El mercado de las pantallas ha sido uno de los que ha “explotado” en los últimos años. Según datos de IDC, en 2021 el mercado de los monitores habría crecido un 4,6% respecto al año 2020. En el tercer trimestre de 2021 se vendieron 34,8 millones de monitores nada menos. El mercado de las pantallas tenía un valor de 115.600 millones de dólares en 2017, y para 2025 se espera que llegue a los 206.000 millones según datos de Allied Market. Son datos que refrendan este creciente interés hacia las pantallas en todas sus modalidades.
Top Companies, Worldwide PC Monitor Shipments, Market Share, and Year-Over-Year Growth, Q3 2021 (shipments in thousands of units) |
Company | 3Q21 Shipments | 3Q21 Market Share | 3Q20 Shipments | 3Q20 Market Share | 3Q21/3Q20 Growth |
1. Dell Technologies | 7,666 | 22.0% | 6,359 | 17.0% | +20.6% |
2. Lenovo | 4,238 | 12.2% | 3,966 | 10.6% | +6.9% |
3. TPV | 3,971 | 11.4% | 5,679 | 15.1% | -30.1% |
4. HP Inc. | 3,723 | 10.7% | 4,711 | 12.6% | -21.0% |
5. Samsung | 2,875 | 8.3% | 3,370 | 9.0% | -14.7% |
Others | 12,328 | 35.4% | 13,417 | 35.8% | -8.1% |
Total | 34,801 | 100.0% | 37,502 | 100.0% | -7.2% |
Source: IDC Quarterly PC Monitor Tracker, December 2021 |
En la actualidad, tenemos pantallas en los equipos portátiles, en los monitores de ordenador, en los televisores, en los smartphones y tabletas o hasta en los dispositivos wearables como los smartwatches. Y es la pantalla la que define en muchos casos la identidad de un equipo o un dispositivo. Hasta hace no mucho, prácticamente la única posibilidad que teníamos en las pantallas de los portátiles o los monitores y televisores era LED LCD. Es decir, una combinación de retroiluminación basada en LED más un panel LCD en el que la iluminación de cada píxel depende de la opacidad de las celdas de la matriz de cristal líquido que define parámetros como el tiempo de respuesta o la resolución de una pantalla.
Cómo funciona una pantalla
Posiblemente muchos ya conoceréis los fundamentos de funcionamiento de una pantalla, aunque para poder explicar las diferencias entre las diferentes tecnologías que podemos encontrar actualmente, es interesante hacer un repaso por el “diagrama de bloques” general. Empezaremos por las pantallas basadas en tecnología de cristal líquido, y después hablaremso de las pantallas OLED. La diferencia estriba en el carácter auto-emisivo de las pantallas OLED, donde la luz se genera en cada píxel.
Foto: Infografía que se puede encontrar en Quora. Las pantallas de plasma dejaron de contemplarse hace ya años a causa de su elevado consumo y de las mayores ventajas de las tecnologías LCD y OLED.
En una pantalla (LCD) encontramos, yendo desde lo que vemos a lo que no vemos, el cristal protector del panel LCD propiamente dicho. Puede ser un panel táctil, con materiales como Gorilla Glass incluso en los portátiles. Tenemos acabados mate para esta capa externa, o brillantes, con mayor o mejor grado de filtrado anti reflejos.
Después de este panel protector / polarizador, tenemos los filtros de color a través de los cuales pasa la luz que atraviesa el panel LCD propiamente dicho, proveniente de la fuente de retroiluminación. Los filtros de color RGB permiten crear todas las tonalidades del espacio de color que pueda manejar la pantalla en cuestión. Este punto depende, entre otras cosas, de la calidad de la retroiluminación o del procesador de imagen.
El panel LCD define la forma y la rapidez con la que la luz pasa a su través. Las celdas de cristal líquido cambian de transparencia a partir de los cambios eléctricos inducidos por una matriz de transistores. Dependiendo del tipo de celdas de cristal líquido y cómo bloqueen la luz, tenemos las tecnologías de paneles TN, IPS o VA, que son las tres tecnologías habituales para los paneles LCD. En esta tabla puedes ver algunas de las diferencias y similitudes entre estas tecnologías de cristal líquido. Básicamente estamos ante diferencias en la orientación de los cristales y los sistemas empleados para "energizar" los cristales a través de las matrices de transistores.
Tipo | Contraste | Colores | Velocidad | Ángulo de visión | Usos recomendados |
TN (Twisted Nematic) | Regular | Regular | Muy bien | Mal | Gaming (aunque ahora es IPS la tecnología óptima) |
VA (Vertical Alignment) | Bien | Bien | Regular | Bien | Pantallas curvas, pantallas con contraste elevado, ocio multimedia |
IPS (In Plane Switching) | Regular | Bien | Bien | Muy bien | Gaming, usos profesionales |
OLED (Organic Light Emiting Diode) | Muy bien | Muy bien | Muy bien | Muy bien | Creación de contenidos, ocio multimedia, gaming |
TN es rápida, pero no se le da muy bien mostrar colores con todo su esplendor y los ángulos de visión son bastante pobres a poco que nos desviemos de la posición centrada frente a la pantalla. VA lo hace casi todo bien en apartados como el renderizado de color o el contraste, pero no así en la velocidad de respuesta. IPS, por su parte, no se defiende muy bien en el contraste, pero el resto de aspectos característicos los “borda”. No es de extrañar que la tecnología IPS sea una de las más populares entre los fabricantes de monitores o pantallas para portátiles. En las siguientes imágenes tomadas de este artículo encontrarás la explicación gráfica:
Foto: IPS y TN: la forma como se orientan los cristales define el comportamiento de la pantalla en aspectos como los ángulos de visión o tiempo de respuesta.
Foto: La tecnología VA LCD orienta los cristales líquidos verticalemente, lo que mejora el ángulo de visión y hace que sea óptima para pantallas curvas.
La luz que atraviesa la matriz de cristal líquido proviene de la retroiluminación. En los orígenes de las pantallas LCD la iluminación era de tipo cátodo frio o CFL, para pasar después a la iluminación LED. Primero, la luz blanca se generaba usando LEDs azules con un filtro de fósforo (amarillo) que da como resultante luz blanca. No hay LEDs con luz blanca, que es la que se usa en las pantallas LCD para que, cuando pase a través de los filtros de color RGB se generen los colores con la intensidad definida por la apertura de las celdas de cristal líquido.
Con Samsung llega QLED y HDR. Los Quantum Dots son partículas que, convenientemente elegidas por tamaño y excitadas con luz, emiten energía con frecuencias que pueden coincidir con la de diferentes colores primarios como el rojo y el verde. Samsung usa retroiluminación LED azul, que al pasar por la lámina de Quantum Dots que emite frecuencias en el rojo y el verde, genera luz blanca de gran pureza. Esta pureza permite usar fuentes de luz de más nits y general colores fidedignos. Con las pantallas QLED, Samsung consiguió ampliar el espacio de color habitual en las pantallas para llegar incluso al DCI-P3, así como mejorar el brillo máximo para añadir efectos como HDR.
Foto: Diferencias entre LCD y QDEF LCD, con detalle sobre el QD-CF que llegará en el futuro (cercano). Fuente aquí.
LG integró en las pantallas LCD una tecnología similar: Nanocell, que usaba una capa de partículas de un tamaño de 1 nm, que filtraban la luz proveniente de la retroiluminación LED blanca basada en LEDs azules más filtro de fósforo, de modo que la pureza de los colores también se veía mejorada.
Contrariamente a lo que se pueda pensar de un modo "intuitivo", las tecnologías QLED y nanocell actuales, que encontramos en la mayor parte de las pantallas con estas tecnologías, se encuentran en la parte de la retroiluminación y no en la parte de los píxeles propiamente dichos, que siguen siendo estando "coloreados" a través del paso de la luz blanca a través de filtros de color RGB. Eso sí, la luyz blanca se beneficia de la pureza, y esa pureza se consigue más fácilmente usando tecnologías de Quantum Dots (QDs) en forma de lámina a través de la cual pasa la luz azul emitida por los LEDs propiamente dichos de la retroiluminación, generando colores rojo y verde a partir de los QDs (QDEF o QD Enhancement Film) . En el caso de las NanoCell, la luz blanca se genera con LEDS azules recubiertos de un filtro de fósforo (amarillo). La lámina NanoCell filtra la luz blanca para hacer que las componentes R y G especialmente sean puras.
En esta infografía de Nature puedes ver de un modo visual cómo funcionan una QDEF y cómo se compara con la siguiente etapa evolutiva de las pantallas QLED en la que los Quantum Dots operan en la parte de los filtros de color, donde en vez de filtros hay partículas cuánticas (QD-CF) que emiten las componentes R y G, mientras que la azul (B) se obtiene directamente de la retroiluminación LED, Mini LED o Micro LED más adelante.
Foto: Diferencias entre QDEF y retroiluminación convencional y QD-CF o QD Color Filter.
OLED y MiniLED: las tecnologías más avanzadas
MiniLED es una evolución de LED. La retroiluminación en las pantallas LED ha evolucionado hasta el punto de estar basada en un número creciente de LEDs que, además, se atenúan o incluso se apagan en aquellas zonas donde se van a mostrar tonalidades oscuras o color negro, para evitar que la luz “degrade” el color negro en forma de esos halos o “neblina” que se aprecia en las pantallas de peor calidad. La tecnología de atenuación por zonas o FALD ha ido trabajando en la reducción del tamaño de los LEDs, incremento de su número y el aumento de las zonas de control de iluminación variable. A más zonas de control de la retroiluminación, más precisión en el control de la retroiluminación se tendrá, mejorando aspectos como el contraste o la colorimetría, o habilitando modos HDR de más brillo de pico máximo.
Con la tecnología MiniLED tenemos ahora miles de diodos LED a cargo de la retroiluminación, por lo que podemos tener negros casi perfectos, colores sin “bleeding” o niveles de brillo máximo mayores. La complicación está en tener miles de LEDs diminutos, bastante más difíciles de fabricar que los de gran tamaño: los LEDs alcanzan temperaturas elevadas, y si son pequeños con un elevado brillo, es preciso que estén bien refrigerados.
En una pantalla OLED no necesitamos retroiluminación: cada píxel es emisivo sin necesidad de retroiluminación. Las pantallas OLED han llegado de forma generalizada a los equipos portátiles, por ejemplo, una vez que se han mejorado aspectos como la degradación de los LEDs orgánicos o el efecto de “marcado” que hace que si, una pantalla OLED está mostrando mucho tiempo seguido la misma imagen, acaba por crear una imagen remanente que crea un efecto de marcado. Solía ser habitual en las pantallas de los aeropuertos, por ejemplo. Actualmente, las pantallas OLED integran tecnologías de desplazamiento de píxeles entre otras formas de evitar que se produzca este efecto de marcado.
Foto: Esta infografía muestra las diferencias entre LED, OLED y MiniLED.
Las pantallas OLED pueden usar tecnología de Quantum Dots y en el futuro (cercano) están las pantallas MicroLED en las que cada píxel tiene su propio LED azul como fuente de iluminación. Posteriormente, habría una matriz QDCC en la que se usarían celdas de QD para cada subpíxel, dejando pasar la luz azul directamente, mientras que los componentes rojo y verde se generarían mediante los citadas Quantum Dots. En este caso no haría falta cristal líquido, al regularse la iluminación directamente en los LEDs individuales. Es lo que Samsung llama QNED, evolución a su vez de una tecnología QD OLED, en la que la fuente de iluminación sería OLED azul, que pasaría a través de una matriz QDCC para generar las componentes R y G, dejando pasar la componente B directamente desde las celdas OLED. Cada píxel controla su propia luminosidad sin necesidad de panel LCD.
Así pues, tenemos un buen número de tecnologías de pantalla en los tiempos que corren. Las más frecuentes en el momento actual son las LCD (IPS, TN y VA más o menos por ese orden) y OLED, que ha despegado gracias a Samsung en portátiles. En móviles y tabletas solemos tener pantallas AMOLED e IPS LCD. En wearables son las AMOLED las que se usan más. En televisores tenemos LED LCD y OLED. Este año 2021 llegaron las pantallas MiniLED (no confundir con las MicroLED en las que cada píxel tiene su propio LED emisor de luz) de la mano de Apple y Samsung, aunque se trata de una incursión aún tímida y en segmentos muy Premium.
Foto: En una pantalla MicroLED, los LEDs no son parte de la retroiluminación, sino que cada MicroLED corresponde a un subpíxel R,G o B. Es como OLED, pero con las ventajas del LED en cuanto a brillo o duración, si su temperatura se mantiene en márgenes seguros.
Delta E y la calibración de las pantallas
De un tiempo (reciente) a esta parte, estamos viendo que los fabricantes usan como argumento para caracterizar las pantallas de los portátiles y de los monitores de sobremesa, parámetros traídos de los métodos de calibración que hasta hace poco solo encontrábamos en las pantallas profesionales. Uno de los que más se usan es el “Delta E” que da una idea sobre la desviación que un color en pantalla puede tener sobre el color “real” que debería mostrarse en el monitor. Además, es paulatinamente más frecuente encontrar pantallas que vienen calibradas de fábrica, con un valor Delta E asociado a la calibración, o pantallas que pueden calibrarse por parte del propio usuario.
El espacio de color que puede mostrar una pantalla es otro de los parámetros que nos sirven para caracterizar una pantalla. En este caso, la caracterización se da en forma de un determinado porcentaje sobre el total de colores que puede manejar un determinado espacio. Por ejemplo, un 100% del espacio de color sRGB implica que el monitor puede mostrar todos los colores de dicho espacio. Un 100% del sRGB posiblemente se quede en un 70% - 80% del espacio DCI-P3, que es un espacio de color más exigente que el sRGB.
Lo ideal es tener una colorimetría que cubra el mayor número de colores posible, con un Delta E lo más reducido que se pueda, con un brillo elevado (en nits), una tasa de refresco elevada y dinámica y un contraste elevado, sin olvidar la resolución, que preferiblemente será elevada. Por pedir que no quede. Certificaciones como la de Pantone también empiezan a ser frecuentes en pantallas especialmente pensadas para creación de contenidos o para entusiastas.
Foto: En nuestras pruebas de pantallas incluimos las medidas de parámetros como Delta E como parte del banco de pruebas de producto.
¿Qué pasa con HDR?
El HDR llegó con fuerza hace ya algunos años de la mano de los televisores. HDR10 y HDR10+ con Samsung y Dolby Vision con LG sobre todo, eran argumentos diferenciadores en teoría que, en la práctica, no lo eran ni lo son tanto. Además de necesitar contenidos en ese formato, las diferencias visuales entre contenidos HDR y no HDR no son tan notables en general. No está de más tenerlo, especialmente porque viene asociado a mejores parámetros de la pantalla como el brillo, contraste o el procesador de imagen y cantidad de colores que puede visualizar.
La tecnología HDR ha acabado por llegar a los equipos PC, tanto en portátiles como en las pantallas para equipos de sobremesa. Esta vez de la mano de VESA, que ha creado diferentes tipos de estándares DisplayHDR tanto para pantallas LCD como para OLED. Los primeros llegan hasta DisplayHDR 1400 y los segundos (True Black) llegan hasta DisplayHDR 600. HDR ha llegado también a Windows 11, por lo que tenemos todos los elementos necesarios para beneficiarnos de esta tecnología incluso en el propio sistema operativo, aunque esencialmente, la compatibilidad con estos estándares es recomendable especialmente porque ello supone que la pantalla cumple con un mínimo de requisitos tecnológicos asociados a una calidad superior.
¿Y con la latencia?
En general, los monitores no deberían tener problemas con este parámetro que se refiere al tiempo que transcurre entre que se envían las imágenes a la pantalla desde la tarjeta gráfica y se muestran ante nuestros ojos. Es un tiempo vital en aplicaciones como las de gaming o realidad aumentada y virtual, pero su relevancia está más en los televisores cuando se usan como pantallas.
La latencia depende del procesamiento de las imágenes en la electrónica de las pantallas, y en los televisores solemos encontrar más procesamiento que en los monitores. Una televisión, tradicionalmente, no está pensada para interactuar con ella, pero ahora que son las pantallas preferidas para las consolas y también empiezan a usarse como pantallas para nuestros equipos portátiles y de escritorio, los fabricantes de televisores empiezan a incluir modos de baja latencia para gaming y usos “informáticos”.
NVIDIA ya hace bastantes meses introdujo “Reflex”, una tecnología para optimizar y medir la latencia en juegos usando tarjetas gráficas GeForce y monitores compatibles con G-Sync.
Foto: La latencia es un parámetro importante, especialmente en los televisores. En esta infografía de NVIDIA se ve con claridad cómo cada dispositivo que usamos introduce su propia latencia en la experiencia de uso.
E-Ink y otras tecnologías
No nos olvidamos de la tecnología E-Ink, por supuesto. Ni de los proyectores. Pero nos ceñiremos a las pantallas que se usan más en el contexto de los equipos PC de sobremesa y portátiles, con alguna incursión en las tabletas y smartphones puntualmente.
Los proyectores, especialmente, han conseguido mejorar mucho su tecnología, eliminando los inconvenientes de las lámparas incandescentes gracias al uso de fuentes de luz LED o láser. El ruido generado por el ventilador es otra variable que se ha conseguido minimizar, al tiempo que las tecnologías de sonido o la resolución de las pantallas, el nivel de brillo, tasa de contraste o frecuencia de actualización han hecho posible que los proyectores sean aptos para jugar incluso.
