I monitor LCD (Liquid Crystall Display) sono i cosiddetti monitor a cristalli liquidi, cioè costituiti da una particolare sostanza che si trova a metà strada tra un solido ed un fluido. Questa sostanza possiamo ritenerla composta da tante piccole bacchette orientabili. La scoperta dei cristalli liquidi risale a più di cento anni fa, ma le prime applicazioni ebbero inizio nel momento in cui si scoprì che le piccole bacchette che li componevano, sotto lo stimolo di una carica elettrica, cambiavano il proprio orientamento, in modo tale da modificare le caratteristiche del fascio di luce che li attraversava.
Sulla base di questa scoperta e con gli studi successivi che vennero effettuati, si riuscì a trovare un legame tra stimolo elettrico ed orientamento dei cristalli, tale da consentire la visualizzazione di immagini.
Le prime applicazioni furono nel campo dei display per le calcolatrici e successivamente nei monitor dei PC portatili.
Attualmente gli enormi progressi compiuti in questo campo hanno permesso di avviare un nuovo ed interessante processo produttivo di monitor LCD per PC da tavolo.
Un po’ di tecnica
- I monitor LCD sono costituiti da ben sette strati fondamentali e partendo dalla zona centrale abbiamo due pannelli di vetro tra i quali vengono messi i cristalli liquidi; questi pannelli sono caratterizzati dall’avere delle scanalature che vanno ad orientare i cristalli, facendogli assumere una particolare configurazione ad elica. Tali scanalature infatti, sono disposte in modo tale che siano parallele su ogni pannello, ma perpendicolari tra i due pannelli. La tecnologia ora descritta va sotto il nome di Twisted Nematic (TN), cioè cristalli nematici ruotati.
L’applicazione di una tensione elettrica causa l’orientamento dei cristalli nella direzione del campo che abbiamo volutamente generato.
Posizionando un elevato numero di elettrodi che generano differenze di potenziali in differenti punti dello schermo, le cosiddette celle di cristalli liquidi, noi saremo in grado di riprodurre in zone molto limitate e localizzate questo fenomeno e gestendo in modo opportuno il loro funzionamento saremo anche in grado di rappresentare immagini, lettere ecc.
L’evoluzione tecnologica ha permesso di rendere queste zone di dimensioni molto limitate, in pratica dei piccoli punti, aumentando quindi la risoluzione degli schermi LCD e consentendo di visualizzare anche immagini complesse con buona definizione, fino ad arrivare alla costruzione di schermi LCD a colori. L’impiego del colore ha comportato la necessità di dover retro illuminare gli schermi, facendo in modo che la luce venisse generata nella parte posteriore del display LCD consentendo una ottimale visione dell’immagine anche in condizioni di scarsa luminosità dell’ambiente circostante, a differenza dei precedenti dispositivi che realizzavano la retro illuminazione riflettendo con uno specchio la luce che arrivava dall’ambiente circostante. Il colore viene ottenuto tramite l’impiego di tre filtri riproducenti i tre colori fondamentali rosso, verde e blu e facendo passare il fascio di luce attraverso i filtri stessi. Combinando per ogni singolo punto o pixel dello schermo, questi tre colori fondamentali, siamo in grado di riprodurre ogni colore. I primi display a LCD avevano dimensioni molto contenute, circa 8 pollici di diagonale, mentre oggi possiamo arrivare per le applicazione su Notebook fino anche a 15″, mentre ben altre sono le dimensioni dei nuovi display LCD per il mondo dei desktop. All’aumento delle dimensioni si è ovviamente associato l’aumento della risoluzione di questi schermi e questo ovviamente ha introdotto nuove problematiche risolte adottando particolari tecnologie.
La matrice attiva
- Risultati molto migliori sia per quanto concerne la stabilità, la qualità, la risoluzione, la nitidezza e la brillantezza dell’immagine si possono ottenere con gli schermi a matrice attiva che a fronte della maggiore qualità contrappongono purtroppo un costo molto più alto.
La matrice attiva offre notevoli vantaggi rispetto a quella passiva, quali ad esempio la maggiore luminosità e la possibilità di guardare lo schermo anche con inclinazioni fino a 45° senza perdere in qualità di immagine, cosa impensabile con la passiva che in pratica consente una visione ottimale solo da posizione frontale rispetto al display; possiamo visualizzare immagini in rapido movimento senza il fastidioso effetto scia e senza sfarfallii, dato che il tempo di risposta che un display a matrice attiva è in grado di fornire è di circa 50 ms rispetto ai 300 della passiva, inoltre si ha una qualità nel contrasto superiore a quella offerta dai monitor a tubo catodico CRT.
E’ proprio in base a questa elevata qualità di visualizzazione delle immagini che si è pensato di estenderne il campo applicativo dai Notebook ai desktop, ottenendo dispositivi poco ingombranti e molto meno nocivi per la salute degli operatori rispetto ai tradizionali monitor a tubo catodico.
Probabilmente nei prossimi anni vedremo una progressiva invasione del mercato dei monitor per desktop da parte di questi dispositivi LCD, dato che la continua evoluzione delle tecnologie impiegate e delle tecniche costruttive stanno comportando una progressiva diminuzione sul fronte dei prezzi auspicando che in tempi brevi questi monitor potranno risultare accessibili ad un maggior numero di utenti.
I vincoli nelle dimensioni e gli schermi al plasma
• Il vincolo maggiore per un ulteriore sviluppo della tecnologia LCD nel campo specifico dei monitor per desktop, sembrerebbe la dimensione, dato che questa incide pesantemente sul costo; la capacità produttiva delle linee di produzione peggiora enormemente all’aumentare della dimensione del display; si prevede il raggiungimento di una diagonale massima di 20″ per le produzioni in serie.
Vi sono comunque altre tecnologie che i vari costruttori stanno da tempo sviluppando ed alcune di queste vanno sotto il nome di “plasma” PDP (Plasma Display Panels) e FED (Field Emission Display).
Costruttori importanti quali Fujitsu, Matsushita, Mitsubishi, NEC, Pioneer ed altri ancora hanno già presentato monitor al plasma con dimensioni di 40″ e più, con esemplari già pronti per entrare in produzioni in serie.
I display al plasma hanno un principio di funzionamento molto simile a quello delle lampade al neon, sono essenzialmente costituiti da un tubo nel quale viene creato il vuoto e nel quale sono presenti delle coppie di elettrodi strutturati in modo da sviluppare delle scariche elettriche attraverso un gas inerte, creando in questo modo della luce. Il display viene creato accoppiando due superfici in vetro e inserendo nell’intercapedine sigillata che si viene a creare del gas inerte, quale argon o neon; si dispongono poi sulle superfici di vetro, dei piccoli elettrodi trasparenti che, alimentati da una corrente alternata, producono una scarica elettrica puntiforme che va ad illuminare il vetro; in pratica il gas caricato elettricamente che prende il nome più tradizionale di plasma, emette una luce nel campo dell’ultravioletto che va a colpire ed eccitare dei fosfori che a loro volta emettono luce nel campo del visibile. Ogni pixel dello schermo funziona più o meno come una tradizionale lampada fluorescente.
Alta luminosità e contrasto, unita all’assenza totale di sfarfallio rappresentano un ottimo biglietto da visita per questi display; si ricordi anche che l’angolo di visione aumenta rispetto ai soli 45° dei monitor LCD e quindi anche persone che si trovano ad osservare il monitor con angolo di osservazione maggiore di 45° non avranno problemi.
Gli aspetti negativi sono rappresentati dal consumo di elettricità che aumenta con la dimensione e dal fatto che la risoluzione è tendenzialmente bassa; le proprietà dei fosfori decadono nel tempo rendendo progressivamente lo schermo meno luminoso e questo limita la durata dei monitor al plasma a circa 10.000 ore di funzionamento (circa 5 anni ipotizzandone l’uso in un ufficio).
Il mercato al quale vengono destinate queste unità è, per i limiti ora elencati, quello per un uso di tipo aziendale con monitor di grandi dimensioni adatti a tenere conferenze ecc. I limiti tecnologici odierni potranno comunque essere a breve risolti e questo unitamente all’abbattimento dei costi produttivi potrebbero garantire a queste unità un uso multiplo come schermo televisivo, display per PC, schermo gigante per film ecc. tutti riuniti in un’unica unità.