Como funcionam os LCDs – tudo o que você precisa saber

Compreender o funcionamento dos LCDs é fundamental, especialmente agora que quase todas as telas que você vê são LCDs. No entanto, é difícil diferenciar essas telas pelo valor nominal se você não tiver conhecimento prévio delas. Aqui veremos as telas de LCD, sua estrutura, componentes essenciais e como você pode melhorar a vida útil do seu monitor.

Uma tela de cristal líquido (LCD) é uma tela plana que utiliza cristais líquidos para criar uma imagem visível.

O que é um monitor LCD?

Fig 1:Seção transversal de um LCD

Uma tela de cristal líquido (LCD) é uma tela plana que utiliza cristais líquidos para criar uma imagem visível.

A estrutura básica de uma tela LCD

Luz de fundo

Díodo emissor de luz (LED)

Fig 2:Faixa de LED

As telas LCD retroiluminadas por LED utilizam LEDs para fornecer a luz de fundo dos pixels. Eles têm uma melhor faixa de escurecimento, melhores taxas de contraste, gama de cores mais ampla e são mais confiáveis ​​do que as telas com retroiluminação CCFL.

Painel de eletroluminescência (ELP)

Esta tecnologia usa fósforos coloridos excitados para produzir luz, e eles requerem uma voltagem elétrica de 100 volts AC na frequência de 400 Hertz para emitir luz. A tecnologia ELP é aplicável em LCDs monocromáticos, de segmento e de caracteres.

Lâmpadas fluorescentes de cátodo quente (HCFL)

HCFL usa um filamento de tungstênio enrolado conectado a dois cátodos em ambas as extremidades. Quando os cátodos são eletricamente excitados a 900 graus Fahrenheit, eles emitem elétrons que reagem com o mercúrio no tubo. O efeito é que a radiação ultravioleta gerada reage com o fósforo para produzir luz.

Lâmpadas fluorescentes de cátodo frio (CCFL)

Ao contrário do HCFL, o CCFL não possui um filamento de tungstênio. Em vez disso, a voltagem dentro do tubo excita o mercúrio causando um fluxo de corrente. A radiação UV do mercúrio reage com o fósforo para produzir luz.

Cristal líquido para LCD

Fig 3:Uma mulher assistindo na TV LCD

LCD de fase nemática

A fase termotrópica nemática ocorre a uma temperatura mais alta em comparação com um grau esmético. Cristais líquidos são orientações com seus longos eixos apontando em uma direção.

Suas posições de centro de massa são aleatórias dentro do líquido. No entanto, você pode alinhá-los com um campo magnético ou elétrico externo para criar uma visão transparente ou opaca.

É devido a esta propriedade de alinhamento que as moléculas nemáticas são aplicáveis ​​em LCDs.

Esmética de cristais líquidos 

Uma fase esmética é uma fase termotrópica de cristais líquidos que existe em baixas temperaturas. Aqui, as moléculas de cristal líquido se alinham em camadas perpendiculares ao plano das moléculas.

O arranjo cristalino está em estado líquido e desliza um sobre o outro na direção do plano da camada.

Colestérico de cristais líquidos 

Aqui, os cristais líquidos se alinham em camadas com uma molécula de espessura. Além disso, as moléculas se alinham com seus longos eixos paralelos entre si.

Filtros coloridos de cristais líquidos

Os filtros de cor nos painéis LCD permitem que comprimentos de onda específicos da luz passem enquanto bloqueiam outros. Portanto, é possível realçar e contrair cores visíveis para criar variações de uma mesma cor.

Filtros polarizadores de cristais líquidos

Os filtros polarizadores permitem a luz polarizada de uma orientação específica através de uma configuração de LCD enquanto bloqueiam todas as exposições à luz.

Como funcionam os LCDs– Transistores de filme fino (TFT)

Os LCDs de transistores de película fina usam TFTs como interruptores de pixel individuais para melhorar as características da imagem, como contraste e endereçamento.

TFTs são transistores de efeito de campo especiais (FETs) que são mais finos em relação ao plano do dispositivo.

Como funcionam as telas de LCD?

O funcionamento de um LCD é baseado principalmente nas propriedades da luz polarizada. A luz polarizada é a luz cujas vibrações estão restritas a um plano. Em um LCD, a luz branca sofre polarização com a ajuda de dois filmes polarizadores.

Uma tela LCD tem milhões de pixels, cada um com um filme polarizador em cada lado de um cristal líquido ligado. Cada pixel passa por uma categorização adicional em três subpixels vermelhos, verdes e azuis distintos.

Quando você liga o LCD, uma luz de fundo ilumina a luz branca não polarizada em direção aos pixels. A luz branca viaja em vários planos, incluindo os planos horizontal e vertical.

O primeiro vidro polarizador permite que apenas as ondas de luz horizontais passem, enquanto o segundo filtro de vidro permite apenas as ondas de luz verticais. Os dois vidros polarizadores são cristais líquidos com eletrodos ao seu redor, e cada subpixel tem seu par eletrodo e vidro polarizador.

O cristal líquido está em uma forma eletronicamente nemática em seu estado natural.

Os filtros de vidro polarizador giram a luz horizontal para uma posição vertical em um estado desligado, permitindo que a luz alcance os pixels.

Quando os eletrodos polarizadores estão ligados, os cristais líquidos nemáticos se orientam em um alinhamento horizontal. A luz da luz de fundo não sofre mais torção em um ângulo de 90 graus e passa horizontalmente. O vidro polarizador vertical bloqueia as ondas de luz planas.

Variando a corrente elétrica através de cada conjunto de eletrodos, podemos alterar o número de cristais líquidos que se alinham horizontalmente. Como tal, resulta em diferentes quantidades de luz atingindo os pixels para criar uma imagem.

As cores em subpixels individuais estão em uma escala de 0 a 255. Se todos os três forem zero, você verá preto em toda a tela e, se todos os três estiverem em 255, verá a luz de fundo (branca). Uma variação no potencial do eletrodo de cristal líquido varia a exibição de luz colorida em um LCD.

Seis fatores que determinam a vida útil de uma tela de LCD

Fig 4:LCD médico de eletrocardiograma futurista

Abaixo estão listados os seis fatores que determinam a vida útil de um LCD.

Ambiente operacional da tela

Os LCDs funcionam melhor quando os cristais líquidos estão na fase nemática. Uma queda de temperatura abaixo do ponto de congelamento ou temperaturas mais altas prejudica um LCD, reduzindo assim sua vida útil.

Qualidade dos componentes eletrônicos de acompanhamento

LCDs falham principalmente devido ao abaulamento dos capacitores que resultam da secagem dos eletrólitos internos. Materiais de baixa qualidade reduzem a vida útil de um LCD.

Como funcionam os LCDs– O estado dos componentes externos

Componentes externos, como estabilidade e frequência de energia, afetam a vida útil das telas LCD. A poeira também se deposita em componentes importantes do circuito, causando curtos-circuitos e problemas de aquecimento para o dispositivo.

Falha na luz de fundo

A falha da luz de fundo do LCD pode ocorrer devido a um curto-circuito ou a um componente interno defeituoso. Você pode resolver rapidamente esse problema substituindo a luz de fundo.

Radiações eletromagnéticas

Um campo magnético externo interfere no alinhamento dos cristais líquidos entre os dois polarizadores de vidro. Portanto, um campo elétrico alto diminui a qualidade da imagem e faz com que a tela se deteriore com o tempo.

Como funcionam os LCDs– Frequência de uso

LCDs têm entre 30.000 e 60.000 horas de uso. Portanto, sua vida útil depende muito de quanto tempo fica durante o dia.

Diferença entre telas LCD e Plasma

Fig 5:TV de plasma na parede de uma sala

Não é fácil diferenciar entre telas de plasma e LCD do valor de face, e as duas são muito semelhantes, mas usam tecnologias muito diferentes para exibir informações.

Abaixo estão listadas as diferenças significativas entre as telas de Plasma e LCD.

Taxas de atualização

Uma tela de plasma tem uma taxa de atualização mais rápida quando comparada a uma tela LCD da mesma classificação. O tempo de resposta lento em telas LCD é evidente quando as imagens são exibidas em um ritmo mais rápido.

Muitas vezes você verá algum efeito fantasma em que as imagens tendem a se arrastar pela tela. Os LCDs atuais não sofrem efeitos fantasmas porque suas taxas de quadros são mais próximas das TVs de plasma.

Tecnologia

Outra diferença entre as telas LCD e Plasma são seus princípios de operação. A maneira como você ilumina pixels e subpixels para produzir uma imagem varia, e os LCDs exigem uma luz de fundo para fornecer a excitação necessária aos pixels para fazer uma representação precisa de uma imagem.

As telas de plasma usam as propriedades dos gases inertes para iluminar os pixels. Cada pixel pode ser excitado por uma grade de eletrodos dentro de sua estrutura em um arranjo horizontal e vertical.

Quando você mostra a luz UV no revestimento de fósforo do pixel, ele é convertido na cor de sua escolha. Uma luz mostrada em um fósforo vermelho torna o pixel visivelmente vermelho e assim por diante.

Peso 

LCDs pesam menos do que seus equivalentes de plasma do mesmo tamanho. Além disso, eles consomem menos eletricidade e produzem menos calor.

No entanto, a diferença de peso e consumo de energia não contém muita energia, pois é relativa. As telas de plasma ainda são muito leves em comparação com outras tecnologias de tela.

Exibir

As telas de plasma exibem o que consideramos imagens mais autênticas. Devido à ausência de luz de fundo, você obtém fotos detalhadas do objeto físico em exibição usando telas de plasma.

As telas de LCD são relativamente saturadas e não tão nítidas quanto algumas telas de plasma.

Altitude

A altitude afeta as telas de plasma e elas não funcionam bem acima de alturas de 6.500 pés.

À medida que você sobe em direção ao espaço, a pressão do ar cai naturalmente. Uma queda na pressão significa que o ar se expande naturalmente, criando um grande problema para as telas de plasma. Uma variação na distância entre as moléculas de gás inerte resulta em eletrodos trabalhando mais para disparar os pixels. Em uma sala silenciosa ou exibindo imagens brancas, você ouvirá algum ruído na tela.

Conclusão

Discutimos os fatores mais críticos que afetam o funcionamento dos LCDs.

Como tal, você tem informações suficientes sobre seu funcionamento, componentes, pontos fracos e como prolongar sua vida útil.

As telas de LCD ainda estão entre as melhores atualmente no mercado. Se você sentir vontade de comprar uma nova TV LCD, considere as informações fornecidas neste artigo.

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