Universidad Nacional Autónoma de México
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Año 7 Núm. 74, Publicación Mensual, 27 de Noviembre de 2008

ARTÍCULOS

 

Año 5, Número 45, Enero de 2006

¿LCD, plasma o proyector? Ahí está la imagen

José fabián Romo Zamudio

 

Sin duda el viejo CRT (Cathode Ray Tube) o cinescopio de televisiones y monitores de computadora sigue teniendo una abrumadora presencia en hogares y oficinas. Pero en los últimos años, las tecnologías de video digital han permitido el desarrollo de mejores dispositivos. Tal es el caso de las pantallas de LCD (Pantalla de Cristal Líquido. Liquid Crystal Display, por sus siglas en inglés) y plasma, así como los recientes avances en proyectores, que aunque cada vez es más común encontrarles a precios más reducidos en cualquier tienda de electrónica o supermercado, poco se conocen sus características y diferencias entre unos y otros.

Dentro de los cinescopios de televisiones y monitores, opera un haz de electrones, o partículas cargadas negativamente, que excitan a los átomos de fósforo que se encuentran en un extremo del tubo de vidrio. Esto hace que los átomos de fósforo brillen y, por ende, la imagen que apreciamos en ese tipo de dispositivos sea resultado de iluminar distintas áreas de la cobertura interna de fósforo con diversas intensidades. Durante décadas, esta fue una excelente tecnología para apreciar imágenes de buena calidad con la desventaja del tamaño de cinescopio, pues entre más grande se desea la imagen, más largo deberá ser el tubo de rayos catódicos, lo que implica aparatos pesados y difíciles de colocar en cualquier sitio.

La tecnología de plasma

Una pantalla de plasma posee muchos elementos comunes con una televisión convencional. En estas pantallas se iluminan pequeñas áreas fosforescentes para crear la imagen. Cada punto en la pantalla, o píxel, lo integran tres luces o celdas: roja, verde y azul. Al igual que en los cinescopios, las plasmas varían las intensidades de luz en cada punto para generar una buena gama de colores. Pero… ¿por qué se les llama “plasma”?

Cada elemento fosforescente en la pantalla posee un componente básico: un plasma o gas consistente en iones, es decir, átomos cargados eléctricamente y en electrones o partículas cargadas negativamente. En una situación normal, el gas tiene carga eléctrica cero, ya que los electrones negativos en cada átomo se equilibran con los protones cargados positivamente. Sin embargo, al hacer pasar corriente eléctrica, los electrones libres sufren colisiones con átomos, liberando a otros electrones. Cuando un átomo pierde un electrón, su carga de convierte en positiva, es decir, se transforma en un ion. Al momento de activar la pantalla de plasma, las partículas negativas se dirigen hacia la sección cargada positivamente, y las partículas positivas van hacia la negativa. En estos intercambios, los átomos del gas se excitan y liberan fotones de energía.

Cada pantalla de plasma posee miles de pequeñas celdas que almacenan gases nobles como el xenón y el neón. Al excitarse eléctricamente, esos gases liberan fotones de luz ultravioleta, lo cual es invisible al ojo humano, y como cada celda también posee material fosforescente, éste se pigmenta ya sea en rojo, verde o azul, de tal forma, que los fotones ultravioleta liberados por la excitación del gas noble, a su vez, estimulan a los átomos fosforescentes. Por la combinación de intensidades de luz en cada celda de las tres que componen cada píxel, es factible generar una amplia gama de colores.

La principal ventaja de una pantalla de plasma es tener un área de visualización bastante grande con un fondo o grosor de aparato relativamente delgado. Además, ya que cada píxel se ilumina individualmente, la imagen tiene un excelente brillo y puede apreciarse desde casi cualquier ángulo. En sentido inverso, las desventajas de una pantalla de plasma son principalmente que no se fabrican en pequeños tamaños y el brillo, generalmente, llega a ser menor en comparación con otras tecnologías como la de LCD.

Tecnología LCD

Las pantallas de LCD (cristal líquido) están presentes en un sinnúmero de aparatos, desde la limitada imagen que muestra una calculadora de bolsillo hasta televisores con pantallas para proyección de 50 o más pulgadas. Se componen de miles de pequeños cristales líquidos, que no son sólidos ni líquidos en realidad, sino un estado intermedio. Una característica de estos materiales es que cambian su estado físico y forma por variaciones de temperatura o bajo la acción de un campo eléctrico. Según la disposición molecular y el ordenamiento de las partículas del cristal líquido se les clasifica en nemáticos, esméticos y colestéricos. Las pantallas de LCD funcionan con los del tipo nemático trenzado, cuyas partículas forman una espiral que se puede enderezar al paso de una carga eléctrica.

A diferencia de las pantallas de plasma, en las pantallas de LCD, cada cristal líquido no emite luz por sí mismo. Las pantallas de LCD pueden ser reflectivas, lo que implica que muestran algo en función de la luz que proviene de una fuente externa o, bien, tienen una fuente de luz en el fondo. Así es como operan la mayoría de pantallas LCD presentes en computadoras portátiles, monitores de equipos de escritorio y grandes pantallas de video.

En equipos de bajo costo, como las calculadoras, se emplean cristales líquidos de “plano común”, ya que siempre muestran el mismo tipo de información.

En las pantallas de computadora o de mayor tamaño se usan LCDs de matriz pasiva y de matriz activa. En el primer caso, se hace pasar corriente eléctrica a través de una malla de conductores arriba y debajo de la placa de cristal líquido. De esta forma, en el punto donde se encuentran las cargas eléctricas, el pequeño cristal líquido se “destuerce”, permitiendo el paso de la luz que viene del fondo. La tecnología de matriz pasiva tiene, sin embargo, dos serias desventajas: el tiempo de respuesta de la señal y el poco control del voltaje. Lo primero implica que cuando se hacen movimientos rápidos en la imagen, por ejemplo, al trasladar el apuntador del ratón de un lugar a otro, se aprecian “fantasmas” en la pantalla, siguiendo al apuntador. Y dado también que el control de voltaje es impreciso, los pixeles que rodean a un punto activado pueden estar recibiendo algo de carga eléctrica, traduciéndose en imágenes con poco contraste. Por su parte, las pantallas LCD de matriz activa poseen transistores y capacitores para cada punto o píxel, lo que facilita un mayor control de qué cristal líquido se activa y cuál no, además de mayor precisión en el grado de polarización de cada cristal, llegando hasta 256 grados de brillantez por píxel.

Para que la pantalla de LCD muestre colores y variantes de los mismos, se requiere que cada píxel contenga tres subpixeles, uno para cada color básico (rojo, verde y azul). Si en la matriz activa cada subpíxel de cristal líquido puede tener 256 niveles distintos, la cantidad de colores posibles es de 2563, es decir, 16.8 millones. Y tal gama requiere de una importante cantidad de componentes electrónicos en las pantallas de matriz activa. Tomemos por ejemplo una convencional computadora portátil: si tiene resolución de 1024 x 768, cada punto con tres subpixeles, tan sólo la pantalla posee más de dos millones trescientos mil transistores.

Diferencias básicas entre pantallas de plasma y LCD
Área de visión Son pocas las pantallas de plasma de tamaño pequeño. Las de LCD son populares en aplicaciones como sistemas de entretenimiento móvil y teléfonos celulares. En el otro extremo ambos tipos pueden rebasar las 60 pulgadas.
Dimensiones y peso de equipo Tanto plasmas como LCD son delgadas y ligeras, en comparación con las antiguas pantallas de CRT de similares dimensiones.
Ángulo de visión Es mayor en el caso de las plasmas.
Vida útil Superior a las 10 mil horas.
Color LCD tiene imágenes más claras y colores más vivos. Las plasmas tienen mayor diversidad y precisión de color.
Brillantez Superior en LCD.
Negros Las plasmas definen de mejor manera los negros, mientras las pantallas de LCD muestran tonos oscuros de gris.
Nivel de contraste Superior en plasma.

Proyectores

Existen dos tipos principales de proyectores: los reflectivos, donde la imagen se refleja, amplía y proyecta en una pantalla que forma parte del mismo aparato (algunas televisiones de gran dimensión usan este sistema); y los frontales, en donde la luz de una lámpara de alta intensidad pasa a través de un cristal líquido, para proyectarse en un muro o superficie blanca, de forma muy similar a como operan los equipos en salas de cine.

En ambas familias de proyectores un grupo de lentes magnifica la imagen y la enfoca en la pantalla. En los proyectores de LCD se emplea una fuente de luz que ilumina un panel de cristal líquido, (de hecho no hay grandes diferencias entre los LCD de algunos proyectores y los que se encuentran en las PDA). La luz atraviesa el panel por aquellos pixeles que estén activos, bajo el mismo principio de operación de las pantallas de computadoras. Después, el haz de luz pasa por el juego de lentes para enfocarse en la pantalla de proyección. Como se puede apreciar en este caso, el pequeño panel de LCD en el interior de estos proyectores, actúa como una transparencia.

Una tecnología que diversos fabricantes de proyectores han adoptado en años recientes, es la conocida como DLP (Digital Light Processing). A diferencia de un LCD transparente entre la fuente de luz y las lentes, con DLP se emplean micrométricos espejos que reflejan el haz de luz. Un proyector de 1280 x 1024 pixeles de resolución con tecnología DLP posee un chip con más de un millón trescientos mil espejos. Cada espejo puede activarse o desactivarse al aplicársele una corriente eléctrica con la ayuda de un microprocesador, esto es: puede reflejar la luz hacia las lentes o bien dirigirlas hacia otra parte interna del proyector, conocida como absorbedor de luz en una inclinación de +10 o –10 grados, por ende, cada posición significa que el espejo está encendido o apagado. Cada pequeño espejo tiene una superficie de 16 millonésimas de metro cuadrado. El espacio entre los espejos es de sólo una millonésima de metro, lo que le da una mejor calidad de imagen a los proyectores DLP en comparación con los de LCD. Como se puede notar, DLP no es sólo un desarrollo en el campo de la óptica, sino que incluye componentes electromecánicos. A través de un filtro de color se hace llegar un haz de luz roja, verde o azul, el cual cambia a tal velocidad, que para el cerebro humano siempre se observa una imagen a todo color.

Pero la tecnología no se detiene ahí. Ya existen proyectores LCD de mayor resolución, como los que usan el sistema LCOS (Liquid Crystal On Silicon), donde se han reducido los costos de fabricación y se tiene un mejor desempeño. En el ramo de proyectores reflectivos, la tecnología GLV (Grating Light Valves) combina chips de silicón y rayos láser para generar imágenes de alta resolución (1920 x 1080 pixeles) con menor cantidad de componentes electrónicos. Esta tecnología es muy probable que sustituya a los cinematógrafos con lámparas de xenón y películas de celuloide, dando paso a salas de cine 100% digitales (en audio y en video). Y aún hay más: la tecnología

L-CRT, donde se mezclan pantallas sensibles de semiconductores que sustituyen a los elementos fosforescentes de los antiguos tubos de rayos catódicos y emiten luz por estimulación de rayos láser.

Para más información:

http://www.mkpe.com

http://www.siliconlight.com

http://www.principia-optics.com

http://www.dlp.com .

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