Una pantalla de cristal líquido (LCD, por sus siglas en inglés) es un dispositivo de visualización plano que utiliza la luz modulada para crear imágenes en color o monocromáticas. Los LCD se han convertido en parte integrante de nuestra vida cotidiana, desde teléfonos inteligentes, relojes, televisores y electrodomésticos hasta monitores de ordenador y señalización digital tanto interior como exterior. Estas pantallas ofrecen imágenes de alta resolución con colores vibrantes y excelentes ángulos de visión. Pero ¿Alguna vez se ha preguntado cómo funcionan las moléculas de los LCD para crear imágenes tan nítidas e impresionantes? Desde Steliau Technology Iberia, queremos ofrecerle una explicación sencilla del funcionamiento.

Las pantallas LCD están compuestas por varias capas:
• Dos placas de vidrio transparentes: Contienen y protegen los cristales líquidos
• Cristales líquidos: Sustancia que puede cambiar sus propiedades ópticas bajo la influencia de un campo eléctrico.
• Filtros polarizadores: Permiten el paso de la luz solo en una dirección específica.
• Electrodos o Capa de alineación: Son capas transparentes, colocada en la parte interior de cada vidrio.
• Luz de fondo o Backlight: Ilumina la pantalla desde atrás normalmente por LEDs.
• Filtros de color: Compuesto por pixeles, cada uno formado por tres subpíxeles rojo, verde y azul (RGB).

En el corazón de una pantalla LCD están las moléculas de cristal líquido, únicas por su capacidad de alinearse en una dirección determinada cuando se someten a un campo eléctrico. Estas moléculas están formadas por largas estructuras en forma de varilla que tienen propiedades tanto líquidas como sólidas. En su estado natural, las moléculas de cristal líquido están orientadas aleatoriamente, lo que da lugar a una apariencia oscura cuando la luz las atraviesa.

Para entender cómo funcionan las moléculas de LCD, veamos más de cerca la estructura básica de un panel LCD. Las dos placas de vidrio sirven para contener en su interior una fina capa de material de cristal líquido. La superficie interior de cada placa de vidrio está recubierta de un electrodo transparente que permite aplicar un campo eléctrico a través de la capa de cristal líquido.

Las moléculas de cristal líquido de una pantalla LCD suelen ser de dos tipos: nemático trenzado (TN) y de alineación vertical (VA). En un LCD TN, las moléculas se alinean en un ángulo específico, normalmente 90 grados, entre las dos placas de cristal cuando no se aplica ningún campo eléctrico. Esta disposición retorcida permite que la luz atraviese la capa de cristal líquido y llegue al espectador.

Cuando se aplica un campo eléctrico al LCD TN, las moléculas de cristal líquido empiezan a desenroscarse, alineándose en paralelo al campo eléctrico. Este reajuste cambia la polarización de la luz que atraviesa la capa de cristal líquido, impidiendo que llegue al espectador. Al controlar el campo eléctrico, la cantidad de luz que atraviesa la pantalla LCD puede regularse con precisión, lo que da lugar a distintos niveles de brillo.
Por otro lado, las pantallas LCD VA funcionan de forma diferente. En una pantalla LCD VA, las moléculas de cristal líquido están inicialmente alineadas verticalmente, perpendiculares a las placas de vidrio. Cuando se aplica un campo eléctrico, las moléculas se inclinan, permitiendo que la luz atraviese la capa de cristal líquido. Al igual que en las LCD TN, el grado de inclinación puede controlarse ajustando la tensión, con lo que se controla el brillo.
Aunque, en definitiva, las moléculas de LCD funcionan manipulando la alineación de las estructuras de cristal líquido mediante la aplicación de un campo eléctrico y que esta realineación controlada permite al LCD regular el paso de la luz, no es el único componente fundamental de LCD. Para su funcionamiento necesitamos que el backlight genere una iluminación suficiente para una correcta visualización.

La luz generada por el backlight debe pasar por un filtro polarizador que nos orienta la luz en una única dirección, para que cuando ésta pase a través de la capa del cristal líquido sea homogénea. Esta luz polarizada interactúa con las moléculas de cristal líquido, lo que cambia su dirección de polarización, así que el segundo filtro polarizador solo permite el paso de la luz que ha sido polarizada en la dirección correcta.

Como hemos comentado, la cantidad de luz que pasa por cada píxel se controla mediante el voltaje aplicado a los electrodos. Los píxeles con mayor voltaje aparecen más brillantes, mientras que los píxeles con menor voltaje aparecen más oscuros.
La producción de los colores se realiza en la capa de filtro de color, que se situaría entre el segundo vidrio y el segundo filtro polarizador. Como cada pixel está compuesto por subpíxeles de color rojo, verde y azul la combinación de estos colores primarios crea una amplia garma de colores, actualmente se pueden reproducir millones de colores con este sistema, bajo el control de los electrodos que regulan la cantidad de luz que pasa por cada subpíxel
Para lograr resoluciones altas, como 8K o 4K, una pantalla LCD debe tener un gran número de píxeles. Esto se logra mediante la reducción del tamaño de los píxeles individuales y el aumento del número de electrodos en la capa de electrodos. Sin embargo, a medida que aumenta el número de píxeles, también aumenta la complejidad de la pantalla y la necesidad de una mayor precisión en el control de la orientación de las moléculas de cristal líquido.
Todo este conjunto nos permite disfrutar de la visualización de imágenes y vídeos con resoluciones increíbles y colores vibrantes.

Para más información o para elegir un LCD con características especiales para tu proyecto, Steliau Technology Iberia: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.