新的低功耗屏幕，本质却可能是妥协的产物

编者按：本文来自微信公众号“三易生活”（ID:IT-3eLife），作者 三易菌，36氪经授权发布。

关注我们三易生活的朋友可能都知道，我们是一家对消费电子产品屏幕色彩表现十分注重的科技媒体。比如说，早在三年前“全面屏”设计刚刚开始流行的时候，我们就曾质疑过只给手机配备更高的屏占比，却不改善色彩表现与屏幕分辨率是否属于避重就轻。

后来我们也曾多次呼吁相关厂商，应该重视一部分并不玩游戏、但却对拍照回放和追剧有较高需求的用户，推出一些芯片配置不旗舰、但屏幕素质却特别好的手机或是笔电产品。

正因为如此，当智能手机在2020年集体步入5G时代，只要是稍有了解今年新品信息的朋友应该就都能想象到，面对那些3K分辨率、90Hz、120Hz甚至144Hz、而且亮度、色域、色准一个比一个强的新品旗舰，我们三易生活的小伙伴们简直就像是迈入了天堂，一个个玩得不亦乐乎。

• 高分高刷在手机上是很爽，但是缺点也很明显

但是超高的分辨率、超高的屏幕亮度、前所未有的电竞级刷新率，再加上某些旗舰机型上配备的独立画质处理芯片……当所有的这些优秀显示特性一股脑在“5G时代”降临到智能手机上时，它们也带来了一个很明显的新问题，那就是无法忽视的屏幕功耗问题。

可能有的朋友会说，“没关系呀，你看现在那些好屏幕的手机基本上都有动态分辨率和刷新率调整功能，只要在手机不玩游戏、不看电影的时候把显示参数调低一点，电不就省下来了吗？”话虽然是这么说，但这种“动态调整”的机制实际上也就意味着消费者并没有真正得到全时的高分高刷视觉体验，因此多少有些取巧的嫌疑。

那么，有没有办法让高分辨率、高刷新率、高亮度、高色域与低耗电、长续航在手机屏幕上得到统一，让“3K 120Hz”甚至“4K 120Hz”未来能够在移动设备上常时开启呢？别说还真有。

• 为什么高分屏更耗电，这里面其实是有技术原因的

首先需要说明的是，今天我们的这篇关于屏幕技术的文章，可能会相当“硬核”，所以如果没有耐心看完整篇文章，我们可以先告诉大家结论。那就是最新的，能够在保持手机屏幕高分高刷的同时大幅降低其功耗的“新方案”，本质上并非什么颠覆性的成果，反而只不过是一次设计上的妥协，以及一种技术层面的“缝合怪”。

如果现在你已然对本文要讲的内容抱有兴趣，那么不妨请先看下面这张图。

这是一块智能手机OLED屏幕放大之后的微距照片，从中可以看到，其中分布着大小不等的红、绿、蓝色自发光像素。那么问题就来了，那些没有像素，不发光的黑色间隙部分，大家知道是什么吗？

答案其实很简单，是电路，是给每一个像素供电的半导体晶体管所在的位置。也就是说，它们本身在技术上来说是不可能被完全消除的。但是因为电路不能透光，因此也就意味着对于任何一款屏幕来说，当这些黑色的“间隙”太大太宽时，它就会带来对屏幕显示效果的负面影响。

不同级别的手机，显示效果差距会有相当大的差异

比如说，你可能听说过有些品质不佳的手机屏幕看起来会有非常明显的“颗粒感”，但它们的分辨率（像素数量）却并不低，这种时候，问题其实就是出在了像素之间的间隙过大上。

又比如说当电路部分过宽、过大的时候，相应地每一个显色的像素体积也会不得不有所缩减，而这就会导致整块屏幕上实际透光的部分面积下降，从而使得屏幕亮度难以做高，在阳光下看不清楚。除此之外，过大的像素间隙还会影响到屏幕上实际可用的像素密度——说白了，也就是分辨率做不高。

那么，如何才能降低屏幕上的这种像素间隙呢？根据基本的物理知识我们知道，要想在保证供电能力不变的情况下把导线做细，唯一的办法就只有更换导电率更高的材料。正是基于这样的思路，在好些年前显示行业就开发出了LTPS工艺，也就是低温多晶硅。

何谓“低温多晶硅”？简单来说，它就是用高能激光“加工”普通的非晶硅玻璃，使其在600度以下的“低温”发生内部结构转变，从非晶体变成多晶体。经过这样的处理之后，一块玻璃的导电性会得到数百倍的提高，然后再以它为基板制成显示面板，由于材料的导电性大幅提升，因此像素之间的间隙（线路）就可以被大幅做小做窄，从而直接带来屏幕分辨率上升（像素密度提高）、屏幕亮度上升的好处。

很显然，LTPS本身的特性决定了它非常适合用于高分及高亮的屏幕制造。但即便如此，这种直接改变玻璃导电性质的工艺也并不是没有缺点的。

首先，因为它需要用激光对玻璃进行特殊处理，所以工序复杂、成本很高，而且光照处理很容易出现不均匀，这意味着LTPS不管是从成本还是从良品率上来说，都难以用于大尺寸面板设备；其次，LTPS虽然会使得玻璃基板的导电率提升，但它同时也会带来漏电率的提升——而这一点，正是如今智能手机上高刷高分屏幕能耗居高不下的罪魁祸首。

• 提升画质同时降低功耗，解决办法其实靠的是妥协

在智能手机还处在720P及1080P分辨率的时候，LTPS工艺能带来比过去非晶硅玻璃（a-si）高得多的显示精细度和屏幕亮度。但当智能手机屏幕进入到3K、4K，以及高刷新率的时代后，LTPS工艺的高漏电率问题就变得不可忽视了。此时，包括三星、LG和JDI等多家面板厂商，都将视线投向了LTPS的一位老对手：IGZO。

基于IGZO的OLED面板展示机

IGZO （indium gallium zinc oxide），也就是铟镓锌氧化物的意思。它是日本学界在十年前研发成功的一种非晶硅屏幕基板技术。与LTPS直接、彻底“改造”玻璃物理特性的思路不同，IGZO只需要在普通玻璃上进行一系列镀层操作，就能实现比过去非晶硅时代高出20倍的导电率，从而也能有效降低屏幕像素间隙，提高亮度和分辨率。

眼尖的朋友可能已经发现了，和此前的技术相比，LTPS能够将导电率提升数百倍，而IGZO只有数十倍，那么IGZO的好处在哪呢？

首先，IGZO无需对玻璃基板进行整体加热处理，既避免了处理不均的隐患，也大大降低了加工难度和成本，从而使得它非常适合大尺寸、超大尺寸的面板生产。比如说最早大规模商用IGZO面板的夏普，就正是利用这一新技术率先量产了85吋的8K 120Hz电视，并且至今依然是顶级8K电视的画质之王。

除此之外，根据日本IT传媒企业impress数年前刊登的一则关于IGZO技术解析文章显示，低温多晶硅的漏电率达到了此前非晶硅薄膜晶体管的10倍，但是相比之下，导电性能只达到了LTPS十分之一的IGZO工艺，漏电率却仅有前者的万分之一。运用到显示器上的话，就是说IGZO在提高亮度和分辨率方面虽然比不上LTPS，但它却有着比前者节能得多的好处。

但是这样一来问题就出现了，虽然IGZO技术的屏幕比LTPS的要省电很多，但客观来说它的显示效果是不如后者的。而现在的旗舰智能手机普遍已经用上了LTPS工艺的屏幕，就算是为了省电，在分辨率、亮度、刷新率等方面开倒车的话，消费者是肯定不会答应的。那么，怎么办呢？

Apple Watch Series 5就是LTPO的杰作

终于，被寄予厚望LTPO出场了。全称“低温多晶氧化物（半导体）”的它，正如其名一般，本质上就是LTPS与IGZO“相互妥协”的产物。在一块屏幕的一面使用LTPS基板，另一面则使用IGZO基板，看似胡闹一样的组合，便诞生出了既能保持高分高刷，同时功耗还大为降低的新显示面板技术。

是不是感到略有些失望？因为正如我们前面所说的那样，LTPO严格意义上来说根本就不是什么新开发的工艺或者技术，它只不过是把旧有的、成本较低的高画质屏幕方案（IGZO），与成本较高的屏幕方案（LTPS）之间进行了一次“再妥协”而已。但是客观而言，LTPO却确实做到了既保持高分高刷的像素设计，功耗也相应大幅降低的这样一个皆大欢喜的结果。

• LTPO或许不算技术突破，但它确实立了一大功

毫无疑问，从用户感知及当前市场需求的角度来说，LTPO成功地解决了眼前高分辨率高刷新率屏幕的耗电问题。根据相关的报道显示，这或将使得包括三星Galaxy Note20与苹果iPhone 12 Pro在内的一系列今年下半年的新旗舰，都选择了它作为新的高刷屏解决方案。但是从屏幕显示技术发展的角度来说，我们能够说LTPO是一项真正的新技术吗？

讲真，可能确实不能算。毕竟LTPO从技术特征上来讲并未真正从根本的材料学角度颠覆显示技术，也并未改良现有的LTPS或者IGZO设计，更不要说，由于是混用了LTPS和IGZO栅极，LTPO的导电率其实是不如现行的LTPS技术的，也就是它不利于移动设备屏幕分辨率的进一步提高，并不符合技术发展的大趋势，而更像是一次针对短期需求进行的“打补丁”研发。

当然，我们就此认为LTPO就不好。毕竟它解决了小尺寸高性能面板行业短期内的需求，虽然本身可能没有太大的改进潜力，但它确实能为面板企业挣到真金白银，进而给诸如MicroLED这样的真正未来技术发展注入了动力。说白了，这就好像游戏、影视行业里的“奶粉作”——虽然大家都知道它不会有续作，但没有了它，将来的真正突破可能也就不会到来了。