LCD são as iniciais em inglês de “Liquid Crystal Display” (tela de cristal líquido).
Os cristais líquidos são materiais formados por moléculas de formato alongado, uma espécie de bastonetes. Assim como em um líquido, a posição desses bastonetes flutua e eles podem se mover uns em relação aos outros. Mas, ao mesmo tempo, eles tendem a se alinhar entre si para formar estruturas ordenadas, como em um cristal.
A direção em que se alinham pode ser modificada por parâmetros externos, por exemplo, aplicando um campo elétrico. Graças a essa estrutura ordenada, os cristais líquidos conseguem influenciar a luz Graças a essa estrutura ordenada, os cristais liquídos conseguem influenciar a luz, o que permite a criação de dispositivos optoeletrônicos, como as telas LCD.
A luz é ao mesmo tempo uma onda e uma partícula. A cada grão de luz, chamado de fóton, está associada uma onda que oscila, um pouco como uma corda ou um elástico esticado. Se pudéssemos “sentar” em um fóton, veríamos que ele se desloca seguindo a corda, mas que a corda oscila de cima para baixo ou da direita para a esquerda, em qualquer direção perpendicular à propagação da luz.
Essa direção da oscilação é chamada de polarização. Por exemplo, pode-se dizer que a luz tem polarização vertical ou horizontal. E se todos os fótons de um feixe tiverem a mesma polarização, dizemos que a luz está polarizada. Mas a maioria das fontes de luz, como tubos fluorescentes ou lâmpadas halógenas, não é polarizada: possuem todas as polarizações possíveis.
Para transformar luz não polarizada em luz polarizada, usa-se um polarizador. Um polarizador é um componente óptico que só deixa passar a luz com uma certa polarização. Por exemplo, se enviarmos luz não polarizada para um polarizador de polarização vertical, obtemos atrás dele um feixe de luz polarizada verticalmente. Toda a luz que não estiver polarizada verticalmente será bloqueada.
E se enviarmos esse feixe polarizado verticalmente para outro polarizador, desta vez horizontal, nada sairá — toda a luz será bloqueada. Assim, dois polarizadores sucessivos cruzados impedem a passagem da luz.
Os cristais líquidos têm a propriedade de poder girar a polarização da luz dependendo de sua orientação. Em um LCD, utilizam-se células de cristais líquidos colocadas entre dois polarizadores. Esses polarizadores são orientados de forma que a luz não possa atravessá-los. Quando aplicamos uma tensão elétrica nos cristais líquidos, seu alinhamento muda. A polarização da luz gira um pouco, e então parte dela consegue atravessar a célula.
Dessa forma, temos um dispositivo que, iluminado por trás com luz branca, deixa sair uma quantidade de luz controlável por um sinal elétrico.
-
Se o sinal elétrico é nulo, a célula não deixa passar luz: vemos preto.
-
Se o sinal permite a passagem total da luz, vemos branco.
-
Com sinais intermediários, obtemos todos os tons de cinza.
Assim, uma tela LCD permite visualizar imagens digitais. Para digitalizar uma imagem, ela é dividida em milhões de pequenos quadrados de mesmo tamanho, chamados pixels.
-
Em uma imagem em preto e branco, cada pixel é branco, preto ou em um nível intermediário de cinza.
-
Para fazer uma tela LCD em preto e branco, basta justapor muitas células de cristal líquido e controlá-las com os sinais elétricos enviados pelo leitor de DVD ou pela antena.
Já em uma imagem colorida, cada pixel tem uma cor única, e a tela LCD deve reproduzir essa cor. Para isso, usa-se o princípio da síntese aditiva das cores: qualquer cor pode ser obtida pela adição das três cores primárias em diferentes proporções.
As três cores primárias são vermelho, verde e azul (RGB).
-
Para obter o amarelo, mistura-se verde e vermelho em partes iguais.
-
Para o laranja, mistura-se vermelho e verde, mas com mais vermelho que verde.
-
Para o turquesa, mistura-se basicamente verde e azul.
-
Para o branco, mistura-se as três cores em partes iguais.
Em uma tela LCD, cada pixel é composto por três células de cristal líquido. Todo o conjunto é iluminado por trás, inicialmente com um tubo fluorescente que emite luz branca contendo todas as cores. Hoje em dia, os tubos fluorescentes foram substituídos por LEDs, mais econômicos.
Na frente de cada uma das três células, coloca-se um filtro de cor:
-
um deixa passar apenas a luz vermelha,
-
outro apenas a verde,
-
e o último apenas a azul.
Aplicando em cada célula a tensão elétrica adequada, reconstituímos qualquer cor.
E para obter uma tela LCD, basta justapor o número necessário de células. Por exemplo, uma tela HDTV 1080p conta com mais de 2 milhões de pixels, ou seja, cerca de 6 milhões de células de cristal líquido.
