LCD e Plasma: i segreti di queste due tecnologie                                

   Parte I°                                         Introduzione

Gli schermi piatti rappresentano ormai il futuro della televisione - il fatto che piacciano o meno agli utenti è un altro discorso. HDTV, convergenza digitale e DVD ad alta risoluzione contribuiranno attivamente a rendere i televisori CRT obsoleti entro i prossimi due anni. Se siete tentati dall'acquisto di un televisore dallo schermo piatto dovrete vedervela con un altra difficoltà: la scelta tra due tecnologie complementari ma diverse tra loro: Plasma e LCD.

Per i monitor dei computer la scelta è abbastanza semplice, data la vittoria degli LCD sul mercato ma per le TV, le due tecnologie sono ancora in competizione. Questo articolo cercherà di chiarirvi le idee su queste due tecnologie, i loro punti di forza e i punti deboli, così che possiate capire cosa si nasconde dietro la scelta di un TV plasma o LCD per il mondo home. L'articolo si basa su una presentazione fatta dalla sezione francese di Tom's Hardware Guide il 23 Dicembre in collaborazione con la rivista La Recherche, come parte di un ciclo di conferenze tecnologiche alla scuola di ingegneria CNAM, presso il museo Arts et Métiers di Parigi.

  Parte II°                                     Conoscenze di base

Se avete già familiarità con le tecnologie dei display, potete saltare direttamente alla prossima sezione dell'articolo. Questo paragrafo, infatti, cercherà di fornire una panoramica sulle tecnologie di base utilizzate dai produttori di televisori per visualizzare diversi colori su monitor CRT, plasma e LCD.

L'approccio iniziale utilizzato dai produttori di schermi per rappresentare l'intero spettro dei colori si basa sulla loro scomposizione. Invece che progettare pixel complessi, in grado di visualizzare una moltitudine di colori, ogni pixel viene scomposto in tre sotto-pixel in grado di visualizzare un solo colore dei tre primari: rosso, verde e blu.

Quando l'utente si trova ad una certa distanza dallo schermo, non è più in grado di distinguerne i piccoli sotto-pixel, ma vedrà soltanto l'effetto finale risultato dalla combinazione dei tre colori. Questo trucco rende possibile la visualizzazione dell'intera gamma di colori semplicemente giocando sulla variazione delle combinazioni tra rosso, verde e blu. In questo modo è anche possibile visualizzare ogni tonalità di grigio, dal nero al bianco più luminoso, combinando i tre colori in ugual misura.

Considerare il rosso, il verde e il blu come colori primari potrebbe causare uno shock in tutti coloro che capiscono qualcosa di pittura, dato che per loro i colori primari sono il rosso, il giallo e il blu. Ciò di cui stiamo parlando in questo articolo sono i colori additivi, quindi in base a questo modello quelli primari sono rosso, verde e blu (RGB).

Ecco un esempio di implementazione del modello su un tubo a raggi catodici (CRT):

                                                         
                          In ogni colore primario potrete notare i singoli sotto-pixel.

Tutte le moderne tecnologie - CRT, LCD, e plasma - si basano su questo principio. Nelle seguenti sezioni vedremo come ogni tecnologia affronta il problema.

Parte III°                                  Tecnologia al plasma

Un inizio caotico

Contrariamente a ciò che pensa la maggioranza delle persone, il plasma non è una tecnologia recente, anche se impiegata industrialmente solo dagli inizi degli anni '90. Le ricerche sugli schermi al plasma iniziarono negli Stati Uniti quattro decenni fa, nel 1960. La tecnologia venne sviluppata da quattro ricercatori: Bitzer, Slottow, Willson, e Arora. Il primo prototipo venne rilasciato molto velocemente, nel 1964. La matrice, rivoluzionaria per quei tempi, era costituita da 4x4 pixels, in grado di emettere una luce monocroma blu. Quindi, nel 1967, le dimensioni delle matrici vennero incrementate, passando a 16x16, grazie ad un neon, una pallida luce monocroma rossa.

Ovviamente questa tecnologia fu di grande interesse per i produttori e compagnie come IBM, NEC, Fujitsu, e Matsushita saltarono sul carro del plasma sin dal 1970. Sfortunatamente, la mancanza di un vero e proprio mercato industriale ne causò il quasi totale arresto dello sviluppo nel 1987 - l'ultima a gettare la spugna fu il gigante IBM. Negli Stati Uniti solo un pugno di ricercatori rimase a sostegno del plasma, mentre la ricerca continuava principalmente sull'altra sponda del Pacifico, in Giappone. I primi modelli commerciali vennero diffusi sul mercato agli inizi degli anni 90. Fujitsu fu la prima a infrangere il limite dei 21 pollici.

Oggi quasi la maggioranza delle società di elettronica offre schermi al plasma: LG, Pioneer, Philips, Hitachi, ed altri ancora.

Parte IV°                       Un "Semplice" principio di base

L'idea di base dietro il funzionamento degli schermi al plasma è abbastanza semplice: ogni sotto-pixel è una lampadina fluorescente microscopica che emette un colore primario - rosso, verde o blu. Modificando l'intensità della luce emessa dai sotto-pixel è possibile visualizzare un'infinità di colori.

Il principio dietro allo schermo al plasma è lo stesso che permette il funzionamento dei tubi fluorescenti tanto familiari a tutti noi: un gas rarefatto (per esempio l'argon) viene sigillato all'interno di un tubo. Ad ogni estremità ci sono elettrodi ai quali viene applicata elettricità ad alto voltaggio, nell'ordine di centinaia di volt. Il gas all'interno del tubo è elettricamente neutro ma l'eccitazione dovuta alla corrente lo trasforma in plasma: un gas composto da elettroni liberi e ioni positivi (la somma delle cariche rimane neutra). A causa della differenza di potenziale di centinaia di volt, gli elettroni scorrono verso l'elettrodo positivo, mentre gli ioni positivi vengono attratti dal terminale negativo del tubo. Questa movimentazione produce impatti tra gli atomi i quali, impattando, acquistano energia e i propri elettroni passano in un'orbita a energia superiore. Quando ritornano alla loro orbita originale liberano un fotone: un "quantum" di luce.

La luce rilasciata è quindi il risultato del movimento del plasma sotto gli effetti di un forte campo elettrico. Ma non è sufficiente applicare continue differenze di potenziale sui terminali del tubo. Il plasma deve essere mantenuto in continuo movimento in modo che non smetta di emettere luce, per questo è necessario applicare sui terminali corrente alternata. Questi voltaggi causano la migrazione degli ioni del gas da un terminale all'altro, avanti e indietro.

C'è però un problema: la luce emessa dal plasma non è visibile. Si tratta infatti di radiazioni ultraviolette e gli UV sono invisibili ad occhio umano, per questo devono essere trasformate in qualcosa di visibile. La trasformazione viene effettuata ricoprendo la superficie interna del tubo con una polvere sensibile agli UV che emette luce bianca (nel caso di tubi per illuminazione convenzionale). Questa polvere, spesso chiamata fosforo, è un scintillatore: un materiale che converte una forma di radiazione in un'altra.

L'utilizzo di scintillatori non è una novità nel mondo delle tecnologie di visualizzazione. I Tubi a Raggi Catodici (CRT) contengono scintillatori che convertono il raggio di elettroni in luce rossa, verde o blu.

Parte V°                         Dal tubo fluorescente al pixel del plasma

L'applicazione di questa tecnologia ai pixel di uno schermo al plasma è abbastanza semplice. Ogni pixel è costituito da tre identiche cavità microscopiche contenenti un gas rarefatto (Xeon) ed aventi due elettrodi, uno frontale e uno posteriore. Applicando una forte corrente alternata ad entrambi gli elettrodi il plasma contenuto nelle cavità viene messo in moto emettendo raggi UV (visualizzati nel grafico in viola) che colpiscono il scintillatore. Questi scintillatori sono scelti in modo tale da emettere ciascuno un differente colore primario: rosso, verde o blu. La luce colorata passa quindi attraverso il vetro per essere vista dall'utente.

Mentre il funzionamento dei pixel del plasma è simile a quello dei tubi catodici, la fabbricazione di interi pannelli di pixel implica qualche problema tecnico. La prima difficoltà che incontrano i produttori di schermi al plasma riguarda le dimensioni dei singoli pixel. Un sotto-pixel ha un volume pari a 200µm x 200µm x 100µm e non sono fatti per essere assemblati in milioni, l'uno di fianco all'altro. Inoltre, l'elettrodo frontale deve essere costruito il più trasparente possibile. Grazie alle sue caratteristiche di conduttore e di trasparenza, la scelta del conduttore ricade molto spesso sull'ITO (indium tin oxide). Sfortunatamente gli schermi al plasma possono essere talmente larghi, e lo strato di ITO così sottile, che la resistenza elettrica del materiale diventa troppo alta per assicurare una buona propagazione del voltaggio (circa 300 volt). Per risolvere questo problema si aggiunge uno strato sottile di cromo, migliore conduttore ma purtroppo opaco.

Alla fine bisogna ancora trovare gli scintillatori giusti, (chiamati anche luminofori). Quelli usati nei pixel degli schermi al plasma dipendono dal colore desiderato:

• Verde: Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+
• Rosso: Y2O3:Eu3+ / Y0,65Gd0,35BO3:Eu3
• Blu: BaMgAl10O17:Eu2+

Questi tre luminofori producono lunghezze d'onda tra 510 e 525 nm per il verde, 610 nm per il rosso e 450 nm per il blu. (Ok, le esatte formule chimiche non hanno alcuna importanza per la comprensione del funzionamento degli schermi al plasma, ma potrebbero essere comunque apprezzate dai nostri amici chimici!)

L'ultimo problema rimasto riguarda il modo in cui indirizzare i pixel poiché, come abbiamo visto, per ottenere diverse sfumature di colore l'intensità della luce dei sotto-pixel deve essere variabile indipendentemente dai pixel confinanti.

Su uno schermo al plasma da 1280x768 pixel, ci sono approssimativamente tre milioni di sotto-pixel con sei milioni di elettrodi. Naturalmente è impossibile tracciare sei milioni di linee per controllare il singolo sotto-pixel, per questo le linee sono multiplexate: quelle frontali sono in comune per un'intera riga mentre ognuna di quelle posteriori collega una colonna di elettrodi. La scheda elettronica montata su questi schermi successivamente sceglierà quali pixel dovranno essere accesi sullo schermo. Questa operazione viene eseguita molto velocemente, tanto da essere completamente invisibile all'utente; accade qualcosa di simile alla scansione dei monitor CRT.

Ci sono anche altre tipologie di schermi al plasma, ma non le studieremo nel dettaglio in questo articolo. La variante più comune è comunque il pannello a corrente complanare alternativa (AAC), che invece dei due elettrodi, ne utilizza tre (scansione, sostegno e dati) per ogni pixel.

Grazie alla sua trasparenza gli elettrodi frontali (per scansione e sostegno) sono fatti di ITO.

Il controllo degli schermi ACC è molto più complesso, ma il loro più grande vantaggio sta nella capacità di mantenere il flusso del plasma per più tempo rispetto ad uno schermo tradizionale. Nello stadio iniziale, una grande differenza di potenziale pari a 300V, applicati come +100V e -200V tra gli elettrodi di scansione e di dati, crea un "muro" di carica. Applicando corrente alternata tra i due elettrodi (+180V, -180V, +180V, etc.) le cariche vengono quindi alternate tra gli elettrodi di scansione e di sostegno. Il vantaggio di questa tecnologia è che il flusso del plasma può essere tenuto attivo più a lungo, mentre si mantiene libero l'elettrodo dei dati per indirizzare un altro pixel. Allo stesso modo le scariche possono essere interrotte utilizzando lo stesso elettrodo dati.

Parte VI°                  Vantaggi e svantaggi degli schermi al Plasma

   Qualità innegabili

La tecnologia al plasma ha innumerevoli vantaggi rispetto quella degli schermi LCD e CRT. Prima di tutto, la scelta dell'uso di scintillatori. Per i televisori al plasma permette di ottenere una gamma cromatica più ampia di qualsiasi monitor CRT e caratterizzata da colori più brillanti.

                      
                    Origine dati: NEC-Mitsubishi

Secondo, le angolazioni della visuale. Sono molto ampie, specialmente se confrontate con quelle degli LCD, perchè, diversamente dalla tecnologia LCD, la luce viene generata dai pixel stessi. Inoltre gli schermi al plasma non hanno bisogno di polarizzatori.

Infine, il contrasto. La qualità dei toni neri è equivalente a quella dei migliori televisori CRT: contrariamente a ciò che accade negli schermi LCD, un pixel spento non emette alcuna luce. I televisori al plasma sono anche dotati di una migliore luminosità rispetto i CRT, raggiungendo valori tra i 900 e i 1000 nit.

Da notare anche il fatto che gli schermi al plasma possono avere diagonali di grandi dimensioni (da 32 a 50 pollici) e profondità molto ristrette; vantaggio enorme rispetto i CRT che come ben sapete, diventano più ingombranti in profondità al crescere della diagonale.

Parte VII°                              Svantaggi più grandi

La dimensione dei pixel rappresenta uno dei più grossi svantaggi degli schermi al plasma. È difficile, se non impossibile, ridurre le dimensioni dei pixel al di sotto dei 0.5 o 0.6 mm. Di conseguenza non esistono televisori al plasma con diagonali inferiori ai 32 pollici (82 cm). Per mantenere posizioni competitive sul mercato, i produttori di televisori al plasma non hanno avuto altra scelta se non quella di aumentare le dimensioni degli schermi, limitandosi così alla fascia di mercato per televisori dai 32 ai 50 pollici (da 82 a 127 cm).

Per quanto riguarda la qualità dell'immagine, ci sono ancora problemi essenzialmente legati alla natura dei pixel stessi. Dato che un pixel al plasma ha bisogno di scariche elettriche per generare luce, un pixel può venire acceso o spento ma non ha uno stato intermedio. Per questo motivo i produttori usano un metodo chiamato PCM (Modulazione a Codice Di Impulso) per controllarne la luminosità.

Il metodo in realtà è semplice, per rendere un pixel più brillante viene accesso più frequentemente. Al contrario, per ottenere un'immagine più scura, viene acceso meno spesso. Questi effetti non vengono notati dall'occhio umano in quanto percepisce una specie di media temporanea dei tempi di accensione. È funzionale ma comporta diversi problemi, di cui il più significativo è rappresentato dalla ridotta quantificazione dei colori più bui, rendendo più difficile la distinzione tra due tonalità scure.

Mentre questa tecnologia produce immagini più uniformi quando lo spettatore è lontano dallo schermo, crea disagi visivi se la distanza tra utente e schermo è breve. Generalmente si assume che l'occhio umano non è in grado di distinguere alcuno sfarfallio dei pixel se la frequenza è superiore agli 85Hz, ma non è propriamente vero. Infatti l'occhio è perfettamente in grado di scorgere queste veloci variazioni di luminosità, ma il cervello non può elaborare le immagini così velocemente. Di conseguenza, un'immagine a 85Hz può causare un affaticamento visivo senza che l'utente si sia accorto di alcuno sfarfallio dell'immagine.

Sfortunatamente questo è il caso dei pixel al plasma. Lo sfarfallio può causare affaticamento visivo se siete troppo vicini allo schermo, quindi, più l'immagine di uno schermo al plasma è grande, più dovrete stare lontani dal televisore, rendendovi meno intensa ogni sensazione di immersione nell'immagine.

I pixel al plasma sono anche soggetti a bruciature. Se proiettate per un tempo abbastanza lungo un'immagine su un monitor CRT, la vedrete permanentemente stampata sul fosforo. Questo fenomeno è dovuto al prematuro invecchiamento degli scintillatori quando vengono usati in continuazione, causando un crollo della loro efficienza. Dato che la tecnologia al plasma si basa sull'uso di scintillatori, soffre dello stesso difetto dei televisori CRT.

In condizioni di normale utilizzo del televisore, la bruciatura dei pixel non rappresenta un vero problema, dato che l'immagine visualizzata cambia frequentemente i pixel invecchiano in modo uniforme. Questo problema solitamente si nota nelle applicazioni di tipo business; per esempio, quando lo schermo deve visualizzare lo stesso canale 24 ore al giorno per 7 giorni alla settimana, il logo del canale (CNN, NBC, MTV, etc.) rimane impresso sullo schermo perchè non è soggetto a variazioni di posizioni o a modifiche grafiche. Oppure, quando uno schermo al plasma viene usato per visualizzare pubblicità o messaggi statici, l'immagine proiettata a lungo viene anch'essa "scritta" permanentemente sugli scintillatori dello schermo.

Questo fenomeno è il vero limite della tecnologia al plasma. Contrariamente a quanto si pensa questi schermi non hanno perdite di alcun tipo, e non devono essere ricaricati. Gli scintillatori però invecchiano, e sfortunatamente non si può fare molto per evitarlo. A peggiorare le cose, il fatto che non tutti i tipi di scintillatori invecchiano alla stessa velocità; il canale blu, per esempio, invecchia sempre più in fretta degli altri, anche se la situazione è profondamente migliorata rispetto ai modelli più vecchi.

Infine il fattore economico: questi schermi sono costosi. Non solo sono difficili da produrre, ma l'elettronica di controllo dello schermo richiede specifici semiconduttori ad alte prestazioni perchè le linee di controllo degli elettrodi devono trasportare centinaia di volt ad alte frequenze. La diretta conseguenza di questa gestione e dell'impiego di alte tensioni, è l'alto consumo energetico, di gran lunga più alto dei monitor LCD. Per farvi un esempio, uno schermo al plasma da 42" (107 cm) consuma 250W, mentre un LCD con la stessa diagonale richiede solo 150W.

Parte VIII°                       Aree di applicazione del Plasma

Gli schermi al plasma si trovano prevalentemente nei sistemi video di grande formato e alta qualità. Le grandi dimensioni e prestazioni video rendono questi prodotti ottimali per la visualizzazione di DVD. Solitamente si posizionano nel mercato di fascia alta, dove i limiti dei costi, dell'invecchiamento del fosforo e degli alti consumi energetici sono solo aspetti secondari rispetto a prestazioni e qualità.

Dando un'occhiata a quello che potrebbe essere il prossimo futuro, è chiaro che la tecnologia LCD piano piano logorerà l'attuale mercato del plasma, fornendo televisori dalle diagonali sempre più grandi. Il motivo è semplice: una volta che la tecnologia sarà sotto controllo, la fabbricazione degli LCD diverrà più facile e meno costosa.

Se non ci saranno grandi scossoni al mercato con la nascita e l'imposizione di altre innovazioni, il plasma sarà relegato ad un uso specifico nell'area domestica, essenzialmente dove c'è la richiesta di rappresentare immagini grandi e visibili a grande distanza dal televisore.

Il problema dello sfarfallio di questi schermi spiega anche il perchè tale tecnologia non sia di grande interesse per l'uso con computer.

Tecnologia LCD

Un emergente promettente

Per risalire all'origine del termine "cristallo liquido" non basta fermarsi al secolo scorso, ma bisogna risalire addirittura a quello precedente, dato che la frase ha avuto origine nel 1889! Interessante anche il fatto che non è arrivata a noi tramite l'elettronica, bensì grazie alla botanica. È solo nel 1968 che RCA si interessa a questo fenomeno inventando i primi schermi a cristalli liquidi. Nel 1969 James Fergason scoprì l'effetto nematico ritorto (TN). Scoperta fondamentale dato che tutti i monitor LCD a noi familiari si basano sul principio della rotazione del piano di polarizzazione. Nel 1973, George Gray inventò il cristallo liquido bifenile, che rese possibile l'implementazione di soluzioni a cristalli liquidi stabili anche in normali condizioni di pressione e temperatura. Fu così che all'inizio del 1986, NEC produsse il primo computer portatile dotato di Display a Cristalli Liquidi (LCD). Nel 1995 si produssero i primi schermi LCD dalle grandi diagonali: oltre i 28" (71 cm).

È interessante notare che mentre il plasma viene associato ad applicazioni audiovisive, gli LCD hanno raggiunto la maturità grazie al loro impiego nei computer e nei portatili. Si tratta quindi di una tecnologia relativamente emergente per quanto riguarda i televisori domestici anche se, in realtà, sia dotata di tutti i presupposti per conquistare la fetta del mercato più grossa.

LCD, uno strano principio di funzionamento

La differenza principale tra il plasma e la tecnologia LCD, sta nel fatto che i pixel LCD non emettono alcuna luce. Tutti i punti deboli e le qualità di questa tecnologia girano attorno a questa caratteristica.

Così come le altre tecnologie, un pixel LCD è costituito da tre sotto-pixel dai colori elementari. Un LCD non emette alcuna luce ma funziona come un selettore, ecco il motivo per cui questi schermi sono retro-illuminati. La luce emessa dalla retroilluminazione passa attraverso il cristallo liquido e viene quindi colorata dal filtro. Ogni sotto-pixel ha la stessa architettura: cambia solo il colore del filtro in base al suo utilizzo finale. Il cristallo di ogni sotto-pixel può essere controllato elettronicamente come una valvola in modo da lasciar passare più o meno luce in base a quanto rosso, verde e blu il pixel deve emettere.

Parte IX°                                      Nel dettaglio

Vediamo come funzionano questi selettori di luce.

La retroilluminazione emette una luce bianca naturale non polarizzata. La sua polarizzazione viene determinata dall'orientamento del vettore del suo campo elettrico. Senza entrare molto nel dettaglio, la luce è un'onda elettromagnetica; i vettori dei suoi campi elettrici e magnetici sono perpendicolari alla direzione del suo movimento. Una lampadina emette luce non polarizzata, così che il campo elettrico possa viaggiare in ogni direzione perpendicolarmente all'asse di propagazione della luce. Quando la luce passa attraverso un polarizzatore, ne esce dall'altra parte con il vettore del campo elettrico orientato verso una direzione conosciuta (in verticale nel nostro esempio). Se la luce viene fatta passare attraverso un secondo polarizzatore perpendicolare al primo (quindi orizzontale in questo esempio), non può uscirne nessuna luce. Ma se si posiziona un cristallo liquido tra i due polarizzatori, il cristallo altera il piano di polarizzazione per allinearlo col secondo polarizzatore, dando così il via libera al passaggio della luce. Questa proprietà naturale dei cristalli liquidi è ciò che ha costituito il successo di questa tecnologia.

Parte X°                            Indirizzamento delle matrici LCD

L'indirizzamento delle matrici passive degli schermi LCD viene eseguito quasi allo stesso modo di quelle degli schermi al plasma. Un elettrodo frontale comune all'intera colonna, conduce il voltaggio. L'elettrodo posteriore, comune all'intera riga, funziona come massa.

Gli svantaggi delle matrici passive vecchio stile sono numerosi e ben conosciuti: i pannelli sono lenti e lo schermo non è brillante. Ci sono due motivi per questo: il primo ha a che fare con il fatto che il pixel una volta indirizzato, inizia a tornare lentamente al suo stato iniziale, creando un'immagine sfocata. Il secondo motivo è causato dall'accoppiamento del potenziale delle linee di controllo. Questo accoppiamento rende la propagazione del voltaggio imprecisa e contamina i pixel confinanti.

Per porre rimedio a questi problemi, i costruttori hanno adottato delle tecnologie a matrici attive.

Il trucco qui è aggiungere un transistor ad ogni pixel che operi come un selettore. Quando il selettore è chiuso (ON), i dati possono essere scritti in un condensatore con lo scopo di immagazzinare il segnale. Quando invece il selettore è aperto (OFF), i dati rimangono all'interno del condensatore che funziona quindi come una memoria analogica. Questa tecnologia ha numerosi vantaggi: quando il selettore si chiude i dati rimangono immagazzinati all'interno del condensatore, il cristallo liquido continuerà ad avere un voltaggio sui suoi terminali e le linee potranno indirizzare un altro pixel. In pratica si evita il ritorno allo stato precedente mentre si indirizza un altro pixel. I tempi di scrittura del condensatore sono inferiori rispetto ai tempi di rotazione dei cristalli, quindi è possibile scrivere un dato e indirizzare immediatamente un altro pixel senza tempi di attesa.

Questa tecnologia, conosciuta come "TFT", dal sottile strato di transistor che usa, si è diffusa solo recentemente, in quanto il suo nome viene associato a tutti i monitor LCD.

I voltaggi usati sono di gran lunga inferiori rispetto quelli di uno schermo al plasma. Per far funzionare un pixel TFT, abbiamo infatti bisogno di una tensione tra -5 e +20V, non paragonabile alle centinaia di volt richieste per farne funzionare uno al plasma.

Ora, se si introduce della corrente ad ogni estremità del cristallo liquido, il cristallo si orienta tramite la differenza di potenziale creata. Più o meno nello steso modo in cui un magnete si orienta in base al campo magnetico terrestre. In questo modo prevenendo la rotazione del piano di polarizzazione, i cristalli non permettono il passaggio della luce attraverso il polarizzatore orizzontale, in quanto rimane polarizzato verticalmente. Il raggio di luce viene così interrotto.

Parte XI°                                  Una piccola litografia

Il processo di fabbricazione dei TFT è molto simile a quello usato per i semiconduttori a noi molto familiari.

Uno strato di cromo viene depositato su uno di vetro per essere utilizzato come griglia metallica per i transistor e i condensatori. Si applica quindi un altro sottile strato di ossido di silicio per la memoria-condensatore dielettrico. Un deposito di silicio amorfo crea un canale per il transistor. Si eccitano due zone con N+ per creare lo scarico e la sorgente. Infine, si deposita uno strato metallico per connettere il transistor (a sinistra) al condensatore di immagazzinamento (a destra). Questo strato fornisce anche la connessione al bus dati metallico. La griglia di cromo, connettendo tutti i transistor in riga, funzionerà da linea di indirizzamento orizzontale. Alla fine tutti i componenti vengono coperti da uno strato protettivo.

Siccome i transistor di silicio amorfo sono molto più scarsi rispetto ai transistor su sottostrato eccitato, si applica un voltaggio negativo di -5V alla griglia, in modo da assicurarsi che i transistor siano aperti (OFF). Una volta che lo strato di transistor è stato depositato, è possibile aggiungere il cristallo liquido.

Viene aggiunto un separatore per mantenere una certa distanza tra le due piastre di vetro in modo che non si tocchino; si deposita il cristallo liquido, seguito da un elettrodo ITO che funziona come elettrodo di riferimento; a questo punto si aggiungono i filtri dei colori (nel nostro esempio in verde), il pannello di vetro frontale e un altro polarizzatore orientato perpendicolarmente rispetto al primo.

Sopra il transistor si deposita un filtro di colore nero perchè il voltaggio non viene controllato in base all'elettrodo comune dato che dipende da quello presente sulla linea dati, che può comunque cambiare anche se questo particolare pixel non viene indirizzato. Quest'area dalla scarsa definizione viene nascosta agli utenti per evitare disagi alla visione.

Parte VII°                     Vantaggi e svantaggi degli LCD

                                      Naturale per il mondo IT

La tecnologia LCD ha chiaramente apportato numerosi vantaggi nel mondo IT. I computer hanno da sempre rappresentato il canale che ha permesso a questa tecnologia di emergere, prima di venire adattata per altre applicazioni. I pixel possono essere molto piccoli grazie al processo litografico utilizzato, copiato dall'industria dei semiconduttori. I monitor LCD per computer rappresentano una seria alternativa ai ben più ingombranti monitor CRT e ben presto costituiranno quasi un monopolio. La tecnologia LCD viene impiegata anche nella maggior parte delle applicazioni portatili. La produzione di schermi OLED (Diodi organici emettitori di luce) è ancora agli inizi e procede ancora troppo lentamente perchè possa rappresentare un serio competitore degli LCD.

In generale, le soluzioni basate su LCD sono meno costose dei televisori al plasma, ma naturalmente bisogna tener conto dei fattori di mercato. Quando c'è una carenza di pannelli, persino quelli a prezzi bassissimi possono raggiungere prezzi esorbitanti, ne abbiamo avuto la prova quasi un anno fa.

In termini di qualità dell'immagine, gli LCD offrono miglior luminosità rispetto ai CRT; i pixel non soffrono effetti di sfarfallio, quindi possono essere benissimo guardati anche a distanze ravvicinate.

I televisori LCD hanno quindi un'incredibile stabilità dell'immagine, ciò vuol dire che potete sedervi vicino alla TV senza sentire alcun affaticamento visivo. In aggiunta, la luminosità è eccellente e l'immagine perfettamente nitida. Aggiungete pure i ragionevoli costi di produzione - senza considerare carenze di disponibilità - e il ridotto spazio d'ingombro del televisore e vedrete che si tratta veramente di un prodotto su cui puntare.

Parte XIII°                   Ma anche loro hanno qualche problema

Sfortunatamente, le angolazioni della visuale dei singoli pixel non sono paragonabili a quelli di uno schermo al plasma, né con quelli CRT. La luce emessa da dietro il pannello deve passare attraverso due polarizzatori prima di raggiungere la superficie del monitor. I costruttori hanno già fatto grandi progressi in questo campo e attualmente si stanno avvicinando sempre di più ad angoli abbastanza ampi da essere accettabili per un uso in salotto.

Anche le prestazioni del contrasto rimangono inferiori a quelle di schermi al plasma e CRT, ma ciò non rappresenta necessariamente un problema. Il difetto più importante invece, è legato alla profondità dei neri. Come abbiamo visto, i pixel di uno schermo LCD sono semplicemente dei selettori di luce, di sicuro non la tecnologia migliore in circolazione visto che soffrono di "perdite di luce". Quindi, anche quando questi selettori sono completamente chiusi (dovrebbero perciò rappresentare un pixel completamente nero), si ha una percepibile fonte di luce. Naturalmente questo è un campo dove plasma e CRT godono solo di vantaggi: con queste tecnologie infatti, nero vuol dire proprio oscurità totale.

Anche la latenza rappresenta un problema nei monitor LCD. Questa tecnologia è fondamentalmente lenta, per cui sono meno adatti alla visualizzazione di immagini animate rispetto uno schermo al Plasma. Il costante progresso in questo campo ha reso gli LCD molto più prestanti, ma comunque ancora lontani dal poter essere paragonati ai CRT.

Infine, dato che la risoluzione originale degli LCD è alta, con immagini video e filmati bisogna necessariamente utilizzare un'interpolazione dei pixel, almeno fino a giorno in cui si adotterà l'HD (alta risoluzione). I televisori LCD non godono di grandi prestazioni sotto questo punto di vista, ovviamente le difficoltà incrementano all'aumentare della risoluzione da visualizzare. Tutti i produttori stanno però concentrando i propri sforzi per risolvere questo problema ed alcuni sono già riusciti a raggiungere risultati accettabili con schermi da 26 pollici; purtroppo ad oggi non abbiamo ancora trovato un'immagine interpolata che ci soddisfi. In teoria l'avvento dell'alta risoluzione dovrebbe dare un colpo di spugna a questo tipo di problemi poiché l'immagine avrà la stessa risoluzione dello schermo e l'interpolazione sarà solo un ricordo.

Parte XIV°                                    LCD: Applicazioni

L'area dove gli LCD regnano sovrani su ogni altro video a schermo piatto è naturalmente quella IT, dove possono essere usati per la maggior parte delle applicazioni inclusi giochi, applicativi office e ritocco fotografico.

Tutta un'altra storia per quanto riguarda i televisori LCD, costretti a mangiare polvere da quelli al plasma, anche se più economici e prodotti in dimensioni meno eccessive. Persino in termini di qualità video assoluta il plasma rappresenta ancora il massimo, offrendo una qualità di neri pari agli schermi CRT, angoli di visuale eccezionali e colori senza uguali. Fortunatamente, grazie alla continua rifinitura della tecnologia, gli LCD stanno guadagnando terreno, anche se a passi molto piccoli.

Conclusione

Questo articolo ha cercato di spiegarvi il funzionamento delle tecnologie nascoste dietro agli schermi al plasma e LC,evidenziandone pregi e difetti. Anche se non è una buona idea confrontare le mele con le arance, possiamo dire che la tecnologia al plasma è un passo avanti in termini di qualità assoluta. Nonostante ciò, il futuro sembra girare attorno al mondo LCD. Il mercato di questi televisori è per ora piuttosto calmo ma prossimo all'esplosione; presto saremo invasi da questi televisori, alcuni buoni, altri meno e altri ancora fondi di magazzino dalla scadente qualità. La conferma di questa tendenza, iniziata meno di sei mesi fa, sta nel numero di produttori provenienti dall'industria dei computer saltati sul vagone dei televisori LCD. Ma un televisore non è un monitor per computer e questo "dettaglio" è qualcosa che dovranno sempre tenere in mente.

Quale tecnologia si dimostrerà vincente? La scelta non dipenderà da noi. I produttori preferiscono chiaramente gli LCD, grazie alle similitudini con le tecniche di fabbricazione dei semiconduttori, delle quali sono quasi tutti conoscitori esperti.

Spero di avervi fatto cosa gradita con questo collage trovato in rete.

Silvio  Di Egidio