El cristal líquido refiere a la situación intermedia de una sustancia entre sólido (cristalino) y líquido. Cuando los cristales con un nivel del orden en secuencia molecular se derriten, dan vuelta generalmente al líquido, que tiene fluidez sino ningún tal orden en absoluto. Sin embargo, las moléculas orgánicas barra-formadas finas, cuando se derriten, mantienen su orden una dirección molecular aunque la pierdan en posiciones moleculares. En el estado en el cual las moléculas están en una dirección uniforme, también tienen índices refractivos, constantes dieléctricas y otras características físicas similares a los de cristales, dependiendo de su dirección, aunque son líquidas. Esta es la razón por la cual se llaman cristal líquido. El diagrama abajo muestra la estructura de 5CB (4-pentyl-4'-Cyanobiphenyl) como ejemplo de las moléculas cristalinas líquidas.

Un ejemplo de una molécula cristalina líquida

 

Una pantalla de cristal líquido (LCD) tiene material cristalino líquido intercalado entre dos hojas de vidrio. Sin ningún voltaje aplicado entre los electrodos transparentes, las moléculas cristalinas líquidas se alinean paralelamente a la superficie de cristal. Cuando se aplica el voltaje, cambian su dirección y dan vuelta vertical a la superficie de cristal. Varían en características ópticas, dependiendo de su orientación. Por lo tanto, la cantidad de luz la transmisión puede ser controlada combinando el movimiento de moléculas cristalinas líquidas y la dirección de la polarización de dos placas polarizantes atadas a los ambos lados externos de las hojas de cristal. Los LCDs utilizan estas características a las imágenes de exhibición.

Principio de funcionamiento de un LCD

Un LCD consiste en muchos pixeles. Un pixel consiste en tres sub-pixeles (rojos/verdes/el azul, RGB). En el caso de la resolución llena-HD, que es ampliamente utilizada para los smartphones, hay más de seis millones de (1.080 x 1.920 x 3 = 6.220.800) sub-pixeles. Para activar estos millones de sub-pixeles TFT se requiere en cada sub-pixel. TFT es una abreviatura para el “transistor de película fina”. TFT es una clase de dispositivo de semiconductor. Sirve como válvula de control proporcionar un voltaje apropiado sobre los cristales líquidos para los sub-pixeles individuales. TFT LCD tiene una capa cristalina líquida entre un substrato de cristal formado con TFTs y los electrodos transparentes del pixel y otro substrato de cristal con un filtro de color (RGB) y los contraelectrodos transparentes. Además, los polarizadores se colocan en el lado externo de cada substrato de cristal y de una fuente del contraluz en el lado trasero. Un cambio en el voltaje aplicado a los cambios de los cristales líquidos la transmitencia del panel incluyendo las dos placas polarizantes, y cambia así la cantidad de luz que pasa del contraluz a la superficie delantera de la exhibición. Este principio permite que TFT LCD produzca imágenes a todo color.

Estructura de TFT LCD