Pantalla de cristal líquido para niños
Una pantalla de cristal líquido o LCD (del inglés liquid-crystal display) es una pantalla plana y delgada que muestra imágenes. Está hecha de muchos puntos pequeños llamados píxeles, que pueden ser de color o de un solo tono, y se colocan delante de una fuente de luz o de una superficie que refleja la luz. Las pantallas LCD se usan mucho en aparatos electrónicos que funcionan con pilas, como los relojes digitales o las calculadoras, porque usan muy poca energía eléctrica.
Contenido
¿Cómo funcionan las pantallas LCD?
Cada píxel de una pantalla LCD tiene una capa de moléculas especiales llamadas cristal líquido. Estas moléculas están entre dos láminas transparentes con electrodos y dos filtros que polarizan la luz. Imagina que los filtros son como persianas que solo dejan pasar la luz en una dirección. Si no hubiera cristal líquido entre ellos, la luz que pasa por el primer filtro sería bloqueada por el segundo.
La superficie de los electrodos que toca el cristal líquido se trata para que las moléculas de cristal líquido se alineen de una forma específica. Esto se hace frotando una capa muy fina de un material especial.
El efecto de giro en el cristal líquido
En un tipo común de pantalla LCD, llamado twisted nematic (TN), las moléculas de cristal líquido se organizan en una forma de espiral o "retorcida" entre los dos filtros. Cuando la luz pasa por el primer filtro, la espiral de cristal líquido la hace girar, permitiendo que pase por el segundo filtro. Así, la pantalla se ve brillante.
Cuando se aplica una pequeña corriente eléctrica a los electrodos, las moléculas de cristal líquido se enderezan y la espiral se deshace. Esto hace que la luz ya no gire y sea bloqueada por el segundo filtro. Entonces, el píxel se ve oscuro o negro. Al controlar la cantidad de electricidad que se aplica a cada píxel, se puede dejar pasar más o menos luz, creando diferentes tonos de gris o colores.
¿Cómo se muestran los colores?
En las pantallas LCD a color, cada píxel se divide en tres partes más pequeñas, llamadas subpíxeles. Cada subpíxel tiene un filtro de color: rojo, verde o azul. Al controlar la cantidad de luz que pasa por cada subpíxel de color, se pueden crear miles o millones de colores diferentes para cada píxel.
Control de muchos píxeles
Para pantallas grandes con muchos píxeles, como los monitores de computadora o televisores, no es práctico controlar cada píxel individualmente. En su lugar, se usa una técnica llamada "multiplexado". Los píxeles se organizan en filas y columnas, y se activan en secuencia.
Las pantallas modernas de alta resolución usan una tecnología llamada "matriz activa", que incluye pequeños transistores (llamados thin-film transistors o TFT) para cada píxel. Esto permite que cada píxel se controle de forma independiente, logrando imágenes más brillantes, con mejor contraste y tiempos de respuesta más rápidos.
Características importantes de las pantallas LCD
Al elegir una pantalla LCD, hay varias cosas que se deben considerar:
Resolución
Es la cantidad de píxeles que tiene la pantalla, tanto a lo ancho como a lo alto. Por ejemplo, una pantalla HD puede tener 1280x720 píxeles, y las pantallas 4K UHD tienen 3840×2160 píxeles. Cuantos más píxeles, más detalles se ven.
Tamaño
El tamaño de la pantalla se mide en diagonal, generalmente en pulgadas. Puedes encontrar pantallas desde 7 pulgadas hasta 60 pulgadas o más.
Tiempo de respuesta
Es el tiempo que tarda un píxel en cambiar de un color a otro. Un tiempo de respuesta bajo es importante para ver videos rápidos o jugar videojuegos sin que la imagen se vea borrosa.
Ángulo de visión
Es el ángulo máximo desde el que puedes mirar la pantalla sin que los colores o el brillo se vean mal. Las pantallas más nuevas tienen ángulos de visión muy amplios, de hasta 178 grados.
Contraste
Es la diferencia entre el blanco más brillante y el negro más oscuro que la pantalla puede mostrar. Un buen contraste hace que las imágenes se vean más vivas.
Puertos de entrada
Son las conexiones que tiene la pantalla para recibir señales de video, como HDMI, DVI, VGA o USB.
Breve historia de las pantallas LCD
Primeros descubrimientos
- 1887: Friedrich Reinitzer descubrió que algunas sustancias, como los esteroles de zanahorias, tenían propiedades de cristal líquido. Se dio cuenta de que se derretían en dos etapas y generaban colores.
- 1904: Otto Lehmann publicó un libro importante sobre los cristales líquidos.
- 1936: La compañía Marconi Wireless Telegraph patentó la primera aplicación práctica de esta tecnología.
Desarrollo moderno
- Décadas de 1960 y 1970: Se realizaron muchos avances importantes en el Reino Unido y Estados Unidos. Investigadores como George Gray descubrieron cristales líquidos con las propiedades adecuadas para las pantallas.
- 1970: Se patentó el efecto twisted nematic (TN) en Suiza por Hoffmann-LaRoche, con Wolfgang Helfrich y Martin Schadt como inventores. Esta invención fue clave para las pantallas LCD modernas.
- 1971: La compañía ILIXCO (ahora LXD Incorporated) produjo las primeras pantallas LCD basadas en el efecto TN, que eran mejores que las anteriores porque usaban menos energía.
Tipos de tecnología de matriz activa
Twisted nematic (TN)
Son las pantallas más comunes. Cuando no hay voltaje, las moléculas de cristal líquido giran la luz. Al aplicar voltaje, las moléculas se enderezan y bloquean la luz, controlando el brillo del píxel.
In-plane switching (IPS)
Esta tecnología alinea las moléculas de cristal líquido de forma horizontal. Ofrece mejores ángulos de visión y colores más precisos que las pantallas TN, aunque a veces requieren más energía.
Super In-plane switching (S-IPS)
Es una mejora de la tecnología IPS, con tiempos de respuesta aún mejores y una reproducción de color superior.
Vertical alignment (VA)
En estas pantallas, las moléculas de cristal líquido se alinean verticalmente. Cuando no hay voltaje, bloquean la luz, creando negros muy profundos.
Calidad de las pantallas LCD
Algunas pantallas LCD pueden tener pequeños defectos, como píxeles que están siempre encendidos (píxeles atascados) o siempre apagados (píxeles muertos). A diferencia de otros componentes electrónicos, las pantallas LCD con unos pocos píxeles defectuosos suelen considerarse aceptables, ya que son muy grandes y complejas de fabricar. Los fabricantes tienen diferentes reglas sobre cuántos píxeles defectuosos son aceptables. Sin embargo, la competencia y las mejoras en la fabricación han hecho que estos defectos sean cada vez menos comunes.
Pantallas de corriente cero (biestables)
Algunas pantallas LCD especiales, como las de "corriente cero" o "biestables", pueden mantener una imagen sin necesidad de electricidad constante. Solo necesitan energía para cambiar la imagen. Estas pantallas son ideales para dispositivos como libros electrónicos o etiquetas de precios electrónicas, ya que consumen muy poca energía.
Desventajas de las pantallas LCD
Aunque las pantallas LCD son muy populares, tienen algunas desventajas en comparación con otras tecnologías:
Resolución
Las pantallas LCD se ven mejor en su "resolución nativa" (la resolución para la que fueron diseñadas). Si se usan en una resolución diferente, la imagen puede verse un poco borrosa.
Contraste
Aunque las LCD tienen buenos colores, a veces les cuesta mostrar negros tan profundos como otras tecnologías, como las pantallas de plasma. A veces, la luz de fondo puede "filtrarse" un poco, haciendo que los negros se vean más bien grises.
Tiempo de respuesta
Las pantallas LCD más antiguas podían tener un tiempo de respuesta lento, lo que causaba un efecto de "fantasma" en las imágenes rápidas. Las pantallas modernas han mejorado mucho en esto.
Ángulo de visión
Aunque ha mejorado mucho, el ángulo de visión de las LCD puede ser más limitado que el de otras pantallas. Esto significa que si miras la pantalla desde un lado, los colores y el brillo pueden cambiar un poco.
Durabilidad
Las pantallas LCD pueden ser más frágiles que las pantallas antiguas de tubo (CRT) porque no tienen una capa de cristal protector tan gruesa. Su vida útil se mide en horas de uso, y se puede alargar reduciendo el brillo.
Galería de imágenes
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Pantalla de cristal líquido Twisted Nematic (TN).
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Subpíxel de una LCD de color.
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Logo de Wikipedia mostrado en un monitor cristal líquido.
Véase también
En inglés: Liquid-crystal display Facts for Kids
- Twisted nematic
- Comparativa de tecnologías de visualización
- LCD de matriz pasiva
- LCD de matriz activa (TFT)
- Diodo orgánico de emisión de luz
- TFT
