LA PANTALLA : EL ALIADO EN LA INFORMATICA

Características.

Cada píxel de un LCD consta de una capa de moléculas alineadas entre dos electrodos transparentes, y dos filtros de polarización, los ejes de transmisión, de los cuales son (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 normalmente consiste 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, (unos 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 birefringent, 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 tuerca ajusta 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, constituyendose los diferentes tonos de gris.

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 y de la capa de alineación contienen compuestos iónicos. Si un campo eléctrico de una determinada polaridad se aplica durante un largo período de tiempo, 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)

Cuando un gran número de píxeles se requiere en un dispositivo, no es viable conducir cada dispositivo directamente, así cada píxel requiere un número de electrodos independiente. 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 única, dedicada combinación de fuentes y sumideros. La electrónica, el software o la electrónica de conducción, se estudia sobre los sumideros en secuencia, y sobre las fuentes de las unidades de píxeles de cada sumidero.

Especificaciones.

Importantes factores a considerar al evaluar un monitor LCD:

Resolución: El tamaño horizontal y vertical expresadas en píxeles (por ejemplo, 1024x768). A diferencia de los monitores CRT, las pantallas LCD tienen una resolución de soporte nativo para mostrar mejor efecto.
Ancho de punto: La distancia entre los centros de dos pixeles adyacentes. Cuanto menor sea el ancho de punto, menor granularidad en la imagen. El ancho de punto puede ser el mismo tanto vertical como horizontal, o diferentes (menos común).
Tamaño: El tamaño de un panel LCD se mide sobre la diagonal (más concretamente, conocida como área de visualización activa).
Tiempo de respuesta: El tiempo mínimo necesario para cambiar el color de un pixel o brillo. El tiempo de respuesta también se divide en ascenso y caída de tiempo.
Tipo de Matriz: activa o pasiva.
Ángulo de visión: más concretamente, conocida como visualización de la dirección.
Soporte de color: ¿Cuántos tipos de colores son soportados?, más conocida como gama de colores.
Brillo: La cantidad de luz emitida desde la pantalla, también se conoce como luminosidad.
Contraste: La relación de la intensidad entre la más brillante y la más oscura.
Aspecto: La proporción de la anchura y la altura (por ejemplo, 4:3, 16:9 y 16:10).
Puertos de entrada: entre los que se encuentran DVI, VGA, LVDS, o incluso S - Video y HDMI.

Breve historia.

1888: Friedrich Reinitzer (1858-1927) descubre el cristalino líquido natural del colesterol extraido de zanahorias (es decir, descubre la existencia de dos puntos de fusión y la generación de colores), y publicó sus conclusiones en una reunión de la Sociedad Química de Viena sobre el  3 de mayo de 1888 (F . Reinitzer: zur Kenntniss de Cholesterins, Monatshefte für Chemie (Wien) 9, 421-441 (1888)).

1904: Otto Lehmann publica su obra "Cristales líquidos".

1911: Charles Mauguin describe la estructura y las propiedades de los cristales líquidos.

1936: La compañía Marconi Wireless Telegraph patenta la primera aplicación práctica de la tecnología, "The Liquid Crystal Light Valve".

1962: La primera gran publicación en inglés sobre el tema "Estructura Molecular y Propiedades de los Cristales líquidos", por el Doctor George W. Gray.

1962: Richard Williams de RCA encontró que había algunos cristales líquidos con interesantes características electro-ópticas y se dió cuenta del efecto electro-optico mediante la generación de patrones de bandas en una fina capa de material de cristal líquido por la aplicación de un voltaje. Este efecto se basa en una inestabilidad hidrodinámica formada, lo que ahora se denomina "domimnios Williams" en el interior del cristal líquido.

1964: En el otoño de 1964 George H. Heilmeier, cuando trabajaba en los laboratorios de la RCA en el efecto descubierto por Williams se dio cuenta de la conmutación de colores inducida por el reajuste de los tintes de dicroico en un homeotropically orientado al cristal líquido. Los problemas prácticos con este nuevo efecto electro-óptico hicieron que Heilmeier siguiera trabajando en los efectos de la dispersión en los cristales líquidos y, por último, la realización de la primera pantalla de cristal líquido de funcionamiento sobre la base de lo que él llamó la dispersión modo dinámico (DSM). La aplicación de un voltaje a un dispositivo DSM cambia inicialmente el cristal líquido transparente en una capa lechosa, turbia y estatal. Los dispositivos DSM podrían operar en modo transmisión y reflexión, pero requieren un considerable flujo de corriente para su funcionamiento.

El trabajo pionero en cristales líquidos se realizó en la década de 1960 por el Royal Radar Establishment de Reino Unido en Malvern. El equipo de RRE apoyó la labor en curso por George Gray y su equipo de la Universidad de Hull, quien finalmente descubrió la cyanobiphenyl de los cristales líquidos (que tenía unas propiedades correctas de estabilidad y temperatura para su aplicación en los LCDs).

1970: El 4 de diciembre de 1970, la patente del efecto del campo twisted nematic en cristales líquidos fue presentada por Hoffmann-LaRoche en Suiza (Swiss patente N º 532.261), con Wolfgang Helfrich y Martin Schadt (que trabajaba para el Central Research Laboratories) donde figuran como inventores. Hoffmann-La Roche, entonces con licencia de la invención se la dió a la fabrica suiza Brown, Boveri & Cie, quien producia dispositivos para relojes durante los 1970's y también a la industria electrónica japonesa que pronto produjo el primer reloj de pulsera digital de cuarzo con TN, pantallas LCD y muchos otros productos. James Fergason en Kent State University presentó una patente idéntica en los EE.UU. del 22 de abril de 1971. En 1971 la compañía de Fergason ILIXCO (actualmente LXD Incorporated) produjo los primeros LCDs basados en el efecto TN , que pronto sustituyó a la mala calidad de los tipos DSM debido a las mejoras en los voltajes de operación más bajos y un menor consumo de energía.

1972: La primera pantalla de matriz activa de cristal líquido se produjo en los Estados Unidos por Peter T. Brody.

Una descripción detallada de los orígenes y de la compleja historia de las pantallas de cristal líquido desde la perspectiva de una persona interna desde los primeros días ha sido publicado por Joseph A. Castellano en "Liquid Gold, The Story of Liquid Crystal Displays and the Creation of an Industry" La misma historia vista desde una perspectiva diferente se ha descrito y publicado por Hiroshi Kawamoto (The History of Liquid-Crystal Displays , Proc. IEEE, Vol. 90, N º 4, Abril de 2002 ),este documento está disponible al público en el IEEE History Center.

El color en los dispositivos.

En las pantallas LCD de color cada píxel individual se divide en tres células, o subpíxeles, de color rojo, verde y azul, respectivamente, por el aumento de los filtros (filtros de pigmento, filtros de tinte y filtros de óxido de metal). Cada subpíxel puede controlarse independientemente para producir miles o millones de posibles colores para cada píxel. Los monitores CRT usan la misma estructura de ‘subpíxeles' a través del uso de fósforo, aunque el haz de electrones analógicos empleados en CRTs no dan un número exacto de subpíxeles.
Los componentes de color pueden colocarse en varias formas geométricas de píxeles, en función del uso del monitor. Si el software sabe qué tipo de geometría se está usando en un LCD concreto, ésta puede usarse para aumentar la resolución del monitor a través de la presentación del subpixel. Esta técnica es especialmente útil para texto anti-aliasing.