Los televisores del mundo

Primeros televisores de mundo

Los televisores que se pueden considerar comerciales fueron de tipo mecánico y se basaban en un disco giratorio, el disco de Nipkow, (patentado por el ingeniero alemán Marció en 1884) que contenía una serie de agujeros dispuestos en espiral y que permitían realizar una exploración "línea por línea" a una imagen fuertemente iluminada. La resolución de los primeros sistemas mecánicos era de 30 líneas a 12 cuadros pero fueron posteriormente mejoradas hasta alcanzar cientos de líneas de resolución e inclusive incluir color.

La televisión mecánica fue comercializada desde 1928 a 1934 en el Reino Unido, Estados Unidos, y Rusia. Los primeros televisores comerciales vendidos por Baird en Reino Unido en 1928 fueron radios que venían con un aditamento para televisión consistente en un tubo de Neón detrás de un disco de Nipkow y producían una imagen del tamaño de una estampilla, ampliado al doble por una lente. El "Televisor" Baird estaba también disponible sin la radio. El Televisor vendido entre 1930 y 1933 es considerado el primer televisor comercial, alcanzando varios miles de unidades vendidas.

El sistema mecánico fue pronto desplazado por el uso del CRT (tubo de rayos catódicos) como elemento generador de imágenes, que permitía alcanzar mejores resoluciones y velocidades de exploración. Además al no tener elementos mecánicos, el tiempo vida era mucho mayor.

El primer televisor totalmente electrónico (sin elementos mecánicos para generación de la imagen) con tubo de rayos catódicos fue manufacturado por Telefunken en Alemania en 1934, seguido de otros fabricantes en Francia (1936), Gran Bretaña (1936), y Estados Unidos (1938).

Se estima que antes de la II Guerra Mundial se fabricaron en Gran Bretaña unos 19.000 aparatos y en Alemania unos 1.600.

Ya en las épocas tempranas del CRT se empezaron a idear sistemas de transmisión en color, pero no fue hasta el desarrollo de los tubos de rayos catódicos con 3 cañones, que se empezaron a fabricar masivamente televisores en color totalmente electrónicos.

En la década del 70, los televisores en color fueron ampliamente difundidos y empezaron a comercializarse en los países desarrollados. La premisa de compatibilidad con los sistemas monocromáticos permitió que ambos tipos de televisores convivieran de forma armoniosa hasta nuestros días.

La electrónica de los televisores ha ido evolucionando conforme avanzaba la electrónica en general. Los primeros televisores usaban tubos al vacío y luego transistores. Más recientemente se empezaron a usar circuitos integrados desarrollándose algunos circuitos ex proceso para las funciones específicas para el funcionamiento del televisor. A finales del siglo XX comenzaron a desarrollarse pantallas de reproducción de imagen que no usaban el TRC. En la primera década del siglo XXI el tubo desapareció dando paso a televisores con pantallas planas de diferentes tecnologías, que aún no logrando una calidad de imagen similar a la lograda por el TRC, permitían hacer unos aparatos de volumen mucho menor, casi sin fondo, y de unas líneas estéticas muy atractivas que fueron copando el mercado mientras los fabricantes dejaban de producir televisores con tubo de imagen.

El tubo de imagen fue sustituido por pantallas de tecnología de Plasma, LCD, LCD retro iluminado con LED y OLED, a la par que los sistemas de transmisión se cambiaban a sistemas digitales, bien mediante la distribución por cable, satélite y la distribución terrestre mediante la TDT.

A finales de la primera década del siglo XXI, con el desarrollo de internet aparecen los televisores conectables y se comienza a hablar de la "Televisión híbrida" que comparte la recepción convencional con el acceso a la red de redes para visualizar contenidos audiovisuales o de cualquier otro tipo abriendo nuevas áreas de servicio.

Se han desarrollado también sistemas de representación en 3D (tres dimensiones) y mejoras en el sonido. Los televisores llegan a poder mostrar varias imágenes o contenidos diferentes a la vez en sus pantallas y a poder realizar grabaciones de contenidos sin necesidad de elementos externos.

Reproducción de negros de última generación ante de los de color

La dificultad de la reproducción del negro verdadero es una de las áreas más comprometidas en la representación de una imagen en una pantalla de televisión. Los bajos niveles de luminancia que generan los negros, o grises muy oscuros, son difíciles de conseguir debido la utilización de retro iluminación o niveles de cebado de los plasmas. Las áreas oscuras de las imágenes representadas carecen de rango en los negros, quedando estos anulados (convertidos en grises) distinción entre unos niveles y otros, dando lugar a artificios y ruido.

Los TRC tienen un nivel mínimo de excitación de los luninofosforos que proporcionan un negro aceptable. No ocurre lo mismo en los plasmas y menos aún en las pantallas LCD que precisan retro iluminación lo que hace que no se logre nunca tener la pantalla oscura. La tecnología OLED, al ser cada píxel un emisor individual, puede reproducir una gama de negro muy reales, ya que se lograr apagar totalmente el emisor.

Reproducción del color en niveles bajos de luz

La reproducción del color en imágenes con áreas de muy poca luminancia es un de los puntos más difíciles para la reproducción de una imagen. En un sistema de TV el color surge de la mezcla de tres luces correspondientes a tres colores diferentes (denominados "colores primarios”: Rojo, Verde y Azul) los escasos niveles de luminancia hacen que esa mezcla no pueda ser correcta al caer en las zonas no lineales de los emisores de luz.

Este fenómeno, muy relacionado con la reproducción real de los negros, precisa de sistemas de reproducción muy lineales en el extremo de baja luminancia. Las tecnologías de plasma y LCD no tienen estas características por su propia base tecnológica, que en el TRC se podían encontrar con eficiencia suficiente y que la tecnología OLED, por el mismo motivo que el expuesto anteriormente, cubre de una manera eficiente.

Anchura del rango dinámico

Para que una imagen pueda verse clara y nítida se deben de poder reproducir todos los niveles de luz contenidos en la misma. Niveles de luz que en la mezcla de los tres colores básicos dan toda la gama de colores que se deben representar.

Desde el apagado absoluto que nos proporciona un negro real hasta el encendido a pleno brillo para un blanco, tenemos toda la gama de niveles a reproducir. La linealidad, muy crítica en los extremos, de los elementos que las diferentes tecnologías utilizan para la representación de la imagen es la que da cuerpo al rango dinámico. Los tubos de rayos catódicos mantienen una curva característica, denominada gamma, que se debía de compensar (se hace en la emisora) para lograr una respuesta lineal óptima.

Los sistemas de plasma y LCD tienen una respuesta no lineal y con una relación de contraste muy pobre lo que hace que si ancho dinámico sea pequeño. La tecnología OLED logra un buen resultado.

Rápido tiempo de respuesta

La televisión es un sistema de transmisión de imágenes en movimiento. El tiempo de respuesta de las pantallas de reproducción de las imágenes es fundamental para la fidelidad de lo reproducido.

Los cambios rápidos en las imágenes deben ser realizados de tal forma que no supongan retardos y distorsiones o pérdida de resolución. Para ello los tiempos de persistencia y de histéresis de los elementos generadores de la imagen son importantes  Los tiempos de activación y desactivación de los elementos lumínicos son fundamentales para una correcta representación de la imagen en movimiento. Estos tiempos no solo dependen de la tecnología de la pantalla sino también del procesado de la señal. El concepto de tiempo de cambio entre dos niveles de grises, en inglés grey-to-grey switching speed, es el que determina este parámetro.

El tubo de rayos catódicos

El tubo de rayos catódicos, o CRT, fue inventado en 1897 por Ferdinand Braun, un científico alemán, pero no se utilizó hasta la creación de los primeros televisores a finales de la década de 1940. El primer televisor fue creado el 26 de enero de 1926 por John Logie Baird. A pesar de que los CRT que se utilizan en los monitores modernos tuvieron muchas modificaciones que les permitieron mejorar la calidad de la imagen, siguen utilizando los mismos principios básicos.

La primera versión del tubo catódico fue un diodo de cátodo frío, en realidad una modificación del tubo de Crookes con una capa de fósforo sobre el frontal. A este tubo se le llama a veces tubo Braun. La primera versión que utilizaba un cátodo caliente fue desarrollada por J. B. Johnson y H. W. Weinhart de la sociedad Western Electric. Este producto se comercializó en 1922.

El TRC se divide en cuello, campana, pantalla.

Cuello

En el cuello encontramos como primer componente el filamento, el cual es el responsable de calentar al cátodo que es el segundo componente, después de este se localiza la grilla de control (G1), la grilla pantalla (G2) y por ultimo la grilla de enfoque (G3) comúnmente llamado foco, todas estas tienen la función especifica de acelerar al haz de electrones para que este llegue a impactar en la superficie del fósforo con el cual se produce la iluminación del punto en la pantalla del TRC.

Campana

Dentro de la campana se encuentra el ánodo, el cual atrae a los electrones generados en el cátodo y los hace estrellarse a gran velocidad contra la pantalla que se encuentra recubierta de fósforo, la cual al ser golpeada por los electrones genera una luz brillante, misma que formara las imágenes. Por fuera en la zona de la campana esta recubierta de una pintura negra llamada ACUADAC que es la maza del TRC de esta manera se forma un capacitor entre la maza ( acuadac) y la parte interna del tubo, el vidrio actúa como dieléctrico. Entre el cuello y la campana en el lado exterior se encuentran las bobinas de deflexión (yugo), la misma tiene la función de desviar los electrones produciendo un barrido en toda la superficie de la pantalla.

Pantalla

En la pantalla se localiza la máscara de sombra, la cual es la encargada de lograr que cada cañón de color(R G B) excite únicamente a los puntos de color que corresponda. Esta puede ser de tipo convencional o tipo Wega Trinitron utilizados por los televisores Sony Finalmente se localiza el fósforo de colores rojo, verde, azul, los cuales servirán para formar las imágenes en color pasando desde el negro hasta el blanco simplemente con la combinación de los tres colores primarios.

Una pantalla de cristal líquido o LCD 

Una pantalla de cristal líquido o LCD (sigla del inglés liquid crystal display) es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora. A menudo se utiliza en dispositivos electrónicos de pilas, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica.

Cada píxel de un LCD típicamente consiste de una capa de moléculas alineadas entre dos electrodos transparentes, y dos filtros de polarización, los ejes de transmisión de cada uno que están (en la mayoría de los casos) perpendiculares entre sí. Sin cristal líquido entre el filtro polarizarte, la luz que pasa por el primer filtro sería bloqueada por el segundo (cruzando) polarizador.

La superficie de los electrodos que están en contacto con los materiales de cristal líquido es tratada a fin de ajustar las moléculas de cristal líquido en una dirección en particular. Este tratamiento suele ser normalmente aplicable en una fina capa de polímero que es unidireccionalmente frotada utilizando, por ejemplo, un paño. La dirección de la alineación de cristal líquido se define por la dirección de frotación.

Antes de la aplicación de un campo eléctrico, la orientación de las moléculas de cristal líquido está determinada por la adaptación a las superficies. En un dispositivo twisted nematic, TN (uno de los dispositivos más comunes entre los de cristal líquido), las direcciones de alineación de la superficie de los dos electrodos son perpendiculares entre sí, y así se organizan las moléculas en una estructura helicoidal, o retorcida. Debido a que el material es de cristal líquido birrefringente, la luz que pasa a través de un filtro polarizante se gira por la hélice de cristal líquido que pasa a través de la capa de cristal líquido, lo que le permite pasar por el segundo filtro polarizado. La mitad de la luz incidente es absorbida por el primer filtro polarizarte, pero por lo demás todo el montaje es transparente.

Cuando se aplica un voltaje a través de los electrodos, una fuerza de giro orienta las moléculas de cristal líquido paralelas al campo eléctrico, que distorsiona la estructura helicoidal (esto se puede resistir gracias a las fuerzas elásticas desde que las moléculas están limitadas a las superficies). Esto reduce la rotación de la polarización de la luz incidente, y el dispositivo aparece gris. Si la tensión aplicada es lo suficientemente grande, las moléculas de cristal líquido en el centro de la capa son casi completamente desenrolladas y la polarización de la luz incidente no es rotada ya que pasa a través de la capa de cristal líquido. Esta luz será principalmente polarizada perpendicular al segundo filtro, y por eso será bloqueada y el pixel aparecerá negro. Por el control de la tensión aplicada a través de la capa de cristal líquido en cada píxel, la luz se puede permitir pasar a través de distintas cantidades, constituyéndose los diferentes tonos de gris.

El efecto óptico de un dispositivo twisted nematic (TN) en el estado del voltaje es mucho menos dependiente de las variaciones de espesor del dispositivo que en el estado del voltaje de compensación. Debido a esto, estos dispositivos suelen usarse entre polarizadores cruzados de tal manera que parecen brillantes sin tensión (el ojo es mucho más sensible a las variaciones en el estado oscuro que en el brillante). Estos dispositivos también pueden funcionar en paralelo entre polarizadores, en cuyo caso la luz y la oscuridad son estados invertidos. La tensión de compensación en el estado oscuro de esta configuración aparece enrojecida debido a las pequeñas variaciones de espesor en todo el dispositivo. Tanto el material del cristal líquido como el de la capa de alineación contienen compuestos iónicos. Si un campo eléctrico de una determinada polaridad se aplica durante un período prolongado, este material iónico es atraído hacia la superficie y se degrada el rendimiento del dispositivo. Esto se intenta evitar, ya sea mediante la aplicación de una corriente alterna o por inversión de la polaridad del campo eléctrico que está dirigida al dispositivo (la respuesta de la capa de cristal líquido es idéntica, independientemente de la polaridad de los campos aplicados)

Cuando un dispositivo requiere un gran número de píxeles, no es viable conducir cada dispositivo directamente, así cada píxel requiere un número de electrodos independiente. En cambio, la pantalla es multiplexada. En una pantalla multiplexada, los electrodos de la parte lateral de la pantalla se agrupan junto con los cables (normalmente en columnas), y cada grupo tiene su propia fuente de voltaje. Por otro lado, los electrodos también se agrupan (normalmente en filas), en donde cada grupo obtiene una tensión de sumidero. Los grupos se han diseñado de manera que cada píxel tiene una combinación única y dedicada de fuentes y sumideros. Los circuitos electrónicos o el software que los controla, activa los sumideros en secuencia y controla las fuentes de los píxeles de cada sumidero.

Una pantalla LED 

Una pantalla LED es un dispositivo de salida (interfaz), que muestra datos o información al usuario.
Este tipo de pantallas no deben ser confundidas con las pantallas LCD con Retro iluminación LED, muy usadas actualmente en ordenadores portátiles o monitores (erróneamente llamadas pantallas led).
Está compuesto de paneles o módulos de ledes (diodos emisores de luz) monocromáticos (ledes de un solo color) o policromáticos (formados a su vez por ledes RGB (los colores primarios: rojo, verde y azul de las pantallas o proyectores), u otras configuraciones). Dichos módulos en conjunto forman píxeles y de esta manera se pueden mostrar caracteres, textos, imágenes y hasta vídeo, dependiendo de la complejidad de la pantalla y el dispositivo de control.
Los usos más frecuentes para las pantallas led son: panel

es indicadores, informativos, publicitarios y de alta resolución de vídeo a todo color (en conciertos, actos públicos,...), esto es debido a su gran resistencia al aire libre, su fácil fabricación y mantenimiento y a su poco consumo.

Un problema de las pantallas led es la resolución: Mientras que en un monitor de computadora, de hoy en día, tienes una resolución de 1024x768 píxeles físicos, en una pantalla led de 4x3 metros tienes 192x144 píxeles físicos. Para solucionar esto se desarrolló una tecnología conocida como tecnología de píxel virtual, del inglés Virtual Pixel Technology, que ofrece una mayor resolución de imagen en la misma configuración física mediante algunos conceptos geométricos básicos. Hay técnicas de píxel virtual: geométrico/cuadrado e interpolado.

Así, se dispone de píxeles y subpíxeles formados íntegramente por ledes verdes, rojos y azules, consiguiendo con la mezcla o combinación más de 16 millones de colores.