Monitores

MONITORES

El Monitor es uno de los principales dispositivos de salida de una computadora por lo cual podemos decir que nos permite visualizar tanto la información introducida por el usuario como la devuelta por un proceso computacional.

La tecnología de estos periféricos ha evolucionado mucho desde la aparición de las PC, desde los viejos monitores de fósforo verde hasta los nuevos de plasma. Pero de manera mucho más lenta que otros componentes, como microprocesadores, etc.

Sus configuraciones han ido evolucionando según las necesidades de los usuarios a partir de la utilización de aplicaciones más sofisticadas como el diseño asistido por computadoras o el aumento del tiempo de estancia delante de la pantalla y q se ha arreglado aumentando el tamaño de la pantalla y la calidad de la visión.

Monitores CRT

El monitor está basado en un elemento CRT (Tubo de rayos catódicos), Estos monitores utilizan tubos cortos, pero disponen de una pantalla íntegramente plana, hoy en día son controlados por un microprocesador que almacenar diferentes formatos, además de corregir las accidentales distorsiones, tienen la capacidad de presentar hasta 1600x1200 píxeles.

Tubo de rayos catódicos

El Tubo de Rayos Catódicos (CRT del inglés Cathode Ray Tube) es un dispositivo de visualización empleado principalmente en monitores, televisiones y osciloscoplos, aunque en la actualidad se está sustituyéndolo paulatinamente por tecnologías como plasma, LCD, DLP; debido a que estos últimos consumen menos energía.

Funcionamiento

El monitor es el encargado de traducir y mostrar las imágenes en forma de señales que provienen de la tarjeta gráfica o la placa madre. Su interior es similar al de un televisor convencional. La mayoría del espacio está ocupado por un tubo de rayos catódicos en el que se sitúa un cañón de electrones. Este cañón dispara constantemente un haz de electrones contra la pantalla, que está recubierta de fósforo (material que se ilumina al entrar en contacto con los electrones). En los monitores a color, cada punto o píxel de la pantalla está compuesto por tres pequeños puntos de fósforo: rojo (magenta), cian (azul) y verde. Iluminando estos puntos con diferentes Intensidades, puede obtenerse cualquier color.

Esta es la forma de mostrar un punto en la pantalla, pero ¿cómo se consigue rellenar toda la pantalla de puntos? La respuesta es fácil: el cañón de electrones activa el primer punto de la esquina superior izquierda y, rápidamente, activa los siguientes puntos de la primera línea horizontal. Después sigue pintando y rellenando las demás líneas de la pantalla hasta llegar a la última y vuelve a comenzar el proceso. Esta acción es tan rápida que el ojo humano no es capaz de distinguir cómo se activan los puntos por separado, percibiendo la ilusión de que todos los píxels se activan al mismo tiempo.

El tubo de rayos catódicos es un tubo por el cual salen luminosos puntos que logran hacer la imagen.

Consta de un tubo de vacío, en forma semejante a una pirámide de base rectangular con un alargamiento en su vértice. En la parte más estrecha lleva un filamento que permite producir un haz de electrones, y en el cuello lleva dos bobinas que permiten modificar la trayectoria del haz en las dos direcciones X-Y, por lo que se le puede dirigir a cualquier punto de la base del tubo. Esta base, denominada superficie del tubo, está recubierta de una capa de material fluorescente (a base de fósforo), que se ilumina al recibir el impacto del haz. El haz puede gobernarse en intensidad, de forma que, el nivel de iluminación producido por el revestimiento fluorescente es variable.

El Proceso

La imagen que usted ve en la pantalla del monitor está compuesta de pixeles. Entre más pixeles se usan al crear una imagen, la resolución será mejor. Antes de visualizar cualquier imagen en la pantalla, primero una aplicación de software o un sistema operativo señala el adaptador de video.

En este momento, ocurren los siguientes pasos:

1. El adaptador de video interpreta las señales para determinar los niveles de voltaje necesarios para crear el color de cada pixel, entonces el adaptador señala los tres cañones de electrones en el monitor.
2. Cada cañón de electrones emite una corriente de electrones, una para cada uno de los colores de video. Las señales del adaptador controlan la intensidad de éstos
3. El yugo de desviación magnética y la máscara de sombra funcionan en conjunto para dirigir el haz de electrones hacia su meta que se encuentra en la parte interior de la pantalla del CRT.
4. Los electrones pegan la capa de fósforo que se encuentra adentro de la pantalla para crear el color correcto de la visualización.
5. El haz realiza un sólo barrido horizontal a través de la pantalla y luego se apaga mientras los cañones de electrones vuelven a enfocarse en la trayectoria de vuelta al borde izquierdo de la pantalla en un punto debajo de la línea de barrido anterior.
6. Este proceso sigue hasta que la superficie entera de la pantalla ha sido barrido desde la esquina superior izquierda hasta la inferior derecha. Un barrido completo de la pantalla se denomina un campo.
7. Una vez se completa, el haz regresa a la esquina superior Izquierda para comenzar a barrer un nuevo campo. La medida de la frecuencia de efectuar esta acción se denomina la velocidad de regeneración.

Para representar una imagen o texto, se recorre horizontalmente la pantalla con el haz de electrones, variándose su intensidad según lo que se quiera representar. A esta técnica se la denomina barrido y el barrido de la pantalla entera se hace por lineas. El barrido puede ser con entrelazado, en cuyo caso en un barrido se barren las lineas pares y en otro las impares; con lo que cada 2 barridos se tiene la imagen completa. En el barrido sin entrelazado se barre toda la pantalla de una vez. Es más caro, pero disminuye la sensación de parpadeo que se tiene con el entrelazado.

La pantalla se redibuja o refresca cierto número de veces por unidad de tiempos. Cuanto mayor sea la frecuencia de refresco, mejor será la imagen, ya que se distinguirá menos el re- corrido del cañón (que produce el efecto de parpadeo de la pantalla). Se considera que a partir de una frecuencia de 70 Hz la pantalla no parpadea, aunque algunos estándares como el VESA llevan el límite de esta frecuencia hasta 75 u 80 Hz. A nivel de ejemplo, los televisores del sistema PAL tan sólo funcionan con una frecuencia de 50 Hz, por lo que es habitual que notemos un parpadeo en nuestras televisiones, mientras que podemos disfrutar de una imagen estable en el monitor de ordenador.

En cualquier caso, la imagen en la pantalla no es continua ya que esta formada por multitud de puntos de imagen o «pixels» (contracción de la expresión inglesa ‘picture element’). Esto es debido a que el fósforo que recubre la pantalla no está repartido uniformemente, sino en forma de puntos localizados, que pueden ser de menor o mayor tamaño, y estar distribuidos con más o menos densidad. La resolución o definición del monitor, será mayor cuantos más pixels de fósforo tenga esa pantalla y cuanto mayor sea la densidad de ellos. La resolución se mide, por tanto, en pixels por línea y columna en la pantalla (por ejemplo 680x480, 1280x1024, etc.).

Monitores en color

Principio

Los monitores en color utilizan tres materias agrupadas en un punto, por lo que el frontal del tubo está cubierto de puntos minúsculos. Cada una de estas materias produce un color si es sometida a un flujo de electrones. Los colores pueden ser el rojo, el verde o el azul. Hay tres haces de electrones en un cañón, uno por cada color, y cada haz sólo puede encender los puntos de un color. Hay dispuesta una máscara en el tubo antes del frontal para evitar que interfieran los electrones de varios haces.

Protecciones

El vidrio utilizado en el frontal del tubo, permite el paso de la luz producida por el fósforo hacia el exterior, pero en todos los modelos modernos bloquea los rayos X generados por el impacto del flujo de electrones con una gran energía. Por esta razón el vidrio del frontal está lleno de plomo (es pues vidrio cristal). Gracias a ello y a otras protecciones Internas, los tubos pueden satisfacer las normas de seguridad, que son cada vez más severas en lo que se refiere a la radiación.

Electricidad estática

Algunas pantallas o televisores que utilizan tubos catódicos pueden acumular electricidad estática, inofensiva, sobre el frontal del tubo, lo que puede implicar la acumulación de polvo, que reduce la calidad de la Imagen. Se hace necesaria una limpieza (con un trapo seco o un producto adecuado, ya que algunos productos pueden dañar la capa anti-reflejo, si ésta existe).

Los imanes

Los imanes no deberían ser puestos nunca cerca de un monitor CRT, ya que ellos pueden provocar la magnetización que causará colores equivocados en el área magnetizada. Éste es un problema de "pureza", porque golpea la pureza de uncde los colores primarios. El magnetismo provoca indeseadas deflexiones de electrones. Éste puede ser muy caro a corregir, aunque pudiera corregirse en manera solo después de algunos días o semanas. La mayor parte de los televisores modernos y casi todos los monitores de ordenador han incorporado un aparado llamado degausador magnéticos indeseados.

Espectro de los fósforos azules, verdes y rojos en un Tubo de Rayos Catódicos estándar.

Es posible comprar o construir un dispositivo exterior degausador, que puede ayudar a desmagnetizar los más viejos monitores o en casos donde es ineficaz el aparato incorporado. Un transformador, que produce un gran campo magnético alternado, puede ser también usado como degausador de un monitor teniéndolo al centro del monitor, activándolo, y moviéndolo lentamente en círculos concéntricos nunca más anchos del borde del monitor, hasta que los colores brillantes no pueden ser más visualizados. Claramente durante la operación es necesario ver los colores, por lo tanto hace falta tener el monitor encendido. Este proceso puede necesitar ser repetido muchas veces para remover algunas magnetización. En casos extremos, dónde hayan sido utilizados Imanes demasiado potentes, es probable que la deformación sea permanente.

Segundad y riesgos para la salud del cliente

Campos EM

Algunos creen que los campos electromagneticos emitidos durante el funcionamiento del tubo catódico puedan tener efectos biológicos. La intensidad de este campo se reduce a valores irrelevantes dentro de un metro de distancia y en todo caso es más intenso a los lados de la pantalla antes que de frente.

Rayos X

Como ya señalado los tubos a colores emiten una pequeña cantidad de rayos X, bloqueados para la mayor parte del espeso vidrio al plomo de la pantalla. El Food and drug administration americano ahora establece un límite de 0,5 mR/h (miliroentgen por hora) por la intensidad de los rayos X a la distancia de 5 cm de la superficie externa de un aparato televisivo.(Rif. [1])

Riesgo de implosión

Al interior del tubo es practicado un gran vacío, por lo que toda su superficie actúa constantemente la hidrostática (1 kg/cm 2 ). Ésta representa una conspicua acumulación de energía potencial que puede librarse bajo forma de una implosión en caso de perjuicio del vidrio. En los tubos de los modernos televisores y monitores la parte frontal es robustecida con la interposición de láminas plásticas, de modo que pueda resistir a los choques y no se produzcan implosiones. La restante parte del tubo y en particular el cuello son en cambio muy delicados.

En otros tubos, como por ejemplo los osciloscopios, no existe el refuerzo de la pantalla, en cambio se usa una pantalla plástica antepuesta.

El tubo catódico tiene que ser manejado con atención y competencia; se tiene que evitar en particular levantarlo por el cuello o por los puntos de propósito previstos.

Toxicidad de los fósforos

En los viejos tubos fueron empleados como fósforos materiales tóxicos, ahora reemplazados por otros más seguros. La implosión o en todo caso la rotura del vidrio causa la dispersión de estos materiales. En la liquidación del tubo se tiene que tener en cuenta la presencia de plomo, que es considerado un contaminante.

Imágenes bombillas

En los aparatos televisivos el parpadeo producido por el continuo barrido de imagen, 50 veces al segundo pero de modo entrelazado, o sea primero dibuja todas las líneas par y sucesivamente todas las líneas impar, que en práctica lleva la frecuencia a 25 Hz, puede en algunos sujetos ser causa desencadenante de crisis epilépticas. Hay disponibles sistemas para reducir este riesgo.

Alta tensión

Los tubos a rayos catódicos son alimentados con tensiones eléctricas muy aftas. Estas tensiones también pueden quedar en el aparato por mucho tiempo después de apagarlo y desconectarlo de la red eléctrica. Evitar por lo tanto abrir el monitor o aparatos televisivos a si no se tiene una adecuada preparación técnica y en todo caso adoptando las necesarias precauciones.

Deterioro en el tiempo

Como ocurre en todos los tubos termiónicos, también en el CRT la eficiencia de emisión de electrones de parte del cátodo en el tiempo tiende a disminuir progresivamente, con consiguiente menor luminosidad de las imágenes sobre la pantalla. En los osciloscopios, la consecuencia es una menor luminosidad de la huella. Causa del deterioro, es la alteración de la capa de óxido depositada sobre la superficie del cátodo y la formación sobre la superficie de minúsculos grumos, escorias, consecuencia de los Innumerables encendidos y apagados, cuya presencia constituye un filtro al flujo de electrones engendrado. En los años en que el tubo CRT fue de empleo universal, dado el elevado coste por su sustitución, existieron en comercio aparatos llamados ‘regeneradores’, que permitían efectuar una momentánea limpieza de las escorias depositada sobre el cátodo. El método consistía en aplicar una tensión suficientemente elevada, entre el pm unido al cátodo y el pm unido a la primera rejilla cercana a él. El eventual arco voltaico que se formaba, destruía las escorias más consistentes dando por breve tiempo nueva vida al tubo.

Las Características de los monitores CRT

El barrido o refresco de pantalla

El refresco hace referencia al número de veces que se diseña a pantalla por segundo. Cuanto mayor sea la cantidad de veces que se refresque, menos se nos cansara la vista y trabajaremos mejor y con menos dificultades visuales.

La veloIdad de este se mide en hertz -Hz. 1/segundo- Para trabic6modiente neésitainoios 70 Hz. significa que la pantalla se dibuja 70 veces por segundo. Para trabajar con el mínimo de fatiga visual, 80 Hz o mas. El mínimo son 60 Hz; por debajo de esa cifra la vista sufre bastante, pueden presentar molestias o leve dolor de cabeza.

La frecuencia máxima de refresco de un monitor se ve limitada por la resolución de la pantalla. Que es la que decide el número de líneas o filas de la pantalla y el resultado que se obtiene del numero de las filas de un monitor y de su frecuencia de exploración vertical es la frecuencia de exploración horizontal; esto es el número de veces por segundo que el haz de electrones debe desplazarse de izquierda a derecha de la pantalla.

El refresco depende de la tarjeta graflca, pero los presenta el monitor. Si ponemos un refresco de pantalla que el monitor no soporta podríamos perjudicarlo.

Los monitores según la resolución:

• TTL: Son monitores de texto solamente, habitualmente son verdes o ámbar.
• CGA: Son monitores de 4 colores máximo, verde sobre negro o verde, son los iniciales gráficos con resoluciones de 200x400 hasta 400x600.
• EGA: Son monitores de 16 bits máximo o tonalidades de gris, con resoluciones de 400x600, 600x800.
• VGA: Son monitores de 32 bits de color verdadero o en tono de gris, soporta 600x800, 800x1200.
• SVGA: Se lo llama súper VGA que incrementa la resolución y la cantidad de colores de 32 a 64 bits de color verdadero, 600x400 a 1600x1800.
• UVGA: No hay mucha diferencia del súper VGA, la resolución aumenta a 1800x1200.
• XGA: Son monitores de alta resolución, exclusivos para diseño, Tiene una buena capacidad grafica, la cantidad de colores es mas grande.

Otras tecnologías LCD - PLASMA

Los tubos catódicos se están quedando anticuados, ya que poco a poco las pantallas de plasma y LCD sustituyen a las pantallas de tubo catódico. Estos nuevos tipos de pantallas presentan algunas ventajas, como un tamaño reducido y un menor consumo de energía, aunque también tienen desventajas, corno el color negro es mostrado muy claro (por la luz trasera), el tiempo de respuesta es elevado comparado con los CRT, y no muestra los colores de manera uniforme (si se hace que la pantalla muestre un único color, no es uniforme y se ve más oscuro por los bordes del monitor y más claro por el centro). Aunque el tiempo de respuesta es cada vez menor, lo que permite que algunos modelos (por debajo de 12 ms) se puedan utilizar para fines como videojuegos de acción, sin que haya que sufrir estelas en la visualización de movimientos rápidos, lo que hasta el presente era un freno importante para el uso de estas pantallas en ordenadores, aunque en la actualidad tienen un precio bastante elevado comparado con los CRT, especialmente en monitores.

Estructura del LCD

1. La luz para los monitores LCD es producida por un juego de tubos flourescentes, ubicados en los bordes o detrás de panel de vidrio, en la parte posterior de la pantalla.
2. La luz pasa a través de un filtro de polarización y antes por un cristal líquido; sólo la luz que tuvo polarización gira en un ángulo de 90 grados, mientras que las estructuras de espiral de cristal líquido pasan a través de un segundo filtro de polarización y es enviado al lado de la pantalla de vidrio. La cantidad de luz que atraviese dependerá de cuanta capa de cristal líquido sea convertida en espiral.
3. En una pantalla de matriz activa, cada célula de cristal liquido tienen al menos un transistor que convierte, enciende o apaga la célula tal como lo hace un interruptor. En pantallas de color de matriz activa la luz pasa a través de un filtro de color antes de alcanzar el segundo filtro de polarización. Cada pixel tienen tres transistores, uno para cada célula; roja, verde y azul.
4. Mientras mayor sea el campo eléctrico, mayor será el movimiento de la estructura espiral de las moléculas de cristal liquido. Eso significa que mientras menos luz sea rotada, menor será la cantidad que irá al segundo filtro de polarización.
5. En este ejemplo, los cristales líquidos en la célula, que envían luz al filtro azul, no están en una estructura espiral, ya que la luz azul no puede ser enviada a través del filtro de polarización. Y sólo algunos de las capas de cristal líquido están en un espiral de célula, las cuales envían luz hacia el filtro verde, ya que sólo algunos luces verdes lo atraviesan. Sin embargo todas las capas de cristal líquido están insertadas en un espiral de célula y envían luz el filtro rojo, puesto que todas las luces rojas lo hacen hacia el lado del visor en la pantalla.
6. La luz roja llega....
7. ... y parte de la luz verde hace que le píxel muestre un color marrón pálido. Si todos los colores de las tres células (rojo, verde y azul) o un píxel, brillan con total intensidad, éstos aparecerán blancos.

¿Cómo funciona un monitor LCD? Pues la base de su funcionamiento hay que buscarla en los cristales líquidos, elementos que se coloca entre dos capas de cristales polarizados. Cada pixel de la pantalla podríamos decir que incluye moléculas helicoidales de cristal líquido, que es un material especial que comparte propiedades de un sólido y líquido. En ello se basa su funcionamiento.

Un monitor LCD está formado por las siguientes partes:

• Reflectores y fuente de luz (fluorescentes o más recientemente LEDs).
• Paneles polarizados.
• Cristal frontal.
• Panel de cristal líquido.
• Filtro de color RGB.

Como ya sabrás, los monitores LCD no generan luz propia, que debemos aplicar nosotros. Por eso decimos que tiene una retroiluminación o fuente de luz fija, que ilumina esos cristales líquidos, y que en origen eran lámparas fluorescentes de cátodos fríos (CCFL), pero que poco a poco se va basando en diodos LED, lo que conlleva, entre otras cosas, una mejor eficiencia energética.

Ahora bien, ¿como podemos variar la cantidad de luz que pasa a través de esas moléculas de cristal líquido? Pues se logra aprovechando que podemos polarizar o más sencillo, orientar sus moléculas simplemente aplicando una determinada corriente eléctrica. Esto podemos aplicado a cada uno de los píxeles. Por lo tanto, cuando esas moléculas de cristal líquido son excitadas con electricidad, reaccionan a la misma permitiendo el paso de más o menos luz.

Esta explicación sencilla, pues no queríamos profundizar demasiado sino que se entendiera perfectamente el funcionamiento básico, resultará interesante cuando veamos la comparativa con la tecnologia de plasma, y entenderemos y comprenderemos el por qué de las diferencias entre ambos tipos de monitores.

Monitores Plasma

¿Cómo funciona un monitor de plasma? Pues aunque parezca mentira, y al contrario que los LCD, funcionan de manera similar a los monitores CRT tradicional. Al menos en el tema de los fósforos que generan la luz.

En los Monitores de plasrna partimos de unos paneles de cristal divididos en celdas y que contienen una mezcla de gases nobles que cuando excitamos con electricidad, se convierte en plasma y los fósforos comienzan a emitir luz. He aquí la principal diferencia con los monitores LCD. En el caso de los plasmas, la luz la contienen ellos, no proviene de otro lugar, como pasa con la retroiluminación de los monitores LCD. Esto nos da como resultado más inmediato la principal característica de los monitores de plasma: el negro intenso que consiguen, todavía inalcanzable para la tecnología LCD.

Los monitores de plasma también están formados por píxeles. A su vez, cada píxel dispone de tres celdas separadas en cada una de las cuales hay un fósforo de color distinto: rojo, azul y verde. Estos colores se mezclan para crear el color final del píxel.

El funcionamiento por medio de fósforos de las pantae plasma, nos ofrece una serie de ventajas (mejor contraste y tiempo de respuesta muy rápido) pero también son la fuente de sus principales inconvenientes. Así, al estar basada la tecnología en fósforo, la exposición prolongada de una imagen estática durante un largo periodo de tiempo puede provocar un marcado en la pantalla muy molesto.Si siempre tiende a marcarse la misma zona, se podría producir lo que se denomina quemado de la pantalla.

Además, los fósforos tienden con el tiempo a agotarse y apagarse, lo que nos deja un tiempo de vida de las pantallas de plasma más reducido que en el caso de la tecnología LCD, como veremos en la comparativa. El descenso en calidad de imagen suele ser progresivo.

Por último decir que debido al funcionamiento del plasma que se basa en gases, la altitud les afecta directamente, y aunque no debe ser el caso de la inmensa mayoría, cuidado con los monitores de plasma en grandes altitudes porque pueden llegar incluso a no funcionar.