O que é LCD? Conheça os tipos e as vantagens dessa tecnologia

LCD (Liquid Crystal Display) é uma tecnologia de tela que utiliza cristais líquidos e polarizadores de luz para formar imagens. É comumente aplicada em celulares, TVs, monitores, notebooks e outros eletrônicos de consumo.

O LCD foi inventado pelo engenheiro americano George Heilmeier no ano de 1964, enquanto trabalhava na RCA. O uso comercial da tecnologia começou em 1972. O mercado de displays de cristal líquido era estimado em US$ 148,6 bilhões em 2021 e pode chegar a US$ 1,42 trilhão até 2029.

Como funciona um display LCD?

Uma tela de cristal líquido é composta por cinco camadas principais, da base ao topo:

1. camada de backlight;
2. camada polarizadora de luz;
3. camada de transistor de película fina (TFT);
4. camada de cristal líquido;
5. camada de filtro de cor.

A formação da imagem começa no backlight de CCFL, LED ou MiniLED, que emite luz de fundo para uma camada polarizadora, responsável por orientar a iluminação em uma direção específica.

A camada de TFT aplica uma corrente elétrica que ativa os cristais líquidos correspondentes, liberando ou bloqueando a passagem de luz. Quando a luz está totalmente liberada, a cor branca é exibida, e o inverso ocorre para reproduzir o preto.

Por fim, em uma tela policromática, um filtro de cores vermelho, verde e azul (RGB) controla a quantidade correta de luz colorida que passa pelos cristais líquidos e forma a imagem.

O LCD substituiu principalmente a tecnologia de tubo de raios catódicos (CRT), que usava um tubo de vácuo revestido de fósforo com um canhão de elétrons para formar imagens. As TVs de tubo, que consumiam mais energia e eram mais volumosas, foram ultrapassadas em vendas pelas telas planas de LCD em 2007.

LCD de Matriz Ativa (AMLCD)

O AMLCD (Active Matrix Liquid Crystal Display) usa uma matriz ativa de transistores para controlar cada pixel individualmente. A matriz é composta de um transistor de película fina (TFT), que atua como um interruptor para ligar ou desligar o cristal líquido que controla a passagem de luz.

Telas de cristal líquido com matriz ativa são as mais comuns em celulares, monitores e TVs, já que podem ter resolução maior, cores vibrantes e alto nível de brilho e contraste. Essas telas são fornecidas em diferentes tipos:

• Twisted Nematic (TN): formado por duas camadas de substrato com uma camada de cristal líquido torcido entre eles. Eles se destacam pelo baixo custo, mas têm como desvantagem ângulos de visão limitados e qualidade de imagem inferior em comparação com outros tipos de LCD;
• In-Plane Switching (IPS): formado por duas camadas de substrato com uma camada de cristal líquido alinhada paralelamente entre eles. Eles se destacam por oferecerem amplos ângulos de visão e alta qualidade de imagem, mas podem ter custo mais elevado, tempo de resposta mais lento e uniformidade de preto inferior;
• Alinhamento Vertical (VA): formado por duas camadas de substrato com uma camada de cristal líquido alinhada verticalmente entre eles. Eles se destacam pelo alto contraste e boa qualidade de imagem em ambientes escuros, mas têm como desvantagem ângulos de visão limitados.

LCD de Matriz Passiva (PMLCD)

O PMLCD (Passive Matrix Liquid Cristal Display) usa uma matriz passiva de eletrodos para controlar os pixels em vez de um TFT. Os eletrodos, conectados em linhas e colunas, são feitos de óxido de estranho e índio (ITO). Quando ativados, os eletrodos ligam a célula de cristal líquido correspondente, formando uma imagem.

As telas com matriz passiva foram usadas em eletrônicos de baixo custo, como relógios de pulso digitais e calculadoras. Como possuem baixa resolução e tempo de resposta elevado, não são mais encontradas em dispositivos modernos.

Tipos de iluminação para painéis LCD (backlight)

Telas de LCD costumam ter uma camada de luz de fundo, já que os cristais líquidos não emitem luz própria como os pixels do OLED. Essa camada de iluminação, conhecida como backlight, pode ter diferentes tecnologias:

• CCFL: composto por lâmpadas fluorescentes de vidro. É uma tecnologia antiga e representa uma evolução em relação ao CRT por ser mais compacta e economizar energia. Porém, foi superada pelo LED por sua menor eficiência energética e menor vida útil;
• LED: composto por diodos emissores de luz que são colocados atrás ou ao redor do painel LCD. Se destaca por ser mais eficiente, durável e compacto em relação ao CCFL, além de permitir melhor controle de brilho e contraste. É muito usado em TVs, monitores, smartphones e tablets;
• MiniLED: composto por diodos emissores de luz ainda menores que os LEDs convencionais, com tamanho de 0,2 mm. É uma evolução do LED e tem como vantagem permitir maior controle da iluminação e melhorar a qualidade da imagem, especialmente em áreas escuras. Esse tipo de iluminação é encontrado em TVs e monitores topo de linha.

Vantagens e desvantagens das telas LCD

As telas LCD têm como principal vantagem sua disponibilidade e custo de fabricação, já que são uma tecnologia madura. No entanto, uma desvantagem conhecida é a qualidade de imagem inferior em relação a outras tecnologias mais modernas de painéis.

Nosso comparativo entre LCD, OLED, QLED, QNED, MicroLED e NanoCell revela mais prós e contras das telas de cristal líquido. De forma geral, você pode esperar:

• Baixo custo de fabricação: o LCD é fabricado em linhas de produção maduras de diversos fornecedores, o que diminui seu preço;
• Menor consumo de energia que o OLED: o backlight das telas LCD melhorou sua eficiência energética com o tempo, especialmente com o surgimento do LED e MiniLED;
• Baixa emissão de radiação: painéis de cristal líquido são mais seguros para uso prolongado porque emitem pouca radiação em comparação com as telas CRT;
• Ângulo de visão limitado: as cores de uma tela LCD podem ficar desbotadas quando vistas de determinados ângulos, o que piora a reprodução em relação ao OLED, MicroLED e até TVs de Plasma antigas;
• Maior brilho em ambientes claros: o brilho de uma tela LCD depende da potência da luz de fundo, que pode atingir níveis mais altos por mais tempo que os pixels autoemissores do OLED;
• Contraste inferior: a uniformidade de preto pode ser prejudicada pelo vazamento de backlight, por isso, fabricantes de TVs e monitores têm investido em tecnologias de local dimming para aumentar o contraste;
• Resposta mais lenta que o OLED: o LCD precisa movimentar os cristais líquidos durante as trocas de cores, o que aumenta o tempo de resposta em painéis OLED com a mesma taxa de atualização e pode causar motion blur.

Principais problemas associados aos painéis LCD

Os principais problemas associados a displays LCD incluem:

1. Dead pixels: são pixels que não funcionam corretamente e aparecem como pontos escuros na tela. Eles podem ser causados por defeitos de fabricação ou desgaste dos transistores;
2. Backlight bleeding (vazamento de backlight): ocorre quando a luz de fundo da tela vaza por áreas onde não deveria, causando uma iluminação desigual e até mesmo escurecimento. A principal causa é uma limitação no projeto do backlight ou falhas na precisão da montagem da tela;
3. Ghosting: acontece quando imagens ou movimentos rápidos deixam um rastro na tela. Isso é causado em telas com tempo de resposta elevado ou taxas de atualização muito baixas;
4. Persistência de imagem: ocorre quando as imagens estáticas deixam marcas na tela temporariamente. Esse efeito, também chamado de retenção de imagem, pode acontecer quando um quadro é exibido por muito tempo. É diferente do burn-in, um problema irreversível que ocorre em telas OLED;
5. Amarelamento: telas LCD podem apresentar manchas amareladas com o passar do tempo. Isso pode ser causado por problemas de qualidade dos materiais, e é incomum em modelos mais modernos.

Conservação e transporte

Principais fornecedores

A fabricação do LCD é dominada pela indústria eletrônica e realizada por empresas de todos os tamanhos ao redor do mundo. Alguns dos maiores fornecedores de telas de cristal líquido são:

• Samsung Display: fornece telas para a Samsung Electronics, maior fabricante de TVs do mundo, e para outras marcas de celulares e tablets;
• LG Display: é fornecedora de telas LCD para diversos produtos, como o iPhone, além de abastecer os monitores e TVs da LG Electronics e ser detentora da marca IPS;
• BOE Technology: empresa chinesa especializada em fabricação de telas LCD para TVs, monitores, notebooks, tablets e outros dispositivos móveis;
• AU Optronics (AUO): fabricante baseada em Taiwan criada em 2001 a partir da fusão entre Acer Display e Unipac Optoelectronics;
• Innolux: produz diversos tipos de telas LCD, incluindo modelos com alta resolução (4K e 8K) e painéis LTPS.

Evoluções do LCD

Fabricantes de TVs e monitores lançaram novas tecnologias de tela que são baseadas no LCD. Alguns dos nomes mais conhecidos são:

• QLED: composto por uma camada de pontos quânticos que emitem luz. Tem como principal vantagem a reprodução precisa de cores. Uma desvantagem é que ainda pode apresentar vazamento de backlight;
• Neo QLED: composto por uma camada de pontos quânticos como o QLED, mas substituindo o backlight de LED pelo MiniLED. Tem como principal vantagem o brilho mais forte. Uma desvantagem é seu preço mais alto;
• LG QNED: concorrente direto do QLED, formado por uma camada de pontos quânticos e um painel LCD, que pode ter retroiluminação de LED ou MiniLED. Sua vantagem é a reprodução de cores mais precisas. No entanto, o nível de preto é limitado em comparação com o LG OLED;
• NanoCell: composto por uma camada de partículas nanométricas que filtram a luz da tela LCD. Tem como principal vantagem a reprodução mais precisa de cores. Sua desvantagem é o problema de IPS Glow em telas com alinhamento paralelo.

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