如果国行版 Apple Watch Series 4 国行版的心电图功能和传言一样被阉割，你还会买吗？

相信对于大部分人来说，答案依然是「买买买」。

因为屏幕显示面积高出 30% 的「窄边框」Apple Watch，相比于前作们的吸引力实在太大。更何况，这还是在续航不减的前提下——Series 4 在提高屏幕显示面积的同时保持续航能力的原因，除了 S4 处理器能耗控制得力，还在于全新 LTPO OLED 屏幕的引入。

▲ Apple Watch Series 4（图片来源：ashan626）

由于这两项改进，Series 4 甚至可以为所欲为地把电池容量砍掉将近 20% 为其他元器件腾出内部空间，比如 Taptic Engine。如果说「一代压一代」的 S4 提速降耗还是常规操作，那 LTPO OLED 是什么操作？

什么是 LTPO？

作为新型的液晶显示屏 TFT（Thin-Film Transistor）基板，LTPO 并非全新的显示技术，而是在现有主流 LTPS TFT 和 IGZO 两种背板基础上的改良。

TFT（Thin-Film Transistor，薄膜晶体管）基板是 LCD 和 OLED 显示器的关键核心元器件。作为有源（主动）驱动部件，TFT 基板在显示屏的偏光板下能够主动对独立的屏幕像素进行主动控制，可以极大提高屏幕的反应速度。在 LCD 和 OLED 屏幕全面使用 TFT 基板之后，TFT 技术经历了多次工艺改进，总体阶段可以分为从非晶硅（a-Si）TFT 到多晶硅（p-Si）TFT，而多晶硅 TFT 也经历了从高温多晶硅（HTPS）TFT - 低温多晶硅（LTPS）TFT 两个细分阶段。

▲ LCD 屏幕结构图中 TFT 基板的位置（图片来源：友达官网）

TFT 的工艺改进主要是围绕电子迁移率（Electron mobility）这一特性提升，因为更高的电子迁移率意味着更高的像素驱动电流、更小的 TFT 基板晶体管面积（高开口率），利于提升屏幕亮度（能耗相应降低）、满足高分屏需求，同时也更契合电流驱动架构特殊的 OLED 屏幕的需求。

LTPS（低温多晶硅）是目前移动设备广泛采用的 TFT 技术。相比于非晶硅 TFT，LTPS TFT 的电子迁移率提升达数百倍（a-Si TFT 的电子迁移率约为 0.5c㎡/Vs，LTPS TFT 的电子迁移率约为 100c㎡/Vs），屏幕具有高亮度、高解析度的特点，非常适合高分屏智能手机轻薄化的发展趋势。但是 LTPS TFT 也并非完美，它的生产工艺复杂，生产良率相对更低、也无法满足大尺寸屏幕产品的应用（2018 年 4 月发布的华为 Matebook X Pro 的 13.9 英寸屏幕「突破性」地使用了 LTPS TFT 基板，在电池容量缩水的前提下大幅提升了续航能力）。

由于 LTPS 的生产工艺复杂、良率低，所以在低端的 a-Si 和高端的 LTPS 基板之外，出现了基于 a-Si TFT 基板的 IGZO（indium gallium zinc oxide，铟镓锌氧化物）技术。IGZO 是应用于 TFT 的沟道层材料，属于金属氧化物（Oxide）面板技术，电子迁移率介于 a-Si 和 LTPS 之间（约为 10c㎡/Vs），不过它拥有以下特点：

• 工艺温度低，制备简单
• 可见光波段全透明
• 弯曲性能好
• 无屏幕尺寸限制，可用作大尺寸屏幕基板

而且，最重要的是，IGZO 漏电电流小，所以可以采用间歇驱动（Interval Driving）的方式驱动像素，也就是说，IGZO 如果在相邻帧画面的部分像素点没有变化时，不需要和 LTPS 基板一样重新对像素进行开关再重新驱动，所以能耗相比于 LTPS TFT 更低。

不过由于和 LTPS TFT 有着电子迁移率相差近 10 倍的天然劣势，所以 IGZO 技术之前更多是被应用于中低端智能手机屏幕，直到苹果在 Apple Watch Series 4 上将它和 LTPS 技术结合开发出了 LTPO TFT。

事实上，在出乎意料地将 Apple Watch Series 4 替换为 LTPO TFT 屏幕之前，苹果早已经在进行相关的技术研发和专利储备。从 2014 年开始，苹果陆续申请了三项与 LTPO 技术相关的专利，分别为 2014 年申请的《 具有半导体氧化物和硅薄膜晶体管的 OLED 面板》、2015 年申请的《 采用硅和半导体氧化物薄膜晶体管的显示面板》和 2018 年申请的《 混合 TFT 工艺流程中保护半导体氧化物方法》。

相比于 LTPS 更低的能耗需求可能是苹果独力开发 LTPO 的最大动力，毕竟在电池技术没有获得太大突破的背景下，「节流」是提升移动设备续航能力的唯一选择的。

目前已知的 LTPO TFT 制备工艺是在 LTPS TFT 基板上形成 IGZO 的氧化物层，但是由于 LTPS 本身工艺复杂，所以目前上游产业链并没有完整的技术储备支撑 LTPO TFT 大规模商用，但是从 Apple Watch Series 4 开始应用 LTPO TFT 工艺来看，苹果应该已经攻克了制备 LTPO TFT 的技相关术难题。

▲ 苹果专利文件中展示的 LTPO TFT 的结构图

根据苹果之前申请的专利说明，苹果研发的 LTPO TFT 将采用 LPTS 作为开关 TFT，而 IGZO 则作为驱动 TFT。当相邻单帧画面的像素没有变化时，IGZO 驱动 TFT 将保持电压而不被刷新，以此在保留 LTPS 高响应速度的同时降低屏幕的整体能耗。

根据 IHS Markit 的报告数据，相比于 LTPS TFT 屏幕，LTPS TFT 屏幕的能耗能够降低 5% - 15%，用实际体验量化，可以视为相同续航时长下 LPTO 可以驱动 19.5:9 的屏幕、而 LTPS 只能驱动 16:9 的屏幕，或者相同屏幕尺寸下 LTPO TFT 屏幕续航 100 小时、而 LTPS TFT 屏幕只有 90 小时。

▲ LTPO 能够大幅降低屏幕能耗（图片来源：IHS Markit）

虽然 LTPO TFT 屏幕不能独享 Apple Watch Series 4 功耗降低的荣光，但是从大规模应用来说，至少苹果本身对 LTPO TFT 技术是认可的。下一步，我们也许可以期待使用 LTPO TFT OLED 屏幕的 iPhone 能有更长的续航表现了。