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Display a cristalli liquidi: differenze tra le versioni

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{{F|periferiche|arg2=elettronica|febbraio 2013}}
 
UnoUn '''schermoDisplay cristalli a liquidi''' (in [[acronimo]] '''LCD''' dalla corrispondente espressione [[lingua inglese|inglese]] ''liquid crystal display'') è una tipologia di [[display]] a [[schermo piatto]] utilizzata nei più svariati ambiti, con dimensioni dello schermo che variano da poche decine di millimetri a oltre 100 [[pollice (unità di misura)|pollici]].
 
I maggiori produttori a livello mondiale di pannelli LCD sono [[AU Optronics]], [[Chi Mei Innolux Corporation]], [[LG Display]], [[Samsung Electronics]], [[S-LCD]], [[Sharp Corporation]] e [[Japan Display]].
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Da circa trent'anni in particolare gli LCD sono utilizzati anche in ambito [[video]], inizialmente nei [[computer portatile|computer portatili]], in seguito anche nei [[monitor (video)|monitor]] e nei [[televisore|televisori]] (inizialmente in televisori portatili con schermo di pochi pollici, in seguito anche nei normali televisori con schermi di varie decine di pollici) riuscendo, all'inizio del secolo, insieme allo [[schermo al plasma]], a togliere dal mercato il quasi centenario [[display CRT]].
 
Il primo utilizzo dei cristalli liquidi per uno schermo[[display]] fu opera di [[George Heilmeier]] nel [[1965]].
 
== Funzionamento ==
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== Schermi trasmissivi, riflettivi e transflettivi ==
[[File:MA-2.JPG|right|frame|Tipico esempio di display a "cristalli liquidi" riflettivo]]
[[File:Liquid Crystal Display Macro Example zoom.jpg|thumb|Ingrandimento di uno schermodisplay LCD a colori trasmissivo (cioè dotato di retroilluminazione). Come si vede, in uno schermo a colori ogni [[pixel]] è in realtà suddiviso in 3 subpixel dotati di filtro rosso verde o blu: variando la luminosità di ogni sezione si può ottenere una vasta gamma di colori.]]
Gli schermi LCD possono essere usati in due modalità denominate ''trasmissivo'' e ''riflettivo''. Gli schermi di tipo ''trasmissivo'' sono illuminati da un lato e vengono visti dall'altro. In pratica una luce viene posizionata sul retro dello schermo e i cristalli liquidi agiscono da filtro facendo passare solo la componente cromatica desiderata. In questo modo si ottengono schermi molto luminosi, d'altro canto, però la fonte di luce spesso consuma più energia di quella richiesta dallo schermo in sé. Questi schermi hanno una buona leggibilità in condizioni di scarsa luce ambientale, mentre diventano poco visibili in condizioni di forte illuminazione, risultando adatti per l'uso in interni.
 
Gli schermi LCD di tipo ''riflettivo'' usano la luce presente nell'ambiente che viene riflessa da uno specchio posto dietro lo schermo. Questo schermo ha un contrasto più basso rispetto al LCD ''transmissive'', infatti la luce è costretta a passare due volte attraverso il filtro. Il vantaggio principale di questo tipo di schermo è che l'assenza di una fonte di luce artificiale mantiene i consumi energetici molto bassi. Un piccolo schermodisplay LCD consuma così poco che può essere alimentato da una semplice [[cella fotovoltaica]]. Questi schermi hanno una buona leggibilità in condizioni di forte illuminazione ambientale, mentre risultano sempre meno leggibili al diminuire dell'illuminazione esterna.un esempio sono le calcolatrici
 
Gli schermi ''transflettivi'' cercano di unire le caratteristiche migliori dei trasmissivi e dei riflettivi. Hanno un semi-specchio posto dietro il [[display]], in grado di riflettere la luce frontale (come i riflessivi), ma di far passare la luce proveniente da un illuminatore posto nella parte posteriore (come i trasmissivi). Questo tipo di display si va diffondendo rapidamente, soprattutto negli apparecchi mobili (telefoni cellulari e computer palmari), per la sua buona leggibilità in tutte le condizioni di luce.
 
== Schermi attivi e passivi ==
GliI schermidisplay LCD con un numero modesto di segmenti, come quelli usati nelle [[calcolatrice|calcolatrici]] o negli [[orologio digitale|orologi digitali]], sono provvisti di un contatto elettrico per ogni segmento. Il segnale elettrico per controllare ogni segmento è generato da un circuito esterno. Questo tipo di struttura diventa improponibile man mano che il numero di segmenti aumenta.▼
 
▲Gli schermi LCD con un numero modesto di segmenti, come quelli usati nelle [[calcolatrice|calcolatrici]] o negli [[orologio digitale|orologi digitali]], sono provvisti di un contatto elettrico per ogni segmento. Il segnale elettrico per controllare ogni segmento è generato da un circuito esterno. Questo tipo di struttura diventa improponibile man mano che il numero di segmenti aumenta.
 
Gli schermi di medie dimensioni, come quelli delle agende elettroniche, hanno una struttura a matrice passiva. Questo tipo di struttura ha un gruppo di contatti per ogni riga e colonna dello schermo, invece che una per ogni pixel. Lo svantaggio è che può essere controllato solo un pixel alla volta, gli altri pixel devono ricordare il loro stato finché il circuito di controllo non si dedica nuovamente a loro. Il risultato è un contrasto ridotto ed una certa difficoltà a visualizzare bene le immagini in rapido movimento. Il problema chiaramente va peggiorando man mano che il numero di pixel aumenta.
 
Per gli schermi ad alta risoluzione, come i monitor per computer, si usa un sistema a matrice attiva. In questo caso loil schermodisplay LCD contiene una sottile pellicola di transistor (''[[Thin Film Transistor]] - TFT''). Questo dispositivo memorizza lo stato elettrico di ogni pixel dello schermo mentre gli altri pixel vengono aggiornati. Questo metodo permette di ottenere immagini molto più luminose e nitide rispetto agli LCD tradizionali.
 
La durata media degli schermi LCD si attesta al giorno d'oggi intorno alle 50.000 ore. Questo dato, unitamente alla notevole e costante riduzione del loro prezzo, rende questa tecnologia una valida alternativa agli schermi a tubo catodico (ormai quasi abbandonata).
 
== Parametri di caratterizzazione di un pannello LCD ==
I principali parametri che caratterizzano un recente schermodisplay LCD a matrice attiva (TFT) per TV o PC sono contrasto, luminosità (o più propriamente [[Luminanza (fisica)|luminanza]]), linearità dei grigi, angolo di visuale, tempo di risposta e resa cromatica. Inoltre per la televisione, pur non facendo parte del pannello vero e proprio, anche l'elettronica di scalatura dell'immagine è fondamentale nel determinare la qualità video.
 
=== Contrasto nativo e contrasto dinamico, retroilluminazione fluorescente o a led ===
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=== Tempi di risposta bianco-nero, grigio-grigio, tempo percepito ed effetto ''scia'' ===
Come noto il meccanismo di funzionamento di unoun schermodisplay a "cristalli liquidi" si basa sul fatto che, orientandosi in modo opportuno, i "cristalli liquidi" possono consentire o meno il passaggio della luce proveniente dalla retroilluminazione del pannello; il tempo di risposta totale è in genere definito come il tempo necessario ai "cristalli liquidi" per passare da uno stato "tutto chiuso" (nero) ad uno "tutto aperto" (bianco), per poi tornare al "tutto chiuso". Tuttavia alcuni produttori misurano solo il passaggio bianco>nero (o viceversa) a cui conseguono quindi valori di tempo più bassi. Inoltre, non è detto che il passaggio bianco>nero abbia la stessa durata del passaggio nero>bianco.
In realtà, questo valore spesso vantato dai produttori non è davvero significativo, in quanto è rarissimo che in un filmato si passi dal bianco al nero (o viceversa): ben più frequente è che si passi da una sfumatura di grigio ad un'altra e i tempi per le transizioni grigio-grigio (G2G) sono generalmente più lunghi di quelle bianco-nero.<ref name=grigi>In relazione a ciascun colore RGB si parla di bianco, grigio e nero, cioè rispettivamente da "massimo rosso (verde o blu)" a "nessun rosso (verde o blu)" passando per le sfumature intermedie.</ref> Oggi si è in parte corretta questa lentezza sul grigio-grigio mediante tecniche di "overdrive" (sovratensione) dei pannelli a "cristalli liquidi", al costo però di un aumento del rumore delle immagini e/o talvolta -specie sui pannelli più vecchi- di una riduzione dei colori riproducibili (6 bit anziché 8, simulati poi attraverso tecniche di [[Dithering#Fotografia digitale e image processing|dithering]]).
 
Il cosiddetto "effetto scia" che spesso viene attribuito ai pannelli LCD è in realtà ormai solo in parte riferibile al tempo di risposta dei "cristalli liquidi": in parte è infatti da imputarsi al [[fenomeno phi]], cioè dipende dalla fisiologia dell'occhio umano. Infatti, la percezione dell'effetto scia è anche legata al fatto che i pannelli LCD mantengono l'immagine fra un frame e l'altro e sono retroilluminati in continuo, a differenza di un tradizionale [[tubo a raggi catodici]] in cui l'immagine è "ricostruita" alla frequenza di refresh dello schermo (50 o 100&nbsp;Hz la TV; da 60 fino a 120&nbsp;Hz un monitor per PC). In altre parole, mentre i [[fosfori]] di un CRT tendono da soli a "spegnersi" subito dopo il passaggio del pennello di [[elettroni]], in un LCD-TFT (come in tutti gli schermi a matrice attiva, plasma o LED) i pixel conservano la luminosità "fino a nuovo ordine", cioè fino al successivo fotogramma del filmato.
Questo è un grande vantaggio per uno schermo PC (l'immagine è stabile e non sfarfalla), ma diventa un problema con immagini in movimento (TV, film): ciascun fotogramma risulta infatti in parte sovrapposto al precedente a causa sia della lentezza dei "cristalli liquidi" a cambiare stato, sia alla [[persistenza della visione]] sulla [[retina]]. Di fatto anche con un teorico LCD con tempo di risposta istantaneo sarebbe sempre presente un certo effetto scia. Le soluzioni attualmente sul mercato sono sostanzialmente tre, commercialmente spesso accomunate (anche impropriamente) da diciture tipo ''100 Hz'': paradossalmente tali varie soluzioni non hanno sempre a che fare con i 100&nbsp;Hz dei CRT ed anzi talune cercano di imitare il funzionamento di un classico CRT a 50&nbsp;Hz. Tale effetto viene ottenuto mediante l'intercalamento di quadri completamente neri (o con luminosità ridotta), quadri intermedi interpolati "calcolati" dall'elettronica dello schermo oppure mediante spegnimenti sequenziali brevissimi delle lampade di retroilluminazione (realizzando una sorta di "scansione" luminosa dello schermo); per ovvi motivi i costruttori sono restii -in alcuni casi- a fornire precise indicazioni sul funzionamento preciso di queste tecniche. Alcune di queste soluzioni potrebbero determinare un aumento della percezione di sfarfallamento dellodel schermodisplay LCD.
 
=== Luminosità e resa cromatica della retroilluminazione ===
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** AS-IPS / ES-IPS
** IPS-Pro
*LTPS - ''polisilicio a bassa temperatura'', viene realizzato tramite laser e necessita di meno componenti per la realizzazione della matrice led e delle sue connessioni.<ref>[http://it.panasystech.com/info/lcd-screen-types-advantages-and-disadvantage-20961633.html SchermoDisplay LCD, tipi, vantaggi e svantaggi]</ref>
 
== Note ==
Estratto da "https://it.wikipedia.org/wiki/Display_a_cristalli_liquidi"