M4 iPad Pro上的“雙層串聯(lián)OLED”屏，是什么黑科技？

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M4 iPad Pro上的“雙層串聯(lián)OLED”屏，是什么黑科技？

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。