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Como funcionam os LCDs Biestáveis - Menor Consumo (ART799)

Quando se fala em displays, certamente os LCDs são os preferidos em termos de consumo. Basta polarizar convenientemente suas células para que elas se tornem opacas ou transparentes, com a circulação praticamente nula de corrente. Infelizmente, como esta polarização tem de ser feita com uma corrente variável, pelo efeito de reatância capacitiva existe um consumo, que na maioria dos casos é extremamente pequeno. Mas, com uma nova tecnologia que está sendo estudada é possível tornar o pequeno consumo dos LCDs ainda menor. A versão biestável do LCD já está próxima e é dela que trataremos neste artigo.

 

 

Um LCD ou Liquid Crystal Display - Display de Cristal Líquido consiste numa estrutura que se comporta como uma espécie de persiana molecular. As moléculas que a formam, no formato de fusos, podem ser orientadas de modo a deixar ou não passar a luz, pela ação de um campo elétrico, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 - As moléculas que formam o cristal são orientadas pela ação de um campo elétrico.
Figura 1 - As moléculas que formam o cristal são orientadas pela ação de um campo elétrico.

 

Assim, basta aplicar uma tensão nas áreas que devem ficar opacas ou transparentes e com isso ser obtido os efeitos desejados. Para a apresentação de informações pode-se tanto ter as áreas na forma de pontos de imagem (pixels) como segmentos, símbolos numéricos, letras, etc, conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2 - Mostradores de cristal líquido típicos.
Figura 2 - Mostradores de cristal líquido típicos.

 

Nos tipos comuns, um campo de baixa frequência é utilizado para que a corrente não circule sempre no mesmo sentido, o que provocaria um efeito de eletrólise, deteriorando o mostrados em pouco tempo.

Neste dispositivos, conforme mostra a figura 3(a), os fusos que formam a substância se orientam de modo mais ou mesmo aleatório, com uma distribuição geral pela substância. Quando o campo é de alta frequência a orientação ocorre em camadas conforme mostra a mesma figura em (b).

 

Figura 3 - Orientação do cristal com campos de baixa e alta frequência.
Figura 3 - Orientação do cristal com campos de baixa e alta frequência.

 

O fato é quem nas condições normais de operação a necessidade de se manter um campo aplicado ao cristal faz com que o consumo do display seja constante, mesmo que baixo. Seria muito interessante se fosse possível fazer com que a aplicação de um pulso levasse as moléculas à posição desejada e elas fossem mantidas nela, até que um novo pulso mudasse novamente sua orientação. Isso significaria que o consumo só ocorreria quando houvesse uma mudança de estado do display. Em outras palavras, quando a imagem estivesse estática no display, não haveria consumo. Evidentemente, para aplicações em que são projetadas mensagens, num relógio por exemplo, em que os dígitos das horas demoram para muda, a utilização de tal esquema seria muito interessante.

A idéia do LCD biestável já existe partindo não dos cristais nemáticos mas sim de cristais esméticos que possuem uma biestabilidade intrínseca. As moléculas tendem a se arranjar em camadas quando se excitadas e mantém as posições, mesmo depois que a força que as leva a este estado desaparece.

As primeiras experiências já haviam feitas com materiais comuns, mas novos materiais como os organo-silexanos apresentam um comportamento bastante promissor nesta área. Estas substâncias são formadas por moléculas que possuem um cerne aromático, um álcali e um grupo siloxano. Estes materiais podem operar numa ampla faixa de temperaturas e uma baixa condutividade o que significa baixo consumo com a possibilidade de se utilizar baixas tensões.

Outro fator importante é que eles podem apresentar o comportamento biestável em frequências baixas da ordem de 100 Hz e também altas, da ordem de 1 kHz. Outras características torna possível sua utilização a partir da energia da rede local.

Uma aplicação interessante seria uma janela totalmente biestável de LCD que se tornaria opaca com um pulso de comando e se manteria deste modo indefinidamente, independentemente de faltar ou não energia na tomada. Enfim, novos produtos devem logo estar aparecendo nesta área.

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