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供货iPhone 14,京东方是否还能在LTPO的H浓度调试上有所突破?

2022-04-28 16:37:27 谭博文 阅读:
京东方成为了iPhone 14的OLED面板制定供货商证明了京东方的技术实力,BOE能否再接再厉,突破LTPO中H浓度的平衡与调试,掌握LTPO技术呢?

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BOE成为iPhone 14 OLED屏幕指定供应商

据EDN电子技术设计小谭了解:显示面板厂商京东方(BOE)要为即将在今年10月份发布的苹果(Apple)公司新品iPhone14提供 OLED(Organic Light-Emiiting Diode有机发光二极管)面板,Apple近期与京东方签署了4000万-5000万块OLED屏幕的供货协议,根据合同条约称:BOE将成为iPhone 14产品的显示屏供应商。vBsednc

根据京东方历年与苹果公司的合作来看, 2020年曾经为iPhone12提供低端屏幕面板,去年的9月份京东方也只为iPhone13提供过少量的OLED显示屏,其他的也只仅限于iPhone机型零部件的替换。这次的BOE则是为全新标准的iPhone14提供6.1英寸的OLED面板,其他的iPhone 14 Max和Pro还是由三星和LG负责生产和提供其面板。vBsednc

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在小谭看来,苹果公司让BOE正式加入了供应链,其实是为了走出供应商多元化的第一步。因为京东方的可以满足苹果产品的核心技术需求。同时,苹果也重新分配了新产品OLED面板供应商份额,之前预计会为iPhone 百分百供货的三星显示和LG显示的市场份额也因此下降。苹果这样做既平衡了供应商的市场份额,又能巩固自己在与其他供应商谈价时的优势地位。vBsednc

此外,有爆料称:iPhone 14系列将会采用挖孔OLED屏幕。不过,更高端的机型iPhone 14 Max/Pro则会沿用iPhone 13系列的LTPO(低温多晶氧化物)TFT(Thin File Transistor)OLED屏幕,供应商则还是由技术更成熟的三星和LG提供。vBsednc

虽然BOE从今年就开始量产LTPO TFT OLED面板,为供应iPhone高端机型,和进一步为苹果的下一代新款(iPhone 15)供货做准备,但是专业人士还是指出了生产LTPO技术方面的欠缺以及和韩国厂商技术的差距。vBsednc

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为何京东方执着于制作LTPO TFT OLED的面板?

LTPO TFT OLED面板作为OLED屏幕的天花板,它优质的显示器工艺技术包括:vBsednc

  • OLED无需背光即可自行发光的特质
  • TFT能够独立控制每一个液晶像素,达到较大显示视角,清晰显色的特点
  • LTPO混合材料的高电子迁移率和低耗能性质

对比当前主流的LTPS(低温多晶硅)OLED还可以节省5%-15%的电量,一定程度上延长了手机的续航能力。vBsednc

OLED的结构和发光显色原理

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OLED发光二极管的结构图vBsednc

从结构图中可以看到,OLED的阳极为极薄的铟锡氧化物(ITO)半导体透明导电膜,具有很好的导电性和透明性,还可以隔绝大部分对人体有害的电子辐射;阴极为金属组合物,中间的夹层是电洞注射层、发光层、电子传输层等有机材料。vBsednc

通电后,阳极的自由电子脱离后留下空穴,空穴会与阴极的电荷作用,在发光层发出光亮,光亮的颜色则由有机层内的材质决定;所以OLED不需要背光,只要通电就能立即发光,显示亮度的速度是普通LED屏的1000倍!vBsednc

TFT(Thin Film Transistor)

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场效应管横切结构图vBsednc

TFT是薄膜晶体管,我们屏幕上的每个液晶像素点背后都有一个“场效应晶体管”来进行驱动,它是整个像素显示的“开关”。晶体管内部含两个PN结,外部常为三个引出电极的半导体器件,功能包含检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制。晶体管作为一种可变电流开关,能基于输入电压控制输出电流。vBsednc

TFT采用“主动式矩阵”控制屏幕上每个独立像素,因为显示屏是由多种颜色像素组成的,所以只需要控制显示像素点的半导体开关,开关关闭的时候不显示颜色,开合的时候光线透过显示该像素点的颜色,就像 “百叶窗”一样控制着色彩的显示!vBsednc

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LTPO有何优势

LTPO面板对比前面提到的LTPS面板成本低,节能性更好,但为什么LTPS在商业市场中比氧化物TFT OLED的更受欢迎呢?vBsednc

Omdia的分析师称:LTPS具有较高的电子迁移率,可以实现较高的分辨率;可是LTPS在驱动OLED时,必须要保持充电以维持电容中的电位,这样功耗大而且对面板的损害高,导致使用寿命的减少。当保持高强度的充电的关态偏压下,漏极区会形成较高的电场会让“LTPS薄膜晶界缺陷态”产生漏电流的问题。vBsednc

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a-Si,IGZO(氧化物)和LTPS技术的TFT的电子转移特性曲线vBsednc

LTPO由 “LTP”+“O”组成,分别是“Low temperature polysilicon(低温多晶硅材料LTPS)”and” oxide(IGZO材料)”,图中对比了三种材料a-Si,IGZO(氧化物)和LTPS分别的电子转移特性:可以看到LTPS(低温多晶硅)材料的电子迁移率最大,同时漏电流的问题也是最大的,可达10E-10~-12A/μm的数量级。vBsednc

而IGZO材料的电子迁移率比LTPS的略低,但漏电流要比LTPS低很多数量级,约为10E-13A/μm的数量级。低漏电流的IGZO材料的TFT可以使显示屏在低帧率下保持良好的显示效果,降低屏幕的功耗。另外,LTPS材料TFT的高载流子迁移率可以降低驱动电压,从而实现高刷新频率,LTPO完美的结合了这两者的优点,规避了缺点。vBsednc

BOE目前遇到的技术挑战是什么?

虽然LTPO的成本更低,但由于LTPO引入了氧化物TFT(Oxide TFT),从工艺步骤的复杂程度大幅增加,目前最难以攻克的问题在于:“对氢浓度的在器件之间的平衡和调控”。vBsednc

想要用LTPS材料制造出高性能的稳定器件的话,需要掺氢(H)来钝化多晶硅和栅极绝缘层界面处的缺陷;但是氧化物材料IGZO TFT中额外的氧(O)非常容易与掺加的氢(H)结合;当H浓度低的时候:H会和O形成氢氧化物,破坏材料原有结构使器件的电子迁移率减少,而当H浓度高的时候,氧空位和金属-氧键的平衡会被打破,从而导致像素亮点显示缺陷或发光亮度不均匀的问题。vBsednc

所以“为了器件平衡,需要进行H浓度调试“的问题给京东方生产LTPO TFT OLED屏幕带来了很大的技术挑战。希望在不久的将来,BOE能找到合适的方法去解决对H平衡的问题,实现中小尺寸LTPO OLED的量产!vBsednc

责编:Bowentan
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谭博文
EDN China Researcher
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