Funcionamiento de Pantallas LCD y Televisores 3D

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Ing. Horacio D. Vallejo

Editorial

Producción
José María Nieves (Grupo Quark SRL)
Selección y Coordinación:
Ing. Horacio Daniel Vallejo
EDITORIAL QUARK S.R.L.
Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRÓNICA - San Ricardo 2072 (1273) - Capital Federal - Buenos Aires - Argentina - T.E. 4301-8804
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firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son
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total o parcial del material contenido en esta revista, así como
la industrialización y/o comercialización de los aparatos o
ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de
sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de
la Editorial.
Impresión: Talleres Babieca - México

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Editorial

Del Editor al Lector

Con este ejemplar damos un paso más en compañía de los avances tecnológicos.
Desde hace un par de años, las principales tiendas de venta de equipos
electrónicos ofrecen diferentes alternativas en receptores d e TV de alta definición con imágenes en 3D, sin embargo, aún no existe programación específica y continua para que los usuarios puedan disfrutar de series, películas,
eventos deportivos etc. Para poder ver en 3D se deben tener películas que, en
general, vienen en formato Bu-ray.
Si Ud. tuvo la oportunidad de ver una película en 3D en estos tipos de
televisores, habrá notado que el camino por recorrer es aún muy extenso, ya
que parece que uno estuviera viendo la programación como si fuese dentro
“de una pecera”, por más que tenga las mejores lentes y esté en el más tranquilo de los ambientes. La razón es muy simple, fabricar televisores 3D que
no requieran lentes para que el espectador no se canse rápido sigue siendo
muy caro… entonces ¿por qué se venden televisores 3D? ¿el 3D es lo mismo
que el smart TV? Contestamos las dos preguntas al mismo tiempo: un televisor inteligente (smart TV) es aquel que permite una programación interactiva, conexión HDMI para alta definición y una serie de características a las
que los usuarios tardarán en acostumbrarse. Hoy en día se ofrecen muchos
tipos de televisores inteligentes y la gran mayoría vienen con decodificador
integrado para 3D.
En esta obra “intentamos” explicar tanto al técnico como al aficionado
qué es la televisión 3D y cómo son los aparatos que la reproducen, también
se explica cómo funciona una pantalla LCD y de qué manera se encara el
mantenimiento y la reparación de los televisores de última generación. En los
CDs que acompañan a esta obra (y que puede descargar gratis de Internet)
encontrará abundante información tanto teórica como práctica, muy útil para
profundizar conocimientos y para tener herramientas indispensables para el
servicio electrónico.
¡Hasta el mes próximo!

SOBRE LOS 2 CDS Y SU DESCARGA
Ud. podrá descargar de nuestra web 2 CDs: “Curso de Funcionamiento
y Reparación de Televisores de Pantalla Plana” y “200 Fallas Comentadas
en Televisores de Última Generación” que contienen Cursos, Videos,
Tutoriales, Guías de Reparación y Proyectos, etc. Todos los CDs son productos multimedia completos con un costo de mercado equivalente a 8 dólares americanos cada uno y Ud. los puede descargar GRATIS con su número
de serie por ser comprador de este libro. Para realizar la descarga deberá
ingresar a nuestra web: www.webelectronica.com.mx, tendrá que hacer clic
en el ícono password e ingresar la clave “3DLCD”. Tenga este texto cerca
suyo ya que se le hará una pregunta aleatoria sobre el contenido para que
pueda iniciar la descarga.

Funcionamiento de Pantallas Planas y Televisores 3D

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Sumario

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PANTALLAS PLANAS
Y PANTALLAS 3D

Página 2

ULTIMA GENERACIÓN

SUMARIO
DE

CAPÍTULO 1 - CÓMO FUNCIONA
UNA PANTALLA LCD . . . . . . . . . . . .3

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Construcción de la Pantalla LCD . . . . . . . . . . . . . . . .3
Componentes principales de la pantalla LCD . . . . .5
Principio del Cristal Líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Proceso de Frotamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Funcionamiento del Cristal Líquido . . . . . . . . . . . . . .8
Funcionamiento de la Plaqueta Polarizada
del Panel LCD (Obturador) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Funcionamiento de la Película de Alineación . . . . .10
Funcionamiento del Panel LCD . . . . . . . . . . . . . . . .10
El Electrodo Transparente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Tipos de Construcción de Pantalla LCD . . . . . . . . .12
Tipo Nematic Torcido (TN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Tipo Super TN (STN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Tipo Triple STN (TSTN) / Tipo de
Película STN (FSTN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
El Sistema de la pantalla LCD . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Sistema de Matriz de Puntos . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Coloración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Sistemas de Excitación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
El Sistema de Matriz Pasiva . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
El Sistema de Matriz Activa . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Primeras Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Lo Que Debe Recordar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
La Excitación del Sistema de Matriz Activa . . . . . . .19
Mejoramiento de la Tecnología de la Pantalla LCD . . . .22
Características de la Pantalla LCD . . . . . . . . . . . . .22
Sistema Multi-Dominio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Sistema MVA (Alineación Vertical Multi-dominio) . . . . . .25
Sistema IPS (Conmutación In- Plain) . . . . . . . . . . .26
Película Compensada Ópticamente . . . . . . . . . . . .28
Sistema OCB (Birrefringencia
Compensada Ópticamente) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Mejora de la Velocidad de Respuesta . . . . . . . . . . .29
Apéndice 1: Luz Trasera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Apéndice 2: Circuito LVDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

CAPÍTULO 2 - LA TELEVISIÓN 3D . . . .37

2

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Introducción al 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

Principios Físicos de la Visión 3D . . . . . . . . . . . . . .40
Evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Descripción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Sistemas Estereoscópicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Sistemas Autoestereoscópicos . . . . . . . . . . . . . . . .42
Cómo Aumentar el Número de Vistas . . . . . . . . . . .42
Tecnologías Existentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
Métodos de Distribución
Espacial para dar Sensación de 3D . . . . . . . . . . . .44
Los Smart TV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
El Sistema Operativo de los Smart TV . . . . . . . . . .48
Los Televisores 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Tipos de Televisores 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
Televisión Autoestereoscópica . . . . . . . . . . . . . . . . .51
El Sistema WOWvx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
Tecnología de Lentes Multivista . . . . . . . . . . . . . . .53
Matriz de Lentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
2D & 3D Dual Mode
(Compatibilidad entre el Modo 2D y 3D) . . . . . . . .54
Creación de Contenidos 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
Plugins para Programas de Animación 3D . . . . . . .56

CAPÍTULO 3 - FALLAS Y REPARACIÓN
EN TELEVISORES LCD Y 3D . . . . . .57
Lo Primero que debe Saber . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Fallas en los Periféricos de la Pantalla . . . . . . . . . .59
Fallas con Simetría Vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Fallas con Simetría Horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . .62
Fallas en la Pantalla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Fallas en el Filtro Polarizador . . . . . . . . . . . . . . . . .64
Fallas de Construcción del Panel LCD . . . . . . . . . .65
Fallas en el Circuito Electrónico
del Panel LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Fallas de Comunicación y de Pantalla . . . . . . . . . .69
Reparación de la Sección de Audio . . . . . . . . . . . .71
Reparación de la Sección del Conversor A/D . . . . .72
Circuito de Cristal Reset y Puerto de Salida . . . . . .72

CAPÍTULO 4 - 200 FALLAS COMENTADAS EN
PANTALLAS PLANAS Y SMART TV . . . . . .75
Guía de Fallas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75

Colección “Club Saber Electrónica”

Cap 1 - Func LCD.qxd

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Capítulo 1 - Cómo Funciona una Pantalla LCD

En base al manual de entrenamiento TI5110LCD de Sanyo, en este capítulo explicamos
“técnicamente” el funcionamiento de las pantallas planas de LCD con el objeto de
poder brindar parámetros de búsqueda de fallas y su reparación. Aclaramos que este
texto no pretende explicar el funcionamiento del televisor en si, ya que dicho tema se
desarrolló en el tomo 43 de esta Colección.
INTRODUCCIÓN
En varias ediciones de Saber Electrónica
publicamos artículos relacionados con la
construcción y el funcionamiento de las
pantallas planas de LCD usadas en los televisores modernos, también publicamos
tomos de la colección Club Saber
Electrónica sobre este tema. Es por eso que
este trabajo, que es una traducción con
arreglos del manual de entrenamiento
Sanyo TL5110LCD, abreviaremos conceptos
y datos teóricos, dado que está orientado a
técnicos reparadores. Sólo mencionaremos
las principales funciones de cada bloque
y/o elemento y su relación con posibles
fallas.
La pantalla de LCD se usa para mostrar
la señal eléctrica convertida a partir de

datos de imagen en pantalla CRT. Se usan
transistores de película delgada (TFT) conmutados por la señal eléctrica que cambian
la transmisión a luz en pequeños elementos
de imagen (pixeles) del LCD. La pantalla LCD
construye la imagen agrupando estos elementos de cada color RGB.
CONSTRUCCIÓN

DE LA

PANTALLA LCD

Para la descripción de este manual
tomaremos como base los siguientes bloques:
Pantalla LCD: El cristal líquido está empaquetado entre los módulos de plaqueta (TFT
y Común) y se construye el panel LCD. Se
adosa una luz trasera al panel LCD.


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Capítulo 1

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Figura 1


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Cómo Funciona un Televisor LCD
Módulo de plaqueta (electrodo
común): El electrodo común consta de una
plaqueta polarizada, un filtro de color y un
electrodo transparente en una placa de
vidrio. Se forma una película de alineación
en el electrodo transparente.
Módulo de plaqueta (electrodo TFT): El
electrodo TFT consta de una plaqueta polarizada y un electrodo transparente (electrodo de píxel y transistor excitador) en una
placa de vidrio. Se forma una película de alineación en el electrodo transparente.
Para nuestra descripción, el panel LCD y
el obturador LCD son la misma cosa pero el
primero se usa cuando hablamos de su
estructura y el segundo para indicar la función.

COMPONENTES

DE LA PANTALLA

PRINCIPALES

LCD

Vea la figura 1 para referencia de los elementos que componen la pantalla LCD.
Obturador LCD: La tensión de alimentación a los electrodos transparentes entre el
píxel y los lados comunes cambia el arreglo
del cristal líquido. Armando 2 plaquetas
polarizadas, la transferencia de luz desde la
luz trasera se puede controlar mediante la
relación de transparencia del obturador de
LCD.
Cristal líquido: El cristal líquido es un
material cuyo estado está entre sólido y

Figura 2


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Capítulo 1

líquido. Tiene ambas características y generalmente es un líquido turbio blanco.
Sus moléculas normalmente son de un
arreglo comparativamente opaco y cambia a transparente con la aplicación de tensión o calor.
Electrodo transparente (película): El
Obturador LCD se opera mediante tensión
de alimentación derivada de la señal de
video. Para su electrodo de conexión se usa
una película transparente (figura 3).

Película de alineación: Es una película
para arreglar las moléculas de cristal líquido
y está hecha de resina poliamídica.
Plaqueta polarizada: La luz con una
dirección específica pasa a través de una
luz polarizada.
Transistor excitador: El transistor de pelí-

cula delgada (TFT) se usa para excitar el
obturador LCD de cada píxel.
Filtro de color: Es un filtro con 3 colores (R,
G, B) arreglados para cada píxel.
Luz trasera: El cristal líquido no emite luz.
Se necesita una fuente de luz para la
pantalla. La fuente de luz se pone en el lado
trasero del panel LCD y se llama “Luz trasera”
(backlight).
Vea en la figura 2 cómo es la construcción de un display de LCD y detalles del
ensamble.
PRINCIPIO

DEL

CRISTAL LÍQUIDO

¿Qué es un cristal líquido?
Es un material cuyo estado está entre
sólido y líquido. Tiene características tanto

Figura 3

6



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Cómo Funciona una Pantalla LCD
Generalmente se usa el cristal
líquido Nematic .

Figura 4

a) Smectic
Las moléculas están en capas
y dispuestas en paralelo entre
sí. El centro de gravedad está
dispuesto al azar en la capa.
b) Nematic
Las moléculas no están en
capas. Están dispuestas en
paralelo. El centro de gravedad se puede mover libremente alrededor del eje
mayor.

de sólido como de líquido, y generalmente
es un líquido turbio blanco. Sus moléculas
generalmente son opacas y cambian a
transparentes con la aplicación de tensión o
calor.
Casi todos los materiales constan de un
compuesto orgánico que toma la forma de
una vara delgada o una placa plana. Hay 3
tipos de cristal líquido como se muestra en la
figura 4 y dependen de la construcción y
arreglo de las moléculas.

c) Cholesteric
Las moléculas están en capas
y dispuestas en paralelo. La
dirección de disposición del
eje mayor de las capas vecinas se desplaza gradualmente.
A fin de usar el cristal líquido
para pantalla, es necesario
disponer regularmente las
moléculas de Nematic (proceso de frotamiento).
PROCESO

DE

FROTAMIENTO

Después que se ponen sustancias químicas en la placa de vidrio, se endurecen, y
luego la superficie de la placa se frota con
una tela para fijar la dirección de las brechas que se forman. La dirección de disposición de las moléculas se establece en las
brechas.


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Capítulo 1
Figura 5

Este proceso se usa para cambiar las
características de modo que las moléculas
que tocan la superficie frotada están dispuestas según el eje mayor de la dirección
frotada.
Esta película delgada en la placa de
vidrio se llama “película de alineación”.
FUNCIONAMIENTO

DEL

CRISTAL LÍQUIDO

La sustancia química requerida para el
material de cristal líquido es una que reacciona de modo que la dirección del arreglo
cambia de acuerdo con el campo eléctrico
aplicado. En la pantalla LCD, se pone un
cristal líquido entre dos electrodos. Cuando
se aplica tensión entre ellos, se genera un

Figura 6

8

campo eléctrico en el cristal líquido, y las
moléculas de cristal líquido se mueven y
arreglan. La luz trasera aplicada al cristal
líquido pasa o se bloquea de acuerdo con
la disposición de las moléculas, figura 6.
Si se aplica un campo eléctrico de una
fuente externa al cristal líquido, se generarán
dipolos eléctricos que reaccionarán según
la intensidad y la dirección del campo eléctrico.
A través de la operación de estos dipolos
eléctricos y el campo eléctrico, se genera la
potencia de cambio de la dirección de las
moléculas de cristal líquido. Por lo tanto, de
acuerdo con un campo eléctrico externo,
las moléculas de cristal líquido se mueven y
cambian la dirección de horizontal a vertical.



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FUNCIONAMIENTO DE LA PLAQUETA POLARIZADA
DEL PANEL LCD (OBTURADOR)
La luz es una onda electromagnética que
oscila en forma perpendicular a la dirección
de avance. En realidad, las direcciones de

Figura 8

Figura 7

oscilación de toda la luz están mezcladas.
Una plaqueta polarizada sólo deja pasar la
luz en la dirección específica de las varias
direcciones de oscilación que estaban mezcladas. Por lo tanto, sólo se puede extraer la
luz de la misma dirección que la dirección
de polarización de
la plaqueta polarizada,
dejándola
pasar a través de
esta plaqueta polarizada.
O sea, si la dirección
de oscilación de la
luz y la dirección de
una plaqueta polarizada coinciden, la
luz pasará a través
de una plaqueta
polarizada. Además,


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Capítulo 1

si la dirección de una plaqueta polarizada
difiere de la dirección de oscilación de la
luz, la luz no puede pasar a través de una
plaqueta polarizada. Cuando la dirección
de oscilación de una plaqueta polarizada y
la luz se desplazan en 90°, la luz se bloquea
completamente. En las figuras 8 y 9 podemos apreciar este fenómeno. La luz pasa y si
las dos plaquetas están polarizadas en la
misma dirección cuando se las mira, entonces la luz brilla. Sin embargo, si se desplazan
en ángulo recto, la luz se bloquea y la imagen aparece oscura.
FUNCIONAMIENTO

DE LA

PELÍCULA

DE

ALINEACIÓN

El cristal líquido se inserta en películas de
alineación de una placa superior e inferior
que tienen la dirección de surcos desplazados en 90° en la
pantalla LCD. Las
moléculas de cristal
líquido de la placa de
alineación superior se
disponen según la
película de alineación superior. Las
moléculas de cristal
líquido de la placa de
alineación inferior se
disponen según la
película de alineación inferior. La capa
de cristal líquido entre
estas películas de alineación se tuerce
poco a poco y se dispone de modo que

10

se forma una espiral. La luz que entra a través de la primera placa de alineación va a
ser girada su dirección de oscilación en 90°
por la capa de cristal líquido entre las películas de alineación. Ahora la dirección de
oscilación se alinea con la segunda placa
de alineación y la luz pasará. Esta operación
podemos verla graficada en la figura 10.
FUNCIONAMIENTO

DEL

PANEL LCD

En el panel LCD se inserta un cristal líquido
y se lo encierra entre dos placas de vidrio. La
plaqueta polarizada, el electrodo transparente, y la película de alineación se forman
en estas placas de vidrio. La luz puede pasar
o bloquearse suministrando tensión o no a
este panel LCD.


Figura 9


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Figura 10

Si no se suministra tensión (llave apagada), las moléculas de cristal líquido son
desplazadas en 90° lateralmente y se disponen en espiral. La dirección de oscilación de
la luz que pasó por la plaqueta polarizada
superior es cambiada por la disposición de
la molécula de cristal líquido girada. Por lo
tanto, la dirección de una plaqueta polarizada y la dirección de oscilación de la luz
que es desplazada en 90° es la misma, y
esta luz ahora puede pasar a través de una
plaqueta polarizada. Esta es la condición de
obturador activado del cristal líquido y el
panel LCD (obturador LCD) deja pasar la luz.
Por el contrario, en la condición de suministro de tensión (llave encendida), las moléculas de cristal líquido se disponen en una
línea a 90° con respecto a la placa de vidrio.
Dado que las moléculas verticales de cristal
líquido no afectan la dirección oscilante de
la luz, la luz que pasó a través de la placa

polarizada superior pasa como está sin
cambiar la dirección de oscilación. Dado
que la dirección de oscilación de esta luz
difiere de la dirección de la plaqueta polarizada inferior que está desplazada en 90°, la
luz choca con esta plaqueta polarizada y no
puede pasar. Esta es la condición de obturador desactivado del cristal líquido y el
panel LCD (obturador LCD) bloquea la luz.
Esta es la estructura básica (activada-desactivada de la luz por el obturador LCD) de
un panel LCD. Es una estructura tipo emparedado de lados superior e inferior de electrodos transparentes, películas de alineación, y plaquetas polarizadas, con un material de cristal líquido encerrado entre ellos.
El panel LCD mostrado en la figura 11 es
un tipo de panel que cambia la luz en una
condición de pasaje cuando no se suministra tensión entre las plaquetas polarizadas
superior e inferior que están a 90° entre sí.


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Capítulo 1

Este tipo de panel tiene la ventaja de que
mejora el contraste de negro y generalmente funciona bien. Este modo se llama
“Modo Normalmente Blanco”.
Un panel LCD que transmite luz cuando
no se suministra tensión se denomina “Modo
Normalmente Negro”. En la práctica, con
este tipo (cuando las plaquetas polarizadas
superior e inferior están dispuestas en la
misma dirección) la presentación de negro
perfecto se vuelve difícil debido a la fuga de
luz ocasionada por las variaciones en la disposición de las moléculas de cristal líquido.

Figura 11

EL ELECTRODO TRANSPARENTE
A fin de generar un campo eléctrico en el
cristal líquido, se suministra tensión a los electrodos superior e inferior. Si se usa metal para
estos electrodos, la luz es interrumpida por
este metal y no puede pasar al cristal
líquido. Por lo tanto, se usa un electrodo
transparente que transmite la luz para el
electrodo del obturador LCD.
TIPOS

DE

CONSTRUCCIÓN

DE

PANTALLA LCD

TIPO NEMATIC TORCIDO (TN)
Cuando las moléculas de cristal líquido
se tuercen en 90° entre las plaquetas superior e inferior, la pantalla LCD se llama tipo TN
(Twisted Nematic), vea el esquema de la
figura 12. La mayoría de las pantallas LCD
son de este tipo y presentan alto contraste
(relación) aún en condiciones de baja tensión y potencia.
TIPO SUPER TN (STN)
Se usan en televisores LCD, monitores de

12

Figura 12
PC, teléfonos celulares, etc. Se usa un material de cristal líquido que mejora las características visuales tales como la relación de
contraste. En este tipo STN las moléculas se
tuercen 180° a 270° y se disponen entre los
electrodos superior e inferior, figura 13.
Suministrando tensión a este cristal líquido, la
relación transparente de la luz cambia más
bruscamente. Por lo tanto, se mejoran las
características de contraste y de subida de
la tensión (respuesta de la llave encendida y
apagada), y así se logra una imagen más
clara en pantallas más grandes.
Tipo Triple STN (TSTN) / Tipo de
Película STN (FSTN)
Una falla del tipo STN es que los colores
de pantalla durante el encendido y el apa-



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Figura 13

gado del obturador LCD se vuelven verde
amarillento y azul naval (en el tipo TN son
blanco y negro). Esto es porque la luz de una
longitud de onda específica se refleja y se
dispersa por el espesor del panel LCD. Por lo
tanto, aunque se adose un filtro de color de
RGB al cristal líquido tipo STN, el verde azulado se mezcla con los colores que van del

negro, gris, al blanco, y no se puede mostrar
una imagen de color natural. El tipo TSTN y el
FSTN han sido desarrollados como un tipo
avanzado de STN.
En el tipo TSTN, se usan películas compensadas ópticamente (películas de polímeros altos) entre los paneles LCD superior e
inferior. Compensan el torcimiento de la luz y
los colores de pantalla de verde amarillento
y azul naval cambian al correcto blanco y
negro, figura 14. El tipo FSTN usa una sola
película compensada ópticamente.
EL SISTEMA

DE LA PANTALLA

LCD

Veremos cómo es un sistema de matriz
de puntos y cómo se reliza la coloración, de
modo de estar preparados para describir
(en la próxima edición) el funcionamiento
de un sistema matriz activa.

Figura 14


13


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Capítulo 1
SISTEMA

DE

MATRIZ

DE

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Página 14

PUNTOS

Las pantallas LCD tienen dos sistemas de
excitación: de segmentos y de matriz de
puntos. Este último se usa en las pantallas de
los televisores LCD.
Los elementos de imagen (pixeles) de la
unidad de pantalla se disponen horizontalmente (fila X) y verticalmente (columna Y), y
se pueden mostrar varias características y
figuras.
La figura 15 muestra una matriz de X x Y =
10 (pixeles) mostrando el carácter Y. En el sistema de matriz de puntos, al hacer más
pequeño el tamaño de los pixeles y aumentando el número total de pixeles, se puede
obtener una pantalla grande con caracteres finos de la imagen.
Con la tecnología actual de fabricación
de cristal líquido, el número de pixeles por
pulgada ha alcanzado 200 ppp (puntos por
pulgada, también conocido por ppi) y así se

14

pudo lograr una pantalla de muy alta definición. Además, el número de pixeles correspondiente a tamaños de pantalla más grandes se puede especificar y fabricar. Por
ejemplo, el número de pixeles del panel
SXGA es aproximadamente 1.300.000 (1280
x 1024 = 1.310.720 pixeles).
COLORACIÓN
Dado que un obturador LCD sólo deja
pasar o bloquea la luz, no puede mostrar
por sí solo una imagen en colores. La imagen en colores se construye mezclando los
tres colores primarios (rojo, verde y azul),
como en el tubo de rayos catódicos del
televisor color. El panel LCD color tiene un filtro de colores adosado al panel monocromático. En el panel LCD color ejemplificado
en la figura 16, controlando las tensiones y
las formas de onda que se suministran a


Figura 15


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cada pixel RGB, se controla la relación de
transparencia y se ajustan el matiz y el brillo.
Por lo tanto, aunque el panel SXGA descripto
anteriormente tiene aproximadamente
1.300.000 pixeles, en la coloración hay
aproximadamente 4 millones de puntos
(sub-pixeles).
SISTEMAS

DE

EXCITACIÓN

Los sistemas de excitación de la pantalla
LCD se dividen en :
El sistema de excitación estático, que
rara vez se usa.
El sistema de excitación pasivo, que se
usa para imágenes detenidas, como en
calculadoras y en notebook.
El sistema de matriz activa, que es adecuado para la alta definición y la alta velocidad de respuesta necesaria en televisores
LCD de pantalla grande.

Figura 16

EL SISTEMA

DE

MATRIZ PASIVA

En la estructura de un sistema de matriz
pasiva, los electrodos Y de la dirección vertical (dirección Y) se forman en la placa de
vidrio superior, y los electrodos X de la dirección horizontal (dirección X) se forman en la
placa de vidrio inferior como una matriz. Las
moléculas de cristal líquido quedan en el
medio de estos electrodos. Suministrando
tensión entre el electrodo Y y el X en secuencia, en un cierto momento, se genera un
campo eléctrico en el cristal líquido donde
se cruzan el electrodo Y y el electrodo X. Por
lo tanto, las moléculas de cristal líquido de
esta dirección de pixel (intersección de los
electrodos X e Y) cambian su disposición y
un obturador LCD se enciende o apaga
(figuras 17 y 18).
En el sistema de excitación dinámico,
dado que la señal eléctrica (tensión) se
suministra al electrodo Y y al electrodo X en
secuencia,
el
número de pixeles
que
se
encienden
o
apagan es X+Y
(el número total
de pixeles es X x
Y. Por lo tanto, en
comparación
con el sistema
de
excitación
estático
que
tiene un electrodo independiente
para
cada pixel, el
número de electrodos del sis-


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Capítulo 1

tema de excitación dinámico es muy
pequeño. Sin embargo, con este sistema de
excitación dinámico, dado que el electrodo
en sí mismo es el conductor, tiene una resistencia que no se puede despreciar en pantallas grandes. Esta resistencia hace que la
velocidad del obturador se vuelva más
lenta. Por lo tanto, cuando se muestran imágenes en movimiento, etc. , se genera una
imagen posterior. Este sistema de matriz

16

Figura 17

pasiva no es adecuado para televisores LCD
de pantalla grande que requieren imágenes
en movimiento y alta resolución.
El sistema de matriz activa fue desarrollado a fin de superar esas fallas.
EL SISTEMA

DE

MATRIZ ACTIVA

En el sistema de matriz activa, un ele-


Figura 18


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Página 17


Figura 19
mento de conmutación se conecta para
cada pixel en la intersección de los electrodos X e Y de un sistema de matriz pasiva.
Cada pixel ahora está controlado por el elemento de conmutación (elemento activo).
Dado que la llave de cada pixel se
enciende y se apaga independientemente,
la velocidad de respuesta aumenta. Para el
elemento de conmutación se usa el transistor de película delgada (TFT) y se conecta a
la plaqueta de vidrio. La pantalla LCD que
usa este TFT se llama pantalla LCD TFT.
Vea en la figura 19 una ejemplificación
de la estructura de un sistema de Matriz
Activa.
El electrodo superior de todo el diagrama
se forma en la placa de vidrio superior y se
llama “Electrodo Común”. En la placa de
vidrio inferior se forman : un electrodo de
pixel (diagrama de pixeles), TFT (elemento
de conmutación) que excita a un electrodo

de pixel, y un electrodo X para entrada de
Compuerta y un electrodo Y para entrada
de Fuente del TFT. En esta estructura el
campo eléctrico se genera en el área entre
el electrodo de pixel y el electrodo común, y
el obturador LCD de un pixel se pone en
funcionamiento.
Cuando se suministra una tensión eléctrica al electrodo Y y al X del TFT, éste se
enciende y las moléculas del cristal líquido
funcionan como una llave de luz. Vea la
figura 20 (direcciones X1 e Y0).
La operación de amplificación de un
transistor se usa para la llave TFT de un sistema de matriz activa, figura 21. En este sistema, la velocidad de conmutación se unifica en toda la pantalla, aumentando la
velocidad de respuesta de la excitación en
comparación con el sistema de matriz
pasiva.
Por lo tanto, la pantalla LCD TFT (sistema


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Capítulo 1

de matriz activa) se adoptó por ser más eficiente, dado que puede proveer la velocidad de respuesta requerida para las grandes pantallas o las imágenes de movimiento rápido. No obstante, se necesita más
velocidad de respuesta para la televisión
LCD de alta definición. Esto se describirá
posteriormente.
PRIMERAS CONCLUSIONES
Hasta aquí hemos visto cómo es una
pantalla de cristal líquido y cómo se activa
una matriz, resta explicar cómo se excita
dicha matriz y qué mejoras pueden hacerse
para optimizar el rendimiento del equipo,
tema que veremos en la próxima edición;
sin embargo, creemos conveniente dar un
pequeño repaso de lo que es una pantalla
de crisital líquido.

LO QUE DEBE RECORDAR
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. Se utiliza en dispositivos electrónicos alimentado con 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 polarizante, 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

Figura 20

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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
polarizante, 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 inci-

dente 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).
En la figura 21 se puede observar una
infografía que ejemplifica cómo se iluminan
los píxeles de una pantalla LCD.
LA EXCITACIÓN DEL SISTEMA
DE MATRIZ ACTIVA
La pantalla LCD TFT consta de una matriz
de n filas de dirección X (X0 - Xn-1) y n
columnas de dirección Y (Y0 - Yn-1). La línea
de dirección X se llama “línea de compuerta” y la línea de dirección Y se llama
“línea de datos”.
Al principio, la exploración comienza
desde la dirección de pixel (X0, Y0), y
cuando se selecciona la dirección (X0, Yn-1)
se completa la exploración de la línea X0. A
continuación, se exploran en secuencia
todos los pixeles desde la línea X1 hasta la
línea Xn-1. La operación de selección de la


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Capítulo 1

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Figura 21


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Capítulo 1

dirección de pixel se explica a
continuación.
Al principio, la tensión de
señal se aplica a la fila X1 (compuerta del TFT), luego la tensión
se aplica a la columna Y2
(fuente del TFT), y se selecciona
la dirección de la intersección
de X1 e Y2 y su TFT se enciende
o apaga. No obstante, tan solo
el encendido o el apagado del
TFT no cambiará el brillo de la
pantalla. El brillo de la pantalla se
cambia controlando la tensión
de la línea de datos (columna Y).
La figura 22 muestra las caracFigura
terísticas de tensión del sistema
matricial.
En la figura 23 la tensión de la línea de
datos Y2 se suministra en la dirección positiva a un electrodo común (excitación de
continua). En la práctica, se suministra una
tensión alterna uniforme al electrodo común
(excitación de alterna) para prolongar la
vida del cristal líquido.
MEJORAMIENTO DE LA TECNOLOGÍA
DE LA PANTALLA LCD
Veremos a continuación algunas innovaciones que contribuyen al mejoramiento de
una pantalla LCD:
CARACTERÍSTICAS

DE LA

PANTALLA LCD

Ángulo de Vista: El ángulo de vista significa el rango visible normal de una pantalla.
En una pantalla LCD, el ángulo de vista es

22

22
angosto en comparación con un CRT o PDP
(Plasma Display Panel), figura 24. El ángulo
de vista de una pantalla LCD tipo TN típica
es aproximadamente 100°. Sin embargo,
con la nueva tecnología mejorada que se
ha desarrollado el ángulo de vista de la pantalla LCD ha aumentado hasta 160° o 170°.
Este sistema mejorado se describirá posteriormente. (El ángulo de vista de un CRT o
PDP es 180°).
Características de Respuesta: La característica de respuesta de la pantalla LCD es
la velocidad a la cual la pantalla se refresca
mediante la señal de entrada (señal de
datos de video).
Si esta característica de respuesta de la
pantalla LCD es lenta, aparecerá una imagen posterior en la pantalla. Por lo tanto, en
televisores LCD de pantalla grande la
mejora de esta característica de respuesta
se vuelve muy importante.



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Figura 23


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Capítulo 1
Figura 24

Figura 25

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Figura 26
ÁNGULO

DE

VISTA (TIPO TN)

El principio de la penetración óptica y la
intercepción del obturador LCD mediante la
dirección modificada de las moléculas de
cristal líquido cilíndricas controla la dirección
de la luz. Por lo tanto, el brillo, el matiz y el
contraste dependen de la dirección de vista
de la pantalla LCD. El rango (ángulo) en el
cual estas características aparecen normales se denomina “ángulo de vista”. El problema de la pantalla LCD TN es que este
ángulo de vista es angosto.
La figura 25 muestra que el brillo cambia
según el ángulo con que se ve una imagen
gris. En esta figura, la molécula de cristal
líquido se inclina diagonalmente. Por lo
tanto, la cantidad de penetración óptica
cambiará según el ángulo cuando se
observa la pantalla desde el frente o desde
el costado.

SISTEMA MULTI-DOMINIO
La disposición de la pantalla LCD TN es
direccional. En este sistema multi-dominio,
un pixel se divide en dos o más dominios
arreglados.
La figura 26 muestra un ejemplo de sistema multi-dominio con dos dominios. La
cantidad de luz por pixel desde varios ángulos se ecualiza mediante este sistema.
Además, el ángulo de vista incluso se vuelve
más amplio aumentando el número de divisiones. Sin embargo, la fabricación es difícil
en el proceso de frotamiento.
SISTEMA MVA
(ALINEACIÓN VERTICAL MULTI-DOMINIO)
En el sistema MVA, la película de alineación está dispuesta de modo que las molé-


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Capítulo 1
Figura 27

culas de cristal líquido se mantienen verticales. El sistema MVA combina la alineación
vertical con el sistema multi- dominio.
Alineando verticalmente las moléculas de
cristal líquido, se pierde la influencia de la
intercepción óptica, y se mejoran el ángulo
de vista y el contraste.
Se usa un tipo de material que hace que
las moléculas de cristal líquido se ubiquen
verticales con respecto a la placa de vidrio
sin aplicar tensión (cristal líquido NegaNematic).
En el sistema MVA, adosando la guarda
de protección mediante una resina y
haciendo que las moléculas de cristal
líquido se pongan en diagonal en el electrodo transparente, se construyen dominios
de alineación múltiples. Por lo tanto, dado
que el proceso de frotamiento puede salte-

26

arse en la producción de la película de alineación, la fabricación se vuelve más fácil
en comparación con el sistema multi-dominio.
Generalmente se usa un sistema PosiNematic que alinea las moléculas de cristal
líquido aplicando tensión, tal como se
puede observar en la figura 27.
SISTEMA IPS (CONMUTACIÓN IN- PLAIN)
La estructura de un sistema IPS se muestra
en la figura 28. El pixel y los electrodos
comunes se montan en el costado de la
película transparente (transistor excitador) y
el campo eléctrico se genera horizontalmente a la placa de vidrio. Con este campo
eléctrico, la dirección de alineación de las



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Figura 28

moléculas de cristal líquido gira 90° en paralelo con la placa de vidrio.
En el sistema IPS, las moléculas de cristal
líquido giran completamente en la dirección
horizontal. Dado que las moléculas de cristal líquido no se inclinan como en el tipo TN,
hay poco cambio en las características de
la imagen (contraste, brillo, matiz, etc.) y el
ángulo de vista se vuelve más amplio. Sin
embargo, hay algunos problemas. La cantidad de luz transparente se reduce, la veloci-

dad de respuesta es más lenta, y una imagen blanca se vuelve un poco azulada o
amarillenta según la dirección de vista. El
tipo S-IPS (Super-IPS) fue desarrollado para
mejorar estos problemas. En el tipo S-IPS, la
estructura del electrodo que excita a las
moléculas de cristal líquido adquiere una
forma de zigzag, lo cual reduce el cambio
de color. Aumenta el ángulo de vista en
aproximadamente 160° y tiene alta definición equivalente al TRC.


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Capítulo 1

Figura 29
PELÍCULA COMPENSADA ÓPTICAMENTE
Usando la película compensada ópticamente, se corrige el desplazamiento de fase
del tipo STN de la pantalla LCD, y el ángulo
de vista y el contraste mejoran.
En la figura 29 se muestran tres métodos
de adosar la película compensada ópticamente.

Figura 30

28

SISTEMA OCB (BIRREFRINGENCIA
COMPENSADA ÓPTICAMENTE)
El sistema OCB combina el sistema de alineación inclinada en el cual las moléculas
de cristal líquido se alinean y se inclinan
entre las plaquetas superior e inferior y la
película compensada ópticamente (vea la
figura 30). El sistema tiene las características



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Figura 31

de ángulo de vista aumentado y menor
velocidad de respuesta. Sin embargo, la alineación inclinada es difícil de uniformizar y
estabilizar.
MEJORA

DE LA

VELOCIDAD

DE

RESPUESTA

Sistema de Impulso: A fin de reducir la

Figura 32

imagen posterior y oscurecer el contorno,
existe el sistema que hace que la luz trasera
parpadee por cada escritura de una imagen o se inserta una imagen toda negra en
el ciclo fijo. Se llama sistema de impulso. En
el sistema llamado de super impulso, los
datos negros se escriben cada 1/60 seg. , y
se reducen la imagen posterior y los fantasmas. Cabe aclarar que con el panel LCD


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Capítulo 1

Figura 33

usual, dado que la imagen se muestra continuamente, la imagen delantera se vuelve
oscura así como la imagen posterior, en el
sistema de impulso (figura 31), insertando
datos negros entre los datos de imagen, la
imagen posterior se reduce y mejora la respuesta de alta velocidad.
Sistema FFD (Excitación Directa): La velocidad de respuesta del brillo del LCD se
puede mejorar agregando una característica
de sobrepico a la tensión de la línea de
datos. La figura 32 muestra las señales correspondientes al circuito real de sobrepico
usado en el sistema de excitación digital.
APÉNDICE 1: Luz Trasera
Un panel LCD no emite luz en sí mismo.
Para la presentación se requiere una fuente

30

luminosa, y normalmente se usan luces fluorescentes para la luz trasera del televisor
LCD.
La luz trasera consta de luces fluorescentes, una placa reflectora, y una lámina de
difusión (o plaqueta). La figura 33 muestra la
estructura y la foto de luces traseras de televisores LCD de 30V y de 15V.
APÉNDICE 2: Circuito LVDS
(1) Interfaz LVDS: Para transmitir la información de la señal de video, se usa una
interfaz con una norma LVDS (Low Noise
Differential Signalling, o sea, señalización
diferencial de bajo ruido), la cual tiene el
mérito de bajo ruido, alta velocidad de operación con pequeña amplitud y bajo consumo de potencia.



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Figura 34

Figura 35

El cable LVDS conecta el transmisor en el
circuito excitador y el receptor en el módulo,
figura 34.
(2) Circuito excitador: La figura 35
muestra los diagramas en bloque de un circuito excitador de panel. La señal final de
información de video se transmite al módulo
del panel LCD a través de un cable LVDS.

Para concluir con esta explicación, en las
figuras 36, 37 y 38 se exponen los diagramas
en bloque de los televisores Sanyo CLT-1583,
CLT-2053 y CLT1554.
Si Ud. desea conocer cómo funcionan
estos equipos puede recurrir al curso brindado en el CD que acompaña a esta obra,
(La Biblia del Plasma y LCD, vea la página 1
de este libro). ☺


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Capítulo 1
Figura 36

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Figura 37


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Capítulo 1
Figura 38

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Capítulo 2 - La Televisión 3D

La televisión 3D está en apogeo. Vivimos la era de las imágenes tridimensionales y a
buen seguro aún no hemos llegado al cenit en este terreno. Tan sólo estamos ante la
punta de un iceberg, cuya base bien podría ser las pantallas OLED 3D. Nos hallamos
pues, ante un concepto de televisión totalmente distinto e innovador en donde, por una
parte se ha primado la óptima visualización 3D desde cualquier punto de una sala, sin
que necesariamente el espectador se encuentre frente a la pantalla, y por otra se le ha
concedido un plus de funcionalidad dada su flexibilidad.
La Televisión 3D se refiere a un televisor que permite visualizar imágenes en 3 dimensiones, utilizando diversas técnicas para lograr la ilusión de profundidad. Todo proceso que
permite crear imágenes en 3D se conoce con el nombre de estereoscopía, y fundamentalmente se basa en el principio natural de la visión humana, en donde cada uno de
nuestros ojos capta en un mismo instante una imagen ligeramente diferente a la del otro
ojo, debido a la distancia que los separa. Ambas imágenes son procesadas por nuestro
cerebro, permitiéndonos observar el mundo en 3D, tal como lo conocemos.
¿CÓMO

HACE LA TECNOLOGÍA

3D

PARA QUE UN

OBJETO EN UNA PANTALLA SE VEA CON SENSACIÓN DE
PROFUNDIDAD?

Todo tiene que ver con la forma en que
nos centramos en los objetos cuando los
miramos. Vemos las cosas porque nuestros
ojos absorben la luz reflejada por los objetos.
Nuestro cerebro interpreta la luz y crea una
imagen en nuestras mentes. Cuando un
objeto está muy lejos, la luz que viaja a uno
de los ojos es paralela a la luz que viaja en

el otro ojo. Pero a medida que el objeto se
acerca, las líneas ya no son paralelas “ellas
convergen en los ojos y con un ligero cambio para compensar”. Para que entienda,
cuando acerca un dedo a su nariz, los ojos
se ponen bizcos para poder ver dicho dedo.
“Todo es cuestión de enfoque”.
Cuando se enfoca en un objeto, el cerebro tiene en cuenta el esfuerzo necesario
para ajustar los ojos para concentrarse en


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Capítulo 2

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ella, y cómo deben converger los ojos. En
conjunto, esta información nos permite estimar cuan lejos está un objeto. Si sus ojos tienen que converger lo suficiente, entonces es
lógico que el objeto está cerca de Ud.
El secreto de la televisión y las películas
en 3D es que al mostrar a cada ojo la
misma imagen en dos posiciones diferentes,
puede hacer que su cerebro interprete que
lo que está viendo tiene profundidad. Pero
también significa que los puntos de enfoque
y convergencia no coincide con la manera
que lo hacen con objetos reales. Es decir, los
ojos pueden converger a dos imágenes que
parecen estar a diferentes
distancias
cuando en realidad se trata de dos imágenes que están en una pantalla. Es por eso
que usted queda con la vista cansada
cuando ve un montón de películas 3D en
una sola sesión.
Ahora bien, como Ud. está mirando dos
imágenes que parecen ser una sola, el
secreto está entonces en las lentes que usa
para “engañar al cerebro” ya que un ojo
debe ver una imagen y el otro ojo debe ver
la otra que interpretará como que está a
otra distancia.
Lo más sencillo es utilizar anteojos que
poseen lentes de color diferente para cada
ojo y que sea complementarios de modo
que cada uno perciba solo una imagen de
las que está en la pantalla. Los dos colores
más comunes son el rojo y el azul. Si mira la
pantalla sin las lentes, verá que hay dos conjuntos de imágenes ligeramente desplazadas una de otra, figura 1. Una tendrá un tinte
azul en el mismo y el otro un tinte rojizo. Si se
pone las lentes, verá una imagen única que
parece tener profundidad.
La lente roja absorbe toda la luz roja que

38

viene de la pantalla, cancelando las imágenes rojizas. La lente azul hace lo mismo
con las imágenes de color azul. El ojo detrás
del lente de color rojo sólo podrá ver las imágenes de color azul, mientras que el ojo
detrás de la azul ve la roja. Debido a que
cada ojo sólo puede ver un conjunto de
imágenes, el cerebro interpreta que esto significa que ambos ojos están viendo el
mismo objeto. Pero sus ojos están convergiendo en un punto que es diferente desde
el punto de referencia (el objetivo será siempre la pantalla del televisor). Esto es lo que
crea la ilusión de profundidad.
Pero esto es sólo el comienzo… simplemente para que Ud. sepa qué es la televisión 3D, veremos ahora conceptos teóricos
que llevan a la transmisión de una imagen
3D y cómo mejoramos ciertos aspectos
como “el cansancio en la vista” mediante el
empleo de lentes activos.
INTRODUCCIÓN

AL

3D

En sus orígenes, las películas en 3D (como
hoy las conocemos) eran filmadas utilizando

Figura 1 - Imagen 3D vista sin lentes



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La Televisión 3D
dos cámaras individuales. Luego, la aparición de nuevas cámaras duales (doble sistema óptico) permitió que en la actualidad
se pueda obtener el mismo resultado con
una cámara única. Los dos puntos de vista
que ofrecen los sistemas ópticos integrados
permiten simular las diferentes perspectivas
de los ojos izquierdo y derecho.
Como vimos al comienzo, existen diversos
tipos de lentes 3D en el mercado. Por un
lado la típicas lentes de dos colores, conocidas como anaglíficas y por otro las lentes
activas. Las películas en 3D, como Avatar,
que los espectadores han podido disfrutar
en las salas se visualizan generalmente con
lentes pasivas, mientras que la nueva televisión en 3D requiere de lentes activas. ¿Qué
diferencias hay entre unas y otras?
Las primeras lentes para poder ver en 3D
fueron las lentes anaglíficas, los típicos anteojos con lentes de dos colores distintos. Esta
diferencia en la coloración de las lentes sirve
para filtrar de manera distinta los colores que
reciben los ojos.
Como explica un técnico de Sony
durante la presentación de la televisión en
3D, "en realidad no tendrían porque ser
siempre rojo y verde, pues lo verdaderamente importante es que los colores sean
completamente opuestos dentro de la
rueda cromática". De este modo, podría ser
que una lente fuera color amarilla y la otra
morada, o una azul y otra naranja.
Con la evolución de la tecnología y la
mejora de la calidad de las imágenes tridimensionales ha llevado igualmente al desarrollo de nuevos sistemas de visualización.
Es el caso de las lentes polarizadas. En el
cine dos proyectores polarizan la luz desde
un ángulo distinto para cada ojo, de modo

que las lentes decodifican estas imágenes
para proporcionar más calidad.
El problema es que este sistema no
puede aplicarse a los televisores, pues el filtro incorporado en la parte frontal de la pantalla solo permite la reproducción de la
mitad del contenido y el brillo. Además,
como apuntan desde Panasonic, "otras de
las desventajas de este formato es el limitado ángulo de visualización, ya que los
usuarios deben mantener la cabeza erguida
para evitar la fatiga visual que ocasionan el
doble contorneo."
Los diversos fabricantes de los actuales
televisores 3D adoptan, casi todos, un enfoque diferente en el diseño de sus equipos,
pero el trabajo de la mayoría de estos equipos se basa en mostrar de manera alternada y rápida una versión "izquierda" y otra
"derecha" de una misma imagen en la pantalla. Lo complejo del sistema aparece
cuando se debe conseguir la imagen
correcta para el ojo correcto. Ahí es donde
las nuevas lentes 3D para televisión hacen su
aparición. Los cristales utilizados en las lentes
para la televisión 3D son mucho más avanzados que los acostumbrados a ver en las
salas de cine. En realidad estas lentes son
inalámbricas (a baterías), es decir, son lentes
de cristal líquido "activo". El equipo (el TV)
envía una señal infrarroja a las lentes y los
cristales se oscurecen en forma alternativa
bloqueando las imágenes (izquierda o derecha) en sincronía con el televisor. Así que
sólo el ojo derecho ve la imagen de la derecha y sólo el ojo izquierdo ve la imagen de
la izquierda. En palabras sencillas: las lentes
le permiten a cada ojo ver la imagen que le
corresponde. Luego, el cerebro combina las
dos imágenes en un “todo”, al igual que lo


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Capítulo 2

hace todos los días con los puntos de vista
ligeramente diferentes que se obtienen con
los ojos derecho e izquierdo. De este modo,
nuestro cerebro interpreta una imagen tridimensional.
Es decir, las lentes tienen un sensor infrarrojo que sincroniza las imágenes que se
alternan en la pantalla de modo que el ojo
izquierdo solo ve la perspectiva izquierda y el
derecho la derecha.
En realidad el sensor infrarrojo simplemente sincroniza la imagen que debe visualizarse para cada ojo, los verdaderos causantes de la visualización o no de la imagen
son los cristales LCD que contienen las lentes
y el obturador activo que alterna rápidamente las imágenes en la pantalla. El parpadeo y cambio de imagen de uno a otro
ojo se produce a tal velocidad que el cerebro no consigue darse cuenta del cambio y
lo interpreta como una única imagen tridimensional.
El precio de esta tecnología de lentes
activas todavía es muy alto y puede rondar
los 200 dólares americanos.
PRINCIPIOS FÍSICOS

DE LA

VISIÓN 3D

El sistema visual humano es un sistema
binocular, es decir, disponemos de dos sensores (ojos) que, debido a su separación
horizontal, reciben dos imágenes de una
misma escena con puntos de vista diferentes. Mediante estas dos vistas el cerebro
crea una sensación espacial. A este tipo de
visión se le llama visión estereoscópica, en la
que intervienen diversos fenómenos.
Cuando observamos objetos muy lejanos,
los ejes ópticos de los ojos son paralelos.

40

Figura 2 - Pantalla 3D: La sensación que
dan estos monitores es que la imagen
"sale de la pantalla".

Cuando observamos un objeto cercano, los
ojos se mueven para que los ejes ópticos
estén alineados sobre el mismo, es decir,
convergen. Asimismo, se produce el enfoque para ver nítidamente el objeto. Al conjunto de este proceso se le llama fusión. Un
factor que interviene directamente en esta
capacidad es la separación interocular. A
mayor separación entre los ojos, mayor es la
distancia a la que apreciamos el efecto de
relieve.
Para visualizar correctamente un contenido 3D, figura 2, es necesario:
Evitar la sensación de mareo.
El usuario no debe tener que hacer un
esfuerzo para adaptarse a la sensación 3D,
sino que esta sensación tiene que ser natural.
La sensación 3D debe ser nítida y constante a lo largo de todas las figuras y especialmente en los contornos de los objetos.
El sistema debe ser lo más independiente
posible del ángulo de visión del usuario.



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Página 41

La Televisión 3D
EVOLUCIÓN
Los pioneros en el estudio de la estereoscopia fueron Euclides y Leonardo da Vinci,
que ya en su época observaron y estudiaron
el fenómeno de la visión binocular. Pero
para encontrar el primer dispositivo hay que
remontarse al año 1838, cuando el físico
escocés Sir Charles Wheatstone construyó un
aparato con el que se podía apreciar el
fenómeno de la visión estereoscópica. Ya en
los años 50 se intentó la explotación comercial de películas 3D, pero dada la mala calidad de los contenidos no tuvo mucho
impacto. Fue en los años 80 cuando se consiguieron resultados más espectaculares,
con sistemas de gran formato de película,
como el del IMAX, que consiguen imágenes
de alta resolución en grandes pantallas. Así
pues, la imagen tridimensional en movimiento no es novedad de ahora, y ya en los
cines antiguos se proyectaban algunas películas tridimensionales que funcionaban
emitiendo dos películas diferentes, cada
una con un tinte de diferente color.
Al ponernos unas lentes de estos colores
(una en cada ojo), cada ojo veía una parte
de la película, dejando "invisible" la otra, por
lo que se obtenía una visión estereoscópica,
dando sensación de profundidad. Con el
avance de la tecnología, la técnica se fue
perfeccionando, creando sistemas que
hacían más o menos lo mismo, pero mejor.
Así, existen lentes con polarización vertical
en un ojo y horizontal en el otro que obtienen
un efecto más real que con la polarización
por colores.
Sin embargo, estos sistemas no son
cómodos ni prácticos, de manera que con
la aparición de nuevas técnicas se ha

logrado obtener pantallas que transmiten la
sensación de profundidad sin necesidad de
ningún complemento visual.
DESCRIPCIÓN
Una pantalla 3D es capaz de transmitir
diferente información en cada ojo, consiguiendo así el efecto estereoscópico que a
su vez, consigue el efecto de profundidad
de la imagen. Este efecto se puede conseguir de dos maneras, mediante el uso de
lentes (sistemas estereoscópicos) y sin ningún tipo de accesorio (sistemas autoestereoscópicos).
SISTEMAS ESTEREOSCÓPICOS
Este tipo de sistemas necesitan el uso de
lentes para una correcta visualización. Su
funcionamiento se basa en que se emiten
dos imágenes diferentes (captadas con una
cámara esteroscópica), y cada ojo capta
una mediante las lentes, para así tener una
sensación de profundidad. A continuación
veremos los diferentes tipos de lentes:
Anaglifos: los anaglifos son las lentes con
un cristal de cada color que todo el mundo
asocia al cine en 3D. Es el método más
conocido, y también el primero en ser utilizado no sólo de forma anecdótica.
Lentes polarizadas: son lentes con un
cristal polarizado horizontalmente y otro verticalmente, mientras que en la pantalla se
proyectan las dos imágenes, una polarizada
de cada manera.


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Capítulo 2

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Lentes activas: lo que permite que se
pueda utilizar en casa es que en lugar de
proyectarse imágenes con luz polarizada, se
exponen alternativamente las dos imágenes.
Para poder enviar una diferente a cada
ojo del espectador lleva unas lentes con un
obturador de cristal líquido (LCS), de forma
sincronizada con la pantalla, las lentes
hacen que las lentes sean transparentes u
opacas, en función de la imagen que está
proyectando.
SISTEMAS AUTOESTEREOSCÓPICOS

selectivamente para que cada imagen
vaya en el ojo que le corresponde, figura 3.
El problema se presenta cuando los ojos
del usuario cambian de posición, es decir,
cuando se cambia el ángulo de visión.
Para evitar este efecto algunas compañías que están investigando sobre esta tecnología optan por hacer que sólo una posición sea la correcta para poder apreciar el
efecto tridimensional, mientras que otros
incorporan un detector de posición de los
ojos del observador para que el efecto sea
válido aunque se mire con un ángulo respecto a la perpendicular de la pantalla.

CÓMO AUMENTAR EL NÚMERO DE VISTAS
Los displays 3D que se utilizan para realizar la representación de los contenidos 3D
pueden ser divididos según la técnica
Una pantalla 3D es un sistema multivisión.
empleada para dirigir las vistas izquierda y Los sistemas multivisión son reconocidos
derecha en el ojo apropiado: unos necesi- generalmente por proporcionar una reprotan dispositivos ópticos cerca de los ojos, y ducción superior de la imagen 3D porque la
por el contrario, otros tienen este proceso imagen visible cambia con el punto de vista
integrado en el mismo display.
del observador en relación a la pantalla.
Estos últimos, de visión libre (free-viewing o Con tal de exagerar la sensación de profunFTV), son los llamados autoestereoscópicos. El hecho de que el usuario
no necesite incorporar ningún elemento hace que estos despierten un
gran interés.
En síntesis, los sistemas autoestereoscópicos persiguen que se pueda
ver una imagen en 3 dimensiones sin
que sea necesario el uso de anteojos.
Se trata de conseguir que la pantalla emita una imagen para el ojo
Figura 3 - La barrera de paralaje consiste en una
izquierdo y otra por el derecho, y esto
rejilla vertical fina puesta delante de una imagen
se realiza mediante una barrera de
especialmente diseñada. Cada abertura actúa
como una ventana a un fragmento de la imagen.
paralaje que interrumpe el haz de luz

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La Televisión 3D
didad en imágenes estereoscópicas 3D, es
posible aumentar el número de vistas, de
modo que la imagen pueda ser observada
desde varias posiciones. Sin embargo, el
problema radica en que un aumento del
número de vistas provoca una pérdida de
resolución, dado que el número de píxeles
que se pueden colocar en una pantalla de
cristal líquido es limitado. Las pantallas convencionales multivisión emplean en general
tres lentes lenticulares diseñadas para cubrir
un ancho de visión de 62 a 65 mm, una distancia equivalente a la separación media
entre ojos de una persona. Sin embargo,
estas pantallas 3D aún presentan algunos
problemas relacionados con los siguientes
aspectos:

humano a la pérdida de resolución en la
dirección horizontal. Al minimizar la degradación de la resolución horizontal del píxel,
se mejora la calidad de la imagen para
ofrecer a los espectadores imágenes 3D de
mayor definición y más vivas.

Zona de visión: Las imágenes en las pantallas 3D comunes diseñadas con un ancho
de visión de 62 a 65 mm pueden aparecer
incorrectas y resultar incómodas a menos
que se vean de frente y desde una determinada distancia, ya que los ojos pueden
detectar una imagen 2D en algunas partes
de la pantalla. Es por este motivo que
actualmente se trabaja en optimizar el
ancho de visión para que se reduzca la
aparición de imágenes 2D y permita que las
imágenes 3D puedan visualizarse con un
campo de visión más amplio.

Existen varios tipos de tecnologías, algunas ya disponibles comercialmente, las más
comunes son las siguientes:

Pérdida de resolución: Para resolver el
problema de la pérdida de resolución en las
pantallas multivisión se puede utilizar una
tecnología de procesamiento de imágenes
llamada step 3D pixel array (mejora de la formación de píxeles 3D), actualmente ya probada por algunas compañías. Esta técnica
tiene en cuenta la sensibilidad del ojo

El efecto tridimensional presenta todavía
poca estabilidad (depende de la posición
del espectador) y la resolución de la imagen
es escasa. La captación directa de la imagen real con este sistema requeriría un dispositivo multicámara, y este es un tema de
investigación actual.
TECNOLOGÍAS EXISTENTES

Displays autoestereoscópicos o de
paralaje: son pantallas de ordenador similares a las tradicionales, en las que no es
necesario el uso de lentes polarizantes o filtros de colores. Algunos sistemas disponen
de obturadores selectivos que muestran sólo
las columnas de píxeles que corresponden a
la imagen de uno de los ojos, obturando las
que corresponden al otro, para la posición
de la cabeza del usuario. Por ello suelen
estar asociados a sistemas de seguimiento
de la cabeza por infrarrojos.
Displays volumétricos: son sistemas que
presentan la información en un determinado
volumen. Al igual que una pantalla de TV es
capaz de iluminar selectivamente todos y
cada uno de los píxeles de su superficie, un


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display volumétrico es capaz de iluminar
todos los píxeles en 3D que componen su
volumen. Hay tres tipos principales:

(como mínimo dos). En este caso, la única
forma de dar una sensación 3D consiste en
hacer una distribución espacial de las distintas vistas. Algunos de los métodos más destacados son:

Espejo varifocal: Una membrana espejada oscila convirtiéndose en un espejo de
distancia focal variable que refleja la imagen de una pantalla. Sincronizando la imagen que se muestra en la pantalla con la
potencia óptica del espejo se puede barrer
cualquier punto de un volumen determinado. Un sistema bastante experimental
todavía

Electroholográficos: Estos displays,
actualmente en fase de investigación, pueden grabar y reproducir las propiedades de
las ondas de luz (amplitud, longitud de onda
y fase). Este proceso, en caso de realizarse
de forma perfecta, sería el ideal para sistemas de visión libre 3D.

Volumen emisivo: Un determinado volumen ocupado por un medio capaz de emitir luz en cualquier parte de su interior como
resultado de una excitación externa, por
ejemplo mediante láser de diferentes longitudes de onda. Muy experimental, la gran
dificultad es encontrar el material apropiado.

Volumétricos: Estos displays crean la sensación de inmersión proyectando la información 3D dentro de un volumen. Estos sistemas típicamente presentan problemas de
resolución además de necesitar mucho
ancho de banda. Este tipo de displays
actualmente se encuentra en fase de investigación.

Pantalla rotativa: Una pantalla plana
gira a una velocidad de alrededor de 600
rpm. Para cada uno de un conjunto predeterminado de posiciones angulares de la
misma un sistema espejos proyecta sobre
ella la imagen del objeto tal como corresponde a la perspectiva asociada a dicho
ángulo. El resultado final es la imagen 3D de
un objeto que podemos ver desde 360 grados.

Multiplexado por direccionamiento: Se
aplican efectos ópticos como la difracción,
refracción, reflexión y oclusión para redirigir
la luz emitida por los píxeles de distintas vistas al ojo apropiado. Existen diversos tipos,
pero los más destacados (debido a que
están más desarrollados tecnológicamente)
son los basados en la refracción y en oclusión.

MÉTODOS DE DISTRIBUCIÓN
ESPACIAL PARA DAR SENSACIÓN

DE

3D

La mayoría de los monitores free-viewing
producen un limitado número de vistas

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Oclusión: Debido al efecto parallax
(paralaje), partes de la imagen son ocultadas a un ojo y visibles para el otro. Existen
diversos tipos dependiendo del número de
hendiduras y de la posición de colocación
de la barrera, que puede estar enfrente o
detrás de la pantalla.



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La Televisión 3D
LOS SMART TV

Figura 4 - La barrera de parallax es la encargada de redirigir los haces de luz al ojo en
forma adecuada.

Las pantallas con barrera de parallax
detrás del display ya se pueden encontrar
en el mercado en monitores tanto de PC
como de portátiles.
Como se observa en la figura 4, la
barrera de parallax es la encargada de redirigir los haces de luz (y no la imagen en sí), al
ojo adecuado. El problema que tiene este
tipo de displays es que la posición de visualización es muy estricta siendo posible su uso
sólo para una persona.
En los últimos tiempos las industrias como
la cinematográfica y la de videojuegos, han
incrementado la demanda de sistemas 3D
que proporcionan un nivel de emoción
superior al que ofrecen las imágenes bidimensionales.
Las pantallas convencionales de 3D no
están a la altura de esta demanda, debido
a las limitaciones mencionadas en el
campo de visión y a la baja resolución que
ofrecen.

Básicamente el concepto de smart
TV es que “se tenga todo en el TV”.
Smart TV es un término usado tecnológicamente para definir un Televisor
de alta definición que posee, además, conexión de banda ancha a
Internet, web-widgets, aplicaciones
de escritorio de usuario común y
combina TV, tecnologías de smartphones, aplicaciones y conectividad
a Internet, todo en uno.
Smart TV no solamente se refiere a
Televisores, sino a una amplia gama
de “dispositivos integrados convergentes” como Reproductores táctiles
para el vehículo, consolas de juego,
reproductores de Blu-Ray, etc.
Hace unos años que se está desarrollando la tecnología que utilizan los Smart TV,
aunque anteriormente eran llamados
“Internet TV”. Esto desconcertaba a los consumidores, que creían que se podía navegar desde el televisor, pero en realidad solo
se podía tener acceso a determinadas aplicaciones
y
contenidos
limitados.
Actualmente, los nuevos productos cuentan
con un navegador que permite un rápido
acceso a Internet, de la misma manera que
se hace desde una computadora.
La principal ventaja y objetivo de esta
nueva tecnología, es combinar las dos
herramientas más usadas actualmente: la
televisión y el acceso a Internet. De esta
manera, los Smart TV permitirán compartir
información a través de Redes Sociales, buscar contenido en la web, acceder a la programación de distintos canales o descargar
películas, y todo con la calidad y definición


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La Televisión 3D


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de imagen que ofrece una pantalla LCD. Y
por si todo esto fuera poco también los televisores que tienen compatibilidad con el
patrón DLNA pueden acceder a sitios como
YouTube con conexión Wi-Fi o Ethernet.
LG Electronics expuso el ST600 Smart TV
Upgrader, figura 5. Éste es un dispositivo con
la forma de una caja cuadrada de 11 centímetros de lado, con control remoto, que
permite el acceso a Internet utilizando televisores con compatibilidad DLNA.
Este "servicio" era conocido como
NetCast y era compatible solamente con
televisores que tenían incorporada la tecnología ST600. Casi todo televisor o monitor lanzado después del año 2003 seguramente
tiene la entrada necesaria para poder
conectar el adaptador Smart TV Upgrader.
De esta forma LG puede proporcionar
contenido online a través del servicio para
aquellos usuarios que no quieren comprar
un nuevo televisor o monitor para poder disfrutar de esta tecnología. La conexión se
realiza a través de Wi-Fi o Ethernet. Con solo
conectar el cable de Internet al aparato o
conectarse a través de una red inalámbrica
se podrá navegar en sitios como YouTube,
redes sociales, etc.
Lo que hay dentro de un Smart TV
depende del fabricante. Samsung,
Sony LG y Panasonic son las que
actualmente están más dedicadas a
fabricar Smart TVs, figura 6.
Sony a apostado por asociarse con
Intel, para desarrollar “pequeñas computadoras” basadas en el chipset Atom
+ Nvidia Ion imbuidas en el chasis del
Televisor (técnicamente, estás adquiriendo un computador “portátil” con
una pantalla de 36 pulgadas); mientras

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Figura 5 - El ST600 Smart TV Upgrader de LG.

tanto, Samsung apuesta por su propia tecnología de CPUs ARM Cortex, LG trabaja con
tecnologías híbridas basadas en su experiencia con smartphones.
EL SISTEMA OPERATIVO

DE LOS

SMART TV

No todo es tan simple, por ser lindo y vistoso. Los que pensaban que los televisores
HD 3D smart TV del mercado venían con
alguna versión de Microsoft Windows 7 TV
premium plus platinum (o hablando seriamente, Microsoft IPTV Mediaroom, como
ciertamente lo llaman), pues estaban equivocados… Veamos que tipo de SO
emplean los principales fabricantes:
LG: Una Linux Box corriendo XBMC modifi-

Figura 6 - El concepto de TV inteligente.



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La Televisión 3D
cado (XBox Media Center, aplicación hecha
en python GPL y que corre encima del S.O.
de las Xbox 360).
Sony: Sony apuesta por Google TV (una
versión modificada de Linux Android OS
corriendo en x86 Atom).
Samsung: corre una versión “nativa” de
Google Android, basada en HoneyComb,
pero ya hay rumores de una versión “TV” de
su sistema operativo Bada.
Logitech: Emplea su línea “revue” que
son PC-box adaptables al TV HD, apuestan
por Google Android HoneyComb.
Linux Foundation ha anunciado la creación de la “Smart TV working group” un grupo
dedicado a estandarizar el uso de Meego y
otras versiones de Linux en sistemas embebidos de Televisión digital inteligente, empresas como Intel, Nokia o Sigma apoyan este
grupo de desarrollo. Pero está todo en pañales… El verdadero desarrollo de la televisión
se dará en un par de años, cuando cada
aparato permita mezclar las imágenes de
una película, por ejemplo, con las imágenes
del lugar donde esté el televisor y captadas
con cámaras que vendrán con el TV. De esta
manera, cada señal que vea el televidente
dependerá de qué cosas tenga en su
ambiente, si se está moviendo, si ingresa
una persona en el recinto, etc.
LOS TELEVISORES 3D
Si bien la televisión comercial en 3D es
relativamente nueva, las técnicas de visualización estereoscópicas son tan antiguas
como los orígenes de la fotografía. Las imágenes de video proyectadas por un televisor

en 3D (así como otros sistemas estereoscópicos como el Cine 3D), son creadas con el
mismo principio: una escena es capturada
a través de 2 cámaras ligeramente separadas, y luego es proyectada, utilizando lentes
especiales de manera que cada imagen
sólo sea vista por uno de nuestros ojos.
Continuamos desarrollando el tema
“Televisión 3D”, explicando las técnicas que
emplean los televisores con esta tecnología.
Vamos a hacer un breve repaso de lo
visto hasta ahora. En la industria del 3D existen dos grandes categorías de lentes 3D: los
pasivos y los activos.
Los anaglifos fueron durante décadas los
lentes pasivos más populares. Los lentes
anaglifos utilizan filtros de color (rojo-azul,
rojo-verde o bien ámbar-azul) que permiten
visualizar imágenes distintas en cada ojo,
dando así un efecto de profundidad relativamente convincente. Hoy en día se utilizan
lentes pasivos polarizados, principalmente
en salas de cine 3D. Estos lentes filtran las
ondas de luz provenientes desde diversos
ángulos de la pantalla, permitiendo que
cada ojo por separado reciba sólo la imagen polarizada que le corresponde. Estos
lentes fueron inmediatamente más populares que los anaglifos debido a que no utilizan
filtros de color que pudiesen distorsionar el
color original de la imagen.
Los lentes activos utilizan tecnología de
cristal líquido LCD, y son un componente
fundamental. Éstos poseen sensores infrarrojos (IR) que permiten conectarse de manera
inalámbrica con el televisor 3D. En este sistema, las dos imágenes no se muestran al
mismo tiempo, sino que se encienden y
apagan a alta velocidad. Los lentes de cristal líquido se van alternando entre un modo


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Capítulo 2

"transparente" y un modo
"opaco" al mismo tiempo
que las imágenes se alternan en la pantalla, es
decir, el ojo izquierdo se
bloquea cuando la imagen del ojo derecho aparece en la televisión y viceversa. Esto ocurre tan
rápido que nuestra mente
no puede detectar el parpadeo de los lentes.
Una manera sencilla de
ver TV en estereoscopía o
pseudoscopía, a través del
control del recorrido de la
energía electromagnética
en el espacio, es por
medio de la tecnología
VUTSI
(Visor
Universal
Tridimensional
de
Secuencia de Imágenes)
descubierta
por
el
Científico Militar Boliviano,
Ing. Rigoberto Mendizábal
Márquez ,el 05 de julio de
2001. Este sistema aprovecha el intervalo de tiempo
entre el instante actual de
la observación de una
secuencia frente a la previa, donde el sistema
hace que se observe al
mismo tiempo. Cabe
especificar que mientras
se ve la secuencia actual
con un ojo, con el otro
podemos ver la secuencia
anterior, siendo posible ver
en tres dimensiones real o

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Figura 7 - Televisión 3D utilizando anaglifos, que
son unas lentes fáciles de construir.

Figura 8 - Televisión 3D mediante el empleo de lentes activas (polarizadas).



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La Televisión 3D
invertida, dependiendo de la dirección del
recorrido de la cámara filmadora o movimiento de los objetos que son capturados
por UNA sola cámara. No obteniendo ningún
resultado, si la cámara y los objetos quedan
estáticos. Ésta es una opción interesante
para todos los televidentes que no tienen los
recursos necesarios para adquirir TV LCD o
PLASMA 3D, mas sus lentes específicos, en
función a la tecnología que usan. Es posible
el uso del VUTSI en proyecciones de películas normales en salas de CINE, en juegos de
PC y en vídeos caseros, sin que precisen edi-

ción alguna, para lo cual se recomienda
que las secuencias de imágenes sean de
alta calidad para obtener mejores resultados.
TIPOS

DE TELEVISORES

3D

Las figuras 7, 8 y 9, de Online Schools,
resumen básicamente 3 de los métodos utilizados en la estereoscopía: Anaglífos (figura
7), utilizando unas gafas que son fácil de
construir; Lentes Polarizados, como las utilizados en NVIDIA 3D Vision o
en el cine con RealD
(figura 8) y Parallax Barrier
(figura 3), un método
empleado por algunos
fabricantes televisiones
3d como la tecnología
WOWvx 3D de Philips.
TELEVISIÓN
AUTOESTEREOSCÓPICA

Figura 9 - Televisión 3D sin el empleo de lentes.

La televisión autoestereoscópica se considera
una mejora respecto al
sistema anterior y permite
ver la TV en 3D sin necesidad de lentes. Además
de representar la información de profundidad
permite la selección arbitraria del punto de vista y
dirección dentro de la
escena. De esta manera,
un cambio de posición
del espectador afecta a


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Capítulo 2

la imagen que éste
observa. La sensación es
que la escena gira con el
movimiento del observador. Este fenómeno se
conoce como Free viewpoint (punto de vista libre) y
estos
están
limitados
actualmente a 8 por cuestiones tecnológicas.
Cada Free Viewpoint
requiere dos imágenes
(una por cada ojo) lo que
hace que para los 8 puntos de vista se necesiten
Figura 10 - El Free viewpint permite que hayan más especmostrar 9 imágenes a la
tadores y que cada uno tenga una visión diferente.
vez, diferentes en el plano
EL SISTEMA WOWVX
horizontal, lo que quiere decir que la pantalla tendrá que tener una resolución mucho
Philips fue la primera empresa en fabricar
mayor que la HDTV. Se resuelve también el
problema de la cantidad de espectadores un televisor autoestereoscópico. El televisor
porque puede haber más de uno, ya que WOWvx1 de 42 pulgadas tiene un ángulo de
no es necesario localizarlos en posiciones visión de 160 grados y una resolución de
preestablecidas. El principal cambio es la 3840x2160 píxeles. Además es capaz de
utilización de microlentes que permiten con- representar 9 imágenes a la vez. WOWvx es
trolar la difracción de los haces de luz, figura un tipo de monitor y herramientas de soft10. También permiten mantener el modo de ware fabricado por Philips, que ofrece imágenes en 3D sin lentes para varios espectados dimensiones.
Tener diferentes puntos de vista significa dores a la vez. Philips vende pantallas de
incrementar el número de imágenes mos- este tipo para publicidad, entretenimiento y
tradas a la vez. Esto quiere decir que el visualización 3D. Utiliza el formato de 3D llamonitor debe tener una resolución 4 veces mado "2D-plus-depth" que tiene una profunmayor que la resolución estándar (SDTV) y didad de un mapa de escala de grises al
soportar corrientes de vídeo de millones de lado de cada cuadro 2D. Philips inició un
sitio web de la comunidad WOWvx donde se
bytes por segundo.
Además, la utilización de lentes delante pueden descargar muestras de animaciode la pantalla puede suponer una pérdida nes y películas en 3D. Cabe aclarar que
de brillo, contraste y color si no se aplica un Philips suspendió las ventas y la producción
sistema de control de calidad riguroso al de la pantalla 3D de 42 pulgadas (modelo
423D6W02, figura 11) en marzo de 2009
conjunto de microlentes.

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La Televisión 3D
Se cree que el principal objetivo al detener la producción y ventas es llegar a una
gama estándar de la industria para la codificación y entrega de contenido 3D para
televisión.
TECNOLOGÍA

Figura 11 - Televisor WOWvx autoestereoscópico de Philips.

debido a la recesión mundial (sin embargo
la versión oficial es que la empresa considera que otra guerra de formatos es contraproducente y desastrosa para el mercado) y
a la fecha de editar esta nota no se tenía
información sobre la continuidad de otros
proyectos similares por parte de la empresa.

DE

LENTES MULTIVISTA

Otro tipo de TV autoestereoscópica es la
que utiliza la tecnología llamada de Lentes
Multivista. Consiste en una matriz de lentes
transparentes y cilíndricas dispuestas sobre la
pantalla del TV. Este sistema puede influir en
el contraste y brillo que el TV es capaz de
proporcionar.
Mientras que con un ojo percibimos una
parte de la pantalla, con el otro, que está en
otro ángulo distinto con respecto a la pantalla, veremos otra parte distinta de imagen
dirigida hacia este ojo en concreto. En este
sistema, cada píxel visionado es una lente,
que a su vez está dividida en
sub-pixeles. El efecto 3D se consigue cuando la información de
cada sub-pixel de esta lente se
envía en una dirección diferente,
figura 12.
MATRIZ

Figura 12 - Cada lente semicircular refracta la información de cada subpíxel en una dirección diferente.

DE

LENTES

Una característica de los televisores 3D es la diferencia entre la
resolución del píxel y la profundidad. En una escena en 3D, los
píxeles que en 2D contribuyen a
una resolución también se utilizan para mostrar la profundidad.
Si el conjunto de lentes se posi-


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Capítulo 2

cionan de forma vertical encima
de la pantalla, la resolución horizontal disminuirá en un factor
igual al número de imágenes
mostradas a la vez. Por ejemplo,
un televisor que muestre 9 imágenes a la vez y con lentes colocadas de forma vertical, su resolución horizontal será 9 veces
inferior a la vertical y causará un
desequilibrio en la relación de
aspecto del píxel. Este problema
se soluciona inclinando las lentes
con un patrón repetitivo como el
mostrado en la figura 13, de esta
manera se disminuye la resolución horizontal y vertical en un
factor de tres, haciendo que se mantenga
en cada píxel una relación cuadrada. El
efecto que se percibe es que algunos píxeles se repiten horizontalmente. La inclinación
de las lentes hace que, mientras que se
cambia de punto de vista, se intercale una
visión poco coherente e incorrecta. De
todas formas, este método es necesario
para no ver zonas con sitios vacíos.
2D & 3D DUAL MODE
(COMPATIBILIDAD ENTRE EL MODO 2D

Y

1) Aplicando un procesado a la señal
de vídeo. Sabiendo las características ópticas de las lentes, el contenido de la señal

3D)

Los televisores autoestereoscópicos permiten ver contenidos 2D y 3D sobre la
misma pantalla. Conociendo el contenido
visual a reproducir se realiza el cambio de
modo. En el modo 3D cada lente refracta el
frente de onda hacia una dirección diferente, provocando el efecto 3D. En el modo
2D el efecto de las lentes se puede eliminar
de dos maneras:

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Figura 13 - Patrón de repeticiones.

Figura 14 - Para que un televisor permita
ver TV normal (2D) y 3D, las lentes de
cristal líquido permiten cambiar el ángulo
de refracción de la luz incidente. En el
momento que aplicamos una carga sobre
éstas eliminamos su efecto.



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La Televisión 3D
tado se consigue que no refracte
la luz que pasa a través de él,
figura 14.
CREACIÓN

DE

CONTENIDOS 3D

Para aprovechar el método de
representación de los televisores
3D se requieren nuevas metodoFigura 15 - En una grabación con multicámara se colocan las cámaras alrededor de la escena a grabar.
logías a la hora de grabar contenidos visuales. Se trata de captar
puede ser redistribuido en los sub-píxeles más información de la que podemos captar
para cancelar el efecto de las lentes.
únicamente con una cámara. Los métodos
utilizados son los siguientes:
2) Usando Lentes de LC (cristal líquido)
que permiten desactivar el efecto de las
Multicámara: Permite crear diferentes
lentes. Con lentes de LC en modo 2D, todos puntos de vista en un espacio limitado, utililos píxeles contribuyen en una única imagen zando varias cámaras, figura 15. Se requiere
de alta resolución. Este proceso ha sido una calibración de todas las cámaras. La
patentado por PHILIPS 3D Solutions2 y con- figura 16 muestra cómo se vería una misma
siste en variar el índice de refracción de las imagen desde diferentes ángulos.
lentes. La capa de lentes se llena de cristal
Time-of-Flight (TOF): El Time-Of-Flight
líquido y de esta manera tienen un índice (tiempo de vuelo) es un método para extraer
de refracción diferente que permite el modo la información de profundidad de una única
3D. Para cambiar al modo 2D, se aplica una imagen para que así podamos crear una
carga eléctrica sobre el cristal líquido para visión estéreo (no confundir con visión 3D). El
alterar su índice de refracción y como resul- TOF consiste en que la cámara emite una

Figura 16 - Visión desde diferentes ángulos de una misma secuencia.


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Capítulo 2

Figura 17 - La cámara envía una señal infrarroja que
rebota en la escena y es captada por cada píxel.

señal modulada en el espectro infrarojo,
sobre una señal de 20MHz o frecuencia
mayor. Esta señal incide sobre la escena y
vuelve rebotada sobre la cámara. Cada
píxel de la cámara puede demodular esta
señal y, a través de su fase, detectar la distancia. La cámara genera una imagen en
escala de grises que nos da la información
de profundidad, figura 17. Vea en la figura
18 cómo se puede generar una imagen
estéreo por TOF.
PLUGINS

PARA

PROGRAMAS

DE

ANIMACIÓN 3D

Muchas aplicaciones de animación hoy
en día trabajan con planos en 3D
pero finalmente reenderezan
archivos en 2D. En estos casos la
información de profundidad se
encuentra implícita en la animación creada y, por lo tanto, se
puede extraer un contenido en
3D. Philips, por ejemplo, ha desarrollado para los programas más
conocidos de animación 3D
(como Autodesk Maya o 3Ds Max)

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algunos plugins que exportan las imágenes
en 3D más el plano de profundidad, para
que de esta manera se puedan generar
nuevos contenidos.
Actualmente las principales marcas que
fabrican televisiones en 3D son: LG,
Samsung, Sony, Panasonic, Philips, etc., aunque son caros y en el mercado son pocas
las películas o los videojuegos en 3D. ☺
BIBLIOGRAFÍA
www.reparacionlcd.com
www.neoteo.com
www.muyinteresante.es
www.es.wikipedia.org
www. phenobarbital.wordpress.com


Figura 18 Imagen 2D
más el plano
de profundidad, con el que
se puede generar una imagen
estéreo.

Cap 3 - Repa LCD y 3D.qxd

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Capítulo 3
Fallas y Reparación en Televisores LCD y 3D

En un TV a TRC es relativamente sencillo postular una falla y describir lo que debe ocurrir en la pantalla. Cuando se trata de un LCD, “mi experiencia como profesor me
indica que a los alumnos les cuesta imaginar que se ve en la pantalla cuando falla
algo en la plaqueta digital”. En este capítulo proponemos algunos métodos prácticos
para la localización de fallas y la solución de problemas en la plaqueta digital de un
televisor de última generación. Reiteramos que si Ud. no sabe cómo funciona un televisor LCD puede realizar el curso contenido en el CD multimedia que acompaña a esta
obra (vea la página 1).
LO PRIMERO

QUE DEBE

SABER

Imaginemos una falla muy simple. Todos
sabemos que la plaqueta digital se comunica con los integrados LVDS mediante tres
puertos de 8 bits que pertenecen a las digitales de R G y B. Un interesante ejercicio
didáctico consiste en imaginarse qué se
observa sobre la pantalla si el bit menos significativo de la salida de R se queda siempre
en cero por un cortocircuito en la plaqueta.
Esta pregunta la realizo en todos mis cur-

sos y jamás conseguí una respuesta
correcta, sin darle alguna ayuda a mis alumnos. Con una ayuda muy genérica responden, pero si no los guío, las respuestas suelen
ser totalmente equivocadas o ser muy
vagas.
La respuesta más común es la que
parece más lógica. Se genera una raya roja
finita en la pantalla sobre una imagen normal; y luego las variantes: Una línea donde
falta el rojo; una línea negra, gris etc.
Cuando pregunto si la línea sería vertical u


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Capítulo 3

Tabla 1 - Tabla Primeros números binarios.

horizontal allí suele haber un acuerdo tácito:
Línea vertical porque todos recuerdan que
los electrodos de datos eran los verticales.
Los horizontales solo operan sobre el direccionamiento de línea.
Entonces le doy la ayuda. Lo que sale del
JagASM representa a un número binario o
mejor dicho a tres números binarios. Uno da
la intensidad del rojo (que está fallando en
su bit menos significativo) otro la del verde y
otro la del azul. Y todos son de 8 bits, es decir
que pueden tomar un valor entre 0 y 255
(28).
Debido a que está fallando el integrado,
el bit menos significativo permanece constantemente en 0. En la tabla 1 podemos ver
la correspondencia entre los números decimales y su correspondiente binario mientras
que en la tabla 2 mostramos que números
se forman en lugar de los correctos cuando
hay error.
Como se puede observar, se pierden los
números impares porque se hacen iguales
al número anterior. Esto significa que en
todos los puntos de la pantalla podemos
tener un pequeño error en la componente
de rojo. Si el punto tuviera un valor de rojo

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igual a 255 un error de una unidad solo
modificaría el -0,3% de la componente, lo
cual es absolutamente indistinguible. En
tanto que un punto que tuviera una componente de 10 tendría un error del -10%. En
una palabra que tendríamos una falla que
seguramente pasaría inadvertida inclusive
cuando hacemos el ajuste de blanco.
Lo que con toda seguridad podemos
decir es que el error no formaría ninguna
figura o dibujo sobre la pantalla. El rojo de
todos los puntos de la pantalla sería algo
más oscuro, solo cuando el número equivalente a su brillo fuera impar, figura 2.
Diferente sería si la pata en cortocircuito
fuera la más significativa. Si Ud. observa
como se van formando los números binarios, podrá deducir que el bit más significativo será igual a cero en los primeros 128
números y que luego se hará igual a 1 hasta
el 255.
Si esa pata esta en cortocircuito nunca
podrá salir una componente roja mayor a
128. Es decir que los rojos de intensidad baja
y mediana se verán correctamente, en
tanto que los más fuertes se verán todos de
nivel 128.

Tabla 2 - Tabla Error en el último bit.



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Fallas y Reparación en Televisores LCD y 3D
Seguramente el usuario dirá que solo se
puede ver bien a bajo brillo o con baja saturación de color.
FALLAS

EN LOS

PERIFÉRICOS

DE LA

PANTALLA

Para entender que figura geométrica
genera una falla debemos repasar el tema
de la generación de las señales en la pantalla. Recuerde la existencia de un conjunto
de integrados receptores de LVDS en la
parte superior o inferior de la pantalla y otro
conjunto en uno de los costados.
* Los primeros se encargan al mismo
tiempo de la señalización horizontal y de la
iluminación de cada dot. Con la polaridad
de la señal encienden el dot y con su duración y/o tensión cargan más o menos al
capacitor interno que memoriza el dato.
* Los segundos se encargan de seleccionar la fila que debe activarse en cada
momento (realizan un barrido utilizando la
señal de sincronismo horizontal y vertical).

¿Qué cantidad de integrados deben
existir sobre los lados horizontal y vertical?
En principio parecería que dado el trabajo más complejo que realizan los que
están en posición horizontal deberían existir
muchos más que para el lado vertical. Pero
no es así. La proporción solo depende del
tipo de pantalla 4/3 o 16/9 (o su variante de
15/9) y la cantidad absoluta depende de la
definición (de la cantidad de líneas horizontales de tríadas).
Por ejemplo las pantallas del chasis LC03
de Philips son tres:
15” LC151X01-C3P1 de 1024 tríadas x
768 líneas (proporción 4/3)
17” LM171W01-B3 de 1280 tríadas x 768
líneas (proporción 15/9)
23” LC230W01-A2 de 1280 tríadas x 768
líneas (proporción 15/9)
Esto significa que se requieren 768 patas
de salida para generar el barrido de la pantalla y si los integrados usados tienen 200
patas se requerirán 4 (deben sobrar patas

Figura 1 - Diagrama en bloques de la pantalla.


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Funcionamiento de Pantallas LCD y Televisores 3D

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