昨天晚上的蘋果新品發(fā)布會,蘋果終于帶來了盛傳已久的OLED版iPad Pro。全新iPad Pro這次帶來了一項全新的“雙層串聯(lián) OLED”技術(shù),官方表示在該技術(shù)加持下的iPad Pro的屏幕,在XDR顯示效果上已達(dá)到“全新水平”。
那么很多人就要問了:什么是雙層串聯(lián)OLED?它跟我們現(xiàn)在使用的主流的OLED屏幕又有什么區(qū)別?今天我們就來聊聊。
什么是串聯(lián)式OLED?
眾所周知,OLED技術(shù)自20世紀(jì)末商業(yè)化以來,一直是顯示技術(shù)領(lǐng)域的明星。與傳統(tǒng)的液晶顯示屏(LCD)相比,OLED以其自發(fā)光特性、快速響應(yīng)、超薄設(shè)計和可彎曲性等優(yōu)勢,成為高端的顯示設(shè)備首選顯示技術(shù)。
在新款的iPad Pro上,蘋果拋棄了之前的mini LED方案轉(zhuǎn)而采用OLED屏幕的原因,也是因為OLED材質(zhì)具備的上述天然優(yōu)勢。也正是因為采用了OLED材質(zhì),新的iPad Pro才能做到不可思議的5.1mm的機身厚度。
然而OLED技術(shù)也面臨著一些問題,其中最主要的就是壽命。尤其是在高亮度下,OLED屏幕的有機發(fā)光材料會隨著時間的推移而老化,可能導(dǎo)致屏幕出現(xiàn)“燒屏”或“彩虹效應(yīng)”。為了解決壽命的問題,OLED又只能盡可能降低亮度。相較于LCD,它最大的問題就是無法實現(xiàn)亮度和壽命二者的有機結(jié)合。
為了解決這些問題,科學(xué)家和工程師們一直在探索新的OLED結(jié)構(gòu)設(shè)計。串聯(lián)式OLED就是在這種背景下誕生的。它通過將兩個OLED器件疊加在一起,形成了一種全新的顯示技術(shù)。
想象一下,如果你有兩盞燈,串聯(lián)起來一起發(fā)光,會比單獨一盞燈更亮。串聯(lián)式OLED也是類似的原理,它通過將兩層OLED像夾心餅干一樣疊加在一起,使得屏幕可以發(fā)出更亮的光,同時還能減少耗電量。
雙層串聯(lián)式OLED的工作原理也是如此。一個OLED像素由陽極、陰極和夾在中間的多層有機材料構(gòu)成。當(dāng)電流通過時,陽極會發(fā)射出空穴,陰極會發(fā)射出電子,這些空穴和電子在有機層中相遇并復(fù)合,產(chǎn)生光。在串聯(lián)式OLED中,這種結(jié)構(gòu)被復(fù)制了兩次,形成了兩個發(fā)光層。這兩個發(fā)光層通過一個電荷產(chǎn)生層(CGL)連接在一起。當(dāng)電流通過時,一部分空穴和電子在第一個發(fā)光層中復(fù)合發(fā)光,剩下的空穴和電子穿過CGL,在第二個發(fā)光層中再次復(fù)合發(fā)光。
串聯(lián)式OLED有哪些優(yōu)勢?
這種設(shè)計帶來了幾個顯著的優(yōu)勢:
首先就是相較于單層OLED,雙層串聯(lián)式的亮度極大提升。還是前面那個例子,在一個房間中,開兩盞燈肯定比開一盞燈更亮。由于有兩個發(fā)光層,串聯(lián)式OLED的亮度理論上可以比單層OLED高出一倍。
其次就是功耗降低。因為發(fā)光任務(wù)被分?jǐn)偟搅藘蓚€發(fā)光層,達(dá)到同樣的亮度的情況下,所需的電流更少,從而降低了功耗。
第三個優(yōu)點就是壽命延長。在串聯(lián)式OLED中,每個發(fā)光層承受的電場強度只有單層OLED的一半,這大大延緩了材料的老化速度,延長了屏幕的使用壽命。
最后一點,串聯(lián)式OLED的顯示效率更高。由于兩個發(fā)光層可以獨立控制,串聯(lián)式OLED可以實現(xiàn)更高的色彩準(zhǔn)確度和更精細(xì)的亮度調(diào)節(jié)。
蘋果在昨晚發(fā)布的iPad Pro上,它的OLED屏幕實現(xiàn)了最大 1000 尼特 的全屏亮度和1600 尼特的峰值亮度 (僅限 HDR 內(nèi)容)。在亮度指標(biāo)方面,采用OLED方案的新款iPad Pro跟上一代采用mini LED方案的老款保持了一致。
但要注意的是,老款iPad Pro做到這樣的亮度,是通過集成了超過10000顆mini LED燈珠,以及2500多個局部調(diào)光分區(qū)來做到的。而新款的iPad Pro的屏幕面板直接就能夠在亮度指標(biāo)上追平mini LED,同時在色彩、對比度等表現(xiàn)上,OLED相較于LCD又有碾壓性的優(yōu)勢。這里就能看出,新款iPad Pro的雙層串聯(lián)式OLED方案有多厲害了。
蘋果其實并不是第一家
盡管有如此多的優(yōu)勢,但串聯(lián)式OLED直到今年才大規(guī)模商業(yè)化,是因為要做到這樣的方案背后有很多的技術(shù)難題需要解決。
首先是制造難度。串聯(lián)式OLED需要精確地對齊兩層OLED,這在制造過程中非常困難,任何微小的偏差都可能導(dǎo)致顯示效果的下降。事實上,當(dāng)前大尺寸的OLED面板本身良率就相比LCD更低,串聯(lián)式OLED由于工藝更復(fù)雜,良率就更低了。這就導(dǎo)致串聯(lián)式OLED的成本,是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的屏幕的。
其次就是雙層串聯(lián)式結(jié)構(gòu)對于顯示算法、調(diào)校有很高的要求。尤其是低亮度下,OLED材料的紅綠藍(lán)發(fā)光器件效率差異很大。為了充分發(fā)揮串聯(lián)式OLED的優(yōu)勢,需要開發(fā)新的顯示算法來精確控制兩個發(fā)光層的亮度和色彩。
盡管存在這些問題,但串聯(lián)式OLED的應(yīng)用前景非常廣闊。
串聯(lián)式OLED以其高亮度、低功耗和長壽命等優(yōu)勢,有望成為高端設(shè)備的的理想選擇。這其中包括了手機、PC、平板甚至是電視這樣的設(shè)備。另外串聯(lián)式OLED的高亮度和長壽命特性,使其非常適合用于車載顯示。考慮到現(xiàn)在的智能汽車,對于智能中控屏有更高的要求,所以未來串聯(lián)式OLED在車載顯示領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景。
事實上,在雙層串聯(lián)式OLED的應(yīng)用方面,蘋果其實并不是第一家。
之前榮耀發(fā)布的Magic6RSR保時捷設(shè)計就采用了業(yè)內(nèi)首個基于Tandem雙棧串聯(lián)OLED架構(gòu)的榮耀疊光綠洲護眼屏。官方表示,通過引入兩層堆疊的RGB發(fā)光層,這塊屏幕實現(xiàn)了手動峰值亮度1000nits,全局峰值亮度1800nits的水平。今年早些時候,京東方也宣布給極氪供應(yīng)了串聯(lián)式OLED中控屏。
如果向更早時間追溯,早在2019年,LG Display就在業(yè)界首次批量生產(chǎn)了車載Tandem結(jié)構(gòu)OLED。與發(fā)光層為一層的“單堆棧”(Single Stack)方式相比,雙層串聯(lián)結(jié)構(gòu)(Two Stack Tandem)的OLED面板具有兩個發(fā)光層,當(dāng)時的官方數(shù)據(jù)是雙層結(jié)構(gòu)面板的屏幕亮度可擴大2倍,使用壽命可延長4倍。
不過考慮到手機、平板的雙層串聯(lián)結(jié)構(gòu),相較于車機屏幕來說,能效比、顯示精度要求更高,所以不能簡單認(rèn)為蘋果和榮耀的雙棧串聯(lián)OLED架構(gòu)就是就是“炒冷飯”。
可以預(yù)見的是,串聯(lián)式OLED將在未來幾年內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化,成為高端顯示市場的重要力量。