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Dispositivos optoelectrónicos 
Tema 7: Pantallas electrónicas 
DISPOSITIVOS OPTOELECTRÓNICOS 
Tema 7: PANTALLAS ELECTRÓNICAS 
Lluís Prat Viñas 
Escola Tècnica Superior d’Enginyers de Telecomunicació de 
Barcelona (ETSETB) 
Universitat Politècnica de Catalunya 
Dispositivos optoelectrónicos 
Tema 7: Pantallas electrónicas 
7.- Pantallas electrónicas 
 
 7.1.- Del disco de Nipkow a la television electrónica 
 7.2.- El tubo de rayos catódicos 
 7.3.- Pantallas de plasma 
 7.4.- Pantallas de cristal líquido LCD 
 7.5.- Pantallas OLED 
 7.6.-Videoproyectores 
 
Dispositivos optoelectrónicos 
Tema 7: Pantallas electrónicas 
UN NUEVO SUEÑO: REGISTRAR Y REPRODUCIR EL MOVIMIENTO 
1834: George Horner crea el Zootropo un juguete óptico 
para producir imágenes en movimiento. 
 
1876: El francés E. Reynaud crea el praxisnoscopi, un 
sistema de dibujos animados: pasando unos 30 dibujos per 
segundo el cerebro percibe una imagen en movimiento. 
 
1881: T.A. Edison patenta el Kinetoscopio, un aparato que 
permitia ver una película de unos 20 segundos. 
 
1884: Disco de Nipkow: precursor de la televisión. 
 
1895: Los hermanos Lumiere, presentan en Paris el 
cinematógrafo (del griego “kinema” = movimento) 
SI 
7.1.- DEL DISCO DE NIPKOW A LA TELEVISIÓN ELECTRÒNICA 
Dispositivos optoelectrónicos 
Tema 7: Pantallas electrónicas 
EL DISCO DE NIPKOW 
1880: Primer artículo en la revista Scientific American 
sobre la posibilitat de la televisión. Nace el concepto. 
 
1884: El aleman Paul Nipkow patenta un sistema mecànico 
para explorar una imagen línea a línea basado en un disco 
perforado. 
 
1900: El ruso Constantin Perskvy propone la palabra 
“televisión” a la Exposició Universal de Paris. Buena 
acogida. 
SI 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
EL PRIMER INVENTOR DE LA TELEVISIÓN: JOHN LOGIE BAIRD 
1925: El escocès John Logie Baird hace la primera 
demostración de televisió en su laboratorio usando un disco 
de Nipkow: 30 lineas i 5 cuadros por segundo. 
1926: Primera demostración de imágenes de caras humanas 
reconocibles. La pantalla era muy pequeña: unos 6 cm 
d’altura por 2 cm de anchura, y de color rojo sobre negro 
debido a que usaba una lámpara de neón. 
1930: Demostración de televisión en pantalla grande: 1.8 m x 
0.9 m. Usando la técnica de punto volador (flying spot) 
controlado por espejos. 
SI 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
LA TELEVISIÓN ELECTRÓNICA 
1897: El aleman Karl Ferdinan Braun inventa el tubo 
de rayos catòdicos. 
1907: El ruso Boris Rosing propone utilizar el tubo de 
rayos catòdicos como receptor de televisión. 
1908: El escocès A. Campbell Swinton propone utilizarlo 
también como emisor: la imagen se proyecta sobre la 
cara frontal del tubo que contiene un mosaico de células 
fotoeléctricas que son exploradas por el haz electrónico. 
1923: El estadounidense de origen ruso Vladimir Zworykin 
patenta la idea del ionoscopio, la primera cámara de 
televisió. El primer prototipo fue presentado el 1929 y 
fabricado por la RCA en 1933. Exploraba una imagen a 
razón de 120 lineas y 24 cuadros por segundo 
1927 : El norteamericano Philo Farnsworth propone un 
sistema totalmente electrònico basado en un “disector” 
de imágenes. 
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Cathode_ray_Tube.PNG
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1929: Baird convence a la BBC de hacer transmisiones de televisión. 
Comercializa receptores de su sistema y los mejora: 30, 60, 100, 120 y 
180 lineas con 12.5 cuadros por segundo. 
 
1932: La BBC inicia la emisión regular de televisión usando el sistema 
electromecànico de Baird basado en 30 lineas. 
1936: Para decidir el sistema definitivo “de alta definición”, la BBC 
acuerda alternar semanalmente el sistema electromecànico de Baird 
(240 líneas, 25 cuadros per segundo) y un sistema puramente 
electrònico (405 lineas, 50 cuadros per segon). 
1936: Primeros juegos olímpicos televisados (Berlín) 
1937: Se abandonan los sistemas electromecànicos que no podian 
conseguir la fiabilidad y cualidad de los sistemes electrònicos. 
HACIA LA TELEVISIÓN MODERNA 
SI 
1937: El Reino Unido adopta un sistema de 405 líneas, Francia de 455, Alemania y Italia de 441. 
1939: Primer servicio público de televivión en New York: 340 líneas y 30 cuadros per segon. Se venden 
20.000 televisores en Londres. Suspensión de la TV en Europa por la II Guerra Mundial. 
1941: Se adopta el estàndard norteamericano: 525 líneas y 60 cuadros/s. 
1952: Se adopta el estàndar europeo: 625 líneas y 50 cuadros por segundo. 
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LA TELEVISIÓN EN COLOR 
METAMERISMO: Combinando 3 colores primarios, Rojo (R), Azul (B), y 
Verde (G), se puede obtener la misma percepción de color que una radiación 
monocromática. 
1938: El francès George Valensi propone el principio de dualidad: los 
programas de color se han de poder ver en receptores de blanco y negro, y 
los programas de blanco i negro deben poderse ver en receptores de color. 
SI 
1953: Se define en EEUU el estandard compatible NTSC (National 
Television System Committee): No se transmiten las 3 primarias 
sino combinaciones de ellas: 
 
 Luminancia Y = 0.3R + 0.6G + 0.1B 
 Crominancia CB = B - Y 
 Crominancia CR = R – Y 
 
En el receptor de blanco y negro, la señal Y (luminancia) 
proporciona la imagen. 
 
En el receptor de color, a partir de Y, CB i CR se obtienen las 
primarias R, G, y B que actuen sobre 3 cañones independentes. 
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LA TELEVISIÓN DIGITAL 
720 pìxels/linea x 3 señales/píxel x 8 bits/señal x 625 línias/cuadro x 30 cuadros/segundo = 324 
Mbits/s. Cada canal analògico dispone de 6 MHz de ancho de banda. Es decir, unos 12 Mbits/s. 
 
TECNICA DE COMPRESIÓN DE LA SEÑAL: MPEG-2 
MPEG = Moving Pictures Experts Groups. Estàndard para comprimir la señal de video teniendo en 
cuenta las características de la visión humana. Factor de reducció del ordre de 50. 
Compresión a nivel de píxels: 4:2:0 
Se transmite la Y de todos los píxels (4), y 
1 de cada 2 de señales de croma en 
sentido horizontal (2) y vertical (2). 
Compresió a nivel de bloques (8 x 8 píxels): 
Se eliminan los bloques iguales: Redundància espacial 
Compresión a nivel de cuadros: 
Se eliminen cuadros iguales: Redundància temporal 
Se requiere un decodificador para recuperar el valor de cada pixel 
Y Y 
CB 
Y 
Y 
CR 
Y 
SI 
Bloques de igual Y, CB y CR 
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7.2.- EL TUBO DE RAYOS CATÓDICOS 
El tubo de rayos catódicos (CRT, Cathode Ray Tube) ha jugado un 
papel fundamental en el desarrollo de la ciencia y de la electrónica. 
En la década de 1870 diversos experimentos realizados en tubos de 
vidrio en los que se había hecho el vacio mostraban que cuando se 
calentaba el metal que constituia un electrodo llamado cátodo 
surgian unos “rayos” que se dirigían en línea recta hacia al otro 
electrodo llamado ánodo que tenia aplicada una tensión positiva 
respecto del cátodo. A estos rayos se les llamó “rayos catódicos”. 
 
En 1897 el británico J. J. Thomson demostró que estos rayos catódicos estaban formados por unas 
partículas con carga negativa que serian llamadas electrones. Fue la primera prueba de que el 
átomo, que se creía entonces indivisible, estaba formado por partículas subatómicas. 
El físico aleman Ferdinand Braun inventó en 1897 el osciloscopio utilizando los rayos catódicos. 
El tubo de rayos catódicos fue usado como instrumento de medida durante todo el siglo XX y 
permitió crear la televisión. Aunque hoy su uso está decayendo se sigue utilizando la 
manipulación de un haz de electrones en equipos sofisticados como el microscopio electrónico. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
El funcionamiento del tubo de rayos 
catódicos es esencialmente el siguiente: 
1.- Un metal calentadopor una corriente 
eléctrica emite electrones. 
2.- Estos electrones son acelerados por 
campos eléctricos y/o magnéticos hasta 
conseguir que formen un haz muy estrecho 
que se hace incidir en una pantalla. 
3.- Esta pantalla contiene unos puntos 
llamados fósforos, que producen luz brillante 
cuando incide el haz de electrones sobre él. 
La cantidad de luz que desprende depende de 
la velocidad y cantidad de electrones. 
4.- El haz de electrones puede ser desviado 
en su trayectora mediante tensiones 
aplicadas a unas placas de desviación 
(horizontal y vertical) o a una bobinas que 
crean campos magnéticos. 
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Aplicaciones 
Se ha usado como pantalla de visualización en instrumentación electrónica (ej. osciloscopio), 
en televisión (ej. receptor), en computación como monitor, en el radar,... 
En el osciloscopio se aplica a las placas de 
desviación horizontal una señal en diente de 
sierra que provoca que el haz de electrones vaya 
barriendo la pantalla de izquierda a derecha con 
una velocidad uniforme. La señal que se quiere 
visualizar se aplica a las placas de desviación 
vertical. En la pantalla se visualiza la señal 
vertical en función del tiempo. 
 
En el radar el haz electronico barre la pantalla en 
forma de un radio cuyo ángulo aumenta a 
velocidad constante. En cada radio se muetran los 
ecos recibidos en esta dirección a una distancia 
del centro proporcional al tiempo transcurrido 
desde la emisión del impulso. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
Como receptor de televisión el haz va barriendo la pantalla de 
izquierda a derecha a velocidad constante, volviendo 
rápidamente al inicio cuando llega al final de linea. A la vez, el 
haz se desplaza progresivamente de arriba a abajo, volviendo 
inmediatamente arriba al finalizar el cuadro. De esta forma el 
haz incide sobre todos los puntos (pixeles) que contiene la 
pantalla. 
La luz desprendida por un fósforo es proporcional a la 
cantidad y velocidad de los electrones incidentes que depende 
de las tensiones aplicadas al haz. Variando estas tensiones se 
puede iluminar de forma específica cada pixel. 
La persistencia del punto de luz en el fósforo y en la retina 
humana permite visualizar un cuadro. Si el número de cuadros 
varia en razón superior a 30 por segundo nuestro cerebro ve 
una imagen en movimiento. 
Las imágenes en color se consiguen excitando a la vez tres 
fósforos (rojo, verde y azul) en cada pixel mediante tres haces 
independientes. La combinación de estos tres colores 
primarios permite crear todos los colores. 
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Para evitar el parpadeo de imagen entre cuadro y cuadro se utiliza 
un sistema de barrido de lineas denominado “entrelazado”: 
primero se transmiten las lineas impares de un cuadro (campo 
impar) y luego las pares (campo par). 
En el sistema americano (NTSC) el barrido de una línea tarda 
63,5 µs, de los que los últimos 10 µs se dedican al retroceso del 
haz al origen de la siguiente línea. Se transmiten 525 líneas y 30 
cuadros por segundo. En el sistema europeo (CCIR) la duración 
de una línea es de 64 µs, se transmiten 625 líneas por cuadro y 25 
cuadros por segundo. 
. En la figura se muestra que 
durante el barrido de la linea la 
señal que activa los píxeles 
modulando la intensidad del haz 
de electrones varia entre un nivel 
75 (negro) y un nivel 12,5 
(blanco). Durante el tiempo de 
retroceso del haz de envian 
impulsos de sincronismo. 
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7.3.- PANTALLAS DE PLASMA 
Las pantallas de plasma (PDP, Plasma Display Panel) son un tipo de 
pantallas planas de televisión, normalmente de gran tamaño (mayores 
que 30 pulgadas), que contienen en su interior pequeñas celdas que 
contienen una mezcla de gases en los que se provoca una descarga 
(plasma) para que emitan luz. 
 
El principio de funcionamiento de este tipo de pantallas fue propuesto 
por el húngaro K. Tihany en 1936, y la primera pantalla plana de 
plasma, de color naranja, se creó en 1964 por D. Bitzer en la 
Universidad de Illinois utilizada como monitor de ordenador. 
 
En 1992 Fujitsu desarrolló la primera pantalla en color de 21 pulgadas 
y en 1997 Pioneer inició la comercialización de estas pantallas para 
equipos de televisión. 
 
Hasta los primeros años de la década de los 2000 las pantallas de 
plasma fueron las más populares para sistemas de TV de alta 
definición, pero actualmente están sufriendo la competencia de las 
pantallas LCD. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
El elemento clave de esta tecnología son las celdas que funcionan de forma similar a un tubo 
fluorescente. Cada celda contiene una mezcla de gases que al aplicarle unas determinadas 
tensiones se ioniza y crea un plasma. De ahí el nombre de pantalla de plasma. 
 
Se denomina plasma al cuarto estado de agregación de la materia, que se añade a los estados de 
gas, líquido y sólido. Es un estado fluido similar al gas pero en el que una determinada 
proporción de sus partículas están cargadas eléctricamente. 
 
Cuando se aplica tensión, los electrodos desprenden electrones 
que son acelerados por una tensión positiva aplicada al otro 
electrodo. Estos electrones chocan con átomos de los gases 
presentes, los cuales se ionizan y se suman a la corriente 
inicial. Se dice que se crea un plasma. Entre los gases también 
se encuentran átomos de mercurio que son excitados por 
choques y al volver al estado inicial emiten un fotón 
ultravioleta. 
 
Los átomos de fósforo presentes en las paredes de la celda 
absorben los fotones ultravioletas y emiten fotones en el 
espectro visible (según el fósforo, en azul, verde o rojo). 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
En la pantalla de plasma cada pixel de color está formado 
por tres subpíxeles, uno azul, otro verde y otro rojo, que 
pueden ser accedidos individualmente mediante unos 
electrodos organizados por filas y columnas. 
 
La intensidad de luz producida por 
cada pixel se controla por la tensión 
aplicada a los electrodos del píxel. 
 
La combinación de estos tres 
colores primarios permite 
reproducir todos los colores del 
espectro visible, tal como ocurre en 
los televisores de color basados en 
el TRC. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
Características de las pantallas de plasma (1) 
 
Ventajas 
 
Las pantallas de plasma tienen una alta luminosidad (más de 1000 lumenes/m2) y una 
amplia gama de colores. 
 
Presentan una relación de contraste muy alta, hasta ahora mayor que sus competidoras. La 
relación de contraste se define como la relación entre el píxel más luminoso y el menos 
luminoso de una imagen en un momento dado. 
 
También presentan un “negro” muy profundo, mucho mejor que las otras tecnologías, que 
es producido por la ausencia de excitación de los píxeles implicados. 
 
Es una tecnología adecuada para hacer pantallas grandes (hasta de 3,8 m de diagonal), pero 
no para pantallas pequeñas debido a las dificultades tecnológicas para reducir el tamaño de 
las celdas. 
 
Tiene un gran ángulo de visión desde la perpendicular a la pantalla. 
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Características de las pantallas de plasma (2) 
 
Inconvenientes 
 
Las pantallas de plasma tienen un coste de fabricación grande. 
 
Presentan una eficiencia energética peor que sus competidoras, en especial las de LCD. 
Pueden consumir del orden de los 400 W. 
 
Solían presentar el efecto de “pantalla quemada” cuando se mostraban imágenes estáticas 
durante mucho tiempo. Esto de debía al desgaste de los fósforos implicados que perdían 
luminosidad. Actualmente este problema ya ha sido superado. 
 
No trabajan bien en altitudes muy altas debido al diferencial de presión entre los gases de 
las celdas y la presión atmosférica. 
 
Fuerte emisión de radiacióninfrarroja que puede causar interferencias en equipos 
electrónicos. 
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7.4.- PANTALLAS DE CRISTAL LÍQUIDO (LCD) 
La pantalla de cristal líquido (LCD, Liquid Crystal Display) es una 
pantalla plana que utiliza las propiedades de modulación de la luz 
que presentan los cristales líquidos. Se usan también en una gran 
variedad de aplicaciones, como monitores de ordenadores, relojes, 
calculadoras, teléfonos, etc, ya que permiten una gran variedad de 
tamaños y presentan una alta eficiencia energética. 
Los cristales líquidos fueron descubiertos por el austríaco F. Reinitzer 
en 1888 en el colesterol extraido de zanahorias. 
El primer dispositivo que permitía el control electrónico de la luz 
reflejada por un cristal líquido fue creado en la RCA por G. 
Heilmeier en 1964 usando el sistema DMS (Dynamic Scattering 
Method). 
En 1970 se crearon los sistemas basados en cristales líquidos 
nemàticos (TN, Twisted Nematic) que eran más eficientes que el 
DMS y INIXCO creó en 1971 el primer reloj basado en este material. 
En 1986 NEC comercializó el primer ordenador portatil LCD. En 2002 los monitores LCD 
sobrepasaron en ventas a los monitores de tubos de rayos catódicos. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
Es un material que, al igual que un líquido, fluye y se adapta a la forma del recipiente, 
pero cuyas moléculas, que suelen ser alargadas o en forma de disco, guardan una 
cierta ordenación entre sí de forma similar a lo que ocurre en los cristales sólidos. 
Hay tres tipos de cristales líquidos: nemáticos, esmécticos y colestéricos. En los 
nemáticos las moléculas exhiben una orientación definida de su eje longitudinal pero 
desorden entre ellas. En los esmécticos, además de exhibir una orientación definida 
estan organizadas en planos paralelos entre sí. En los colestéricos, las moléculas están 
organizadas por planos, pero en cada plano el eje de las moléculas es paralelo al 
plano en lugar de perpendicular como en los esmécticos. 
El tipo de cristal líquido que se utiliza en las pantallas es del tipo nemático 
girado (Twisted Nematic, TN). En este caso el cristal líquido se encierra entre 
dos placas transparentes paralelas, que con tratamiento adecuado en su 
superficie (microsurcos) consiguen que las moléculas del cristal líquido 
tengan su eje longitudinal paralelo a la placa siguiendo una dirección 
determinada. Las direcciones marcadas por las dos placas son 
perpendiculares entre sí lo que provoca que las moléculas giren 90º entre una 
placa y la otra. 
El cristal líquido 
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Una propiedad muy importante del cristal 
nemático girado es que hace girar 90º el vector 
de polarización de la luz, como si fuese una 
guia de ondas. 
Cuando se aplica una tensión entre las placas se 
crea un campo eléctrico que obliga a las 
moléculas a alinearse con el campo de forma 
perpendicular a las placas. Se pierde el efecto 
de rotación de la polarización de la luz. 
El principio de funcionamiento de las pantallas 
de cristal líquido se ilustra en la figura: la luz 
generada por una fuente se hace pasar por un 
polarizador que permite el paso del vector 
vertical. Luego atraviesa la capa de cristal 
líquido y el vector gira 90º y se hace horizontal. 
Finalmente hay un segundo polarizador 
horizontal que permite el paso de esta luz. 
Cuando la capa de cristal líquido no rota la luz 
el segundo polarizador la bloquea. 
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Matrices pasivas de cristal líquido 
Una forma de visualizar caracteres en una pantalla de 
cristal líquido es mediante matrices pasivas. 
La luz ambiente que ilumina la pantalla puede ser 
reflejada por un espejo (reflector) del fondo de la 
pantalla o bien puede ser bloqueada en una cierta área 
que se verá oscura en la pantalla. La figura ilustra este 
comportamiento. 
Cuando se aplica tensión a un segmento de un 
electrodo transparente de la superficie frontal se 
impide la rotación de la luz, que es bloqueada por el 
polarizador posterior y no llega al espejo. 
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Matrices activas de cristal líquido 
Las matrices pasivas LCD no son adecuadas para controlar los 
píxeles de una pantalla de televisión. Tienen un tiempo de retraso 
elevado que dificulta la visualización de movimientos rápidos. 
En estas aplicaciones se usan matrices activas LCD (AMLCD). 
Las matrices activas controlan cada pixel de la pantalla a través 
de un transistor y un condensador. Cuando se pone tensión en la 
linea de “scan” el transistor conduce y carga el condensador 
conectado en su drenador con la tensión aplicada en su surtidor 
(Data Line). Posteriormente se desactiva la puerta y el transistor 
pasa a circuito abierto. La carga del condensador se mantiene 
durante un cierto tiempo. 
El transistor se realiza con tecnología TFT (Thin Film Transistor) 
normalmente depositando silicio amorfo sobre el cristal. El 
condensador se realiza depositando un electrodo transparente de 
ITO (Indium Tin Oxide) en el substrato del TFT y la otra placa es 
la del substrato del filtro de color. 
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Para crear imágenes de televión se requiere 
poder obtener una escala de grises entre el 
negro y el blanco. El cristal líquido permite 
una transmisión gradual de la luz que es 
controlada por la tensión aplicada al cristal 
líquido. 
El condensador de la matriz activa mantiene la 
tensión del pixel durante un tiempo y permite 
actualizar la pantalla a un ritmo mucho mayor 
que en las pantallas de matriz pasiva. 
En la figura inferior se muestra como se 
controla una matriz de 3 x 3 píxeles. Se realiza 
por líneas, aplicando una tensión de 20V que 
activa a ON los transistores de la línea, y una 
vez activos carga cada condensador de los 
píxeles de la línea a la tensión “Data Line” 
correspondiente. 
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Estructura de una pantalla TFT-LCD 
Cada pixel de color está formado por tres sub-
píxeles (R, G, B). La combinación de estos tres 
colores primarios proporciona el color del 
pixel. 
Una lámpara posterior seguida de un difusor 
para uniformizar la iluminación genera la luz 
que será enviada hacia fuera atravesando las 
diferentes capas de la pantalla. 
Esta luz pasa por un primer polarizador 
(horizontal), luego atraviesa el cristal (que tiene 
microsurcos horizontales para ordenar las 
moléculas de CL) y que contiene los TFT y los 
electrodos transparentes de ITO de cada pixel. 
Luego viene la capa de cristal líquido y a 
continuación el otro cristal (con microsurcos 
verticales) y el filtro de color, y finalmente el 
segundo polarizador (vertidal). 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
En esta figura se presenta una sección de una pantalla plana mostrando otros detalles, 
como los electrodos de ITO entre los que está el cristal líquido y a los que se aplica la 
tensión para controlar la transmisión de la luz posterior. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
Pantallas LED-LCD 
Estas pantallas utilizan LED’s para generar la iluminación posterior en 
lugar de las lámparas fluorescentes habituales (CCFL, Cold Cathode 
Fluorescent Lamp). Esta iluminación posterior permite una pantalla más 
delgada, un menor consumo de potencia, y un mejor contraste. En 
particular, la tecnica “dynamic local dimming” permite iluminar de 
forma diferente diversas áreas para aumentar la relación de contrate entre 
areas iluminadas y areas oscuras. 
Variantes de pantallas LCD 
Pantallas IPS-LCD 
Estas pantalla IPS (In-Plane Switching) 
aplican el campo eléctrico al cristal líquido 
de forma paralela a la pantalla. Esta técnica 
mejoró el ángulo de visión y mejoró la 
calidad de color, pero a costa de aumentar 
su consumo de energía. 
Dispositivos optoelectrónicosTema 7: Pantallas electrónicas 
Suelen ser las pantallas que tienen un consumo energético menor. Esto las hace atractivas 
para los dispositivos portátiles. 
 
Suelen ser las pantallas de menor peso lo cual también es importante en portátiles 
 
La tecnología TFT-LCD era más indicada para pantallas pequeñas y medianas que para 
pantallas grandes. Sin embargo, esta limitación se está superando. 
 
Suelen ser pantallas de alto brillo y alta resolución, aunque actualmente la evolución 
tecnológica de las otras tecnologías pone en cuestión esta ventaja. 
 
Suelen presentar una vida útil más elevada que sus competidoras. 
Características de las pantallas LCD 
Ventajas 
Dispositivos optoelectrónicos 
Tema 7: Pantallas electrónicas 
Inconvenientes 
 
Suelen tener un contraste peor que las de plasma, ya que no se consigue un negro “profundo” 
debido a que el cristal líquido no logra un bloqueo perfecto de la luz. Esta característica está 
mejorando en las pantallas LED-LCD. 
 
Solian tener un ángulo de visión inferior a las otras tecnologías, pero es una característica que 
también está mejorando en las últimas variantes. 
 
El tiempo de respuesta de las primeras pantallas era inferior al de las pantallas de plasma, lo 
que era un inconveniente importante en la calidad de las imágenes de movimientos rápidos, 
como los eventos deportivos. En las versiones actuales ha desaparecido en gran parte este 
inconveniente. 
Características de las pantallas LCD 
Dispositivos optoelectrónicos 
Tema 7: Pantallas electrónicas 
7.5.- PANTALLAS OLED 
El diodo orgánico emisor de luz (OLED, Organic Light Emitting Diode) es una tecnología 
lumínica emergente con la que se empiezan a fabricar pantallas planas de televisión, y con la 
posibilidad de realizar pantallas flexibles. También presenta grandes perspectivas de utilización 
en sistemas de iluminación de estado sólido (SSL, Solid State Lighting). 
La electroluminiscencia en materiales orgánicos fue descubierta 
por el francés A. Bernanose en la década de 1950. 
H. Shirakawa publicó en 1977 el descubrimiento de alta 
conductividad en polimeros orgánicos (premio Nobel 2000). 
En 1987 C.W. Tang y S.V.Slyke crearon el primer OLED 
operativo. 
Pioneer crea en 1997 una pantalla de 260.000 colores 
2007: Sony comercializa una TV OLED de 11”. 
2011: Samsung y LG anuncian para 2012 pantallas de 
TV de 55 pulgadas. 
Dispositivos optoelectrónicos 
Tema 7: Pantallas electrónicas 
Semiconductores orgánicos 
Un semiconductor orgánico es un compuesto orgánico, 
basado en átomos de carbono, que presenta propiedades 
semejantes a los semiconductores “inorgánicos”. 
Los compuestos orgánicos suelen ser aislantes, pero en 
algunos casos especiales pueden conducir la electricidad: 
los electrones pueden moverse a lo largo de la molécula en 
orbitales extendidos (enlaces π), y saltar de molécula a 
molécula a traves de mecanismos cuánticos. 
Tienen portadores de carga negativos, equivalentes a los 
electrones, (electrones π*) y portadores positivos, 
equivalentes a los huecos, (electrones π no pareados), y sus 
energías se ordenan en bandas similares a los 
semiconductores: banda de conducción (LUMO, Lowest 
Unoccupied Molecular Orbital ), banda de valencia 
(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) y banda 
prohibida. También se pueden dopar para tener exceso de 
electrones (dopado N) o de huecos (dopado P). 
Dispositivos optoelectrónicos 
Tema 7: Pantallas electrónicas 
Los OLEDs se realizan con dos tipos de semiconductores orgánicos: las moléculas pequeñas 
(SM-OLED, Small Molecules) y los polímeros electroluminiscentes, que son cadenas largas. 
Los SM-OLED son cristales de moléculas pequeñas orgánicas electroluminiscentes que 
contienen orbitales π deslocalizados. Por ejemplo triarilamina TPD, Alq3, NPB, NPD, ... 
Presentan alta eficiencia y estabilidad. Su realización implica evaporación térmica en el vacío, 
lo que las limita a pantallas pequeñas. Se realizan estructuras multicapa bien definidas. 
Dispositivos optoelectrónicos 
Tema 7: Pantallas electrónicas 
Los polímeros electroluminiscentes PLEDs (Polymer-
LED) como el polifenilenovinileno (R-PPV), polifluoreno 
(PF), polianilina (PANI:PSS),... Son cadenas orgánicas 
largas cuyos orbitales más externos son extendidos a toda 
la molécula y presentan bandas de energía. 
Su tecnología se realiza a través de disoluciones que es 
muy adecuada para pantallas grandes. Previsiblemente 
será de muy bajo coste permitiendo el uso de una técnica 
derivada de los inyectores de tinta de las impresoras. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
Estructura básica 
Aunque hay diversas realizaciones, la estructura más utilizada en las pantallas actuales por 
tener mayor eficiencia lumínica es la mostrada en la figura: Una estructura de 4 capas entre 
dos sustratos. Las capas activas son un electrodo transparente superior (cátodo), una capa de 
polímero emisiva, una capa de polímero conductiva, y un electrodo posterior (ánodo). Con 
un espesor total de 0,55 µm. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
Principio de funcionamiento 
La emisión de luz se produce en la capa emisiva de 
polímero por una transición de un electrón desde un nivel 
alto (nivel LUMO) a un nivel bajo (nivel HOMO). 
 
El cátodo está realizado con un metal que tiene una 
función trabajo pequeña, como el bario y el calcio , y que 
es capaz de inyectar electrones en el nivel LUMO de la 
capa emisiva. 
 
El ánodo está realizado con un metal transparente como el 
ITO que tiene una función trabajo elevada y que inyecta 
“huecos” a la capa conductiva. 
Las capas emisiva y conductiva están 
formadas por polímeros orgánicos 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
La estructura de un OLED basado en Moléculas Pequeñas es ligeramente diferente de la 
basada en polímeros. En la figura se muestran ambas estructuras. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
Matrices pasivas en pantallas OLED (PMOLED) 
Una forma de activar los diodos orgánicos de las pantallas OLED es mediante matrices 
pasivas: se activan los cátodos de una línea aplicando la correspondiente tensión, y las 
tensiones aplicadas a los ánodos de los diodos provocaran una determinada corriente en cada 
diodo que emitirá más o menos luz. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
Matrices activas en pantallas OLED (AMOLED) 
Las matrices activas permiten polarizar cada pixel 
individualmente de forma parecida a como se hace en las 
matrices activas de las pantallas TFT-LCD. 
 
En la figura superior se muestra el circuito de activación de 
un OLED. Cuando se activa la línea “select” se conmuta a 
ON el transistor T2. A través de este transistor se pasa la 
tensión presente en “dataline” al condensador de puerta del 
transistor T1, y esta tensión permanece en este condensador 
despues que T2 conmute a OFF. La tensión en la puerta de 
T1 fija la corriente de drenador de este transistor, que es la 
que activa al OLED. 
 
Estos transistores son TFT (Thin Film Transistors) 
depositados sobre un sustrato. La principal ventaja de este 
método de activación de la pantalla es que evita los altos 
picos de corriente de las pantallas de matriz pasiva. Y esto 
lleva consigo a un consumo eléctrico menor. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
Arquitecturas de pantallas 
Pantallas de emisión frontal (Top-emitting OLED): El sustrato es opaco 
o reflexivo. Son los habituales para AMOLEDs. 
 
Pantallas transparentes (TOLEDs, Transparent OLEDs): tienen todos 
sus electrodos transparentes. Cuando los OLEDs estan OFF la pantalla 
es transparente. Cuando ON la imagen sale por las dos caras. Posible 
aplicación en pantallas HUD (Heads Up Displays). 
 
Pantallas OLED plegables (FOLEDs, Foldable OLEDs): Los sustratos 
son de plástico o de láminas metalicas. Son muy flexibles, ligeras y 
duraderas. Podrian tener aplicaciónen “ropa inteligente”, en teléfonos 
móviles, PDA, …que suelen estropearse por rotura de pantalla. 
 
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OLEDs de heterounión gradual 
(Heterojunction Graded OLEDs): realiza una 
sola capa orgánica combinando 
gradualmente la composición de la capa 
HTM (transport holes material), y de la capa 
ETM (electron transport material) y 
manteniendo constante la composición de la 
capa emisiva. Disminuye el coste de 
fabricación y mejora la eficiencia. 
Pantallas de píxeles apilados (SOLEDs, Staked 
OLEDs): Apilan el oled rojo, el verde y el azul 
uno encima de otro. Aumenta la resolución de la 
pantalla y mejora la calidad del color 
 
OLEDs blancos (White OLEDs): son OLEDS que emiten 
luz blanca más brillante, más uniforme y más eficiente que 
la emitida por los tubos fluorescentes. Podrian reemplazar 
en el futuro a la iluminación con fluorescentes. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
Ventajas de las pantallas OLED 
Pantallas más delgadas y flexibles que las LCD y las de plasma 
 
Mayor brillo y contraste, debido en parte a que los OLED emiten luz 
 
Menor consumo. No tienen necesidad de una iluminación posterior permanente. Los 
píxeles negros no consumen energía ya que los oled estan apagados. 
 
Mejor visión en ambientes iluminados por ser emisores de luz, y mejor ángulo de 
visión. 
 
Nuevas posibilidades al poder ser las pantallas flexibles. 
 
Prometen bajos costes de producción cuando la tecnología madure, 
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Inconvenientes pantallas OLED 
Tiempos de vida cortos de las capas azules (las rojas y verdes no tienen este problema. 
Aunque se anuncian mejoras, actualmente las capas azules duran unas 14.000 horas, 
mucho menos que las 60.000 de los LCD . 
 
Degradación con el agua de los materiales orgánicos. 
 
El coste actual es muy elevado, debido a que aun estan casi en fase de investigación. 
 
Mal balance de color debido a la más rápida degradación de la capa azul que las capas 
roja y verde. 
 
Sensibilidad a la radiación ultravioleta que degrada los materiales orgánicos. 
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7.6.- PROYECTORES DE VIDEO 
Un proyector de video es un proyector de imagen que recibe 
una señal de video y proyecta la correspondiente imagen en 
una pantalla usando un sistema de lentes. Se utilizan en 
muchas aplicaciones como presentaciones en conferencias, en 
educación, en “home theater”, y en conciertos. 
 
Los principales parámetros de un proyector son su resolución 
[SVGA: 800x600, XGA: 1024x768, 720p: 1280x720, o 
1080p: 1920x1080 píxels] y la potencia luminosa de salida 
requerida (puede variar entre 1500 y 4000 lúmenes 
dependiendo del tamaño de la pantalla y de las condiciones de 
iluminación de la sala). 
 
Las principales tecnologías utilizadas son: el tubo de rayos 
catódicos (en el pasado), proyectores LCD, proyectores DLP, 
y proyectores Cristal Líquido sobre silicio (LCoS). 
Actualmente está emergiendo la tecnología de “pico-
proyectores” para dispositivos portátiles. 
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PROYECTORES LCD 
En la figura se muestra el esquema de un proyector de video LCD. Consiste en una lámpara de 
mercurio de alta presión que genera una luz blanca muy intensa. Esta luz es enviada a un espejo 
dicroico que permite la transmisión de la radiación roja y refleja las otras longitudes de onda. La 
luz reflejada se envía a un segundo espejo dicroico que transmite la luz azul y refleja el resto, del 
que se obtiene la luz verde. A través de espejos se envía cada una de estas componentes 
luminosas a un núcleo central a través de una pantalla LCD específica para cada color que 
genera los píxeles rojos, verdes y azules de la imagen global. Estas imágenes se recombinan en 
un prisma que está en el núcleo el cual envía la imagen a la pantalla a través de una lente de 
projección. 
Este proyector fue inventado 
por Gene Dolgoff (patente en 
1987). 
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PROYECTORES DLP (Digital Light Processing) 
Los proyectores DLP se basan en un chip MEMS 
(Micro Electro Mechanical System) denominado 
DMD (Digital Micromirror Device) formado por 
tantos microespejos como píxeles tiene la imagen en 
la pantalla (puede superar el millón). 
Cada espejo tiene dos posiciones: ON y OFF 
dependiendo de su inclinación que es controlada por 
la tensión aplicada a cada espejo. En la posición ON 
transmite el pixel a la pantalla reflejando la luz que 
incide sobre el, y en la posición OFF bloquea su 
transmisión. 
Una luz blanca es generada por una 
lámpara y la envia al DMD a través 
de una “rueda de color” que gira a 
gran velocidad y que contiene los tres 
colores primarios: rojo, verde y azul. 
Su salida se envia al DMD, y se 
proyecta su imagen en la pantalla. 
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Tema 7: Pantallas electrónicas 
Los espejos pueden conmutar de ON a OFF mas de 1000 veces por 
segundo. El brillo del píxel se controla mediante la duración de los 
tiempos en que está en ON. 
Un sistema alternativo a la rueda de color es mediante 3 chips DMD: 
mediante espejos dicroicos la luz blanca se separa en los tres primarios 
(como en los proyectores LCD) y cada color se envia a un DMD 
específico. Sus salidas se recombinan para dar la imagen en la pantalla. 
Este proyector fue desarrollado por Larry Hornbeck de Texas Instruments 
y esta tecnología es propiedad de esta empresa. 
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PROYECTORES LCoS (Liquid Cristall on Silicon) 
En las figuras adjuntas se muestra el esquema general 
de este sistema de proyección. La luz generada por 
una lámpara se divide en tres componentes, roja, azul 
y verde, mediante un sistema de espejos dicroicos. 
 
La componente roja se envia a un chip LCoS cuya 
salida es la componente de este color de la imagen 
final. Lo mismo se hace con las componentes azul y 
roja. Finalmente las tres componentes se recombinan 
en un prisma que envia a la pantalla a través de un 
sistema de lentes la imagen final. 
 
En la figura inferior se muestran los dos 
polarizadores (rectángulos blancos) que se requieren 
en un sistema de cristal líquido y que son externos al 
chip LCoS. 
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El chip LCoS funciona en forma reflexiva: cuando el 
pixel de cristal líquido deja pasar la luz que incide 
sobre él, ésta se refleja en un “espejo” posterior y 
vuelve a salir por la superficie frontal. Cuando el 
cristal líquido bloquea la transmisión de la luz, no hay 
reflexión. 
 
En la figura inferior se muestra la estructura del 
LCoS. Nótese que los polarizadores son externos al 
chip, y que éste está formado por un electrodo 
transparente en la superficie frontal y una capa 
reflexiva después del cristal líquido. 
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COMPARACIÓN ENTRE LAS DISTINTAS TECNOLOGÍAS 
La fuerte competencia entre las diferentes tecnologías suele hacer obsoletas las ventajas e 
inconvenientes que presentaba cada tecnología hace unos años. Cada tecnología ha ido 
superando sus limitaciones iniciales. El gran beneficiario de esta superación es el usuario final 
del producto. 
Algunas características que han caracterizado en el pasado las diferentes tecnologías han sido: 
Proyectores LCD: mejor gama de color que la DLP pero peor contraste. Necesidad de filtros de 
aire para evitar el efecto del polvo sobre los paneles LCD. Pixelación de la imagen por espacios 
de separación entre píxels (efector screendoor). 
Proyectores DLP: Mayor contraste y más ligeros que LCD. No requiere filtros de aire por estar 
el DMD sellado. Efecto arco iris (rainbow effect) debido a la aparición secuencial de colores en 
la pantalla por la rueda de color. Efecto “dithering” debido a que la escala de grises se consigue 
regulandoel tiempo ON de los espejos que conmutan rápidamente entre ON y OFF. 
Proyectores LCoS: no suele presentar efectos de pixelación en la imagen como en los LCD ni 
efecto arco iris como en los DLP. Tiene peor contraste que en los DLP. Las lámparas del 
sistema LCoS suelen tener una vida menor (1000 – 1500 horas). 
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PICO PROYECTORES 
El pico proyector (tambien denominado hand held projector) es una tecnología emergente (la 
primera demostración pública fue en 2006) para permitir que dispositivos portátiles puedan 
proyectar imagenes en una pantalla (o pared). Actualmente se consiguen proyectar imágenes de 
hasta 50 pulgadas sobre una pared, aunque presentan una calidad deficiente bajo iluminación 
habitual. 
El principal reto de esta nueva tecnología es que el proyector debe alimentarse desde la batería 
del dispositivo portátil que suele ser de baja capacidad. Por estos, las soluciones que se ensayan 
consisten en substituir la lámpara por LEDs o láseres que tienen un bajo consumo de potencia. 
Las realizaciones actuales de pico proyectores 
se basan en las tres tecnologías de 
videoproyectores: LCD, DLP y LCoS, con 
LEDs o láseres como fuente de iluminación, y 
con rueda de color o tres dispositivos. 
También está en fase experimental un sistema 
basado en láser que genera la imagen punto a 
punto como ocurría en los antiguos tubos de 
rayos catódicos. 
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