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Una pantalla plana ( FPD ) 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, livianas, brindan una mejor linealidad y son capaces de ofrecer una resolución más alta que los televisores de consumo típicos de épocas anteriores. Suelen tener menos de 10 centímetros (3,9 pulgadas) de grosor. Si bien la resolución más alta para los televisores CRT de consumo era 1080i , muchas pantallas planas interactivas de la década de 2020 son capaces de ofrecer resoluciones de 1080p y 4K .
En la década de 2010, los dispositivos electrónicos de consumo portátiles, como computadoras portátiles, teléfonos móviles y cámaras portátiles, han utilizado pantallas planas, ya que consumen menos energía y son livianas. A partir de 2016, las pantallas planas han reemplazado 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 están retroiluminadas con filtros de color que se utilizan para mostrar los colores. En muchos casos, las pantallas planas se combinan con tecnología de pantalla táctil , lo que permite al usuario interactuar con la pantalla de manera natural. Por ejemplo, las pantallas de los teléfonos inteligentes modernos a menudo utilizan paneles OLED , con pantallas táctiles capacitivas .
Las pantallas planas se pueden dividir en dos categorías de dispositivos de visualización: 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 pueden mostrar una imagen cuando reciben energía. Por otro lado, las pantallas planas estáticas se basan en materiales cuyos estados de color son biestables, como las pantallas que utilizan tecnología de tinta electrónica y, como tales, conservan el contenido incluso cuando se corta la energía.
La primera propuesta de ingeniería para un televisor de pantalla plana fue hecha por General Electric en 1954 como resultado de su trabajo en monitores de radar. La publicación de sus hallazgos proporcionó todos los conceptos básicos de los futuros televisores y monitores de pantalla plana. Pero GE no continuó con la I+D requerida y nunca construyó un panel plano funcional en ese momento. [1] La primera pantalla plana de producción fue el tubo Aiken , desarrollado a principios de la década de 1950 y producido en cantidades limitadas en 1958. Este tuvo algún uso en sistemas militares como una pantalla de visualización frontal y como un monitor de osciloscopio, pero las tecnologías convencionales superaron su desarrollo. Los intentos de comercializar el sistema para uso en televisión doméstica se toparon con problemas continuos y el sistema nunca se lanzó comercialmente. [2] [3] [4]
Dennis Gabor , más conocido como el inventor de la holografía , patentó un CRT de pantalla plana en 1958. Este era sustancialmente similar al concepto de Aiken y condujo a una batalla de patentes que duró años . Cuando se completaron los juicios, con la patente de Aiken solicitada en los EE. UU. y la de Gabor en el Reino Unido, los aspectos comerciales habían caducado hacía tiempo y los dos se hicieron amigos. [5] En esa época, Clive Sinclair se encontró con el trabajo de Gabor y comenzó un esfuerzo de una década para comercializarlo, que finalmente no tuvo éxito. [6]
El Philco Predicta contaba con un tubo de rayos catódicos relativamente plano (para su época) y sería el primer "panel plano" comercializado en 1958; el Predicta fue un fracaso comercial. El panel de pantalla de plasma se inventó en 1964 en la Universidad de Illinois , según The History of Plasma Display Panels. [7]
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 masivo estándar. [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 usaba MOSFET discretos estándar. [13]
La primera pantalla electroluminiscente (ELD) direccionada por matriz activa 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 con transistor de película delgada (TFT LCD). [15] [16] Brody y Fang-Chen Luo demostraron la primera pantalla de cristal líquido de matriz activa plana (AM LCD) utilizando TFT en 1974. [12]
En 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 de bolsillo LCD en 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] que convenció a la industria electrónica de que el LCD eventualmente reemplazaría a los CRT como la tecnología de visualización de televisión estándar . [12] A partir de 2013 [actualizar], todos los dispositivos de visualización electrónicos modernos de alta resolución y alta calidad utilizan pantallas de matriz activa basadas en TFT. [21]
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 supuso una revolución en la tecnología de pantallas digitales , sustituyendo al tubo Nixie por pantallas numéricas y convirtiéndose en la base de las pantallas LED posteriores. [24] En 1977, James P Mitchell creó un prototipo y más tarde demostró lo que quizás fuera la primera pantalla de televisión LED de panel plano monocromática.
Ching W. Tang y Steven Van Slyke de Eastman Kodak construyeron el primer dispositivo LED orgánico (OLED) práctico 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]
Las pantallas LCD de efecto de campo son ligeras, compactas, portátiles, baratas, más fiables y más agradables a la vista que las pantallas CRT. Las pantallas LCD utilizan una fina capa de cristal líquido, un líquido que presenta propiedades cristalinas. Está intercalado entre dos placas de vidrio que llevan electrodos transparentes. Se colocan dos películas polarizadoras a cada lado de la pantalla LCD. Al generar un campo eléctrico controlado entre electrodos, se pueden activar varios segmentos o píxeles del cristal líquido, lo que provoca cambios en sus propiedades polarizadoras. Estas propiedades polarizadoras dependen de la alineación de la capa de cristal líquido y del efecto de campo específico utilizado, ya sea Twisted Nematic (TN) , In-Plane Switching (IPS) o Vertical Alignment (VA). El color se produce aplicando filtros de color adecuados (rojo, verde y azul) a los subpíxeles individuales. Las pantallas LC se utilizan en diversos dispositivos electrónicos como relojes, calculadoras, teléfonos móviles, televisores, monitores de ordenador y pantallas de portátiles, etc.
La mayoría de las pantallas LCD de gran tamaño anteriores se retroiluminaban con una serie de CCFL (lámparas fluorescentes de cátodo frío). Sin embargo, los dispositivos pequeños de bolsillo casi siempre utilizaban LED como fuente de iluminación. Con la mejora de los LED, casi todas las pantallas nuevas están equipadas con tecnología de retroiluminación LED . La imagen sigue siendo generada por la capa LCD.
Una pantalla de plasma consta de dos placas de vidrio separadas por un espacio fino lleno de un gas, como el neón . Cada una de estas placas tiene varios electrodos paralelos que la atraviesan. Los electrodos de las dos placas están en ángulo recto entre sí. Un voltaje aplicado entre los dos electrodos, uno en cada placa, hace que brille un pequeño segmento de gas en los dos electrodos. El brillo de los segmentos de gas se mantiene mediante un voltaje más bajo que se aplica continuamente a todos los electrodos. En 2010, numerosos fabricantes habían dejado de fabricar pantallas de plasma para el consumidor.
En una pantalla electroluminiscente (ELD), la imagen se crea aplicando señales eléctricas a las placas que hacen que el fósforo brille.
Un OLED (diodo orgánico emisor de luz) es un diodo emisor de luz (LED) en el que la capa electroluminiscente emisora es una película de compuesto orgánico que emite luz en respuesta a una corriente eléctrica. Esta capa de semiconductor orgánico está situada entre dos electrodos; normalmente, al menos uno de estos electrodos es transparente. Los OLED se utilizan para crear pantallas digitales en dispositivos como pantallas de televisión, monitores de ordenador, sistemas portátiles como teléfonos móviles, consolas de juegos portátiles y PDA.
QLED o quantum dot LED es una tecnología de pantalla plana introducida por Samsung bajo esta marca registrada. Otros fabricantes de televisores como Sony han utilizado la misma tecnología para mejorar la retroiluminación de los televisores LCD ya en 2013. [29] [30] Los puntos cuánticos crean su propia luz única cuando son iluminados por 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 aún es 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 proporcionar 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 produce puede determinar qué parte de la pantalla necesita más o menos contraste. Samsung también anunció una asociación con Microsoft que promoverá el nuevo televisor Samsung QLED.
Las pantallas volátiles requieren que los píxeles se actualicen periódicamente para conservar su estado, incluso para una imagen estática. Por ello, una pantalla volátil necesita energía eléctrica, ya sea de la red eléctrica (estando enchufada a un enchufe de pared ) o de una batería para mantener una imagen en la pantalla o cambiarla. Esta actualización suele ocurrir muchas veces por segundo. Si no se hace esto, por ejemplo, si hay un corte de energía , los píxeles perderán gradualmente su estado coherente y la imagen se "desvanecerá" de la pantalla.
Las siguientes tecnologías de pantalla plana se comercializaron entre los años 1990 y 2010:
Tecnologías que fueron ampliamente investigadas, pero su comercialización fue limitada o finalmente abandonada:
Las pantallas planas estáticas se basan en materiales cuyos estados de color son biestables . Esto significa que la imagen que contienen no requiere energía para mantenerse, sino que requiere energía para cambiar. Esto da como resultado una pantalla mucho más eficiente energéticamente, pero con una tendencia a velocidades de actualización lentas que no son deseables 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; anlabels; pantallas moduladoras interferométricas en un reloj inteligente).