أصبحت شاشات ترانزستور الأغشية الرقيقة (TFT) شائعة الاستخدام في الأجهزة الإلكترونية الحديثة، من الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية إلى أجهزة التلفزيون وشاشات الحاسوب. تتميز هذه الشاشات بجودة صور عالية، وأوقات استجابة سريعة، وكفاءة عالية في استهلاك الطاقة، مما يجعلها خيارًا شائعًا لتطبيقات متنوعة. لفهم مبادئ عمل شاشات TFTمن الضروري فهم العديد من المفاهيم الأساسية المشتركة بين هذه الأجهزة. في هذه المقالة، سنناقش بعض الجوانب الأساسية لشاشات TFT، بما في ذلك بنية البكسل، وتقنية اللوحة الخلفية، وحساسية اللمس، وتمثيل الألوان.
- هيكل بكسل
تتكون شاشة TFT من ملايين البكسلات الصغيرة التي تُشكّل صورةً عند إضاءتها بمصدر إضاءة خلفية. يتكون كل بكسل من ثلاث بكسلات فرعية، لكلٍّ من الأحمر والأخضر والأزرق (RGB). تُحدد شدة كل بكسل فرعي لون المنطقة المقابلة وسطوعها على الشاشة. ومن خلال التحكم في التيار الكهربائي المتدفق عبر كل بكسل فرعي، تُنتج شاشة TFT مجموعةً واسعةً من الألوان والظلال.
عادةً ما يكون هيكل البكسل في شاشات TFT مُرتَّبًا على شكل مصفوفة، مع صفوف وأعمدة من البكسلات. يُحدِّد عدد الصفوف والأعمدة دقة الشاشة، والتي تُعبَّر عنها عادةً بالعرض والارتفاع بالبكسل (مثلًا، 1920×1080). تعني الدقة الأعلى عدد بكسلات أعلى في البوصة (PPI)، مما ينتج عنه صورة أكثر وضوحًا وتفصيلًا.
- تقنية اللوحة الخلفية
اللوحة الخلفية لشاشة TFT مسؤولة عن التحكم في التيار الكهربائي المتدفق عبر كل بكسل فرعي، وبالتالي تحديد لونه وسطوعه. هناك نوعان رئيسيان من تقنيات اللوحة الخلفية المستخدمة في شاشات TFT: المصفوفة السلبية والمصفوفة النشطة.
تستخدم شاشات المصفوفة السلبية (PM) شبكة بسيطة من ترانزستورات الأغشية الرقيقة (TFTs) للتحكم في تدفق التيار إلى كل بكسل فرعي. ولأن كل صف أو عمود من البكسلات يشترك في ترانزستور TFT واحد، فإن شاشات PM أقل تكلفة في الإنتاج، ولكنها تتميز بزوايا رؤية محدودة وأوقات استجابة أبطأ مقارنةً بشاشات المصفوفة النشطة (AM).
تستخدم شاشات المصفوفة النشطة شاشة TFT منفصلة لكل بكسل فرعي، مما يتيح تحكمًا دقيقًا في لونها وسطوعها. ينتج عن ذلك جودة صورة أفضل، وزوايا رؤية أوسع، وأوقات استجابة أسرع من شاشات المصفوفة النشطة. تُعد شاشات المصفوفة النشطة أكثر تعقيدًا وتكلفة في التصنيع، ولكنها تُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات المتطورة، مثل أجهزة التلفزيون عالية الدقة (HDTVs) وشاشات الكمبيوتر.
- حساسية اللمس
تُعد حساسية اللمس ميزةً مهمةً في العديد من شاشات TFT الحديثة، إذ تتيح للمستخدمين التفاعل مع الجهاز باستخدام أصابعهم أو قلمهم. هناك نوعان رئيسيان من تقنيات حساسية اللمس المستخدمة في شاشات TFT: المقاومة والسعوية.
تعتمد شاشات اللمس المقاومة على طبقة من مادة موصلة تتغير مقاومتها عند لمسها بإصبع المستخدم أو قلمه. يُحدد موضع اللمس بقياس تغير المقاومة في نقاط متعددة على الشاشة. شاشات اللمس المقاومة غير مكلفة نسبيًا وسهلة التصنيع، لكن دقتها محدودة وتتطلب سطحًا صلبًا للتشغيل السليم.
تستخدم شاشات اللمس السعوية مجموعة من الأقطاب الكهربائية للكشف عن وجود إصبع المستخدم أو قلمه عن طريق قياس السعة بينهما. تتميز شاشات اللمس السعوية بدقة أعلى، ويمكن تشغيلها على الأسطح الناعمة، إلا أن تصنيعها أكثر تعقيدًا وتكلفة من شاشات اللمس المقاومة.
- تمثيل الألوان
تستخدم شاشات TFT تقنيات متنوعة لعرض الألوان بدقة على الشاشة. إحدى الطرق الشائعة هي خلط الألوان الإضافي، حيث يُدمج الضوء الأحمر والأخضر والأزرق بدرجات متفاوتة من الشدة لإنتاج مجموعة واسعة من الألوان. تعتمد هذه الطريقة على مبدأ أن أعيننا ترى ألوانًا مختلفة عند تعرضها لمجموعات مختلفة من الضوء الأحمر والأخضر والأزرق.
هناك طريقة أخرى تُستخدم في شاشات TFT تُسمى خلط الألوان الطرحي، حيث تُنتَج الألوان بإزالة أطوال موجية معينة من الضوء الأبيض باستخدام أصباغ. تُستخدم هذه الطريقة عادةً في الطباعة والرسم، ولكنها أقل كفاءة من خلط الألوان الجمعي في الشاشات الرقمية نظرًا لمحدودية توافر الأصباغ التي تُطابق الطيف الكامل للضوء المرئي.
في الختام، يُعد فهم المفاهيم الأساسية الشائعة في شاشات TFT أمرًا بالغ الأهمية لأي مهتم بالأجهزة الإلكترونية وتقنياتها الأساسية. فمن خلال فهم مبادئ بنية البكسل، وتقنية اللوحة الخلفية، وحساسية اللمس، وتمثيل الألوان، يُمكن للمرء أن يتعمق في فهم تعقيد وتطور شاشات TFT الحديثة. ومع استمرار تطور التكنولوجيا، يُمكننا توقع ميزات وقدرات أكثر تطورًا في الأجيال القادمة من شاشات TFT.
