Pantallas de Cristal Líquido
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Las Pantallas de LCD (cristal líquido) están presentes en un sinnúmero de aparatos, desde la limitada imagen que muestra una calculadora de bolsillo hasta televisores con pantallas para proyección de 50 o más pulgadas. Se componen de miles de pequeños Cristales líquidos, que no son sólidos ni líquidos en realidad, sino un estado intermedio.
Sumario
Calculadoras
En equipos de bajo costo, como las calculadoras, se emplean cristales líquidos de “plano común”, ya que siempre muestran el mismo tipo de información.
En las pantallas de computadora o de mayor tamaño se usan LCDs de matriz pasiva y de matriz activa. En el primer caso, se hace pasar corriente eléctrica a través de una malla de conductores arriba y debajo de la placa de cristal líquido. De esta forma, en el punto donde se encuentran las cargas eléctricas, el pequeño cristal líquido se “destuerce”, permitiendo el paso de la luz que viene del fondo. La tecnología de matriz pasiva tiene, sin embargo, dos serias desventajas: el tiempo de respuesta de la señal y el poco control del voltaje. Lo primero implica que cuando se hacen movimientos rápidos en la imagen, por ejemplo, al trasladar el apuntador del ratón de un lugar a otro, se aprecian “fantasmas” en la pantalla, siguiendo al apuntador. Y dado también que el control de voltaje es impreciso, los pixeles que rodean a un punto activado pueden estar recibiendo algo de carga eléctrica, traduciéndose en imágenes con poco contraste. Por su parte, las pantallas LCD de matriz activa poseen transistores y capacitores para cada punto o píxel, lo que facilita un mayor control de qué cristal líquido se activa y cuál no, además de mayor precisión en el grado de polarización de cada cristal, llegando hasta 256 grados de brillantez por píxel.
Pantalla LCD
En dispositivos de color de alta resolución como los modernos monitores LCD y televisores utilizan una estructura de matriz activa. Una matriz de thin-film transistors (TFTs) se agrega a la polarización y a los filtros de color. Cada píxel tiene su propio transistor dedicado, que permitirá a cada línea de la columna acceder a un píxel. Cuando una línea de fila está activada, todas las líneas de la columna están conectadas a una fila de píxeles y una correcta tensión de alimentación es impulsada a todas las líneas de la columna. Cuando la línea de fila se desactiva, la siguiente línea de fila es activada. Todas las líneas de la fila se activan secuencialmente durante una operación de actualización. La matriz activa está dirigida a dispositivos con un mayor brillo y tamaño que a los que se dirige la matriz pasiva (dirigida a dispositivos de pequeño tamaño, y, en general, que tienen tiempos de respuesta más rápidos, produciendo imágenes mucho mejores).
Colores de una Pantalla LCD
Para que la pantalla de LCD muestre colores y variantes de los mismos, se requiere que cada píxel contenga tres subpixeles, uno para cada color básico (rojo, verde y azul). Si en la matriz activa cada subpíxel de cristal líquido puede tener 256 niveles distintos, la cantidad de colores posibles es de 2563, es decir, 16.8 millones. Y tal gama requiere de una importante cantidad de componentes electrónicos en las pantallas de matriz activa.
Proyectores LCD
Existen dos tipos principales de proyectores: los reflectivos, donde la imagen se refleja, amplía y proyecta en una pantalla que forma parte del mismo aparato (algunas televisiones de gran dimensión usan este sistema); y los frontales, en donde la luz de una lámpara de alta intensidad pasa a través de un cristal líquido, para proyectarse en un muro o superficie blanca, de forma muy similar a como operan los equipos en salas de cine.
En ambas familias de proyectores un grupo de lentes magnifica la imagen y la enfoca en la pantalla. En los proyectores de LCD se emplea una fuente de luz que ilumina un panel de cristal líquido, La luz atraviesa el panel por aquellos pixeles que estén activos, bajo el mismo principio de operación de las pantallas de computadoras. Después, el haz de luz pasa por el juego de lentes para enfocarse en la pantalla de proyección. Como se puede apreciar en este caso, el pequeño panel de LCD en el interior de estos proyectores, actúa como una transparencia.
Funcionamiento de la Pantalla de Cristal Liquido
La mayor parte de los compuestos químicos pasa de un estado sólido a un estado líquido, fundiéndose a una temperatura definida. Sin embargo, hay algunas excepciones. En 1888, Friederich Reinitzer, un botánico austríaco, descubrió que un extracto vegetal denominado colesteril bezoato pasaba, al fundirse, por una fase turbia, dentro de un rango de temperatura de más de 30 grados centígrados.
Desde entonces los científicos han descubierto que esta fase llamada "cristal líquido" se produce en varios compuestos bajo diferentes formas. En un cristal sólido, los átomos o moléculas están "ordenados". Esto significa que se ubican en una forma tridimensional regular, formando el enrejado del cristal, con sus átomos o moléculas en posición fija y con orientaciones específicas. Cuando el cristal se funde, este orden desaparece, y la sustancia entra directamente en una fase líquida. Por contraste, un cristal líquido exhibe una fase intermedia en que hay un orden parcial, dentro de un rango de temperatura, antes de pasar a la fase líquida.
En los cristales líquidos (más comunmente usados en pantallas de relojes, calculadoras y computadoras) el desorden en la fase cristal - líquido consiste en moléculas fuera de su posición pero con la misma orientación que tienen en estado sólido. Esto se conoce como fase "nemática" y se encuentra en cristales líquidos, como es el caso de los alquil, alcoxi y cianobifenoles que contienen moléculas elongadas de orientación paralela una respecto de las otras.
La velocidad de propagación de la luz polarizada cuando pasa a través del cristal líquido (que a su vez determina la orientación de los planos de polarización), dependerá del ángulo de polarización: la luz es polarizada paralelamente al cristal líquido o en ángulo recto al eje de la molécula. La capacidad que tiene un compuesto de rotar los planos de polarización, lo que puede manipularse con un campo eléctrico, es la base del funcionamiento del cristal líquido que se usa en los diferentes aparatos.
Una pantalla de cristal líquido consiste en una fina capa de un cristal líquido, alrededor de 10 micrómetros de espesor, colocado entre dos placas de vidrio. El área de las placas determina el tamaño del aparato: los mayores, utilizados por las pantallas de televisión, tienen una longitud diagonal de 360 milímetros. Los fabricantes evaporan electrodos transparentes en la superficie interna de las placas de vidrio, y delgadas capas de "polimida" en los electrodos, para formar la celda del aparato de cristal líquido. Las capas de polimida son tratadas especialmente para orientar las moléculas de cristal líquido, de modo que, en planos paralelos, los que están a un lado de la celda se ubiquen a 90 grados con respecto a los que están en el lado opuesto. Esto se conoce como celda "nemática torcida", porque la orientación molecular se "tuerce" de un lado de la celda a otro.
Finalmente, los filtros polarizantes flanquean la celda con sus ejes de polarización en forma paralela. Esto quiere decir que la luz se polariza en la medida en que entra a la celda y escapa por el otro lado sólo si su plano de polarización está lo suficientemente rotado en ángulo recto.
Cuando los electrodos no aplican un campo eléctrico, la orientación torcida de las moléculas rota el plano de polarización de la luz y ésta pasa a través de la celda. Por el contrario, cuando se aplica un campo eléctrico las moléculas son forzadas a disponerse paralelas a él y paralelas a la dirección de la luz. Esto significa que el plano de polarización, que está en ángulo recto a la polarización de la luz, no se afecta por las moléculas: y la luz no puede pasar a través de la célula.
En los relojes, el filtro polarizador ubicado detrás de la célula (conocido como analizador), está generalmente combinado con un reflector, de modo que el aparato puede verse por el mismo lado de la luz incidente.
Bibliografía:
- Francesc Tarres Ruiz. Televisión Analógica y Digital
Fuente:
- www.electronicayservicio.com/publicaciones/dvd/dvd02.htm
- es01.kompass.com/anuario-producto-empresa/instalaciones-de-reciclaje-de-pantallas-de-cristal-liquido-empresas-4273028.html
