近日,三星在最新智能手機Galaxy Note20 Ultra上采用了三星顯示的LTPO OLED面板。LTPO是一種低功耗技術(shù),最顯著的特點是擁有可調(diào)幅度在10Hz~120Hz的自適應(yīng)刷新率,與當前普遍使用的LTPS背板相比,可節(jié)省5%～15%的電量。此前,LTPO由于量產(chǎn)難度大、成本高等原因,僅在2018年被蘋果用在Apple Watch5產(chǎn)品中。

業(yè)內(nèi)人士認為,LTPO技術(shù)的出現(xiàn),將成為中小尺寸OLED市場的另一項差異化技術(shù),助燃終端電子產(chǎn)品OLED面板的技術(shù)迭代,同時也將進一步拉開韓國面板企業(yè)在OLED領(lǐng)域與其他企業(yè)的差距。

LTPS為目前TFT主流

無論LCD,還是OLED,都與TFT技術(shù)有密切聯(lián)系,TFT驅(qū)動技術(shù)可以說是顯示技術(shù)的基礎(chǔ)。新一代顯示正在往大尺寸、高分辨率、快速響應(yīng)速度、高對比度、柔性和超薄方向發(fā)展,這對TFT技術(shù)提出了更高要求——高遷移率、高可靠性、低成本。

而在OLED面板中,TFT目前主要有氧化物和LTPS兩種制備工藝。據(jù)Omdia相關(guān)分析師介紹,LTPS具有較高的電子遷移率和開口率,可以實現(xiàn)較高的分辨率。目前,它已成為手機、智能手表等中小尺寸顯示屏幕的主要技術(shù)。

據(jù)悉,三星、LGD、友達、JOLED、JDI、夏普、京東方、維信諾、天馬、和輝、華星等企業(yè)均已成功實現(xiàn)LTPS AMOLED顯示產(chǎn)品的量產(chǎn)。

不過,OLED與LTPS即使配合得再天衣無縫,功耗大依然是LTPS在驅(qū)動OLED時不能避免的一大難題。

中國OLED產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟常務(wù)副秘書長耿怡在接受《中國電子報》記者采訪時表示,LTPS雖然開態(tài)電流大,但漏電似乎也比較大,LTPS需要不斷充電才能維持住電容中的電位,避免面板畫質(zhì)的不良。這就意味著LTPS無法實現(xiàn)低頻驅(qū)動,這對面板功耗節(jié)省是很不利的。

此外,隨著面板的刷新率和分辨率的不斷提高,OLED面板中每一行像素的激活時間在不斷縮短,而每一行像素的個數(shù)卻又在不斷增加。所以,必須進一步提高LTPS器件的充電能力,才能夠滿足在有限的時間內(nèi)為每一行中的每個像素進行充電,這些性能都是要以額外增加很大的功耗作為代價的。

業(yè)內(nèi)人士分析稱,這也是為什么在LTPO技術(shù)未能在手機上成功量產(chǎn)之前,超過120Hz刷新率的屏幕只有極少數(shù)高端手機產(chǎn)品做得到。

兩大TFT技術(shù)雜交成LTPO

如果想要提高手機刷新率卻不影響功耗,那么就必須尋找合適的替代品。

此前,氧化物TFT(主要指IGZO)被認為是最有利的技術(shù)競爭者之一,除了夏普,華佳彩、柔宇等廠商都在嘗試使用IGZO推進OLED屏幕刷新率。

賽迪顧問高級分析師劉暾介紹,在LTPS技術(shù)發(fā)展早期,業(yè)內(nèi)人士認為LTPS只是過渡技術(shù),因為LTPS制備工藝十分復(fù)雜,ELA退火工藝難且設(shè)備投入昂貴,所以LTPS目前只能滿足G6產(chǎn)線面板的生產(chǎn)。而IGZO的制備工藝與非晶硅的工藝十分相似,產(chǎn)線不用重新投入新的設(shè)備,只需要對靶材進行更換即可,遷移率雖然沒有LTPS高,但是較非晶硅高許多。并且,IGZO可以實現(xiàn)5.5代線到11代線的飛躍。

“IGZO作為新一代TFT技術(shù),具有可大面積制備、抗彎折特性好、成本低、容易集成等優(yōu)勢。但是,IGZO也有一些問題?！比A南理工大學教授彭俊彪在接受《中國電子報》記者采訪時介紹說,國內(nèi)不掌握傳統(tǒng)IGZO材料技術(shù)的相關(guān)專利,而且其電子遷移率還不夠高,光電穩(wěn)定性也不夠好,具有很大的改進和發(fā)展空間。

多年來,IGZO發(fā)展始終在大尺寸OLED面板領(lǐng)域原地踏步,沒有真正登上中小尺寸OLED舞臺。

LTPO技術(shù)并不是一種新的技術(shù),而是LTPS和氧化物雜交的TFT驅(qū)動技術(shù)。如今,LTPS與氧化物TFT曾經(jīng)針鋒相對的兩種技術(shù)結(jié)合,搖身一變成了LTPO。

“LTPO結(jié)合了LTPS和氧化物TFT兩種技術(shù)的優(yōu)點,開關(guān)電路使用LTPS,驅(qū)動電路則使用IGZO,因此具有高電子遷移率、高穩(wěn)定性和低功耗等優(yōu)點?！迸砜”氡硎?LTPO的低漏電流在畫面不動的情況下只需要在第一幀寫入驅(qū)動電壓。因此,LTPO能像LTPS一樣用于顯示需要快速改變像素電路狀態(tài)的移動內(nèi)容,像是電影和游戲。同時,LTPO也可以作為氧化物電路,用于顯示如圖片或者時鐘這種顯示像素電路的狀態(tài)改變速度較慢的靜態(tài)內(nèi)容。這使屏幕在擁有可調(diào)幅度在10Hz~120Hz的自適應(yīng)刷新率的同時,較LPTS節(jié)省5%～15%的電量。此外,LTPO還可以應(yīng)用于大型OLED面板中,成為大尺寸OLED面板的新選擇。

蘋果助燃韓企得利

既然LTPO如此出色,為何此前一直沒能在各大主流手機屏幕中使用?

對此,劉暾表示,蘋果公司是最早提出LTPO并擁有相關(guān)專利的企業(yè),蘋果于2018年,在Apple Watch中引入了該技術(shù)。不過,由于LTPO引入了氧化物TFT,在工藝能力沒有得到優(yōu)化的時候,其高分辨率和開口率的不足十分明顯。此外,若LTPO應(yīng)用在手機顯示屏上,其工藝步驟將會增加,生產(chǎn)難度、生產(chǎn)成本和價格將進一步提升,這也成為阻礙LTPO應(yīng)用于手機甚至更大尺寸電子產(chǎn)品的難點之一。

如今,搭載LTPO技術(shù)的三星OLED手機屏幕實現(xiàn)的量產(chǎn)。據(jù)悉,三星顯示器公司計劃每月投入7.5萬塊基片,用于生產(chǎn)智能手機所用的LTPO背板技術(shù)的OLED屏幕。

從商業(yè)角度看,LTPO市場前景將會更加明確,蘋果很大程度會跟進推廣LTPO技術(shù)。分析師羅斯·楊預(yù)測,LTPO手機面板將用在2021年的iPhone上。此事雖未得蘋果確認,但是蘋果與LGD合作打造LTPO柔性O(shè)LED手機屏卻是肯定的。

蘋果旗下?lián)碛衖Phone、iPad以及Mac等眾多電子產(chǎn)品,一旦蘋果搭載LTPO技術(shù)的面板量產(chǎn)成功,那么LTPO就會在蘋果產(chǎn)品大范圍使用。

耿怡分析稱,一個在供給端擁有非常強的技術(shù),一個在需求端擁有非常大的市場,隨著三星、LGD和蘋果在LTPO領(lǐng)域的布局加快,LTPO將會成為中小尺寸OLED市場的另一項差異化技術(shù),助燃終端電子產(chǎn)品OLED面板技術(shù)的迭代,同時也將進一步拉大韓國面板企業(yè)與其他OLED領(lǐng)域企業(yè)的差距。像京東方、維信諾這樣的國內(nèi)面板大廠,需要盡快掌握LTPO量產(chǎn)技術(shù)。

雖然,以LTPO為代表的新興技術(shù)會不斷優(yōu)化OLED的顯示效果,不過彭俊彪?yún)s依然看好氧化物TFT技術(shù)在柔性O(shè)LED的發(fā)展。他表示,針對氧化物TFT存在的缺點,我國發(fā)明了自主專利的稀土摻雜氧化物的材料體系,即基于鑭系稀土(Ln)的新型IZO靶材(Ln-IZO)配方,使其在遷移率、穩(wěn)定性方面有明顯提升。隨著氧化物TFT性能的不斷提升,氧化物TFT未來或許可帶替LTPO-TFT,從而有效降低成本。彭俊彪認為:“未來三年內(nèi),我國的柔性O(shè)LED面板的技術(shù)和規(guī)模都會與韓國無限接近。”