Escritos
B. Piropo
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Volte de onde veio
31/01/2005
< OLEDs – Uma nova tecnologia para telas >

Quem leu a coluna da semana passada, “Telas de cristal líquido”, sabe que nessas telas a imagem é gerada por meio de uma grade, ou matriz, de pontos iluminados (ou não) por uma luz que vem “detrás”. Explicando melhor: a tela é constituída por um conjunto de camadas, sendo a base uma tela luminescente, ou seja, totalmente iluminada. Os pontos luminosos que aparecem na camada externa são oriundos da luz emitida pela camada base que atravessa todas as demais camadas. Já os pontos negros são resultantes do bloqueio da luz emitida pela camada base devido à ação das estruturas de cristais líquidos em uma das camadas intermediárias. Se isso lhe parece complicado, volte á coluna da semana passada ou então, simplesmente, deixe os detalhes de lado e tenha em mente apenas o seguinte: em uma tela de cristal líquido, atrás de um ponto luminoso na superfície, há um ponto iluminado na camada base. E atrás de um ponto negro, também (o ponto é negro porque a luz foi bloqueada antes de atingir a camada superficial, mas ela é emitida pela camada base tanto no caso do ponto luminoso quanto no do negro).

Agora imagine que você use um programa gráfico qualquer e desenhe um retângulo branco (ou seja: constituído apenas por pontos de máxima luminosidade) que ocupe toda a tela. Depois, desenhe um retângulo negro (ou seja, constituído apenas por pontos “apagados”) de mesmas dimensões. E crie uma apresentação que, em uma tela de cristal líquido, exiba alternadamente por alguns segundos o retângulo branco e o retângulo preto, ou seja, que faça a tela “piscar” continuamente. Pense um pouco e responda: a tela de LCD consome mais energia para exibir o retângulo branco, para exibir o retângulo negro ou o consumo de energia é o mesmo em ambas as situações?

Quem leu o primeiro parágrafo com atenção responderá com facilidade que o consumo de energia não variará. A mesma energia é gasta para exibir tanto o retângulo branco quanto o negro. E a razão é simples: o consumo não depende da energia luminosa que atinge a superfície da tela, mas sim da que foi emitida pela camada base. E essa energia é a mesma, quer a luz chegue toda à superfície quando o retângulo branco é exibido, quer seja toda absorvida pelas camadas intermediárias quando é mostrado o retângulo negro (e, neste caso, é totalmente desperdiçada).

Conclusão: como qualquer imagem exibida em uma tela de LCD é formada por pontos claros e escuros, e como por detrás de cada ponto escuro é emitida a mesma quantidade de energia luminosa que por detrás de um ponto claro, a exibição de qualquer imagem em uma tela de LCD implicará algum desperdício de energia (exceto, é claro, se a imagem for um retângulo branco que ocupe toda a tela; mas, tirante o uso ocasional como abajur, eu não vejo grande serventia para uma tela que exiba continuamente um retângulo branco).

É claro que se seu monitor com tela de LCD está ligado a um computador de mesa, isso não fará diferença (exceto uns poucos watts a mais na conta de luz no final do mês). Mas se a tela estiver em um micro portátil (“notebook”), de mão (“palmtop”), telefone celular ou qualquer outro dispositivo alimentado por bateria, o efeito se fará sentir diretamente na duração da carga da bateria (é por isso que muitos desses dispositivos têm um “modo de economia” em que a tela é menos iluminada; esse decréscimo da luminosidade é obtido diminuindo a intensidade luminosa da camada base, reduzindo assim o consumo de energia).

Agora que você conhece o problema, aposto que já apontou a solução: para evitar o desperdício de energia basta fabricar uma tela na qual somente os pontos luminosos a consumam, ou seja, na qual não haja luz “acesa” atrás de pontos escuros, uma solução de uma simplicidade franciscana.

Infelizmente ela é mais simples de enunciar que de implementar. Tanto assim que, descoberta há algumas décadas, somente agora está chegando ao mercado. E chegou graças a um pequeno (e notável) dispositivo: o OLED (Organic Light-Emitting Diode, ou diodo orgânico emissor de luz).

Diodo você sabe o que é, pois não? Um dispositivo constituído por um material semicondutor que só deixa a corrente elétrica trafegar em um sentido, muito usado nos “retificadores de corrente”, aparelhos que transformam a corrente alternada em contínua. E LED, ou Light-Emitting Diode (diodo emissor de luz) você também está cansado de conhecer: essas “luzinhas” coloridas usadas, entre outros fins, para indicar que o disco rígido está sendo acessado, que o computador está ligado e coisas que tais. Um LED nada mais é que um diodo dotado da propriedade de converter em energia luminosa parte da energia elétrica que recebe. Ou seja (e deixando a frescura técnica de lado): LEDs são diodos que “acendem” quando recebem corrente elétrica. Até aí, nada demais. A novidade dos OLEDs está na letra “O”, de “organic”, que denota sua origem orgânica.

Quem ainda lembra da química aprendida no segundo grau sabe que compostos orgânicos são aqueles cujas moléculas são formadas por cadeias de carbono, ou seja, um conjunto de átomos do elemento carbono ligados uns aos outros e complementados por átomos de outros elementos (sim, eu sei, essa definição é simplificada mas isso aqui não é um curso de química). Em geral esses compostos são gerados por organismos vivos (todas as substâncias que compõem as células de nosso corpo, assim como de todos os animais e vegetais, são compostos orgânicos). Mas não só por organismos vivos, como provou Wöler há quase dois séculos realizando a famosa “síntese da uréia” (a uréia é um composto orgânico abundante na urina, que foi “sintetizado”, ou seja, produzido em laboratório, por Wöler em 1828, provando assim que compostos orgânicos podem ser produzidos sem o concurso de organismos vivos e refutando a teoria de que era necessária uma certa “energia vital” para gerá-los). O petróleo e todos os seus derivados, inclusive os plásticos fabricados pela indústria petroquímica, são compostos orgânicos.

Pois bem: no final dos anos setenta do século passado (quer dizer, há pouco mais de trinta anos) o cientista Ching Tang, trabalhando para a Kodak, descobriu que fazendo uma corrente elétrica atravessar certo composto de carbono (portanto, uma substância orgânica, mais especificamente um material plástico) esse composto brilhava, um fenômeno conhecido por “eletrofosforescência”. Com a ajuda de Steven Van Slyke, Tang levou a pesquisa adiante e, em 1987, anunciou a descoberta dos OLEDs, que a princípio emitiam apenas uma luz esverdeada. Neste ponto cabe uma observação: tecnicamente um OLED não é um LED, ou seja, não é um diodo, já que não é constituído por um material semicondutor. O dispositivo recebeu esse nome apenas porque, à semelhança dos LEDs, emite luz quando excitado por uma corrente elétrica.

Nos anos seguintes as equipes técnicas dos laboratórios da Kodak passaram a usar corantes fluorescentes capazes de gerar cores diferentes (note que para gerar todas as cores basta combinar intensidades diferentes das cores vermelha, verde e azul, em inglês red, green e blue, cujas iniciais formam o conhecido acrônimo RGB) e aumentaram a intensidade luminosa gerada pelos OLEDs. Resultado: hoje, esses dispositivos são usados para produzir telas planas mais luminosas e de cores mais vibrantes que as telas de cristal líquido
(veja em < www.kodak.com/eknec/PageQuerier.jhtml?pq-path=1473/1481/1489/1683&pq-locale=en_US >).

Mas afinal o que são e como funcionam os OLEDs? O princípio é muito simples: basta criar minúsculos pontos formados por um conjunto de finíssimas películas sobrepostas de material orgânico transparente capaz de emitir luz de uma determinada cor quando excitado por uma corrente elétrica. Depois, basta aplicar-se a cada camada uma corrente elétrica de determinada intensidade (quanto mais intensa, mais luz daquela cor é emitida). O resultado é um ponto capaz de emitir luz de uma determinada cor (isso é importante: a luz é emitida pelo ponto, não por uma camada luminescente colocada por detrás dele; isso significa que pontos negros não consomem energia). E, embora constituído por diversas camadas, a espessura total é incrivelmente pequena, apenas 500 nm (ou meio milésimo de milímetro).

Uma tela fabricada com OLEDs exibe diversas vantagens sobre sua similar em LCD. A primeira, e mais evidente, é o menor consumo de energia, já que apenas os pontos luminosos a consomem, e ainda assim com intensidade proporcional ao brilho do ponto. Portanto, no exemplo lá de cima que usa dois retângulos, um negro e um branco, alternando em uma tela “piscante”, só há consumo de energia quando o retângulo branco for exibido. Como o retângulo negro é constituído por uma matriz de pontos “apagados” e em uma tela OLED um ponto “apagado” não emite luz (portanto não consome energia), o consumo ao exibir o retângulo negro é nulo. E em uma tela OLED que mostra uma imagem comum, em que há uma mistura de pontos acesos, pontos apagados e pontos de luminosidade intermediária, o consumo é significativamente menor que o de uma tela LCD exibindo a mesma imagem (nos dispositivos portáteis, isso se reflete diretamente na duração da bateria).

Mas há outras vantagens, também importantes. Por exemplo: devido à natureza dos OLEDs, mesmo consumindo menos energia o brilho da tela é mais intenso (pelo menos 20%) que a de uma LCD. Além disso, as telas são mais leves (algumas gramas apenas, naturalmente, mas um fator importante para dispositivos portáteis), duram mais, operam em uma faixa de temperatura mais ampla (quem leu a coluna da semana passada sabe das dificuldades que enfrentam as telas LCD em temperaturas extremas), requerem uma tensão de alimentação menor (de 2V a 10V) e suas imagens são visíveis de um ângulo de até 160 graus (veja mais em < www.wave-report.com/tutorials/oled.htm >).

Telas OLED podem ser fabricadas usando duas tecnologias distintas: moléculas pequenas e polímero (a expressão “molécula pequena” parece uma contradição em termos, já que em princípio toda molécula é pequena; ela é usada nesse contexto apenas porque polímeros são moléculas orgânicas de cadeia de carbono extremamente longas, portanto, se comparadas a moléculas “comuns”, as dos polímeros podem ser consideradas “moléculas grandes”). Uma tela OLED de moléculas pequenas é fabricada em um ambiente onde se faz o vácuo e as moléculas de material eletrofosforescente são depositadas sobre uma base, camada a camada (uma tecnologia muito semelhante à utilizada para a fabricação de circuitos integrados e microprocessadores). Já as moléculas dos polímeros podem ser mantidas em uma suspensão líquida, como os pigmentos em uma tinta, e aplicadas à base através de um dispositivo idêntico a uma impressora a jato de tinta ou algum outro mecanismo similar, usado para imprimir em superfícies. Os primeiros apresentam melhor definição, porém além de serem mais caros, têm as dimensões limitadas pelo tamanho máximo da câmara de vácuo usada para sua fabricação.

Pois esses são os OLEDs. Depois de tudo o que sabemos sobre eles, poderíamos imaginar que se trata de uma tecnologia a ser usada em um futuro distante. Mas não é. Telas OLED já estão na praça há cerca de dois anos.

As pioneiras foram a Sanyo e, naturalmente, a Eastman Kodak, que começaram a fabricar em março de 2003 as primeiras telas OLED (de apenas 2,2 polegadas) para equipar uma câmara digital da Kodak lançada aquele ano (veja mais em < www.pcworld.com/news/article/0,aid,109664,00.asp >). Na época, as telas OLEDs eram 50% mais caras que as LCDs de mesmas dimensões. Mas suas vantagens eram tão evidentes sobre a concorrente que logo encontraram lugar também nas telas de telefones celulares.

Em setembro do ano passado a Sony anunciou que estava adotando para seu micro de mão PEG-VZ90, da família Clié, uma tela OLED de 3,8 polegadas (atenção: a medida da tela é dada por sua diagonal, portanto a área de uma tela de 3,8 polegadas é três vezes maior que a de uma tela de 2,2 polegadas), com uma resolução de 480x320 pixels, capaz de exibir 256K cores (262.144 para ser exato, já que 1K = 1024). Veja detalhes em
< http://news.com.com/Sony+begins+mass+production+of+
{N. do W.: na mesma linha} OLED+screens/2100-1041_3-5366020.html?tag=nl
>.

Este mês a tecnologia OLED chegou a um lugar inesperado: os painéis de automóveis de classe, como o Aston-Martin DB9, o Jeep Grand Cherokee e o Corvette. E neste caso, não pelo menor consumo de energia, mas por apresentarem maior durabilidade que as lâmpadas convencionais que vieram a substituir
(veja em < http://news.com.com/Next-gen+display+to+park+itself+in+cars/
{N.doW.: na mesma linha} 2100-1041-5542584.html?part=dht&tag=ntop&tag=nl.e703
>).

Finalmente, também este mês, a tecnologia OLED chegou onde era mais esperada: às telas de grandes dimensões. A Samsung anunciou em 4 de janeiro o lançamento de um protótipo de tela de 21 polegadas usando a tecnologia OLED para ser usada não apenas em monitores de vídeo para computadores como também em televisões a cores de alta definição. Este não é o primeiro protótipo de tela OLED de dimensões relativamente grandes (em fevereiro de 2001 a Sony apresentou um protótipo de 13 polegadas, veja em
< http://news.com.com/Sony+lights+the+way+for+monitors/2009-1040_3-252238.html?tag=nl >),
mas é o primeiro que usa a tecnologia de fabricação denominada “silicone amorfo”, a mesma empregada para fabricar as telas LCDs atuais. Ou seja: embora ainda na fase de protótipo, pode atingir a produção em massa muito mais rapidamente, pois existem em todo o mundo centenas de fábricas usando a mesma tecnologia, que precisariam apenas serem adaptadas
(veja em < http://news.com.com/Samsung+develops+21-inch+OLED+
{N. do W.: na mesma linha} for+TVs/2100-1041_3-5512041.html?tag=nl
. >).

É claro que a adaptação levará tempo, problemas práticos terão que ser resolvidos e a indústria terá que se preparar para o novo padrão, o que pode levar ainda alguns anos. Mas as vantagens das telas OLEDs sobre as LCDs são tantas e tão significativas, que me arrisco a afirmar sem grande receio de errar: há uma tela OLED no seu futuro.

Quem viver, verá.

 

B. Piropo


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