NUEVAS TECNOLOGIAS EN PANTALLAS PARA MONITORES

PLASMA

El plasma es el competidor de la tecnología de cristal líquido en el mercado de los televisores finos. En media, estos monitores tienen nueve centímetros de espesor, lo que hace con que se parezcan a un cuadro. La tecnología es utilizada en monitores de grandes tamaños, normalmente con más de 40 pulgadas. Además, son imbatibles en lo que a calidad de imagen se refiere, incluso si comparados con las pantallas de LCD. Los TVs de plasma, que pueden tener hasta 60cm de diámetro, son superados por los de LCD en sólo un quesito, que sin embargo es fundamental para el consumidor: el consumo de energía. Telas de plasma consumen hasta 10% más que TVs de cristal líquido de proporciones semejantes.Los fabricantes han invertido sobre todo en el mercado corporativo, por lo menos hasta que los precios se reduzcan a niveles más asequibles al consumidor doméstico. Aun así, ya hay mercado para consumidores domésticos, sobre todo en el segmento de home theatres. El gran diferencial de los televisores de plasma es la calidad de imagen. Los productos más avanzados llegan a un nivel de contraste hasta cinco veces más grandes que sus similares de LCD. El brillo y la resolución de imagen también bordean la perfección, superando los de los aparatos de retroproyección. Otro punto importante es el peso, que llega a ser casi cuatro veces menor que el de un TV de rayos catódicos. Los monitores de plasma llegaron al mercado con otras dos ventajas: la primera es que la mayoría de los modelos ya está lista para funcionar con el patrón de televisión digital, y la segunda es el formato widescreen, que tiene las proporciones rectangulares de las pantallas de cinema. Esto permite al telespectador ver películas en DVD sin las barras negras en las partes superior e inferior de la pantalla.

CARACTERISTICAS:

+ Contraste y colores. El plasma es capaz de ofrecer un contraste superior y un color negro perfecto. Es una tecnología muy indicada para habitaciones poco iluminadas y, en general, reproduce los colores de forma muy fiable. En cuartos con mucha luz o con luz solar directa puede tener algunos problemas con los reflejos ya que la superficie suele ser muy reflectante.

+ Tamaño. Quienes quieren tele grande no tienen muchas más soluciones que recurrir a esta tecnología. Se pueden conseguir plasmas de 50 y 65 pulgadas con facilidad y hay modelos comerciales de hasta 103 pulgadas, aunque restringidos a mercados muy concretos. La otra opción es la tecnología de proyección y retroproyección.

+ Imágenes en movimiento. A diferencia de los paneles LCD, el plasma no tiene problemas con las imágenes en movimiento. No se producen estelas ni artefactos cuando un objeto se mueve a gran velocidad por la pantalla. Es mucho más fácil leer textos que aparecen en la pantalla.

- Resolución. Cuesta mucho más conseguir la alta resolución en los paneles de plasma. Los televisores de 42 pulgadas ya son HD Ready pero el paso a la full HD es complicado y sólo los modelos más grandes podrán disfrutarla correctamente. Mientras, los LCD de menor resolución poseen esta característica.

- Consumo y duración. Los primeros plasmas tenían una vida muy limitada y una tendencia a quemar zonas de la pantalla que estaban expuestas a la misma imagen durante mucho tiempo. Además consumían mucha más energía que los LCD. Aún hoy tienen un consumo ligeramente mayor de media, aunque los paneles de última generación se comportan de forma similar al cristal líquido. La vida media de un panel de plasma ha subido desde las 20.000 horas hasta más de 40.000.

- Precio. Al plasma le cuesta competir con el LCD en coste una vez éste empieza a producirse de forma masiva. En tamaños grandes es una opción más económica.

PANTALLA SED

El Panel SED es un tipo de panel visualizador para pantallas planas caracterizado por usar la tecnología de las pantallas de tubo tradicionales (CRT) para cada uno de los puntos (píxeles) mostrados en pantalla. Cada pixel es un micro tubo de rayos catódicos. En principio, este tipo de paneles ofrece las ventajas de los tubos de imagen y los TFT, sin los defectos de ambos. De esta manera se consigue mejorar el contraste y el ángulo de visión sin aumentar el consumo. También permite ampliar las dimensiones de la pantalla con respecto a las pantallas de tecnología TFT o las de plasma. El proyecto ha sido desarrollado conjuntamente por Canon y Toshiba.

El panel SED (Surface-conduction Electron-emitter Display o panel de emisiones de electrones dirigidos) fue pensado y creado para mejorar la tecnología con la que cuentan los televisores planos. Este tipo de panel pretende cubrir las necesidades requeridas para la alta definición en todos los campos relacionados con la imagen digital (desde su aplicación en televisores, como en la aplicación para la fotografía y películas).
El proyecto empezó a mediados de los años 80 por Canon, y más tarde, en 1999 tuvo un gran apoyo por parte Toshiba, multinacional dedicada a la electrónica. Esta unión plantea la creación de un proyecto común bajo un mismo nombre, de esta manera aparece esta tecnología con el nombre de SED Inc. Además, el desarrollo de esta tecnología se ha acelerado vertiginosamente con perspectivas para poderla comercializar en el 2007 (previsión de venta en el mercado sin confirmar). La compañía prevé pantallas que soporten más de 40 pulgadas.

TECNOLOGIAS

La tecnología utilizada para estos paneles aún está en fase de desarrollo y no hay especificaciones de cómo va a funcionar exactamente. El principio radica en el de las televisiones normales de Tubo de Rayos Catódicos, (CRT). En los CRT, un haz de electrones es focalizado hacia cada píxel para iluminarlo según convenga. En la tecnología SED este procedimiento se "simplifica" porque se utiliza un haz de electrones individual para cada píxel, el cual iluminará posteriormente el fósforo encargado de producir la luz que hará brillar los colores primarios RGB de cada píxel. Gracias a esto no habrá que dirigir y focalizar un único rayo de electrones sobre una matriz de píxeles, sino que hay que montar millones de rayos de electrones sobre un panel SED. Uno para cada píxel.
Así pues, cada píxel tendrá su propio cañón de electrones. Este cañón de electrones se forma a partir de dos electrodos muy pequeños (microscópicos) separados por unos nanómetros de distancia. A estos electrodos se les aplica una tensión de 16 voltios que "atraviesa" los nanómetros que separa los electrodos. Fruto de este "salto" entre electrodos, la corriente genera electrones que salen disparados hacia todas las direcciones. Para canalizar estos electrones hasta el fósforo que lo hará brillar se utiliza un campo eléctrico de 10 Kilovoltios hacia la dirección donde esté el fósforo. De esta manera se genera un haz de electrones unidireccional que impacta sobre el fósforo perteneciente a un determinado píxel.
Para formar una imagen entera se necesitan cientos de miles de píxeles (millones en alta definición). Por lo tanto actualmente se está estudiando la colocación de los cañones de electrones en un reducido espacio, sin que ello signifique una pérdida de funcionalidad por parte de dichos cañones o una pérdida de homogeneidad en la imagen.

CARACTERISTICAS Y VENTAJAS

Al utilizar una tecnología tan parecida a la de CRT, todas las características y logros alcanzados con dicha tecnología podrán ser aplicados a las pantallas SED. Los televisores que utilicen paneles SED tendrán una calidad de imagen igual a todos los televisores CRT, consiguiendo mejorar de una manera excelente las deficiencias de los aparatos de pantalla plana LCD, Plasma o TFT.

-El color, el contraste y la luminosidad serán iguales o mejores que los CRT.
-No habrá ningún problema para el ángulo de visión de la pantalla (De este modo no habrá cambios de color y brillo desde diferentes ángulos).
-Su consumo rebaja 2/3 la potencia utilizada en un CRT. 1/3 con respecto a la utilizada en los LCD.
-Tolerará temperaturas desde los -40º a los +85º.
-El proceso de fabricación es más sencillo que el de las pantallas LCD.
-No habrá problemas con el refresco de la imagen y su fluidez ya que utilizarán la misma velocidad de refresco que un televisor CRT normal.
-El color negro alcanzará mayor calidad.

PANTALLA OLED

Se trata de una variante del LED clásico, pero donde la capa de emisión tiene un componente orgánico. Las pantallas OLED tienen la ventaja de no requerir luz trasera, con lo que ahorran mucha energía. Su coste también es menor. La principal desventaja que presenta es que su tiempo de vida no es tan bueno como el de las anteriores tecnologías que os hemos presentado.

Los paneles OLED tienen una gran ventaja, son mejores a la hora de mostrar los colores, los negros son más negros, colores más brillantes y fieles a la realidad, pese a que puede que pierdan calidad tras miles de horas.

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.

ESTRUCTURA BASICA

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.

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 tinta (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 ya 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.

PANTALLAS HOLOGRAFICAS

Pantalla adhesiva Holográfica:

- Pantalla transparente adhesiva para instalar en cualquier superficie lisa y transparente.

- Indicada para ver partidos de fútbol, programas de TV, promociones, eventos, etc., para interioro también desde el exterior.

- Disponible en soporte de vidrio para posibles cambios de ubicación, hasta 100".

- Para retroproyectores de colores brillantes, incluso a plena luz del día. - Modelos disponibles en 90% (Holo 90L) y 98% (Holo 98L) transparencia.

- También adaptada para aplicar la tecnología adhesiva táctil interactiva y crear así el escaparate interactivo mas espectacular del mercado.

- Algunas medidas: 40" (855mm x 650mm x 1mm) / 1,5Kg 50"(1000mm x 750mm x 1mm) / 2kg 67" (1330mm x 1000mm x 1mm) / 3,5kg

Pantalla Holográfica soporte vidrio (Holo 90V y Holo 98V):

- Pantalla Holográfica instalada en soporte de vidrio de alta calidad.

- Pantalla con 90% y 98% de transparencia para retroproyecciones de brillantes colores incluso a plena luz del día.

- Larga duración. Resistente a los arañazos. Protección anti-incendios.

- Para retroproyectores de colores brillantes, incluso a plena luz del día.

- También para escaparate interactivo- Algunas medidas: 20" (400 mm x 300 mm) / 4 Kg 50"(1000mm x 750mm) / 23 kg 67" (1330mm x 1000mm) / 38 kg

Pantalla Holográfica Antireflejos (Holo AR):

- Pantalla adhesiva para interiores, indicada para ver TV.

- Absorbe la luz ambiental permitiendo una visión perfecta de la imagen.

- Resistente a los arañazos, rascadas, etc.- Disponible en 40", 50", 60", 80" y 100"

Holo 64:

- Pantalla holográfica disponible en soporte acrílico.

- Los más grandes formatos del mundo en su modalidad (hasta 5 m. de diagonal).

- Bajo peso, fácil instalación.

- Se puede recortar en cualquier forma y medida (triangular, redonda, elíptica, logo corporativo).

- Medidas de ejemplo: 50" (1077mm x 758mm) / 4kg 72" (1525mm x 1093mm) / 11kg 96" (2030mm x 1400mm) / 18kg 200" (4115mm x 3099mm) / 89k.

PANTALLAS TACTILES

Una pantalla táctil (touchscreen en inglés) es una pantalla que mediante un contacto directo sobre su superficie permite la entrada de datos y órdenes al dispositivo. A su vez, actúa como periférico de salida, mostrando los resultados introducidos previamente. Este contacto también se puede realizar con lápiz u otras herramientas similares. Actualmente hay pantallas táctiles que pueden instalarse sobre una pantalla normal. Así pues, la pantalla táctil puede actuar como periférico de entrada y periférico de salida de datos.
Las pantallas tactiles se han ido haciendo populares desde la invención de la interfaz electrónica táctil en 1971 por el Dr. Samuel C. Hurst. Han llegado a ser comunes en TPVs, en cajeros automáticos y en PDAs donde se suele emplear un estilo para manipular la interfaz gráfica de usuario y para introducir datos. La popularidad de los teléfonos inteligentes, de las PDAs, de las vídeo consolas portátiles o de los navegadores de automóviles está generando la demanda y la aceptación de las pantallas táctiles.
El HP-150 fue, en 1983, uno de los primeros ordenadores comerciales del mundo que disponía de pantalla táctil. En realidad no tenía una pantalla táctil en el sentido propiamente dicho, sino una pantalla de tubo Sony de 9 pulgadas rodeada de transmisores y receptores infrarrojos que detectaban la posición de cualquier objeto no-transparente sobre la pantalla.
Las pantallas táctiles de última generación consisten en un cristal transparente donde se sitúa una lámina que permite al usuario interactuar directamente sobre esta superficie, utilizando un proyector para lanzar la imagen sobre la pantalla de cristal. Se sale de lo que hasta hoy día se entendía por pantalla táctil que era básicamente un monitor táctil.
Las pantallas táctiles son populares en la industria pesada y en otras situaciones, tales como exposiciones de museos donde los teclados y los ratones no permiten una interacción satisfactoria, intuitiva, rápida, o exacta del usuario con el contenido de la exposición.

TECNOLOGIAS

Hay diferentes tecnologías de implementación de las pantallas táctiles:

Resistiva

Una pantalla táctil resistiva esta formada por varias capas. Las más importantes son dos finas capas de material conductor entre las cuales hay una pequeña separación. Cuando algún objeto toca la superficie de la capa exterior, las dos capas conductoras entran en contacto en un punto concreto. De esta forma se produce un cambio en la corriente eléctrica que permite a un controlador calcular la posición del punto en el que se ha tocado la pantalla midiendo la resistencia. Algunas pantallas pueden medir, aparte de las coordenadas del contacto, la presión que se ha ejercido sobre la misma.
Las pantallas táctiles resistivas son por norma general más asequibles pero tienen una pérdida de aproximadamente el 25% del brillo debido a las múltiples capas necesarias. Otro inconveniente que tienen es que pueden ser dañadas por objetos afilados. Por el contrario no se ven afectadas por elementos externos como polvo o agua, razón por la que son el tipo de pantallas táctiles más usado en la actualidad.

De Onda Acústica Superficial

La tecnología de onda acústica superficial (denotada a menudo por las siglas SAW, del inglés Surface Acoustic Wave) utiliza ondas de ultrasonidos que se transmiten sobre la pantalla táctil. Cuando la pantalla es tocada, una parte de la onda es absorbida. Este cambio en las ondas de ultrasonidos permite registrar la posición en la que se ha tocado la pantalla y enviarla al controlador para que pueda procesarla.
El funcionamiento de estas pantallas puede verse afectado por elementos externos. La presencia de contaminantes sobre la superficie también puede interferir con el funcionamiento de la pantalla táctil.

Capacitivas

Una pantalla táctil capacitiva esta cubierta con un material, habitualmente óxido de indio y estaño que conduce una corriente eléctrica continua a través del sensor. El sensor por tanto muestra un campo de electrones controlado con precisión tanto en el eje vertical como en el horizontal, es decir, adquiere capacitancia. El cuerpo humano también se puede considerar un dispositivo eléctrico en cuyo interior hay electrones, por lo que también dispone de capacitancia. Cuando el campo de capacitancia normal del sensor (su estado de referencia) es alterado por otro campo de capacitancia, como puede ser el dedo de una persona, los circuitos electrónicos situados en cada esquina de la pantalla miden la 'distorsión' resultante en la onda senoidal característica del campo de referencia y envía la información acerca de este evento al controlador para su procesamiento matemático. Los sensores capacitivos deben ser tocados con un dispositivo conductivo en contacto directo con la mano o con un dedo, al contrario que las pantallas resistivas o de onda superficial en las que se puede utilizar cualquier objeto. Las pantallas táctiles capacitivas no se ven afectadas por elementos externos y tienen una alta claridad, pero su complejo procesado de la señal hace que su coste sea elevado.

Infrarrojos

Las pantallas táctiles por infrarrojos consisten en una matriz de sensores y emisores infrarrojos horizontales y verticales. En cada eje los receptores están en el lado opuesto a los emisores de forma que al tocar con un objeto la pantalla se interrumpe un haz infrarrojo vertical y otro horizontal, permitiendo de esta forma localizar la posición exacta en que se realizó el contacto. Este tipo de pantallas son muy resistentes por lo que son utilizadas en muchas de las aplicaciones militares que exigen una pantalla táctil.

Galga Extensiométrica

Cuando se utilizan galgas extensiométricas la pantalla tiene una estructura elástica de forma que se pueden utilizar galgas extensiométricas para determinar la posición en que ha sido tocada a partir de las deformaciones producidas en la misma. Esta tecnología también puede medir el eje Z o la presión ejercida sobre la pantalla. Se usan habitualmente en sistemas que se encuentran expuestos al público como máquinas de venta de entradas, debido sobre todo a su resistencia al vandalismo.

Imagen Óptica

Es un desarrollo relativamente moderno en la tecnología de pantallas táctiles, dos o más sensores son situados alrededor de la pantalla, habitualmente en las esquinas. Emisores de infrarrojos son situados en el campo de vista de la cámara en los otros lados de la pantalla. Un toque en la pantalla muestra una sombra de forma que cada par de cámaras puede triangularizarla para localizar el punto de contacto. Esta tecnología está ganando popularidad debido a su escalabilidad, versatilidad y asequibilidad, especialmente para pantallas de gran tamaño.

Tecnología de Señal Dispersiva

Introducida en el año 2002, este sistema utiliza sensores para detectar la energía mecánica producida en el cristal debido a un toque. Unos algoritmos complejos se encargan de interpretar esta información para obtener el punto exacto del contacto. Esta tecnología es muy resistente al polvo y otros elementos externos, incluidos arañazos. Como no hay necesidad de elementos adicionales en la pantalla también proporciona unos excelentes niveles de claridad. Por otro lado, como el contacto es detectado a través de vibraciones mecánicas, cualquier objeto puede ser utilizado para detectar estos eventos, incluyendo el dedo o uñas. Un efecto lateral negativo de esta tecnología es que tras el contacto inicial el sistema no es capaz de detectar un dedo u objeto que se encuentre parado tocando la pantalla.

Reconocimiento de Pulso Acústico

Introducida en el año 2006, estos sistemas utilizan cuatro transductores piezoeléctricos situados en cada lado de la pantalla para convertir la energía mecánica del contacto en una señal electrónica. Esta señal es posteriormente convertida en una onda de sonido, la cual es comparada con el perfil de sonido preexistente para cada posición en la pantalla. Este sistema tiene la ventaja de que no necesita ninguna malla de cables sobre la pantalla y que la pantalla táctil es de hecho de cristal, proporcionando la óptica y la durabilidad del cristal con el que está fabricada. También presenta las ventajas de funcionar con arañazos y polvo sobre la pantalla, de tener unos altos niveles de precisión y de que no necesita ningún objeto especial para su utilización.

MONITORES LCD

MONITORES 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 dispositivos electrónicos de pilas, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica.

Pantalla de cristal líquido Twisted Nematic (TN).

1. Film de filtro vertical para polarizar la luz que entra.
2. Substrato de vidrio con electrodos de Oxido de Indio ITO. Las formas de los electrodos determinan las formas negras que aparecen cuando la pantalla se enciende y apaga. Los cantos verticales de la superficie son suaves.
3. Cristales liquidos "Twisted Nematic" (TN).
4. Substrato de vidrio con film electrodo común (ITO) con los cantos horizontales para alinearse con el filtro horizontal.
5. Film de filtro horizontal para bloquear/permitir el paso de luz.
6. Superficie reflectante para enviar devolver la luz al espectador. (En un LCD retroiluminado, esta capa es reemplazada por una fuente luminosa).

CARACTERISTICAS

Cada píxel de un LCD tipicamente consiste de una capa de moléculas alineadas entre dos electrodos transparentes, y dos filtros de polarización, los ejes de transmisión de cada uno estan (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.

Pantalla LCD en un despertador.
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.

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".

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).

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.

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 LCDs

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).

TECNOLOGIAS 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.

EL CONTROL 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.