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Pantalla plana

Información sobre dos tipos de pantallas planas en el interior de un tren de cercanías suizo : una pantalla LED naranja que muestra el número del tren (S16, arriba a la derecha)...

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Información sobre dos tipos de pantallas planas en el interior de un tren de cercanías suizo : una pantalla LED naranja que muestra el número del tren (S16, arriba a la derecha) y una pantalla LCD que muestra la ubicación actual y las próximas paradas (abajo).

Una pantalla plana ( FPD , por sus siglas en inglés) es una pantalla electrónica que se utiliza para mostrar contenido visual, como texto o imágenes. Está presente en equipos de consumo, médicos, de transporte e industriales.

Las pantallas planas son delgadas, ligeras, ofrecen una mejor linealidad y son capaces de alcanzar mayor resolución y contraste que los televisores de consumo típicos de épocas anteriores. Suelen tener menos de 10 centímetros de grosor. Si bien la resolución máxima para los televisores CRT de consumo es 1080i , muchas pantallas planas interactivas de la década de 2020 son capaces de alcanzar resoluciones de 1080p y 4K . 

En la década de 2010, los dispositivos electrónicos portátiles , como ordenadores portátiles, teléfonos móviles y cámaras portátiles, comenzaron a utilizar pantallas planas debido a su menor consumo energético y ligereza. En 2016, las pantallas planas habían sustituido casi por completo a las pantallas CRT.

La mayoría de las pantallas planas de la década de 2010 utilizan tecnologías LCD o de diodos emisores de luz (LED), a veces combinadas. La mayoría de las pantallas LCD tienen retroiluminación con filtros de color para mostrar los colores. En muchos casos, las pantallas planas se combinan con tecnología táctil , lo que permite al usuario interactuar con la pantalla de forma natural. Por ejemplo, las pantallas de los teléfonos inteligentes modernos suelen utilizar paneles OLED con pantallas táctiles capacitivas .

Las pantallas planas se dividen en dos categorías: volátiles y estáticas. Las primeras requieren que los píxeles se actualicen electrónicamente de forma periódica para conservar su estado (por ejemplo, las pantallas de cristal líquido (LCD)) y solo muestran una imagen cuando están encendidas. Por otro lado, las pantallas planas estáticas utilizan materiales con estados de color biestables, como las que emplean tecnología de tinta electrónica , y conservan el contenido incluso cuando se interrumpe el suministro eléctrico.

Historia

La primera propuesta de ingeniería para un televisor de panel plano fue de General Electric en 1954 como resultado de su trabajo en monitores de radar. La publicación de sus hallazgos proporcionó todos los fundamentos de los futuros televisores y monitores de panel plano. Pero GE no continuó con la I+D necesaria y nunca construyó un panel plano funcional en ese momento. [ 1 ] La primera pantalla de panel plano de producción fue el tubo Aiken , desarrollado a principios de la década de 1950 y producido en cantidades limitadas en 1958. Este se utilizó en algunos sistemas militares como pantalla de visualización frontal y como monitor de osciloscopio, pero las tecnologías convencionales superaron su desarrollo. Los intentos de comercializar el sistema para uso doméstico de televisión se toparon con continuos problemas y el sistema nunca se lanzó comercialmente. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

Dennis Gabor , más conocido como el inventor de la holografía , patentó un tubo de rayos catódicos de pantalla plana en 1958. Este era sustancialmente similar al concepto de Aiken y dio lugar a una larga batalla legal por la patente. Para cuando los litigios concluyeron, con la patente de Aiken solicitada en EE. UU. y la de Gabor en el Reino Unido, los aspectos comerciales ya habían caducado y ambos se hicieron amigos. [ 5 ] Por esa época, Clive Sinclair descubrió el trabajo de Gabor y comenzó un esfuerzo de una década, que finalmente no tuvo éxito, para comercializarlo. [ 6 ]

El Philco Predicta presentaba una configuración de tubo de rayos catódicos relativamente plana (para su época) y sería el primer "panel plano" lanzado comercialmente tras su lanzamiento en 1958; el Predicta fue un fracaso comercial. El panel de visualización de plasma se inventó en 1964 en la Universidad de Illinois , según The History of Plasma Display Panels. [ 7 ]

Pantallas de cristal líquido (pantallas LC o LCD)

El MOSFET (transistor de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor, o transistor MOS) fue inventado por Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959, [ 8 ] y presentado en 1960. [ 9 ] Basándose en su trabajo, Paul K. Weimer en RCA desarrolló el transistor de película delgada (TFT) en 1962. [ 10 ] Era un tipo de MOSFET distinto del MOSFET estándar de volumen. [ 11 ] La idea de una pantalla LCD basada en TFT fue concebida por Bernard J. Lechner de RCA Laboratories en 1968. [ 12 ] BJ Lechner, FJ Marlowe, EO Nester y J. Tults demostraron el concepto en 1968 con una pantalla LCD de dispersión dinámica que utilizaba MOSFETs discretos estándar. [ 13 ]

La primera pantalla electroluminiscente de matriz activa direccionada fue fabricada utilizando TFT por el departamento de Dispositivos de Película Delgada de T. Peter Brody en Westinghouse Electric Corporation en 1968. [ 14 ] En 1973, Brody, JA Asars y GD Dixon en Westinghouse Research Laboratories demostraron la primera pantalla de cristal líquido de transistor de película delgada . [ 15 ] [ 16 ] Brody y Fang-Chen Luo demostraron la primera pantalla plana de cristal líquido de matriz activa (AM LCD) utilizando TFT en 1974. [ 12 ]

Para 1982, se desarrollaron en Japón televisores LCD de bolsillo basados ​​en tecnología LCD. [ 17 ] El Epson ET-10 de 2,1 pulgadas [ 18 ] Epson Elf fue el primer televisor LCD de bolsillo a color, lanzado en 1984. [ 19 ] En 1988, un equipo de investigación de Sharp dirigido por el ingeniero T. Nagayasu demostró un LCD a todo color de 14 pulgadas, [ 12 ] [ 20 ] lo que convenció a la industria electrónica de que el LCD eventualmente reemplazaría a los CRT como la tecnología estándar de visualización de televisión . [ 12 ] A partir de 2013Todos los dispositivos de visualización electrónica modernos de alta resolución y alta calidad utilizan pantallas de matriz activa basadas en TFT. [ 21 ]

pantallas LED

Una pantalla LED utilizada como pantalla de información para viajeros.

La primera pantalla LED utilizable fue desarrollada por Hewlett-Packard (HP) y presentada en 1968. [ 22 ] Fue el resultado de la investigación y el desarrollo (I+D) sobre tecnología LED práctica entre 1962 y 1968, por un equipo de investigación dirigido por Howard C. Borden, Gerald P. Pighini y Mohamed M. Atalla , en HP Associates y HP Labs . En febrero de 1969, presentaron el indicador numérico HP Modelo 5082-7000. [ 23 ] Fue la primera pantalla LED alfanumérica y representó una revolución en la tecnología de pantallas digitales , reemplazando el tubo Nixie para pantallas numéricas y convirtiéndose en la base de las pantallas LED posteriores. [ 24 ] En 1977, James P. Mitchell creó un prototipo y posteriormente demostró lo que quizás fue la primera pantalla de televisión LED plana monocromática.

Ching W. Tang y Steven Van Slyke de Eastman Kodak construyeron el primer dispositivo práctico de LED orgánico (OLED) en 1987. [ 25 ] En 2003, Hynix produjo un controlador EL orgánico capaz de iluminar en 4096 colores. [ 26 ] En 2004, el Sony Qualia 005 fue el primer LCD con retroiluminación LED . [ 27 ] El Sony XEL-1 , lanzado en 2007, fue el primer televisor OLED. [ 28 ]

Tipos comunes

Pantalla de cristal líquido (LCD)

Las pantallas LCD de efecto de campo son ligeras, compactas, portátiles, económicas, más fiables y menos fatigantes para la vista que las pantallas CRT. Estas pantallas utilizan una fina capa de cristal líquido, un líquido con propiedades cristalinas, intercalada entre dos placas de vidrio con electrodos transparentes. Dos películas polarizadoras se colocan a cada lado de la pantalla LCD. Al generar un campo eléctrico controlado entre los electrodos, se activan distintos segmentos o píxeles del cristal líquido, lo que provoca cambios en sus propiedades de polarización. Estas propiedades dependen de la alineación de la capa de cristal líquido y del efecto de campo específico utilizado: nemático retorcido (TN), conmutación en el plano (IPS) o alineación vertical (VA). El color se obtiene aplicando filtros de color adecuados (rojo, verde y azul) a cada subpíxel. Las pantallas LCD se utilizan en diversos dispositivos electrónicos como relojes, calculadoras, teléfonos móviles, televisores, monitores de ordenador y pantallas de portátiles, entre otros.

LED-LCD

La mayoría de las pantallas LCD grandes de antaño se retroiluminaban mediante lámparas fluorescentes de cátodo frío (CCFL). Sin embargo, los dispositivos pequeños de bolsillo casi siempre utilizaban LED como fuente de iluminación. Gracias a la mejora de los LED, prácticamente todas las pantallas modernas incorporan retroiluminación LED . La imagen se sigue generando mediante la capa LCD.

Panel de plasma

Una pantalla de plasma consta de dos placas de vidrio separadas por un fino espacio lleno de un gas como el neón . Cada placa tiene varios electrodos paralelos que la atraviesan. Los electrodos de ambas placas forman un ángulo recto entre sí. Al aplicar un voltaje entre los dos electrodos (uno en cada placa), se produce un pequeño brillo en cada segmento de gas. Este brillo se mantiene gracias a un voltaje menor que se aplica continuamente a todos los electrodos. Para 2010, numerosos fabricantes habían dejado de producir pantallas de plasma para el consumidor.

Panel electroluminiscente

En una pantalla electroluminiscente , la imagen se crea aplicando señales eléctricas a las placas, lo que hace que el fósforo brille.

diodo orgánico emisor de luz

Un OLED (diodo orgánico emisor de luz) es un diodo emisor de luz (LED) cuya capa electroluminiscente emisora ​​es una película de compuesto orgánico que emite luz en respuesta a una corriente eléctrica. Esta capa de semiconductor orgánico se encuentra entre dos electrodos; normalmente, al menos uno de ellos es transparente. Los OLED se utilizan para crear pantallas digitales en dispositivos como televisores, monitores de ordenador, sistemas portátiles como teléfonos móviles, consolas de videojuegos portátiles y PDA.

diodo emisor de luz de puntos cuánticos

QLED o LED de puntos cuánticos es una tecnología de pantalla plana introducida por Samsung bajo esta marca registrada. Otros fabricantes de televisores, como Sony, ya utilizaban esta misma tecnología para mejorar la retroiluminación de los televisores LCD en 2013. [ 29 ] [ 30 ] Los puntos cuánticos crean su propia luz única cuando se iluminan con una fuente de luz de longitud de onda más corta , como los LED azules. Este tipo de televisor LED mejora la gama de colores de los paneles LCD, donde la imagen sigue siendo generada por el LCD. En opinión de Samsung, se espera que las pantallas de puntos cuánticos para televisores de pantalla grande se vuelvan más populares que las pantallas OLED en los próximos años; empresas como Nanoco y Nanosys compiten para suministrar los materiales QD. Mientras tanto, los dispositivos Samsung Galaxy, como los teléfonos inteligentes, también están equipados con pantallas OLED fabricadas por Samsung. Samsung explica en su sitio web que el televisor QLED que producen puede determinar qué parte de la pantalla necesita más o menos contraste. Samsung también anunció una asociación con Microsoft que promocionará el nuevo televisor Samsung QLED.

Volátil

Una gran pantalla LED en el Taipei Arena muestra anuncios publicitarios y avances de películas .

Las pantallas volátiles requieren que los píxeles se actualicen periódicamente para mantener su estado, incluso en el caso de una imagen estática. Por lo tanto, una pantalla volátil necesita alimentación eléctrica, ya sea de la red eléctrica (conectada a una toma de corriente ) o de una batería, para mantener la imagen en pantalla o cambiarla. Esta actualización suele producirse muchas veces por segundo. Si esto no se realiza, por ejemplo, en caso de un corte de energía , los píxeles perderán gradualmente su coherencia y la imagen se desvanecerá de la pantalla.

Ejemplos

Las siguientes tecnologías de pantallas planas se comercializaron entre las décadas de 1990 y 2010:

Tecnologías que fueron objeto de una extensa investigación, pero cuya comercialización fue limitada o finalmente abandonada:

Estático

El lector de libros electrónicos Kindle Keyboard de Amazon muestra una página de un libro electrónico. La imagen del texto del libro permanecerá en pantalla incluso si se agota la batería, ya que utiliza tecnología de pantalla estática. Sin embargo, sin energía, el usuario no puede pasar a la siguiente página.

Las pantallas planas estáticas se basan en materiales cuyos estados de color son biestables . Esto significa que la imagen que muestran no requiere energía para mantenerse, sino que necesita energía para cambiar. Esto da como resultado una pantalla mucho más eficiente energéticamente, pero con una tendencia a bajas frecuencias de actualización, lo cual es indeseable en una pantalla interactiva. Las pantallas planas biestables están comenzando a implementarse en aplicaciones limitadas ( pantallas de cristal líquido colestérico , fabricadas por Magink, en publicidad exterior; pantallas electroforéticas en dispositivos lectores de libros electrónicos de Sony e iRex; etiquetas digitales; pantallas moduladoras interferométricas en relojes inteligentes).

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Los televisores propuestos tendrían pantallas delgadas." Popular Mechanics , noviembre de 1954, pág. 111.
  2. ↑ William Ross Aiken, "Historia del tubo de rayos catódicos delgado Kaiser-Aiken" , IEEE Transactions on Electron Devices, Volumen 31 Número 11 (noviembre de 1984), págs. 1605–1608.
  3. ↑ "Televisor de pantalla plana en 1958 – Popular Mechanics (enero de 1958)" . Archivado del original el 30 de septiembre de 2020. Consultado el 4 de enero de 2020 .
  4. ↑ "Geer Experimental Color CRT" . www.earlytelevision.org .
  5. ↑ Cobleigh, Jaimeson (30 de octubre de 1996). "Entrevista con William Ross Aiken" (PDF) (Entrevista). Centro de Historia del IEEE. Archivado del original (PDF) el 14 de enero de 2007.
  6. ↑ Adamson, Ian; Kennedy, Richard (1986). Sinclair y la tecnología 'sunrise' . Penguin.
  7. ↑ Televisores de plasma Science.org – La historia de los paneles de visualización de plasma
  8. ↑ "1960 – Demostración del transistor semiconductor de óxido metálico (MOS)" . The Silicon Engine . Museo de Historia de la Computación . Consultado el 29 de julio de 2019 .
  9. ↑ Atalla, M. ; Kahng, D. (1960). "Dispositivos de superficie inducidos por campo de silicio-dióxido de silicio". Conferencia de investigación de dispositivos de estado sólido IRE-AIEE .
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