هل تساءلت يومًا عن كيفية ظهور الصور الواضحة على هاتفك الذكي أو شاشة الكمبيوتر أو الأجهزة الذكية؟ الإجابة على الأرجح تكمن في أربعة أحرف: TFT LCD . هذه التكنولوجيا التحويلية تحدث ثورة في التجارب البصرية، ولكن كيف تعمل بالضبط؟

برزت شاشة الكريستال السائل ذات الترانزستور ذي الأغشية الرقيقة (TFT LCD) كنجمة في تكنولوجيا العرض. يكمن في جوهرها الترانزستور ذو الأغشية الرقيقة (TFT)، وهو جهاز أشباه موصلات يعزز الكفاءة والاتفاقية وفعالية التكلفة. على عكس شاشات المصفوفة السلبية، يمنح تصميم المصفوفة النشطة لشاشة TFT LCD كل بكسل تحكمًا خاصًا به في الترانزستور.

يعمل الهيكل الفريد للـ TFT على إيداع مواد أشباه الموصلات على ركائز زجاجية أو بلاستيكية، مما يخلق مكونات رقيقة ومرنة مثالية لشاشات العرض عالية الدقة. تتحكم هذه المفاتيح المجهرية بدقة في سطوع البكسل عن طريق تنظيم تدفق التيار الكهربائي.

مثل دمج شاشة TFT LCD مع تكنولوجيا اللوحات المسطحة بداية تراجع شاشات أنبوب الأشعة المهبطية (CRT) الضخمة. في حين أن أجهزة CRT قدمت ألوانًا نابضة بالحياة، إلا أن وزنها واستهلاكها للطاقة لم يتمكنا من منافسة المظهر النحيف لكريستال سائل وكفاءة الطاقة.

تستخدم شاشات الكريستال السائل جزيئات ذات خصائص بصرية فريدة للتحكم في انتقال الضوء. عانت شاشات الكريستال السائل المبكرة من التباين وزوايا الرؤية حتى قدمت تقنية TFT الحل من خلال التحكم في المصفوفة النشطة.

1. طبقة الركيزة الزجاجية TFT

   تتميز الطبقة الأساسية بمصفوفة ترانزستور TFT من السيليكون غير المتبلور على الزجاج. يقترن كل ترانزستور بوحدة بكسل فرعية، مما يتحكم في تطبيق الجهد من خلال أقطاب البكسل المصنوعة من أكسيد القصدير والإنديوم الشفاف (ITO).

2. طبقة مرشح الألوان RGB

   يستضيف الزجاج الأمامي مرشحات الأحمر والأخضر والأزرق التي تنشئ كل بكسل. تكمل الأقطاب الكهربائية المطابقة الدائرة، مع ضمان ITO لكل من التوصيل وانتقال الضوء.

3. طبقة الكريستال السائل

   بين هذه الطبقات، تعمل البلورات السائلة - بخصائصها الهجينة السائلة البلورية الفريدة - كصمامات ضوئية. يؤدي محاذاتها، التي يتم التحكم فيها بواسطة المجالات الكهربائية، إلى معالجة استقطاب الضوء لإنشاء صور.

في وضع "الأبيض العادي"، يسمح الترتيب الملتوي النمطي (TN) الافتراضي بمرور الضوء. يؤدي تطبيق الجهد إلى إعادة محاذاة البلورات، مما يحجب الضوء لإنشاء حالات مظلمة. ينتج الجهد المتغير تدرجات رمادية من خلال تأثير النيماتيك الملتوي.

في حين أن تقنية TN توفر كفاءة التكلفة وأوقات استجابة سريعة، فإن دقتها اللونية وزوايا الرؤية تتخلف عن بدائل التبديل داخل المستوى (IPS). تقوم IPS بمحاذاة البلورات بالتوازي مع الأقطاب الكهربائية، مما يحسن دقة الألوان وزوايا الرؤية بتكلفة أعلى.

نظرًا لأن شاشات الكريستال السائل لا تنبعث منها ضوء، فإن الإضاءة الخلفية - عادةً تقنية LED أو تقنية OLED الناشئة - توفر الإضاءة الأساسية. يمر الضوء الأبيض الخلفي عبر المستقطبات ومرشحات الألوان لإنشاء الصورة الملونة النهائية.

تعمل وحدات البكسل الفرعية الثلاث لكل بكسل مثل المكثفات المجهرية. تستخدم TFTs، كترانزستورات تأثير المجال، جهد البوابة لتنظيم التيار من المصدر إلى المصرف، والتحكم بدقة في سطوع كل بكسل فرعي. تتحد هذه المجموعة الثلاثية RGB لإنتاج طيف الألوان الكامل.

تستمر شاشة TFT LCD في التطور، مع التقدم في الدقة والتباين وكفاءة الطاقة. نظرًا لأن التكنولوجيا تتقارب مع ابتكارات OLED و micro-LED، فإنها تعد بتجارب بصرية أكثر انغماسًا عبر الإلكترونيات الاستهلاكية والتصوير الطبي والتطبيقات الصناعية.