000万片，同比增长近60%，出货量位居国内第一、全球第二。
值得关注的是，京东方 B7、B11、B12 工厂的生产线从2021年就开始加快从目前的LTPS(低温多晶硅)技术转向LTPO，新的发光技术将结合LTPS、IGZO的优点，使得屏幕耗电低的同时，支持更广的刷新率范围。由此可见，尽管此次未能与苹果签订LTPO OLED面板相关的供货协议，但京东方早已经为此做好准备。
在苹果供应链中，京东方要想获得进一步的发展，LTPO OLED面板无疑是最好的突破口。况且，在LTPO OLED面板供应份额中，三星“一家独大”的局面也不是苹果希望看到的。如果京东方能实现LTPO OLED面板量产供货，苹果必然乐见其成。今年3月，京东方宣布，f-OLED LTPO变频显示屏实现量产。据称，这款量产型 LTPO 变频显示屏已首先应用于荣耀年度旗舰产品Magic 4系列。
京东方称，该系列产品采用6.81英寸柔性OLED屏幕，拥有1Hz-120Hz自适应七频动态刷新模式、360Hz高触控采样率，基于京东方自研的Q8新一代EL发光器件，并采用京东方自研新像素排列，对像素显示底层逻辑构架进行优化，显示画质全面升级，具备低功耗、高画质、长续航等优势，让用户在享受优质画面显示的同时，无需担忧续航问题。
虽然这款LTPO变频显示屏无缘今年iPhone 14，但为下一代苹果手机的应用提供了可能。同时，鉴于苹果近乎严苛的品控，刚量产的技术无疑会有一段验证期，也不妨“让子弹再飞一会儿”。
LTPO主要技术挑战是什么?
我们也探讨一下LTPO技术。
LTPO结构图(来源：LG Display)
在探讨LTPO之前，我们先了解一下TFT。简单来说，TFT就是一种“薄膜形态的集成电路”，用于驱动显示屏每一个像素点，以高亮度、高对比度快速显示屏幕信息。目前较为成熟的TFT背板技术主要有a-Si、LTPS、IGZO。
其中，a-Si技术已很少用于中小尺寸显示屏幕;LTPS为当前智能手机主流背板技术，但不适合低刷新率;IGZO因电子迁移率相对较低，主要应用于中大尺寸显示屏幕(氧化物TFT技术仍在不断进步，有应用全尺寸显示屏幕的潜力)，且适合低刷新率。在当前高分辨率、快速响应速度、高对比度等要求越来越高的行业背景下，智能手机亟需一种更完美的技术，来提升显示屏幕体验与续航能力。
而LTPO就是一种选择。整体来看，LTPO是LTPS和氧化物TFT的组合，由于低功耗，很容易实现120赫兹 (Hz) 的刷新率，但制造工艺复杂且昂贵。
那么，LTPO主要技术挑战在哪里?
根据京东方的专利阐述，多晶硅有源层的电子迁移率较大，使得LTPS TFT的漏电流较大，LTPS基板在低频驱动下的功耗较大，难以很好的保持静态黑画面，画面品质较差。同时，为了更好地展开灰阶，在LTPS基板中，需要将驱动薄膜晶体管的沟道制作得很长，但这样就很难实现LTPS基板的高分辨率。此外，多晶硅有源层的迟滞较大，因此LTPS基板就容易出现画面残影的问题。氧化物TFT电子迁移率较低，但基板在低频驱动下的功耗较小，能很好地保持静态黑画面，提升画面品质，实现高PPI。同时，氧化物TFT有源层的迟滞较小，氧化物TFT基板不容易出现画面残影的问题。另外，氧化物TFT的均一性要比LTPS TFT的要好。
京东方专利文件中展示的LTPO TFT结构图(图片来源：京东方科技集团专利文件)
同时，根据LTPO技术原理，Switching TFT大部分时间都关闭，仅需要较低的漏电;驱动TFT大部分时间都开启，则需要更高的迁移率。然而，LTPS有高电子迁移率，没有低漏电;IGZO低漏电，但电子迁移率不够高。为此，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。这就是从理论层面上LTPO的由来，可谓是取长补短，天作之合，通过动态地调节OLED屏幕的刷新率，从而进一步降低高刷屏的功耗。
然而，两种TFT本身就存在诸多技术难点，尽管看上去可以优劣势互补，但要实现这种混搭也并不容易，还可能互相影响。
根据苹果在SID 2019的邀请论文中的介绍，LTPO分为两种器件结构，即按照Oxide TFT的结构分为：顶栅型LTPO和底栅型LTPO。对于顶栅型LTPO，Oxide TFT是在完成LTPS TFT之后进行的，因此LTPS TFT和Oxide TFT之间的独立性相对较高，可以分别调试工艺使二者的性能都趋于最好。但是底栅型LTPO中Oxide TFT的栅极绝缘层与LTPS TFT中间的ILD层是同一层薄膜，因此可以简化工艺流程，但二者之间的工艺调试会相互影响，需要更加小心地调试。
目前，面板厂商的LTPO工艺的细节很难得到也不便于公开。根据相关论文阐述，顶栅结构采用了六道Mask来完成LTPO背板的制作，但实际上面板厂商的LTPO背板还要考虑到良率和工艺调整的灵活性，会比论文中的流程要复杂。因此，LTPO还不是一种成熟的背板TFT技术，相关生产工艺有待继续探索，以进一步提升良率和降低成本。
相对理想的LTPO改良技术
虽然京东方认为f-OLED LTPO变频显示屏在提升暗态显示均一性、减少低频闪屏、增强氧化物TFT抗光敏性、提高背板透过率及优化LTPO量产工艺等一系列技术难题上取得重要创新突破，但常规的LTPO技术方案也存在暗态画面显示不佳、低频闪屏等问题，且LTPO背板制备工艺较为复杂，使业界备受困扰。
同时，有人认为，LTPO远称不上根本的技术变革，只是对现有的两种技术进行整合，在结构上进行创新，针对特定的显示产品，如需要低功耗、静态显示的产品。这一类产品具有稳定、有限的需求，使LTPO技术具有一定的投资需求，但性能增加的同时也面临着成本的提升。
LTPS转换为LTPO，实际是在LTPS制程基础上增加氧化物制程，这样就会增加二至三个光腌膜步骤，还需要额外设备来沉积氧化物半导体。因此，LTPS升级为LTPO，不仅要增加设备支出，还要占用更多厂房空间，而且材料成本、生产时间会增加、生产良率会下降，进一步导致原有产能产出会减少。因此，在成本的压力面前，LTPO技术无法取代单独的IGZO技术或LTPS技术。
还有一个客观事实是，与LTPS技术相比，相同条件下的LTPO可节省约10%-15%的功耗。这样的技术优化后的数据，有多少智能手机会配置呢?或许，有人会提到LTPO技术的自适应刷新率。但实际上，这是由驱动芯片(DDIC)决定的，而LTPO决定的是屏幕在超低刷新率情况下显示不出现问题。
LTPO 能够降低屏幕能耗(图片来源：IHS Markit)
LTPO或许会成为OLED未来发展的大方向，可能逐渐替代一部分传统LTPS技术，但其带来的提升性能有限，而且制造工艺复杂，成本更高。也或许，未来会出现另一种更理想的TFT背板技术，成本更低，性能提升更显著。
其实，我们也不必遗憾LTPO技术的不完美，只要有人“买单”，技术能快速变现，就可以资本投入。京东方不就已作此布局吗?近几年，业界对进入“果链”褒贬不一，有期待加入以此树立高端品牌形象的，也有忧虑经历像欧菲光那样被“举高高”而又摔得很惨的遭际。尽管“果链”光环逐渐消退(苹果就被宁德、比亚迪拒绝)，但抛开苹果对供应链极致的管控与压榨，能进入苹果供应商名单，对很多企业来说，还是一件“幸事。”
作者：张河勋
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