monitores

CRT

- Definición de monitor CRT

     El monitor CRT, también llamado pantalla de rayos catódicos ó pantalla catódica, es la primer tecnología desarrollada para los primeros televisores blanco y negro, durante el año de 1923; mientras que la televisión a color la desarrolla y patenta el mexicano Ing. Jorge González Camarena en 1940. Los monitores CRT utilizados en las computadoras, inicialmente solo permitían la visualización de imágenes monocrómáticas, esto es, combinando el color negro con blanco, verde ó ámbar; posteriormente se introducen los monitores a color. Las siglas CRT significan ("Catodic Ray Tube") ó tubo de rayos catódicos. El monitor CRT es un dispositivo que permite la visualización de imágenes procedentes de la computadora, por medio del puerto de video hasta los circuitos del monitor. Una vez procesada la información procedente de la computadora, los gráficos son creados por medio de un cañón que lanza electrones contra una pared de fósforo dónde chocan generando una pequeña luz de color.

Los monitores CRT han sido desplazados del mercado por las pantallas LCD.

-  Características del monitor CRT

     + Tamaño: es la distancia que existe entre la esquina superior derecha y la esquina inferior izquierda de la pantalla de vidrio, por lo que no se considera la cubierta de plástico que la contiene. La unidad de medida es la pulgada ( " ). Los más comunes son de 14", 17" y 19 pulgadas.

    + Color / monocromático: es el tipo de iluminación que puede mostrar. Monocromático solamente mostrará la escala de grises ó solamente un color verde claro, mientras que a color puede mostrar hasta 16 millones de colores distintos.

     + Control digital ó analógico: es analógico si para encender es necesario un botón rígido que cambia de posición al ser oprimido y los controles de la pantalla utilizan un resistor mecánico (especie de cilindro que se gira a la izquierda o derecha ajustando la pantalla). Será digital si solamente cuenta con botones para controlar el ajuste de la pantalla y estos al ser oprimidos regresan a su estado inicial.

     + Tecnología: se le conoce como tecnología de barrido, ya que la pantalla se actualiza 25 veces por segundo, lo que a simple vista no se percibe, pero en cambio si puede cansar la vista. Compite actualmente contra las pantallas de plasma y pantallas LCD.

     + Resolución: se refiere a la cantidad máxima de píxeles que es capaz de utilizar para desplegar una imagen en la pantalla el monitor. Un píxel es cada uno de los puntos que conforman la pantalla y a medida de que tenga mayor cantidad de ellos, se tendrá un mayor detalle de la imagen.

     - Ejemplo: si tenemos 2 monitores CRT que indican que tienen las siguientes resoluciones: 1024X768 y 1600X1200 significan lo siguiente:

1.- (1024) X (768 píxeles) = 786,432 píxeles de resolución.

2.- (1600) X (1200 píxeles) =  1,920,000 píxeles de resolución.

Por lo tanto, el segundo monitor puede desplegar imágenes más grandes.

     + Calidad del color: se refiere a la cantidad de bits que utiliza para definir cada píxel, por lo que a mayor cantidad de bits utilizados, se puede desplegar una mayor cantidad de colores.

     + Frecuencia: es la cantidad de veces que es capaz de actualizarse la pantalla por segundo, su unidad de medida es el Hertz (Hz) y puede estar entre 56 Hz hasta 120 Hz.

 

-  Partes que componen al monitor CRT

     Externamente las partes que componen al monitor son las siguientes:

1.- Pantalla de vidrio curvo: muestra las imágenes al usuario.

2.- Controles de pantalla: manejan el tamaño de la imagen, posición, brillo, etc.

3.- Botón de encendido: permite prender y apagar el monitor.

4.- Cubiertas plásticas (Carcasas): protegen los circuitos del equipo y le dan estética.

5.- Conector para alimentación: suministra la alimentación desde el enchufe de corriente.

6.- Conector y cable para datos: reciben la señal desde el puerto de video de la computadora.

7.- Soporte: da estabilidad y permite colocar en diversas posiciones el monitor.

-  Conectores del monitor CRT

    Cuenta con un conector de 3 patas para la alimentación eléctrica, mientras que para los datos tiene un conector VGA de 15 pines.

Figura 4. Conector VGA integrado en el cable de datos del monitor  

Figura 5. Conector de 3 terminales integrado en el monitor para la alimentación eléctrica

-  La frecuencia del monitor

     El monitor CRT tiene la necesidad de estar actualizando la información en pantalla de manera muy rápida (del orden de varias veces por segundo), porque cada píxel solamente puede permanecer iluminado un corto tiempo, de caso contrario, el usuario no tendría la sensación de imágenes estables en la pantalla y se fatigaría mucho el ojo.

     La unidad de medida de la cantidad de veces que es barrida la pantalla de un monitor es la frecuencia: #actualizaciones de pantalla / segundo =  Hz

Los monitores CRT pueden tener una frecuencia desde 56 Hz hasta 120 Hz.

-  Tipos de Display CRT

      a) Monocromáticos: un solo color, ámbar, blanco ó verde, combinado con negro.

      b) Policromáticos: varios colores

          - CGA (Color Graphic Adapter): 8 colores

          - VGA (Video Graphic Adapter): 16 colores

          - SVGA (Super Video Graphic Adapter): 256 colores

          - UVGA (Ultra Video Graphic Adapter): 16,000,000 colores

-  Usos específicos del monitor CRT

     Se utilizan para visualizar la información que envía la computadora, anteriormente los monitores solamente mostraban un solo color (monocromáticos), pero actualmente pueden desplegar una gran gama de colores. Se utilizan aún en la mayor parte de los equipos de cómputo, pero actualmente debido a la reducción de costos de la pantalla LCD, están a punto de ser reemplazados.

Plasma

Una pantalla de plasma (PDP: plasma display panel) es un dispositivo de pantalla plana habitualmente usada entelevisores de gran formato (de 37 a 70 pulgadas). También hoy en día es utilizado en televisores de pequeños formatos, como 22, 26 y 32 pulgadas. Una desventaja de este tipo de pantallas en grandes formatos, como 42, 45, 50, y hasta 70 pulgadas, es la alta cantidad de calor que emanan, lo que no es muy agradable para un usuario que guste de largas horas de televisión o videojuegos. Consta de muchas celdas diminutas situadas entre dos paneles de cristal que contienen una mezcla de gases nobles (neón y xenón). El gas en las celdas se convierte eléctricamente en plasma, el cual provoca que una substancia fosforescente (que no es fósforo) emita luz.

Composición de una pantalla de plasma.

Las pantallas de plasma son brillantes (1000 lux o más por módulo), tienen una 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 100.000 horas (o 30 años a 8 horas de uso por día) de tiempo real de visionado; sin embargo, se han producido televisores de plasma que han reducido el consumo de energía y han alargado la vida útil del televisor. 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 LCD, 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 xenón y neón en un televisor 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 creando diferencia de voltaje entre la parte trasera y la frontal, y provocan que el gas se ionice y forme el plasma. Posteriormente, los iones del gas corren hacia los electrodos, donde colisionan emitiendo fotones.

Ventajas de las plasma frente a las LCD

• Mayor ángulo 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 12 ms).

• No contiene mercurio, a diferencia de las pantallas LCD.

• Colores más suaves al ojo humano.

• Mayor número de colores y más reales.

• Contraste altísimo

LCD

Una pantalla de cristal líquido o LCD (sigla 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.

Características

Cada píxel de un LCD típicamente consiste de una capa de moléculas alineadas entre dos electrodos transparentes, y dos filtros de polarización, los ejes de transmisión de cada uno que están (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 suele ser normalmente aplicable 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 (uno 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 birrefringente, 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 fuerza de giro orienta 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, constituyéndose los diferentes tonos de gris.

Especificaciones

Importantes factores que se deben considerar al evaluar una pantalla de cristal líquido:

Resolución

Las dimensiones horizontal y vertical son expresadas en píxeles. Las pantallas HD tienen una resolución nativa desde 1280x720 píxeles (720p) hasta 3840×2160 pixeles (4K).

Ancho de punto

Es la distancia entre los centros de dos píxeles adyacentes. Cuanto menor sea el ancho de punto, tanto menor granularidad tendrá la imagen. El ancho de punto suele ser el mismo en sentido vertical y horizontal, pero puede ser diferente en algunos casos.

Tamaño

El tamaño de un panel LCD se mide a lo largo de su diagonal, generalmente expresado en pulgadas (coloquialmente llamada área de visualización activa).

Tiempo de respuesta

Es el tiempo que demora un píxel en cambiar de un color a otro.

Tipo de matriz

Activa, pasiva y reactiva.

Ángulo de visión

Es el máximo ángulo en el que un usuario puede mirar el LCD, estando desplazado de su centro, sin que se pierda calidad de visión. Las nuevas pantallas vienen con un ángulo de visión de 178 grados.

Soporte de color

Cantidad de colores soportados. Coloquialmente conocida como gama de colores.

Brillo

La cantidad de luz emitida desde la pantalla; también se conoce como luminosidad.

Contraste

La relación entre la intensidad más brillante y la más oscura.

Aspecto

La proporción de la anchura y la altura

Puertos de entrada

Por ejemplo DVI, VGA, LVDS o incluso S-Video y HDMI. Actualmente ya se está manejando en algunas pantallas el puerto USB que permite la reproducción de fotos, música, y video.

Inconvenientes

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

Resolución

Aunque los CRTs sean capaces de mostrar múltiples resoluciones de vídeo sin introducir artefactos, los LCD 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 LCD no son capaces de mostrar modos de pantalla de baja resolución (por ejemplo, 320x200), debido a estas limitaciones de escala.

Contraste

Aunque los LCD 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 los CRT, 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 LCD 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 LCD pueden acercarse al contraste de las pantallas de plasma en términos de entrega de profundidad de negro, pero la mayoría de los LCD siguen a la zaga.

Tiempo de respuesta

• Los LCD 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 con el ratón rápidas y precisas (diseño asistido por computadora, videojuegos de disparos en primera persona) en comparación con los monitores CRT o LCD pequeños y con insignificantes cantidades de retraso de entrada. Los retrasos pequeños son a veces puestos de relieve en la comercialización.

Ángulo de visión

Los paneles LCD tienden a tener un ángulo de visión limitado en relación con las CRT 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 LCD su reducido consumo de energía en comparación con las pantallas de plasma y CRT. 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 una computadora los LCD 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 LCD del mercado.

Durabilidad

Los monitores LCD tienden a ser más frágiles que sus correspondientes CRT. La pantalla puede ser especialmente vulnerable debido a la falta de un grueso cristal protector como en los monitores CRT. Su durabilidad depende de su frecuencia de uso. Los fabricantes suministran en el manual del usuario un tiempo de durabilidad de la pantalla, regularmente expresado en horas de uso. Pero se puede extender este tiempo disminuyendo los niveles de brillo de la imagen (aún en estudio).

Ventajas de las LCD frente a las de plasma

·         El coste de fabricación de los monitores de plasma es superior al de las pantallas LCD, este coste 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 de LCD.

·         Consumo eléctrico: un televisor con pantalla de plasma grande puede consumir hasta un 30% más de electricidad que un televisor LCD. No obstante, los nuevos plasmas tienen consumos muy razonables, del orden de los 140 W para un tamaño de 42".

·         Efecto de "pantalla quemada": si la pantalla permanece encendida durante mucho tiempo mostrando imágenes estáticas (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 se encuentra en la undécima y este efecto ya no se reproduce).

TFT

     Thin-film transistor o TFT («transistor de películas finas») es un tipo especial de transistor de efecto campo que se fabrica depositando finas películas de un semiconductor activo así como una capa de materialdieléctrico y contactos metálicos sobre un sustrato de soporte. Un sustrato muy común es el vidrio. Una de las principales aplicaciones de los TFT son las pantallas de cristal líquido. Esto lo diferencia de un transistor convencional donde el material semiconductor suele ser el sustrato, como una oblea de silicio.

Los TFT 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,1 silicio microcristalino,1 o puede haber sido templado en un polisilicio.

Otros materiales que pueden ser usados como semiconductores en TFTs son el seleniuro de cadmio (CdSe)2 3y óxidos de metal como el óxido de zinc.4 Los TFTs también pueden ser fabricados usando materiales orgánicos (Transistores orgánicos u OTFT).

Usando semiconductores y electrodos transparentes, como el indio-óxido de estaño (ITO), los dispositivos TFT pueden hacerse completamente transparentes.

Debido a que los sustratos convencionales no pueden soportar el recocido a altas temperaturas, el proceso de deposición tiene que ser realizado en temperaturas relativamente bajas. Se utiliza la deposición química de vapor y la deposición física de vapor (por lo general pulverización catódica). Además, la primera solución de procesado TFT transparente (TTFTs), sobre la base de óxido de zinc, fue anunciado en 2003 por investigadores de la Oregon State University.4

El laboratorio portugués CENIMAT en la Universidade Nova de Lisboa ha producido el primer TFT completamente transparente a temperatura ambiente. CENIMAT también desarrolló el primer transistor de papel, que puede conducir a aplicaciones tales como revistas y páginas de revistas con imágenes en movimiento.

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 rayos catódicos CRT, en un TFT está asegurada

la ortogonalidad de la pantalla.

Área 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