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janeiro 4, 2008 / pneto

Telas Brilhantes – Scientific American Brasil

“Reportagem

edição 67 – Dezembro 2007

Telas Brilhantes

Uma nova tecnologia que mimetiza a maneira como a Natureza põe cores brilhantes nas asas das borboletas pode tornar a tela de telefones celulares claramente legível, até sob o brilho do sol
por M. Mitchell Waldrop

GEORGE RETSECK (PDA); BEN ZWEIG (Waldrop)

A COLORAÇÃO BRILHANTE de uma borboleta tropical é gerada pelo mesmo processo óptico nanométrico utilizado por telas de modulador interferométrico (Imod)

Na próxima vez que comprar um telefone celular, preste bastante atenção na tela. Se tudo acontecer como a Qualcomm espera, aquele pequeno retângulo colorido pode dar um novo significado à expressão “efeito borboleta”.
É bem verdade que as telas de modulador interferométrico (Imod, na sigla em inglês), lançadas recentemente pela empresa de San Diego, na Califórnia, não têm relação com o efeito poderoso que o bater das asas do inseto poderia, teoricamente, exercer sobre o clima. No entanto, os dispositivos realmente usam um conjunto de microestruturas artificiais para produzir o mesmo tipo de cores iridescentes que as das asas de borboletas tropicais. E a Qualcomm aposta que essa abordagem dará aos Imods várias vantagens sobre a tecnologia predominante de telas de cristal líquido (LCD, na sigla em inglês).

O mais importante é que uma tela de Imod consome muito menos a bateria de aparelho portátil – característica que se tornará cada vez mais decisiva à medida que as pessoas aumentam o uso de telefones celulares para navegação na internet, mensagens de texto, se divertir com jogos, ouvir música e assistir a vídeos.
Esse uso intensificado representa um grave desafio de administração de energia para as LCDs, cuja maioria não pode ser lida a não ser que exista luz de fundo brilhando sobre elas. Mas uma tela de Imod simplesmente reflete a luz ambiente do mesmo modo que uma folha de papel (ou as asas da borboleta).
“Desse modo, um Imod chega a consumir apenas 6% da energia da bateria de um aparelho portátil, contra quase 50% exigidos por uma LCD”, diz James Cathey, vice-presidente de desenvolvimento de negócios da Qualcomm. E isso significa que um aparelho equipado com um Imod deve durar muito mais com uma única carga – permitindo até o uso de iluminação suplementar necessária para situações de baixa luminosidade. “No cenário típico de uso, estimamos que um telefone equipado com Imod permitiria140 ou mais minutos de tempo de vídeo, enquanto que uma tela LCD tem aproximadamente 50 minutos”, ressalta….”

CONCEITOS-CHAVE
– As telas de modulador interferométrico (Imod) podem produzir cores brilhantes explorando o efeito físico da interferência e, ao mesmo tempo, consumir uma pequena parte da energia limitada das baterias de dispositivos móveis como os telefones celulares. Elas também são visíveis à luz forte do dia.

– A unidade básica de um Imod é um minúsculo mecanismo que consiste em duas superfícies com uma lacuna entre elas. A lacuna determina a cor que é refletida quando a luz atinge a tela.

– A Qualcomm, uma grande empresa de eletrônicos sem fio, pode conquistar espaço no mercado de eletrônicos portáteis dominado pelas telas de cristal líquido (LCD).

[CONHECIMENTO BÁSICO] COMO O IMOD FUNCIONA
GEORGE RETSECK
Telas de modulador interferométrico (Imod) utilizam a interferência de ondas de luz para criar cores brilhantes de acordo com a demanda. Cada célula de unidade básica produz uma única cor (1ª figura) ou a cor preta (figura do meio). Com um arranjo de várias células, é possível formar pixels, ou elementos de imagem (3ª figura).

A Qualcomm produz atualmente telas bicromáticas compostas de células de uma única cor, mas diz que as telas completamente coloridas, como as ilustradas aqui, já estão a caminho.

CÉLULA DE UNIDADE COLORIDA

A célula de unidade do Imod consiste em duas superfícies espelhadas paralelas. Quando a luz atinge a estrutura, parte dela é refletida pelo topo e parte passa pelo espelho translúcido na lacuna, onde é refletida internamente. No entanto, um pouco de luz escapa pela superfície superior toda vez que reflete. Muitas das ondas de luz que escapam (verde e azul) ficarão levemente fora de fase com aquelas sendo refletidas pelo topo e com outras ondas que escapam. Essas ondas se cancelam por meio de interferência destrutiva. Mas outras ondas de luz refletidas que estão em fase (em vermelho) vão se juntar (interferência construtiva) e assim serão visíveis ao olho humano.

CÉLULA DE UNIDADE NO ESTADO PRETO

Uma célula de unidade colorida fica preta quando a voltagem aplicada produz uma atração eletrostática entre os espelhos, fechando a lacuna de ar. A cor preta aparece porque a lacuna encolhida muda a luz refletida para a faixa ultravioleta invisível. Outro pulso de voltagem reverte a célula de volta para o colorido.

PIXEL COMPLETAMENTE COLORIDO

Um pixel colorido de Imod é formado por arranjos de subpixels vermelhos, verdes e azuis, cada qual sendo formado por duas colunas de sete células de unidade. O matiz e brilho particulares de um pixel dependem da mistura específica de células ativadas. A profundidade da lacuna determina se as células têm cor vermelha, verde ou azul.

[O CONTEXTO] TECNOLOGIAS CONCORRENTES
ANN SANDERSON
A tecnologia do Imod está entrando em um mercado difícil e multibilionário de telas de aparelhos portáteis, que já conta com várias outras alternativas. Telas de cristal líquido (LCD) são as dominantes atual-mente, mas telas de diodos emissores de luz orgânica (Oleds) têm encontrado nichos de aplicação.
TECNOLOGIA DE TELA
1.LCD Materiais opticamente ativos modulam uma fonte de luz artificial, como uma luz de fundo
2.OLED Substâncias orgânicas geram luz quando expostas a uma corrente elétrica
3.IMOD Materiais refletores modulam a luz ambiente e a refletem repetidamente em uma superfície espelhada
VANTAGENS
1.Baratas, amplamente disponíveis, tecnicamente simples
2.Devem ficar baratas depois que as fábricas forem construídas, e têm resposta elétrica rápida
3.Baratas, baixo consumo de energia, resposta elétrica rápida, boa legibilidade à luz do sol intensa, amplo ângulo de visão, tecnicamente simples
DESVANTAGENS
1.Alto consumo de energia, baixa legibilidade à luz do sol, baixa resistência a temperaturas extremas, ângulos de visão limitados, mecanismo volumoso
2.Alto consumo de energia, baixa legibilidade à luz do sol, tempo de vida relativamente curto, suscetibilidade à água e contaminação de oxigênio, tecnicamente complexas
3.Tecnologia nova e desconhecida, ainda não está disponível em telas completamente coloridas

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