Fundamentos fisicoquímicos de las pantallas de cristal líquido

Francisco Javier Bañón Mellado »

Hoy en día todos estamos familiarizados con las pantallas LCD. Esta tecnología se ha implantado en nuestra vida desde nuestro pequeño reloj de pulsera hasta nuestro gran televisor de 42 pulgadas.

Pero, ¿cómo empezó todo?

El desarrollo de estos dispositivos es sin duda es un logro de la electrónica pero no hay que olvidar que en el descubrimiento de su principal componente, el cristal líquido, tiene mucho que ver la química.

De hecho los cristales líquidos deben su origen Friedrich Richard Reinitzer, botánico y químico austriaco que en 1888 descubrió en el colesterol de la zanahoria (benzoato de colesterilo) la existencia de dos puntos de fusión, es decir, formaba un liquido turbio al calentarse pero si se seguía calentando se volvía transparente.

Esto se debía a que tenia propiedades tanto de la fase líquida como de la fase sólida, por eso el físico alemán Otto Lehmann lo denomino cristal líquido.

Mas adelante, en la década de los 60, el profesor de química orgánica George Gray y su equipo de la Universidad de Hull descubrieron los cristales líquidos de cianobifenilo, que tenían unas propiedades adecuadas de estabilidad y temperatura para su aplicación en los LCD. Este descubrimiento hizo posible, poco después, que el ingeniero George H. Heilmeier desarrollara la primera pantalla de cristal líquido al aplicar un voltaje a un dispositivo donde se encontraba el cristal líquido transparente que se convertía en una capa lechosa, turbia y estatal.

Y ¿a que es debido este cambio?

Una propiedad de estos cristales es que son termotrópicos, es decir, como ocurre en muchas sustancias a altas temperaturas están en fase líquida y a bajas en fase sólida. Pero lo que les hace realmente especiales es que sufren transiciones a través de una variedad de fases diferentes cuando la temperatura varia.

Una de las fases de cristales líquidos mas comunes es la nemática. En esta fase los cristales tienen una fluidez similar a la de los líquidos comunes pero pueden ser fácilmente alineados por un campo eléctrico o magnético externo. Los cristales líquidos nemáticos alineados tienen las propiedades ópticas de los cristales monoaxiales y esto los hace muy útiles en pantallas de cristal liquido (LCD).

Si ponemos una capa de cristal líquido entre dos polarizadores que se cruzan podemos hacer que pase la luz o se vuelva opaco aplicando un campo eléctrico que alineara o desalineara los cristales. Si además utilizamos filtros de color rojo, verde y azul podemos generar pixeles de distintos colores que darán lugar a las pantallas LCD que conocemos actualmente.

La ingeniería electrónica ha mejorado estas pantallas dándoles mayor definición y eficiencia, pero la base de todo está en las propiedades de una sustancia que descubrió un químico austriaco hace más de un siglo.

Fuentes

• J. Otón, J.M. Sánchez Pena, F. Olarte y A. Serrano. Mundo Electrónico. Suplemento nº 218, 3 (1991)
• D. Velasco Castrillo, Mundo científico 15, nº 162, 958 (1995)
• Wikipedia