Análisis de Objeto Técnico El Monitor Pantalla Plana

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ESCUELA SECUNDARIA TÉCNICA No. 62 Ponciano Arriaga s/n Col. Benito Juárez Tel. 8130734 81 30734

ÁMBITO DE SERVICIOS ADMINISTRATIVOS DE APOYO A LA PRODUCCIÓN TALLER COMPUTACION FICHA TÉCNICA ETAP ETAPA A REGIONA REGIONAL L Nombre de la ficha técnica: EL MONITOR DE PANTALLA PLANA

Autor: Rodrigo Alonzo Fecha: Octubre 2008 Asesor: Gerardo Sánchez Nájera 1

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ÍNDICE

TÍTULO

PÁGINA

ASPECTO HISTÓRICO SOCIAL ORIGEN…………………………………………………………………………………….

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EVOLUCIÓN................................................................................................................

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IMPACTO IMPACTO SOCIAL................................................................................................... .

8

REPERCUSIONES....................................................................................................

8

DIMENSIÓN CIENTÍFICA Y TÉCNICA 1. FUNCIONALIDAD FINALIDAD POR LA QUÉ FUE CONSTRUIDO.....................................................

8

POSIBLES USOS Y AMBITOS DE APLICACIÓN..................................................

8

UTILIDAD DE USO CON RELACIÓN RELACIÓ N A LA SATISFACCIÓN DE LA NECESIDAD

8

2. ESTRUCTURA IDENTIFICACIÓN DE LAS PARTES PARTES QUE COMPONEN AL OBJETO..................

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REPRESENTACIÒN REPRESENTACIÒN GRÀFICA..............................................................................

9

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES………………….……………………. MATERIALES………………….…………………….

10

ORÍGEN DE LOS MATERIALES……………….…………….…………… MATERIALES……………….…………….……………

10

PROPIEDADES GENERALES……………………………………… GENERALES…………………………………………….. ……..

10

PROCESOS DE FABRICACIÓN............................................................................ FABRICACIÓN............................................................................

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PRINCIPALES PRINCIPALES HERRAMIENTAS HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA FABRICACIÓN.................. FABRICACIÓN..................

11

3. FUNCIONAMIENTO FUNCIONAMIENTO EXTERNO............................................................................

12

FUERZAS Y TIPOS DE ENERGÍA QUE HACEN FUNCIONAR EL OBJETO.....

12

PROPUESTAS PROPUESTAS DE INNOVACIÒN........................................................................ INNOVACIÒN........................................................................

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-EL MONITOR DE PANTALLA PLANA-

Aspecto Histórico-Social ORIGEN. La pantalla de plasma fue inventada en 1964 en la Universidad de Illinois por Donald L. Bitzer, H. Gene Slottow y el estudiante Robert Willson para el PLATO Computer System System.. Las panta pantalla llass origin originale aless eran eran monocr monocroma omass (naran (naranja, ja, verde, verde, amaril amarillo) lo) y fueron muy populares al comienzo de los 70 por su dureza y porque no necesitaban ni memoria ni circuitos para actualizar la imagen. A finales de los 70 tuvo lugar un largo periodo de caída en las ventas debido a que las memorias de semiconductores hicieron a las pantallas CRT más baratas que las pantallas de plasma. No obstante, su tamaño de pantalla relativamente grande y la poca profundidad de su cuerpo las hicieron aptas para su colocación en vestíbulos y bolsas de valores. En 1983, IBM introdujo una pantalla monocroma de 19 pulgadas (483mm) que era capaz de mostrar simultáneamente cuatro sesiones de terminal de la máquina virtual del del IBM IBM 3270 3270.. Esta Esta fábr fábric ica a fue fue trasl traslad adad ada a en 1987 1987 a una una comp compañ añía ía llama llamada da Plasmaco que había sido fundada recientemente por el doctor Larry F. Weber (uno de los estudiantes del doctor Bitzer), Stephen Globus y James Kehoe (que era el encargado de planta de IBM). En 1992, Fujitsu creó la primera pantalla de 21 pulgadas (533mm) a color. En 1996 1996,, Mats Matsus ushi hita ta Elec Electri trica call Indu Indust stri ries es (Pan (Panas ason onic ic)) comp compró ró Plas Plasma maco co,, su tecnología y su fábrica americana. En 1997, Pioneer empezó a vender la primera televisión de plasma al público. Las pantallas de plasma actuales se pueden ver habitualmente en los hogares y son más finas y grandes que sus predecesoras. Su pequeño grosor les permite competir con otros aparatos como los proyectores. El tamaño de las pantallas ha crecido desde aquella pantalla de 21 pulgadas de 1992 1992.. La pant pantal alla la de plas plasma ma más más gran grande de del del mund mundo o ha sido sido most mostra rada da en el Consumer Electronics Show del año 2008 en Las Vegas (U.S.A.) y es una pantalla de 150 pulgadas creada por Panasonic.

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Hasta hace poco, su brillo superior, su tiempo de respuesta más rápido, su gran espectro de colores y su mayor ángulo de visión (comparándolas con las pantallas LCD) hicieron de las pantallas de plasma una de las tecnologías de visión para HDTV más populares. Durante mucho tiempo se creyó que la tecnología LCD era conveniente tan sólo para pequeñas televisiones y que no podía competir con la tecnología del plasma en las pantallas más grandes (particularmente de 42 pulgadas en adelante). Sin embargo, tras esto, los cambios y mejoras en la tecnología LCD han hecho más pequeña esta diferencia. Su poco peso, bajos precios, mayor resolución disponible (lo que es importante para HDTV) y a menudo bajo consumo eléctrico convirtieron a las pantallas LCD en duras competidoras en el mercado de las televisiones. A finales del año 2006 los analistas observaron que las pantallas LCD estaban alcanzando a las de plasma, particularmente en el importante segmento de las pantallas de 40 pulgadas o más dónde los plasmas habían disfrutado de un fuerte dominio un par de años antes. Hoy en día las LCD ya compiten con la Plasma en segmentos de 50 y 60" donde existe casi tanta variedad en ambas tecnologías. Por otro lado el Precio al publico se ha invertido ya que la demanda de LCD es alta y la Plasma esta viendo bajar sus precios por debajo de su competidor. Otra tendencia de la industria es la consolidación de los fabricantes de pantallas de plasma con alrededor de cincuenta marcas disponibles pero solo cinco fabricantes.

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EVOLUCION En la siguiente imagen se muestra m uestra la evolucion del monitor de la compañia Apple:

LCD •

1888: Friedrich Reinitzer (1858-1927) descubre el cristalino líquido natural del colesterol extraido de zanahorias (es decir, descubre la existencia de dos puntos de fusión y la generación de colores), y publicó sus conclusiones en una reunión de la Sociedad Química de Viena sobre el 3 de mayo de 1888 (F . Reinitzer: zur Kenntniss de Cholesterins, Monatshefte für Chemie (Wien) 9, 421-441 (1888)).

•

1904: Otto Lehmann publica su obra "Cristales "Cr istales líquidos".

•

1911: 1911: Charle Charless Maugui Mauguin n descri describe be la estruc estructur tura a y las propie propiedad dades es de los cristales líquidos. 5

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1936: La compañía Marconi Wireless Telegraph patenta la primera aplicación práctica de la tecnología, "The Liquid Crystal Light Valve".

•

1962 1962:: La prime primera ra gran gran publ public icac ació ión n en ingl inglés és sobr sobre e el tema tema "Est "Estru ruct ctur ura a Molecular y Propiedades de los Cristales líquidos", por el Doctor George W. Gray.

•

1962: Richard Williams de RCA encontró que había algunos cristales líquidos con interesantes características electro-ópticas y se dió cuenta del efecto electro-optico mediante la generación de patrones de bandas en una fina capa de material de cristal líquido por la aplicación de un voltaje. Este efecto se basa basa en una una ines inesta tabi bilid lidad ad hidr hidrod odin inám ámic ica a form formad ada, a, lo que que ahor ahora a se denomina "domimnios Williams" en el interior del cristal líquido.

•

1964: En el otoño de 1964 George H. Heilmeier, cuando trabajaba en los laboratorios de la RCA en el efecto descubierto por Williams se dio cuenta de la conmutación de colores inducida por el reajuste de los tintes de dicroico en un homeotropically orientado al cristal líquido. Los problemas prácticos con este nuevo efecto electro-óptico hicieron que Heilmeier siguiera trabajando en los efectos de la dispersión en los cristales líquidos y, por último, la realización de la primera pantalla de cristal líquido de funcionamiento sobre la base de lo que él llamó la dispersión modo dinámico (DSM). La aplicación de un voltaje a un dispositivo DSM cambia inicialmente el cristal líquido transparente en una capa lechosa, turbia y estatal. Los dispositivos DSM podrían operar en modo transmisión y reflexión, pero requieren un considerable flujo de corriente para su funcionamiento.

El trabajo pionero en cristales líquidos se realizó en la década de 1960 por el Royal Radar Establishment de Reino Unido en Malvern. El equipo de RRE apoyó la labor en curso por George Gray y su equipo de la Universidad de Hull, quien finalmente descubrió la cyanobiphenyl de los cristales líquidos (que tenía unas propiedades correctas de estabilidad y temperatura para su aplicación en los LCDs). •

1970: El 4 de diciembre de 1970, la patente del efecto del campo twisted nematic en cristales líquidos fue presentada por Hoffmann-LaRoche en Suiza (Swiss patente N º 532.261), con Wolfgang Helfrich y Martin Schadt (que trab trabaj ajab aba a para para el Cent Centra rall Rese Resear arch ch Labo Labora rato torie ries) s) dond donde e figur figuran an como como 6


inventores. Hoffmann-La Roche, entonces con licencia de la invención se la dió a la fabrica suiza Brown, Boveri & Cie, quien producia dispositivos para relojes durante los 1970's y también a la industria electrónica japonesa que pronto produjo el primer reloj de pulsera digital de cuarzo con TN, pantallas LCD y muchos otros productos. James Fergason en Kent State University presentó una patente idéntica en los EE.UU. del 22 de abril de 1971. En 1971 la compañía de Fergason ILIXCO (actualmente LXD Incorporated) produjo los primeros LCDs basados en el efecto TN , que pronto sustituyó a la mala calidad de los tipos DSM debido a las mejoras en los voltajes de operación más bajos y un menor consumo de energía. •

1972: La primera pantalla de matriz activa de cristal líquido se produjo en los Estados Unidos por Peter T. Brody.

Una descripción detallada de los orígenes y de la compleja historia de las pantallas de cristal líquido desde la perspectiva de una persona interna desde los primeros días ha sido publicado por Joseph A. Castellano en "Liquid Gold, The Story of Liquid Crystal Displays and the Creation of an Industry" La misma historia vista desde una perspectiva diferente se ha descrito y publicado por Hiroshi Kawamoto (The History of Liquid-Crystal Displays , Proc. IEEE, Vol. 90, N º 4, Abril de 2002 ),este documento está disponible al público en el IEEE History Center.

DLP Digital Digital Lig Light ht Proces Processin sing g (en (en espa españo ñoll "Pro "Proce cesa sado do digi digita tall de la luz" luz")) es una una tecn tecnol olog ogía ía usad usada a en proy proyec ecto tore ress y tele televi viso sore ress de proy proyec ecci ción ón.. El DLP DLP fue fue desarrollado originalmente por Texas Instruments, Instruments, y sigue siendo el único fabricante de esta esta tecnol tecnologí ogía, a, aunque aunque muchos muchos produc productos tos de merca mercado do autori autorizad zados os están están basados en sus circuitos integrados auxiliares. auxiliares . En los proyectores DLP, la imagen es creada por espejos microscópicos dispuestos en una matriz sobre un chip semiconductor, conocido como Digital Micromirror Micromirror Device (DMD). Cada espejo representa un píxel en la imagen proyectada. El número

de espejos se corresponde con la resolución de la imagen proyectada: las matrices de 800×600, 1024×768, y 1280×720 son algunos de los tamaños comunes de DMD. Estos espejos pueden ser recolocados rápidamente para reflejar la luz a través de la

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lente o sobre un disipador de calor (denominado descarga ligera en la terminología de Barco).

IMPACTO SOCIAL. El impacto que ha tenido en la sociedad el surgimiento del monitor ha sido muy importante importante desde desde su invención invención pues sin él, el uso de una computador computadora a seria casi imposible pues no se tendría contacto visual con la misma. El surgimiento de la pantalla plana trajo consigo una mejor definición y mayor ahorro de energía que un monitor convencional. Las aplicaciones del monitor han tenido un gran impacto en gran variedad de ámbitos, como la comunicación pues la televisión es un medio de comunicación enorme e importante.

REPERCUSIONES. En el futuro los monitores, seguramente serán más pequeños, es posible que surjan muchos cambios con el paso del tiempo, actualmente estos cambios se pueden observar pues están surgiendo pantallas de plasma y LCD; posiblemente exista la posibilidad de que surjan monitores inalámbricos. La automatización cibernética está avanzando tanto que tal vez se requiera de la intervención humana en una mínima parte para concretar un trabajo. Siguen y serán siendo un eslabón importante en la educación y en el trabajo.

Dimensión Científica y Técnica FUNCIONALIDAD. La función principal de un monitor de pantalla plana es permitirnos manejar de una manera mucho mas sencilla la computadora.

Posibles Usos y Ámbitos de Aplicación. Aplicación

Ejemplo 8


Escuelas Hogares Oficinas Negocios

En todos estos ámbitos el monitor es utilizado junto con la computadora para poder tener un manejo adecuado de la misma.

Utilidad o Frecuencia de Uso con Relación a la Satisfacción de la Necesidad Este objeto técnico va en proporción directa a la satisfacción de la necesidad que va en aumento, porque todo ser humano tiene en sus hogares, escuelas, oficinas, etc., como como míni mínimo mo una una comp comput utad ador ora a por por lo cual cual cuen cuenta ta tamb tambié ién n con con moni monito tore ress de pantalla plana para el uso de esta.

ESTRUCTURA. IDENTIFICACIÓN DE LAS PARTES QUE COMPONEN EL OBJETO. Como se dijo anteriormente el monitor es básicamente un tubo de rayos catodicos y a continuación se muestra la estructura de este.

N 1 2 3 4 5 6 7 8

PARTE Capa dielectrica Pantalla de elctrodos Recubrimiento de oxido de mag magnesio Placa trasera de vidrio Capa dielectrica Direccion de electrodos Pixel Placa frontal de vidrio

REPRESENTACION GRAFICA.

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CARACTERISTICAS DE LOS MA M ATERIALES. Origen de los Materiales. Materiales Inorg. Aluminio x Vidrio x

Org. Renov. No renov. Mineral Vegetal Animal x x x x

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES EMPLEADOS.

Propiedades Generales Las propiedades que dependen de la cantidad total de materia del cuerpo se llaman propiedades

generales; entre ellas están la forma, tamaño, peso, temperatura.

Propiedad Gral. Masa

Definición

Donde se manifiesta Cantidad de materia contenida en un Al pesar el monitor en una bascula.

Volumen

cuerpo. Se mide en (Kg.) Lugar ugar o ext extensi ensión ón que que ocup ocupa a un Lugar que ocupa el monitor en el cuer cuerpo po en el espa espaci cio. o. Se mide mide en espacio. (m3). El volumen no sólo depende de la cantidad de materia, sino también

Peso

Inercia

de la temperatura Fuerza de atracción gravitacional que Es la fuerza de atracción la Tierr ierra a ejer ejerce ce sobre obre todos odos los los gravitacional gravitacional que ejerce la tierra cuerpos. Es proporcional a la masa Cualidad que tienen los cuerpos de

sobre el monitor. Se manifiesta al moverse o cuando 10


pres preser erva varr el esta estado do,, de repo reposo so o esta en reposo. movimiento en línea recta en que se encu encuen entr tran an hast hasta a que que una una fuer fuerza za

Impenetrabilidad

externa actúe sobre ellos Imposibilidad de que dos cuerpos

El aluminio es impenetrable. impenetrable.

ocupen el mismo espacio simultáneamente Propiedad que tienen los cuerpos para Improprobable Improprobable que se pudieran fraccionarse en pedazos cada vez dañar o quebrarse alguna parte con

Divisibilidad

Porosidad

más pequeños Característica de la materia que

el trato normal. No hay porosidad porque el

consiste en presentar poros o

aluminio, su estructura atómica es

espacios vacíos

muy densa.

PROCESO DE FABRICACION. Sistemas y Técnicas de Fabricación.

Sistema Union Recubrimiento

Técnica

Donde se manifiesta

Ensamblado Atornillado Pintado

Ensamblar todas las partes del monitor. Atornillar algunas partes del monitor. Se pinta todo el objeto técnico para darle

Esmaltado

presentación. Se cubre con esmalte toda la pintura aplicada para darle brillo y protección a la pintura

Herramientas utilizadas en la fabricación del objeto.

No Descripción Características 1

Herramientas metalúrgicas electricas.

Función Cortar

y

elaborar

el

vidrio las

y

partes

internas de la pantalla o monitor plano.

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FUNCIONAMIENTO. El monitor es el encargado de traducir a imágenes las señales que provienen de la tarjeta gráfica. Su interior es similar al de un televisor convencional. La mayoría del espacio está ocupado por un tubo de rayos catódicos en el que se sitúa un cañón de electrones. Este cañón dispara constantemente un haz de electrones contra la pantalla, que está recubierta de fósforo (material que se ilumina al entrar en contacto con los electrones). En los monitores a color, cada punto o píxel de la pantalla está compuesto por tres pequeños puntos de fósforo: rojo, azul y verde. Iluminando estos puntos con diferentes intensidades, puede obtenerse cualquier color. Ésta es la forma de mostrar un punto en la pantalla, pero ¿cómo se consigue rellenar toda la pantalla de puntos? La respuesta es fácil: el cañón de electrones activa el primer punto de la esquina superior izquierda y, rápidamente, activa los sigu siguie ient ntes es punt puntos os de la prim primer era a líne línea a hori horizo zont ntal al.. Desp Despué uéss sigu sigue e pint pintan ando do y rellenando las demás líneas de la pantalla hasta llegar a la última y vuelve a comenzar el proceso. Esta acción es tan rápida que el ojo humano no es capaz de distinguir cómo se activan los puntos por separado, percibiendo la ilusión de que todos los píxels se activan al mismo tiempo. Los gases xenon y neon en una televisión de plasma están contenidos en cientos de miles de celdas diminutas entre dos pantallas de cristal. Los electrodos también se encuentran “emparedados” entre los dos cristales, en la parte frontal y posterior de las celdas. Ciertos electrodos se ubican detrás de las celdas, a lo largo del panel de crista cristall traser trasero o y otros otros electr electrodo odos, s, que están están rodead rodeados os por un materi material al aislan aislante te diel dieléc éctr tric ico o y cubi cubier erto toss por por una una capa capa prot protec ecto tora ra de óxid óxido o de magn magnes esio io,, está están n ubicados en frente de la celda, a lo largo del panel de cristal frontal. El circuito carga los electrodos que se cruzan en cada celda creando diferencia de voltaje entre la parte trasera y la frontal y provocan que el gas se ionice y forme el plasma. Posteriormente, cuando los iones del gas corren hacia los electrodos y colisionan se emiten fotones. En una pantalla monocroma es posible mantener el estado ionizado mediante la aplicación de un voltaje de bajo nivel a todos los electrodos verticales y horizontales, incluso cuando el voltaje iónico ha sido retirado. Para borrar una celda se elimina todo el voltaje de un par de electrodos. Este tipo de pantallas tiene memoria 12


inherente y no usa fósforos. Se añade una pequeña cantidad de nitrógeno al neón para incrementar la histéresis. En las pantallas a color, la parte trasera de cada celda es cubierta con un fósforo. Los fotones ultravioletas emitidos por el plasma excitan esos fósforos y emiten luz de colores. La operación de cada una de las celdas se puede comparar con la de una lámpara fluorescente. Cada pixel está compuesto por tres celdas separadas (subpixeles), cada una con fósforos de diferentes colores. Un subpixel tiene un fósforo con luz de color rojo, otro subpixel tiene un fósforo con luz de color verde y el otro subpixel lo tiene con luz de color azul. Estos colores se mezclan para crear el color final del píxel de forma análoga a como se hace en los “triads” de las máscaras de sombras de los CRT. Variando los pulsos de la corriente que fluye a través de las diferentes celdas miles de vece vecess por por segu segund ndo, o, el sist sistem ema a de cont contro roll pued puede e incr increm emen enta tarr o redu reduci cirr la inte intens nsid idad ad del del colo colorr de cada cada subp subpix ixel el para para crea crearr bill billon ones es de comb combin inac acio ione ness diferentes de rojo, verde y azul. De esta forma, el sistema de control es capaz de producir la mayoría de los colores visibles. Las pantallas de plasma usan los mismos fósforos que los CRTs, lo cual explica la extremadamente precisa reproducción r eproducción del color.

Fuerzas y Tipos de Energía que Causan que el Objeto Funcione.

ENERGÍA ELECTRICA

DEFINICIÓN

Donde se manifiesta

Se denomina energía

La energía utilizada para que funcione el

eléctrica a la forma de

monitor y se produzca el proceso de

energía que resulta de la

funcionamiento.

existencia de una diferencia de potencial 13


entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos —cuando se los pone en contacto por medio de un conductor eléctrico— eléctrico— y obtener trabajo. trabajo.

Propuestas de Innovación

Propuesta Nuevas y avanzadas

Posible Aplicación Podría ser un monitor que pudiera doblarse para que ocupe menos espacio y su transporte sea mas fácil.

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Análisis de Objeto Técnico El Monitor Pantalla Plana

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