Trabalho de Engenharia do Trabalho

Trabalho de Engenharia do Trabalho

O presente trabalho trata das principais tecnologias de mostradores de informações disponíveis no mercado. Aqui serão apresentados, além das tradicionais telas conhecidas como tubos de raios catódicos ou então pela sigla CRT, os displays de OLED (sigla em inglês, Organic Light Emitting Diodes), LED (Light Emitting Diode), telas de toque, FED (Field Emission Display), plasma e LCDs (Liquid Cristal Display), que são tecnologias contemporâneas na fabricação de displays. A abordagem de cada uma dessas tecnologias compreende a Física envolvida e o princípio básico de formação da imagem em cada tela, sendo feita de forma sucinta. Uma análise mais aprofundada será realizada ao tratar dos mostradores de cristais líquidos (LCDs). Tal análise aborda a fase da matéria liquido-cristalina, suas classificações, as aplicações no cotidiano da sociedade e o funcionamento do mostrador que utiliza esse estado da matéria.

1.1 Tubos de Raios Catódicos

A televisão nasceu em 1950 nos Estados Unidos, possuía uma imagem em preto e branco e chegou ao Brasil no ano de 1963. A TV em cores teve suas primeiras transmissões, no Brasil, a partir de março de 1972, sendo que o país foi o primeiro da América Latina a adquirir televisões em cores.

Tal televisão, produzida e utilizada até os dias atuais, funciona a partir de um tubo conhecido como tubo de raios catódicos. Por isso, é chamada de convencional ou CRT. O tubo de raios catódicos não foi projetado da maneira como hoje se conhece, sua maior utilização era para o estudo das descargas elétricas em gases rarefeitos. Inicialmente, o aparato era constituído por um tubo cilíndrico de vidro fino com mercúrio metálico em seu interior. Por volta de 1850 iniciaram as investigações científicas em tubos evacuados (CHESMAN; ANDRÉ; MACEDO, 2004). Em 1858, o alemão Julius Plücker, utilizando esses tubos, ao realizar experiências com descargas elétricas observou alguns fenômenos “anormais”, como, por exemplo, raios com cores diferentes no interior do tubo e que, quando submetido à presença de um campo magnético, tinham como trajetórias as paredes do vidro. Em 1869, o físico alemão Johann Hittorf notou que os raios descreviam trajetórias retilíneas. Como esses raios surgem no catodo, foi denominado de raios catódicos, em 1876, pelo físico alemão Eugen Goldstein. Realizando experiências com tubo de raios catódicos, em 1897, o físico inglês Joseph John Thomson descobriu que os raios catódicos eram, na verdade, uma partícula constituinte do átomo, denominada de elétrons, eliminando o mito de que o átomo era indivisível. A conseqüência prática da descoberta de Thomson se deve à possibilidade de controlar o movimento dos elétrons através de campos elétricos e magnéticos (Ibid., 2004). Foi esse princípio que permitiu a utilização do tubo de raios catódicos como mostradores de informação, ou seja, a construção de TVs e monitores.

A parte fundamental de uma televisão e dos monitores de vídeos de computadores, que utilizam essa tecnologia, é o tubo de raios catódicos (figura 1). No interior do CRT existe um vácuo. Próximo ao gargalo do tubo há um filamento metálico, parecido com o de uma lâmpada incandescente, que, quando aquecido, emite elétrons por efeito chamado termoiônico. Os elétrons são acelerados por uma diferença de potencial entre o catodo e o anodo, formando um feixe delgado que se projeta na extremidade oposta do tubo (AMALDI, 1997). Esse feixe eletrônico é controlado por campos elétricos e magnéticos que o direcionam de tal forma que eles varram a tela que contém um material fosforescente. A varredura feita pelo feixe de elétrons ocorre em linhas horizontais, chegando ao fim da linha ele salta para a de baixo, assim sucessivamente, até varrer toda a tela, linha a linha. Em seguida, recomeça o processo a partir da primeira linha (figura 2). Esse processo de varredura é que formará a imagem na tela e é executada 60 vezes por segundo, conforme a freqüência da corrente alternada da rede elétrica. A velocidade de varredura leva em consideração o fato de que a retina retêm a imagem de um ponto luminoso durante 1/20 segundos após ela ter sido recebida (GREF, 2005), já que para a imagem ser completamente formada na tela leva 1/60 segundos, os nossos olhos não conseguem perceberem o tempo de renovação da imagem, mas sim, a vê como completa e contínua (sem interrupções na sua formação).

Fig. 1: Esquema simplificado de um tubo de raios catódicos4.

Fig. 2: Varredura da tela. O feixe de elétrons percorre a tela linha a linha. Ao chegar ao fim, reinicia o processo, guiado horizontal e verticalmente por campo elétrico e magnético. Esse ciclo ocorre 60 vezes por segundo (Figura extraída de GREF, 2005).

1.2 – OLED

A Física do estado sólido classifica os materiais em três diferentes grupos: os metais, os isolantes e os semicondutores. Devido à liberdade de movimentos que possuem os elétrons nos metais, esse material é considerado condutor. Os isolantes, por sua vez, são péssimos condutores de eletricidade. Já os semicondutores possuem um comportamento intermediário entre os condutores e os isolantes, uma das propriedades que definem o seu grau de condutividade é a temperatura (no zero absoluto, o semicondutor pode ser considerado um material isolante), à medida que a temperatura aumenta, eleva também a condutividade elétrica do semicondutor (MARTINS, 2008). Da tabela periódica, os elementos que compõe o grupo IV e a combinação dos elementos do grupo I e V, I e VI, demonstram propriedades semicondutoras (DIAS; TEIXEIRA; DUARTE, 2005), exceção mantida ao Carbono (C), pertencente ao grupo IV, já que, segundo Quirino (2007), a Física do estado sólido classifica esse elemento como isolante, e considera que materiais orgânicos (a base de carbono) não poderiam conduzir corrente elétrica. Essa afirmação começou a mudar a partir de pesquisas realizadas em 1963, quando alguns cientistas descobriram que aplicando determinadas tensões os materiais poderiam emitir luz. Em 1970, o químico Hideki Shirakawa, descobriu que alguns materiais orgânicos podem conduzir corrente elétrica. Essa descoberta deu largada a uma corrida tecnológica para a aplicação de semicondutores orgânicos em mostradores de informação baseados em polímeros e OLEDs (sigla em inglês, Organic Light Emitting Diodes).

O primeiro display utilizando materiais orgânicos foi produzido pela Pioneer® em 1997. Daí em diante surgiram diversos produtos com displays baseados em OLEDs. De acordo com Quirino (2007), os OLEDs podem ser divididos