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PANTALLAS TFT
Actualmente existen varias tecnologías en modo de visualización. Las más conocidas son el CRT,
LCD TFT, PLASMA y OLED. A continuación vamos a hacer una breve descripción de cada una:
CRT
Las siglas significan “Catode Ray Tube”, tubo de rayos catódicos. Consiste, como indica su nombre,
en un tubo en el cual se dirigen un flujo de electrones hacia la pantalla mediante un campo
electromagnético. Se realiza un barrido mediante el cual van cambiando la información en pantalla
varias veces por segundo.
Esta tecnología ofrece imágenes nítidas y fluidas, con la capacidad de adaptarse a diferentes
resoluciones. En contrapartida, al trabajar con campos electromagnéticos, éstos emiten radiación de
muy baja frecuencia (ELF). Esto es perjudicial para el hombre y por tanto se suelen utilizar filtros para
minimizar este efecto.
Actualmente es la tecnología que menos se usa. La tendencia del mercado es la de utilización del
TFT en vez del CRT.
LCD-TFT
Las siglas significan Thin Film Transistor – Liquid Cristal Display. Se trata de una variante de las
pantallas de cristal líquido LCD que usa tecnología de transistor de película delgada que mejora su
calidad de imagen. Las TFT son un LCD de matriz activa (más adelante explicaremos que significa)
que utilizan los transistores para polarizar el cristal líquido.
Las pantallas TFT tienen excelente contraste y nitidez. La desventaja es el brillo aunque cada vez
esta propiedad se va mejorando pero en cambio una ventaja respecto al CRT es que el consumo es
mucho inferior (puede suponer hasta un 40% de ahorro).
PLASMA
Al contrario que las pantallas LCD, las pantallas de Plasma utilizan fósforos excitados con gases
nobles para mostrar los píxeles y así dotarlos de color.
La característica principal que tiene esta pantalla es que ofrecen ángulos de visión altos, cosa que con
los TFT no es así. También ofrece mejor contraste y colores más reales que las pantallas TFT. Quizás
sea la tecnología más cara pero a media que han ido pasando los años su precio se ha hecho más
asequible.
Esta tecnología es utilizada en monitores de grandes tamaños, normalmente con más de 40 pulgadas.
El consumo es un 10% superior que en las pantallas de TFT (de iguales proporciones) pero pueden
llegar a tener espesores muy pequeños.
OLED
Las siglas significan Organic Light-Emitting Diode, diodo orgánico de emisión de luz, es la
tecnología más reciente y la menos extendida por el momento. Está compuesta por un diodo que se
basa en una capa electroluminiscente formada por una película de componentes orgánicos que
reaccionan, a una determinada estimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos. Es
decir, no necesita fuentes externas de luz para visualizar la información. De esta manera el consumo
de energía es mucho menor. Otra ventaja que tienen los OLED son su menor coste, mayor
escalabilidad, mayor rango de colores, mayor ángulo de visión, más contrastes y brillos.
El inconveniente es el tiempo de vida. Hasta ahora es el que tiene menos horas de vida respecto a las
anteriores tecnologías. La razón de esto es por la degradación de los materiales que lo limitan, aunque
actualmente se está investigando para dar solución a este problema. Teóricamente cuando se solucione
este parámetro se habla que será la tecnología que sustituirá al TFT y Plasma.
Una vez hecha una breve presentación de las diferentes tecnologías, en lo que nos vamos a centrar y
hablar con más profundidad va a ser de las pantallas con tecnología TFT.
PANTALLAS TFT
9 Existen dos tipos de pantallas TFT. Las denominadas TFT digitales y las TFT analógicas. Ambas
pantallas utilizan la misma tecnología pero se distinguen en cómo se genera el color.
TFT digitales: En estas pantallas cada píxel individual se divide en tres celdas o subpíxeles. Cada
una de ellas corresponde a un color: Rojo, Verde y Azul (R.G.B.). Cada subpíxel puede ser controlado
independientemente y así producir miles de colores.
TFT analógicas: En este caso los píxeles no están divididos en celdas. Aquí cada píxel es un color,
por tanto es necesario tener tres píxeles para tener los tres colores.
9 Los componentes de color se pueden colocar en varias formas geométricas.
TIRAS
•
•
•
MOSAICO
DELTA
TIRAS: Los subpíxeles se ordenan por filas en una disposición RGB, de manera que los colores están
agrupados por columnas.
MOSAICO: Se distribuyen los subpíxeles de cada color en diagonal por la matriz, de manera que un subpíxel
de un color está rodeado a la derecha e izquierda y por encima y por debajo de subpíxeles de color diferentes.
DELTA: Los subpíxeles se agrupan en filas en una disposición RGB, pero con la particularidad que cada fila
está desplazada lateralmente medio subpíxel con respecto a la superior. De esta manera, cada subpíxel se halla
en el centro de un hexágono cuyos vértices ocupan subpíxeles de color diferente al suyo.
9 Matriz activa - matriz pasiva.
Las TFTs son LCD de matriz activa (“active matrix”). Este tipo de matriz contiene transistores y
capacitores para cada píxel, lo que facilita un mayor control del cristal líquido a la hora de activarse y
desactivarse. Además de tener una mayor precisión en el grado de polarización de cada cristal,
llegando hasta 256º de brillantez por píxel.
El otro tipo de matriz que existe es la pasiva (“passive matrix”), en el cual se hace pasar una
corriente eléctrica a través de una malla de conductores arriba y debajo del cristal líquido. El
inconveniente de este tipo son dos: una es el tiempo de respuesta y la otra el poco control del voltaje.
Lo primero provoca que cambios bruscos de información se aprecie el efecto fantasma. El segundo
provoca que la los píxeles alrededor del que queremos activar reciban algo de carga electromagnética
y la precisión no sea la ideal. Esto provoca que se pierda contraste al no tener imágenes nítidas.
9 Dependiendo del tipo de pantalla (digital o analógica) el interface entre la placa de la TFT y el
exterior son diferentes.
INTERFACE TFT DIGITAL
Estas pantallas se controlan digitalmente. Hay dos formatos Standard, o tipos de señal, que la TFT
entiende. Uno es el TTL y el otro el LVDS.
•
TTL: En este tipo de señal se trabaja con dos posibles estados binarios (el “1” lógico y el “0” lógico).
Como cualquier sistema digital, tenemos que es más inmune a los posibles ruidos que puede tener una
señal analógica. Pero hay que tener en cuenta que existe una limitación entre la conexión de la pantalla
y el interface de control. Podríamos decir que la longitud de separación puede rondar los 15 ~ 20 cm.
Distancias mayores puede provocar que dependiendo de la aplicación surjan problemas con los datos.
•
LVDS: La tecnología LVDS usa un esquema de transmisión de datos diferencial. En vez de designar
un nivel de tensión preciso como cero o uno, el estándar LVDS especifica una tensión diferencial. Este
sistema parte de la base de un sistema TTL pero que han añadido un dispositivo EMISOR (en la
pantalla) y otro RECEPTOR (en el control) para modificar la señal. Este tipo de señal es más inmune
al ruido que lo que es el TTL, y por tanto se pueden obtener distancias más largas entre la pantalla y el
control.
INTERFACE TFT ANALÓGICA
Estas pantallas se controlan con señal analógica. Los datos que se visualizan se envían a través de la
señal de video roja, señal de video verde y señal de video azul, más las señales de control y
sincronismo. Este tipo de pantalla se suele utilizar en aplicaciones de video.
FACTORES A CONSIDERAR PARA ELEGIR UNA PANTALLA TFT
RESOLUCIÓN:
La resolución en una pantalla TFT es la cantidad de píxeles que contiene. Es un valor fijo y que está
predefinido a la hora de su construcción. Se expresa en tamaño horizontal y vertical, por ejemplo,
1024x768 píxeles.
Se puede trabajar con resoluciones diferentes a la que está construido el panel pero la calidad se verá
afectada. Cuanto más nos desviemos de la resolución óptima peor será la imagen mostrada. La
resolución no depende de las señales de entrada sino de cómo viene construido el panel. Si tenemos un
panel de 800x600, esto quiere decir que está preparado para recibir señales de este formato.
Dependiendo del tamaño de los paneles suelen tener unas resoluciones Standard. Por ejemplo:
- 10,4”
- 12,1”
- 15”
- 17”
- 19”
640x480 (VGA), 800X600 (SVGA)
800x600 (SVGA)
1.024x768 /(XGA)
1.280x1.024 (SXGA)
1.600x1.200 (UXGA)
VELOCIDAD DE REFRESCO:
Es el tiempo mínimo necesario para cambiar el color de un píxel, o dicho de otra manera, lo que
tarda la pantalla en reflejar un cambio de información. Éste tiempo se divide en dos variables:
“ascenso” y “descenso”. La combinación de los dos valores nos proporciona el tiempo de respuesta de
la pantalla.
Podríamos decir que la velocidad de refresco sería el equivalente al parpadeo de los monitores CRT.
Lo que se intenta es tener el menor tiempo posible para evitar que se forme el efecto “ghosting”
(efecto fantasma).
Velocidad de respuesta baja: 50 ms
Velocidad de respuesta correcta: 30ms
Velocidad de respuesta buena: 15ms
NUMERO DE COLORES:
Las pantallas pueden mostrar gran cantidad de colores. Dicho número viene determinado por el
número de bits de control. Si por ejemplo tenemos 6 bpp (bit por píxel) disponemos de 18 bits, y con
esto podríamos tener hasta 262.144 colores. Si por ejemplo trabajamos con 8 bpp (24 bits),
obtendríamos 16 millones de colores (llamado color verdadero).
Este parámetro de color lo dictamina la placa electrónica.
RATIO DE CONTRASTE:
El “Contrast Ratio”(CR), o ratio de contraste, es la diferencia entre el blanco y el negro. A mayor
CR significará que se producirá una mejor representación del color, es decir, los colores se verán más
fuertes e intensos, y por tanto los detalles serán más precisos.
Existen diferentes gamas de contrastes que van de 150:1 a 1.000:1.
CR bajo: 100:1
CR correcto: 250:1
CR bueno: 400:1
BRILLO:
El brillo en una pantalla, o también denominado luminosidad, es la cantidad de luz emitida desde la
pantalla. La tecnología TFT no emite luz por sí misma, por tanto, es necesaria una fuente de luz para
poder visualizar la información. Esta fuente se genera con lo que denominamos backlight. Una luz que
se coloca detrás del cristal que puede estar hecho con lámparas CCFL o LED.
Este parámetro se suele medir en candelas por metro cuadrado (cd/m2) y varía en función de las
pantallas TFT. Pueden ir desde los 200 cd/m2 a los 1.700 cd/m2.
Bajo: 100 cd/m2
Correcto: 200 a 250 cd/m2
Bueno: 400 cd/m2
Dependiendo de la aplicación que vaya destinada la pantalla habrá que seleccionarlas de mayor o
menor brillo. Por ejemplo, si la aplicación es para exteriores lo mejor es utilizar pantallas de 1.500
cd/m2 para minimizar el efecto de la luz solar al incidir sobre ella. Si se utilizase una con poco brillo, el
efecto del sol anularía la luz generada por el backlight de forma que no se vería nada.
ANGULOS DE VISIÓN:
Las pantallas TFT tienden a tener un ángulo de visión algo limitado respecto a las otras tecnologías
(es una de las desventajas de las que hablábamos anteriormente). De todas formas este parámetro se ha
ido mejorando a lo largo de los años. Los ángulos se miden en grados tanto en sentido vertical como
horizontal, y en estos momentos podemos hablar de ángulos de hasta 160º.
Visualizar la pantalla fuera de esos ángulos de visualización provoca que la imagen no sea óptima, y
por tanto la calidad de la imagen sea peor. El efecto que se observa es pérdida de contraste y cambios
de color.
TAMAÑO:
El tamaño de las pantallas se mide sobre la diagonal y suele indicarse en pulgadas (inches). En las
pantallas TFT la dimensión representa el área de visión real. Es decir, una pantalla de 15 pulgadas
mide 15 pulgadas en su diagonal. Eso no pasa cuando hablamos de tamaño en las pantallas CRT que si
decimos que es de 15”, su dimensión real es menor. Por ejemplo:
17” CRT = 15” TFT
19” CRT = 17-18,4” TFT
21” CRT = 19-20” TFT
ASPECTO:
El aspecto de la pantalla hace referencia a la forma que tiene, es decir, la proporción de la anchura y
la altura. Los tres más conocidos son el 4:3, 16:9 y 16:10.
CONECTORES:
La gran mayoría de pantallas llevan una conexión analógica VGA pero cada vez más son los
modelos que disponen de un interfaz digital como el DVI o HDMI. Las pantallas TFT disponen de un
dispositivo llamado controladora A/D que transforma las señales VGA, DVI, HDMI, S-VIDEO, etc.,
en una señal adecuada que la pantalla pueda entender (LVDS o TTL).
FIABILIDAD:
Algunas pantallas suelen tener píxeles defectuosos. El problema que tienen es que se quedan
encendidos (píxeles atascados) o están apagados permanentemente (píxeles muertos). De todas formas
si la cantidad no supera un número determinado, la pantalla se considera correcta, es decir, no
defectuosa. Esto es una norma que dictamina cada fabricante, por tanto no tiene por qué coincidir entre
ellos.
TIEMPO DE VIDA:
Este parámetro indica como su nombre indica el tiempo en el que se garantiza el correcto
funcionamiento del dispositivo. Como cualquier cosa tiene duración limitada, y en este caso el que lo
limita, es la vida del CCFL (o LED), ya que suele tener menor tiempo de vida que el panel
propiamente dicho.
Es importante que este parámetro lo indique el fabricante porque podría ser un valor por el cual nos
podría indicar si la pantalla es factible o no para nuestra aplicación. El valor que se suele dar es en
horas.
Si por ejemplo nos dicen que tiene una vida de 40.000 horas, no significa que una vez superada este
tiempo, el TFT deje de funcionar completamente. Lo que ocurre después de estas horas es que la
lámpara (o led) proporcionará la mitad de brillo que daba cuando era nueva.
Todo lo explicado en este artículo puede servir como guía para la correcta selección de una pantalla
TFT. De todas formas, MONOLITIC, SA. como expertos en la distribución de componentes
electrónicos, puede ayudarles en dicha faceta por si surgen dudas.
Monolitic dispone de todo tipo de soluciones TFT, desde el monitor acabado de sobremesa, a los
monitores industriales. Se pueden suministrar como kits (pantalla + controladora) sin chasis, hasta
pantallas con chasis “open frame”. La diversidad de productos y fabricantes hace que siempre se
pueda encontrar la solución ideal para la aplicación del cliente. Unos ejemplos son:
Pantalla TFT industrial “open frame”
Monitor TFT industrial
Kit TFT (pantalla + controladora)