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Monitores

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Características de los monitores LCD-TFT

GUIA PARA UNA CUIDADA SELECCIÓN TECNOLOGÍA LCD

LCD son las siglas de “Liquid Cristal Display”, pantalla de cristal líquido, y fue descubierto por Fredeich Rheinizer en 1.888. A mediados de los años 60 con la técnica más avanzada, los científicos llegaron a dominar esta tecnología al comprobar que, gracias a un estímulo externo, cambiaba las propiedades de la luz al atravesarlo.

Estos cristales comenzaron a utilizarse en las calculadoras, relojes digitales y posteriormente en ordenadores portátiles.

El funcionamiento es relativamente sencillo: en la pantalla LCD hay dos filtros polarizantes, con filas de cristales líquidos que forman 90º entre ellas. Según apliquemos o no una corriente eléctrica, la luz pasará o no a través de ellos (siendo el segundo filtro el que permitirá el paso de la luz que haya filtrado previamente el primero de ellos: dos filtros de este tipo colocados perpendicularmente no permiten el paso dela luz, asi que el segundo debe girar para permitir el paso de luz en las zonas necesarias). Para conseguir color, además se emplean tres filtros adicionales (rojo, verde y azul) y las diferentes variedades de los colores se obtienen aplicando diferentes voltajes a los filtros.

La técnica más utilizada en los monitores es TFT “Thin Film Transistor”. Se basa en transistores individuales (conmutadores) que gobiernan cada píxel del display. La luz es emitida por los transistores y, mediante el bloqueo de unos filtros RGB activos colocados de forma lineal sobre las superficies mencionadas, se consigue el tono del color del punto

VENTAJAS:

Espacio Los monitores TFT no utilizan el tubo de rayos catódicos, necesario en los CRT, por los que su profundidad se reduce a unos pocos centímetros.

Consumo El consumo de los monitores TFT es inferior al de los convencionales. Si tomáramos una referencia en el tiempo de 5 años, el ahorro es significativo: el consumo de electricidad en un 80%. Como las emisiones de calor del monitor TFT son casi nulas el ahorro de aire acondicionado oscilaría en torno al 75% (datos basados en jornadas de uso del monitor de 5 horas y 4 horas de reposo al día con una media de 20 días al mes de trabajo)

Confortabilidad Dado que en un TFT el refresco de la pantalla no es necesario se evita el constante parpadeo de la pantalla y las emisiones electromagnéticas, lo que unido a los reflejos reducidos y el poco calor que desprenden mejora apreciablemente de las condiciones de trabajo.
Geometría A diferencia de un monitor de rayor catódicos CRT, en un TFT está asegurada la ortogonalidad de la pantalla.

Area de visión Una pantalla LCD de 15” permite trabajar con la misma resolución y tamaño práctico que un monitor de 17” tradicional: el área visible abarca la totalidad de la pantalla y desaparecen los márgenes negros tradicionales en os CRT. De este modo un monitor TFT de 15” equivale a un CRT de 17” y un TFT de 17” casi a un 20” tradicional.

Foco El enfoque es uniforme en toda la superficie de la pantalla TFT y la definición de línea es muy superior a la que se consigue en los CRT.

Color Esta es otra característica demoledora a favor de los TFTs. Los colores que se consiguen son de una pureza tal que es imposible conseguirlos en un CRT.

CARACTERÍSTICAS A TENER EN CUENTA

Tamaño de pantalla

Para las aplicaciones más usuales se suelen utilizar monitores de 15” ó 17” pudiendo llegar hasta las 22”. Recordemos que dado que se utiliza el área total de la pantalla estas dimensiones son completamente útiles.

Resolución
Es el número de puntos que el monitor puede representar en pantalla. La forma de nombrarlo es mediante dos números separados por el signo de multiplicar, refiriéndose el primero a los puntos en horizontal y el segundo a los puntos en vertical. Cuanto mayor es la resolución, mayor es la calidad de la imagen. En cualquier caso la resolución del monitor ha de ser consecuente con el tamaño de éste. Para 15” la resolución más indicada es de 1024x768 y para el monitor de 17” de 1280x1024 puntos.

Tiempo de respuesta
Podría entenderse como el equivalente al refresco de la pantalla en un monitor CRT. Se refiere al tiempo que tarda cada celda en responder a los cambios del campo eléctrico aplicado, renovando de este modo la imagen en pantalla. Un tiempo de respuesta no debería superar en ningún caso los 70ms.

Angulo de Visión

En los principios de esta tecnología este era el principal problema. Resultaba casi imposible ver la imagen de la pantalla si no se miraba de frente a ella. Los valores mínimos admitibles hoy en día serían de 45º hacia arriba y hacia abajo y de 60º a la derecha y a la izquierda.

Brillo y Contraste
El brillo hace referencia a la intensidad luminosa de una fuente de luz en un área concreta. Se mide en candelas por metro cuadrado. Como mínimo debe ser de 150 cd/m2. El contraste es la relación existente entre la intensidad del punto más claro y el más oscuro. Cuanto mayor sea este valor más nítida será la imagen en el monitor TFT. Como mínimo debe exigirse un valor de 100:1

Medidas
Las medidas del TFT suelen darse en diagonal y en pulgadas. De este modo:

PULGADAS DIAGONAL
15 pulgadas 38,1 cm
17 pulgadas 43,18 cm
18 pulgadas 45,72 cm
19 pulgadas 48,26 cm
21 pulgadas 53,34 cm

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Parámetros de una pantalla

* Paso (dot pitch): Distancia entre los centros de dos puntos consecutivos de la pantalla. Cuanto menor sea esta distancia, mejor será la calidad de la imagen aumentando su nitidez.
* Resolución: Número de píxeles representados en sentido horizontal y vertical.
* Tasa de refresco: Frecuencia con la que se barre la pantalla.
* Dimensión del tubo: Longitud de la diagonal de la parte frontal del tubo de imagen. Se suele medir en pulgadas. Los Monitores típicos son de 14, 15, 17, 19 o 21 pulgadas.

Tipos de pantalla

* Según la tecnología utilizada:
o Pantalla de tubo de rayos catódicos o CRT
o Pantalla de cristal líquido o LCD
+ Monitor de matriz activa
# Monitor TFT
+ Monitor de matriz pasiva
* Según el estándar:
o Monitor numérico
+ Monitor MDA
+ Monitor CGA
+ Monitor EGA
o Monitor analógico
+ Monitor VGA
+ Monitor SVGA

Tipos de Monitores

1. Monocromáticos Son las de Blanco y Negro, actualmente están casi extintos ya que poseen baja calidad de visualización y ofrece solo dos colores.
2. A color Son la mayoría de los Monitores existentes, son de muchos colores y tienen una excelente calidad de visualización. Los Monitores a color de plasma, no dañan la vista y eso las haces superiores a los Monitores a color normales.

Monitores de Tubo catódico

El tubo catódico (CRT o Cathode Ray Tube en inglés), fue inventado por Karl Ferdinand Braun. Este componente es un dispositivo de visualización utilizado en la mayor parte de las pantallas de ordenadores, televisiones y osciloscopios. El tubo catódico fue desarrollado por los trabajos de Philo Farnsworth y se lo utiliza en los televisores hasta el día de hoy, siendo sustituido paulatinamente por las pantallas de plasma, LCDs, DLP y otras tecnologías . Orígenes

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.

Monitores, Ejemplo de LCD

Funcionamiento

Los rayos catódicos son flujos de electrones a alta velocidad procedentes del cátodo del tubo. Esta gran velocidad se debe a la alta tensión del ánodo. En un tubo catódico, los electrones son concentrados, ya sea magnéticamente por una bobina o electroestáticamente por una rejilla para obtener un rayo fino. La densidad del rayo puede finalmente ser controlada por una rejilla como es el caso en los tubos de TV. Este rayo es desviado en consecuencia, ya sea magnéticamente por las bobinas (como en un tubo de TV) o electroestáticamente por electrodos de desviaciones (en la mayor parte de los osciloscopios). A continuación, este rayo llega al ánodo cubierto de un material fosforescente, a menudo a base de tierras raras. Cuando los electrones golpean esta superficie, se emite luz.

La visualización mediante barrido
Tubo de barrido en color 1: cañones de electrones 2: haces de electrones 3: máscara para separar los rayos rojos, azules y verdes de la imagen visualizada 4: capa fosforescente con zonas receptivas para cada color 5: gran superficie plana sobre la cara interior de la pantalla cubierta de fósforo

En el caso de los televisores y de los Monitores de ordenador modernos, todo el frontal del tubo se obtiene por escáner según un recorrido definido, y se crea la imagen haciendo variar la intensidad del flujo de electrones (el haz) a lo largo del recorrido. El flujo en todas las TV modernas es desviado por un campo magnético aplicado sobre el cuello del tubo por un "yugo magnético" (magnetic yoke en inglés), que está formado por bobinas (a menudo dos) envueltas sobre ferrita y controladas por un circuito electrónico. Éste sería un barrido por desviación magnética.

La visualización vectorial
Tubo de osciloscopio 1: electrodos que desvían el haz 2: cañón de electrones 3: haces de electrones 4: bobina para hacer converger el haz 5: cara interior de la pantalla cubierta de fósforo

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 electroestático 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 ordenadores

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 en color

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 bajo y un aumento de lo que es más elevado). Los tubos modernos tienen siempre un gamma (más bajo), pero este gama 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).

Otras tecnologías

Los tubos catódicos se están quedando anticuados, ya que poco a poco las pantallas de plasma y LCD sustituyen a las pantallas de tubo catódico. Estos nuevos tipos de pantallas presentan algunas ventajas, como un tamaño reducido y un menor consumo. Ahora los colores mostrados son idéntico a los de los tubos. Y el tiempo de respuesta es cada vez menor, lo que permite que algunos modelos (por debajo de 12ms) se puedan utilizar para juegos de acción como Doom 3, sin que haya que sufrir estelas en la visualización de movimientos rápidos, lo que hasta el presente era un freno importante para el uso de estas pantallas en ordenadores, aunque en la actualidad tienen un precio bastante elevado comparado con los CRT, especialmente en televisores.

LCD

LCD (Liquid Crystal Display) son las siglas en inglés de Pantalla de Cristal Líquido, dispositivo inventado por Jack Janning, quien fue empleado de NCR.

Se trata de un sistema eléctrico de presentación de datos formado por 2 capas conductoras transparentes y en medio un material especial cristalino (cristal líquido) que tienen la capacidad de orientar la luz a su paso.

Cuando la corriente circula entre los electrodos transparentes con la forma a representar (por ejemplo, un segmento de un número) el material cristalino se reorienta alterando su transparencia.

El material base de un LCD lo constituye el cristal líquido, el cual exhibe un comportamiento similar al de los líquidos y unas propiedades físicas anisotrópicas similares a las de los sólidos cristalinos. Las moléculas de cristal líquido poseen una forma alargada y son más o menos paralelas entre sí en la fase cristalina. Según la disposición molecular y su ordenamiento, se clasifican en tres tipos: nemáticos, esméticos y colestéricos. La mayoría de cristales responden con facilidad a los campos eléctricos, exhibiendo distintas propiedades ópticas en presencia o ausencia del campo. El tipo más común de visualizador LCD es, con mucho, el denominado nemático de torsión, término que indica que sus moléculas en su estado desactivado presentan una disposición en espiral. La polarización o no de la luz que circula por el interior de la estructura, mediante la aplicación o no de un campo eléctrico exterior, permite la activación de una serie de segmentos transparentes, los cuales rodean al cristal líquido. Según sus características ópticas, pueden también clasificarse como: reflectivos, transmisivos y transreflectivos.

Las pantallas LCD se encuentran en multitud de dispositivos industriales y de consumo: máquinas expendedoras, electrodomésticos, equipos de telecomunicaciones, computadoras, etc. Todos estos dispositivos utilizan pantallas fabricadas por terceros de una manera más o menos estandarizada. Cada LCD se compone de una pequeña placa integrada que consta de:

* La propia pantalla LCD.
* Un microchip controlador.
* Una pequeña memoria que contiene una tabla de caracteres.
* Un interfaz de contactos eléctricos, para conexión externa.
* Opcionalmente, una luz trasera para iluminar la pantalla.

El controlador simplifica el uso del LCD proporcionando una serie de funciones básicas que se invocan mediante el interfaz eléctrico, destacando:

* La escritura de caracteres en la pantalla.
* El posicionado de un cursor parpadeante, si se desea.
* El desplazamiento horizontal de los caracteres de la pantalla (scrolling).
* Etc.

La memoria implementa un mapa de bits para cada carácter de un juego de caracteres, es decir, cada octeto de esta memoria describe los puntitos o pixels que deben iluminarse para representar un carácter en la pantalla. Generalmente, se pueden definir caracteres a medida modificando el contenido de esta memoria. Así, es posible mostrar símbolos que no están originalmente contemplados en el juego de caracteres.

El interfaz de contactos eléctricos suele ser de tipo paralelo, donde varias señales eléctricas simultáneas indican la función que debe ejecutar el controlador junto con sus parámetros. Por tanto, se requiere cierta sincronización entre estas señales eléctricas.

La luz trasera facilita la lectura de la pantalla LCD en cualquier condición de iluminación ambiental.

Existen dos tipos de pantallas LCD en el mercado: pantallas de texto y pantallas gráficas.
Otros enlaces de interés:

Más información de Monitores en Wikipedia
Catálogo de monitores: Monitores
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