Diferencia entre cristal líquido STN y cristal líquido TFT

1. ¿Qué es el cristal líquido?

La materia tiene tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Los siguientes fabricantes de LCD hablan sobre la diferencia entre el cristal líquido STN y el cristal líquido TFT. De hecho, los llamados tres estados son solo una distinción general; algunas sustancias pueden subdividirse en diferentes propiedades del estado sólido. De manera similar, el líquido también puede presentar un «estado» diferente, en el cual la disposición molecular del líquido con direccionalidad se denomina «cristal líquido», conocido como «cristal líquido».

Dado que los cristales sólidos generales están orientados, muchas de sus propiedades físicas también lo están. Los cristales líquidos tienen la fluidez de los líquidos, pero mantienen la orientación propia de los cristales normales. Si deseas cambiar la orientación de un cristal sólido, debes girar todo el cristal, a diferencia de los cristales líquidos, cuya orientación puede controlarse mediante un campo eléctrico o magnético.

Tanto STN como TFT utilizan un material llamado cristal líquido «nematic», que tiene forma de filamento, y el uso de un campo eléctrico para controlar la dirección del cristal líquido «filamentoso» es un método común de aplicación. Los componentes fabricados con cristales líquidos suelen elaborarse encerrando cristales líquidos entre dos piezas de vidrio. La superficie del vidrio está recubierta con una capa de una sustancia denominada agente director, y la disposición de los cristales líquidos en ausencia de un campo eléctrico externo puede controlarse mediante su tipo y método de procesamiento.

2. Principio del cristal líquido STN

La primera pantalla de cristal líquido del mundo apareció a principios de los años setenta y se denominó pantalla de cristal líquido de tipo TN (Nematic Torcido). En los años ochenta, apareció la pantalla LCD de tipo STN (Nematic Torcido Super), mientras que se propuso la tecnología LCD TFT (Transistor de Película Delgada).

Comenzaremos con el principio de los cristales líquidos de tipo TN; el principio de visualización de las pantallas LCD STN y TN es el mismo, solo que los ángulos de distorsión de las moléculas de cristal líquido son diferentes.

Al tipo de columna de cristal líquido intercalado entre dos piezas de vidrio, la superficie de este vidrio se recubre primero con una capa de película transparente y conductora para el electrodo; luego, sobre el vidrio recubierto se aplica un delgado electrodo de película que contiene un agente orientador de superficie, con el fin de alinear los cristales líquidos en una dirección específica y paralela a la superficie del vidrio. En su estado natural, el cristal líquido presenta una torsión de 90 grados; mediante la aplicación de un campo eléctrico, es posible hacer girar el cristal líquido, lo que provoca que el coeficiente de refracción del cristal líquido varíe según la dirección del cristal. El efecto resultante es que la polarización de la luz se ve modificada al pasar por el cristal líquido de tipo TN. Si se elige adecuadamente el grosor de manera que la polarización de la luz cambie exactamente 90°, es posible utilizar dos polarizadores paralelos de modo que la luz no pueda pasar completamente. Aun así, si se aplica un voltaje suficientemente alto, la dirección de los cristales líquidos se alineará paralelamente a la dirección del campo eléctrico, lo que impedirá que la polarización de la luz cambie y permitirá que la luz pase a través del segundo polarizador. De este modo, es posible controlar la luz y la oscuridad. Como se mencionó anteriormente, los cristales líquidos de tipo STN poseen el mismo principio de visualización que los cristales líquidos de tipo TN, salvo que hacen girar la luz incidente entre 180 y 270 grados en lugar de 90 grados. Además, la pantalla LCD simple de tipo TN solo presenta dos variantes: luz y oscuridad. Por otro lado, los cristales líquidos STN están dominados por colores verde claro y naranja. Sin embargo, si se combina la pantalla tradicional monocromática de cristal líquido STN con un filtro de color, y cada píxel de la matriz monocromática se divide en tres subpíxeles que, a través del filtro de color, muestran respectivamente los colores primarios rojo, verde y azul, será posible obtener una imagen a color.

3. Principio de cristal líquido TFT

Debido a la limitación del principio de visualización de los cristales líquidos de tipo TN y STN, si su parte de visualización es cada vez más grande, el tiempo de reacción de los electrodos en la parte central podría ser más prolongado. En realidad, esto no representa un gran problema para los teléfonos móviles, ya que las pantallas actuales de estos dispositivos son relativamente pequeñas, por lo que el impacto del tiempo de reacción del cristal líquido es relativamente reducido. Sin embargo, en el caso de las computadoras portátiles y otros dispositivos que requieren una pantalla LCD de gran tamaño, un tiempo de respuesta demasiado lento de la LCD afectará seriamente el efecto de visualización; por ello, la tecnología TFT-LCD ha llamado la atención de los fabricantes. Además, las pantallas a color en los teléfonos móviles se utilizan cada vez con mayor frecuencia: en la nueva generación de productos, muchos admiten una visualización de 65.536 colores, e incluso algunos soportan hasta 160.000 colores. En este contexto, la ventaja de contraste elevado y vivacidad de colores de la tecnología TFT resulta aún más importante.

Los fabricantes de LCD de cristal líquido tipo STN pertenecen a los dispositivos LCD reflectivos; sus ventajas son el bajo consumo de energía, pero en entornos más oscuros presentan una claridad deficiente, por lo que es necesario equiparlos con una fuente de iluminación externa. Los cristales líquidos TFT utilizan una combinación de modos «trasero» y «reflectivo»: en la parte trasera del cristal líquido se instala un conducto especial para la luz. Esta es la razón por la cual algunos pantallas de teléfonos móviles parecen tener «iluminación», mientras que en otros teléfonos móviles la luz parece provenir directamente de la propia pantalla. Además, la tecnología de retroiluminación para LCD desarrollada por los fabricantes sigue avanzando constantemente: desde monocromática hasta a color, desde gruesa hasta fina, y pasando de lámparas fluorescentes montadas en los laterales a lámparas fluorescentes de panel plano.

Por cierto, el dispositivo LCD reflectivo presenta dos tipos de configuración: caracteres blancos sobre fondo negro (NB) y caracteres negros sobre fondo blanco (NN). Recientemente observamos que la pantalla del V70 pertenece al tipo NB; por supuesto, esto representa sin duda la integración de la tecnología más avanzada para mejorar el tipo NB. Bueno, aún estamos por volver al tema; continuemos hablando sobre el principio de funcionamiento de las pantallas TFT LCD. La tecnología TFT LCD adopta un «matriz activa». El método de conducción utilizado por la tecnología TFT LCD es una «matriz activa». Este método consiste en emplear electrodos transistores fabricados mediante tecnología de película delgada y utilizar métodos de escaneo para controlar de manera «activa» el encendido y apagado de cada punto de la pantalla. Cuando la fuente de luz se ilumina, la luz se transmite hacia arriba a través de la placa polarizadora inferior, y las moléculas de cristal líquido permiten que la luz pase. Al encenderse los electrodos, las moléculas de cristal líquido cambian su estado de disposición, exactamente igual que en los cristales líquidos TN; así se logra el propósito de la pantalla mediante la sombra y la transmisión de la luz. Esto suena similar al principio de funcionamiento de los cristales líquidos de tipo TN, y efectivamente lo es. Pero la diferencia radica en que, debido al efecto capacitivo del transistor FET, este puede mantener el estado potencial; por lo tanto, las moléculas de cristal líquido transmisivas permanecerán en ese estado hasta que, en la siguiente ocasión, el electrodo FET sea cargado nuevamente para cambiar su disposición. Los cristales líquidos de tipo TN no poseen esta característica: tan pronto como desaparece el campo eléctrico, las moléculas de cristal líquido regresan inmediatamente al estado original. Esta es la mayor diferencia entre el principio de funcionamiento de los cristales líquidos TFT y los cristales líquidos TN.

El cristal líquido TFT para cada píxel está equipado con un interruptor semiconductor; el proceso es similar al de los circuitos integrados de gran escala. Como cada píxel puede ser controlado directamente mediante pulsos de punto, cada nodo es relativamente independiente y puede ser controlado de manera continua. Este diseño no solo mejora la velocidad de respuesta de la pantalla, sino que también permite controlar con precisión la representación de escalas de grises, haciendo que el color en el cristal líquido TFT sea más realista.