Monitor
El monitor de computadora es el principal dispositivo de salida (interfaz), que muestra datos o información al usuario.También puede considerarse un periférico de Entrada/Salida si el monitor tiene pantalla táctil o multitáctil.
Historia
Las primeras computadoras se comunicaban con el operador mediante unas pequeñas luces, que se encendían o se apagaban al acceder a determinadas posiciones de memoria o ejecutar ciertas instrucciones.
Años más tarde aparecieron ordenadores que funcionaban con tarjeta perforada, que permitían introducir programas en el computador. Durante los años 60, la forma más común de interactuar con un computador era mediante un teletipo, que se conectaba directamente a este e imprimía todos los datos de una sesión informática. Fue la forma más barata de visualizar los resultados hasta la década de los 70, cuando empezaron a aparecer los primeros monitores de CRT (tubo de rayos catódicos). Seguían el estándar MDA (Monochrome Display Adapter), y eran monitores monocromáticos (de un solo color) de IBM.
Estaban expresamente diseñados para modo texto y soportaban subrayado, negrita, cursiva, normal e invisibilidad para textos. Poco después y en el mismo año salieron los monitores CGA (Color Graphics Adapter - gráficos adaptados a color) fueron comercializados en 1981 al desarrollarse la primera tarjeta gráfica a partir del estándar CGA de IBM. Al comercializarse a la vez que los MDA los usuarios de PC optaban por comprar el monitor monocromático por su costo.
Tres años más tarde surgió el monitor EGA (Enhanced Graphics Adapter - adaptador de gráficos mejorados) estándar desarrollado por IBM para la visualización de gráficos, este monitor aportaba más colores (16) y una mayor resolución. En 1987 surgió el estándar VGA (Video Graphics Array - Matriz gráfica de video) fue un estándar muy acogido y dos años más tarde se mejoró y rediseñó para solucionar ciertos problemas que surgieron, desarrollando así SVGA (Super VGA), que también aumentaba colores y resoluciones, para este nuevo estándar se desarrollaron tarjetas gráficas de fabricantes hasta el día de hoy conocidos como S3 Graphics, NVIDIA o ATI entre otros.
Con este último estándar surgieron los monitores CRT que hasta no hace mucho seguían estando en la mayoría de hogares donde había un ordenador.
Parámetros de una pantalla
Píxel: Unidad mínima representable en un monitor. Los monitores pueden presentar píxeles muertos o atascados. Se notan porque aparecen en blanco. Más común en portátiles.
Tamaño de punto o (dot pitch): El tamaño de punto es el espacio entre dos fósforos coloreados de un píxel. 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 pulgadassuele 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 horizontal, mientras que en los CRT de máscara 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 0,25 mm o menor. 0,21 en máscara 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.
Ángulo de visión: es el máximo ángulo con el que puede verse el monitor sin que se degrade demasiado la imagen. Se mide en grados.
Luminancia: es la medida de luminosidad, medida en Candela.
Tiempo de respuesta: también conocido como latencia. Es el tiempo que le cuesta a un píxel pasar de activo (blanco) a inactivo (negro) y después a activo de nuevo.
Contraste: es la proporción de brillo entre un píxel negro a un píxel blanco que el monitor es capaz de reproducir. Algo así como cuantos tonos de brillo tiene el monitor.
Coeficiente de contraste de imagen: se refiere a lo vivo que resultan los colores por la proporción de brillo empleada. A mayor coeficiente, mayor es la intensidad de los colores (30000:1 mostraría un colorido menos vivo que 50000:1).
Consumo: cantidad de energía consumida por el monitor, se mide en Vatio.
Ancho de banda: frecuencia máxima 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 imágenes 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 eléctricas externas y ser más o menos sensible a ellas, por lo que en caso de estar blindando, o semi-blindado por la parte trasera llevara cubriendo prácticamente la totalidad del tubo una plancha metálica en contacto con tierra o masa.
Tipo de monitor: en los CRT pueden existir 2 tipos, de apertura de rejilla o de máscara 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.
Tamaño de la pantalla y proporción
Medida de tamaño de la pantalla para TFT.
El tamaño de la pantalla es la distancia en diagonal de un vértice de la pantalla al opuesto, que puede ser distinto del área visible cuando hablamos de CRT , mientras que la proporción o relación de aspecto es una medida de proporción entre el ancho y el alto de la pantalla, así por ejemplo una proporción de 4:3 ( Cuatro tercios ) significa que por cada 4 píxeles de ancho tenemos 3 de alto, una resolución de 800x600 tiene una relación de aspecto 4:3, sin embargo estamos hablando de la proporción del monitor.
Estas dos medidas describen el tamaño de lo que se muestra por la pantalla, históricamente hasta no hace mucho tiempo y al igual que las televisiones los monitores de ordenador tenían un proporción de 4:3. Posteriormente se desarrollaron estándares para pantallas de aspecto panorámico 16:9 (a veces también de 16:10 o 15:9) que hasta entonces solo veíamos en el cine.
Colores
Geometría de los píxeles.
Cada píxel de la pantalla tiene interiormente 3 subpíxeles, uno rojo, uno verde y otro azul; dependiendo del brillo de cada uno de los subpíxeles, el píxel adquiere un color u otro de forma semejante a la composición de colores RGB.
La manera de organizar los subpíxeles de un monitor varia entre los dispositivos. Se suelen organizar en líneas verticales, aunque algunos CRT los organizan en puntos formando triángulos. Para mejorar la sensación de movimiento, es mejor organizarlos en diagonal o en triángulos. El conocimiento del tipo de organización de píxeles, puede ser utilizado para mejorar la visualización de imágenes de mapas de bit usando renderizado de subpíxeles.
La mayor parte de los monitores tienen una profundidad 8 bits por color (24 bits en total), es decir, pueden representar aproximadamente 16,8 millones de colores distintos.
Clasificación de monitores
En Hardware, un monitor es un periférico que muestra la información de forma gráfica de una computadora. Los monitores se conectan a la computadora a través de una tarjeta gráfica (o adaptador o tarjeta de video).
Un monitor puede clasificarse, según la tecnología empleada para formar las imágenes en:
Tubo de rayos catódicos o CRT (Cathode Ray Tube)
Pantalla de cristal líquido o LCD (Liquid Crystal Display)
Pantalla de plasma o PDP (Plasma Display Panel)
TFT LCD (Thin Film Transistor: transistor de películas finas)
Pantalla LED (Light Emitting Diode: diodo emisor de luz)
OLED (Organic Light-Emitting Diode: diodo orgánico de emisión de luz)
AMOLED (Active Matrix OLED: OLED de matriz activa)
Super AMOLED (Super Active Matrix Organic Light-Emitting Diode: Súper AMOLED)
En tanto, según el estándar, un monitor puede clasificarse en: Monitor numérico, MDA, CGA, EGA, analógico, VGA, SVGA, entre otros.
En cuanto a los colores que usan los monitores pueden ser:
Monitor monocromático
Monitor policromático.
En cuanto a si es sólo un dispositivo de entrada (E) o Periférico de Entrada/Salida (E/S):
Monitor no táctil (E)
Pantalla táctil (touch screen) (E/S)
Multitáctil (multitouch) (E/S)
Existen algunos conceptos cuantificables relacionados a los monitores y sirven para medir su calidad, estos son: píxel, paso (dot pitch), resolución, tasa de refresco, dimensión del tubo, tamaño de punto, área útil.
Básicamente, los monitores pueden clasificarse en dos tipos generales:
Monitor de “pantalla curva” o CRT
Monitor de pantalla plana: LCD, TFT, LED, PDP
En Software, un monitor de un programa es toda aquella herramienta que viene con un programa que sirve para controlar alguna situación. Por ejemplo el monitor de un antivirus, encargado de monitorear continuamente la computadora para verificar que no se ejecute ningún virus.
Monitores CRT
Orígenes
El tubo de rayos catódicos, o CRT, fue inventado en 1897 por Carl Ferdinand Braun, un científico alemán, pero no se utilizó hasta la creación de los primeros televisores a finales de la década de 1940. El primer televisor fue creado el 26 de enero de 1926 por John Logie Baird. 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 vecestubo Braun. La primera versión que utilizaba un cátodo caliente fue desarrollada por J. B. Johnson y H. W. Weinhart de la sociedad Western Electric.
Llamamos monitores CRT a aquellos que utilizan la tecnología de "tubos de rayos catódicos" (Catodic Ray Tube en ingles, de ahí sus siglas).
Esta tecnologia utiliza un cañon para lanzar electrones contra una pared de fosforo. Estos "choques" producen pequeños puntos de luz, que son los que dan forma a la imagen.
Los monitores con esta tecnología, que ha sido utilizada para mostrar señales analógicas desde los primeros televisores en blanco y negro, pueden distinguirse de otros con otras tecnologías a simple vista, dado que son muy voluminosos ( el cañón necesita de cierta distancia hasta la pantalla, a más distancia entre estos, mejor geometría). Otra forma es que los monitores CRT mas antiguos solían tener la pantalla curva.
Rejilla de apertura y mascara de sombra.
Son dos tecnologías utilizadas en la fabricación de Monitores y televisores CRT en color.
La tecnología de mascara de sombra consiste en una placa metálica con pequeños agujeros en los que se colocan los fósforos de color, normalmente agrupados de forma triangular, que se coloca a su vez tras el cristal de la pantalla. Es la tecnología usada por la mayoría de los televisores CRT actuales, y por todos los antiguos.
La tecnología de rejilla de apertura fue creada por sony y ofertada con el nombre "Trinitron", y permitía que la pantalla fuera plana. Suprime los "puntos" de color de la tecnología de la máscara de sombra, cambiándolos por laminas verticales.
Ventajas y desventajas de los monitores CRT.
Ventajas:
Permiten una cantidad de colores muy grande.
No hay moire vertical en las de rejilla de apertura. (El monitor no se oscurece si se mira desde los lados)
Resolución ajustable.
Desventajas:
Gran tamaño.
Los campos eléctricos y los imanes distorsionan la imagen.
Se pueden ver líneas blancas muy finas que cruzan el monitor horizontalmente
Necesitan ajustes por parte del usuario para ofrecer una buena imagen.
Conectores.
Los monitores RCT suelen contar con dos conectores, el VGA de 15 pines para ser conectados al equipo y un conector de 3 patas para abastecerse de electricidad.
Algunos modelos no presentan el conector electrico, pero en su lugar tienen el cable para la toma de corriente integrado.
Futuro de los monitores CRT
Los monitores con tecnologia CRT estan desapareciendo, puesto que hay tecnologias como la LCD y la LED que permiten fabricar monitores con una calidad de imagen similar, si no superior, y con un tamaño mucho mas reducido.
Otras tecnologías
Esquema Montaje de un televisor de pantalla de tubo
Los tubos catódicos están cayendo en desuso, ya que poco a poco las pantallas planas sustituyen a las pantallas de tubo catódico. Estos nuevos tipos de pantallas presentan algunas ventajas, como un tamaño reducido y, dependiendo de la tecnología empleada, un menor consumo de energía. También tienen desventajas, como un color negro mostrado muy claro (sobre todo en los de cristal líquido o LCD, ya que emplean una luz trasera), un tiempo de respuesta elevado comparado con los CRT, y que no muestra los colores de manera uniforme (si se hace que la pantalla muestre un único color, no es uniforme y se ve más oscuro por los bordes del monitor y más claro por el centro). Aunque el tiempo de respuesta es cada vez menor, lo que permite que algunos modelos (por debajo de 2 ms) se puedan utilizar para fines como videojuegos de acción, 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 apenas se venden televisiones CRT frente a las televisiones LCD, TFT, LED, Plasma que en la actualidad predominan.
Monitor Plasma
Una pantalla de plasma (PDP: plasma display panel) es un tipo de pantalla plana habitualmente usada en televisores 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 juegos de vídeo. 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.
Características de monitor Plasma
Composición de una pantalla de plasma.
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.
Tiempo de vida
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 cubierto 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, los iones del gas corren hacia los electrodos, donde colisionan emitiendo fotones.
Relación de contraste
El 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 contraste más realista es la imagen. Las relaciones de contraste para pantallas de plasma se suelen anunciar de 15.000:1 a 30.000:1. 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 contraste, la mayoría de los fabricantes siguen el estándar ANSI o bien realizan pruebas «full-on full-off». El estándar ANSI usa un patrón para la prueba de comprobación por medio de la cual se miden simultáneamente los negros más oscuros y los blancos más luminosos, y se logra una clasificación más realista y exacta. Por otro lado, una prueba «full-on full-off» mide el contraste 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 contraste obtenido incrementando el contraste y el brillo para lograr los valores más altos en las pruebas. Sin embargo, un porcentaje 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 relaciones 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 mucho 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 (tubos de rayos catódicos). Con la tecnología LCD, los píxeles 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 aparato. Por este motivo, muchos consumidores usan una configuración de brillo 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 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 fosforescentes 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».
Tecnologías de despliegue de imagen de Plasma
Aunque no existen del todo nuevas tecnologías de despliegue Plasma, a partir de estas y las LCD se ha desarrollado:
Visualización 3D
Largamente asociada a lentes especiales ya se empieza a disponer de hardware de presentación 3D visible a ojo desnudo, como las computadoras 3D, que hasta hace algún tiempo solo podían ser apreciadas en las películas o en los laboratorios de la NASA. La primera generación de estos computadores requería que los usuarios utilizaran lentes especiales, al igual que los utilizados en el cine, pero esto traía como consecuencia una rápida fatiga de la visión.
El desarrollo de la tecnología 3D ha dado como resultado computadoras que están ya disponibles comercialmente.
Displays Autostereoscópicos o de paralelaje
Son pantallas de computadora similares a las tradicionales, en las que no es necesario el uso de gafas polarizantes o filtros de colores. Algunos sistemas disponen de obturadores selectivos que muestran solo las columnas de píxeles que corresponden a la imagen de uno de los ojos, tapando a las que corresponden al otro, para la posición de la cabeza del usuario. Por ello suelen estar asociados a sistemas de la cabeza por infrarrojos.
Displays Volumétricos
Son sistemas que presentan la información de un determinado volumen. Al igual que una pantalla de TV es capaz de iluminar selectivamente todos y cada uno de los píxeles de su superficie, un display volumétrico es capaz de iluminar todos los vóxeles (píxeles en 3D) que componen su volumen. Hay tres tipos fundamentales:
Espejo varifocal, Una membrana espejeada oscila convirtiéndose en un espejo de distancia focal variable que refleja la imagen de una pantalla.
Volumen emisivo, Un determinado volumen ocupado por un medio capaz de emitir luz en cualquier parte de su interior como resultado es una excitación externa.
Pantalla rotativa, una pantalla plana gira a una velocidad 600 rpm. Para cada uno de un conjunto predeterminado de posiciones angulares de la misma, un sistema de espejos proyecta sobre ella la imagen del objeto tal como corresponde a la perspectiva asociada a dicho ángulo.
El resultado final es la imagen 3D de un objeto que podamos ver desde 360 grados. Proporciona una resolución de más de 100 millones de vóxeles, es el más avanzado en este tipo de sistemas.
Multi-layer display
Esta tecnología es la más avanzada de todas, usa dos capas físicamente separadas de píxeles para crear la impresión de profundidad. La tecnología consiste en dos planos de píxeles, de esta manera se hace mas sencillo para el usuario absorber información y disminuye el cansancio ocular.
Aspectos Generales
Aceleradores de video
Un acelerador grafico o tarjeta de video es un componente el cual se adapta a nuestra placa madre que cumple la función de acelerar los cálculos por segundos y transferencias de datos que se realizan cuando se están utilizando aplicaciones de videos y de movimientos gráficos (películas, juegos, programas con interfaces graficas) normalmente las características básicas de un acelerador grafico es la serie del gpu y la ram del acelerador.
Componentes:
GPU: La unidad de procesamiento gráfico o GPU (acrónimo del inglés graphics processing unit) es un procesador dedicado al procesamiento de gráficos u operaciones de coma flotante, para aligerar la carga de trabajo del procesador central en aplicaciones como los videojuegos y o aplicaciones 3D interactivas. De esta forma, mientras gran parte de lo relacionado con los gráficos se procesa en la GPU, la CPU puede dedicarse a otro tipo de cálculos (como la inteligencia artificial o los cálculos mecánicos en el caso de los videojuegos).
Una GPU implementa ciertas operaciones gráficas llamadas primitivas optimizadas para el procesamiento gráfico. Una de las primitivas más comunes para el procesamiento gráfico en 3D es el antialiasing, que suaviza los bordes de las figuras para darles un aspecto más realista. Adicionalmente existen primitivas para dibujar rectángulos, triángulos, círculos y arcos. Las GPU actualmente disponen de gran cantidad de primitivas, buscando mayor realismo en los efectos.
Memoria gráfica de acceso aleatorio: Son chips de memoria que almacenan y transportan información entre sí, no son determinantes en el rendimiento máximo de la tarjeta gráfica, pero bien unas especificaciones reducidas pueden limitar la potencia de la GPU. Existen de dos tipos, Dedicada cuando, la tarjeta gráfica o la GPU dispone exclusivamente para sí esas memorias, ésta manera es la más eficiente y la que mejores resultados da; y compartida cuando se utiliza memoria en detrimento de la memoria RAM, ésta memoria es mucho más lenta que la dedicada y por tanto rinde mucho peor.
Sistemas de conexión más habituales entre la tarjeta gráfica y el monitor: SVGA/Dsub-15: Estándar analógico de los años 1990; diseñado para dispositivos CRT, sufre de ruido eléctrico y distorsión por la conversión de digital a analógico y el error de muestreo al evaluar los píxeles a enviar al monitor. Se conecta mediante pines. Su utilización continúa muy extendida a día de hoy, aunque claramente muestra una reducción frente al DVI en los últimos años.
DVI: Sustituto del anterior, pero digital, fue diseñado para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales o proyectores. Se conecta mediante pines. Evita la distorsión y el ruido al corresponder directamente un píxel a representar con uno del monitor en la resolución nativa del mismo. Cada vez más adoptado, aunque compite con el HDMI, pues el DVI no es capaz de transmitir audio.
S-Video: implementado sobre todo en tarjetas con sintonizador TV y/o chips con soporte de vídeo NTSC/PAL, simplemente se está quedando obsoleto.
HDMI: Tecnología propietaria transmisora de audio y vídeo digital de alta definición cifrado sin compresión en un mismo cable. Se conecta mediante patillas de contacto. No esta pensado inicialmente para monitores, sino para Televisiones, por ello no apaga la pantalla cuando deja de recibir señal y debe hacerse manualmente en caso de monitores.
Monitor 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 de monitor LCD
Píxel: 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.
Pantalla de cristal líquido Twisted Nematic (TN).
1-Film de filtro vertical para polarizar la luz que entra.
2-Sustrato de vidrio con electrodos de Óxido 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 líquidos "Twisted Nematic" (TN).
4-Sustrato 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 retro iluminado, esta capa es reemplazada por una fuente luminosa.
Pantalla de cristal líquido Twisted Nematic (TN).
Subpixel de un LCD de color.
Ajuste de las moléculas de cristal líquido: 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.
Orientación de las moléculas de cristal líquido: 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 (doble refracción), 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.
Aplicación de voltaje: Cuando se aplica un voltaje a través de los electrodos, se orientan las moléculas de cristal líquido que distorsionan la estructura helicoidal; 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.
Color en los LCD
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 (evitar el efecto de que se tornen indistinguibles las señales continuas distintas cuando se muestrean digitalmente).
Matrices activas y pasivas dirigidas a LCD
Matrices pasivas
Relojes digitales y calculadoras de bolsillo: Utilizan pantallas LCD con un pequeño número de sectores, 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.
Viejas pantallas de ordenadores portátiles: Emplean tecnologías donde 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 píxel 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 LCD.
Matrices activas
Dispositivos de color de alta resolución; monitores LCD y televisores: 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 pequeños, produciendo imágenes mucho mejores).
Tecnologías de despliegue de imagen de LCD
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 área de transmisión, también requiere 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 LCD en las que el material de cristal líquido se encuentra en un estado vertical 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.
STN (super- twisted nematic), DSTN(doble capa) y CSTN(color): Es un tipo de matriz pasiva monocroma que provee más contraste que la TN por medio del cambio de las moléculas de 180 a 270 grados, las DSTN corregían el problema de cambio de color y las CSTN añaden nueva tecnología color con la utilización de un filtro interno. Requieren menor energía que los TFT LCD, así también proveen de menor calidad tanto de imagen y de tiempo de respuesta. Esta tecnología es utilizada para teléfonos móviles baratos y para las pantallas de algunos productos digitales destinados a brindar información.
TFT (thin-film transistors): 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 (TFT) 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.
TFT LCD
TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, Pantalla de cristal líquido de transistores de película fina) es una variante de pantalla de cristal líquido (LCD) que usa tecnología de transistor de película delgada (TFT) para mejorar su calidad de imagen. Las LCD de TFT son un tipo de LCD de matriz activa, aunque esto es generalmente sinónimo de LCD. Son usados en televisores, visualizadores de pantalla plana y proyectores. En informática, los monitores de TFT han desplazado la tecnología de CRT, y están comúnmente disponibles en tamaños de 12 a 30 pulgadas. En el 2006 han entrado en el mercado de las televisiones.
Construcción
Diagrama de la distribución de píxeles
Las pantallas de cristal líquido normales, como las de las calculadoras, presentan elementos de imagen excitados en forma directa –se puede aplicar una tensión a través de un segmento sin que interfiera con otros segmentos de la pantalla. Esto no es posible en pantallas grandes con un gran número de píxeles, puesto que se requerirían millones de conexiones -conexiones en la parte superior e inferior para cada uno de los tres colores (rojo, verde y azul) de cada píxel. Para evitar esto, los píxeles son direccionados en filas y columnas, lo que reduce el número de conexiones de millones a miles. Si todos los píxeles de una fila son excitados mediante una tensión positiva y todos los píxeles de una columna son excitados con una tensión negativa, entonces el píxel que se encuentra en la intersección tiene el voltaje aplicado más elevado y es conmutado. El inconveniente de esta solución es que todos los píxeles de la misma columna reciben una fracción de la tensión aplicada, como ocurre con todos los píxeles de la misma fila, así a pesar de que no sean conmutados completamente, tienden a oscurecerse. La solución al problema es proporcionar a cada píxel su propio transistor conmutador, esto permite controlar a cada píxel por separado. La baja corriente de fuga del transistor implica que la tensión aplicada al pixel no se pierde durante las actualizaciones de refresco de la imagen en la pantalla. Cada píxel es un pequeño condensador con una capa transparente de óxido de indio y estaño en el frontal, una capa transparente en la parte posterior, y entre medio una capa aislante de cristal líquido.
La distribución de los circuitos en un TFT-LCD es muy similar a la utilizada en la memoria DRAM. Sin embargo, en vez de realizar los transistores usando obleas de silicio, estos son fabricados depositando una película delgada de silicio sobre un panel de vidrio. Los transistores ocupan sólo una pequeña fracción del área de cada píxel y la película de silicio de la superficie remanente es eliminada permitiendo que la luz pase a través de ella.
La capa del silicio para TFT-LCD se deposita generalmente usando el proceso denominado PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) de un precursor de gas silano (SiH4) para producir una película amorfa de silicio. El silicio policristalino también se utiliza en algunas pantallas donde se requieren TFTs con un rendimiento más alto, típicamente en pantallas donde se requiere una resolución muy alta o en aquellas donde se desea realizar algún procesamiento de datos en sí mismo. Ambos tipos de TFTs, los de silicio amorfo y los de silicio policristalino presentan una prestación muy pobre frente a los transistores fabricados a partir de cristales de silicio simples, normalmente durante la construcción quedan residuos que posteriormente con el tiempo pueden presentar pixeles apagados y se pueden propagar en líneas horizontales y verticales de manera progresiva.
Tipos
Imagen de un LCD de color (encendido), tomada con un microscopio con su propia iluminación (la parte superior), y con iluminación exterior (abajo).
TN+Film: TN+Film (Twisted Nematic + Film, Torsión Nemática + Película) o TN, es el tipo de visualización más común, atribuible a su coste de producción bajo y amplio desarrollo. El tiempo de respuesta de un píxel en los paneles TN modernos, es lo suficientemente rápido para evitar rastros de sombras y efecto fantasma (problemas de refresco), que eran un problema de los monitores LCDs de tecnología pasiva. Los tiempos de respuesta rápidos han sido la virtud más importante de esta tecnología, aunque en la mayoría de los casos este número no refleja el rendimiento a través de las transiciones de los posibles colores. Los tiempos de respuesta tradicionales fueron dados acuerdo a un estándar ISO como la transición desde el negro hacia el blanco y no reflejaron la velocidad de las transiciones de los tonos grises (una transición mucho más común para cristales líquidos en la práctica). El uso moderno de tecnologías RTC (Response Time Compensation - Overdrive) han permitido que los fabricantes reduzcan el tiempo de las transiciones de gris (G2G) significativamente, mientras que el tiempo de respuesta ISO queda casi igual. Las tiempos de respuesta son dadas ahora en las cifras de G2G, con 4ms y 2ms como valores comunes para los modelos fundamentados en la tecnología de TN+film. Esta estrategia de mercadotecnia, combinado con el coste relativamente más bajo de la producción para pantallas TN, ha resultado en el dominio de TN en el mercado del consumidor. Una de las desventajas de las pantallas basadas en TN es su escaso ángulo de visión, especialmente en la dirección vertical, siendo la mayoría incapaces de mostrar los 16.7 millones de colores (color verdadero de 24 bits) disponibles de las tarjetas de gráficas modernas. Estos paneles especiales, con 6 bits por canal de color en lugar de 8, puede acercarse al color de 24 bits usando un método de tramado que combina pixeles adyacentes para simular el tono deseado. También pueden usar FRC (FrameRate Control, control de tasa de tramas), el menos conspicuo de lo dos. El FRC cicla muchas veces rápidamente sobre los pixeles para simular un tono en particular. Estos métodos de simulación de color son perceptibles para la mayoría de las personas y angustiosos para otros. FRC tiende a ser más notable en los tonos más oscuros. El motivo de tramado tiene la tendencia de hacer visibles los pixeles del LCD. En general, la reproducción de color y el ángulo de visión de los paneles de tipo TN son pobres. Los defectos en la amplitud de color (a menudo referenciados como unos porcentajes de la gama de colres de 1953 de la NTSC) también pueden atribuirse a la tecnología de retroiluminación. Para las pantallas con retroiluminación por CCFL (lámparas fluorescentes de cátodo frío) son comunes gamas de color del 40 % a 76 % respecto de la gama de color de NTSC, mientras que las pantallas retroiluminadas por LED blanco pueden extenderse al 100 % de la gama de color de NTSC - una diferencia poco perceptible al ojo humano.
IPS: IPS (In-Plane Switching, Alternancia En-El-Plano) fue desarrollado por Hitachi en 1996 para superar los pobres ángulos de visión y reproducción de color de los paneles TN. La mayoría también soporta 8 bits de color reales. Estas mejoras vinieron con una pérdida de tiempo de repuesta, que estaba inicialmente en el orden de los 50ms. Los paneles de IPS eran también sumamente costosos. IPS desde entonces ha sido reemplazado por S-IPS (Super-IPS, Hitachi en 1998), que tiene todos los beneficios de la tecnología de IPS más un tiempo de refresco de píxel mejorado. Aunque la reproducción de color se acerca a la de los CRTs, el contraste es relativamente pobre. La tecnología S-IPS es ampliamente usada en los paneles de 20" y más. LG y Philips permanecen como dos de los fabricantes principales de paneles basados en S-IPS.
AS-IPS (S-IPS Avanzado), también desarrollado por Hitachi en 2002, mejora considerablemente el contraste de los S-IPS tradicionales al punto de ser superados sólo por algunos S-PVAs. AS-IPS es también un término usado por monitores NEC (por ejemplo, NEC LCD20WGX2) basados en tecnología S-IPS, en este caso, desarrollada por LG.Philips.
A-TW-IPS (IPS Blanco Real Avanzado), desarrollado por LG.Philips LCD para NEC, es un panel S-IPS personalizado con un filtro TW (Blanco Real) para hacer que el blanco se vea más natural e incrementar la gama de color. Esto se utiliza en LCDs profesionales o de fotografía.
H-IPS Lanzado a finales de 2006, es una evolución del panel IPS que mejora a su predecesor, el panel S - IPS . El panel H - IPS puede verse en el NEC LCD2690WUXi, Mitsubishi RDT261W 26"LCD y en el más reciente Apple iMac de aluminio de 24".
Por tanto, para resumir, los pros y los contras de la H - IPS sobre los S - IPS:
Pros (Ventajas):
Mucho menos sangrado de fondo.
No tiene matices morados visibles en un ángulo
El sangrado de la luz de fondo mejora la apariencia en un ángulo
Menos ruido o brillo visto en la superficie del panel (superficie lisa)
Contras (Inconvenientes):
Aún algunos de los sangrados de fondo en las áreas que son de color verde.
Ángulos de visión pueden haberse sacrificado con el fin de conseguir mayores ventajas.
Fringe Field Switching es una técnica para lograr un mayor ángulo de visión y de transmisión de pantallas IPS.
Otra contra de la tecnología IPS es que puede verse afectada por un problema de trasluz, debido a sus características. Deja pasar más luz en las zonas oscuras del que debería, por lo que en algunos ángulos de visión agudos, sobre todo verticales, puede verse que las zonas negras dejan de serlo, transformándose en un brillo que el mismo monitor genera. Se creó un filtro de polarización para solucionarlo y que es incorporado en los IPS de elevado coste.
MVA: MVA (Alineación Vertical Multidominio) fue desarrollado en 1998 por Fujitsu originalmente como un punto intermedio entre TN e IPS. Consiguió una respuesta de pixel rápida (en su momento), amplios ángulos de visión, y el contraste alto, en desmedro de la luminosidad y la reproducción de color. Los paneles de MVA modernos pueden brindar amplios ángulos de visión (sólo superados por la tecnología S-IPS), buena profundidad de negro, buena reproducción y profundidad de color, y rápidos tiempos de respuesta gracias al uso de tecnologías RTC. Hay varias tecnologías "de siguiente generación" basadas en MVA, incluyendo P-MVA y A-MVA de AU Optronics, como así también S-MVA de Chi Mei Optoelectronics. Los analistas predijeron que MVA sería la tecnología a seguir, pero sin embargo TN ha dominado el mercado. Un factor contribuyente era el mayor costo de MVA, conjuntamente con un tiempo de respuesta más lento (que aumenta considerablemente cuando se dan cambios pequeños en la luminosidad). Los paneles de MVA más económicos también pueden usar tramado y FRC.
PVA: PVA (Alineación Vertical por Patrones) y S-PVA (Super Alineación Vertical por Patrones) son las versiones alternativas de la tecnología de MVA ofrecidas por Samsung. Desarrollado por separado, padece del mismo problema que el MVA, pero a cambio ofrece contrastes muy altos como 3000: 1. Los paneles PVA económicos también usan tramado y FRC. Todos los paneles S-PVA son de 8 bits de color reales y no usan ningún método de simulación de color. PVA y S-PVA pueden brindar una buena profundidad de negro, amplios ángulos de visión y S-PVA puede ofrecer además tiempos de respuesta rápidos gracias a modernas tecnologías de RTC.
PLS: PLS (Plane Line Switching) y S-PLS Es una tecnología actualmente en desarrollo por Samsung que permite ángulos de visión totales. Se puede considerar una mejora del panel IPS consistente en mejores ángulos, mejor calidad de imagen, mejor brillo y un precio más bajo. Los primeros monitores con esta tecnología son los modelos S27A850 y S24A850 de Samsung, salidos a finales de 2011.
Interfaz eléctrica
Los dispositivos de visualización exteriores como un LCD TFT usan generalmente una conexión analógica VGA, mientras que la mayoría de los nuevos modelos disponen de una interfaz digital, como DVI o HDMI. Dentro de un dispositivo de visualización externo hay una tarjeta controladora para convertir VGA, DVI, HDMI, CVBS, etc. a la resolución nativa digital RGB que el panel de pantalla pueda usar. En un portátil, el chip de gráficos producirá directamente una señal adecuada para la conexión del TFT incorporado. El mecanismo de control de la luz de fondo se incluye normalmente en la misma tarjeta controladora.
La interfaz de bajo nivel de STN, DSTN o paneles de pantalla TFT usan tanto TTL 5V como TTL 3,3V que transmiten reloj de píxeles, sincronización horizontal, sincronización vertical, rojo digital, verde digital y azul digital en paralelo. Algunos modelos también tienen señales de pantalla activa, dirección de barrido horizontal y vertical.
Las nuevas y grandes pantallas TFT (> 15 ") suelen utilizar señalización LVDS o TMDS que transmiten los mismos contenidos que la interfaz paralela, pero pondrá la señal de control y datos RGB en un determinado número de líneas de transmisión en serie que son sincronizadas con un reloj a la tasa datos de píxeles.
La intensidad de la luz de fondo se controla normalmente por variación de unos pocos voltios CC que es transformado a alto voltaje (1,3 kilovoltios) usando un convertidor AC-DC y enviado a la luz de fondo. También puede ser controlado por medio de un potenciómetro o, puede ser fijo. En algunos modelos usan una señal PWM para el control de la intensidad. El panel de la pantalla sólo aceptará una señal de vídeo en la resolución determinada por el panel de matriz de píxeles que es determinado en el momento de fabricación. Algunos paneles de pantalla ignorarán los bits de color LSB para simplificar los interfaces de conexión (8bit -> 6bit/color) si tienen una resolución de color menor.
Para poder usar entradas analógicas como VGA, la controladora de pantalla necesita realizar una conversión ADC a alta velocidad. Con entradas digitales como DVI o HDMI es necesario un simple reordenado de bits anttes de poder enviar la señal a un reescalador, necesario si la resolución del panel no coincide con la señal de entrada.
Seguridad
Los cristales líquidos del interior de la pantalla son extremadamente tóxicos. No deben ser ingeridos, o tocados por la piel o la ropa. Si se producen derrames debido a que la pantalla se agrieta o hace añicos, lávese inmediatamente con agua y jabón.
Referencias:
http://es.wikipedia.org/wiki/Monitor_de_computadora
http://www.monografias.com/trabajos5/losperif/losperif2.shtml
http://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_rayos_cat%C3%B3dicos
http://dis.um.es/~lopezquesada/documentos/IES_1112/LMSGI/curso/css/cap8/index.html
http://www.informatica-hoy.com.ar/hardware-monitores/Monitores-LCD.php
http://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_alimentaci%C3%B3n#Fuentes_de_alimentaci.C3.B3n_conmutadashttp://es.wikipedia.org/wiki/Pantalla_de_plasmahttp://html.rincondelvago.com/monitores-tft.html
http://html.rincondelvago.com/carga-electrica-y electricidad.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Pantalla_de_cristal_l%C3%ADquido
http://es.wikipedia.org/wiki/TFT_LCD
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