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Aula Didattica "G. Taliercio"
I componenti hardware del Personal Computer
a cura di Andrea Berto

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9. Monitor e display

Vista la velocità di evoluzione della tecnologia del personal computer, è difficile considerare qualche componente del PC come un investimento. Tuttavia, il monitor del PC è l'unica parte del personal computer che effettivamente mantiene il suo valore e gode di una certa durata nel tempo. Un monitor di buona qualità durerà per anni e verrà usato con diverse generazioni di PC. Quando si deve decidere quando investire nel monitor per il PC, occorre considerare diversi fattori.

  • Tipo. Sebbene vi siano differenze tra monitor dello stesso tipo, come monitor a colori o monocromatici, diverse risoluzioni, dimensioni dei dot pitch e così via la scelta principale è tra un tradizionale display CRT e un display LCD (ossia a cristalli liquidi) digitale piatto dell'ultima generazione.

  • Dimensioni. Le dimensioni hanno un rapporto stretto con la capacità del monitor, soprattutto influiscono sulla comodità di lavorare con esso. Si può applicare al monitor un principio valido in molti campi, più grande è meglio è. Molti esperti sono convinti che, con la tecnologia odierna, non si dovrebbe mai usare un monitor CRT da meno di 17 pollici o un monitor LCD con una risoluzione inferiore 1024x768.

  • Costo. Il buget è una considerazione molto importante quando si acquista un monitor nuovo. Se non si possono spendere più di circa 450 euro allora è meglio dimenticarsi dei display LCD fino a quando il loro prezzo non calerà. Se invece si dispone di fondi relativamente illimitati, le scelte e i confronti che si possono fare sono tanti.

Monitor CRT

Fino a poco tempo fa, le offerte di sistemi PC standard consideravano solo i display CRT. Ultimamente, invece, sempre più PC vengono offerti con display piatti. Dato che i prezzi continuano gradualmente a scendere, molti esperti del settore ritengono che il display CRT sarà presto sostituito dal display piatto su tutti i PC standard e sarà disponibile solo come opzione. D'altra parte, però, sempre secondo loro il floppy doveva essere obsoleto già da vari anni, il che invece non si è avverato.

Un display CRT presenta alcuni vantaggi rispetto ai display LCD. È brillante, ben illuminato, conveniente e offre eccellenti qualità di colore e grafica. Un display CRT utilizza la stessa tecnologia comune alla televisione. Il tubo catodico è un tubo di vetro a forma di imbuto che utilizza dei cannoni elettronici per accendere (o come si dice in gergo tecnico, "eccitare") gli elementi di fosforo sul retro del vetro dello schermo. I fosfori illuminati si uniscono per formare immagini e movimenti che risultano visibili all'utente attraverso lo schermo del CRT. L'utente vede i fosfori attraverso una singola lastra di vetro; ecco perché il monitor è così luminoso e risulta facile da vedere da una posizione angolata.

Display piatti

Se lo spazio sulla scrivania o sul tavolo di lavoro è limitato e si ha bisogno di un monitor per il PC, un display piatto è probabilmente la soluzione migliore. La qualità più importante che contribuisce alla diffusione dei display LCD è la loro dimensione, ossia la profondità. Un normale display CRT, specialmente quelli più grandi utilizzati oggi, è profondo circa 30 cm e occupa quindi uno spazio considerevole sulla scrivania. I display LCD piatti normalmente sono profondi solo pochi centimetri, compresa la base, il che li rende perfetti per le scrivanie piccole, gli stanzini o i luoghi in cui un grande monitor CRT inciderebbe negativamente sull'estetica o sull'arredo. Persino i nuovi PC che vengono integrati nell'involucro di un display piatto sono profondi pochi centimetri.

I display piatti sono retroilluminati, ossia la sorgente di luce del display attraversa diversi strati di filtri e vetro prima di diventare visibile. Ecco perché i display LCD sembrano meno luminosi di un display CRT e meno leggibili da una posizione angolata. I display LCD però sono digitali, ossia in grado di riprodurre le immagini in modo più preciso, in particolare per quanto concerne i colori.

Confronto tra gli schermi piatti e i display piatti.

Molti fanno confusione tra lo schermo piatto e display piatto. Come già detto precedentemente, i display piatti sono display che usano la tecnologia LCD per riprodurre le immagini su uno schermo. Per contro, un monitor a schermo piatto è un tipo di monitor CRT dotato di uno schermo piatto e quadrato, a differenza del tipo di monitor più comune, che ha lo schermo di vetro curvo.

Il pannello di vetro frontale di un monitor CRT standard è come una sezione di sfera, curvata sia in orizzontale sia in verticale. Questo colloca ogni elemento di fosforo alla stessa distanza dai fasci elettronici, eliminando la distorsione lungo i bordi del display che può essere comune nei display CRT a schermo piatto. Gli elettroni su un display a schermo piatto devono compiere un percorso più lungo; di conseguenza, sono più sfocati e arrivano poco dopo di quelli situati nella posizione centrale dello schermo dello schermo, il che li fa apparire leggermente distorti.

>Alcuni display, come il CRT Sony Trinitron, raggiungono un compromesso con un tubo catodico simile alla sezione di un cilindro, curvo in orrizzontale ma verticalmente più piatto. Questo consente allo schermo di essere più piatto, anche se a volte l'immagine può sembrare concava. Molti dei monitor CRT più recenti hanno gli schermi con la curvatura a sfera molto grande, il che fa sembrare piatto lo schermo. Anche questi CRT hanno migliorato la messa a fuoco del fascio elettronico, che può andare più lontano. Altri monitor, inoltre, sono dotati di una lastra di vetro speciale posta davanti al tubo catodico per rimuovere otticamente la distorsione in prossimità del bordo del display a schermo piatto.

Il display piatto evita tutto questo illuminando ogni pixel in modo uniforme dal retro ed eliminando la necessità di uno schermo curvo o di effetti ottici.

Dimensione dei display CRT

Le dimensioni dei monitor CRT sono indicate nelle cosidette dimensioni nominali: quelle più comuni sono 15 pollici, 17 pollici, 19 pollici e 21 pollici. Questo però è la dimensione del CRT misurata in diagonale da un angolo in alto all'angolo inferiore opposto, compreso il case (allo stesso modo viene misurata la dimensione di un televisore). Su un monitor CRT, il case comprende la cornice frontale (la plastica attorno al bordo del display), che copre una piccola porzione del display per fissarlo nella sua sede. La cornice riduce l'area del CRT che può essere visualizzata per circa un pollice tutto intorno al bordo del monitor. La maggior parte dei produttori di monitor è chiara a questo proposito, e normalmente riporta la dimensione visualizzabile del monitor assieme quella normale.

La dimensione visualizzabile di un display CRT di 17 pollici è in realtà è leggermente inferiore a 16 pollici. Quando si confrontano dei monitor, è consigliabile confrontare la dimensione dell'immagine visualizzabile invece della dimensione nominale dello schermo. Può sorprendere il fatto che un monitor piccolo possa essere più conveniente quando si confronta il prezzo per pollice di schermo visualizzabile. La Tabella qui sotto illustra quanto detto elencando le dimensioni nominali e visualizzabili medie dei monitor CRT in pollici.

Dimensione nominale

Dimensione visualizzabile CRT

Dimensione visualizzabile CRT

14

13,2

14

15

13,8

15

17

15,9

17

19

18

19

21

19,8

21

Le immagini visualizzate sul monitor di un PC sono create da uno schema (pattern) di punti, in modo molto simile alle fotografie di un giornale. I punti presentano diverse sfumature di chiaro o scuro in modo che gli occhi possano formare un'immagine visiva con essi. Il tubo del monitor CRT crea questi punti con fosfori sul retro dello schermo usando dei metodi di mascheratura che isolano ogni punto in modo che possa essere illuminato da un cannone elettronico.

Un monitor monocromatico ha dei fosfori di un colore solo; pertanto, quando i punti al fosforo sono illuminati, l'immagine del testo e della grafica è di un solo colore su uno sfondo che contrasta. Normalmente lo sfondo è nero e il colore di visualizzazione è verde, ambra o bianco.

L'immagine prodotta su un monitor a colori viene creata da piccoli triangoli di punti di fosforo illuminati chiamati pixel (termine derivato dalla contrazione dell'espressione inglese “picture elements”). Nel tubo catodico, un terzo dei punti è rosso, un terzo è verde e un terzo blu. Questi punti di diverso colore sono intervallati uniformemente sullo schermo in modo che un punto di ogni colore possa essere raggruppato con un punto di ciascuno degli altri colori per formare un triangolo o un pixel.

Un CRT a colori ha tre cannoni elettronici usati per accendere i fosfori in ogni pixel. Le combinazioni e le intensità usate per illuminare i fosfori definiscono l'immagine prodotta sullo schermo. I cannoni elettronici passano sopra i pixel da un lato all'altro una riga per volta, per creare o aggiornare l'immagine visualizzata.

I display LCD sono di due tipi: a matrice passiva e a matrice attiva. Un display a matrice passiva ha uno strato di cristalli liquidi su una griglia (matrice) di fili. Quando si applica la corrente alle intersezioni dei fili, i diodi (pixel) s'illuminano. Una matrice passiva aggiorna il display applicando la corrente ai pixel a una frequenza di aggiornamento fissa. I display a matrice attiva controllano singolarmente ogni elemento LCD (diodo) con uno o più transistor che aggiornano di continuo ogni elemento del display.

Risoluzione

Il numero di pixel su un monitor, CRT o LCD, determina il livello di dettaglio che può essere usato per creare un'immagine. Man mano, che il numero di pixel cresce, la risoluzione dell'immagine che un monitor può produrre migliora. Il numero di pixel su un monitor è la sua risoluzione, che viene espressa con il numero di pixel su ogni riga del display e per il numero di righe di pixel sul display. Per esempio, la risoluzione VGA standard è 640x480. Questo significa che il monitor ha 640 pixel disposti orizzontalmente su ogni riga di pixel e 480 righe di pixel in verticale. Un monitor di questo tipo utilizza 307.200 pixel per creare le immagini visualizzate. La Tabella riporta le risoluzioni più comuni supportate dai monitor odierni.

Risoluzione

Pixel totali usati

640x480

307.000

800x600

480.000

1024x768

786.432

1280x1024

1.310.720

1600x1200

1.920.000

Risoluzione dei monitor

I monitor di dimensione più grande, come 19 e 21 pollici, hanno difficoltà a visualizzare le risoluzioni basse, mentre nella maggior parte dei monitor piccoli, per esempio da 14 o 15 pollici, le risoluzioni più alte non hanno la qualità di immagine desiderata. È sempre meglio fare in modo che il monitor e la sua risoluzione corrispondano alle proprie necessità. La maggior parte dei monitor grandi che supportano in modo nativo le risoluzioni elevate è anche in grado di usare le risoluzioni inferiori, anche se non bene, impiegando meno pixel per produrre la visualizzazione. I display LCD hanno quasi tutti delle risoluzioni fisse e se si utilizza un'altra risoluzione più alta o più bassa, la qualità dell'immagine ne risente. Laddove il monitor CRT può ingrandire o ridurre un'immagine, in base alla risoluzione utilizzata, i display LCD non sono altrettanto versatili. Per come sono costruiti, gli schermi LCD hanno delle risoluzioni naturali impostate in base al numero di pixel fisicamente presenti su ogni riga del display. Ecco perché un display LCD deve spesso ridurre la dimensione dell'area dello schermo per riprodurre le immagini alle risoluzioni. più basse di quella naturale. Per esempio, un monitor LCD da 12,1 pollici (risoluzione 800x600) ha 800 pixel su ogni riga del suo display. Se si modifica la risoluzione in 640x480, non è possibile rappresentare in modo uniforme 640 pixel con 800 pixel e produrre del testo o delle immagini chiare. Quindi, l'area di visualizzazione dell'immagine viene ridotta a 10,4 pollici per l'immagine da 640x480. Tuttavia, con il crescere della risoluzione naturale e della dimensione dello schermo, diventa più facile riprodurre le risoluzioni basse nell'area dello monitor standard. La Tabella più sotto riportata illustra come i display LCD si adattano alle risoluzioni diverse della loro risoluzione naturale. Nella tabella piccola significa che la visualizzazione è ridotta, intera significa che la risoluzione è naturale, mentre lineare significa che l'utente deve scorrere in alto e in basso e verso destra e sinistra per vedere tutta l'immagine visualizzata.

Risoluzione naturale

640 X 480

800 X 600

1024 X 768

640x480

Intera

Lineare

Lineare

800x600

Piccola

Intera

Lineare

1024x768

Piccola

Piccola

Intera

Risoluzione dei monitor LCD

Le dimensioni degli schermi LCD elencati normalmente sono precise, quindi un display LCD da 15 pollici è più vicino nella dimensione di immagine visualizzabile a un CRT da 17 pollici rispetto a un CRT da 15 pollici.

Le schede video

In generale, la scheda video elabora i dati grafici prodotti dal software in esecuzione sul PC e li prepara per essere impiegati dal monitor convertendoli da dati digitali in segnali analogici. La scheda video invia i dati usati dal monitor per aggiornare l'immagine visualizzata o rinnovarla mentre cambia.

Scheda video, scheda grafica e scheda acceleratrice sono tutti nomi della scheda montata all'interno del PC che è responsabile della generazione dei segnali che dicono al monitor che cosa visualizzare. La scelta della combinazione di scheda video e monitor richiede una certa attenzione. Questi due dispositivi devono essere compatibili in termini di segnale usato per comunicare con il monitor, tipo di connettore usato per collegarli, standard video supportati e velocità.

Display a cristalli liquidi (LCD)

I display a cristalli liquidi (LCD Liquid Crystal Display) sono usati in molti prodotti, come gli orologi da polso, i forni a microonde, i lettori CD e persino i monitor per PC. Praticamente tutti i monitor piatti PC attualmente in commercio hanno uno schermo LCD. Lo schermo a cristalli liquidi è molto diffuso perché è più sottile, leggero e richiede meno potenza di qualsiasi altro tipo di display, specialmente rispetto a un CRT.

I monitor LCD hanno spesso prezzi superiori a quelli dei monitor CRT, in quanto la loro fabbricazione è più costosa. Per aumentare la dimensione dello schermo LCD, occorre aggiungere altri transistor. Con il crescere del numero dei transistor in un display, aumentano anche le probabilità che vi siano dei transistor difettosi. I produttori scartano oltre il 40% degli LCD dalla linea di produzione, il che influisce direttamente sul prezzo di vendita.

Cristallo liquido

Sebbene il nome sembri quasi un ossimoro, il cristallo liquido è un materiale che si colloca a mezza via tra un solido e un liquido. I cristalli normalmente sono dei solidi duri come la roccia, leggermente opachi, ma il cristallo liquido viene creato applicando calore a una sostanza adatta a modificare la forma da solido a liquido. Non occorre molto calore in più per trasformare il cristallo liquido in un liquido completo; ecco perché i cristalli liquidi sono sensibili ai cambiamenti di temperatura; questo è ciò che li rende perfetti per termometri e altri tipi di sensori. Ecco perché i computer portatili non funzionano bene dopo essere stati esposti al freddo o al caldo a lungo.

Esiste più di un tipo di cristallo liquido, ma i display dei computer usano quelli di tipo TN (twisted Nematic), che sono cristalli a forma di asta ritorti nel senso della lunghezza. Quando una corrente elettrica viene applicata a un cristallo TN, esso inizia ad aprirsi in modo prevedibile. Applicando una quantità di elettricità sufficiente, il cristallo TN si distenderà completamente. Questi sono i cristalli usati nei monitor LCD piatti.

Senza entrare troppo in ambito tecnico, i cristalli TN sono collocati su due strati di filtri di vetro polarizzato. Se non viene applicata elettricità al cristallo, la luce passa attraverso il primo filtro di vetro e giunge fino all'ultimo. Quando si applica l'elettricità a una zona del filtro, i cristalli TN in quella zona iniziano a distendersi, bloccando il percorso della luce e creando una zona oscura sul display.

Il display a cristalli liquidi

Il display è costruito da strati di diversi materiali, tutti progettati per avere un ruolo nell'uso della luce al fine di creare un'immagine sul display. Gli strati di uno schermo LCD sono quelli sottoelencati (dal basso verso l'alto).

  • Specchio. Il retro del LCD è uno specchio che riflette la luce.

  • Pellicola polarizzante. Una lastra di vetro rivestita con una pellicola polarizzante sul retro.

  • Elettrodo. Il piano di elettrodi comune per il gruppo. Gli elettrodi in un LCD sono trasparenti.

  • Cristallo liquido. Uno strato di cristallo liquido TN.

  • Elettrodo. Uno strato di vetro con uno o più piccoli elettrodi collegati.

  • Pellicola polarizzante. Un altro strato di pellicola polarizzante perpendicolare rispetto all'altro strato di pellicola polarizzante.

Quando non passa corrente attraverso il gruppo LCD, qualsiasi luce che entri dal lato anteriore passerà allo specchio e sarà riflessa fuori dal gruppo. Quando però si applica elettricità agli elettrodi, i cristalli liquidi si distendono e bloccano il passaggio della luce. Il risultato è che le zone in cui è stata applicata l'energia appaiono come zone oscurate o nere, osservando il pannello LCD da davanti.

In un LCD semplice, come quello di un orologio da polso, uno strato superiore di elettrodi forma tutte le sezioni usate per creare i numeri da visualizzare. Quando gli elettrodi sono “eccitati” secondo un certo schema, il cristallo liquido si scurisce e chi osserva vede l'ora.

Sorgenti di luce di un LCD

I cristalli liquidi non producono luce, quindi qualsiasi sorgente luminosa deve essere esterna. Esistono due tipi di sorgenti di luce LCD: riflessive e trasmissive. Un LCD riflessivo riflette la luce che entra attraverso i suoi filtri polarizzati usando solo la luce disponibile nel suo ambiente. Un LCD trasmissivo, che è il tipo usato nei computer portatili e nei monitor piatti, incorpora degli elementi di retroilluminazione. La maggior parte dei display per computer è illuminata con tubi fluorescenti incorporati attorno ai bordi e qualche volta dietro il panello LCD.


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