أحدثت تقنية شاشات الكريستال السائل الترانزستورية (TFT-LCD) ثورةً في عالم أجهزة العرض، حيث توفر صورًا عالية الجودة وكفاءة في استهلاك الطاقة. وقد ساهم نجاح شاشات TFT-LCD يمكن أن يُعزى ذلك إلى تركيبتها الفريدة من المواد، التي تتكامل معًا لخلق تجربة عرض فائقة. في هذه المقالة، سنتعمق في تركيب مادة شاشات TFT، ونستكشف مكوناتها المختلفة وكيف تُسهم في الأداء العام للشاشة.
تتكون شاشة TFT-LCD من عدة مكونات رئيسية، تشمل وحدة إضاءة خلفية، وطبقة فلتر ألوان، وطبقة مصفوفة ترانزستور غشائي رقيق (TFT)، وطبقة من الكريستال السائل. يلعب كل مكون دورًا حاسمًا في تحديد جودة الشاشة ووظائفها. دعونا نلقي نظرة فاحصة على كل مكون وتركيبه.
وحدة الإضاءة الخلفية
وحدة الإضاءة الخلفية مسؤولة عن توفير الإضاءة للشاشة، مما يُمكّن المستخدم من عرض المحتوى عليها. أكثر أنواع الإضاءة الخلفية شيوعًا في شاشات TFT-LCD هو إضاءة LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء). تتكون إضاءة LED الخلفية من عدة رقائق LED صغيرة تُصدر الضوء عند مرور تيار كهربائي عبرها. تُرتب هذه الرقائق في صفوف وأعمدة، مما يُشكل هيكلًا شبكيًا يوزع الضوء بالتساوي على الشاشة.
تتميز الإضاءة الخلفية LED بمزايا عديدة مقارنةً بتقنيات الإضاءة الخلفية التقليدية، مثل مصابيح الفلورسنت الكاثودية الباردة (CCFL). فهي أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة، وتتمتع بعمر افتراضي أطول، ويمكن التحكم فيها بشكل فردي لتحقيق تباين ودقة ألوان أفضل.
ركيزة مرشح اللون
ركيزة مرشح الألوان هي طبقة رقيقة من مادة شفافة، عادةً ما تكون زجاجية أو بلاستيكية، مطلية بأصباغ مجهرية تمتص أطوالًا موجية محددة من الضوء بشكل انتقائي. هذا يسمح للشاشة بإنتاج ألوان مختلفة من خلال التحكم في كمية الضوء المار عبر كل مرشح ألوان.
تتكون ركيزة مرشح الألوان من ثلاثة مرشحات ألوان أساسية: الأحمر والأخضر والأزرق (RGB). تُرتّب هذه المرشحات وفق نمط يُعرف باسم مصفوفة باير، مما يُساعد على تقليل أنماط المواريه وتحسين جودة الصورة. بالإضافة إلى مرشحات RGB، تتضمن بعض شاشات TFT-LCD أيضًا بكسلات فرعية بيضاء تُحسّن السطوع والتباين.
ركيزة مصفوفة ترانزستور الأغشية الرقيقة
تُعدّ ركيزة مصفوفة ترانزستور الأغشية الرقيقة (TFT) جوهر شاشات TFT-LCD، وهي المسؤولة عن التحكم في تدفق الإشارات الكهربائية التي تُشغّل الشاشة. تتكون ركيزة مصفوفة TFT من طبقة من مادة شبه موصلة، عادةً ما تكون من السيليكون غير المتبلور أو السيليكون متعدد البلورات منخفض الحرارة (LTPS)، والتي تُشكّل الطبقات النشطة للترانزستورات.
كل ترانزستور في ركيزة مصفوفة TFT متصل بقطب بكسل، يقع على الجانب المقابل للركيزة. يُغطى قطب البكسل بطبقة من غشاء المحاذاة، مما يساعد على محاذاة جزيئات البلورة السائلة والتحكم في اتجاهها.
طبقة الكريستال السائل
تقع طبقة البلورات السائلة بين ركيزة مرشح الألوان وركيزة مصفوفة TFT، وهي مسؤولة عن تعديل الضوء المار عبر الشاشة. البلورات السائلة مركبات عضوية لها خصائص مشابهة للسوائل والمواد الصلبة، مما يسمح لها بتغيير اتجاهها استجابةً لمجال كهربائي مُطبّق.
تتكون طبقة البلورات السائلة من ملايين جزيئات البلورات السائلة الصغيرة، المتراصة بالتوازي عند عدم تطبيق جهد كهربائي. عند تطبيق جهد كهربائي على طبقة البلورات السائلة، يتغير اتجاه الجزيئات، مما يؤدي إما إلى حجب الضوء أو السماح بمروره. تُعرف هذه العملية بالاستقطاب، وهي ما يُمكّن شاشات TFT-LCD من إنتاج الصور.
في الختام، يُعد تركيب مادة شاشة TFT تفاعلاً معقدًا بين مكونات مختلفة، يُسهم كل منها في الأداء العام وجودة الشاشة. بدءًا من وحدة الإضاءة الخلفية LED ووصولًا إلى طبقة الكريستال السائل، يلعب كل عنصر دورًا محوريًا في توفير تجربة عرض مذهلة بصريًا وموفرة للطاقة. ومع استمرار تطور التكنولوجيا، نتوقع مزيدًا من التحسينات في تركيب شاشات TFT-LCD، مما يؤدي إلى دقة أعلى، وأوقات استجابة أسرع، وكفاءة طاقة أفضل.
