Electrónica
Historia de los LCD
Los dispositivos LCD ("display" de cristal líquido) se utilizan en gran cantidad de aplicaciones, aunque estamos acostumbrados habitualmente a las modernas pantallas de ordenador, son comunes en otros muchos dispositivos como por ejemplo relojes, calculadoras, electrodomésticos.... Como su nombre indica, las pantallas usadas habitualmente en los ordenadores portátiles, TFT-LCD, son la unión de tecnologías procedentes de dos campos de investigación dispares: la electrónica (TFT) y la química (LCD).
Propiedades químicas
Existen sustancias donde la fusión del estado sólido cristalino a líquido no ocurre de golpe sino en dos o más pasos, en el año 1888 el botánico austríaco Friedrich Reitnitzer (1857-1927) descubría a que al calentar y fundir (a 145 C) una sustancia química llamada benzoato de colesterol se obtenía un líquido opaco (estable hasta 178 C) y posteriormente si se calentaba más el líquido se hacía más claro y cuando se enfriaba cristalizaba pasando a un color azul; la idea la tecnología LCD no es nueva pues se basa en este descubrimiento. Reinitzer and Lehman llamaron a la fase estable entre 145 y 178 °C, cristal líquido.
Para que un compuesto pueda existir en estado de cristal líquido sus moléculas han de tener una estructura anisométrica, es decir forma no esférica, como pueden ser varillas o discos. Estas piezas elementales, como son las responsables para la formación de una mesofase se llaman mesógenos (del griego, formador de mesofase). Normalmente se trata de varillas rígidas. Para construir químicamente una molécula con una forma de una varilla se conectan dos grupos voluminosos como por ejemplo grupos fenilo, bifenilo o ciclohexilo a través de un grupo lineal e inflexible como son los grupos éster, amida, azo, C=C doble o CC triple enlaces.
Kelker y Scheurle (1969) observaron que el MBBA (4-metoxi-benciliden-4'-butilanilina) se comportaba como cristal liquido a temperatura ambiente. Actualmente hay bastantes moléculas que se comportan como cristales líquidos a temperatura ambiente, principalmente desarrolladas por Merck en Alemania y por Hoffman La Roche en Suiza.
Paneles LCD
Las propiedades de estos cristales cambian al ser atravesados por una corriente eléctrica, siendo ésta la base del funcionamiento de todos los dispositivos LCD. Transcurrido casi un siglo el descubrimiento se transformó en la primera pantalla. En el año 1964 en Estados Unidos George Heilmeier ideó por primera vez la forma de aprovechar estos conocimientos para fabricar una pantalla destinada a la representación de imágenes mediante una técnica en aquel entonces revolucionaria.
Un panel LCD está compuesto por una capa de cristales líquidos en una matriz de celdillas pequeñas, a su vez hay una matriz de electrodos controlados independientemente para cada una de las celdas y este conjunto se encuentra entre dos placas de vidrio con filtros polarizantes con una diferencia de orientación entre ambos de 90°.
El filtro externo se encuentra coloreado con los colores básicos (rojo, verde y azul), alineados sobre cada terna de partículas de cristal líquido presentes en el panel. Cada uno de estos grupos de color sirve para representar un punto de color en la pantalla. Los filtros se situan en la parte externa de este panel y tras éste se sitúa la fuente de luz, actualmente generada por lámparas fluorescentes, situadas tras una fina capa de material reflectante con la finalidad de distribuir la luz uniformemente por toda la parte posterior del panel. Además tiene los dispositivos electrónicos que se encargan de recibir las señales de vídeo y traducir los impulsos eléctricos hacia el electrodo preciso para dibujar o borrar un punto en la pantalla.
Los múltiples rayos de luz generados por la fuente luminosa en la parte posterior del monitor atraviesan el primero de los filtros, quedando polarizados (los polarizadores “filtran” la luz
de manera que sólo dejan pasar aquellas ondas que se correspondan con un ángulo especifico de vibración) en una orientación concreta; seguidamente pasan la celdillas de cristal líquido donde dependiendo de la intensidad de la corriente aplicada por el electrodo encargado de controlar dicha celda alterará su polarización en mayor o menor medida, que es lo que determina la cantidad de luz que logrará atravesar el último de los filtro dando lugar así a una luminosidad concreta para cada una de la celdillas que forman la pantalla. En función de la intensidad de luz proyectada en cada una de esta celdillas y el color del filtro sobre ese punto concreto de la pantalla, se originan puntos de distinta tonalidad dando lugar a la imagen representada.
Referencias:
Cristales líquidos: Propiedades desbordantes
Curry, Michael L.
Polymers and Liquid Crystals
Twisted nematic liquid crystal display
Universidad de Buenos Aires. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica. Cátedra de Fisicoquímica
Twisted nematic liquid crystal display
Propiedades químicas
Existen sustancias donde la fusión del estado sólido cristalino a líquido no ocurre de golpe sino en dos o más pasos, en el año 1888 el botánico austríaco Friedrich Reitnitzer (1857-1927) descubría a que al calentar y fundir (a 145 C) una sustancia química llamada benzoato de colesterol se obtenía un líquido opaco (estable hasta 178 C) y posteriormente si se calentaba más el líquido se hacía más claro y cuando se enfriaba cristalizaba pasando a un color azul; la idea la tecnología LCD no es nueva pues se basa en este descubrimiento. Reinitzer and Lehman llamaron a la fase estable entre 145 y 178 °C, cristal líquido.
Para que un compuesto pueda existir en estado de cristal líquido sus moléculas han de tener una estructura anisométrica, es decir forma no esférica, como pueden ser varillas o discos. Estas piezas elementales, como son las responsables para la formación de una mesofase se llaman mesógenos (del griego, formador de mesofase). Normalmente se trata de varillas rígidas. Para construir químicamente una molécula con una forma de una varilla se conectan dos grupos voluminosos como por ejemplo grupos fenilo, bifenilo o ciclohexilo a través de un grupo lineal e inflexible como son los grupos éster, amida, azo, C=C doble o CC triple enlaces.
Kelker y Scheurle (1969) observaron que el MBBA (4-metoxi-benciliden-4'-butilanilina) se comportaba como cristal liquido a temperatura ambiente. Actualmente hay bastantes moléculas que se comportan como cristales líquidos a temperatura ambiente, principalmente desarrolladas por Merck en Alemania y por Hoffman La Roche en Suiza.
Paneles LCD
Las propiedades de estos cristales cambian al ser atravesados por una corriente eléctrica, siendo ésta la base del funcionamiento de todos los dispositivos LCD. Transcurrido casi un siglo el descubrimiento se transformó en la primera pantalla. En el año 1964 en Estados Unidos George Heilmeier ideó por primera vez la forma de aprovechar estos conocimientos para fabricar una pantalla destinada a la representación de imágenes mediante una técnica en aquel entonces revolucionaria.
Un panel LCD está compuesto por una capa de cristales líquidos en una matriz de celdillas pequeñas, a su vez hay una matriz de electrodos controlados independientemente para cada una de las celdas y este conjunto se encuentra entre dos placas de vidrio con filtros polarizantes con una diferencia de orientación entre ambos de 90°.
El filtro externo se encuentra coloreado con los colores básicos (rojo, verde y azul), alineados sobre cada terna de partículas de cristal líquido presentes en el panel. Cada uno de estos grupos de color sirve para representar un punto de color en la pantalla. Los filtros se situan en la parte externa de este panel y tras éste se sitúa la fuente de luz, actualmente generada por lámparas fluorescentes, situadas tras una fina capa de material reflectante con la finalidad de distribuir la luz uniformemente por toda la parte posterior del panel. Además tiene los dispositivos electrónicos que se encargan de recibir las señales de vídeo y traducir los impulsos eléctricos hacia el electrodo preciso para dibujar o borrar un punto en la pantalla.Los múltiples rayos de luz generados por la fuente luminosa en la parte posterior del monitor atraviesan el primero de los filtros, quedando polarizados (los polarizadores “filtran” la luz
de manera que sólo dejan pasar aquellas ondas que se correspondan con un ángulo especifico de vibración) en una orientación concreta; seguidamente pasan la celdillas de cristal líquido donde dependiendo de la intensidad de la corriente aplicada por el electrodo encargado de controlar dicha celda alterará su polarización en mayor o menor medida, que es lo que determina la cantidad de luz que logrará atravesar el último de los filtro dando lugar así a una luminosidad concreta para cada una de la celdillas que forman la pantalla. En función de la intensidad de luz proyectada en cada una de esta celdillas y el color del filtro sobre ese punto concreto de la pantalla, se originan puntos de distinta tonalidad dando lugar a la imagen representada.Referencias:
Cristales líquidos: Propiedades desbordantes
Curry, Michael L.
Polymers and Liquid Crystals
Twisted nematic liquid crystal display
Universidad de Buenos Aires. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica. Cátedra de Fisicoquímica
Twisted nematic liquid crystal display
