Pantalla de cristal líquido
Pantalla de cristal líquido
Una pantalla de cristal líquido o LCD (sigla del inglés
Liquid Crystal Display) es una pantalla delgada y plana formada por un número
de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o
reflectora. A menudo se utiliza en dispositivos electrónicos de pilas, ya que
utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica.
Pantalla de cristal líquido Twisted Nematic(TN).
- Film
de filtro vertical para polarizar la luz que entra.
- Sustrato
de vidrio con electrodos de Óxido de Indio ITO. Las formas
de los electrodos determinan las formas negras que aparecen cuando la
pantalla se enciende y apaga. Los cantos verticales de la superficie son
suaves.
- Cristales
líquidos Twisted Nematic(TN).
- Sustrato
de vidrio con film electrodo común (ITO) con los cantos horizontales para
alinearse con el filtro horizontal.
- Film
de filtro horizontal para bloquear/permitir el paso de luz.
- Superficie reflectante para devolver la luz al espectador. En un LCD retroiluminado, esta capa es reemplazada por una fuente luminosa.
Características
Cada píxel de un LCD típicamente consiste en una capa de
moléculas alineadas entre dos electrodos transparentes, y dos filtros de
polarización, los ejes de transmisión de cada uno que están (en la mayoría de
los casos) perpendiculares entre sí. Sin cristal líquido entre el filtro
polarizante, la luz que pasa por el primer filtro sería bloqueada por el
segundo (cruzando) polarizador.
La superficie de los electrodos que están en contacto con
los materiales de cristal líquido es tratada a fin de ajustar las moléculas de
cristal líquido en una dirección en particular. Este tratamiento suele ser
normalmente aplicable en una fina capa de polímero que es unidireccionalmente
frotada utilizando, por ejemplo, un paño. La dirección de la alineación de
cristal líquido se define por la dirección de frotación.
Antes de la aplicación de un campo eléctrico, la orientación
de las moléculas de cristal líquido está determinada por la adaptación a las
superficies. En un dispositivo twisted nematic, TN (uno de los dispositivos más
comunes entre los de cristal líquido), las direcciones de alineación de la
superficie de los dos electrodos son perpendiculares entre sí, y así se
organizan las moléculas en una estructura helicoidal, o retorcida. Debido a que
el material es de cristal líquido birrefringente, la luz que pasa a través de
un filtro polarizante se gira por la hélice de cristal líquido que pasa a
través de la capa de cristal líquido, lo que le permite pasar por el segundo
filtro polarizado. La mitad de la luz incidente es absorbida por el primer
filtro polarizante, pero por lo demás todo el montaje es transparente.
Cuando se aplica un voltaje a través de los electrodos, una
fuerza de giro orienta las moléculas de cristal líquido paralelas al campo
eléctrico, que distorsiona la estructura helicoidal (esto se puede resistir
gracias a las fuerzas elásticas desde que las moléculas están limitadas a las
superficies). Esto reduce la rotación de la polarización de la luz incidente, y
el dispositivo aparece gris. Si la tensión aplicada es lo suficientemente
grande, las moléculas de cristal líquido en el centro de la capa son casi
completamente desenrolladas y la polarización de la luz incidente no es rotada
ya que pasa a través de la capa de cristal líquido. Esta luz será principalmente
polarizada perpendicular al segundo filtro, y por eso será bloqueada y el pixel
aparecerá negro. Por el control de la tensión aplicada a través de la capa de
cristal líquido en cada píxel, la luz se puede permitir pasar a través de
distintas cantidades, constituyéndose los diferentes tonos de gris.
Pantalla LCD en un despertador.
El efecto óptico de un dispositivo twisted nematic (TN) en
el estado del voltaje es mucho menos dependiente de las variaciones de espesor
del dispositivo que en el estado del voltaje de compensación. Debido a esto,
estos dispositivos suelen usarse entre polarizadores cruzados de tal manera que
parecen brillantes sin tensión (el ojo es mucho más sensible a las variaciones
en el estado oscuro que en el brillante). Estos dispositivos también pueden
funcionar en paralelo entre polarizadores, en cuyo caso la luz y la oscuridad
son estados invertidos. La tensión de compensación en el estado oscuro de esta
configuración aparece enrojecida debido a las pequeñas variaciones de espesor en
todo el dispositivo. Tanto el material del cristal líquido como el de la capa
de alineación contienen compuestos iónicos. Si un campo eléctrico de una
determinada polaridad se aplica durante un período prolongado, este material
iónico es atraído hacia la superficie y se degrada el rendimiento del
dispositivo. Esto se intenta evitar, ya sea mediante la aplicación de una
corriente alterna o por inversión de la polaridad del campo eléctrico que está
dirigida al dispositivo (la respuesta de la capa de cristal líquido es
idéntica, independientemente de la polaridad de los campos aplicados)
Televisor con pantalla LCD.
Cuando un dispositivo requiere un gran número de píxeles, no
es viable conducir cada dispositivo directamente, así cada píxel requiere un
número de electrodos brillante como la purpurina. En cambio, la pantalla es
multiplexada. En una pantalla multiplexada, los electrodos de la parte lateral
de la pantalla se agrupan junto con los cables (normalmente en columnas), y
cada grupo tiene su propia fuente de voltaje. Por otro lado, los electrodos
también se agrupan (normalmente en filas), en donde cada grupo obtiene una
tensión de sumidero. Los grupos se han diseñado de manera que cada píxel tiene
una combinación única y dedicada de fuentes y sumideros. Los circuitos
electrónicos o el software que los controla, activa los sumideros en secuencia
y controla las fuentes de los píxeles de cada sumidero.
Logo de Wikipedia mostrado en un monitor cristal líquido.
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