[FIXO] Novas tecnologias de monitores

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[FIXO] Novas tecnologias de monitores

Mensagem  Jackson em Sex Abr 03, 2009 8:28 pm

s monitores CRT ainda são de longe os mais populares atualmente. Os monitores LCD por sua vez trazem várias vantagens, por serem mais leves, serem livres de flicker, etc. mas por outro lado também são muito mais caros.

Mas, nada está decidido no ramo dos monitores, além destas duas tecnologias, existem várias outras que prometem muito para o futuro. Confira os detalhes sobre elas:

Monitores de Plasma: Além dos monitores CRT e LCD que já conhecemos bem, existe uma terceira categoria de monitores que já são produzidos em larga escala e vem ganhando popularidade, os monitores de plasma, ou PDP.

Nos monitores CRT é usado um tubo de imagem, onde um canhão de elétrons bombardeia as células de fósforo da parte frontal, formando a imagem.

Nos monitores de LCD, a imagem é formada por pequenas células de cristal líquido entre duas placas de vidro, que são ativadas através de pequenos pulsos elétricos.

Os monitores de plasma têm uma estrutura que lembra um pouco a dos monitores LCD. Também temos duas placas de vidro e eletrodos que aplicam tensões elétricas nas células que geram a imagem. A grande diferença está justamente nas células. Ao invés de cristais líquidos, os monitores de plasma são formados por estruturas com o mesmo princípio de funcionamento das lâmpadas fluorescentes. A grosso modo dá para dizer que num monitor de plasma a imagem é formada por alguns milhões de minúsculas lâmpadas fluorescentes verdes, azuis e vermelhas

O diagrama abaixo mostra bem esta estrutura. Temos pequenas cavidades feitas na placa de vidro inferior, onde é depositada uma camada de fósforo colorido. Além do fósforo a cavidade contém gases como néon, xenônio e hélio que ao receberem uma descarga elétrica liberam radiação ultra-violeta que acende a camada de fósforo, gerando a imagem.

Estas cavidades não podem ser muito pequenas, por isso os monitores de plasma costumam ter um dot-pitch em torno de 1 milímetro, quase 30 vezes maior do que num bom monitor CRT.

A princípio esta é uma grande desvantagem que não permite que os monitores de plasma suportem altas resoluções, mas por outro lado permite que as telas sejam muito grandes. Já existem monitores de plasma de 30, 35, ou até 42 polegadas. A NEC anunciou que lançará até o final de 2001 um monitor de nada menos que 61 polegadas. O preço ainda não foi divulgado, mas como os de 42 polegadas custam US$ 7.995, é difícil imaginar que a novidade saia por menos de US$ 20.000.

Apesar de tudo, o telão tem resolução de apenas 1385 x 768 Pixels. Como disse, a resolução não é o forte dos monitores de plasma.

Monitores FED: Numa comparação direta entre os monitores CRT e LCD atuais, os CRT perdem de goleada. Praticamente o único motivo para ainda usarmos estes monitores antiquados, que mantém o mesmo princípio de funcionamento, descoberto no início do século é mesmo o preço. Pouca gente ainda compraria um CRT se os LCDs custassem o mesmo.

Infelizmente, este ainda é um futuro distante. Ainda demorará vários anos até que o custo dos monitores LCD caia a este ponto, isso considerando a possibilidade disto realmente chegar a acontecer.

Mas, existe uma tecnologia promissora, que pode servir muito bem como um meio termo, ou até mesmo como substituta para ambas as tecnologias. São os monitores FED, ou field emission displays (monitores de emissão de campos).

O princípio de funcionamento é o mesmo dos monitores CRT. Despejar elétrons sobre as células de fósforo do monitor que transformam a carga em luz, gerando a imagem. A diferença é que ao invés de um único e poderoso canhão de elétrons que se desloca para atualizar uma a uma todas as células de fósforo, como temos nos monitores convencionais, cada célula de fósforo passa a ser alimentada por um conjunto de mini-canhões, na forma de uma pontas metálicas minúsculas.

Existem duas grandes vantagens nesta técnica. A primeira é a possibilidade de produzir monitores CRT quase tão finos quanto os LCDs atuais e a segunda é uma brutal diminuição no consumo elétrico, pois não existe todo o desperdício feito pelo canhão de elétrons. Cada micro ponta utiliza apenas a energia necessária para manter a imagem.

Veja no esquema abaixo como funciona um monitor FED:
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1. Dielétrico
2. Camada resistiva
3. Catodo (emite cargas elétricas negativas)
4. Linhas de metal
5. Conjunto de micro pontas
6. Uma das micro pontas em destaque
7. Colunas de metal
8. Grade de metal (impede que as emissões destinadas a uma célula de fósforo atinjam também a vizinha, melhorando a qualidade de imagem)
9. Parede de vidro
10. Célula de fósforo
11. Matriz preta
12. Camada de alumínio com cargas positivas (Anodo)
13. Pixel aceso
14. Camada de vidro

Os monitores FED apresentam vantagens até mesmo sobre os monitores LCD, pois não existem limitações no ângulo de visão e o consumo elétrico é muito baixo, menos de 5 watts para um FED de 14 polegadas.

Já existem algumas empresas produzindo monitores FED, entre elas a Candescent, que fabrica monitores entre 4.4 e 13.2 polegadas, destinadas a várias aplicações. Por enquanto os monitores FED ainda são bem mais caros até mesmo que os monitores LCD, mas esta tecnologia tem potencial para cair bastante de preço nos próximos anos.

Monitores OLED: OLED vem de Organic Light Emitting Diode ou diodo orgânico emissor de luz. Esta tecnologia promete telas planas muito mais finas, leves e baratas que as atuais telas de LCD. A idéia é usar diodos orgânicos, compostos por moléculas de carbono que emitem luz ao receberem uma carga elétrica. A vantagem é que ao contrário dos diodos tradicionais, estas moléculas podem ser diretamente aplicadas sobre a superfície da tela, usando algum método de impressão. Acrescentados os filamentos metálicos que conduzem os impulsos elétricos a cada célula, está pronta a tela a um custo bastante baixo.

Este tipo de display pode ser produzido até mesmo usando uma impressora jato de tinta, equipada com as “tintas” corretas. É uma técnica muito barata, que combina bem com displays de baixa densidade, como os usados nos aparelhos de som automotivos e nos celulares mais populares. Como estas telas são muito simples, esta tecnologia apresenta um custo bem inferior ao cristal líquido. Outro possível uso seria o tão aguardado e-paper, um tipo de tela flexível, barata o suficiente para ser usada em livros digitais ou leitores descartáveis para jornais e outras publicações que seriam vendidas em formato digital.

Outra possibilidade é a construção de telas mais elaboradas, capazes de bater de frente com os monitores LCD. OS OLEDs podem ser utilizados tanto em telas de matriz passiva, quanto de matriz ativa, que que o que muda nas duas técnicas é basicamente o uso ou não de um transistor por célula, e não o material em sí. A Kodak, junto com outras companhias vem trabalhando em telas semelhantes à do diagrama abaixo, onde temos OLEDs de três cores, prensados entre um Catodo, emissor de cargas negativas e um Anodo, carregado com cargas positivas. A combinação das duas camadas faz com que as cargas elétricas passem pelos OLEDs, produzindo luz. :


Esta tecnologia, bem mais revolucionária, pode ser usada em microdisplays, telas de duas ou três polegadas de diâmetro, mas com alta resolução, que podem ser usadas em várias áreas, como projetores onde uma fonte de luz instalada atrás da tela se encarrega de projetar a imagem na tela ou mesmo em aparelhos mais high-tech, como por exemplo óculos onde são mostradas imagens geradas por um computador portátil, que serão comuns quando os computadores de vestir começarem a tornar-se comuns. Isso tudo sem falar na próxima geração de celulares, que serão capazes de exibir vídeos.

Não está descartado o uso em monitores no futuro, mas o grande problema é construir monitores de matriz ativa, com uma qualidade de imagem semelhante à dos monitores LCD. Neste caso o baixo custo dos monitores OLED fica comprometido, pois é necessário construir toda a estrutura da tela, incluindo o transístor para cada pixel, os circuitos de controle, etc. É mais provável que no futuro os OLEDs sejam mais utilizados em telas de palmtops, celulares e outros tipos de aparelhos portáteis, com telas de baixa densidade.

Os fabricantes também vêm enfrentando problemas com a durabilidade dos materiais usados para fazer telas coloridas. A Cambridge Display por exemplo, apresentou um protótipo de tela colorida, onde o azul se perdia depois de apenas 1.000 horas de uso, deixando as cores completamente desbotadas.

Monitores EL (eletroluminescent): Os monitores EL utilizam um tipo especial de fósforo que emite luz ao receber uma carga elétrica. Com excessão do material usado, o design destes monitores é semelhante ao dos monitores LCD de matriz passiva, com linhas e colunas de filamentos que ativam as células de fósforo, filtros coloridos verdes, vermelhos e azuis, onde cada trio é responsável por um pixel da imagem e uma camada de vidro sobre tudo.

A vantagem dos ELs é o fato dos materiais serem menos sensíveis à impurezas que os LCDs. Isso permite que estes monitores sejam fabricados fora das salas limpas, que respondem por uma percentagem considerável dos custos dos fabricantes de LCDs.

Assim como os OLEDs, esta é uma tecnologia emissiva, que têm um ângulo de visão muito parecido com os monitores CRT. Justamente por isso, esta tecnologia é cogitada como um substituto de baixo custo para os telões de plasma.

Monitores FSA: Esta é uma tecnologia que ainda está sendo desenvolvida, mas promete para o futuro. Nos monitores LCD de matriz ativa, toda a tela é tratada com silício amorfo, ou poli-silício, para construir os transístores que criam a imagem. O monitor vira então uma espécie de chip gigante, caríssimo de se produzir, já que o custo de produção de chips é proporcional ao seu tamanho.

Ao mesmo tempo, este vidro tratado não é um material tão bom para a construção de transístores quanto o waffer de silício usado em processadores. Surge então o segundo problema, que é um índice muito alto de transístores com defeito. Cada transístor defeituoso fará com que um ponto da tela fique com sua cor alterada, sempre aceso, ou sempre apagado, que claro, será notado pelo usuário ao ver uma imagem predominantemente branca ou escura. Estes são os chamados bad pixels.

Como um monitor LCD têm três transístores para cada pixel (um para cada uma das três cores), e um monitor de 1024 x 768 tem 786.432 pixels, são mais de dois milhões de transístores ao todo. É complicado construir monitores sem um único transístor defeituoso.

Os fabricantes estabelecem então um número máximo de pixel defeituosos “toleráveis”. Alguns fabricantes optam por vender apenas monitores sem nenhum bad pixel, outros estabelecem um número entre um e cinco. Os monitores que não atendem ao controle de qualidade são simplesmente descartados, o que representa um grande prejuízo, que acaba repassado aos consumidores.

A tecnologia FSA (fluidic self-assembly) desenvolvida pela Alien Tecnology pode ser a resposta para este problema. Nesta tecnologia ao invés de construir os transístores diretamente na camada de vidro, são fabricados waffers de silício tradicionais, com milhões de transístores, que são posteriormente separados.

Como neste caso é utilizado um material mais adequado, o número de transístores defeituosos é muito mais baixo e ao mesmo tempo existe a possibilidade de testar os transístores individualmente, descartando os problemáticos.

Estes transístores, chamados nanoblocks, podem ser produzidos em vários tamanhos, de acordo com a aplicação. Na foto abaixo por exemplo estão nanoblocks de 185 e de 70 mícrons sobre uma moeda:


Note que a parte inferior dos nanoblocks possui um formato diferenciado. Esta inclinação é conseguida através de uma pequena mudança no ângulo de corte do waffer. A idéia desta inclinação é fazer com que os nanoblocks possam ser encaixados em pequenas depressões feitas na base da tela, substituindo os transístores que são feitos diretamente sobre o vidro nos monitores de LCD.

Seria complicado encaixar as pecinhas uma a uma, por isso desenvolveram uma técnica que permite aplicar todas de uma vez com a ajuda de um líquido especial. Basicamente, uma quantidade muito grande de nanoblocks é misturada no líquido, que em seguida é jogado sobre pressão sobre a superfície onde eles serão fixados. Com isto, os nanoblocks naturalmente encaixam-se nas depressões. Terminado o processo, o líquido é recolhido e usado novamente para formar outra tela. Como os nanoblocks não são danificados no processo, é possível reutilizar o líquido várias vezes.






Na fase 4 temos os nanoblocks já devidamente encaixados na base da tela. Em seguida são construídos os filamentos metálicos responsáveis por alimentar os transistores.

Neste caso os transístores não geram a imagem, apenas controlam as cargas elétricas como num processador. Para obter a imagem, é necessário adicionar o material que gerará a luz apartir destes impulsos.

Seria possível utilizar cristais líquidos, criando um monitor LCD de matriz ativa um pouco mais barato que os normais, mas a melhor idéia neste caso seria utilizar um material eletrosensível, como a dos monitores OLED ou EL, que poderia ser aplicada usando uma técnica de impressão.

Os nanoblocks podem ser montados sobre praticamente qualquer superfície, não necessariamente vidro. Isto abre mais uma possibilidade para esta tecnologia, que é a construção de displays flexíveis, feitos de plástico, bastante finos e baratos:


Este tipo de display é mais adequado para celulares, Palm, Pagers, Smart Cards etc. mas nada impede que a mesma tecnologia não seja utilizada para construir grandes monitores coloridos. Nada impede que o atual método de fabricação dos monitores LCD não possa ser substituído pelo uso de nanoblocks, o que diminuiria consideravelmente os custos de produção, mantendo as mesmas características dos monitores atuais. Já seria o suficiente para os LCDs ficarem 30 ou 40% mais baratos.

Infelizmente, esta é uma tecnologia proprietária, por isso, a adoção ou não desta tecnologia dependerá mais da maneira como a Alien administrar sua política de licenças do que da eficiência da técnica.
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