صفحه نمایش LTPO چیست و چگونه به صرفه‌جویی در باتری کمک می‌کند؟

نمایشگرهایی که از نرخ نوسازی بالا پشتیبانی می‌کنند درچند سال گذشته به‌طور گسترده‌ای در تولید محصولات مختلف و حتی گوشی‌های هوشمند ارزان‌قیمت مورد استفاده قرار گرفته‌اند. درحالیکه نرخ نوسازی بالاتر باعث می‌شود کار با گوشی هوشمند سریع‌تر و روان‌تر به‌نظر برسد اما این فناوری معایب بزرگی هم دارد که مهم‌ترین آن مصرف بیشتر انرژی و تخلیه‌ی سریع‌تر باتری است. خوشبختانه صنعت نمایشگرها راهکاری برای کاهش این مشکل ارائه کرده که آن را با عنوان LTPO یا «اکسید پلی‌کریستال با دمای پایین» می‌شناسیم.

به گزارش اندروید اوتوریتی، نمایشگرهای LTPO نسبت به فناوری‌های قبلی، کارآمدتر بوده و برای دستگاه‌های قابل حمل مثل گوشی‌های هوشمند، گزینه‌ای ایده‌آل محسوب می‌شوند. تعداد انگشت‌شماری از گوشی‌های هوشمند پرچم‌دار سامسونگ و وان‌پلاس از مدتی قبل به صفحه‌نمایش‌های LTPO مجهز شده‌اند و احتمالا به‌زودی استفاده از این فناوری در دستگاه‌های میان‌رده و حتی پایین‌رده افزایش خواهد یافت.

در این مقاله قصد داریم روش کارکرد نمایشگرهای LTPO را بررسی کنیم تا ببینیم این فناوری چه مزایای متفاوتی ارائه می‌کند و چرا ممکن است تمایل داشته باشید این نوع نمایشگرها در گوشی هوشمند بعدی‌تان مورد استفاده قرار گیرد.

قبل از اینکه بتوانیم درمورد مزیت‌های LTPO صحبت کنیم، ابتدا باید نحوه‌ی عملکرد پنل‌های سنتی را درک کنیم. خوشبختانه برای شناخت نحوه‌ی عملکرد نمایشگرهای سنتی نیازی به توضیح پیچیده نیست. صفحه‌نمایش‌های OLED که سامسونگ آن‌ها را امولد (AMOLED) نیز می‌نامد، از سه لایه تشکیل شده‌اند: لایه‌ی انتشار ارگانیک، سطح شیشه‌ای محافظ و یک صفحه‌ی پشتی که نحوه‌ی رفتار هر پیکسل را کنترل می‌کند. مورد دوم جایی است که فناوری LTPO وارد عمل می‌شود.

صفحه‌های پشتی OLED از ترانزیستورهای لایه‌ی نازک یا TFT ساخته شده‌اند. ترانزیستورها اساسا قطعات الکتریکی کوچک‌شده‌ای هستند که منطق یک مدار را ارائه می‌دهند. پردازنده‌های مدرن امروزی مثل تراشه‌هایی که در گوشی‌های هوشمند و لپ‌تاپ شما مورد استفاده قرار گرفته‌اند، میلیاردها ترانزیستور در خود جای داده‌اند. این ترانزیستورها با بازگشت به صفحه‌نمایش‌های OLED دو عملکرد اصلی به عهده دارند که شامل روشن یا خاموش کردن پیکسل‌های جداگانه و حفظ سطح روشنایی تنظیم شده‌ی پیکسل‌ها است.

صنعت نمایشگرها در طول دهه‌ی گذشته پیاده‌سازی TFT را چندین‌بار پشت سر گذاشته است که شامل تکنولوژی‌هایی مثل سیلیکون آمورف (a-Si)، سیلیکون پلی‌کریستال با دمای پایین (LTPS)، و اکسید روی گالیم‌ایندیم (IGZO) می‌شود. شایان ذکر است هرکدام از این فناوری‌ها نقاط قوت و ضعف خود را دارند.

نمایشگرهای گوشی‌های هوشمند تا همین چند وقت پیش برای بخش پشتی خود از فناوری‌های ترانزیستور لایه‌ی نازک LTPS یا IGZO استفاده می‌کردند.

فناوری IGZO TFT به‌طور خاص به‌دلیل اندازه‌ی بزرگ‌تر، بازده انرژی بالایی ارائه می‌دهد. علاوه‌بر این، فناوری یاد شده نسبت به LTPS TFT که در نیم دهه‌ی گذشته توسط شرکت‌های زیادی مورد استفاده قرار گرفته است، تاحدودی گران‌تر است. با این‌حال، صرفه‌جویی در مصرف انرژی ارزش بررسی مجدد به این فناوری را دارد. IGZO TFT می‌تواند پنل‌های OLED را با نرخ نوسازی بسیار پایین (یک هرتز) کنترل کند. مسلما این ویژگی برای دستگاه‌هایی مثل گوشی‌های هوشمند که منبع انرژی آن‌ها محدود است یک قابلیت بسیار مفید محسوب می‌شود.

اگرچه امکان ساخت نمایشگرهایی که از صفحه‌ی پشتی IGZO بهره می‌برند وجود دارد، اما بسیاری از شرکت‌ها در صنعت نمایشگرها به‌جای آن از پیاده‌سازی ترکیبی به‌نام اکسید پلی‌کریستال با دمای پایین (LTPO) بهره می‌برند. به‌زبان ساده‌تر، LTPO ترکیبی از دو فناوری نمایشگر موجود LTPS و IGZO است.

استفاده از فناوری LTPO باعث تولید نمایشگرهایی شده است که می‌تواند طیق گسترده‌ای از نرخ نوسازی از یک هرتز تا ۱۲۰ هرتز و فراتر از آن را کنترل کند، بنابراین دستگاه‌هایی که از این نوع نمایشگرها بهره می‌برند، قابلیت استفاده از نرخ نوسازی متغیر واقعی (VRR) را خواهند داشت. LTPO همچنین می‌تواند تراکم پیکسلی بالایی را که در نمایشگرهای مبتنی بر فناوری LTPS وجود دارد ارائه دهد.

شایان ذکر است که اپل چند پتنت مربوط به نمایشگرهای LTPO ثبت کرده است. با این‌حال، تولیدکنندگان دیگر قبلا با توسعه‌ی پیاده‌سازی‌های متفاوت‌تر، برای دستیابی به این نتیجه، در این حوزه فعال بوده‌اند. برای مثال، سامسونگ اعلام کرده است گوشی‌های هوشمند پرچم‌دارش از نمایشگر HOP استفاده می‌کنند. HOP مخفف سیلیکون هیبرید اکسید و پلی‌کریستال است ولی کارایی و عملکرد مشابهی با LTPO ارائه می‌دهد که در ادامه‌ی مبحث به آن خواهیم پرداخت.

آیا فناوری LTPO علاوه‌بر مصرف بهینه‌تر انرژی و پشتیبانی از نرخ نوسازی گسترده، مزایای دیگری دارد؟ بسیاری از گوشی‌های هوشمند در حال‌حاضر این امکان را فراهم کرده‌اند که کاربران بتوانند نرخ نوسازی نمایشگر دستگاه را به‌طور دستی تنظیم کنند. پاسخ به این سؤال بسیار ساده است؛ پیاده‌سازی نرخ‌ نوسازی متغیر واقعی، کنترل دقیق‌تری نسبت به دو یا سه گزینه‌ی از یپش تعیین شده ارائه می‌دهد.

بسیاری از دستگاه‌ها از ویژگی‌های نرم‌افزاری مثل نرخ نوسازی تطبیق‌پذیر بهره می‌برند که بین ۶۰ هرتز تا ۱۲۰ هرتز تغییر می‌کند، اما این تطبیق‌پذیری بین دو سطح ثابت، محدود است. با این‌حال، در بسیاری از مواقع امکان دارد بخواهید نمایشگر گوشی شما با نرخ نوسازی متفاوتی نسبت به دو گزینه‌ی ۶۰ و ۱۲۰ هرتز کار کند.

به‌عنوان مثال، ویژگی صفحه‌نمایش همیشه روشن (Always-On Display) را روی گوشی هوشمند خود درنظر بگیرید که محتوای ثابت را برای مدت طولانی با طراحی‌های خاص نشان می‌دهد. در این شرایط نیازی نیست صفحه‌نمایش دستگاه ۶۰ یا ۱۲۰ بار در هرثانیه به‌روزرسانی شود. با این‌حال، نرم‌افزار دستگاه می‌تواند با نرخ نوسازی متغیر در نمایشگرهای LTPO تصمیم بگیرد در صورت نیاز، این میزان به ۱۰ هرتز یا حتی یک هرتز نیز کاهش یابد.

LTPO می‌تواند نرخ نوسازی را برای محتوای ثابت، کاهش دهد و با استفاده از ویژگی‌هایی مثل نمایشگر همیشه روشن، به میزان درخورتوجهی در مصرف انرژی صرفه‌جویی کند.

نرخ نوسازی پایین‌تر همچنین به معنی عدم اجبار کارکرد حداکثری سیستم-روی-چیپ (SoC) دستگاه است. به‌عبارت دیگر، پردازنده‌ی گرافیکی انرژی اضافه‌ای مصرف نخواهد کرد. با نمایشگرهای LTPO، وقتی صفحه‌نمایش را لمس نمی‌کنید یا رسانه‌ای روی آن پخش نمی‌شود، دستگاه می‌تواند میزان به‌روزرسانی و نرخ فریم را کاهش دهد. اکثر پیاده‌سازی‌های نرخ نوسازی تطبیق‌پذیر، سرعت به‌روزرسانی نمایشگر را فقط در محدوده‌ی ۶۰ هرتز تا ۱۲۰ هرتز تنظیم می‌کنند زیرا این نوع نمایشگرها امکان کنترل نرخ نوسازی پایین‌تر را ندارند.

در مجموع صفحه‌نمایش LTPO در مواردی که به‌ نرخ نوسازی خاصی نیاز دارید، چه برای برنامه‌ی اصلی و چه برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی، عملکرد بسیار خوبی از خود نشان خواهد داد. تا این لحظه آمار دقیقی در این زمینه ارائه نشده است، اما اگر تخمین‌ها را درنظر بگیریم، نمایشگرهای LTPO از نظر مصرف انرژی بین ۱۰ تا ۲۰ درصد بهتر عمل می‌کنند.

ساعت هوشمند اپل‌واچ سری ۴ یکی از اولین دستگاه‌هایی بود که در سال ۲۰۱۸ با نمایشگر LTPO معرفی شد. صرفه‌جویی در مصرف انرژی که در اثر استفاده از این فناوری به‌دست آمد، این امکان را به اپل داد که به‌طور هم‌زمان ابعاد نمایشگر را افزایش دهد و از یک باتری کوچک‌تر نسبت به مدل سال قبل بهره ببرد. درحالیکه ممکن است این اقدام در ظاهر غیرمنطقی به‌نظر برسد، اما افزایش کارایی نمایشگر یعنی کاربران هنگام استفاده‌ی روزمره از اپل‌واچ ۴ متوجه هیچ تغییری در عمر باتری این محصول نمی‌شوند.

از آن زمان، نمایشگرهای LTPO در دستگاه‌های متعدد دیگری از جمله آیپد پرو اپل و آیفون ۱۳ مورد استفاده قرار گرفته است. در دنیای محصولات اندرویدی نیز شاهد عرضه‌ی محصولاتی مثل گلکسی اس ۲۱ الترا سامسونگ، گوگل پیکسل ۶ پرو، اوپو فاید ایکس ۳ پرو و وان‌پلاس ۹ پرو بوده‌ایم که همگی از فناوری LTPO بهره می‌برند.

صفحه‌نمایش‌های LTPO به‌ویژه زمانیکه درکنار باتری‌های بزرگ‌تر مورد استفاده قرار گیرند، به تولیدکنندگان اجازه می‌دهند از بودجه‌ی بخش باتری برای مقاصد دیگر بهره ببرند. این مورد اغلب باعث خواهد شد گوشی‌های هوشمند قابلیت‌های دیگری مثل پشتیبانی از 5G را ارائه داده یا از پردازنده‌های قدرتمندتر بهره ببرند. بنابراین اگرچه ممکن است در این شرایط متوجه افزایش واقعی عمر باتری نسبت به مدل‌های قدیمی‌تر نشوید، اما به‌طور کلی یک گوشی هوشمند توانمندتر دریافت خواهید کرد.

همان‌طور که اشاره کردیم، این احتمال وجود دارد که نمایشگرهای LTPO پس از بلوغ این فناوری در گوشی‌های هوشمند میان‌رده نیز مورد استفاده قرار گیرد. این اتفاق در گذشته نیز رخ داده است و استفاده از نمایشگرهای مبتنی بر a-Si TFT در محصولات میان‌رده و حتی پایین‌رده، جای خود را به تکنولوژی‌های جدیدتری مثل LTPS و IGZO دادند.

تا آن زمان می‌توانید به ویژگی نرخ نوسازی تطبیقی که امروزه در بیشتر گوشی‌های هوشمند ارائه شده است تکیه کنید. با این‌حال، LTPO قطعا یک ویژگی مفید و کاربردی است و ارزشش را دارد که هنگام خرید گوشی هوشمند بعدی خود، به آن توجه کنید.