TFT y OELD - Avances en la tecnología de visualización

Tecnología TFT:

Los monitores de transistores de película fina (TFT de forma completa) se utilizan ahora ampliamente en ordenadores, televisores, ordenadores portátiles, teléfonos móviles, etc. Ofrecen una mejor calidad de imagen, como el contraste y la direccionalidad. A diferencia de los monitores LCD, los monitores TFT pueden verse desde cualquier ángulo sin que se distorsione la imagen. La pantalla TFT es una forma de pantalla de cristal líquido con transistores de película fina para controlar la formación de la imagen. Antes de entrar en los detalles de la tecnología TFT, veamos cómo funcionan los LCD.

La pantalla LCD contiene cristales líquidos que son un estado intermedio entre el líquido y el sólido. Es decir, la materia puede cambiar de forma de líquido a sólido y viceversa. El cristal líquido fluye como un líquido y puede orientarse para formar un cristal sólido. En las pantallas LCD, los cristales líquidos utilizados tienen la propiedad de modular la luz. La pantalla LCD no emite luz directamente, sino que tiene una serie de píxeles llenos de cristales líquidos que permiten el paso de la luz. Se disponen delante de una luz de fondo, que es la fuente de luz. Los píxeles están distribuidos en columnas y filas y el píxel actúa como un condensador. Como un condensador, el píxel tiene un cristal líquido encerrado entre dos capas conductoras. Las imágenes producidas por la pantalla LCD pueden ser monocromas o en color. Cada píxel está conectado a un transistor de conmutación.

En comparación con las pantallas LCD normales, los monitores TFT ofrecen un texto muy nítido y brillante con un mayor tiempo de respuesta. La pantalla TFT tiene transistores formados por finas películas de silicio amorfo depositadas sobre un vidrio mediante la tecnología PECVD. Dentro de cada píxel, el transistor sólo ocupa una pequeña parte y el espacio restante permite el paso de la luz. Además, cada transistor es capaz de funcionar con muy poca carga, por lo que el redibujado de la imagen es muy rápido y la pantalla se actualiza muchas veces en un segundo. En un monitor TFT estándar, hay aproximadamente 1,3 millones de píxeles con 1,3 millones de transistores de película fina. Estos transistores son muy sensibles a las fluctuaciones de tensión y a las tensiones mecánicas y se dañan fácilmente, lo que provoca la formación de puntos de color. Estos puntos sin imagen se llaman píxeles muertos. En los píxeles muertos, los transistores están dañados y no pueden funcionar correctamente.

Los monitores que utilizan TFT se conocen como monitores TFT-LCD. La pantalla de un monitor TFT está formada por dos sustratos de vidrio que encierran una capa de cristal líquido. El sustrato de vidrio frontal contiene un filtro de color. El filtro trasero contiene transistores finos dispuestos en columnas y filas. Detrás del sustrato de cristal trasero, hay una unidad de retroiluminación que emite luz. Cuando la pantalla TFT se carga, las moléculas de la capa de cristal líquido se doblan y dejan pasar la luz. Esto crea un píxel. El filtro de color en el sustrato de vidrio frontal da a cada píxel el color deseado.

Hay dos electrodos ITO en la pantalla para aplicar la tensión. La pantalla LCD se coloca entre estos electrodos. Cuando se aplica una tensión variable a través de los electrodos, las moléculas de cristal líquido se alinean en diferentes patrones. Esta alineación produce zonas claras y oscuras en la imagen. Este tipo de imagen se llama imagen en escala de grises. En los monitores TFT en color, el filtro de color del sustrato de vidrio frontal da color a los píxeles. La formación de píxeles coloreados o grises depende de la tensión aplicada por el circuito conductor de datos.

Los transistores de capa fina desempeñan un papel importante en la formación de píxeles. Están dispuestos en el sustrato de cristal trasero. La formación de los píxeles depende de la conexión y desconexión de estos transistores. La conmutación controla el movimiento de los electrones en la región del electrodo ITO. Cuando se forman los millones de píxeles y se encienden según la conmutación de los transistores, se crean millones de ángulos LC. Estos ángulos LC generan la imagen en la pantalla.

Pantalla orgánica electroluminiscente

La pantalla electroluminiscente orgánica (OELD) es un LED semiconductor de estado sólido recientemente desarrollado con un grosor de 100-500 nanómetros. También se llama LED orgánico u OLED. Tiene muchas aplicaciones, como las pantallas de los teléfonos móviles, las cámaras digitales, etc. La ventaja del OLED es que es mucho más fino que el LCD y consume menos energía. El OLED está compuesto por agregados de moléculas amorfas y cristalinas dispuestas de forma irregular. La estructura tiene muchas capas finas de material orgánico. Cuando la corriente atraviesa estas finas capas, se emite luz mediante el proceso de electrofosforescencia. La pantalla puede emitir colores como el rojo, el verde, el azul, el blanco, etc.

En función de su estructura, los OLED pueden clasificarse en

• OLED transparentes: todas las capas son transparentes.
• OLED de alta emisión - La capa de sustrato puede ser reflectante o no reflectante.
• OLED blanco - Emite sólo luz blanca y permite sistemas de iluminación a gran escala.
• OLED plegable: ideal para hacer pantallas para teléfonos móviles, ya que es flexible y plegable.
• OLED de matriz activa - El ánodo es una capa de transistores que controla el píxel. Las demás capas son similares a las de los típicos OLED.
• OLED pasivo - Aquí, los circuitos externos determinan la formación de los píxeles.

Funcionalmente, el OLED es similar a un LED, pero tiene muchas capas activas. Normalmente, hay dos o tres capas orgánicas y otras capas. Las capas son: capa de sustrato, capa anódica, capa orgánica, capa conductora, capa emisora y capa catódica. La capa de sustrato es una fina capa de vidrio o plástico transparente que soporta la estructura del OLED. La capa anódica es activa y elimina electrones. También es una capa transparente y está compuesta por óxido de indio y estaño. La capa orgánica está compuesta por materiales orgánicos.

La capa conductora es una parte importante y transporta los agujeros de la capa anódica. Está formado por plásticos orgánicos y los polímeros utilizados son el polímero emisor de luz (LEP), el diodo emisor de luz de polímero (PLED), etc. La capa conductora es electroluminiscente y utiliza derivados de p-fenileno vinileno (Poly) y Ployfluoreno. La capa emisiva transporta los electrones de la capa anódica. Se compone de plástico orgánico. La capa catódica es la responsable de la inyección de electrones. Puede ser transparente u opaco. El aluminio y el calcio se utilizan para hacer la capa catódica.

Los OLED ofrecen una excelente visualización en comparación con los LCD y las imágenes pueden verse desde cualquier ángulo sin distorsión. El proceso de emisión de luz en los OLED implica varios pasos. Cuando se aplica una diferencia de potencial entre las capas anódica y catódica, la corriente fluye a través de la capa orgánica. Durante este proceso, la capa catódica emite electrones hacia la capa emisora. La capa anódica libera entonces electrones del siguiente conductor y el proceso genera agujeros. En la unión entre las capas emisiva y conductora, los electrones se combinan con los huecos. Este proceso libera energía en forma de fotones. El color de los fotones depende del tipo de material utilizado en la capa emisora.

Ahora ya tienes una idea del progreso de la tecnología de las pantallas TFT y OELD, además si tienes alguna duda sobre este concepto o el diseño eléctrico y electrónico deja tus comentarios abajo.