為什麼 APPLE iPhone 13 要用上 LTPO OLED?因為他解決了這兩個大問題!

為什麼 APPLE iPhone 13 要用上 LTPO OLED?因為他解決了這兩個大問題!
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在 2018 年時,APPLE 推出 Apple Watch Series 4,除了產品本身的優異外,令許多人眼睛一亮的就是使用了極低功耗的 LTPO OLED。而接下來在 2021 年也傳出 APPLE 即將把 LTPO 技術放在全新的 iPhone 13 ,究竟這技術有什麼強大之處,取代原本以 LTPS 為基板的 OLED 技術?而 LTPO 的出現,也解決了目前 LTPS OLED 為人詬病的兩大問題。

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在多數報導中提到,LTPO 有著比 LTPS 更低功耗,除了在螢幕高更新率時降低電耗外,還能有著每秒一個畫面的極低螢幕更新率,大幅降低因為更新畫面的電力損耗。除了降低功耗外,其實 LTPS OLED 還有另一個令人詬病的問題,也就是螢幕閃爍嚴重,這個缺憾也隨著 LTPO 在手機螢幕上使用後會改善許多。

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LTPS 到底是什麼?

在開始聊 LTPO 前,我們先來簡單了解一下什麼是 LTPS,LTPS (Low Temperature Poly Silicon) 低溫多晶矽是為了高解析度所開發出來的技術。以傳統的面板來說,大多使用非晶矽(Amorphous silicon, a-Si)技術,因為非晶矽是由許多非常小的晶粒組成散亂的晶格結構,當電子要經過時會遇到的阻礙較多,所以電子移動較不容易,也就是所謂的電子遷移率較低。而多晶矽分子於晶粒間的排列是整齊且有方向性,當晶格結構越完整時,就會有較完整的路徑讓電子電路通過,因為所遇到的障礙相對減少,遷移的速度就會增加。一般來說,多晶矽的電子遷移率為非晶矽的 100 倍。

因為有了更高的電子遷移率,在像素中用來暫存電子的電容就可以不用那麼大,因此可以放入更多像素。因為 OLED 需要較大驅動電流,LTPS 就是目前最適合 OLED 顯示器的技術。

對了,所謂低溫多晶矽的低溫,是因為原本的多晶矽都需要高達攝氏一千度以上,所以製造上很困難,而低溫多晶矽製程溫度可壓在攝氏六百度內,所以才稱為低溫,並不是真的溫度很低。

 

LTPS 到底有什麼問題?

LTPS 因為電子遷移率很高,也就造成了在關閉狀態有很高的漏電流,也因為這漏電流造成了問題。

第一個問題就是在電力損耗上會相對大,若要加上一樣也非常耗電的高螢幕更新率,電力損耗可想而知,尤其像是 iPhone 或是 Apple Watch 對於電池體積與電量都很拮据的設備上,要做上 120Hz 的更新率,我想手機電力續航時間就會變得更可憐,這也是 iPhone 12 系列還沒有用上 120Hz 高螢幕更新率的原因。

另一個問題也同樣是因為很高的漏電流所造成,在畫面點亮時,由於高漏電流導致畫面亮度無法維持一致,也就是說亮度會隨著時間而快速衰退,這也造成了 LTPS OLED 畫面閃爍感較嚴重的感受。

那要怎麼解決這問題呢?當然就是把漏電流降低。

 

LTPO 怎麼解決 LTPS 的問題?

LTPO 全名為 Low Temperature Polycrystalline Oxide 低溫多晶氧化物,是基於 LTPS 技術的改良版,同樣是多晶矽,在電子遷移率當然與 LTPS 一樣優異,比起傳統的非晶矽(Amorphous silicon, a-Si) 要高上 100 倍。

在技術上,LTPO 是基於 LTPS 架構上鋪設氧化物層,這氧化物層就是降低漏電流的關鍵,LTPO 的氧化物半導體在關閉狀態的電流極低,相對的漏電流也比 LTPS 低,所以在畫面亮度一致性更好,當然因為漏電流較低,LTPO 比起 LTPS 也就更省電。

而亮度一致的特性對於在靜止畫面下的螢幕舒適度提升非常大,你不用因為 LTPS 的漏電流造成螢幕亮度忽明忽暗,而急著更新下一張一樣的畫面,也就是可以讓螢幕更新率降到非常低,甚至可以有一秒只更新一次的超慢更新率,閱讀上就更為舒適。

當然在高螢幕更新率下因為漏電流較低,LTPO 比起 LTPS 也就更省電,這也讓 APPLE 在計劃 iPhone 13 系列手機時,將 LTPO OLED 納入重要零組件的原因,也讓 ProMotion 這可由 1~120Hz 大範圍可變螢幕更新率的技術有機會實現。

這麼好的技術為什麼不早用呢?而且只在少數機種用上,其原因當然就是製程沒有想像中的容易,因為鋪設氧化層時容易影響到電晶體的特性,這是目前整個 LTPO 製程的瓶頸,不過一旦有了更好的製程解決方案後,我想基於 LTPO 技術的 OLED 螢幕就有機會大量出現在各品牌手機、平板上了,對於消費者來說,就有更舒服的螢幕觀賞體驗。

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