苹果欲发新显示技术,iPhone 的续航时长有望提升?

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08-25 13:12

在有限的空间和电池容量下,手机厂商们开始为设备寻找更省电的办法,以提升手机的续航能力。比方说采用更低功耗的处理器、通过更大的体积放置更大容量的电池、在软件里加入省点机制等等。

而就在近日,英国调研公司 IHS 发布了一份关于苹果未来将可能会在 iPhone 和 Apple Watch 上采用 LTPO 屏幕显示技术的报告。透露苹果将通过这项新技术来提升手机和手表的续航时长,以及屏幕的显示分辨率。

▲ 图片来自:Techbyte

我们都知道,OLED 屏幕有着像素自发光的特性,从而避免了像 LCD 屏幕那样需要背光源为屏幕提供亮度,减少屏幕厚度的所占空间。但我们常说的 OLED 仅代表着一块显示面板的类型而已,实际上,在面板的背后还需要有 TFT 背板的支持,才能控制像素点按照系统发出的指令显示画面。

目前,大部分采用 OLED 屏幕的移动设备所用的是 LTPS TFT(低温多晶硅薄膜晶体管)背板技术。在经历过去数年的改良,LTPS 拥有高分辨率、高反应速度、高亮度、高开口率等优势,使其成为了当今市面上最成熟和主流的 TFT 背板技术方案。

不过尽管受到了市场欢迎,但 LTPS 技术也并非所向无敌,生产成本较高、所需功耗较大,仍然是这套方案时至今天都尚未能解决的劣势特征。

在两者之间找到「取中方案」

LTPO 是 Low Temperature Polycrystalline Oxide 的缩写,中文名为「低温多晶氧化物」。苹果通过融合 LTPS (常见于中小尺寸 OLED 面板)和 IGZO(比 LTPS 先进,但仍存在不少问题;常见于大尺寸 OLED 面板)两个方案的特点,推出反应速度更快但功耗更低的 LTPO 方案,以解决目前智能手机的功耗问题。 

相比于 LTPS,LTPO 的电荷迁移率更高,像素点反应更快且拥有比前者更低的装配步骤和功耗。因此尽管 LTPS 是目前中小尺寸 OLED 显示屏当中最主流且技术最成熟的方案,但由于有着较高的生产成本需求这使得 LTPO 被公认为 LTPS 方案的最佳接班人。

▲ LTPS 方案下的 OLED 背板装配图解. 图片来自:eepw

苹果在 LTPO 技术方面的研究最早可以追溯到 2014 年。IHS 的作者 David Hsieh 在报告中通过苹果在近 3 年里申请的专利技术,以佐证苹果正寻求开发 LTPO 技术的观点:

具有半导体氧化物和硅薄膜晶体管的 OLED 面板——申请于 2014 年

采用硅和半导体氧化物薄膜晶体管的显示面板——申请于 2015 年

混合 TFT 工艺流程中保护半导体氧化物方法——申请于 2018 年

尽管这些专利文件看上去很虚,但苹果在 LTPO 方面的研究确实已经在两年前开始进行了。

▲ 苹果在 2014 年申请的「半导体氧化物和硅薄膜晶体管的 OLED 面板」专利图解

据韩国媒体 ET News 在 2016 年 3 月报道,苹果以掌握 LTPO 技术为基础,将与 LG 和三星显示器部分开发出新的氧化物技术,以提高中小尺寸 OLED 面板的性能。而在当时,韩媒猜测,苹果将会在 iPhone 8 当中用上 OLED 屏幕。

今天我们回过头来看,苹果的确在与 iPhone 8 同期推出的 iPhone X 中用上 OLED 面板了。

▲ 左为传统 RGB 排列,右为 Pentile 排列

但值得注意的是,尽管 iPhone X 有着 2436*1125 的分辨率和 458 的 ppi 值,可由于其面板所采用的是 RGB Pentile 排列,其子像素点数量比传统 RGB 排列的面板要更少。

因此,即便 iPhone X 的屏幕有着的 458ppi 值,这也仅仅只有 LCD 屏的 305ppi 而已,比 326ppi 的 iPhone 8 还要更低一些。

所以,若苹果需要在未来的 iPhone 上使用更大的 OLED 屏且保证显示质量和面板功耗,那么优化面板的驱动方案便是升级的首项。这就不难看出 LTPO 对苹果未来产品的重要性了。

它比 LTPS 更省电

此外,Hsieh 在报告中也列举出了苹果在专利文件中描述 LTPO 的结构,并将其与目前主流的 LTPS TFT 两者进行比较。

在报告中 Hsieh 表示,对比 LTPS,LTPO 所用的氧化物薄膜电晶体的电子迁移率更高(面板与背板的传输反应更快),同时也更为稳定,且便于往更高的分辨率和刷新率发展。而在功耗对比方面,LTPO 也比 LTPS 明显更低。

在采用新面板技术后,手机的功耗能整体下降 5%~15%。——Hsieh 在报告中说道。我们按照 2000mAh 的电池来算,5% 约等于 100mAh 的电量,这数字看上去虽然不大,但放在手机整体续航来说,这就等同于多了 1 小时的待机电量。

▲ 图片来自:IHS

至于苹果为何会积极参与显示面板方向的研发,Hsieh 认为,苹果这样做的原因主要有二:

  • 紧密参与 OLED 面板方面的研发,有助苹果未来在面板组件方面的技术研究。
  • 将主导 OLED 市场的三星、LG 进行供应链整理,将面板技术从被动转为主导,成为技术供应方,不被供应链「牵着鼻子走」。并促进供应商之间的竞争,形成更强大的市场竞争力。

▲ 图片来自:BGR

不过 Hsieh 在报告的结论里认为,目前 LTPO 仍处于研发阶段,苹果未来要面对的问题产能和技术的稳定性。

因此鉴于综合因素考虑,苹果在短期内并不会将 LTPO 技术大量应用在 iPhone 产品线上,而是会像当年 OLED 被率先应用在 Apple Watch 产品线的节奏一样,LTPO 技术更有可能会先在苹果的手表产品上应用,通过市场去验证技术,之后才会将新技术应用在手机产品线上。

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