Hardware‎ > ‎

Monitor/Pantalla

El monitor o pantalla de computadora, aunque también es común llamarle "pantalla", es un dispositivo de salida que, mediante una interfaz, muestra los resultados del procesamiento de una computadora.

Parametros de un monitor.

  • Píxel: Unidad mínima representable en un monitor.
  • Tamaño de punto o (dot pitch): El tamaño de punto es el espacio entre dos fósforos coloreados de un pixel. Es un parámetro que mide la nitidez de la imagen, midiendo la distancia entre dos puntos del mismo color; resulta fundamental a grandes resoluciones. Los tamaños de punto más pequeños producen imágenes más uniformes. Un monitor de 14 pulgadas suele tener un tamaño de punto de 0,28 mm o menos. En ocasiones es diferente en vertical que en horizontal, o se trata de un valor medio, dependiendo de la disposición particular de los puntos de color en la pantalla, así como del tipo de rejilla empleada para dirigir los haces de electrones. En LCD y en CRT de apertura de rejilla, es la distancia en horizonontal, mientras que en los CRT de mascara de sombra, se mide casi en diagonal. Lo mínimo exigible en este momento es que sea de 0,28mm. Para CAD o en general para diseño, lo ideal sería de 0,25mm o menos. 0,21 en mascara de sombra es el equivalente a 0.24 en apertura de rejilla.
  • Área Útil: El tamaño de la pantalla no coincide con el área real que se utiliza para representar los datos.
  • Resolución maxima: es la resolución maxima o nativa (y única) en el caso de los LCD que es capaz de representar el monitor, esta relaccionada con el tamaño de la pantalla y el tamaño del punto
  • Tamaño de la pantalla: Es la distancia en diagonal de un vertice de la pantalla al opuesto, que puede ser distinto del area visible.
  • Ancho de banda: Frecuencia maxima que es capaz de soportar el monitor
  • Hz o frecuencia de refresco vertical: son 2 valores entre los cuales el monitor es capaz de mostrar imagenes estables en la pantalla.
  • Hz o frecuencia de refresco horizontal : similar al anterior pero en sentido horizontal, para dibujar cada una de las líneas de la pantalla.
  • Blindaje: Un monitor puede o no estar blindando ante interferencias electricas externas y ser más o menos sensible a ellas, por lo que en caso de estar blindando, o semiblindado por la parte trasera llevara cubriendo prácticamente la totalidad del tubo una plancha metalica en contanto con tierra o masa.
  • Tipo de monitor: en los CRT pueden existir 2 tipos, de apertura de rejilla o de mascara de sombra.
  • Líneas de tensión: Son unas líneas horizontales, que tienen los monitores de apertura de rejilla para mantener las líneas que permiten mostrar los colores perfectamente alineadas; en 19 pulgadas lo habitual suelen ser 2, aunque también los hay con 3 líneas, algunos monitores pequeños incluso tienen una sola.
    • Nota: no todos los monitores estando apagados tienen un color negro si los miramos, algunos tienen un ligero tono que tiende a uno u otro color, viendo una imagen reflejada en él se nota el cambio de color.
  • Limpieza de monitores: los CRT se pueden limpiar con cualquier limpiacristales, pero los LCD son más sensibles, ya que son porosos y pueden atrapar la suciedad y los líquidos que le apliquemos, en los manuales de instrucciones de los LCD pueden existir notas al respecto. Métodos para limpiar monitores de LCD:
    • Agua destilada y un paño que no suelte pelusas como los de limpiar las gafas, ligeramente humedecido.
    • Productos específicos para limpiar pantallas de LCD,
    • Limpiador antiestático.
    • Por internet dicen también que las toallitas de limpiar el trasero de los niños pequeños sirven, pero no se recomienda, por no ser un producto diseñado para limpiar una pantalla.
    • Hay que tener en cuenta que existen 2 tipos de pantallas, mates y brillantes, en cualquier caso mire en el manual de instrucciones de la pantalla, como limpiarlo, o en su defecto al fabricante, ya que la limpieza de un monitor con productos no destinados a tal fin pueden dejar manchas en la pantalla de forma permanente.

Tubo de rayos catódicos (CRT).

El Tubo de Rayos Catódicos (CRT del inglés Cathode Ray Tube) es un dispositivo de visualización inventado por Carl Ferdinand Braun y en su desarrollo contribuyeron los trabajos de Philo Farnsworth. Es empleado príncipalmente en monitores, televisiones y osciloscopios, aunque en la actualidad se tiende a ir sustituyéndolo paulatinamente por tecnologías como plasma, LCD, DLP; debido a que estos ultimos consumen menos energía.

Orígenes.

El tubo de rayos catódicos, o CRT, fue desarrollado por Ferdinand Braun, un científico Alemán, en 1897 pero no se utilizó hasta la creación de los primeros televisores a finales de la década de 1940. A pesar de que los CRT que se utilizan en los monitores modernos tuvieron muchas modificaciones que les permitieron mejorar la calidad de la imagen, siguen utilizando los mismos principios básicos.

La primera versión del tubo catódico fue un diodo de cátodo frío, en realidad una modificación del tubo de Crookes con una capa de fósforo sobre el frontal. A este tubo se le llama a veces tubo Braun. La primera versión que utilizaba un cátodo caliente fue desarrollada por J. B. Johnson y H. W. Weinhart de la sociedad Western Electric. Este producto se comercializó en 1922.

Funcionamiento.

El monitor es el encargado de traducir y mostrar las imágenes en forma de señales que provienen de la tarjeta gráfica. Su interior es similar al de un televisor convencional. La mayoría del espacio está ocupado por un tubo de rayos catódicos en el que se sitúa un cañón de electrones. Este cañón dispara constantemente un haz de electrones contra la pantalla, que está recubierta de fósforo (material que se ilumina al entrar en contacto con los electrones). En los monitores a color, cada punto o píxel de la pantalla está compuesto por tres pequeños puntos de fósforo: rojo, azul y verde. Iluminando estos puntos con diferentes intensidades, puede obtenerse cualquier color.

Ésta es la forma de mostrar un punto en la pantalla, pero ¿cómo se consigue rellenar toda la pantalla de puntos? La respuesta es fácil: el cañón de electrones activa el primer punto de la esquina superior izquierda y, rápidamente, activa los siguientes puntos de la primera línea horizontal. Después sigue pintando y rellenando las demás líneas de la pantalla hasta llegar a la última y vuelve a comenzar el proceso. Esta acción es tan rápida que el ojo humano no es capaz de distinguir cómo se activan los puntos por separado, percibiendo la ilusión de que todos los píxels se activan al mismo tiempo.


Visualización mediante barrido.

Para reproducir una imagen en la pantalla de un tubo de rayos catódicos es necesario generar un barrido del haz por toda la superficie de la misma. Esta forma de trabajo es la utilizada en televisión y en los monitores del computador.

Mediante un sistema de deflexión magnético, constituido por dos pares de bobinas, se aplica un campo magnético variable que hace que el haz de electrones barra toda la pantalla en líneas sucesivas (en el sistema de televisión PAL, por ejemplo, son 625 líneas distribuidas en dos campos de 312,5 en una frecuencia de campo de 50 Hz).

Las bobinas deflesoras se ubican en el cuello del tubo y forman el llamado "yugo magnético" (magnetic yoke en inglés). Junto a ellas hay una serie de ajustes de pureza y geometría y convergencias de la representación de la pantalla. Estos ajustes son piezas magnéticas que se pueden desplazar de diferentes formas.

Visualización vectorial.

En el caso de un osciloscopio, la intensidad del haz se mantiene constante, y la imagen es dibujada por el camino que recorre el haz. Normalmente, la desviación horizontal es proporcional al tiempo, y la desviación vertical es proporcional a la señal. Los tubos para este tipo de usos son largos y estrechos, y además la desviación se asegura por la aplicación de un campo electrostático en el tubo mediante placas (de desviación) situadas en el cuello del tubo. Este clase de desviación es más rápida que una desviación magnética, ya que en el caso de una desviación magnética la inductancia de la bobina impide las variaciones rápidas del campo magnético (ya que impide la variación rápida de la corriente que crea el campo magnético).

Visualización vectorial de los oredenadores.

Los primeros monitores gráficos para ordenadores utilizaban tubos de visualización vectorial similares a los de los osciloscopios. Aquí el haz trazaba líneas entre puntos arbitrarios, repitiendo el movimiento lo más rápidamente posible. Los monitores vectoriales se utilizaron en la mayor parte de los monitores de ordenador de finales de los años 1970 hasta la mitad de los años 1980. La visualización vectorial para ordenador no sufre de aliasing ni pixelización, pero están limitados ya que sólo pueden señalar los contornos de las formas, y una escasa cantidad de texto, preferiblemente de un tamaño grande. Esto es así porque la velocidad de visualización es inversamente proporcional al número de vectores que deben dibujarse y "rellenar" una zona utilizando muchos vectores es imposible, así como escribir una gran cantidad de texto. Algunos monitores vectoriales eran capaces de mostrar varios colores, a menudo utilizando dos o tres capas de fósforo. En estos monitores, controlando la fuerza del haz de electrones, se controla la capa alcanzada y en consecuencia el color mostrado, que generalmente era verde, naranja o rojo.

Otros monitores gráficos utilizaban tubos de almacenamiento (storage tube). Estos tubos catódicos almacenaban las imágenes y no necesitaban refresco periódico.

Monitores CRT en color.

Principio.

Los monitores en color utilizan tres materias agrupadas en un punto, por lo que el frontal del tubo está cubierto de puntos minúsculos. Cada una de estas materias produce un color si es sometida a un flujo de electrones. Los colores pueden ser el rojo, el verde o el azul. Hay tres cañones de electrones, uno por cada color, y cada cañón sólo puede encender los puntos de un color. Hay dispuesta una máscara en el tubo antes del frontal para evitar que interfieran los electrones de varios cañones.

Protecciones.

El vidrio utilizado en el frontal del tubo, permite el paso de la luz producida por el fósforo hacia el exterior, pero en todos los modelos modernos bloquea los rayos X generados por el impacto del flujo de electrones con una gran energía. Por esta razón el vidrio del frontal está lleno de plomo (es pues vidrio cristal). Gracias a ello y a otras protecciones internas, los tubos pueden satisfacer las normas de seguridad, que son cada vez más severas en lo que se refiere a la radiación.

Colores mostrados.

Los tubos catódicos tienen una intensidad característica en el flujo de electrones, intensidad luminosa que no es lineal, lo que se denomina gamma. Para los primeros televisores, el gamma de la pantalla fue una ventaja, ya que al comprimir la señal (un poco a la manera de un pedal de compresión para una guitarra) el contraste se aumenta (nota: no se habla de compresión numérica, sino de compresión de una señal, que puede estar definida por una reducción de aquello que tiene un nivel alto y un aumento de lo que es más bajo). Los tubos modernos tienen siempre un gamma (más bajo), pero este gamma se puede corregir para obtener una respuesta lineal, permitiendo ver la imagen con sus verdaderos colores, lo que es muy importante en la imprenta entre otras cosas.

Electricidad estática.

Algunas pantallas o televisores que utilizan tubos catódicos pueden acumular electricidad estática, inofensiva, sobre el frontal del tubo, lo que puede implicar la acumulación de polvo, que reduce la calidad de la imagen. Se hace necesaria una limpieza (con un trapo seco o un producto adecuado, ya que algunos productos pueden dañar la capa anti-reflejo, si ésta existe).

Los magnetos.

Los magnetos no deberían ser puestos nunca cerca de un monitor CRT, ya que ellos pueden provocar la magnetización que causará colores equivocados en el área magnetizada. Éste es un problema de "pureza", porque golpea la pureza de uno de los colores primarios. El magnetismo provoca indeseadas deflexiones de electrones. Éste puede ser muy caro a corregir, aunque pudiera corregirse en manera solo después de algunos días o semanas. La mayor parte de los televisores modernos y casi todos los monitores de ordenador han incorporado un aparado llamado Degaussing que reduce o elimina los campos magnéticos indeseados.

Es posible comprar o construir un dispositivo exterior de Degaussing que puede ayudar a desmagnetizar los más viejos monitores o en casos donde es ineficaz el aparato incorporado. Un transformador, que produce un gran campo magnético alternado, puede ser también usado como degauss de un monitor teniéndolo al centro del monitor, activándolo, y moviéndolo lentamente en círculos concéntricos nunca más anchos del bordo del monitor, hasta que los colores brillantes no pueden ser más visualizados. Claramente durante la operación es necesario ver los colores, por lo tanto hace falta tener el monitor encendido. Este proceso puede necesitar ser repetido muchas veces para remover algunas magnetización. En casos extremos, dónde hayan sido utilizados magnetos demasiado potentes, es probable que la deformación sea permanente.

Seguridad y riesgos para la salud.

Campos EM.

Algunos creen que los campos electromagnéticos emitidos durante el funcionamiento del tubo catódico puedan tener efectos biológicos. La intensidad de este campo se reduce a valores irrelevantes dentro de un metro de distancia y en todo caso es más intenso a los lados de la pantalla antes que de frente.

Rayos X.

Como ya señalado los tubos a colores emiten una pequeña cantidad de rayos X, bloqueados para la mayor parte del espeso vidrio al plomo de la pantalla. El Food and drug administration americano ahora establece un límite de 0,5 mR/h (miliroentgen por hora) por la intensidad de los rayos X a la distancia de 5 cm de la superficie externa de un aparato televisivo.

Riesgo de implosión.

Al interior del tubo es practicado un gran vacío, por lo que toda su superficie actúa constantemente la hidrostática (1 kg/cm). Ésta representa una conspicua acumulación de energía potencial que puede librarse bajo forma de una implosión en caso de perjuicio del vidrio. En los tubos de los modernos televisores y monitores la parte frontal es robustecida con la interposición de láminas plásticas, de modo que pueda resistir a los choques y no se produzcan implosiones. La restante parte del tubo y en particular el cuello son en cambio muy delicados.
En otros tubos, como por ejemplo los osciloscopios, no existe el refuerzo de la pantalla, en cambio se usa una pantalla plástica antepuesta.
El tubo catódico tiene que ser manejado con atención y competencia; se tiene que evitar en particular levantarlo por el cuello o por los puntos de propósito previstos.

Toxicidad de los fósforos.

En los viejos tubos fueron empleados como fósforos materiales tóxicos, ahora reemplazados por otros más seguros. La implosión o en todo caso la rotura del vidrio causa la dispersión de estos materiales. En la liquidación del tubo se tiene que tener en cuenta la presencia de plomo, que es considerado un contaminante.

Imágenes bombilla.

En los aparatos televisivos el sfarfallio producido por el continuo barrido de imagen, 50 veces al segundo pero de modo entrelazado, o sea primero dibuja todas las líneas par y sucesivamente todas las líneas impar , que en práctica lleva la frecuencia a 25 Hz, puede en algunos sujetos ser causa desencadenante de crisis epilépticas. Hay disponibles sistemas para reducir este riesgo.

Alta tensión.

Los tubos a rayos catódicos son alimentados con tensiones eléctricas muy altas. Estas tensiones también pueden quedar en el aparato por mucho tiempo después de apagarlo y desconectarlo de la red eléctrica. Evitar por lo tanto abrir el monitor o aparatos televisivos a si no se tiene una adecuada preparación técnica y en todo caso adoptando las necesarias precauciones.

Deterioro en el tiempo.

Como ocurre en todos los tubos termiónicos, también en el CRT la eficiencia de emisión de electrones de parte del cátodo en el tiempo tiende a disminuir progresivamente, con consiguiente menor luminosidad de las imágenes sobre la pantalla. En los osciloscopios, la consecuencia es una menor luminosidad de la huella. Causa del deterioro, es la alteración de la capa de óxido depositada sobre la superficie del cátodo y la formación sobre la superficie de minúsculos grumos, escorias, consecuencia de los innumerables encendidos y apagados, cuya presencia constituye un filtro al flujo de electrones engendrado. En los años en que el tubo CRT fue de empleo universal, dado el elevado coste por su sustitución, existieron en comercio aparatos llamados "regeneradores", que permitían efectuar una momentánea limpieza de las escorias depositada sobre el cátodo. El método consistía en aplicar una tensión suficientemente elevada, entre el pin unido al cátodo y el pin unido a la primera rejilla cercana a él. El eventual arco voltaico que se formaba, destruía las escorias más consistentes dando por breve tiempo nueva vida al tubo.

LCD.

Una pantalla de cristal líquido o LCD (acrónimo del inglés Liquid crystal display) es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora. A menudo se utiliza en pilas, dispositivos electrónicos, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica.

Características.

Cada píxel de un LCD consta de una capa de moléculas alineadas entre dos electrodos transparentes, y dos filtros de polarización, los ejes de transmisión, de los cuales son (en la mayoría de los casos) perpendiculares entre sí. Sin cristal líquido entre el filtro polarizante, la luz que pasa por el primer filtro sería bloqueada por el segundo (cruzando) polarizador.
La superficie de los electrodos que están en contacto con los materiales de cristal líquido es tratada a fin de ajustar las moléculas de cristal líquido en una dirección en particular. Este tratamiento normalmente consiste en una fina capa de polímero que es unidireccionalmente frotada utilizando, por ejemplo, un paño. La dirección de la alineación de cristal líquido se define por la dirección de frotación.
Antes de la aplicación de un campo eléctrico, la orientación de las moléculas de cristal líquido está determinada por la adaptación a las superficies. En un dispositivo twisted nematic,TN, (unos de los dispositivos más comunes entre los de cristal líquido), las direcciones de alineación de la superficie de los dos electrodos son perpendiculares entre sí, y así se organizan las moléculas en una estructura helicoidal, o retorcida. Debido a que el material es de cristal líquido birefringent, la luz que pasa a través de un filtro polarizante se gira por la hélice de cristal líquido que pasa a través de la capa de cristal líquido, lo que le permite pasar por el segundo filtro polarizado. La mitad de la luz incidente es absorbida por el primer filtro polarizante, pero por lo demás todo el montaje es transparente.
Cuando se aplica un voltaje a través de los electrodos, una tuerca ajusta las moléculas de cristal líquido paralelas al campo eléctrico, que distorsiona la estructura helicoidal (esto se puede resistir gracias a las fuerzas elásticas desde que las moléculas están limitadas a las superficies). Esto reduce la rotación de la polarización de la luz incidente, y el dispositivo aparece gris. Si la tensión aplicada es lo suficientemente grande, las moléculas de cristal líquido en el centro de la capa son casi completamente desenrolladas y la polarización de la luz incidente no es rotada ya que pasa a través de la capa de cristal líquido. Esta luz será principalmente polarizada perpendicular al segundo filtro, y por eso será bloqueada y el pixel aparecerá negro. Por el control de la tensión aplicada a través de la capa de cristal líquido en cada píxel, la luz se puede permitir pasar a través de distintas cantidades, constituyendose los diferentes tonos de gris.
El efecto óptico de un dispositivo twisted nematic (TN) en el estado del voltaje es mucho menos dependiente de las variaciones de espesor del dispositivo que en el estado del voltaje de compensación. Debido a esto, estos dispositivos suelen usarse entre polarizadores cruzados de tal manera que parecen brillantes sin tensión (el ojo es mucho más sensible a las variaciones en el estado oscuro que en el brillante). Estos dispositivos también pueden funcionar en paralelo entre polarizadores, en cuyo caso la luz y la oscuridad son estados invertidos. La tensión de compensación en el estado oscuro de esta configuración aparece enrojecida debido a las pequeñas variaciones de espesor en todo el dispositivo. Tanto el material del cristal líquido y de la capa de alineación contienen compuestos iónicos. Si un campo eléctrico de una determinada polaridad se aplica durante un largo período de tiempo, este material iónico es atraído hacia la superficie y se degrada el rendimiento del dispositivo. Esto se intenta evitar, ya sea mediante la aplicación de una corriente alterna o por inversión de la polaridad del campo eléctrico que está dirigida al dispositivo (la respuesta de la capa de cristal líquido es idéntica, independientemente de la polaridad de los campos aplicados)
Cuando un gran número de píxeles se requiere en un dispositivo, no es viable conducir cada dispositivo directamente, así cada píxel requiere un número de electrodos independiente. En cambio, la pantalla es multiplexada. En una pantalla multiplexada, los electrodos de la parte lateral de la pantalla se agrupan junto con los cables (normalmente en columnas), y cada grupo tiene su propia fuente de voltaje. Por otro lado, los electrodos también se agrupan (normalmente en filas), en donde cada grupo obtiene una tensión de sumidero. Los grupos se han diseñado de manera que cada píxel tiene una única, dedicada combinación de fuentes y sumideros. La electrónica, el software o la electrónica de conducción, se estudia sobre los sumideros en secuencia, y sobre las fuentes de las unidades de píxeles de cada sumidero.

Especificaciones.

Importantes factores a considerar al evaluar un monitor LCD:

  • Resolución: El tamaño horizontal y vertical expresadas en píxeles (por ejemplo, 1024x768). A diferencia de los monitores CRT, las pantallas LCD tienen una resolución de soporte nativo para mostrar mejor efecto.
  • Ancho de punto: La distancia entre los centros de dos pixeles adyacentes. Cuanto menor sea el ancho de punto, menor granularidad en la imagen. El ancho de punto puede ser el mismo tanto vertical como horizontal, o diferentes (menos común).
  • Tamaño: El tamaño de un panel LCD se mide sobre la diagonal (más concretamente, conocida como área de visualización activa).
  • Tiempo de respuesta: El tiempo mínimo necesario para cambiar el color de un pixel o brillo. El tiempo de respuesta también se divide en ascenso y caída de tiempo.
  • Tipo de Matriz: activa o pasiva.
  • Ángulo de visión: más concretamente, conocida como visualización de la dirección.
  • Soporte de color: ¿Cuántos tipos de colores son soportados?, más conocida como gama de colores.
  • Brillo: La cantidad de luz emitida desde la pantalla, también se conoce como luminosidad.
  • Contraste: La relación de la intensidad entre la más brillante y la más oscura.
  • Aspecto: La proporción de la anchura y la altura (por ejemplo, 4:3, 16:9 y 16:10).
  • Puertos de entrada: entre los que se encuentran DVI, VGA, LVDS, o incluso S - Video y HDMI.

Breve historia.

1888: Friedrich Reinitzer (1858-1927) descubre el cristalino líquido natural del colesterol extraido de zanahorias (es decir, descubre la existencia de dos puntos de fusión y la generación de colores), y publicó sus conclusiones en una reunión de la Sociedad Química de Viena sobre el  3 de mayo de 1888 (F . Reinitzer: zur Kenntniss de Cholesterins, Monatshefte für Chemie (Wien) 9, 421-441 (1888)).
  • 1904: Otto Lehmann publica su obra "Cristales líquidos".
  • 1911: Charles Mauguin describe la estructura y las propiedades de los cristales líquidos.
  • 1936: La compañía Marconi Wireless Telegraph patenta la primera aplicación práctica de la tecnología, "The Liquid Crystal Light Valve".
  • 1962: La primera gran publicación en inglés sobre el tema "Estructura Molecular y Propiedades de los Cristales líquidos", por el Doctor George W. Gray.
  • 1962: Richard Williams de RCA encontró que había algunos cristales líquidos con interesantes características electro-ópticas y se dió cuenta del efecto electro-optico mediante la generación de patrones de bandas en una fina capa de material de cristal líquido por la aplicación de un voltaje. Este efecto se basa en una inestabilidad hidrodinámica formada, lo que ahora se denomina "domimnios Williams" en el interior del cristal líquido.
  • 1964: En el otoño de 1964 George H. Heilmeier, cuando trabajaba en los laboratorios de la RCA en el efecto descubierto por Williams se dio cuenta de la conmutación de colores inducida por el reajuste de los tintes de dicroico en un homeotropically orientado al cristal líquido. Los problemas prácticos con este nuevo efecto electro-óptico hicieron que Heilmeier siguiera trabajando en los efectos de la dispersión en los cristales líquidos y, por último, la realización de la primera pantalla de cristal líquido de funcionamiento sobre la base de lo que él llamó la dispersión modo dinámico (DSM). La aplicación de un voltaje a un dispositivo DSM cambia inicialmente el cristal líquido transparente en una capa lechosa, turbia y estatal. Los dispositivos DSM podrían operar en modo transmisión y reflexión, pero requieren un considerable flujo de corriente para su funcionamiento.

El trabajo pionero en cristales líquidos se realizó en la década de 1960 por el Royal Radar Establishment de Reino Unido en Malvern. El equipo de RRE apoyó la labor en curso por George Gray y su equipo de la Universidad de Hull, quien finalmente descubrió la cyanobiphenyl de los cristales líquidos (que tenía unas propiedades correctas de estabilidad y temperatura para su aplicación en los LCDs).

  • 1970: El 4 de diciembre de 1970, la patente del efecto del campo twisted nematic en cristales líquidos fue presentada por Hoffmann-LaRoche en Suiza (Swiss patente N º 532.261), con Wolfgang Helfrich y Martin Schadt (que trabajaba para el Central Research Laboratories) donde figuran como inventores. Hoffmann-La Roche, entonces con licencia de la invención se la dió a la fabrica suiza Brown, Boveri & Cie, quien producia dispositivos para relojes durante los 1970's y también a la industria electrónica japonesa que pronto produjo el primer reloj de pulsera digital de cuarzo con TN, pantallas LCD y muchos otros productos. James Fergason en Kent State University presentó una patente idéntica en los EE.UU. del 22 de abril de 1971. En 1971 la compañía de Fergason ILIXCO (actualmente LXD Incorporated) produjo los primeros LCDs basados en el efecto TN , que pronto sustituyó a la mala calidad de los tipos DSM debido a las mejoras en los voltajes de operación más bajos y un menor consumo de energía.
  • 1972: La primera pantalla de matriz activa de cristal líquido se produjo en los Estados Unidos por Peter T. Brody.

Una descripción detallada de los orígenes y de la compleja historia de las pantallas de cristal líquido desde la perspectiva de una persona interna desde los primeros días ha sido publicado por Joseph A. Castellano en "Liquid Gold, The Story of Liquid Crystal Displays and the Creation of an Industry" La misma historia vista desde una perspectiva diferente se ha descrito y publicado por Hiroshi Kawamoto (The History of Liquid-Crystal Displays , Proc. IEEE, Vol. 90, N º 4, Abril de 2002 ),este documento está disponible al público en el IEEE History Center.

El color en los dispositivos.

En las pantallas LCD de color cada píxel individual se divide en tres células, o subpíxeles, de color rojo, verde y azul, respectivamente, por el aumento de los filtros (filtros de pigmento, filtros de tinte y filtros de óxido de metal). Cada subpíxel puede controlarse independientemente para producir miles o millones de posibles colores para cada píxel. Los monitores CRT usan la misma estructura de ‘subpíxeles' a través del uso de fósforo, aunque el haz de electrones analógicos empleados en CRTs no dan un número exacto de subpíxeles.

Los componentes de color pueden colocarse en varias formas geométricas de píxeles, en función del uso del monitor. Si el software sabe qué tipo de geometría se está usando en un LCD concreto, ésta puede usarse para aumentar la resolución del monitor a través de la presentación del subpixel. Esta técnica es especialmente útil para texto anti-aliasing.

Matrices activas y pasivas dirigidas a LCD.

Las pantallas LCD con un pequeño número de sectores, tales como los que se utilizan en relojes digitales y calculadoras de bolsillo, tienen contactos eléctricos individuales para cada segmento. Un circuito externo dedicado suministra una carga eléctrica para el control de cada segmento. Esta estructura es difícil de visualizar para algunos dispositivos de visualización.

Las pequeñas pantallas monocromo como las que se encuentran en los organizadores personales,o viejas pantallas de ordenadores portátiles tienen una estructura de matriz pasiva donde emplean tecnologías como la super-twisted nematic (STN) o la de doble capa STN (DSTN) , (DSTN corrige el problema del cambio de color de STN), y la STN de color (CSTN) (una tecnología donde el color se añade usando un filtro de color interno). Cada fila o columna de la pantalla tiene un solo circuito eléctrico. Los pixeles se dirigen a la vez por direcciones de fila y de columna. Este tipo de pantalla se denomina matriz pasiva–dirigida porque el pixel debe conservar su estado entre los períodos de refresco sin beneficiarse de una carga eléctrica constante. A medida que el número de píxeles (y, en consecuencia, columnas y filas) se incrementa, este tipo de pantalla se vuelve menos apropiada. Tiempos de respuesta muy lentos y un contraste bastante pobre son típicos en las matrices pasivas dirigidas a LCDs.

En dispositivos de color de alta resolución como los modernos monitores LCD y televisores utilizan una estructura de matriz activa. Una matriz de thin-film transistors (TFTs) se agrega a la polarización y a los filtros de color. Cada píxel tiene su propio transistor dedicado, que permitirá a cada línea de la columna acceder a un píxel. Cuando una línea de fila está activada, todas las líneas de la columna están conectadas a una fila de píxeles y una correcta tensión de alimentación es impulsada a todas las líneas de la columna. Cuando la línea de fila se desactiva, la siguiente línea de fila es activada. Todas las líneas de la fila se activan secuencialmente durante una operación de actualización.La matriz activa está dirigida a dispositivos con un mayor brillo y tamaño que a los que se dirige la matriz pasiva (dirigida a dispositivos de pequeño tamaño, y, en general, que tienen tiempos de respuesta más rápidos, produciendo imágenes mucho mejores).

Tecnología de matriz activa.

  • Twisted nematic (TN)
Las pantallas Twisted nematic contienen elementos de cristal líquido con desenrollado y enrollado en diversos grados para permitir que la luz pase a través de ellos. Cuando no se aplica voltaje a una celda de cristal líquido TN, la luz se polariza para pasar a través de la célula. En proporción a la tensión aplicada, las células LC giran hasta 90 grados cambiando la polarización y bloqueando el camino de la luz. Para ajustar correctamente el nivel de la tensión de casi cualquier nivel de gris o la transmisión que se puede lograr.
  • In-plane switching (IPS)
In-plane switching es una tecnología LCD que alinea las celdas de cristal líquido en una dirección horizontal. En este método, el campo eléctrico se aplica a través de cada uno de los extremos del cristal, pero esto requiere dos transistores por cada píxel en vez de un transistor que era lo necesario para una pantalla estándar TFT. Esto hace que se produzca un mayor bloqueo del area de transmission, también require un mayor brillo de fondo, el cuál consumirá más energía, haciendo este tipo de pantalla menos deseable para los ordenadores portátiles.
  • Vertical alignment (VA)
Las pantallas vertical alignment,VA, son una forma de pantallas LC en las que el material de cristal líquido se encuentra en un estado horizontal eliminando la necesidad de los transistores extras (como en el IPS). Cuando no se aplica voltaje, la celda de cristal líquido, sigue siendo perpendicular al sustrato creando una pantalla negra.

Color de calidad.

Algunos paneles LCD tienen transistores defectuosos, provocando que los píxeles se enciendan o se apaguen permanentemente, lo que se denomina comúnmente píxeles atascados o píxeles muertos, respectivamente. A diferencia de los circuitos integrados, los paneles LCD con unos pocos píxeles defectuosos suelen aún poder utilizarse. También es prohibitivo económicamente descartar un panel, con unos pocos píxeles defectuosos porque los paneles LCD son mucho más grandes que ICs. Los fabricantes tienen normas diferentes para determinar un número aceptable de píxeles defectuosos. El número máximo aceptable de píxeles defectuosos para LCD varía en gran medida. En un primer momento, Samsung tenía una política de tolerancia cero para los monitores LCD que se vendían en Corea. Actualmente sin embargo, Samsung se adhiere al estándar ISO 13406-2 que resulta menos restrictivo. En otras empresas se han llegado a tener políticas que toleraban hasta 11 pixeles muertos. Las políticas de píxeles muertos son un debate en el que se encuentran dos posiciones contrapuestas las de los fabricantes y los clientes. Para regular la aceptación de los defectuosos y para proteger al usuario final, la ISO publicó el estándar ISO 13406-2. Sin embargo no todos los fabricantes de LCD se ajustan a esta normativa y la norma ISO es a menudo interpretada de diferentes maneras.

Los paneles LCD tienen más probabilidades de tener defectos que la mayoría de ICs, debido a su mayor tamaño. La norma es mucho más seguida ahora debido a la feroz competencia entre los fabricantes y un mejor control de calidad. Un panel LCD SVGA con 4 píxeles defectuosos es generalmente considerado defectuoso y los clientes pueden solicitar un cambio por uno nuevo. Algunos fabricantes, en particular en Corea del Sur, donde se encuentran algunos de los mayores fabricantes de paneles LCD, como LG, ahora tienen "cero píxeles defectuosos de garantía" y se puede pedir que se sustituya el dispositivo por otro en caso de que un píxel sea defectuoso. Incluso donde esas garantías no existen, la ubicación de píxeles defectuosos es importante. Una pantalla con sólo unos pocos píxeles defectuosos puede ser inaceptable si los píxeles defectuosos están cerca unos de otros. Los fabricantes también pueden relajar sus criterios de sustitución de píxeles defectuosos cuando están en el centro del área de visualización.

Los paneles LCD también tienen defectos conocidos como mura, el cuál tiene como una pequeña grieta que provoca pequeños cambios en la luminosidad o en el color.

Pantalla de corriente cero (Biestable).

El zenithal bistable device (ZBD), desarrollado por QinetiQ (anteriormente DERA), puede mantener una imagen sin corriente. Los cristales pueden existir en una de las dos orientaciones estables (Negro y Blanco) y la corriente sólo es necesaria para cambiar la imagen. ZBD Displays es una empresa derivada de QinetiQ la cuál fabrica dispositivos ZBD tanto en escala de grises como en color.

Una empresa francesa, Nemoptic, ha desarrollado otro “papel potencia-cero”, al igual que la tecnología LCD se ha producido en masa desde julio de 2003. Esta tecnología está destinada para su uso en aplicaciones tales como Electronic Shelf Labels, E-books, E-documents, E-newspapers, E-dictionaries, sensores industriales, Ultra Mobile PC, etc. Los LCDs Potencia-zero son una categoría de papel electrónico.

Kent Displays también ha elaborado una pantalla de "no corriente" que se utiliza en los Polymer Stabilized Cholesteric Liquid Cristales (ChLCD). El principal inconveniente a la ChLCD es su lenta tasa de refresco, especialmente con bajas temperaturas.

En 2004 los investigadores de la Universidad de Oxford demostraron también dos nuevos tipos de LCDs de Potencia Cero biestable basados en las técnicas biestables de Zenithal

Varias tecnologías biestables, como el 360 ° BTN y el biestable cholesteric, dependen principalmente de la mayor parte de las propiedades del cristal líquido (LC) y el uso del estándar de anclaje fuerte, con la alineación de películas y LC mezclan de manera similar los materiales tradicionales monoestables. Otras tecnologías biestables (por ejemplo, Binem Technology) se basan principalmente en las propiedades de la superficie y necesitan medidas específicas de la debilidad de los materiales de anclaje.

Inconvenientes.

La tecnología LCD aún tiene algunos inconvenientes en comparación con otras tecnologías de visualización:

  • Aunque los CRTs sean capaces de mostrar múltiples resoluciones de vídeo sin introducir artefactos, los LCDs producen imágenes nítidas sólo en su "resolución nativa", y, a veces, en las fracciones de la resolución original. Al intentar ejecutar paneles LCD a resoluciones no nativas por lo general los resultados en el panel de la escala de la imagen, introducen emborronamiento de la imagen o bloqueos y, en general, es susceptible a varios tipos de HDTV borrosa. Muchos LCDs no son capaces de mostrar modos de pantalla de baja resolución (por ejemplo, 320x200), debido a estas limitaciones de escala.
  • Aunque los LCDs suelen tener más imágenes vibrantes y mejor contraste "del mundo real" (la capacidad de mantener el contraste y la variación de color en ambientes luminosos) que CRTs, tienen menor contraste que los CRTs en términos de la profundidad de los negros. El contraste es la diferencia entre un encendido completo (en blanco) y la desactivación de píxeles (negro), y los LCDs pueden tener "sangrado de luz de fondo" donde la luz (por lo general, visto desde de las esquinas de la pantalla)se filtra y las fugas de negro se convierten en gris. En diciembre de 2007, los mejores LCDs pueden acercarse al contraste de las pantallas de plasma en términos de entrega de profundidad de negro, pero la mayoría de LCDs siguen a la zaga.
  • Los LCDs suelen tener tiempos de respuesta más lentos que sus correspondientes de plasma y CRT, en especial las viejas pantallas, creando imágenes fantasmas cuando las imágenes se cargaban rápidamente. Por ejemplo, cuando se desplaza el ratón rápidamente en una pantalla LCD, múltiples cursores pueden ser vistos.
  • Algunas pantallas LCD tienen importantes aportaciones de retraso. Si el retraso es lo suficientemente grande, esa pantalla puede ser inadecuada para operaciones de ratón rápidas y precisas (CAD, juegos FPS) en comparación con los monitores CRT o LCD, pequeños y con insignificantes cantidades de retraso de entrada. Cortos restrasos son a veces puestos de relieve en la comercialización.
  • Los paneles LCD tienden a tener un ángulo de visión limitado en relación con las CRTs y las pantallas de plasma. Esto reduce el número de personas que pueden cómodamente ver la misma imagen - las pantallas de ordenadores portátiles son un excelente ejemplo. Así, esta falta de radiación es lo que da a las LCDs su reducido consumo de energía en comparación con las pantallas de plasma y CRTs. Si bien los ángulos de visión han mejorado al punto de que es poco frecuente que los colores sean totalmente incorrectos en el uso normal, a distancias típicas de uso de un ordenador los LCDs todavía permiten pequeños cambios en la postura del usuario, e incluso diferentes posiciones entre sus ojos producen una notable distorsión de colores, incluso para los mejores LCDs del mercado.
  • Los monitores LCD tienden a ser más frágiles que sus correspondientes CRTs. La pantalla puede ser especialmente vulnerable debido a la falta de un grueso cristal protector como en los monitores CRT.
  • Los píxeles muertos ocurren frecuentemente y pocos fabricantes reemplazan las pantallas con píxeles muertos de forma gratuita.
  • Las bandas horizontales y / o verticales son un problema en algunas pantallas de LCD. Este defecto se produce como parte del proceso de fabricación, y no puede ser reparado (fuera de la sustitución total de la pantalla). Las bandas pueden variar considerablemente incluso entre las pantallas LCD de la misma marca y modelo. El grado es determinado por la fabricación de procedimientos de control de calidad.

Ventajas y desventajas LCD y CRT.

  • Ventajas de las pantallas LCD:
    • El grosor es inferior por lo que pueden utilizarse en portátiles.
    • Cada punto se encarga de dejar o no pasar la luz, por lo que no hay moire.
    • La geometría es siempre perfecta, lo determina el tamaño del píxel
  • Desventajas de las pantallas LCD:
    • Sólo pueden reproducir fielmente la resolución nativa, con el resto, se ve un borde negro, o se ve difuminado por no poder repruducir medios píxeles.
    • Por sí solas no producen luz, necesitan una fuente externa.
    • Si no se mira dentro del cono de visibilidad adecuado, desvirtúan los colores.
    • El ADC y el DAC de un monitor LCD para reproducir colores limita la cantidad de colores representable.
    • El ADC (Convertidor Digital a Analógico) en la entrada de video analógica (cantidad de colores a representar).
    • El DAC (Convertidor Analógico a Digital) dentro de cada píxel (cantidad de posibles colores representables).
    • En los CRT es la tarjeta gráfica la encargada de realizar esto, el monitor no influye en la cantidad de colores representables, salvo en los primeros modelos de monitores que tenían entradas digitales TTL en lugar de entradas analógicas.
  • Ventajas de las pantallas CRT:
    • Permiten reproducir una mayor variedad cromática.
    • Distintas resoluciones se pueden ajustar al monitor.
    • En los monitores de apertura de rejilla no hay moire vertical.
  • Desventajas de las pantallas CRT:
    • Ocupan más espacio (cuanto mas fondo, mejor geometría).
    • Los modelos antiguos tienen la pantalla curva.
    • Los campos eléctricos afectan al monitor (la imagen vibra).
    • Para disfrutar de una buena imagen necesitan ajustes por parte del usuario.
    • En los monitores de apertura de rejilla se pueden apreciar varias líneas de tensión muy finas y difíciles de apreciar que cruzan la pantalla horizontalmente, se pueden apreciar con fondo blanco.
  • Datos técnicos, comparativos entre sí:
    • En los CRT, la frecuencia de refresco es la que tiene la tarjeta grafica, en los LCD no siempre es la que se le manda
    • Los CRT pueden tener modo progresivo y entrelazado, los LCD tiene otro metodo de representación.
    • En los CRT se pierde aproximadamente 1 pulgada del tamaño, que se utiliza para la sujeccion del tubo, en los CRT es prácticamente lo que ocupa el LCD.
    • El peso de un LCD se ve incrementado por la peana para darle estabilidad, pero el monitor en sí no pesa prácticamente nada.
    • Los LCD suelen necesitar de un transformador externo al monitor, en los CRT toda la electrónica va dentro del monitor.
    • En los LCD el consumo es menor, y la tension de utilización por parte de la electrónica también.
    • En los CRT pueden aparecer problemas de "quemar" el fosforo de la pantalla, esto ocurre al dejar una imagen fija durante mucho tiempo, como la palabra "insert coin" en las recreativas, en los LCD los problemas pueden ser de píxeles defectuosos (siempre encendido o, siempre apagado), aparte de otros daños.
    • El parpadeo de ambos tipos de pantallas es debido a la baja frecuencia de refresco, unido a la persistencia del brillo del fosforo, y a la memoria de cada píxel en un CRT y LCD respectivamente, que mitigan este defecto.
    • Con baja velocidad de refresco y un tiempo grande de persistencia del fósforo, no hay parpadeo, pero si la persistencia del fosforo es baja y el refresco es bajo, se produce este problema. Sin emabargo esto puede causar un efecto de desvanecimiento o visión borrosa, al permanecer aún encendido un punto, en el siguiente refresco de la pantalla.

TFT.

TFT o Thin Film Transistor (Transistor de Película Fina) es un tipo especial de transistor de efecto campo que se fabrica depositando finas películas de un semiconductor activo así como una capa de material dieléctrico y contactos metálicos sobre un sustrato de soporte. Un sustrato muy común es el cristal. Una de las primeras aplicaciones de los TFTs son las pantallas de cristal líquido.

Los TFTs se pueden fabricar con una gran variedad de materiales semiconductores. El más común es el silicio. Las características del TFT basado en el silicio depende de su estado cristalino. Esto es, que la capa de semiconductor puede ser silicio amorfo, silicio microcristalino o puede haber sido templado en un polisilicio. Otros materiales que pueden ser usados como semiconductores en TFTs son el cadmio selenio (CdSe) y óxidos de metal como el Óxido de Zinc. Los TFTs también pueden ser fabricados usando materiales orgánicos (Organic TFT u OTFT).

Usando semiconductores y electrodos transparentes, como el Indio-Óxido de Estaño (ITO), los dispositivos TFT pueden hacerse completamente transparentes.


Pantalla de plasma.

Una pantalla de plasma (Plasma Display Panel – PDP) es un tipo de pantalla plana habitualmente usada para grandes TV (alrededor de 37 pulgadas o 940 mm.). Consta de muchas celdas diminutas situadas entre dos paneles de cristal que contienen una mezcla de gases nobles (neon y xenon). El gas en las celdas se convierte eléctricamente en plasma el cual provoca que los fósforos emitan luz.

Historia de la pantalla de plasma.

La pantalla de plasma fue inventada en 1964 por la Universidad de Illinois por Donald L. Bitzer, H. Gene Slottow y el estudiante Robert Willson para el PLATO Computer System. Las pantallas originales eran monocromas (naranja, verde, amarillo) y fueron muy populares al comienzo de los 70 por su dureza y porque no necesitaban ni memoria ni circuitos para actualizar la imagen. A finales de los 70 tuvo lugar un largo periodo de caída en las ventas debido a que las memorias de semiconductores hicieron a las pantallas CRT más baratas que las pantallas de plasma. No obstante, su tamaño de pantalla relativamente grande y la poca profundidad de su cuerpo las hicieron aptas para su colocación en vestíbulos y bolsas de valores.

En 1983, IBM introdujo una pantalla monocroma de 19 pulgadas (483mm) que era capaz de mostrar simultáneamente cuatro sesiones de terminal de la máquina virtual del IBM 3270. Esta fábrica fue trasladada en 1987 a una compañía llamada Plasmaco que había sido fundada recientemente por el doctor Larry F. Weber (uno de los estudiantes del doctor Bitzer), Stephen Globus y James Kehoe (que era el encargado de planta de IBM).

En 1992, Fujitsu creó la primera pantalla de 21 pulgadas (533mm) a color.

En 1996, Matsushita Electrical Industries (Panasonic) compró Plasmaco, su tecnología y su fábrica americana.

En 1997, Pioneer empezó a vender la primera televisión de plasma al público. Las pantallas de plasma actuales se pueden ver habitualmente en los hogares y son más finas y grandes que sus predecesoras. Su pequeño grosor les permite competir con otros aparatos como los proyectores.

El tamaño de las pantallas ha crecido desde aquella pantalla de 21 pulgadas de 1992. La pantalla de plasma más grande del mundo ha sido mostrada en el Consumer Electronics Show del año 2008 en Las Vegas (U.S.A.) y es una pantalla de 150 pulgadas creada por Panasonic.

Hasta hace poco, su brillo superior, su tiempo de respuesta más rápido, su gran espectro de colores y su mayor ángulo de visión (comparándolas con las pantallas LCD) hicieron de las pantallas de plasma una de las tecnologías de visión para HDTV más populares. Durante mucho tiempo se creyó que la tecnología LCD era conveniente tan sólo para pequeñas televisiones y que no podía competir con la tecnología del plasma en las pantallas más grandes (particularmente de 40 pulgadas en adelante).

Sin embargo, tras esto, los cambios y mejoras en la tecnología LCD han hecho más pequeña esta diferencia. Su poco peso, bajos precios, mayor resolución disponible (lo que es importante para HDTV) y a menudo bajo consumo eléctrico convirtieron a las pantallas LCD en duras competidoras en el mercado de las televisiones. A finales del año 2006 los analistas observaron que las pantallas LCD estaban alcanzando a las de plasma, particularmente en el importante segmento de las pantallas de 40 pulgadas o más dónde los plasmas habían disfrutado de un fuerte dominio un par de años antes. Hoy en día las LCD ya compiten con la Plasma en segmentos de 50 y 60" donde existe casi tanta variedad en ambas tecnologías. Por otro lado el Precio al publico se ha invertido ya que la demanda de LCD es alta y la Plasma esta viendo bajar sus precios por debajo de su competidor. Otra tendencia de la industria es la consolidación de los fabricantes de pantallas de plasma con alrededor de cincuenta marcas disponibles pero solo cinco fabricantes.

Características generales.

Las pantallas de plasma son brillantes (1000 lux o más por módulo), tienen un amplia gama de colores y pueden fabricarse en tamaños bastante grandes, hasta 262 cm de diagonal. Tienen una luminancia muy baja a nivel de negros, creando un negro que resulta más deseable para ver películas. Esta pantalla sólo tiene cerca de 6 cm de grosor y su tamaño total (incluyendo la electrónica) es menor de 10 cm. Los plasmas usan tanta energía por metro cuadrado como los televisores CRT o AMLCD. El consumo eléctrico puede variar en gran medida dependiendo de qué se esté viendo en él. Las escenas brillantes (como un partido de fútbol) necesitarán una mayor energía que las escenas oscuras (como una escena nocturna de una película). Las medidas nominales indican 400 vatios para una pantalla de 50 pulgadas. Los modelos relativamente recientes consumen entre 220 y 310 vatios para televisores de 50 pulgadas cuando se está utilizando en modo cine. La mayoría de las pantallas están configuradas con el modo “tienda” por defecto y consumen como mínimo el doble de energía que con una configuración más cómoda para el hogar.

El tiempo de vida de la última generación de pantallas de plasma está estimado en unas 60.000 horas (o 27 años a 6 horas de uso por día) de tiempo real de visionado. En concreto, éste es el tiempo de vida medio estimado para la pantalla, el momento en el que la imagen se ha degradado hasta la mitad de su brillo original. Se puede seguir usando pero se considera el final de la vida funcional del aparato.

Los competidores incluyen a CRT, OLED, AMLCD, DLP, SED-tv, etc. La principal ventaja de la tecnología del plasma es que pantallas muy grandes pueden ser fabricadas usando materiales extremadamente delgados. Ya que cada píxel es iluminado individualmente, la imagen es muy brillante y posee un gran ángulo de visión.

Detalles funcionales.

Los gases xenon y neon en una televisión de plasma están contenidos en cientos de miles de celdas diminutas entre dos pantallas de cristal. Los electrodos también se encuentran “emparedados” entre los dos cristales, en la parte frontal y posterior de las celdas. Ciertos electrodos se ubican detrás de las celdas, a lo largo del panel de cristal trasero y otros electrodos, que están rodeados por un material aislante dieléctrico y cubiertos por una capa protectora de óxido de magnesio, están ubicados en frente de la celda, a lo largo del panel de cristal frontal. El circuito carga los electrodos que se cruzan en cada celda creando diferencia de voltaje entre la parte trasera y la frontal y provocan que el gas se ionice y forme el plasma. Posteriormente, cuando los iones del gas corren hacia los electrodos y colisionan se emiten fotones.

En una pantalla monocroma es posible mantener el estado ionizado mediante la aplicación de un voltaje de bajo nivel a todos los electrodos verticales y horizontales, incluso cuando el voltaje iónico ha sido retirado. Para borrar una celda se elimina todo el voltaje de un par de electrodos. Este tipo de pantallas tiene memoria inherente y no usa fósforos. Se añade una pequeña cantidad de nitrógeno al neón para incrementar la histéresis.

En las pantallas a color, la parte trasera de cada celda es cubierta con un fósforo. Los fotones ultravioletas emitidos por el plasma excitan esos fósforos y emiten luz de colores. La operación de cada una de las celdas se puede comparar con la de una lámpara fluorescente.

Cada pixel está compuesto por tres celdas separadas (subpixeles), cada una con fósforos de diferentes colores. Un subpixel tiene un fósforo con luz de color rojo, otro subpixel tiene un fósforo con luz de color verde y el otro subpixel lo tiene con luz de color azul. Estos colores se mezclan para crear el color final del píxel de forma análoga a como se hace en los “triads” de las máscaras de sombras de los CRT. Variando los pulsos de la corriente que fluye a través de las diferentes celdas miles de veces por segundo, el sistema de control puede incrementar o reducir la intensidad del color de cada subpixel para crear billones de combinaciones diferentes de rojo, verde y azul. De esta forma, el sistema de control es capaz de producir la mayoría de los colores visibles. Las pantallas de plasma usan los mismos fósforos que los CRTs, lo cual explica la extremadamente precisa reproducción del color.

Ratio de contraste.

El ratio de contraste es la diferencia entre la parte más brillante de la imagen y la más oscura, medida en pasos discretos, en un momento dado. Generalmente, cuanto más alto es el ratio de contraste más realista es la imagen. Los ratios de contraste para pantallas de plasma se suelen anunciar de 20.000:1. Esta es una ventaja importante del plasma sobre otras tecnologías de visualización. Aunque no hay ningún tipo de directriz en la industria acerca de cómo informar sobre el ratio de contraste, la mayoría de los fabricantes siguen o bien el estándar ANSI o bien realizan tests “full-on-full-off”. El estándar ANSI usa un patrón para el test de comprobación a través del cuál los negros más oscuros y los blancos más luminosos son medidos simultáneamente, logrando la clasificación más realista y exacta. Por el otro lado, un test “full-on-full-off” mide el ratio usando una pantalla de negro puro y otra de blanco puro, lo que consigue los valores más altos pero no representa un escenario de visualización típico. Los fabricantes pueden mejorar artificialmente el ratio de contraste obtenido incrementando el contraste y el brillo para lograr los valores más altos en los test. Sin embargo, un ratio de contraste generado mediante este método sería engañoso ya que la imagen sería esencialmente imposible de ver con esa configuración. Se suele decir a menudo que las pantallas de plasma tienen mejores niveles de negros (y ratios de contraste), aunque tanto las pantallas de plasma como las LCD tienen sus propios desafíos tecnológicos. Cada celda de una pantalla de plasma debe ser precargada para iluminarla (de otra forma la celda no respondería lo suficientemente rápido) y esa precarga conlleva la posibilidad de que las celdas no logren el negro verdadero. Algunos fabricantes han trabajado duro para reducir la precarga y el brillo de fondo asociado hasta el punto en el que los niveles de negro de los plasmas modernos comienzan a rivalizar con los CRT. Con la tecnología LCD, los pixeles negros son generados por un método de polarización de la luz y son incapaces de ocultar completamente la luz de fondo subyacente.

Un defecto de la tecnología de plasma es que si se utiliza habitualmente la pantalla al nivel máximo de brillo se reduce significativamente el tiempo de vida del monitor. Por este motivo, muchos consumidores usan una configuración de brillo muy por debajo del máximo, pero que todavía sigue siendo más brillante que las pantallas CRT.

Efecto de pantalla quemada.

En las pantallas electrónicas basadas en fósforo (incluyendo televisiones de rayos catódicos y de plasma), una exposición prolongada de una imagen estática durante mucho tiempo puede provocar que los objetos que se muestren en ella queden marcados en la pantalla durante un tiempo. Esto es debido al hecho de que los compuestos de fósforo que emiten la luz pierden su luminosidad con el uso. Como resultado, cuando ciertas áreas de la pantalla son usadas más frecuentemente que otras, a lo largo del tiempo las áreas de baja luminosidad se vuelven visibles a simple vista, esto se conoce como pantalla quemada. Un síntoma muy común es que la calidad de la imagen disminuye gradualmente conforme a las variaciones de luminosidad que tienen lugar a lo largo del tiempo, resultando una imagen con aspecto “embarrado”

Las pantallas de plasma por el contrario no suelen sufrir el denominado “efecto fantasma” típico de las pantallas LCD. Esto es así gracias a sus bajos tiempos de respuesta ligados a la combustión casi instantánea de los fósforos. En caso de sufrirlo, este efecto es transitorio y se termina en el momento en que se apaga la pantalla o se cambia de canal.

Compativa entre Plasma y LCD.

A continuación se muestra una pequeña comparativa entre las dos tecnologías:
  • Ventajas de las PLASMA frente a las LCD.
    • Mayor contraste, lo que se traduce en una mayor capacidad para reproducir el color negro y la escala completa de grises.
    • Igual angulo de visión
    • Ausencia de tiempo de respuesta, lo que evita el efecto "estela" o "efecto fantasma" que se produce en ciertos LCD debido a altos tiempos de refresco (mayores a 12ms).
    • No contiene mercurio, a diferencia de las pantallas LCD.
    • Colores más suaves al ojo humano
  • Ventajas de las LCD frente a las PLASMA.
    • El costo de fabricación de los monitores de plasma es superior al de las pantallas LCD, este costo de fabricación no afecta tanto al PVP como al margen de ganancia de las tiendas, de ahí que muchas veces las grandes superficies no suelan trabajar con ellas, en beneficio de los lcds.
    • Consumo eléctrico: una televisión con pantalla de plasma grande puede consumir hasta un 30% más de electricidad que una televisión LCD.
    • Efecto de "pantalla quemada": si la pantalla permanece encendida durante mucho tiempo mostrando imágenes estáticas en la LCD (como logotipos o encabezados de noticias) es posible que la imagen quede fija o sobreescrita en la pantalla. Aunque este efecto está solucionado desde la octava generación. Actualmente vamos por la generación décimo primera y este efecto ya no se reproduce).

Diodo orgáico de emisión de luz (OLED).

Un diodo orgánico de emisión de luz, también conocido como OLED (acrónimo del inglés: Organic Light-Emitting Diode), es un diodo que se basa en una capa electroluminiscente formada por una película de componentes orgánicos que reaccionan, a una determinada estimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos.

Existen muchas tecnologías OLED diferentes, tantas como la gran diversidad de estructuras (y materiales) que se han podido idear (e implementar) para contener y mantener la capa electroluminiscente, así como según el tipo de componentes orgánicos utilizados.

Las principales ventajas de los OLEDs son: menor coste, mayor escalabilidad, mayor rango de colores, más contrastes y brillos, mayor ángulo de visión, menor consumo y, en algunas tecnologías, flexibilidad. Pero la degradación de los materiales OLED han limitado su uso por el momento. Actualmente se está investigando para dar solución a los problemas derivados, hecho que hará de los OLEDs una tecnología que puede reemplazar la actual hegemonía de las pantallas LCD (TFT) y de la pantalla de plasma.

Por todo ello, OLED puede y podrá ser usado en todo tipo de aplicaciones: pantallas de televisión, pantalla de ordenador, pantallas de dispositivos portátiles (teléfonos móviles, PDAs, reproductores MP3...), indicadores de información o de aviso, etc. con formatos que bajo cualquier diseño irán desde unas dimensiones pequeñas (2") hasta enormes tamaños (equivalentes a los que se están consiguiendo con LCD). Mediante los OLEDs también se pueden crear grandes o pequeños carteles de publicidad, así como fuentes de luz para iluminar espacios generales. Además, algunas tecnologías OLED tienen la capacidad de tener una estructura flexible, lo que ya ha dado lugar a desarrollar pantallas plegables, y en el futuro quizá pantallas sobre ropa y tejidos, etc.



Historia del OLED.

La electroluminiscencia en materiales orgánicos fue producida en los años 50 por Bernanose y sus colaboradores.
En un artículo de 1977, del Journal of the Chemical Society, Shirakawa et al. comunicaron el descubrimiento de una alta conductividad en poliacetileno dopado con yodo. Heeger, MacDiarmid & Shirakawa recibieron el premio Nobel de química de 2000 por el "descubrimiento y desarrollo de conductividad en polímeros orgánicos".
En un artículo de 1990, de la revista Nature, Burroughs et al. comunicaron el desarrollo de un polímero de emisión de luz verde con una alta eficiencia.

Estructura básica.

Un OLED está compuesto por dos finas capas orgánicas: capa de emisión y capa de conducción, que a la vez están comprendidas entre una fina película que hace de terminal ánodo y otra igual que hace de cátodo. En general estas capas están hechas de moléculas o polímeros que conducen la electricidad. Sus niveles de conductividad eléctrica van desde los niveles aisladores hasta los conductores, y por ello se llaman semiconductores orgánicos (ver polímero semiconductor).

La elección de los materiales orgánicos y la estructura de las capas determinan las características de funcionamiento del dispositivo: color emitido, tiempo de vida y eficiencia energética.


Principio de funcionamiento.

Se aplica voltaje a través del OLED de manera que el ánodo es positivo respecto del cátodo. Esto causa una corriente de electrones que fluye en este sentido. Así, el cátodo da electrones a la capa de emisión y el ánodo los sustrae de la capa de conducción.
Seguidamente, la capa de emisión comienza a cargarse negativamente (por exceso de electrones), mientras que la capa de conducción se carga con huecos (por carencia de electrones). Las fuerzas electroestáticas atraen a los electrones y a los huecos, los unos con los otros, y se recombinan (en el sentido inverso de la carga no habría recombinación y el dispositivo no funcionaría). Esto sucede más cercanamente a la capa de emisión, porque en los semiconductores orgánicos los huecos son más movidos que los electrones (no ocurre así en los semiconductores inorgánicos).
La recombinación es el fenómeno en el que un átomo atrapa un electrón. Dicho electrón pasa de una capa energética mayor a otra menor, liberándose una energía igual a la diferencia entre energías inicial y final, en forma de fotón.
La recombinación causa una emisión de radiación a una frecuencia que está en la región visible, y se observa un punto de luz en un color determinado. La suma de muchas de estas recombinaciones que ocurren de forma simultánea es lo que llamaríamos imagen.

Tecnologías relacionadas.

  • SM-OLED (Small-molecule OLED)

Los SM-OLEDs se basan en una tecnología desarrollada por la compañía Eastman Kodak. La producción de pantallas con pequeñas moléculas requiere una deposición en el vacío de las moléculas que se consigue con un proceso de producción mucho más caro que con otras técnicas (como las siguientes). Típicamente se utilizan sustratos de vidrio para hacer el vacío, pero esto quita la flexibilidad a las pantallas aunque las moléculas sí lo sean.

  • PLED (Polymer Light-Emitting Diodes)

Los PLEDs o LEPs (Light-Emitting Polymers) han sido desarrollados por la Cambridge Display Technology. Se basan en un polímero conductivo electroluminiscente que emite luz cuando le recorre una corriente eléctrica. Se utiliza una película de sustrato muy delgada y se obtiene una pantalla de gran intensidad de color que requiere relativamente muy poca energía en comparación con la luz emitida. El vacío, a diferencia de los SM-OLED, no es necesario y los polímeros pueden aplicarse sobre el sustrato mediante una técnica derivada de la “impresión de rayo comercial” (llamada inkjet en inglés). El sustrato usado puede ser flexible, como un plástico PET. Con todo ello, los PLEDs pueden ser producidos de manera económica.

  • TOLED (Transparent OLED)

Los TOLEDs usan un terminal transparente para crear pantallas que pueden emitir en su cara de delante, en la de atrás, o en ambas consiguiendo ser transparentes. Los TOLEDs pueden mejorar enormemente el contraste con el entorno, haciendo mucho más fácil el poder ver las pantallas con la luz del sol.

  • SOLED (Stacked OLED)

Los SOLEDs utilizan una arquitectura de píxel novedosa que se basa en almacenar subpíxeles rojos, verdes y azules, unos encima de otros en vez de disponerlos a los lados como sucede de manera normal en los CRTs y LCDs. Las mejoras en la resolución de las pantallas se triplican y se realza por completo la calidad del color.

Implementación en matrices.

A parte de las tecnologías anteriores, las pantallas OLED pueden ser activadas a través de un método de conducción de la corriente por matriz que puede tener dos esquemas diferentes y da lugar a las tecnologías PMOLED y AMOLED.

  • PMOLED (Passive-matrix OLED)

Los PMOLEDs tienen pistas de cátodos, pistas de ánodos (perpendiculares a las de cátodos) y en el intermedio capas orgánicas. Las intersecciones entre cátodos y ánodos componen los píxels donde la luz se emite. Una circuitería externa aplica corriente a les pistas adecuadas, determinando qué píxeles se encenderán y cuáles permanecerán apagados. Nuevamente, el brillo de cada píxel es proporcional a la cantidad de corriente aplicada, que se distribuye de manera uniforme en todos los píxeles (N píxeles alimentados cada uno con 1/N de la corriente aplicada).

Los PMOLEDs son fáciles de construir, pero consumen más potencia que otros tipos de OLEDs, principalmente debido a la potencia necesaria para la circuitería externa y el consumo que requiere la iluminación variable de los píxels. Los PMOLEDs son los más eficientes para visualizar texto e iconos, y adquieren su mejor funcionamiento en dimensiones más pequeñas de 2” o 3” de diagonal, o con menos de unas 100 filas. Los PMOLEDs se convierten así en los más adecuados para aplicaciones de pequeñas pantallas, como las que se encuentran en teléfonos móviles, PDAs y reproductores MP3. Además, los PMOLEDs consumen menos batería que los actuales LCDs que se están usando en estos dispositivos.

  • AMOLED (Active-matrix OLED)

Los AMOLEDs tienen capas completas de cátodo, moléculas orgánicas y de ánodo. Sobre la capa de ánodo se sobrepone una matriz de transistores de película fina (Thin Film Transistor, TFT). La matriz TFT es la circuitería que determina qué píxeles encender para formar la imagen.

Los AMOLEDs consumen menos potencia que los PMOLEDs porque la matriz TFT requiere menos potencia que una circuitería externa. Así, los AMOLEDs son más eficientes y consiguen tener unas velocidades de refresco más rápidas, ideales para vídeo. Las mejores aplicaciones donde se sitúan los AMOLEDs son monitores de ordenador, grandes pantallas de televisión y, si el precio es permisivo, grandes carteles electrónicos.

Principales ventajas.

Los OLEDs ofrecen muchas ventajas en comparación con los LCDs, LEDs y pantallas de plasma.

Más delgados y flexibles. Por una parte, las capas orgánicas de polímeros o moléculas de los OLEDs son más delgadas, luminosas y mucho más flexibles que las capas cristalinas de un LED o LCD. Por otra parte, en algunas tecnologías el sustrato de impresión de los OLEDs puede ser el plástico, que ofrece flexibilidad frente a la rigidez del cristal que da soporte a los LCDs o pantallas de plasma.

Más económicos, en el futuro. En general, los elementos orgánicos y los sustratos de plástico serán mucho más económicos. También, los procesos de fabricación de OLEDs pueden utilizar conocidas tecnologías de “impresión de rayos” (en inglés, conocida como inkjet), hecho que disminuirá los costes de producción.

Más brillo y contrastes. Los píxeles de OLED emiten luz directamente. Por eso, respecto los LCDs posibilitan un rango más grande de colores, más brillo y contrastes, y más ángulo de visión.

Menos consumo de energía. Los OLEDs no necesitan la tecnología backlight, es decir, un elemento OLED apagado realmente no produce luz y no consume energía, a diferencia de los LCDs que no pueden mostrar un verdadero “negro” y lo componen con luz consumiendo energía continuamente. Así, los OLEDs muestran imágenes con menos potencia de luz, y cuando son alimentados desde una batería pueden operar largamente con la misma carga.

Más escalabilidad y nuevas aplicaciones. La capacidad futura de poder escalar las pantallas a grandes dimensiones hasta ahora no conseguidas por los LCDs y, sobre todo, poder enrollar y doblar las pantallas en algunas de las tecnologías OLED que lo permiten, abre las puertas a todo un mundo de nuevas aplicaciones que están por llegar.

Desventajas y problemas actuales.

Tiempos de vida cortos. Las capas OLED verdes y rojas tienen largos tiempos de vida (10.000 a 40.000 horas), pero actualmente las azules tienen mucha menos duración (sólo 1.000 horas).

Proceso de fabricación caro. Actualmente la mayoría de tecnologías OLED están en proceso de investigación, y los procesos de fabricación (sobre todo inicialmente) son económicamente elevados, a no ser que se apueste por un diseño que se utilice en economías de escala.

Agua. El agua puede fácilmente estropear permanentemente los OLEDs.

Impacto medioambiental. Los componentes orgánicos (moléculas y polímeros) se ha visto que son difíciles de reciclar (alto coste, complejas técnicas). Ello puede causar un impacto al medio ambiente muy negativo en el futuro.

Más allá.

En la actualidad existen investigaciones para desarrollar una nueva versión del LED orgánico que no sólo emita luz, sino que también recoja la energía solar para producir electricidad. De momento no hay ninguna fecha para su comercialización, pero ya se está hablando de cómo hacerlo para su fabricación masiva. Con esta tecnología se podrían construir todo tipo de pequeños aparatos eléctricos que mediante su propio display se podrían autoabastecer de energía.

Comparativa entre tecnologías de visualización.

 Tecnología Forma de la pantalla Tamaño máximo conocido de diagonal de pantalla Aplicación típica Utilizable en habitación luminosa
 Proyección frontal Eidophor Plana (sólo limitado por la luminosidad) TV No
 CRT de máscara de sombra Curva esférica o plana 40 pulgadas (102 cm) Monitor de ordenador, TV 
 Si
CRT de apertura por rejilla Curva esférica o plana 42 pulgadas (107 cm) Monitor de ordenador, TV
 Si
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

Fuente originalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Monitor_de_computadora
Comments