Cómo funciona una pantalla LCD

Contar con una pantalla para uso publicitario, o incluso varias, es una estrategia cada vez más común para dar visibilidad a los productos y servicios de una empresa. En este sentido, los monitores de cristal líquido o LCD (del acrónimo en inglés liquid crystal display) son uno de los más utilizados. Ahora bien: ¿sabes qué es y cómo funciona una pantalla LCD, cuál es la historia de esta tecnología y qué ventajas aporta?

¿QUÉ SON LAS PANTALLAS LCD?

Hoy por hoy, los displays LCD son la aplicación más común dentro de la tecnología del cristal líquido, por su calidad, su alta definición, su larga vida útil y su precio, al alcance de todos los presupuestos. Pero, ¿qué son las pantallas LCD exactamente?

Explicado de manera sencilla y resumida, podemos decir que aquella pantalla que está formada por dos placas de vidrio transparentes, tratadas y separadas por una fina capa de cristales líquidos, sujetos a un voltaje eléctrico controlado. Las moléculas de cristal líquido son esenciales para el funcionamiento de las pantallas LCD pues son capaces de alinearse en diferentes direcciones cuando se aplica un campo eléctrico a ellas. Dependiendo de la potencia de este voltaje, los cristales van cambiando su orientación —siguiendo así el principio de polarización—, dejando pasar más o menos luz.

En otras palabras, sería algo así como una colección de pequeños interruptores que permiten en mayor o menor medida el paso de la luz a través de los mismos y de manera independiente. Cada interruptor generará un píxel, que se acabará formando por contraste entre los diversos píxeles. A su vez, cada subpíxel posee su propio transistor-condensador.Eso sí: hay que tener en cuenta que ni las dos capas de vidrio ni la de cristal líquido pueden emitir luz. Para que la imagen sea visible, es necesario que haya una fuente de iluminación adicional. 

Las primeras pantallas LCD utilizaban lámparas fluorescentes de cátodo frío (CCFL, en sus iniciales en inglés). Posteriormente, la llegada de las pantallas LED sustituyó esta tecnología, dando pie a monitores más finos y de mayores dimensiones. Si quieres saber más acerca de este tema, no te pierdas este artículo sobre cómo funciona el LED.

Al principio, las pantallas LCD eran monocromas y de formato reducido, y se usaban principalmente en calculadoras, dispositivos de medición y relojes digitales, destacando por su bajo consumo de energía. Actualmente, estos displays han sustituido a los televisores de rayos catódicos en la mayoría de las aplicaciones, excepto en muy alta definición cuando la paleta de colores debe ser precisa y fiel, y en entornos hostiles (por ejemplo, cuando la temperatura de uso es inferior a 5 °C).

funcionamiento de una pantalla LCD

¿CÓMO SE OBTIENE EL COLOR EN UNA PANTALLA LCD?

Para mostrar imágenes en color, un píxel de una pantalla LCD necesita tener tres subpíxeles que contengan los filtros rojo, verde y azul (RGB, en sus siglas en inglés), lo que permite generar cada píxel de color. Gracias a un control exhaustivo de la variación en el voltaje aplicado, es posible controlar la intensidad de cada subpíxel en un rango de hasta 256 tonalidades. Combinando adecuadamente los subpíxeles, se puede generar una paleta de hasta 16,8 millones de colores (256 tonalidades rojas x 256 tonalidades verdes x 256 tonalidad azules).

Se consigue así, mediante la combinación de los tres colores primarios y las variaciones de intensidad, la sensación de color deseada. Algo que es clave en el ámbito profesional y publicitario, si tenemos en cuenta la importancia de la psicología del color para captar la atención de los clientes potenciales y animarlos a adquirir un determinado artículo o servicio.

Cuando un dispositivo no incorpora ningún filtro de color, la pantalla LCD será monocroma —es decir, en blanco y negro o en tonos de verde o naranja—, situación que fue lo habitual hasta finales de la década de 1990. Luego, se agregaron conjuntos de filtros RGB para dar lugar a pantallas en color de las que disfrutamos en la actualidad.

Pixels RGB color lcd jpg

LOS DOS TIPOS DE DIRECCIONAMIENTO DE LAS PANTALLAS LCD

Llegados a este punto, hay que introducir el concepto de direccionamiento, consiste en aplicar voltajes a los cristales líquidos con un objetivo: modificar las propiedades de la luz y poder generar así las diferentes imágenes. Hay dos tipos de direccionamientos: el direccionamiento directo, o por segmentos, y el direccionamiento por matriz de puntos.

El primero se emplea en pantallas muy simples, como las de las calculadoras, mientras que el direccionamiento por matriz de puntos se utiliza en pantallas de alta resolución, como pueden ser los de los ordenadores portátiles y los monitores TFT (acrónimo de thin film transistor, ‘transistor de película fina’). En la práctica, algunas personas confunden el LCD con el TFT. No obstante, el TFT es solo uno de los tipos de pantallas LCD con tecnología LCD existente. Las pantallas LCD-TFT son hoy las más frecuentes. Veamos con un poco más de detalle en qué consisten estas dos tipologías.

Tecnologías de direccionamiento por matriz de puntos

PANTALLAS LCD DE MATRIZ PASIVA

pantallas LCD matriz pasiva

En las pantallas LCD de matriz pasiva (PMLCD) no existen elementos de conmutación y emplean una matriz de electrodos. Las líneas de la parte frontal están desfasadas 90° en relación con las del electrodo vertical, y los puntos de intersección entre las líneas son los que crean la imagen.

Para activar un píxel, se aplican tensiones proporcionales en la fila y columna. Sin embargo, este tipo de monitores producen dos efectos indeseados: un tiempo de respuesta elevado y un peor contraste. Ambos son atribuibles a la pérdida del voltaje aplicado a lo largo del tiempo sobre el cristal líquido.

Estas pantallas LCD tienen varias características, entre ellas:

  1. La matriz pasiva se refiere a que no hay circuitos electrónicos activos en cada píxel. En cambio, cada píxel está compuesto por dos electrodos que controlan la transmisión de luz.
  2. La calidad de imagen de las pantallas LCD de matriz pasiva es generalmente inferior a la de las pantallas de matriz activa. Esto se debe a que las pantallas de matriz pasiva tienen menos elementos de control, lo que puede llevar a problemas de visualización, como imágenes fantasma o distorsión de color.
  3. La tecnología de matriz pasiva es más antigua que la de matriz activa y es menos común en la fabricación de pantallas LCD modernas.
  4. Las pantallas de matriz pasiva son más económicas de fabricar que las de matriz activa y, por lo tanto, pueden ser una opción viable para aplicaciones de bajo costo.
  5. Las pantallas de matriz pasiva tienen un ángulo de visión más limitado en comparación con las pantallas de matriz activa, lo que significa que la calidad de la imagen se deteriora si se miran desde ángulos extremos.
  6. La vida útil de las pantallas LCD de matriz pasiva es menor que la de las pantallas de matriz activa, ya que los componentes utilizados en su construcción tienen una vida útil más corta.

PANTALLAS LCD DE MATRIZ ACTIVA

LCD matriz activa

Las pantallas LCD de matriz activa, que son las que comercializamos en Visual Led, utilizan una matriz de elementos conmutadores no lineales, TFT y condensadores. Cada píxel está compuesto por un transistor y un condensador.

A diferencia de los de matriz pasiva, los de matriz activa no tienen ninguna limitación en el número de filas, además de presentar una interferencia en píxeles vecinos (cross-talk) mucho menor.

Entre sus características principales, se encuentran:

  1. Utilizan una capa de cristal líquido que se ilumina para crear imágenes.
  2. La matriz activa se refiere a que cada píxel se activa individualmente, lo que significa que la pantalla puede mostrar imágenes más nítidas y detalladas.
  3. Son más eficientes en términos de energía que las pantallas de tubo de rayos catódicos (CRT), lo que las hace ideales para dispositivos portátiles y móviles.
  4. Tienen un tiempo de respuesta más rápido y un ángulo de visión más amplio que las pantallas LCD de matriz pasiva.
  5. Son más delgadas y ligeras que las pantallas CRT y las pantallas de plasma, lo que las hace ideales para dispositivos portátiles y de bajo perfil.
  6. Tienen una vida útil más larga que las pantallas CRT, ya que no utilizan filamentos o gases.
  7. Son capaces de mostrar una amplia gama de colores, lo que las hace ideales para la reproducción de imágenes y videos de alta calidad.

Pequeña historia de las PANTALLAS LCD

Seguramente, quienes forman parte de la llamada generación Z no han utilizado jamás una pantalla que no sea de cristal líquido o LCD (de las siglas en inglés liquid crystal display). Aun así, son muchos quienes no saben cómo surge esta tecnología relativamente reciente, y que se ha convertido en un elemento insustituible en nuestro día a día. Por eso, y para que te familiarices todavía más con ella, hoy te traemos unas breves pinceladas sobre la historia de las pantallas LCD y sus predecesores. Te van a sorprender, ¡te lo aseguramos!

ADELANTOS QUE HICIERON POSIBLE LA PRIMERA PANTALLA LCD 

Antes de entrar de lleno en la historia de las pantallas LCD, no está de más conocer cómo y cuándo nacen las primeras pantallas. Para ello, viajamos a la década de 1880. Por aquel entonces, tres investigadores —el francés Constantin Senlecq, el portugués Adriano de Paiva y el estadounidense George R. Carey— efectuaron de manera paralela un importante descubrimiento: que una imagen podía transmitirse si se proyectaba en una superficie fotosensible de selenio, debido a las propiedades fotoeléctricas de este material. Este principio sería la base de cualquier sistema de emisión de imágenes en movimiento.

El hallazgo sirvió de punto de partida a otros ingenieros para realizar importantes avances en el campo de la imagen. Es el caso del alemán Paul Nipkow, quien en 1884 creó el disco Nipkow, un dispositivo en movimiento que sería el precursor de la televisión mecánica. A su vez, su compatriota Heinrich Rudolf Hertz descubrió la fotoelectricidad en 1886, al percatarse de que una placa metálica sometida a una fuente de luz podía emitir electrones.

EL TUBO DE RAYOS CATÓDICOS: EL PRINCIPAL PREDECESOR DEL LCD

Pocos años después, en 1897, llegaría un adelanto que ha subsistido prácticamente hasta nuestros días, y que aún puede verse en algunas casas: el tubo de rayos catódicos (cathode ray tube o CRT). Su artífice fue otro inventor germano, Karl Ferdinand Braun, por lo que también se le denomina tubo Braun.

La primera pantalla de rayos catódicos funcionaba con un diodo de cátodo frío, que era una mejora del denominado tubo de Crookes, al que se le añadió una capa de fósforo. El cátodo es la fuente que produce electrones, es decir, un electrodo de metal con carga negativa, de uno o más ánodos. El primer diodo de cátodo caliente fue desarrollado por J. B. Johnson y H. W. Weinhart, de la empresa Western Electric, y fue comercializado a partir de 1922 por esta compañía.

Antes de continuar con la historia del LCD y los precursores de cristal líquido, habría que aclarar este concepto: ¿qué es un tubo de rayos catódicos? Grosso modo, se trata de una tecnología que permite visualizar imágenes mediante un haz de rayos catódicos —es decir, corrientes de electrones en tubos vacíos—, dirigido contra una pantalla de vidrio que posee un recubrimiento de plomo y fósforo. Uno de sus principales componentes, el cañón de electrones, está formado por un cátodo, es decir, un electrodo de metal con carga negativa, de uno o más ánodos (electrodos con carga positiva). El cátodo emite electrones atraídos por el ánodo, actuando así como acelerador y como concentrador para los electrones. De este modo, se crea un flujo de electrones dirigido hacia la pantalla. Un campo magnético se encarga de desviar los electrones de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba.

No obstante, hay que tener en cuenta que los primeros televisores comerciales no aparecerían hasta finales de la década de 1940. Eso sí: el primer televisor data de 26 de enero de 1926 y fue diseñado por el inventor escocés John Logie Baird. A pesar de que, desde entonces, se han aplicado numerosas mejoras a los tubos de rayos catódicos, lo cierto es que sus principios básicos no variaron.

De todos modos, no solo hay que hablar de la televisión, sino también de los ordenadores personales, ya que los primeros monitores de las computadoras también utilizan los rayos catódicos. Y así permanecieron en la mayoría de los casos hasta la década de 2000. También hay que recordar que los primeros ordenadores digitales plenamente funcionales —el primero, el Z3, fue presentado en mayo de 1941 por el ingeniero alemán Konrad Zuse— no tenían pantallas. Habría que esperar hasta 1976, fecha en la que Steve Jobs lanzó su Apple I, el primer ordenador que podía equiparse con un teclado y un monitor.

LAS PRIMERAS PANTALLAS LCD

Volviendo a la historia de las pantallas LCD, llegamos a una fecha clave: 1959, cuando Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng, de Bell Labs, sacaron a la luz el MOSFET, un transmisor que sería presentado al año siguiente y que sería mejorado en 1962 por el estadounidense Paul K. Weimer, quien crearía el transistor de película delgada llamado TFT. Poco después, en 1968, la idea de una pantalla LCD, o de cristal líquido, basada en el mencionado TFT sería presentada por Bernard J. Lechner, de RCA Laboratories. Lechner, F. J. Marlowe, E. O. Nester y J. Tults llevarían a la práctica la propuesta de Lechner ese mismo año.

Las primeras pantallas LCD se introdujeron en el mercado en 1971, pero no sería hasta 1985 cuando la firma Matsushita Electric fabricaría una pantalla plana con un tamaño y una resolución suficientes para incorporarla a los ordenadores personales.

Pero no hay que adelantar acontecimientos. Regresando a los setenta, en 1973, Peter Brody, J. A. Asars y G. D. Dixon, empleados de los laboratorios Westinghouse Research, testaron la primera pantalla LCD con transistor de película delgada (TFT LCD) y, al año siguiente, Brody y Fang-Chen Luo desarrollaron con éxito la primera pantalla LCD de matriz activa (o AM, un tipo de direccionamiento usado en pantallas plana), recurriendo para ello a un transistor TFT.

En 1982, Japón empezó a comercializar los primeros televisores de bolsillo con pantallas LCD, basados en la tecnología de matriz activa. En 1984, el laboratorio central de Thomson desarrolló el primer monitor con tecnología LCD en color, y en 1988, un equipo de la empresa Sharp liderado por el ingeniero nipón T. Nagayasu presentó una pantalla LCD a todo color de 14 pulgadas (35,6 cm), lo que pondría fecha de caducidad a los monitores que funcionaban con tubos en rayos catódicos. Su venta en Europa comenzó a finales de 1995, a un precio equivalente a unos 750 €. Hoy, todas las pantallas LCD de alta calidad y alta resolución emplean pantallas de matriz activa basadas en TFT.

tecnologia LCD RCA

TIPOS DE PANTALLAS LCD

Para seguir descubriendo cómo funciona una pantalla LCD, nos queda analizar las tipologías de las pantallas de cristal líquido. Son las siguientes.

LCD REFLECTIVO

La fuente de luz está delante del visor y se coloca un fondo reflector detrás. Principalmente, se utilizan en pantallas para exteriores o en lugares cerrados bien iluminados. Su consumo de electricidad es muy bajo.

En lugar de una fuente de luz interna, como en las pantallas LCD iluminadas por LED, un LCD reflectivo utiliza una capa reflectante detrás del panel de cristal líquido para reflejar la luz entrante hacia el usuario.

Este tipo de pantalla es comúnmente utilizado en dispositivos electrónicos portátiles, como relojes, calculadoras y lectores electrónicos, debido a su bajo consumo de energía y su capacidad para mostrar imágenes claras en condiciones de luz brillante. Sin embargo, debido a su dependencia de la luz ambiente, las pantallas LCD reflectivas pueden ser difíciles de ver en entornos oscuros o con poca luz.

LCD TRANSMISIVO

En este caso, la fuente de luz se localiza detrás del visor, por lo que recibe el nombre de backlight. Los LCD transmisivos son idóneos cuando se dan condiciones de baja luminosidad, pero consumen más energía que los reflectivos. La mayoría de pantallas de ordenadores portátiles son de tipo transmisivo.

Los displays de cristal líquido transmisivos son aquellos en los que la luz que llega a la pantalla atraviesa los píxeles, los cuales están formados por capas de cristal líquido y filtros polarizadores.

Cuando se aplica una carga eléctrica a los píxeles, el cristal líquido se polariza y cambia la orientación de la luz que pasa a través de él. De esta manera, se pueden crear diferentes tonos de gris o colores según la cantidad de energía eléctrica aplicada.

LCD TRANSREFLECTIVO

Se trata de una combinación de las dos tipologías mencionadas. En los monitores transreflectivos, encontramos un espejo detrás del polarizador que refleja y deja pasar la luz indistintamente. De esta manera, es posible reflejar la luz exterior y al mismo tiempo dejar pasar la luz del backlight, que ilumina desde atrás.

Su utilidad estriba en que este LCD se adapta a una gran variedad de condiciones de luminosidad ambiental. Una de sus aplicaciones más socorridas son las pantallas de teléfonos móviles.

En términos simples, este tipo de pantalla utiliza la luz ambiental para reflejar la imagen y, al mismo tiempo, permite que la luz de fondo pase a través de ella, lo que la hace visible incluso en condiciones de poca luz.

Ventajas de las pantallas LED sobre el LCD

¿Sabías que, según un estudio reciente de Global, el 85% de las marcas y agencias planea incrementar su inversión publicitaria? Este dato ilustra la importancia que adquiere este aspecto en cualquier estrategia de marketing. Y aunque Internet suele ser el soporte estrella, la publicidad interior y exterior también gana terreno en los centros comerciales y las grandes ciudades, respectivamente. ¿Estás pensando en dar un empujón a tus ventas con esta opción? En ese caso, y aunque ya explicamos cómo funciona la tecnología de LED, conviene conocer cuáles son las ventajas de las pantallas LED sobre las pantallas LCD, dos tecnologías que, a simple vista, pueden resultar bastante parecidas.

Diferencias entre las pantallas LED y los PANTALLAS LCD

Antes de explicar cuáles son las ventajas de las pantallas LED sobre el LCD, conviene subrayar que el mercado de los escaparates está en plena expansión por varias razones. Una de ellas es que las pantallas LED cumplen con su función mucho mejor que sus predecesoras, las pantallas LCD, por la excelente calidad de imagen que proporcionan y por su capacidad de atraer la atención de los transeúntes en la vía pública. Ahora bien: ¿en qué se diferencian ambas tecnologías?

A priori, la tecnología de cualquier televisor LED es similar al de la pantalla LCD, ya que, técnicamente también son una LCD (estas son las siglas del concepto en inglés liquid crystal display, es decir, ‘pantalla de cristal líquido’). No obstante, existe una diferencia fundamental entre ambas: la generación de la luz. En el caso de las pantallas LCD, la luz la proporcionan unos tubos de neón, mientras que esta función la desempeñan diodos cuando se trata del LED (de hecho, estas son las siglas de light-emitting diode, ‘diodo emisor de luz’).

Por qué las pantallas LED son mejores que el LCD

  • Iluminación mucho más uniforme. Los diodos son más numerosos que los tubos de neón de las pantallas LCD, lo que se traduce en una iluminación de mayor calidad.
  • Pantallas más delgadas. La tecnología de leds ocupa mucho menos espacio dentro de la pantalla permitiendo una construcción más compacta
  • Mayor contraste de colores, brindando así una imagen más nítida y de mayor calidad
  • Ahorro energético. Permiten ahorrar en electricidad a la empresa. Sin ir más lejos, el consumo de energía de la pantalla LED puede reducir hasta en un 50% el consumo de un televisor LCD de características parecidas y con las mismas horas y condiciones de funcionamiento.
  • Conservación del medio ambiente. El motivo es que el LED, al ser una tecnología libre de mercurio —a diferencia de la que poseen otros monitores—, resulta más respetuosa y sostenible con el medio ambiente. Asimismo, también es mejor para la salud de las personas, ya que la exposición al mercurio, incluso si es en cantidades muy pequeña, puede ocasionar problemas graves y dañar al feto cuando se trata de mujeres embarazadas. El mercurio es igualmente tóxico para el aparato digestivo, los sistemas nervioso e inmunitario, la piel, los ojos, los pulmones y los riñones.
  • Durabilidad de la fuente de luz. Mientras que la vida útil de una pantalla LCD no suele pasar de las 60.000 horas hasta que su fuente de luz se queme, las pantallas LED pueden estar en funcionamiento entre 60.000 y 100.000 horas.
  • Fidelidad del color. Mientras que los televisores LED están equipados con una tecnología que siempre proporciona una paleta de colores óptima, incluso cuando el color comienza a desvanecerse, el LCD empieza a mostrar cada vez más puntos negros en la imagen, debido al uso continuado
  • Mejor visibilidad a plena luz del día. La tecnología LED puede garantizar unas condiciones de visualización óptima en cualquier momento del día. Esto es una característica fundamental para pantallas LED en escaparates o pantallas gigantes de LED que emiten en horario diurno
  • Construcción robusta y resistente para exteriores. hay que tener presente que las pantallas LCD necesitan una protección especial, tanto antilluvia como antivandálica.

Consigue tu pantalla LED al mejor precio

Ahora que tienes claras las ventajas de las pantallas LED sobre el LCD, es probable que te estés planteando la posibilidad de adquirir un monitor LED para tu negocio. Es aquí cuando llegamos a la pregunta del millón: ¿cuánto cuesta una pantalla LED? La cuestión no es sencilla, ya que la factura final dependerá de diversos factores, como su equipamiento o sus dimensiones. En Visual Led, además, diseñamos pantallas LED a medida para ajustarnos al máximo a sus necesidades y capacidad de inversión.


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Eso sí: no hay que perder de vista que la comercialización de pantallas LED exteriores es relativamente reciente, y se enmarca en un marcado regulado por las leyes de cada país. De ahí que, en algunos territorios, determinados formatos deban adecuarse a la legislación vigente.