¿Cómo funciona LCD?

¿Qué son los cristales líquidos?

Paneles LCD se pueden categorizar como pantallas planas. Lo que los diferencia de otras tecnologías de visualización es la capa de material de cristal líquido que contienen. En esta fina capa, las moléculas de cristal líquido se alinean entre dos sustratos de vidrio. En las superficies internas de cada uno de esos sustratos se encuentran electrodos que controlan los portadores de carga como electrones que luego interactúan con los cristales líquidos, creando un campo eléctrico que los atraviesa; esto, a su vez, puede cambiar la alineación de los cristales, cambiando también el comportamiento general de las moléculas. En los lados opuestos del sustrato, se utilizan polarizadores para controlar los niveles de paso de la luz, lo que afecta la imagen general de la pantalla.

¿Cómo funcionan las pantallas de cristal líquido?

A diferencia de los monitores CRT, los monitores LCD no pueden iluminarse solos, y por eso requieren una fuente de luz: la luz de fondo. Esta luz de fondo está hecha con mayor frecuencia de los conocidos LED que significan diodos emisores de luz. Procedente de la luz de fondo, la luz se mueve a través del polarizador posterior y el sustrato posterior, hacia los cristales líquidos. Ahora, las ondas de luz pueden comportarse de varias maneras. La luz de fondo utilizada en las pantallas LCD puede ser luz de fondo LED (diodo emisor de luz) o luz de fondo CCFL (lámpara fluorescente de cátodo frío). Las luces de fondo LED usan menos energía, lo que se vuelve más popular, mientras que CCFL tiene un costo más bajo para pantallas LCD de gran tamaño, como televisores LCD grandes. Recientemente, la tecnología de puntos cuánticos se utiliza para aumentar el contraste de la pantalla LCD.

Los electrodos son los factores que controlan el comportamiento del cristal líquido y, por lo tanto, también el comportamiento de la luz. Al conducir o no conducir una corriente hacia la capa de cristal, la luz puede o no pasar a través de los cristales líquidos de una manera que permita el paso a través del polarizador. Debido a esta función, los electrodos en Las pantallas LCD a menudo están hechas de óxido de indio y estaño. (ITO). ITO tiene buenas propiedades conductoras y también puede convertirse en un electrodo transparente que es esencial para la apariencia de las pantallas en la actualidad.

La forma en que los electrodos afectan la alineación del cristal líquido puede variar según el método de alineación utilizado (retorcido nemático, multidominio, en plano sde las brujas). Por ejemplo, los cristales líquidos nemáticos torcidos se orientan en un torcimiento cuando no hay un campo eléctrico presente que luego polariza la luz que pasa a través de la capa; cuando los electrodos apliquen el campo en su totalidad, el giro se enderezará, ya no polarizará la luz, por lo que no pasará luz. En cada uno de estos tipos de alineación, los electrodos se colocan de manera diferente dentro de la estructura, alterando las propiedades de la pantalla, como el ancho del ángulo de visión, el consumo de energía y el tiempo de respuesta. A pesar de estos diferentes métodos de alineación, el propósito de la capa de cristal líquido sigue siendo el mismo: polarizar la luz para que la luz polarizada pase a la superficie de la pantalla. Al polarizar la luz transmitida desde la luz de fondo, las moléculas de cristal líquido juegan un papel en la cantidad de luz que pasa a través de los filtros polarizadores, ya sea toda, ninguna o una cantidad parcial.

Crédito de la foto: cortesía de HamRadioSchool.com

Para pantallas a color, hay un paso adicional entre la polarización y la interacción con el polarizador. Después de la polarización en la capa de cristal, la luz pasa a través de un filtro de color RGB (rojo verde azul). Las pantallas LCD funcionan mediante el uso de píxeles individuales para mostrar imágenes, en movimiento o estacionarias. Cada píxel mostrará un color mezclado por el filtro de color RGB con el filtro de cada color asociado con uno de los subpíxeles del píxel. Los subpíxeles son donde se determina el grado de luz, afectando así el grado de protagonismo de su respectivo color. Con los grupos de subpíxeles combinados en un píxel, los colores RGB se mezclarán de cierta manera para crear un color de píxel que luego funcionará con otros píxeles para finalmente crear la imagen que se ve en el dispositivo de visualización.

 

Como se mencionó anteriormente, hay varias formas de alinear la capa de cristal líquido y cada una de estas técnicas crea un tipo diferente de LCD. por ejemplo, el TNLCD, siendo una de las opciones más baratas pero también más rápidas, se ha vuelto muy útil en pantallas de juegos donde existe una demanda de frecuencias de actualización de gráficos y tiempos de respuesta rápidos.

La tecnología LCD también ha encontrado un propósito en la industria automotriz (tablero de instrumentos del automóvil y pantallas) y la industria médica (imágenes de radiología).