O díodo LED é a identificação ou sinal visual usado mais habitualmente para nos indicar que está ocorrendo alguma coisa num circuito electrónico, mas isto não é suficiente quando além disso, se requer que o circuito mostre dados ou mensagens. Nestes casos, precisamos de um sistema de representação no qual possam aparecer diferentes códigos ou mensagens. Para esta função utilizam-se os displays.
Um display é um pequeno componente, no qual podem ser representados diferentes signos ou símbolos. Existe uma infinidade de modelos distintos, conforme o uso para o qual estão destinados. No entanto, cada um deles pertencerá a um tipo de display em particular. No mercado existem, basicamente, 2 tipos que se diferenciam entre si pela tecnologia utilizada para a sua construção e pelo seu diferente funcionamento. Eles são os displays a LEDs de sete segmentos e os displays de cristal liquido ou LCD.
Existem outros tipos, como o display de fluorescência, mas estão em desuso (eram usados nas calculadoras antigas), os de bolas fluorescentes dos painéis informáticos, etc, mas todos eles são utilizados ao nível industrial, ficando os modelos básicos de display a LEDs e LCD para usos mais comuns. 

 Display LED de sete segmentos

O pequeno módulo normalmente é composto por 8 díodos led, sete em forma de segmento alargado e um redondo. Os sete segmentos estão colocados em forma de 8, e o último é usado como ponto. Quando o display é de grande tamanho, o segmento pode conter vários díodos em paralelo distribuídos ao longo do segmento, e deste modo consegue-se que a luz do segmento seja mais uniforme.
Normalmente, estes displays são de cor vermelha ou verde, devido ao facto de os leds que compõem terem estas cores, mas também é possível encontrá-los de outras cores.
Se partirmos da base de que cada um dos segmentos é um díodo led normal e habitual, o funcionamento do visualizador ou display não representará nenhum problema. Só temos que polarizar adequadamente os cátodos e os ânodos de cada um dos díodos para que se acendam os segmentos que nos interessa em cada momento. Para simplificar ainda mais o uso, os fabricantes optaram por uni-los interiormente, ou todos os cátodos ou todos os ânodos. Estes dois tipos de display são denominados de cátodo comum, quando estão unidos os cátodos dos díodos, ou de ânodo comum, quando são os ânodos os que estão unidos. Para activar um display de cátodo comum, só teremos que conectar o comum à massa e aplicar tensões positivas aos ânodos dos segmentos que queremos acender. No caso de controlar directamente o display a partir das saídas de um circuito digital, teremos de ter o cuidado de saber a tensão de saída do circuito ao nível alto. Normalmente não podemos conectar directamente a saída do circuito ao ânodo do díodo, e para isso empregamos uma resistência em série com a saída. O valor da resistência dependerá da tensão de saída do circuito TTL, costuma-se utilizar uma resistência de 470 ohm. Quando se utilizam circuitos CMOS da série 4000, a tensão pode variar dentro de uma margem bastante ampla; mas para uma tensão de 12V, que é muito utilizada, o valor aproximado da resistência será de 1K2. Este valor pode variar conforme o tipo de díodos que estivermos utilizando, mas funcionará para a maioria dos casos.

Figura 1
Os displays de ânodo comum têm unidos os ânodos de todos os díodos que o compõem,
 e os cátodos comum têm unidos os cátodos de todos os díodos que o conformar.

Quando se utiliza um display de ânodo comum, conectaremos este directamente ao positivo e às saídas do circuito, através de uma resistência, aos cátodos. A única diferença com o cátodo comum é que agora se acenderá quando as saídas passarem para nível baixo.
Este tipo de displays, embora antigos, continuam sendo utilizados frequentemente pelas vantagens que representa o preço, que é muito baixo em comparação com qualquer outro tipo, e a simplicidade de utilização. Por outro lado, têm o inconveniente de que, por display, só podemos representar um único digito, que, além disso está limitado a números e algumas letras fáceis de representaçar.

Os displays de cristal líquido 

Normalmente são conhecidos como LCD e estamos convivendo continuamente com eles, pois basta ver a hora, por exemplo, ou a aparelhagem, o controle remoto, o telemóvel, etc.
A sua principal vantagem em relação aos leds é o seu baixo consumo de corrente (da ordem dos nanoamperes). Outra das vantagens deste tipo de display é que cada dígito pode representar números ou caracteres alfanuméricos, de forma que podemos apresentar mensagens escritas e não apenas códigos numéricos. Mas nem tudo são vantagens; os seus principais inconvenientes são o preço que, apesar da sua grande difusão, continua sendo elevado, e a dificuldade de utilização. 

Figura 3 LCD de 2 linhas x 16 caracteres

O display LCD está constituído basicamente por duas placas de cristal muito finas, entre as quais há uma camada de cristal líquido. Esta camada tem uma estrutura molecular cristalina que é capaz de mudar sob a influência de um campo eléctrico. Conforme a direcção em que se organizem as moléculas, a camada de cristal liquido torna-se transparente ou refletante. A superfície interior das duas camadas de vidro está recoberta de uma camada condutora transparente, constituindo os eléctrodos. Uma voltagem aplicada às mesma cria um campo eléctrico que faz as moléculas de cristal liquido mudarem de orientação. O plano afectado, por exemplo um segmento do visualizador, altera então a sua transparência.
Num LCD refletante, são colocados, a um lado e a outro da camada de cristal líquido, um polarizador horizontal e outro vertical, perpendiculares entre si. Se não aplicarmos tensão, a luz de polarizada verticalmente que incide sobre a frente da célula segue a rotação da orientação cristalina à medida que a atravessa, até ficar polarizada no sentido horizontal, rodando, portanto, 90º.
Esta luz passa através do filtro de polarização horizontal até o reflector, que a devolve através da célula, rodando de novo 90º e saindo do LCD através do polarizador vertical.
No entanto, se algum dos segmentos do display se encontrar excitado, as moléculas cristalinas deste segmento alinham-se seguindo o campo eléctrico, pelo que não se produz rotação. A luz polarizada verticalmente que atravessa os segmentos excitados não pode atravessar o filtro horizontal, pois é absorvida por ele. Portanto, estes segmentos aparecem como imagens escuras sobre um fundo claro. 

Multiplexagem dos Displays 

Quando se utiliza mais do que um display, não se liga cada um dos segmentos ao circuito de controle, mas  utiliza-se o sistema de multiplexagem. Ligam-se entre si todos os segmentos que ocupam a mesma posição e orientação, de forma que só exista uma ligação por cada segmento, isto é, sete e outras tantas ligações por cátodos ou ânodos (depende se é ânodo ou cátodo comum) de quantos displays houver. Evidentemente, já não se podem alimentar com uma tensão contínua, é preciso empregar um método que sincronize os sete bits proporcionados aos segmentos com a tensão aplicada ao comum do display ao qual correspondem os bits.

Figura 4
Quando se multiplexa um display, unem-se todos os segmentos que ocupam a mesma posição em todos os displays. 
Em cada instante só há um display com os leds acesos, mas se a frequência à que se muda de um display
 para o outro for suficiente elevada, o olho verá todos os displays acesos.

Se se mantiver esta situação durante o tempo suficiente para que os leds se iluminem, muda-se a informação dos segmentos e o comum ao qual pertence e repetimos este processo continuamente, e assim o olho verá todos os displays iluminados ao mesmo tempo. É o que conhecemos como multiplexagem.

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Página "Displays" actualizada em: 01-04-2008
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