Newsgroup: it.comp.hardware
Titolo: Dubbio atroce display LCD a colori

Ciao a tutti!
Vi chiedo una curiosità che, malgrado riviste e altre letture non sono
ancora riuscito a capire, anche perchè non ho mai lavorato con un
display LCD a colori.
COME CAVOLO FA A VISUALIZZARE MIGLIAIA O MILIONI DI COLORI???
Ho ragionato così, mandatemi pure al diavolo se dico eresie :-)
Il tubo a raggi catodici spara un fascio di elettroni più o meno
intenso per far brillare con varie tonalità ogni singolo sub-pixel
RGB, perciò combinando i 3 colori primari con varie intensità ciascuno
(fino a 256 per i 24bit, no?), ottengo milioni di combinazioni e
quindi tantissimi colori (ovviamente una scheda grafica con un DAC di
bassa qualità o un monitor con un amplificatore video cattivo
potrebbero far perdere parecchie tonalità che sembreranno tutte
uguali, però il discorso teorico non cambia...).
Invece i display a cristalli liquidi funzionano come otturatori, ogni
singolo sub-pixel può essere soltanto chiuso o aperto, a seconda che
il campo elettrico sugli elettrodi di controllo sia presente o meno, e
allora significa che ogni colore primario può solo essere PRESENTE o
ASSENTE, non può assumere nessuna tonalità intermedia come invece
fanno i fosfori dei tubi catodici!
Quindi, se non erro, posso ottenere solo 8 colori reali:
  Red		  Green		  Blue
-----------------------------------------------------------------------------------------
ACCESO	ACCESO	ACCESO  =  BIANCO
SPENTO	SPENTO	SPENTO  =  NERO
ACCESO	SPENTO	SPENTO  =  ROSSO
SPENTO	ACCESO	SPENTO  =  VERDE
SPENTO	SPENTO	ACCESO  =  BLU
ACCESO	ACCESO	SPENTO  =  GIALLO
ACCESO	SPENTO	ACCESO  =  VIOLA
SPENTO	ACCESO	ACCESO  =  AZZURRO
ALTRO CHE MIGLIAIA O MILIONI!!
Certo, ho letto che si può usare il DITHERING, come nelle normali
stampanti a colori BILIVELLO, ma in questo caso, a parità di
risoluzione e profondità di colore, un LCD dovrebbe avere una
risoluzione effettiva NOTEVOLMENTE inferiore rispetto ad un monitor
tradizionale visto che deve usare una cella di dithering formata da un
certo n, di pixels per formare un punto colorato sullo schermo...
Posso capirlo per un LCD monocromatico con 16 o 64 livelli di grigio,
ma con il colore come si fa a mantenere una qualità accettabile? Ci
vorrebbe un'enorme quantità di pixel per mantenere costante la
risoluzione effettiva malgrado il dithering!
Tra l'altro, come faccio a REGOLARE IL CONTRASTO??? (capisco la
luminosità, basta modificare l'intensità della retroilluminazione, ma
il resto è un mistero...).
Non riesco a capire come si possa convincere ogni cella di cristallo
liquido a rimanere più o meno aperta (un pò quello che accade nei
display delle calcolatrici e orologi, nei quali quando la batteria sta
per esaurirsi i caratteri sul display diventano sempre più grigi).
Probabilmente sarebbe possibile inviare un livello di tensione
differente ad ogni singolo sub-pixel se fosse indirizzato in modo
DIRETTO da una coppia di elettrodi, ma nei display a matrice passiva
si usa il MULTIPLEXING, c'è un solo elettrodo di controllo per ogni
linea e colonna, e i sub-pixels si influenzerebbero a vicenda...
Tantomeno nei display a matrice attiva, dove ad ogni sub-pixel è
associato un transistor di controllo: per quanto ne so il transistor
"capisce" solo i valori binari 0 e 1, quindi ACCESO o SPENTO, perciò
siamo daccapo non ci sono tonalità intermedie per ogni sub-pixel
primario...
Scusate il lungo messaggio ma sono proprio curioso di conoscere
l'opinione di qualcuno sicuramente più esperto di me!
Grazie a tutti e ciao.
--
Marco
mk9...@hotmail.com
 

>COME CAVOLO FA A VISUALIZZARE MIGLIAIA O MILIONI DI COLORI???
Quello che segue è un articolo apparso su PC Professionale, è un po
lungo ma...  te la sei cercata ;-))
-------
L'elemento base del display di qualsiasi notebook è il cristallo
liquido, una particolare sostanza che si trova a metà strada tra un
solido e un fluido e che prende la forma di piccole bacchette
orientabili, tanto sottili da apparire spezzoni di filo. Il nome di
cristallo in questo caso non si riferisce alla varietà di vetro
particolarmente pregiata, bensì a una struttura fisica regolare che la
materia assume quando si solidifica (come ad esempio i cristalli di
sale oppure di zucchero). La particolarità di qualsiasi cristallo è di
avere proprietà fisiche diverse a seconda dell'angolazione da cui lo
si guarda. Nel caso di cristalli trasparenti, la luce subisce una
rifrazione differente a seconda di quale sia l'angolazione con cui
entra nell'oggetto. Proprio per questo motivo, i cristalli vengono
spesso sfaccettati con angolazioni diverse per creare giochi di luce,
sfruttando questa particolarità.
 Quando il cristallo inizia a sciogliersi, perde consistenza e
tuttavia mantiene ancora una certa organizzazione della propria forma
molecolare. Tra l'inizio dello scioglimento e la piena liquefazione ci
sono almeno quattro stati conosciuti raggiungibili con sostanze
differenti, il primo di questi prende il nome di nematico, un termine
che deriva dal greco nema che a sua volta significa filo e si
riferisce appunto alla tipica struttura filiforme di un cristallo
liquido. Le molecole del cristallo sono libere di muoversi (avendo
perso solidità), però tendono ad allinearsi una all'altra; inoltre,
quando si trovano in prossimità di una superficie scanalata, si
allineano lungo il verso della scanalatura seguendo un'attrazione
fisica spontanea.
 Questo tipo di condizione è stata scoperta per la prima volta nel
1888 da un botanico austriaco, Frederich Reinitzer, il quale si
accorse che, entro un certo campo di temperature, alcune sostanze
cristalline si scioglievano senza però raggiungere la piena fluidità.
Poiché tali sostanze mantenevano un abbozzo di struttura cristallina,
continuavano a esercitava un'azione di rifrazione sulla luce che le
attraversava. In pratica la luce veniva deviata a seconda
dell'orientamento dei cristalli liquidi.
 Nel 1963, Williams, un ricercatore americano della RCA, scoprì che
l'orientamento dei cristalli liquidi poteva essere influenzato
dall'applicazione di un campo elettrico. Di conseguenza si poteva
regolare elettricamente la luce che li attraversava. Nel 1968,
Heilmeyer, sempre della RCA, realizzò un prototipo di display che
sfruttava questo principio. L'oggetto era instabile e non poteva
essere utilizzato per una produzione in serie, ma qualche anno dopo
anche questo problema fu  risolto grazie all'intervento di un
ricercatore inglese dell'Università di Hull che scoprì un materiale
sintetico abbastanza stabile da permettere la produzione industriale
di questo genere di display. Sharp fu la prima industria che arrivò
alla produzione di un display lcd, montato su una sua calcolatrice
tascabile nel 1973.
   Come funziona un display LCD
 Seguendo i principi fisici descritti brevemente sopra, tutti i
display che usano cristalli liquidi vengono costruiti sovrapponendo a
mo' di sandwich sette strati fondamentali. Al centro c'è lo strato
molle dei cristalli liquidi veri e propri (alcuni micron di spessore)
contenuto tra due sottili lamine di vetro che hanno scanalature
rettilinee sulla superficie interna, quella rivolta verso il cristallo
liquido. Le scanalature sono ricavate depositando sulla superficie
interna del vetro una sottile pellicola trasparente che viene quindi
"arata" con tecniche di precisione. Le scanalature della lamina
superiore sono perpendicolari rispetto a quelle della lamina
inferiore. Di conseguenza i cristalli, che seguono l'orientamento
delle scanalature incise sulla superficie a loro più vicina, finiscono
per descrivere una spirale che ruota di 90 gradi, partendo
dall'orientamento logitudinale di una lamina per arrivare a quello
latitudinale dell'altra. Il nome assegnato a questo genere di
tecnologia è twisted nematic, vale a dire cristalli nematici ruotati.
La luce che entra da un estremo tende ad attraversare lo strato di
cristallo seguendo l'orientamento dei vari "filamenti" di
quest'ultimo. Di conseguenza esce all'altro estremo ruotata di 90
gradi. Se aggiungiamo elettrodi trasparenti su entrambe le superfici
esterne delle lamine trasparenti potremo applicare un campo elettrico
che costringa i cristalli a orientarsi tutti nella stessa direzione,
azzerando l'influenza di attrazione spontanea esercitata dalle
scanalature. Quando il campo elettrico viene applicato, la luce
attraversa il cristallo senza subire alcuna rotazione. Questa
variazione di fatto non è apprezzabile dall'occhio e perciò bisogna
aggiungere altri due strati composti da un filtro polarizzatore (del
tipo impiegato nelle lenti per occhiali da sole e in altri apparati).
La caratteristica di questi filtri è di far passare unicamente la luce
orientata lungo un asse ben definito. Allineando questo asse con la
direzione delle scanalature incise sul vetro, avremo che la luce entra
esattamente alineata con il primo strato di cristalli liquidi e quindi
prosegue seguendo la rotazione dei cristalli fino a uscire all'altro
estremo perfettamente allineata con il filtro di uscita. Quando, però,
si applica il campo elettrico e il cristallo abbandona la condizione
di riposo per allinearsi lungo una sola direzione, la luce viene
intercettata dal filtro in uscita, rispetto al quale ora è sfasata di
90 gradi, e lo schermo appare nero o grigio scuro in quel particolare
punto. Potete riprodurre sperimentalmente questo fenomeno nella
pratica senza l'ausilio dei cristalli liquidi: prendete due filtri
polarizzati (magari le lenti di due occhiali Polaroid) e
sovrapponeteli: la luce continuerà a passare, anche se attenuata dalla
colorazione delle lenti. Ora ruotate di 90 gradi una delle due lenti
così che siano perpendicolari tra loro e osservate che diventano
sempre più scure a mano a mano che vi avvicinate alla completa
rotazione, dopo di che non vedrete più nulla.
 Questa è la disposizione tipica dei filtri montati su un lcd e
l'unico motivo per cui la luce attraversa il display è grazie
all'influenza del cristallo che costringe il fascio luminoso a ruotare
di 90 gradi lungo il suo percorso. Quando viene invece applicato il
campo elettrico, i filamenti di cristallo diventano tutti paralleli,
di conseguenza la luce non viene più ruotata e viene bloccata. Per
questo motivo i display a cristalli liquidi vengono anche chiamati lcd
shutter, vale a dire otturatori lcd, prendendo il termine a prestito
dalla fotografia. Quando l'otturatore di una macchina fotografica si
apre, la luce passa e la pellicola viene impressionata, quando si
chiude, il passaggio cessa e l'interno rimane buio.
 A seconda del numero di elettrodi che costruiamo nei due strati
intermedi, avremo tanti punti o aree del display che si comporteranno
come tanti otturatori indipendenti, descrivendo nell'insieme lettere,
numeri o figure.
 I più elementari display lcd, quelli montati sugli orologi, sulle
calcolatrici e sui pannelli di controllo, usano questo genere di
struttura e aggiungono semplicemente su uno dei due lati una
superficie riflettente così che la luce entri dall'alto e venga
riflessa all'indietro oppure non venga riflessa, mostrando un'area
nera o grigia, quando viene applicata tensione all'elettrodo
corrispondente a quella particolare area.
 Poiché gli elettrodi sono costruiti in materiale plastico, è
possibile conferire loro qualsiasi forma a piacimento. La prima forma
sperimentata, che ciascuno di noi conosce, è quella dei sette segmenti
allungati che composti tra loro formano una cifra o una lettera: li si
trova in orologi e calcolatrici e sono gli eredi dei precedenti
display led (tipicamente rossi o verdi) che li hanno preceduti e che
avevano il pregio di emettere luce e di essere quindi anche visibili
al buio, ma che comportavano lo svantaggio di consumare parecchia
corrente (in rapporto alla capacità delle batterie miniaturizzate
usate in un orologio).
 Successivamente si è passati a realizzare display con singoli punti,
piuttosto grossolani, ma abbastanza numerosi per tracciare lettere
maiuscole e minuscole, simboli e cifre (li si vede negli apparati
industriali, sui pannelli di controllo incorporati in alcune stampanti
o server, e sono stati anche utilizzati per i monitor computer: chi è
vecchio del mestiere si ricorderà il mitico portatile M10 Olivetti).
 Oggi si possono costruire display a specchio con punti tanto piccoli
da poter visualizzare anche immagini grafiche di ragionevole qualità
(come nei computer palmari) oppure figurine che simboleggiano la
batteria, il disco rigido, la spina dell'alimentatore e altro ancora,
nei pannelli di controllo integrati sopra la tastiera di molti
notebook.
   Dal monocromatico    al colore
 La vera svolta nell'impiego dei cristalli liquidi come tecnologia di
visualizzazione è arrivata con l'impiego del colore. Condizione
primaria per realizzare un oggetto di questo tipo è disporre della
retroilluminazione, cioè una fonte luminosa uniforme e regolabile che
si trovi dietro al pannello lcd e che attraversi quest'ultimo per
arrivare fino agli occhi dell'osservatore. In questo caso non si usa
uno specchio che rifletta la luce che entra nel display dal davanti,
bensì l'illuminazione arriva da dietro e può essere vista agevolmente
anche in condizioni d'illuminazione ambientale scarsa. Anzi, a
differenza di quanto avviene con i display a luce riflessa, che si
vedono meglio quando la luce circostante è alta, i monitor
retroilluminati perdono di qualità quando usati all'aperto o molto
vicino a una finestra da cui entra il sole.
 Il colore è ottenuto facendo passare la luce attraverso tre filtri
colorati (rosso, verde e blu, come nella televisione, e sommando in un
singolo punto - pixel - l'effetto dei tre punti). A ciascun punto
corrisponde un elettrodo e mediante l'apertura o la chiusura
dell'otturatore elettronico corrispondente otteniamo tre punti tutti
oscurati (nero) oppure uno, due o tre punti illuminati, che
combinandosi ci danno un punto con diverse colorazioni (per lo meno
256, anche se ormai è comune trovare display con 65.536 colori e la
tecnologia si sta spingendo oltre).
 Un'altra caratteristica di questi display è la dimensione. I primi
lcd a colori per notebook avevano una diagonale di circa 8 pollici e
risultavano perciò decine di volte più grandi dei tradizionali display
lcd a striscia che vediamo sui pannelli di controllo o sulle
calcolatrici. Col tempo la dimensione è cresciuta fino ad arrivare a
14 pollici e già esistono anche display più grandi. L'aumento della
dimensione ha sollevato il problema di uniformare la qualità di
visualizzazione e di aumentare la risoluzione. Il primo passo in
questo senso è stato di ampliare il grado di torsione dei cristalli
portandolo a 270 gradi. Si parla in questo caso di stn (SuperTwisted
Nematic). La tecnica stn consente di ottenere un contrasto migliore su
schermi di grandi dimensioni, contrasto che viene ulteriormente
migliorato quando si aggiunge una seconda cella stn sopra la prima
facendo in modo che la rotazione delle due sia contrapposta e risulti
un punto completamente bianco. Questa sovrapposizione viene
identificata con la sigla dstn (Double Super Twisted Nematic) e
migliora anche la resa cromatica dell'immagine. I display dstn sono
più pesanti e corposi degli stn, ma correggono l'alterazione dei
colori che si nota in questi ultimi. Una terza variante prende il nome
di tstn (Triple Super Twisted Nematic). Si tratta sempre di dstn a cui
sono stati aggiunti due sottili strati di pellicola polimerica
(plastica) con altro potere di rifrazione e idonea per costruire
display monocromatici di qualità eccellente oppure per migliorare
ulteriormente la resa cromatica dei display a colori.
 La gran parte dei notebook con display a matrice passiva usa la
tecnologia dstn o tstn. Si parla di matrice perché lo schermo è
suddiviso in una serie di punti, ciascuno indirizzato separatamente.
Dalla combinazione di punti accesi e spenti si forma l'immagine
grafica colorata. La sua formazione assomiglia a quella del quadro
televisivo: si traccia una riga alla volta, aprendo o chiudendo tutti
i pixel di quella riga (così che facciano o meno passare la luce che
arriva dalla lampadina di retroilluminazione), quindi si passa alla
riga successiva fino a che si raggiunge il fondo del display e si
ricomincia da capo. Non appena il campo elettrico viene tolto,
l'immagine della prima riga appena tracciata comincia a dissolversi e
questa dissolvenza diventa sempre più accentuata a mano a mano che si
scende con le righe successive. L'unico motivo per cui l'immagine non
scompare immediatamente è che i cristalli per dstn restano in
posizione per qualche tempo anche dopo che il campo elettrico ha
cessato d'influenzarli. Lo svantaggio di questo genere di display è
che l'immagine appare abbastanza slavata e tende anche un poco a
sfarfallare (si nota la scansione progressiva verso il basso e
l'altrettanto progressiva dissolvenza). Inoltre, poiché i cristalli
usati sono di tipo "lento", al fine di mantenere le informazioni per
un certo tempo, il display a matrice passiva non si presta a
visualizzare immagini in rapido movimento e presenta spesso effetti di
striatura orizzontali e verticali, per il fatto che gli elettrodi di
una certa riga o di una certa colonna s'influenzano tra loro, creando
aloni che prolungano le cornici delle finestre fino ai bordi dello
schermo.
 Un modo per migliorare il funzionamento di questi oggetti consiste
nel dividere lo schermo in due metà verticali e nell'eseguire una
doppia scansione contemporanea, costruendo due linee alla vota, una
nella metà superiore e una nella metà inferiore, arrivando solo sino
alla fine di quella metà prima di ricominciare. In questo modo lo
schermo viene rigenerato il doppio delle volte, l'immagine risulta più
brillante e meglio definita e lo sfarfallio scompare quasi del tutto.
Questo genere di display viene definito dual scan. Resta pur sempre il
problema che l'immagine risulta praticamente invisibile a chi osserva
lo schermo con una leggera angolazione, come potrebbe accadere a uno
spettatore che guarda il nostro lavoro al computer, e la velocità di
rigenerazione non è comunque tale da permettere la visualizzazione
d'immagini in rapido cambiamento (il tempo di risposta medio è di 300
millisecondi). Inoltre, al crescere della risoluzione, si moltiplica
anche il numero di linee da tracciare e perciò un display dual scan
che potrebbe essere abbastanza nitido alla definizione di 640 x 480
(ogni metà è composta da 240 righe) diventa subito meno inciso a 800 x
600 punti (si aggiungono 60 righe per ciascuna metà), una risoluzione
ormai abbastanza diffusa anche nei notebook economici. Per attenuare
questo inconveniente, Toshiba sta sperimentando un nuovo sistema,
chiamato High Contrast Addressing che consiste nell'aggiornare le
righe quattro volte durante la generazione di un singolo quadro,
usando la tecnica dell'indirizzamento attivo (vedi il glossario).
Poiché il numero di volte in cui l'immagine viene rigenerata è in tal
modo raddoppiato rispetto a un convenzionale sistema dual scan,
diventa possibile utilizzare cristalli meno "collosi", cioè capaci di
perdere il proprio orientamento più in fretta e di assumerne
altrettanto in fretta un nuovo. Il tempo di risposta diventa di 150
millisecondi contro i 300 millisecondi di un display dstn
tradizionale. Anche lo strato di cristalli è più sottile così da
facilitare il movimento delle molecole al suo interno e far scomparire
del tutto gli aloni. Grazie alla frequenza di rigenerazione doppia,
anche il contrasto migliora e arriva a 1:40 contro l'1:30 dei dstn. Il
risultato finale è un display a matrice passiva luminoso e capace di
seguire agilmente i movimenti del nostro cursore o di altri oggetti in
movimento sullo schermo senza lasciare scie e senza creare il
cosiddetto effetto sottomarino: il cursore che scompare durante il
movimento per poi riapparire nel punto in cui lo abbiamo fermato.
 La qualità non è ancora paragonabile a quella di un display a matrice
attiva, ma non lo è nemmeno il prezzo.
 Anche IBM sta sperimentando una tecnologia che migliora i display a
matrice passiva pur mantenendoli entro fasce di prezzo accessibili. Si
chiama frstn (Fast Response Super Twisted Nematic) e consente di
visualizzare 65.536 colori su un display a matrice passiva con una
risoluzione di 800 x 600 punti e una frequenza di rigenerazione doppia
rispetto a un normale sistema dual scan.
   La matrice attiva
 Fino a tre anni fa, la gran parte degli utenti di notebook usava
display a matrice passiva. Chi aveva budget limitati lavorava con
schermi monocromatici, chi invece aveva qualche lira in più si
concedeva il lusso del colore. Solo pochi potevano permettersi la
nitidezza e la brillantezza della matrice attiva. Oggi la situazione
si va rapidamente trasformando e, benché la percentuale di
utilizzatori di tecnologia dstn sia ancora corposa, l'utente medio
cerca di puntare al massimo della qualità, magari risparmiando sulle
dimensioni del display. Questa tendenza è anche confermata dagli
sforzi dei produttori nel produrre matrici passive più efficienti
(vedi Toshiba con hca e IBM con frstn) e competitive.
 La matrice attiva offre notevoli vantaggi. Innanzi tutto la
luminosità è molto maggiore e l'angolo di visione si estende a 45
gradi e oltre, consentendo anche agli spettatori vicini di vedere quel
che compare sul monitor del computer. È possibile visualizzare
immagini in rapido movimento senza scie o discontinuità (il tempo di
risposta è di 50 millisecondi invece di 300 millisecondi) e senza
sfarfallio, di conseguenza questa tecnologia può anche essere
utilizzata per i computer convenzionali (al posto del tubo a raggi
catodici, ingombrante e poco salutare) oppure come schermo per le
nuove televisioni ultra piatte. Il contrasto è superlativo (150 o 200
a 1 contro il 30 a 1) perciò si ha un distacco tra nero e bianco
persino migliore di un tubo a raggi catodici e il testo diventa
facilmente leggibile. I due soli inconvenienti sono il prezzo,
peraltro tendenzialmente in calo grazie al miglioramento dei processi
produttivi, e il consumo, che richiede l'impiego di batterie più
capienti e più costose.
 Il principio di funzionamento è molto simile a quello di un display
lcd con matrice passiva di tipo base (tn - Twisted Nematic). Anche qui
abbiamo una fonte di retroilluminazione che genera una luce bianca che
viene filtrata attraverso due filtri polarizzatori perpendicolari tra
di loro e tre filtri colorati (rosso, verde e blu) posti a strisce
alternate una vicina all'altra così da formare gruppi di tre sub-pixel
la cui somma genera un singolo pixel (punto luminoso) variamente
colorato. L'unico cambiamento è nella matrice degli elettrodi che
pilotano le singole celle (i singoli sub-pixel). Invece di avere
soltanto coppie di elettrodi che ricevono tensione ciclicamente a mano
a mano che il display viene rigenerato, qui si aggiunge un transistor
di memoria per ciascuna cella. Il transistor è un componente
elettronico capace di memorizzare un'informazione digitale (0 oppure
1). Perciò, una volta che riceve l'informazione, il transistor la
memorizza mantenendo la cella in quello stato fino a quando una nuova
informazione viene fornita. Di conseguenza è possibile usare uno
strato di cristalli più sottile e fluido visto che, a differenza di
quel che accade nei display dstn, non dobbiamo più contare
sull'inerzia del singolo cristallo per mantenere visibile l'immagine
quando lo schermo viene ridisegnato (o semplicemente rinfrescato) una
riga per volta. Il transistor è collocato sul dorso della lastra
trasparente (vetro) sul retro del display. Per questo motivo deve
essere a sua volta trasparente e non impedire il passaggio della luce.
La materia utilizzata per fabbricarlo è un film (pellicola) sottile di
materiale plastico, da cui il nome tft, Thin Film Transistor -
transistor a film sottile. Lo strato è talmente sottile da essere
nell'arco del decimillesimo di millimetro e del centimillesimo di
millimetro, cioè da un decimo a un centesimo di micron. Per realizzare
uno spessore tanto ridotto è necessario un processo produttivo molto
preciso e controllato, e diventa quasi impossibile evitare difetti
visto anche il numero di transistor che bisogna distribuire sulla
matrice del display. Un tipico schermo a colori con una risoluzione
Supervga usa 800 x 600 x 3 colori = 1.440.000 transistor individuali.
Diventa perciò normale avere, anche nei display più pregiati, un certo
numero di transistor difettosi che compaiono nella forma di un puntino
(pixel) che rimale sempre illuminato di un certo colore oppure sempre
nero (partecipa solo in parte alla visualizzazione dell'immagine, del
testo o della grafica riprodotti sullo schermo). Secondo i propri
parametri di qualità, ciascun produttore definisce il numero di
sub-pixel difettosi ammissibile in una determinata area. Diciamo che,
per un display svga, si possono accettare fino a dieci o quindici
difetti e che la distanza minima ammissibile tra due difetti è di 5
millimetri. Se il numero di difetti supera la ventina oppure ci sono
interi grappoli di punti difettosi riuniti insieme, il display va
scartato e bisogna chiedere al fornitore o al rivenditore di
sostituirlo. Chiunque può eseguire questo controllo a occhio nudo,
portando sullo schermo uno sfondo completamente nero, completamente
bianco, completamente verde, completamente blu e completamente rosso.
   Evoluzioni tecnologiche
 Nella realizzazione del film sottile per i tft si usa il silicio, la
materia prima basilare di moltissimi componenti elettronici, lavorato
in combinazione con idrogeno, azoto o carbonio per ottenere una
struttura molecolare complessa e amorfa, facile da vaporizzare e
depositare in strati sottilissimi. L'affinamento tecnologico
necessario per distribuire tanti transistor su una superficie così
ampia (da 8 pollici a 14 pollici e oltre) è paragonabile a quello
richiesto per la produzione delle memorie, cioè il componente
integrato più "denso" tra quelli che entrano in un pc. La tecnologia è
prevalentemente asiatica, con forti concentrazioni in Giappone e in
Corea. Le poche società americane che, come IBM, sono entrate nella
produzione di display lcd a colori hanno realizzato joint venture
nippo-americane.
 Negli ultimi anni sono state evolute anche tecniche di produzione più
moderne che impiegano silicio policristallino, che corrisponde al tipo
standard già utilizzato per la produzione dei circuiti integrati.
Finora era difficile lavorarlo per ricavarne film sottili, visto che
bisognava operare a 1.000 gradi centigradi con scarti elevati, ma
recenti perfezionamenti del processo hanno portato a 500 gradi la
temperatura di diffusione, riducendo i difetti a livelli accettabili.
Usando questo silicio diventa anche possibile costruire sul substrato
del display non solo i transistor che controllano i singoli pixel, ma
anche gran parte dell'elettronica di controllo che si solito viene
montata a parte e di lato. In questo modo il peso e le dimensioni del
display diminuiscono assieme al prezzo complessivo dell'unità (visto
che il montaggio dei componenti ausiliari avviene per mezzo di
processi chimici industriali e non con un assemblaggio manuale o
semiautomatico).
 Diventa anche possibile realizzare lcd a matrice attiva con un angolo
di visione di 60 e 81 gradi in orizzontale invece dei tradizionali 47,
e, nel caso di una particolare tecnologia sviluppata di recente da
Fujitsu, si arriva anche a 160 gradi. Si amplia anche l'angolo
verticale, che invece dei soliti 15 gradi verso l'alto e 30 gradi
verso il basso, diventa di 45 gradi in entrambe le direzioni. (vedi
figura 1)
 Diversi produttori riconoscono in questa nuova fase il termine
dell'adolescenza di una tecnologia che ora si apre non solo alla
produzione di schermi per computer sempre più grandi e definiti, ma
anche televisori ultrapiatti da parete e visori per altri prodotti di
consumo. Nel mondo consumer gli lcd potrebbero avere grande fortuna:
il fatto che lo schermo sia normalmente bianco, in condizioni di
riposo, anziché nero come nel caso dei tubi catodici, permette di
avere colori più pieni e meglio contrastati.
 Utilizzando silicio policristallino a 500 gradi, Samsung è riuscita a
costruire un display tft con un milione di pixel su una superficie di
2,3 pollici (sei centimetri). Usando silicio amorfo (più economico) si
arriva al massimo  a 300.000 transistor nello stesso spazio. Si tratta
di una risoluzione elevatissima e può essere utilizzata con profitto
nella produzione dei videoproiettori ad alta definizione, negli
elmetti per la realtà virtuale e nelle videocamere digitali. Ne è
prevista anche una versione a 12,1" per notebook.
 Per migliorare il contrasto, Hitachi ha sperimentato una nuova
distribuzione degli elettrodi per aumentare l'angolo di visione (fino
a 120 gradi) a parità di contrasto. Invece di collocarli a coppie
sulla faccia di vetro superiore e inferiore del display, sono
collocati entrambi sulla faccia inferiore, leggermente distanziati,
così da allineare le molecole di cristallo in orizzontale con le due
punte rivolte verso i rispettivi poli. Con gli elettrodi sopra e sotto
si ottiene l'allineamento lungo le linee di forza del campo elettrico
(si elimina la rotazione), ma si provoca anche un'impennata dei
cristalli che tendono a "guardare verso l'alto", riducendo il
contrasto. La tecnica di montaggio di entrambi gli elettrodi sul
pannello inferiore è denominata In-Plane Switching (ips) -
commutazione sullo stesso piano - ed è stata adottata anche da
Matsushita e NEC, e presenta l'inconveniente di ridurre del 35%
l'apertura relativa offerta dalle singole celle di cristallo liquido,
vale a dire la percentuale di luce che filtra quando le celle sono
completamente aperte. Per compensare questa diminuzione di luminosità
bisogna aumentare l'intensità della retroilluminazione, con una
conseguente crescita dei consumi e diminuzione della vita media delle
lampade. Fujitsu ha adottato un sistema alternativo per raggiungere lo
stesso risultato: impiega nuovi cristalli di produzione tedesca che
hanno un allineamento verticale in condizioni di riposo, ma si pongono
in orizzontale quando viene applicato un campo elettrico sugli
elettrodi di controllo. Grazie all'allineamento perfettamente
orizzontale, si ottiene un angolo di visione di 140 gradi in
orizzontale e verticale senza subire riduzioni di luminosità. Questi
nuovi display si chiamano va lcd (Vertical Alignment lcd). (vedi
Figura 11)
 Parlando di retroilluminazione un altro cambiamento interessante è la
riduzione delle lampade fluorescenti. Invece di impiegarne due, una in
cima e una alla base del display, se ne impiega soltanto una e si
sagoma il supporto di retroilluminazione così che assomigli a un
cuneo, con la parte più ampia alla base, dove è appoggiata la lampada,
e il vertice appuntito in cima.
 Il sistema di retroilluminazione contribuisce in maniera determinante
al peso e al consumo dello schermo. Innanzi tutto non è pratico
costruire lampade che coprano l'intero fondo dello schermo per cui le
si colloca sopra e sotto, posizionando dietro di essere dei riflettori
che veicolano la luce in una sola direzione e quindi si usa un
pannello di vetro (spesso alcuni millimetri) per diffondere la luce in
modo uniforme sull'intera superficie del display. L'uniformità non è
totale e se vi fate caso noterete che il fondo e la cima del monitor
sono di solito più luminosi del resto. Usando una struttura a cuneo,
si riesce a distribuire la luce uniformemente fino in cima usando una
sola lampada e quindi dimezzando in consumi e riducendo la quantità di
vetro da usare come diffusore (il peso cala di circa un terzo).
Diventa anche possibile usare una lampada d'illuminazione più piccola
(ha la forma di un tubicino del diametro esterno di 4 millimetri).
 I nuovi schermi monteranno anche un rivestimento antiriflesso che
riduce l'effetto della luce solare quando si usa il notebook in
esterno. È ancora difficile vedere in circolazione unità di questo
genere, ma in futuro sarà finalmente possibile avere schermi che non
diventano scuri o illeggibili quando si lavora all'aperto. Nella
fabbricazione dei tft convenzionali, bisogna creare uno speciale
strato di protezione che impedisce ai vari transistor, sensibili alla
luce, di essere attivati accidentalmente dai raggi solari incidenti.
Questo strato è altamente riflettivo (30 o 40%), proprio perché deve
respingere la luce entrante. Aggiungendo un ulteriore strato
assorbente (nero) di fronte a quello riflettente, continuiamo a
proteggere i transistor e impediamo che la luce incidente ci venga
riflessa negli occhi. La percentuale di riflessione scende in questo
caso al 3%, con valori anche di 0,5% in condizioni d'illuminazione
ridotta.  (vedi figura 3)
 Cambia anche la resa dei colori che oggi sono 256.000 reali (prima se
ne ottenevano 32.000 partendo da una palette reale di 256 e sfruttando
diversi meccanismi di illusione ottica). Quindi è normale avere
notebook oggi che lavorino a 65.536 colori e ne arriveranno altri in
futuro con tavolozze ancora più ricche. Adottando anche in minima
parte le tecniche di illusione ottica (dithering) già sperimentate in
precedenza si potrà arrivare a 16 milioni di colori in breve tempo.
 Aumenta pure la percentuale di luce che effettivamente arriva
all'occhio dell'utilizzatore. A causa della forma del display, che
costringe la luce a passare attraverso due filtri e a compiere una
rotazione del proprio asse nel seguire l'allineamento dei cristalli,
si finisce per perdere gran parte della luminosit à iniziale e solo il
38% dell'illuminazione prodotta dalla lampada riesce effettivamente a
trasparire. Riducendo la dimensione dei transistor di comando e
aggiungendo uno speciale condensatore elettrico a forma di anello (che
accumula carica in un campo elettrico circolare) si migliora questo
rapporto portandolo al 70% e persino all'82%. Il limite teorico è
dell'85%. Disponendo di una migliore efficienza nel trasferimento
della luce, è possibile usare lampade meno potenti, riducendo
ulteriormente i consumi.
 Infine, l'impiego delle nuove tecnologie porta a display che
funzionano a 3,3 volt oppure a 3 volt invece che a 5 volt. Oltre a
omogeneizzare il monitor con il resto della macchina, che, nel caso di
un notebook, funziona quasi tutta a 3,3 volt, la diminuzione delle
tensioni riduce anche le emissioni elettromagnetiche. Infatti, per
disegnare le linee verticali che compongono uno schermo svga bisogna
disporre di un segnale di controllo a 38 MHz, contro i 25 MHz
utilizzati per un normale schermo vga. A questa frequenza le emissioni
cominciano a diventare sensibili quando si lavora a 5 volt.
   Cura del display
 Gli lcd  sono l'elemento più fragile e delicato di qualsiasi
notebook. È quindi consigliabile osservare alcune precauzioni. La
prima è di non lasciare cadere il computer a terra perché il danno è
assicurato, vista la scarsa resistenza degli involucri in plastica con
cui è costruito (leggeri per non aggravare il peso dell'unità). Non
appoggiatevi sopra pesi, soprattutto se appuntiti, e avvolgete il
notebook il una borsa imbottita durante i viaggi. Ricordatevi di non
abbandonare mai oggetti sulla tastiera del notebook visto che qualcuno
potrebbe chiuderlo senza badarvi e lo schermo verrebbe perforato. Non
usate lo schermo come supporto per scrivere su fogli di carta e
toccatelo il meno possibile anche con le dita. L'eventuale sporco
accumulato sullo strato superficiale (il filtro polarizzatore) va
eliminato con uno panno morbido leggermente inumidito con sola acqua.
Evitate l'impiego di solventi e soprattutto dell'alcol. Nel caso in
cui gocce d'acqua o di altro materiale finissero incidentalmente sulla
superficie del display, cercate di rimuoverle immediatamente per
evitare che si formino aloni o macchie opache. La lampada di
retroilluminazione di solito è garantita per funzionare diversi anni
(fino a 5) anche se tenderà ad esaurire il proprio potere
d'illuminazione, dimezzandolo, molto prima della data di esaurimento
completo. Tecnicamente è possibile sostituirla con un intervento
relativamente facile, ma sarà quasi impossibile trovare rivenditori o
tecnici disposti a mettere le mani sul vostro portatile usato, salvo
che per espandere la memoria o cambiare il disco rigido. Perciò
evitate, se possibile, di utilizzare il notebook sotto il sole diretto
o di riscaldare il display in altro modo, e attivate il risparmio
energetico con spegnimento del monitor ogni volta che non lo usate.
Cercate anche di non tenere la retroilluminazione al massimo, se non è
davvero necessario.
   LCD ferroelettrici
 I display lcd costituiscono la tecnologia più popolare nel mondo dei
computer portatili e hanno allargato la propria presenza anche al
mondo dei televisori, soprattutto quelli portatili. Ora si cerca di
realizzare apparecchi che possano essere appesi alla parete e che
abbiamo dimensioni abbastanza ampie da riprodurre in casa l'effetto
che si avrebbe andando al cinema (il cosiddetto home theatre).
Ampliare nelle dimensioni un lcd a matrice attiva diventa complesso in
ragione dei numerosi strati che li compongono, e che possono variare
di spessore e di allineamento su grandi superfici, e del numero
elevatissimo di transistor da produrre, con l'inevitabile livello,
altrettanto grande, di scarto. A questo fine diversi produttori stanno
sperimentando alternative che permettano di ottenere sistemi più
semplici ed efficienti a minor costo. La prima tra queste tecnologie,
presentata con un certo scalpore al Comdex di tre anni fa, è quella
degli lcd ferroelettrici. Si tratta di un tipo particolare di display
a colori con una brillantezza superiore alla norma e con una notevole
stabilità dell'immagine, che permane anche quando si toglie
l'alimentazione. Il contrasto non dipende dall'angolo di visione e
diventa possibile realizzare display di grandi dimensioni a costi
ragionevoli.
 La stabilità dell'immagine è ottenuta con l'uso di particolari
molecole di cristallo liquido che, già di natura, presentano un polo
negativo e un polo positivo. Grazie alla reciproca attrazione dovuta
al campo elettrico prodotto dai rispettivi poli, queste molecole
mantengono il proprio allineamento anche in condizioni di riposo e
tale allineamento può essere modificato (producendo un punto nero
oppure un punto bianco a volontà) applicando un campo elettrico
esterno. La velocità di aggiornamento dell'immagine è molto più rapida
rispetto a quella ottenibile mediante gli lcd tradizionali e non è
necessario applicare il campo elettrico ripetutamente per rigenerarla,
come nei display a matrice passiva, o abbinare un transistor di
memoria a ciascuna cella, come nei display a matrice attiva. Questo
permette di raggiungere alte risoluzioni con poca spesa.
 La loro scoperta risale al 1975, ma la prima realizzazione pratica è
del 1980, anno in cui Noel Clark e Sven Lagerwall pubblicarono su una
rivista di fisica applicata il modello per costruire display
ferroelettrici con tempi di risposta di microsecondi (un migliaio di
volte inferiore rispetto a quello tipico degli lcd a matrice passiva)
e dotati di memoria intrinseca. La velocità di risposta è ottenuta
grazie anche alla riduzione dello strato dei cristalli (pochi micron).
La matrice passiva usata per gli elettrodi di controllo è identica a
quella degli stn (da cui ereditano anche il resto della struttura con
i filtri polarizzatori, oltre che i filtri rosso, verde e blu), però
in questo caso le tolleranze sulla spaziatura tra i diversi strati
sono minori e si osserva una maggiore dipendenza dalle variazioni di
temperatura. Un altro punto critico è l'ancoraggio delle molecole di
cristallo liquido alla superficie dei due strati di vetro. In mancanza
di uniformità, la qualità di visualizzazione ne risente. Per questi
motivi, la loro fabbricazione è ancora in via di affinamento e c'è
ancora strada da percorrere dopo l'annuncio del primo display a 15",
mostrato da Canon nel marzo del 1995.
   Field Emission Display
 I cinescopi, detti anche tubi a raggi catodici, costituiscono lo
schermo su cui guardiamo tutti i giorni le immagini della televisione
oppure le informazioni visualizzate dal nostro desktop. Sono talmente
comuni nella nostra vita, che l'industria sta cercando di copiarne il
principio di funzionamento in dispositivi più moderni, che ne
mantengano la brillantezza e l'ampio angolo di visione, pur
eliminandone i quattro difetti principali: il peso, l'ingombro, l'alta
tensione di lavoro e l'emissione di radiazioni elettromagnetiche
nocive alla salute. La nuova tecnologia che meglio risponde a questa
esigenza di trasformazione è quella dei display a emissione di campo
(fed). Invece di utilizzare una singola fonte per l'emissione degli
elettroni, come nel cannone elettronico del crt, si deposita sul vetro
inferiore del display una superficie emittente (il polo negativo o
catodo) grande quanto l'intero pannello. Al di sopra di questo strato
si posiziona, a una certa distanza, un secondo elettrodo a forma di
griglia. Caricando positivamente questo secondo elettrodo (chiamato
gate o porta) gli elettroni abbandonano il catodo, freddo in questo
caso e non surriscaldato come nel caso di un crt, passano attraverso
le fessure della griglia e proseguono verso un terzo elettrodo
trasparente, di segno positivo (l'anodo) che è depositato sulla lamina
di vetro rivolta verso l'osservatore. Al di sopra dell'anodo viene
aggiunto uno strato di materiale fluorescente che, quando colpito
dagli elettroni in arrivo, emette luce. Poiché è possibile, come nei
televisori, realizzare uno strato fosforescente composto di tre punti
per ciascun pixel, uno rosso, uno verde e uno blu, e definire
sull'anodo tanti elettrodi quanti sono i sub-pixel in questione, si
ottengono punti variamente colorati oppure con diverse tonalità di
grigio. Le distanze tra le due superfici di vetro, cioè tra anodo e
catodo, sono minime e perciò diventa possibile realizzare schermi
piatti che offrano la stessa qualità visiva di un televisore. Esistono
già in commercio modelli da 6 pollici e ne arriveranno presto altri da
10 pollici. Inoltre è possibile combinare diversi pannelli uno di
fianco all'altro per realizzare display di dimensioni ancora maggiori.
 Come confronto, nel cinescopio di un televisore, esiste invece una
singola fonte di elettroni che deve essere pennellata sullo strato
fluorescente e bisogna deviare il pennello elettronico da un punto
all'altro usando un campo magnetico prodotto mediante una voluminosa
bobina (detta gioco di deflessione). Di conseguenza il cinescopio deve
avere una profondità notevole per consentire il montaggio della bobina
e per avere una traiettoria del pennello elettronico abbastanza lunga
da poterla deviare con l'angolo necessario a raggiungere tutte le
posizioni dello schermo.
 Grazie alle distanze ridotte e al fatto che il catodo non deve essere
riscaldato, i fed consumano una frazione dell'energia necessaria per
alimentare un crt. Usando basse tensioni anche l'emissione di
radiazioni elettromagnetiche diminuisce sensibilmente. Costano la metà
di un corrispondente display tft e sono molto più robusti, inoltre
offrono un angolo di visione di 160 gradi sia in verticale sia in
orizzontale (si arriva in alcuni casi anche a 179 gradi).
   Guardando nella boccia   del futuro
 Gli lcd con polimeri dispersi (Dispersed Polymer lcd) producono
display di eccezionale brillantezza, ottenuta attraverso
l'eliminazione dei filtri polarizzatori normalmente necessari per
orientare e filtrare la luce in entrata e in uscita. Le molecole di
cristallo liquido sono incapsulate in piccole bolle realizzate con un
polimero trasparente (materia plastica con una struttura complessa) e
si allineano alla superficie sferica della bolla, nella parte più
esterna, mentre a mano a mano che si procede verso il centro della
bolla si nota un allineamento progressivamente sempre più verticale,
come se guardaste le linee dei paralleli sulla boccia di un
mappamondo. In assenza di un campo elettrico esterno, le bolle si
orientano liberamente e, in virtù dei diversi indici di rifrazione dei
cristalli e dei polimeri, la luce proveniente dalla lampada di
retroilluminazione viene in parte riflessa all'indietro e in parte
deviata, così che alla vista quel particolare punto del display
risulti di un bianco lattiginoso, che non consente di distinguere ciò
che appare sullo schermo. Quando il campo elettrico viene applicato
agli elettrodi di controllo, tutte le bolle si orientano nella stessa
direzione e anche i cristalli al loro interno assumono un orientamento
rettilineo che segue le linee di forza del campo elettrico. In questa
condizione il display diventa trasparente e la luce passa inalterata.
Si ottiene in questo modo un funzionamento a "otturatore" (la luce
passa o non passa selettivamente) simile a quello di un lcd
convenzionale, con una minore perdita di luminosità e con minori
difficoltà produttive, visto che non è necessario garantire
l'uniformità nello spessore dello strato dei cristalli. Lo svantaggio
è che si tratta di display relativamente lenti e con un angolo di
visione molto limitato. Consentono peraltro di raggiungere altissime
definizioni: Xerox ha realizzato un prototipo a matrice attiva con 6,3
milioni di pixel e una risoluzione di 248 pixel per pollice, contro
una risoluzione comune di 60 oppure 80 pixel per pollice. Ci vorrà
ancora parecchio tempo prima che questo genere di tecnologia possa
trovare un impiego commerciale nel mondo della televisione e dei
computer, tuttavia è una delle possibili alternative per il futuro.
   Gas e tubi a vuoto
 Esistono soluzioni di visualizzazione che non utilizzano affatto i
cristalli liquidi, ma che consentono comunque di realizzare display a
colori compatti di varie dimensioni. Sono ancora poco diffuse in
quanto non ancora completamente sviluppate in termini industriali,
però sono destinate a diventare più comuni col passare del tempo. La
prima di queste tecnologie si chiama vfd (Vacuum Fluorescent Display)
e consente di fabbricare display a segmenti, a caratteri oppure a
matrice di punti (grafica di tipo semplificato). Questi oggetti sono
caratterizzati da una bassa tensione di funzionamento, brillantezza,
nitidezza, contrasto, purezza del colore (quando i caratteri i punti o
i segmenti che li compongono hanno colori diversi) e angolo di visione
superiori a quelli di un display lcd, e minori costi di produzione.
Possono essere utilizzati su bilance elettroniche, tassametri,
registratori di cassa, sistemi di misura e altre apparecchiature,
oppure su sistemi semplificati di videoscrittura. Un vfd è costruito
concettualmente in modo simile alle valvole degli apparecchi
elettronici di una volta oppure come un moderno schermo televisivo a
tubo catodico: ci sono un polo positivo e un polo negativo
contrapposti e separati dal vuoto, in mezzo a questi c'è un terzo
elettrodo a forma di griglia che regola il passaggio degli elettroni.
Il polo negativo (catodo) è composto da uno o più filamenti che
emettono elettroni per effetto del riscaldamento. La temperatura non è
tale da far diventare il filamento incandescente, perciò il catodo
rimane invisibile, tuttavia è sufficiente per liberare elettroni in
quantità. Questi ultimi vengono attratti dalla griglia che, essendo
forata, ne riesce a intercettare solo una piccola parte e accelera i
rimanenti, facendoli proseguire in direzione del polo positivo il
quale è invece composto di singole celle (pixel) depositate su un
substrato di vetro assieme a materiale fluorescente. Quando
l'elettrone colpisce il polo positivo, l'elemento fluorescente emette
luce che attraversa il vetro e diventa visibile allo spettatore
all'altro estremo. Avendo suddiviso il polo positivo in tanti singoli
elementi diventa possibile accendere in modo selettivo i singoli punti
o segmenti. Per interrompere questa illuminazione basta portare la
griglia a una tensione negativa così da respingere gli elettroni
liberi in prossimità del catodo e impedire loro di proseguire verso
l'anodo (il polo positivo). Questi display non sono ancora adatti per
l'impiego su notebook, e probabilmente non lo saranno mai, tuttavia li
troveremo in altri apparecchi informatici portatili vista la facilità
con cui li si può leggere anche sotto la luce del sole.
 Un altro tipo di tecnologia alternativa è quello dei display al
plasma (pdp - Plasma Display Panels). Si basano su un tubo a vuoto che
impiega coppie di elettrodi per creare una scarica elettrica
attraverso un gas e, mediante questa scarica, sviluppare luce. Il
principio di funzionamento è simile a quello di un tubo al neon. Si
uniscono due superfici di vetro trasparente in modo che
nell'intercapedine sigillata che si forma tra di loro sia contenuto un
gas inerte, argon o neon. Sulle lastre di vetro vengono depositati
tanti piccoli elettrodi trasparenti che, quando sottoposti a una
tensione elettrica alternata, producono una scarica puntiforme che
illumina il vetro. Il contrasto e la luminosità sono molto alti e la
tecnologia si presta a realizzare display a colori con ampio angolo di
visione e privi di sfarfallio. La luminosità non diminuisce al
crescere delle dimensioni ed esistono già in commercio modelli da 40"
pollici utilizzati nei locali pubblici come tabelloni informativi e
come schermi televisivi. La vita media di un dispositivo di questo
genere è molto alta. Fujitsu, uno tra i principali operatori in questo
ambito, produce anche display per computer da 21"con una risoluzione
di 640 x 480 punti. Lo svantaggio di questa tecnologia è la
risoluzione relativamente bassa e la necessità d'impiegare alte
tensioni di lavoro.
 Il terzo e ultimo tipo di display alternativo che si cominciano a
trovare in circolazione è quello dei pannelli elettroluminescenti
(el). Usano solfato di zinco e altre sostanze che, quando sottoposte a
tensione elettrica, emettono fluorescenza. Viene depositata sul vetro
dello schermo una sottile pellicola di questo materiale fluorescente e
la si colpisce selettivamente con un campo elettrico per produrre
luce. Il vantaggio che offrono rispetto ai display al plasma e agli
lcd convenzionali è di raggiungere risoluzioni elevate anche su grandi
dimensioni (1024 x 768 con 16 livelli di grigio), di offrire un ottimo
contrasto e un'elevata velocità di risposta, di porre poche
limitazioni all'angolo di visione, di pesare poco e di assorbire poca
energia. Possono essere utilizzati come monitor per computer
monocromatici, anche se sono in via di sviluppo modelli capaci di
combinare verde, giallo e rosso (due colori primari, rosso e giallo, e
un colore secondario, il verde). Manca il blu che invece costituisce
uno dei tre colori classici usati negli schermi televisivi perché non
esiste oggi una sostanza fluorescente di tale colore capace di offrire
una buona resa.
   Guardare    la televisione   allo specchio
 Texas Instruments sponsorizza una particolare tecnologia di
visualizzazione, applicabile solo ai proiettori, e basata sull'impiego
di un chip di memoria sovrastati da una batteria di microscopici
specchi in alluminio (16 micron quadrati). Gli specchi sono inclinati
di 10 gradi rispetto al piano orizzontale e cambiano orientamento,
controllando la riflessione della luce in quel particolare punto e
formando così un'immagine luminosa basata sulle informazioni digitali
memorizzate nel circuito sottostante. La fonte di luce è una lampadina
ad alta luminosità che viene collimata attraverso lenti condensatore
(che focalizzano la luce concentrandola in un solo punto) e che
attraversa un filtro multicolore che assomiglia a una torta divisa in
tre spicchi. La "torta" ruota colorando la luce che incide sullo
specchio abbinato al chip di memoria sram (memoria statica del tipo
usato nelle cache dei moderni computer) e viene da questo riflesso in
modo diverso a seconda del contenuto della cella. La luce così
riflessa viene ampliata mediante una lente di proiezione e diffusa su
uno schermo che può avere fino a 100 pollici di diagonale. La
risoluzione visualizzabile è di 640 x 480 punti con 16 milioni di
colori e con una frequenza di rigenerazione verticale di 60 Hertz (le
480 linee verticali vengono ridisegnate sullo schermo di proiezione
sessanta volte ogni secondo). L'immagine arriva in forma digitale da
un computer e viene composta sul chip dmd, il quale ha una risoluzione
intrinseca di 768 x 576 pixel. Ciascuno specchio microscopico è
sospeso mediante due sottilissime cerniere a torsione collegate
elettricamente alle cerniere di tutti gli altri specchi e mantenute a
tensione costante. La carica elettrica presente nella cella di memoria
sottostante attrae lo specchio facendolo piegare di 10 gradi in un
senso o nell'altro a seconda che il valore memorizzato sia 0 oppure 1.
Non è possibile superare i 60 Hz nella frequenza di rigenerazione
perché le cerniere a molla non reggerebbero ritmi superiori.
 Questo è l'unico dispositivo di proiezione che lavori in modalità
completamente digitale il che garantisce l'assenza di distorsioni
dall'immagine e la possibilità di proiettare immagini grandi a piacere
sulla parete di casa, come se si fosse al cinema.
   Ricominciando daccapo
 Prima di chiudere, ritorniamo alla struttura fisica del cristallo
liquido per esaminarne alcune varianti impiegate nei display più
recenti. Come abbiamo detto, il cristallo liquido rappresenta una
condizione fisica che si trova a metà tra un solido e un liquido ed
esistono svariate sostanze idonee al raggiungimento di questa
condizione: basta disporre di una molecola piuttosto lunga, rigida al
centro e flessibile agli estremi. Oltre ai nematici, caratteristici
per la loro conformazione filamentosa osservabile al microscopio, ne
esistono anche altri tre tipi utilizzati nei display a cristalli
liquidi. I chiral nematici (detti anche colesterici) hanno una
conformazione a elica. Il nome deriva dal greco keir che vuol dire
mano e richiama il concetto di non-simmetria della forma. Se prendeste
una mano e la sovrapponeste alla sua immagine riflessa in uno
specchio, avreste due immagini non coincidenti. Il loro avvitamento
naturale li rende particolarmente idonei per deviare la luce nel
proprio percorso in modo meglio controllato rispetto ai cristalli
nematici. Vengono utilizzati in alcuni prototipi di display
ferroelettrici per raggiungere velocità di commutazione delle celle (e
di rinfresco dell'immagine) molto alte abbinate a un ottimo contrasto.
Presentano tuttavia alcuni problemi produttivi legati alla difficoltà
di mantenere un orientamento uniforme delle molecole lungo tutto lo
strato. Gli smectic  hanno invece la consistenza dell'acqua saponata e
hanno la tendenza ad allinearsi in strati orizzontali, mantenendo un
certo ordine naturale tra le molecole. Il nome deriva dal greco
smektikos che significa appunto "lavare", vista la loro somiglianza
con la lisciva. Combinando tra loro cristalli di tipo diverso si
ottengono sostanze con caratteristiche ancora diverse, vista l'azione
compensatoria che le diverse sostanze svolgono tra loro, il che
consente di sperimentare ancora nuovi tipi di display.
 Per esempio, Sharp ha sviluppato una nuova tecnologia di lcd basata
su cristalli elicoidali (colesterici). Funzionano come nel caso del
cristallo incapsulato nel polimero, solo che in questo caso i ruoli
sono rovesciati: il cristallo contiene pigmenti colorati capace di
agire in modo diverso sulla luce a seconda del proprio orientamento. I
pigmenti sono distribuiti uniformemente lungo la spirale e il
cristallo si orienta in verticale oppure in orizzontale guidando nei
propri spostamenti anche il colorante e provocando cambiamenti ottici
nel display tali da riflettere oppure far passare la luce. La
tecnologia si chiama guest-host, dove il guest (l'ospite padrone) è il
cristallo che guida il guest (ospite subordinato) rappresentato dal
pigmento. Eliminando i filtri polarizzatori, si trasmette circa il 70
per cento della luce. Negli lcd convenzionali solo il 35-40% di luce
passa effettivamente, il 2% viene riflesso e più di metà viene
assorbito dal filtro e trasformato in calore. Il fascino di questo
campo, per molti versi ancora pionieristico, è che ogni produttore
cerca soluzioni nuove e inventive, solo in parte elencate in questa
rapida panoramica. Tra un anno ci saranno prodotti reali e la varietà
sarà ancora più evidente.
--
Ciao, Giuseppe
dragos...@yahoo.com