¿Qué es la tecnología de visualización Twisted Nematic?

Para comprender completamente la tecnología TN LCD (Pantalla de cristal líquido nemático de giro), primero entenderemos qué es el cristal líquido nemático.

Puede encontrar más información sobre la tecnología LCD aquí:

 

¿Qué es el cristal líquido nemático?

Todos sabemos que el agua (la fórmula química es H2O) tiene 3 estados: Sólido (hielo), Líquido (agua) y Gas (Vapor). El estado líquido es isótropo, lo que significa que sus propiedades son uniformes en todas las direcciones: el resultado de H2O moléculas en constante movimiento aleatorio. El estado sólido es cristalino, todas las moléculas de H2O tienen su posición fija, es anisótropo; Las propiedades ópticas y de otro tipo, como la conductividad térmica y eléctrica, varían con la dirección.

El estado de cristal líquido nemático es un estado único que no está incluido en los 3 estados anteriores. Es un estado entre los estados cristalino (sólido) e isotrópico (líquido). Incluso en el estado de cristales líquidos, hay varios tipos de estados de cristal líquido, como se muestra a continuación.

Fase nemática

La fase de cristal líquido nemático se caracteriza porque las moléculas mantienen el orden general de tender a apuntar en la misma dirección. Tiene un orden unidimensional. Ver Fig.1

Fase esméctica

En la fase esméctica, las moléculas muestran un orden bidimensional que no está presente en la nemática. Las moléculas mantienen la orientación general de los nemáticos, pero también tienden a alinearse en capas o planos. Es el estado entre nemático (orden unidimensional) y estado sólido (orden tridimensional). Consulte la figura 1.

Fase colestérica

La fase de cristal líquido colestérica (o nemática quiral) es típicamente las moléculas están orientadas direccionalmente y apiladas en un patrón helicoidal, con cada capa girada en un ligero ángulo con respecto a las que están arriba y abajo. Consulte la figura 1.

Cristal líquido nemático

Figura 1. Fases nemática, esméctica y colestérica

 

En tecnología de pantalla LCD, solo el cristal líquido nemático tiene un uso práctico y el cristal líquido colestérico está dopado con una pequeña cantidad para ayudar a que las moléculas de cristal líquido nemático se retuerzan. Ese es el origen del término “Twisted Nematic” o TN para Nematic Display en resumen.  

 

¿Qué es la pantalla TN (Nemática torcida)?

Cómo funciona la pantalla TN

Una más El panel LCD TN simple contiene dos polarizadores, dos sustratos de vidrio con electrodos transparentes, ITO (óxido de indio y estaño) y una fina capa de material de cristal líquido intercalada entre los electrodos. Ver Fig.2

Pantalla nemática torcida

Fig.2 Cómo funcionan los paneles TN

 

Cuando el voltaje está apagado, la luz natural de la fuente de luz atraviesa el polarizador superior para convertirse en luz lineal polarizada. Cuando se encuentra con moléculas nemáticas de cristal líquido, se retuerce con la capa de torsión de cristal líquido. Después de girar 90o, atraviesa el cristal inferior y llega al polarizador inferior. Como la luz polarizada está en posición paralela con el polarizador inferior, atraviesa el polarizador y podemos ver la luz (píxel blanco o gris).  

 

Cuando el voltaje está encendido, la molécula de cristal líquido estará perpendicular a la superficie del vidrio y perderá su torsión bajo el campo eléctrico. Cuando la luz polarizada se encuentra con la capa de cristal líquido nemático, mantiene la transmisión original sin torcerse.. Será bloqueado por el polarizador inferior ya que la luz lineal y el polarizador inferior están en posición perpendicular. Vemos la luz (píxel negro)

De lo anterior entendemos:

  • Por qué llamamos TN a la pantalla giratoria, ya que gira 90o,
  • Obtenemos una visualización positiva arriba, que son caracteres negros sobre fondo blanco o gris.

Paneles de vidrio tener dos modos. Modo positivo (caracteres negros sobre fondo blanco/gris) o modo negativo (caracteres blancos/grises sobre fondo negro). La razón por la que la pantalla LCD TN no puede obtener un fondo blanco de papel es el hecho de que la polarización corta la mayor parte de la luz, solo del 20 % al 40 % de la luz puede pasar a través de una pantalla LCD TN.

 

Ventajas y desventajas de la tecnología de visualización TN

Ventajas:

  • – Bajo coste: Los materiales utilizados son de bajo coste y el proceso de fabricación es sencillo.
  • – Bajo consumo de energía: el manejo de la pantalla TN es simple y las frecuencias de actualización pueden ser lentas, lo que lo hace amigable para dispositivos portátiles y alimentados por batería.
  • – Tiempo o velocidad de respuesta más rápidos: las pantallas LCD TN incluso se pueden usar para persianas ligeras, cascos para soldar y monitores de juegos.
  • – Amplio rango de temperatura de operación: las pantallas LCD TN se pueden usar para entornos extremos con rango de temperatura de operación -40 oC a + 90 oC.
  • – Legibles a la luz del sol: las pantallas LCD TN se pueden construir fácilmente para aplicaciones legibles a la luz del sol agregando polarizadores reflectantes o transflectivos.

 

Desventajas:

  • – Relación de contraste baja: los paneles de visualización TN tienen un contraste deficiente.
  • – Ángulo de visión: las pantallas LCD TN tienen un ángulo de visión deficiente, especialmente una dirección del ángulo de visión que no se puede utilizar en absoluto. Es por eso que tenemos que definir el ángulo de visión de las pantallas LCD TN en la aplicación como las 6 o las 12 en punto.
  • – Capacidad de multiplexación limitada para pantallas LCD TN pasivas: esa es la razón por la que las pantallas LCD TN se utilizan principalmente para aplicaciones simples y de gama baja, como relojes de bajo costo, calculadoras, medidores de servicios públicos, etc.

 

Tecnología TN combinada con Tecnología TFT que se puede utilizar para aplicaciones de alta resolución y tiene un gran éxito comercial en el mercado actual. LCD TFT TN, también llamados LCD TFT en el mercado, son de bajo costo y se utilizan principalmente para computadoras portátiles, monitores de computadora, monitores médicos y otras pantallas de uso general, etc. gracias a su bajo costo. Pero para el mercado de gama alta, la tecnología TN se enfrenta a una competencia cada vez mayor de la tecnología IPS (In-Plane Switching) y la tecnología de pantalla VA (alineación vertical). Los monitores IPS tienen mucho mejor ángulo de visión, contraste, saturación de color y reproducción de color en comparación con los monitores TFT.

 

La tecnología TN TFT también se enfrenta a un desafío cada vez mayor por parte de AMOLED (Active Matrix OLED). Ahora, las pantallas micro LED también están emergiendo en el mercado. Las pantallas LCD TFT de matriz activa tipo TN se enfrentan a la presión del mercado de pantallas de gran tamaño. Pero creemos que la pantalla TN estará disponible en el mercado durante mucho tiempo gracias a su bajo costo, bajo consumo de energía y fácil de producir y usar.

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