¿QUÉ ES UN LCD?

DEFINICIÓN

Las siglas LCD significan “Liquid Cristal Display” ó pantalla de cristal líquido. Es una pantalla plana basada en el uso de una sustancia liquida atrapada entre dos placas de vidrio, haciendo pasar por este una corriente eléctrica a una zona especifica, para que así esta se vuelva opaca, y además cuenta (generalmente) con iluminación trasera.

En las pantallas LCD de color, cada pixel individual se divide en tres cédulas o sub pixeles con los colores RGB (Rojo, Verde y Azul) respectivamente. Y así cada pixel puede controlarse para  producir una gran variedad de colores distintos.

CARACTERÍSTICAS

Algunos factores básicos a considerar en una LCD son:

Tamaño: El tamaño de un panel LCD generalmente se mide a lo lardo de su diagonal, expresado generalmente en pulgadas. Sin embargo existen más características que pueden describir las dimensiones aproximadas, como por ejemplo la LCD 16×2 (negro sobre fondo azul) se refiere a que tiene la capacidad de tener al mismo tiempo 16 caracteres de manera horizontal en dos renglones (cada uno).

Resolución: Esta se expresa con las dimensiones horizontal y vertical. las pantallas HD tienen una resolución de 1920×1080 por ejemplo. Y esta puede alcanzar con esta resolución una gran variedad de tamaño, pero si no se ocupa gran a gran detalle esta, estarías desperdiciando calidad (por no utilizar algo que tienes disponible). En 5hz se maneja, por ejemplo la LCD gráfica 128×64 (negro sobre fondo verde). Que a pesar de su tamaño la consideramos suficiente para las aplicaciones estudiantiles, y algunas industriales donde se requiera tener algo claro y legible en un tamaño práctico.

Brillo: La luminosidad de la pantalla también es importante analizarla, ya que según la aplicación en la que se encuentre esta, requerirá más luz para poder apreciarse, o viceversa. Por lo que la mayoría cuentan con una luz trasera y la posibilidad de poder controlar su luminosidad.

Iluminación CCFL: Esta iluminación básicamente consta poner detrás de la pantalla una matriz de CCFL, o bien en las orillas o bordes de la pantalla. Sin embargo es más consumo que el led y tiene un menor tiempo de vida, por lo que poco a poco se ah ido poniendo en segundo plano.

Iluminación LED: Esta iluminación puede presentarse en dos maneras, en un solo color, (generalmente blanco) o bien en RGB, los blanco suelen ser los más utilizados. Estos al igual que la iluminación CCFL, pueden estar formando una matriz en la parte de atrás, o bien pueden colocarse a los extremos del display.

Contraste: Es la relación entre la intensidad más brillante y la más oscura.

Angulo de visión: Es el ángulo máximo en el que el usuario puede visualizar lo que está en la LCD sin que se pierda mucha calidad.

Número de caracteres: Hay diversos tamaños de LCD y con ello nos limitamos o nos expandamos la posibilidad de mostrar en el display cierto número de caracteres, los tamaños estándar que manejamos son: 16×2, 20×4, 8×2.

FUNCIONAMIENTO

La tecnología LCD es bastante simple: los monitores LCD que contienen una pantalla de cristal líquido son dispositivos pasivos, lo que significa que no producen ninguna luz para mostrar caracteres, imágenes, videos y animaciones. Las pantallas LCD alteran la luz que las atraviesa. El diseño interno muestra cómo cambia la luz para producir prácticamente cualquier personaje e imagen.

Una pantalla LCD consta de dos placas de vidrio con un líquido especial entre ellas. La característica especial de este líquido es que gira o "tuerce" el plano de la luz polarizada. Este efecto se ve afectado por la creación de un campo eléctrico. Por tanto, las placas de vidrio se recubren con una capa metálica muy fina. Para obtener luz polarizada, se aplica una película polarizadora o polarizador a la placa de vidrio inferior. Se debe aplicar otra película a la placa de vidrio inferior, pero esta vez con el plano de polarización torcido 90 °. Esto se conoce como analizador.

1. Film de filtro vertical para polarizar la luz que entra.

2. Sustrato de vidrio con electrodos de Óxido de Indio ITO. Las formas de los electrodos determinan las formas negras que aparecen cuando la pantalla se enciende y apaga. Los cantos verticales de la superficie son suaves.

3. Cristales líquidos Twisted Nematic (TN).

4. Sustrato de vidrio con film electrodo común (ITO) con los cantos horizontales para alinearse con el filtro horizontal.

5. Film de filtro horizontal para bloquear/permitir el paso de luz.

6. Superficie reflectante para devolver la luz al espectador. En un LCD retroiluminado, esta capa es reemplazada por una fuente luminosa.

Las pantallas de cristal líquido (LCD) son para aquellos involucrados en electrónica y programación, tanto aficionados como profesionales. La interfaz incorporada y los circuitos de control especializados facilitan la conexión de una pantalla LCD a un microcontrolador como puede ser un Arduino o ESP32.

Las pantallas de cristal líquido se utilizan, entre otros, en paneles de control de lavadoras, estufas, aires acondicionados, máquinas expendedoras, así como muchos otros dispositivos de automatización

COMUNICACIÓN

Existen básicamente 3 maneras  de hacer comunicación con nuestra LCD, aunque básicamente todas son en paralelo, cambian por el accesorio que se utiliza para entablar esta comunicación.

Comunicación en paralelo: Es la más directa de utilizar, ya que se puede realizar haciendo directamente la comunicación con el Arduino, esta puede utilizar del pin 0 al 7 o bien del 0 al 4, mandando la mitad de los datos, ya que aun mandando la mitad de los datos, (haciendo doble proceso de envío) es tan rápido el registro, que no es posible percibirlo con el ojo humano.

Comunicación serial a paralelo: Para utilizar esta forma de comunicación se requiere un circuito integrado (como el PCF8574A) el cual se conecta por I²C o SPI al puerto SDA mientras que el reloj al SCL del Arduino (parte superior derecha en el Arduino UNO) mediante la librería Wire. Esta librería permite la comunicación con dispositivos I²C/TWI. Este se hace mediante un shift register.

Comunicación serial UART: Este método funciona de manera serial utilizando el puerto TX y RX de un microcontrolador, mediante el uso de una herramienta llamada BackPack, Sparkfun tiene dos, una que soporta de 16 0 20 caracteres y es para 2 o 4 líneas, mientras la otra es para gráficos entre 160×128 y 128×64. Esta puede ser utilizada con un baud entre 2400 y 38400 bps.

REFERENCIAS

5hertz-Electrónica (2021) "INTRODUCCIÓN A LAS LCD" [online] Available on: https://www.5hertz.com/index.php?route=tutoriales/tutorial&tutorial_id=9

BdnQ (2021, abril 01) "LCD ¿Qué es? y ¿Cuál es su uso en monitores?" [online] Available on: https://www.benq.com/es-mx/centro-de-conocimiento/conocimiento/que-es-lcd-y-como-se-usa-en-monitores.html

EcuRed (s.f) "LCD (pantalla de cristal líquido)" [online] Available on: https://www.ecured.cu/LCD_(pantalla_de_cristal_l%C3%ADquido)

Solectroshop (2021) "LCD, LED, OLED... ¿Conoces la diferencia y qué son?" [online] Available on: https://solectroshop.com/es/blog/lcd-led-oled-conoces-la-diferencia-y-que-son-n88