Como funcionam as telas de LCD, LCD de LED e Plasma
Autor: Prof Fabiane de Almeida Wentz | Publicado: 2012-03-11T16:16:00-07:00

Por Wikerson Landim
Fonte: www.tecmundo.com.br/5534-Como-funcionam-as-telas-de-LCD-LCD-de-LED-e-Plasma.htm              

Sexta-Feira 24  de Setembro de  2010             
                 Conheça de maneira detalhada o processo de  funcionamento das telas de LCD e Plasma desde o momento em que você liga  a TV até a formação da imagem a que você assiste.             
Telas de Plasma, painéis de LCD ou TVs de LCD com  painel de LED. Há pouco menos de dez anos, palavras como essas faziam  parte do vocabulário de poucas pessoas. Hoje, no entanto, elas se  transformaram em sinônimo de sonho de consumo para muitas pessoas que  conversam abertamente sobre as suas vantagens e desvantagens.
O Baixaki já abordou em diversos artigos as diferenças entre todos os  tipos de telas, detalhes de configuração que você deve levar em  consideração na hora da compra de um aparelho e como identificar qual  modelo se adapta melhor ao seu estilo e às suas necessidades. Você pode  conferir muitas dessas informações no artigo “A Bíblia da televisão”.
Mas você nunca se perguntou como esses aparelhos funcionam? O que  difere uma tecnologia de outra e faz com que uma tela de Plasma, por  exemplo, apresente maior contraste em relação a outras tecnologias? O  que exatamente acontece dentro do aparelho a partir do momento em que  você liga a energia até o momento em que a imagem se forma e chega até  você? Prepare-se para viajar por dentro das televisões e conhecer a  tecnologia por trás das imagens a que você assiste.
LCD versus Plasma: uma antiga discussão
Telas de cristal líquido. É praticamente impossível não encontrar em  sua casa ao menos um aparelho com um display ou visor com essa  tecnologia. As telas de cristal líquido não estão presentes apenas nos  aparelhos de TV, mas também em celulares, relógios, monitores,  calculadoras e tudo o mais que necessite de um mostrador.
As vantagens dos displays LCD em relação aos já quase extintos  monitores CRT são inúmeras. A mais perceptível de todas elas é no  tamanho. Mesmo no início do desenvolvimento da tecnologia, raramente um  painel de LCD ultrapassava os 3,5 cm de profundidade, enquanto as  televisões convencionais se apresentavam em caixas enormes e pesadas.
Se comparadas com as telas de Plasma, os modelos mais avançados podem  apresentar um consumo até 60% menor de energia. No processo não há  emissão de nenhum tipo de onda eletromagnética prejudicial à saúde e a  durabilidade média pode chegar as 60 mil horas de uso – o equivalente a  2,5 mil dias ou pouco mais de seis anos de funcionamento constante.
Fonte: LGMesmo com tantos pontos positivos, as telas de LCD também apresentam  desvantagens, em especial se comparadas com as telas de Plasma. Ângulo  de visão, tempo de resposta e contraste são elementos que, mesmo com o  avanço tecnológico, ainda podem ser facilmente superados numa  concorrência direta com o funcionamento das telas de Plasma.
Pelas suas características de funcionamento que resultam em um maior  contraste e, consequentemente, uma melhor percepção de imagem por parte  do usuário, as telas de Plasma são a principal escolha dos aficionados  por telas imensas e alto nível de detalhes.
Para entendermos de maneira clara por que uma tecnologia apresenta  determinados pontos positivos ou negativos em relação à outra, é preciso  compreender como se dá a formação da imagem em cada uma delas. E é  justamente isso que você vai aprender neste artigo. Depois disso, com  certeza ficará bem mais fácil escolher qual dos modelos mais se adapta  as suas necessidades.
Primeiro passo: a televisão recebe os sinais de vídeo
Quando o cinema foi apresentado ao mundo pela primeira vez, muitas  imaginaram que aquelas imagens em movimento exibidas em uma tela não  passavam de truques de bruxaria. Até então, ninguém havia visto nada  parecido e compreender conceitos tão abstratos como uma “cópia do mundo  real” era uma tarefa bastante complicada.
Hoje em dia certamente ninguém mais imagina que exista algum tipo de  magia negra em ação para que um aparelho de TV funcione. No entanto, nem  por isso compreender o conceito de formação de uma imagem é uma tarefa  fácil para quem não trabalha em áreas relacionadas à tecnologia ou mesmo  não possui tanta afinidade com o tema.
O processo todo começa quando um sinal de vídeo é enviado para o  aparelho. Ele chega até ele por meio de um cabo externo, que pode ser  VGA, HDMI, AVI, DVI ou qualquer outro dispositivo que permita a  transmissão de dados de um meio para a TV.
Embora todos tenham a mesma função, a maneira como isso acontece é  que faz com que alguns cabos sejam mais adequados do que outros para  determinado tipo de transmissão. Os dois principais fatores a serem  levados em consideração, nesse quesito, são velocidade de transmissão e  quantidade de dados.
Quanto mais moderno for o cabo, maior será o número de informações  transmitidas por segundo. Da mesma forma, o processo ocorre mais rápido  de acordo com o cabo utilizado. Isso acaba resultando, no final do  processo, na possibilidade de envio e recebimento de imagens de maior  qualidade.
É justamente por esse motivo, por exemplo, que os cabos HDMI são os  mais indicados para transmissão de dados de um Blu-ray Player para a TV.  Ele consegue transferir um maior número de dados e de maneira mais  rápida do que um cabo AVI ou DVI. Por isso, lembre-se de checar quais  são as conexões disponíveis em um aparelho antes de comprar um produto.
Segundo passo: decodificando o sinal e enviando para a tela
O sinal de vídeo acabou de chegar pelo cabo. Você não vê, mas  internamente a ponta do cabo em questão está conectada a uma placa  decodificadora, uma espécie de placa de vídeo. Ela é a responsável por  “ler” os sinais de vídeo recebidos, interpretá-los e enviá-los para a  tela em forma de pontos coloridos. Esses pontos coloridos, também  conhecidos como pixels, é que serão os responsáveis por compor um quadro  de imagem.
As especificações de uma placa de TV são secundárias e dificilmente  você verá indicado em algum manual de instruções ou descritivo de  produto qual é o modelo de placa utilizado. No entanto, isso não  significa que ela seja menos importante, muito pelo contrário.
A qualidade de uma placa pode ser avaliada de acordo com a velocidade  de decodificação dos dados e a qualidade final apresentada. Nesse  quesito, itens como tempo de resposta e possibilidades de contraste e  brilho são os melhores indicadores de desempenho.
Quanto menor for o tempo de resposta, menos tempo a placa  decodificadora leva para interpretar os sinais recebidos e  transformá-los em informações de pontos de cor. Da mesma forma, opções  de configuração de contraste e brilho são determinadas pela intensidade  com que uma informação é enviada para a tela.
Um exemplo: um ponto branco com brilho em 100% é diferente de um  ponto branco com brilho em 20%. A capacidade de enviar à tela dezenas de  opções de percentual de branco, ou qualquer outra cor, de maneira  precisa, determina um nível de qualidade superior ou inferior de um  aparelho.
É importante ressaltar que elementos como contraste e brilho sofrem  influência também da maneira como os pixels são formados na tela,  diferindo nas telas de LCD e Plasma. Ou seja, os sinais enviados por uma  placa para uma tela de LCD e Plasma, ainda que sejam iguais, podem  apresentar resultados diferentes. Falaremos mais sobre isso logo  adiante.
Terceiro passo: composição dos pixels
Uma tela de TV, não importa se de Plasma, LED ou LCD, é composta por  pixels. Os pixels são pequenos pontos de imagem que, somados, compõem um  quadro inteiro, formando uma imagem. Para você entender melhor como  eles funcionam, vamos tomar como exemplo uma tela de TV com resolução  Full HD - 1920x1080 pixels.
Imagine a tela do seu televisor dividida em pequenos quadrados,  formando linhas e colunas. O primeiro número, 1920, corresponde ao  número de linhas em que a tela será dividida. Já o segundo, 1080,  corresponde ao número de colunas.
Dessa forma você pode imaginar milhões de quadrados lado a lado para  formar uma imagem. Para ser mais exato, em nosso exemplo da tela com  resolução Full HD são exatos 2.073.600 quadrados de cor, ou pixels, para formar um quadro de imagem.
Ou seja, quando a placa recebe um sinal de vídeo, ela envia 2.073.600  informações diferentes para a tela, uma para cada ponto específico.  Para você ter uma ideia da velocidade de processamento dessas  informações é só ficar atento ao quesito frequência.
Uma televisão com frequência de 120 Hz, por exemplo, exibe 120  quadros diferentes de imagem por segundo. Isso significa mais de 248  milhões de informações de dados para pixels por segundo, números que  realmente impressionam, não é mesmo?
Cada pixel exibe de maneira independente uma cor. Quando a resolução é  menor a tela é composta por menos pixels e, consequentemente, a  qualidade de imagem é menor. O que acontece é que os pequenos quadrados  ficam maiores e o usuário começa a perceber de maneira consciente que a  imagem é feita de quadrados.
Para ilustrar esse processo, basta olhar uma fotografia em baixa  resolução. Pegue uma imagem qualquer e aplique sobre ela o maior zoom  possível. Repare que à medida que você amplia a imagem os pixels se  tornam mais perceptíveis, dando a impressão de queda de qualidade na  fotografia.
Se você entendeu esse passo, então já está apto a observar nos  aparelhos de TV os itens frequência e resolução. Quanto maior for a  frequência de uma TV, maior será a quantidade de imagens exibidas em um  único segundo. Já a resolução determina a quantidade de pixels que  compõem uma imagem. Quanto maior a resolução, maior a qualidade de  imagem.
Você pode estar se perguntando: e como funciona o processo durante um upscale ou  quando a imagem da fonte é de menor qualidade do que a tela pode  oferecer? O procedimento de recebimento de dados e leitura é o mesmo, o  que muda é a projeção.
O upscale funciona como uma espécie de preenchimento  inteligente. Ele interpreta quais são os pixels que não receberam  informações de cor e, baseado nos pixels mais próximos, preenche o  espaço com pixels aproximados, minimizando a percepção do usuário e  apresentando um resultado final de maior qualidade.
O processo funciona muito bem e deixa as imagens finais com uma  qualidade superior à fonte original. No entanto, por razões óbvias, o  upscale tem uma qualidade inferior à de uma fonte em alta resolução, já  que em vez de pixels aproximados temos pixels originais com suas  variações de cores específicas.
Quarto passo: formação de cor nos pixels 
Os três primeiros passos que apresentamos funcionam da mesma maneira  em qualquer tipo de tela. O recebimento de dados, a decodificação e a  formação da imagem por pixels é um processo idêntico tanto nas TVs de  Plasma, LCD e LED.
O que diferencia a qualidade de uma para outra é a maneira como esses  dados de cor são exibidos. E, para entendermos as diferenças entre  eles, é preciso conhecer de maneira detalhada como é o processo de  formação de um pixel, nos três tipos de tela.
Telas de PlasmaO processo de formação de imagem em uma tela de Plasma é um dos  grandes responsáveis pela sua alta taxa de contraste e, por isso mesmo,  talvez seja o maior diferencial do produto em relação às telas de LCD e  LED. E se você fica se perguntando como é possível que um líquido seja  responsável pela formação de imagem, perceberá nesta explicação que o  funcionamento é bem mais complexo do que você poderia presumir.
Em uma TV de Plasma, a tela que você visualiza é, na verdade, um  composto com duas finas placas de vidro. Entre essas placas existem uma  série de eletrodos que recebem os sinais de vídeo decodificados e os  exibem de maneira precisa.
Para que os eletrodos sejam ativados e exibam as cores corretas eles  necessitam de Plasma, uma substância que não está disposta dentro da  tela em estado permanente. Sim, é isso mesmo. A sua TV de Plasma, quando  está desligada, não possui plasma.
A transformação acontece dentro de cada um dos pixels. Cada pequeno  quadrado é subdividido em três partes. Cada uma das partes representa  uma cor do perfil RGB, sendo R o vermelho, G o verde e B o azul. Todas  as cores que você visualiza na tela são formadas a partir de uma  combinação entre essas três cores primárias.
    Cada uma dessas três partes dentro do pixel é composta pelo elemento  químico fósforo. Essa substância tem como característica o fato de  emitir luz quando bombardeada por raios ultravioleta. A combinação das  cores e a luz emitida formam um ponto de imagem.
Para que essa emissão de luz seja possível é preciso levar em  consideração que, além de fósforo, outros dois elementos químicos  compõem cada subpixel: o xenônio (Xe) e o neônio (Ne). Todos eles estão  dispostos ali em estado gasoso.
Quando um impulso elétrico de aproximadamente 300 volts é exercido  sobre todas essas substâncias, elas se misturam e se transformam em uma  espécie de líquido. Esse líquido é chamado de Plasma. A descarga  acontece em uma fração de segundos e, após a corrente elétrica, o Plasma  se torna estável outra vez, voltando à forma gasosa.
A transformação dos gases em líquido e, posteriormente, a  transformação do líquido em gás faz com que os eletrodos liberem  energia. Essa energia é liberada em forma de raios ultravioletas, os  elementos necessários para emissão de luz e consequente formação das  três cores primárias.
São os raios ultravioletas que agitam o subpixel, fazendo com que ele  emita luz na cor específica que está programado para fazer. A  intensidade de cada uma das cores, combinadas, forma uma cor única. Um  único pixel pode reproduzir um espectro de até 549 milhões de cores.
Descrevendo assim, passo a passo, parece algo demorado e trabalhoso,  não é mesmo? No entanto, imagine que em um aparelho de TV de 120 Hz,  esse processo que acontece dentro de cada pixel é repetido cerca de 120  vezes por segundo.
Em nosso exemplo da tela com resolução Full HD, é a combinação do  processo individual ocorrido em cada um dos 2.073.600 pixels que formará  um quadro de imagem. O conjunto de quadros de imagem, exibidos  sucessivamente, dará ao espectador a impressão de movimento, formando o  vídeo da maneira como nos acostumamos a ver.
Telas de LCDEm linhas gerais, o processo de formação de uma imagem nas telas de  LCD é o mesmo. Há o envio de um sinal de imagem decodificado para os  pixels que, a partir de uma matriz RGB, formam todo o espectro de cores  que podemos visualizar na tela.
Para entendermos o funcionamento das telas de LCD, precisamos  entender o que é o cristal líquido, elemento fundamental na composição  do produto. A exemplo da tela de Plasma, na LCD duas finas chapas de  vidro são colocadas lado a lado. Entre elas o espaço é preenchido com  uma solução de cristal líquido.
O tipo de líquido utilizado na fabricação desses produtos é bastante  específico e tem como finalidade funcionar como uma espécie de cortina,  permitindo ou não e regulando a maneira com que a luz é difundida  através dele.
    Estamos acostumados a conhecer substâncias nos estados sólido,  líquido e gasoso, certo? Porém, o cristal líquido utilizado nas telas  pode ser considerado sólido e líquido ao mesmo tempo. Parece confuso,  não é mesmo? Mas a explicação é simples.
A substância é capaz de manter as suas moléculas com características  dos dois estados ao mesmo tempo, fazendo com que ela se comporte de  diferentes maneiras sob as mesmas circunstâncias, embora aparente uma  forma líquida.
O fenômeno de formação de uma imagem começa também quando um impulso  elétrico é aplicado sobre cada um dos pixels compostos por cristais  líquidos. Ao mesmo tempo, uma luz não polarizada é emitida ao fundo do  painel.
A luz, ao passar pelo líquido, é polarizada, podendo ser percebida  como diversas cores distintas. Para ilustrar bem esse quesito basta você  se lembrar da formação de um arco-íris. A luz do Sol quando incide  sobre as gotas de chuva experimenta um processo chamado de refração.
Esse fenômeno nada mais é do que a dispersão que a luz sofre ao  atravessar uma gota d’água. Ou seja, ela chega com uma intensidade e,  dentro da gota, modifica a sua percepção, saindo do outro lado com um  aspecto distinto.
Na natureza não há controle dessa variação e por isso, você vê um  arco-íris com múltiplas cores, nem todas com a mesma intensidade, brilho  e nitidez em todos os pontos do céu. Dentro da tela, os impulsos  elétricos são os responsáveis pelo controle de cor.


  
  Fonte: Wikipedia 
 1. Filtro vertical em película polariza a luz quando ela entra.
2.  Substrato de vidro com eletrodos de ITO. As formas desses eletrodos   vão determinar o que aparece na TV quando ela está ligada. Cristas   verticais são gravados na superfície juntamente com os cristais   líquidos, em consonância com a luz polarizada.
3. Cristal líquido.
4. Substrato de vidro com película de eletrodo comum ITO com sulcos horizontais para se alinhar com o filtro horizontal.
5. Filtro horizontal em película para bloquear ou permitir a passagem da luz.
6. Superfície refletora para enviar a luz de volta ao telespectador.
Quando a luz de fundo é emitida, ela atravessa a camada de cristais  líquidos e modifica a sua percepção. Uma corrente elétrica agita as  moléculas de cristal, fazendo com que determinadas partes sejam  obstruídas e outras passem por uma angulação diferente.
Cada angulação corresponde a uma cor. Dessa forma, combinando os  dados recebidos da placa de vídeo com a refração de uma luz de fundo  através do cristal líquido, o resultado é um ponto de cor específico que  surge dentro de cada pixel.
A projeção dessa cor nascida em meio aos cristais líquidos é que vai  condicionar a cor exibida por um pequeno tubo fluorescente. Para  garantir que o pixel seja integralmente preenchido com a mesma cor um  painel branco de difusão se encarrega de tronar a cor uniforme.
Esse processo acontece dezenas de vezes por segundo em cada pixel, de  acordo com a frequência do aparelho. O resultado de todos os pixels  somados forma um quadro de imagem e, os quadros de imagens exibidos  seguidamente criam a impressão de movimento.
A composição da cor nos painéis de LCD explica por que as telas de  Plasma apresentam um nível de contraste superior. O processo de formação  de imagem nas telas de Plasma é, em linhas gerais, químico e  proporciona mais precisão do que o processo nas telas de LCD, que é  ótico.
Telas de LEDSe analisarmos única e exclusivamente o processo de formação de cor  nas telas de LED, veremos que ele não difere em nada das telas  convencionais de LCD. A diferença fica por conta de um reforço que  auxilia o processo a exibir cores mais intensas e precisas.
Tecnicamente, toda vez que nos referimos à “tela de LED” estamos  falando de uma tela de LCD com painel de LED. O termo “tela de LED” se  tornou popular comercialmente para diferenciar um modelo de outro, mas  na prática ambos têm a mesma essência.
    O sinal de vídeo decodificado é enviado para a tela. Cada pixel  recebe uma informação e a luz de fundo, atravessando o cristal líquido, é  polarizada formando um ponto de cor. A grande diferença fica por conta  de um auxílio de precisão de cor sobreposto à luz emitida.
Explicando: se nas telas de LCD uma luz comum é enviada para  atravessar os cristais líquidos e formar um ponto de cor do outro lado,  aqui um painel de LEDs reforça a formação da cor. Assim, temos por trás  de cada pixel, três minúsculos LEDs nas cores primárias que formam o  RGB.
Alguns aparelhos mais modernos chegam a ter quatro pontos de luz.  Além do RGB, um segundo ponto vermelho reforça a intensidade de cor. O  resultado é exatamente o diferencial que as telas de LED têm em relação  às LCDs convencionais: maior brilho, nitidez, contraste e quantidade de  cores.
Desvendando um fenômeno: o efeito burn-in
Um dos eventos relacionados às telas de Plasma com muita frequência é o efeito burn-in.  Ele acontece quando a tela exibe por um tempo contínuo uma mesma imagem  estática. Ao desligar a TV, é possível perceber uma espécie de  “mancha”, marcando a tela.
Esse fenômeno não é uma exclusividade das telas de Plasma e pode  ocorrer também em LCDs e LEDs. Atualmente, os novos produtos lançados no  mercado atenuam significativamente esse efeito, mas isso não significa  que você esteja 100% livre dele.
A exibição de uma imagem estática de maneira continua faz com que o  fósforo presente na composição das telas de Plasma assuma uma forma  modular permanente. Em outras palavras, é como se ele “queimasse” o  pixel, comprometendo a capacidade dele de se agitar e formar novas  cores.
Nas telas de LCD e LED, como o processo químico é menos intenso, a probabilidade do burn-in ocorrer  é remota, mas não está descartada. Fenômenos similares como a “queima”  de pixels, que pode ocorrer quando o aparelho extrapola a sua vida útil,  fazem com que o risco exista. No entanto, fique tranquilo, já que é  pouco provável que isso aconteça.
O futuro: a formação de imagem em uma TV 3D
Pesquisas encomendadas por alguns dos principais fabricantes de TV  apontam que, até 2015, pelo menos 70% dos aparelhos comercializados no  mercado terão suporte para tecnologia 3D. A indústria presume que essa  característica em breve será tão essencial quanto uma saída HDMI ou uma  alta taxa de contraste.
Sendo assim, vale mencionar também como é o processo de formação de  imagem em uma TV 3D. A resposta é simples e rápida e vale para todos os  tipos de tela: a formação de imagem é idêntica. à que ocorre nas TVs de  LCD, LCD de LED e Plasma. A diferença fica por conta do simples que fato  que não apenas uma imagem é formada, e sim duas.
Essas duas imagens distintas, porém complementares, são entrelaçadas,  sincronizadas e projetadas de forma que uma dê a impressão de estar  sobreposta à outra. Essa sobreposição dá a sensação de volume e  profundidade de campo, efeito que é potencializado com os óculos 3D.  Assim, você olha para duas imagens, mas tem a nítida sensação de estar  vendo apenas uma, mais próxima da sua visão.
Eu não sabia, mas agora eu sei!
Entender o funcionamento de um aparelho de televisão, além de saciar a  curiosidade de muitas pessoas, é a melhor maneira de descobrir os  porquês e as razões de cada uma das especificações técnicas que  acompanham o produto em um manual de instruções.
Quando você conhece o processo fica muito mais fácil apontar quais  são pontos positivos e negativos de uma tecnologia em relação à outra.  Isso não significa, de forma alguma, que um desses tipos de tela seja  melhor do que outro. Pelo contrário.
A diversidade de tecnologias existe para que você possa escolher qual  das opções mais se adapta àquilo que você espera de uma televisão. Nem  todos os usuários são exigentes a ponto de se frustrarem por uma paleta  de cores menos nítida ou um aparelho com menos opções de controle de  cor.
Sendo assim, o objetivo deste artigo é explicar de maneira clara e  didática como funciona um aparelho de TV e de que maneira a formação de  cores e as tecnologias empregadas no processo influenciam nas  características técnicas que você está acostumado a pesquisar.
Obviamente durante os processos existem outras ações secundárias que  acontecem contribuindo para o resultado final de imagem. Esses outros  processos são elementos que não vem ao caso nesta explicação, mas nem  por isso deixam de ter a sua importância durante o funcionamento do  aparelho.
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