Guida monitor - Parte 4

I "Cristalli Liquidi" furono scoperti più di 100 anni fa constatando che determinate sostanze con struttura cristallina tipica di un solido, se opportunamente riscaldate, assumevano una consistenza semiliquida, pur mantenendo una struttura cristallina al proprio interno; i cristalli, ad una osservazioni microscopica, appaiono come delle piccole bacchette o, meglio ancora, filamenti ed è per questo che prendono il nome di nematici, dal greco "nemo", cioè filo. Oltre ai nematici esistono altre tipologie di cristalli liquidi, ma sono poco utilizzati nella costruzione di display LCD. In queste pagine riporterò alcuni disegni tratti da un interessante sito in lingua inglese (The PC Techonolgy Guide), che renderanno meglio interpretabili le parti descrittive.

I "filamenti cristallini" facendo parte di una sostanza semifluida sono caratterizzati da una certa libertà di movimento ed inoltre rifrangono i fasci di luce su di essi incidenti; ovvio che la rifrazione del fascio luminoso varierà a seconda dell'orientamento degli stessi. Questi piccoli "filamenti" sotto lo stimolo di un apposito campo elettrico possono modificare il proprio orientamento e di conseguenza modificare le caratteristiche del fascio di luce che li attraversava.

I monitor LCD sono costituiti da sette strati fondamentali; partendo dalla zona centrale abbiamo due pannelli di vetro che racchiudono i cristalli liquidi; questi pannelli presentano delle scanalature che vanno ad orientare i cristalli facendogli assumere una particolare configurazione ad elica (vedi immagine a lato). Tali scanalature infatti, sono disposte in modo tale che siano parallele su ogni pannello, ma perpendicolari tra i due pannelli (vedi l'immagine qui sotto riportata).

Le scanalature rettilinee sono ottenute posizionando sui due pannelli di vetro delle sottili pellicole trasparenti di materiale plastico che vengono opportunamente trattate. I cristalli venendo in contatto con le scanalature si orientano di conseguenza; le scanalature tra i due pannelli sono tra loro ortogonali, i cristalli passando da un pannello all'altro sono obbligati a subire una torsione di 90° assumendo, come detto, una configurazione ad elica.

La tecnologia ora descritta va sotto il nome di Twisted Nematic (TN), cioè cristalli nematici ruotati. I due pannelli sono tra loro molto vicini, si parla di una distanza di circa 5 milionesimi di millimetro.

Se i cristalli vengono attraversati da un fascio di luce questo segue l'andamento della disposizione dei cristalli e quindi subisce una rotazione di 90° nel passaggio da un pannello all'altro. L'applicazione di una tensione elettrica causa l'orientamento dei cristalli nella direzione del campo elettrico generato, si perde la precedente disposizione ad elica e si realizza una nuova disposizione ordinata dei cristalli in direzione verticale e non più orizzontale; la luce attraversa direttamente i cristalli senza subire la rotazione di 90° (vedi immagine allegata).Questo diverso comportamento del fascio luminoso non può essere colto dall'occhio umano se non adottando opportuni filtri polarizzanti.

Questi filtri hanno la caratteristica di far passare la luce solo lungo prefissati assi e quindi di non farla diffondere, come di consueto, a 360°; in pratica se noi andiamo ad allineare l'asse del filtro con quello delle scanalature sul vetro, la luce entra allineata con le scanalature, incontra i cristalli disposti lungo un elica ed arriva al secondo vetro allineata con i solchi li presenti e quindi il secondo filtro farà passare integralmente tutto il fascio di luce, ma se applichiamo una differenza di potenziale tale da orientare i cristalli e far passare la luce senza la caratteristica rotazione ad elica, il fascio di luce giungerà sul secondo vetro perpendicolarmente ai solchi e quindi non potendo uscire, dato che il secondo filtro lo blocca, vedremo lo schermo completamente nero (il fascio di luce viene catturato). Posizionando un elevato numero di elettrodi che generano differenze di potenziali in differenti punti dello schermo, le cosiddette celle di cristalli liquidi, 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.; gli elettrodi essendo costruiti di materiale plastico trasparente possono essere realizzati con qualunque forma.

L'evoluzione tecnologica ha permesso di rendere queste "celle" molto piccole, in pratica dei piccoli punti, aumentando di conseguenza la risoluzione degli schermi LCD, ogni punto corrisponde ad un pixel, e consentendo di visualizzare immagini complesse con buona definizione; l'ulteriore evoluzione è stato il passaggio dalle prime periferiche monocromatiche a quelle a colori.