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Las Pantallas Planas


La construcción de pantallas de televisión y de monitores ha estado dominada casi en su totalidad por la tecnología del tubo de rayos catódicos, o CRT (Cathode Ray Tube). Desde los inicios de la tecnología de visualización electrónica, no obstante, los ingenieros han soñado con pantallas de video planas delgadas y livianas que permitan reproducir una imagen de calidad igual o superior la de los tubos de rayos catódicos. Durante algún tiempo, las pantallas de cristal líquido, LCD (Liquid Cristal Displays) han suplido esta necesidad, con algunas deficiencias, tales como un ángulo limitado visión (hay que mirarlas casi de frente), respuesta lenta a video de movimientos rápidos y operación a rangos de temperatura reducidos.

La necesidad cada vez más urgente de pantallas planas ha dado origen a una serie de tecnologías que compiten entre sí, siendo las más prometedoras las de PDP (Plasma Display Panels) y las de FED (Field Emission Displays). El potencial del mercado es grande y las recompensas económicas para sus creadores muy estimulantes, lo que hace de este campo uno de gran actividad investigativa para salir adelante con la pantalla plana y delgada que cumpla los requisitos necesarios para su amplia aceptación. En lo que sigue, se hace un recuento de las diferentes opciones, sus posibilidades y limitaciones.

La pantalla convencional. El CRT
El tubo de rayos catódicos, CRT, produce radiación visible por efecto del impacto de un haz de electrones sobre una delgada capa de fósforo que recubre la cara interna de la pantalla. El haz debe poseer suficiente energía y estar muy bien enfocado para generar puntos luminosos que permitan la generación de imágenes con la nitidez requerida.
Un dispositivo como estos, figura 1. consta de un sistema que da origen al haz de electrones, un sistema de deflexión del haz, la pantalla con recubrimiento de fósforo y la envoltura al vacío. El haz electrónico se origina como resultado de procesos termoiónicos en un filamento caliente recubierto de material adecua do para la emisión de electrones. La sección de generación y conformación del haz incluye su modulación en intensidad y su enfoque. Posteriormente, el haz ingresa a la región de deflexión, en donde bajo la influencia de bobinas de deflexión, por efectos magnéticos, es dirigido hacia un lugar específico o secuencia de lugares en la pantalla.
Al impactar sobre el fósforo de la pantalla, parte de la energía del haz se convierte en luz en virtud de la fluorescencia del fósforo, parte se utiliza en la generación de electrones secundarios y el resto aparece en forma de calor no útil. Pan obtener el brillo necesario en la pantalla, son necesarios voltajes de aceleración del haz del orden de 20.000 a 30.000 voltios. Además, si se desea una pantalla de mayores dimensiones, es necesario alargar el recorrido del haz de electrones para que alcance el grado de deflexión necesaria que le permita cubrir toda el área útil de la pantalla.

Es decir, pantallas más grandes implican tubos más largos, voluminosos y pesados. Hay que tener presente, además, que e tubo debe poseer la suficiente consistencia mecánica que le permita resistir las fuerzas de la presión atmosférica que tratan de aplastarlo. No hay forma de evadir el problema.
Pantallas de cristal líquido. LCD
Las pantallas tipo LCD consisten en dos placas de mate rial polarizador con una delgada capa de cristal líquido entre ellos. El cristal liquido es una sustancia que posee propiedades intermedias entre propiedades intermedias entre las de un Líquido y un sólido, y está compuesto por moléculas en forma de pequeños cilindros que pueden rotar la detección de polarización de un haz de luz que las, atraviese. Esta rotación es controlable eléctricamente, como se muestra en la figura 2.
Los polarizadores se alinean perpendicularmente entre sí, de tal manera que la luz que atraviesa al primero de ellos será completa mente bloqueada por el segundo. El cristal líquido es una matriz conductora de moléculas polares que tienden a alinearse con el campo eléctrico en que se encuentran. El efecto consiste en que cuando no existe campo eléctrico, las moléculas rotan a polarización de la luz que llega, en total 90 grados, de forma tal que la polarización resultante se almea con la orientación del segundo polarizador permitiendo así el paso de la luz. Por el contrario, cuando se somete el cristal a la acción de un campo eléctrico, las moléculas se alinean y no se produce el efecto de rotación, lo que ocasiona que la luz sea bloqueada en su totalidad por el segundo polarizador. Así entonces. en ausencia de campo eléctrico, los pixeles de un LCD aparecen brillantes, y cuando se aplica el campo se tornan negros. Esto es, la tecnología LCD permite la generación de pixeles brillantes u oscuros. Para obtener tonos de gris, se modula el tiempo de activación. La generación de color requiere del uso de subpixeles rojos, verdes y azules, de manera similar a como la pantalla de un CRT utiliza fósforos de diferentes colores.
Para lograr los niveles de respuesta desea dos, se utiliza la tecnología denominada de Matriz Activa TFT (Thin Film Transistor), en la cual, cada pixel de la pantalla, de los cuales puede haber un millón, es controlado por su propio transistor

Pantallas de plasma. PDP
Los paneles de visualización de plasma, PDP (Plasma Display Panels) han pasado por un proceso de desarrollo prologado que finalmente  ha dado frutos. A diferencia de las pantallas basadas en la tecnología LCD, las cuales por ahora se limitan a pequeños formatos, esta tecnología ha puesto en el mercado pantallas de 40 y de 50 pulgadas, adecuadas para uso de pequeños teatros en el hogar y otras aplicaciones que se beneficien del formato grande.

Estas pantallas se construyen a partir de una capa de gas encapsulada entre dos placas de vidrio. El sistema es recorrido por una serie de electrodos en columna, sobre una de las placas, y en hilera sobre la otra, formando así una matriz de puntos en las intersecciones de un electrodo con otro. Activando una hilera y una columna dadas, se produce la ionización del gas en la intersección. Como resultado, el gas emite luz ultravioleta que se hace incidir sobre un recubrimiento de fósforo, el cual, por efecto de su propiedad de fluorescencia, emite luz visible. Figura 3.


Pantallas de visualización por efecto de campo. FEO
Las pantallas FED (Field Emission Displays) presentan algunas semejanzas con los CRTs. En ambos casos, un cátodo lanza electrones en el vacío hacia un recubrimiento de fósforo. Sin embargo, el espesor necesario en una pantalla FED es del orden de un centímetro, aunque algunas pueden llegar a medir solo 3 milímetros. Este tipo de pantallas se fundamenta en la emisión por campo intenso de electrones a partir de un arreglo matricial de pequeñas micropuntas. Figura 4. Debido a la forma de la micro punta ya su proximidad al electrodo compuerta, se generan campos eléctricos elevados, lo que permite la emisión de electrones (emisión de cátodo frío). Debido a que las puntas están tan próximas a la pantalla no es necesario guiar el haz de electrones emitido. Cuando los electrones chocan contra la capa de fósforo se produce emisión de luz así como en el CRT. El voltaje de operación de estas pantallas se sitúa en el rango los 300 a los 5000 voltios. Así, cada pixel dispone de su propio haz de electrones.
 

Referencias Bibliograficas

Rodríguez, Luis (1999). Electrónica digital Moderna. Compañía Editorial Tecnológica CEKIT.

 


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Fecha de Actualización:19/12/2005