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Due tecnologie televisive: a cristalli liquidi ed a plasma

Inserito da on 24 gennaio 2021 – 00:00No Comment

Giuffrida Farina

Quando, nell’àmbito di un discorso scientifico, analizziamo tecnologie diverse, questa diversità ovviamente include vantaggi e svantaggi dell’una rispetto alle altre. Oggi analizzeremo 2 tecnologie  TV, a Cristalli Liquidi (LCD, Liquid Crystal Display) ed a Plasma; partiamo dalle TV LCD. Qual è il principio di funzionamento d’esse? Intanto, i cristalli liquidi, base d’azione attiva degli omologhi schermi, sono sostanze in grado di modificare la propria “tenacità” (rigidità) in base alla intensità di corrente elettrica che le percorre ovvero sono sensibili alla corrente elettrica dalla quale vengono attraversate: gli atomi del cristallo liquido hanno capacità di diventare maggiormente irrigiditi o  “più sciolti”, a seconda del valore della corrente elettrica che scorre, dunque permettono, manifestando “irrigidimento” o “scioltezza”, visione di luce: nulla (buio totale), completa oppure parziale.

Lo stato della materia dei cristalli liquidi (definito “mesofase”) è intermedio tra stato solido e stato liquido, ed è caratteristico di molte sostanze organiche (la Chimica organica, in pratica è la Chimica del Carbonio e dei suoi composti); quando tali sostanze sono sottoposte a fonte termica, il riscaldamento non induce passaggio diretto dallo stato solido a quello liquido, in quanto viene a manifestarsi una sequenza di 3 fasi: solido-cristallo liquido-liquido, dunque esiste la presenza di uno stato intermedio. Nel processo inverso, partendo dalla fase liquida, sottoponendola a raffreddamento, le trasformazioni sono, in sequenza, invertite.

Singolare proprietà dei cristalli liquidi: le caratteristiche meccaniche sono simili a quelle inerenti ai liquidi (lo “scorrere fluido”,  la formazione di gocce, l’assunzione di forma del recipiente che li contiene); simultaneamente manifestano  proprietà fisiche analoghe a quelle palesate dai solidi cristallini:  resistività (ostacolo opposto al passaggio di corrente elettrica), costante dielettrica (relativa “facilità ad elettrizzarsi” ovvero ad accumulare cariche elettriche), indice di rifrazione i.d.r. (quando un determinato tipo di onde “impatta” su un mezzo, la natura d’esso ed il suo i.d.r. influenzano il valore di velocità delle onde che vengono pertanto rallentate o accelerate); per quanto riguarda l’”isotropia” e l’opposto concetto di “anisotropia”: i cristalli liquidi sono sostanze anisotrope. Cosa significa questo? Immaginiamo di tirare un piccolo lenzuolo, e di imprimere la sollecitazione secondo 3 direzioni, la orizzontale, la verticale ed una generica obliqua; intuitivamente, il lenzuolo manifesterà capacità di resistenza diversa, a seconda se verrà sollecitato in direzione orizzontale, in verticale, o in obliquo: il lenzuolo è costituito di materiale “anisotropo”, se palesasse identiche qualità in tutte le direzioni allora godrebbe del requisito di “isotropia”.

La tecnologia LCD ha inaugurato gli schermi TV piatti di elevate dimensioni; quando parliamo d’esse dimensioni, ci riferiamo alla  misura della diagonale TV, misura espressa in “pollici”: ”un pollice”  corrisponde  ad una equivalente lunghezza di 2,54 centimetri; pertanto, a titolo di esempio, 10 pollici corrispondono a 25,4 centimetri di diagonale TV. I televisori LCD si fondano su una tecnica di retroilluminazione (che consente la visibilità del pannello contenente i cristalli liquidi sollecitati dalla energia elettrica -corrente elettrica- ed assumenti diverse colorazioni), tecnica impiegante lampade alimentate da neon a catodo freddo oppure da diodi a led.

Lo schermo è diviso in celle in ciascuna delle quali trovano sede cristalli allo stato liquido le cui molecole -analogamente a quelle costituenti i liquidi- sono dotate di fluidità ed inoltre in esse permangono le proprietà ottiche dei cristalli; queste strutture molecolari  riflettono la luce in modo non omogeneo, e viene generato un determinato colore. In sostanza i cristalli liquidi, ubicati nelle singole celle, divengono colorati, la regolazione del colore d’essi genera sullo schermo l’immagine. Ok, ma la luce per fornire luminosità alla immagine sbiadita, da dove proviene? La sorgente illuminante i cristalli liquidi, originariamente era costituita da lampade fluorescenti a catodo freddo, oggi l’utilizzo di diodi a LED apporta una migliore efficienza energetica.

In definitiva, i televisori LCD emettono una luce intensa e costante, luce che passa attraverso diversi strati il cui compito consiste nel dividere tale segnale luminoso in milioni di puntini colorati. Ok, abbiamo una configurazione visibile che si è formata, ma quali problemi nascono? La TV LCD non riproduce un “nero reale”; il nero esibito è opaco e a basso contrasto, inoltre  il processo di formazione d’immagine è complesso dunque richiede tempo. Le TV LCD qualora mostrassero immagini  in rapido movimento esse apparirebbero un po’sfocate, dunque tale tecnologia non è la maggiormente idonea per, ad esempio, giochi ad alta definizione, di solito funzionanti con più fotogrammi al secondo rispetto ai fotogrammi inerenti ai  programmi normalmente trasmessi in TV.TV A PLASMA, rappresentanti la futura generazione.

Cos’è il plasma? Tre si pensa siano gli stati di aggregazione della materia: lo stato solido, quello liquido, e l’aeriforme. In realtà ne esiste un quarto: lo stato plasmatico. Se un gas venisse sottoposto ad intense scariche elettriche o se lo si portasse al raggiungimento di altissime temperature, la maggior parte dei suoi atomi ionizzerebbe  (ossia perderebbe la neutralità);in termini semplici, il plasma è un gas non neutro ovvero “elettrizzato”. I televisori al plasma utilizzano le qualità dei gas nobili (tali in quanto manifestano scarsa attitudine a legarsi con altre sostanze, da questo aspetto deriva la “nobiltà di specie” ovvero non la” non concessione del lusso”, ad altre sostanze, d’interagire con essi); c’è  una gabbia con milioni di piccoli cubi (pixel, ognuno d’essi è rivestito all’interno con un tipo di fosforo reagente all’elettricità con una luminosità di colore diverso: blu, rosso, verde) piena di gas nobile, il cui riscaldamento produce la trasformazione in plasma, che a sua volta porta l’elettricità ai fosfori, generando luminosità e dunque la figura, l’oggetto, le configurazioni che appaiono in TV; la cui resa, quando esse sono in movimento, è altissima, con “alata” nitidezza, elevata luminosità e qualità d’immagine che si traducono, per l’utente, in un costo assai più alto; ”ribaltamento della medaglia”, consumano più energia di quella richiesta dalle TV LCD di pari caratteristiche.

Relativamente al “patire la sofferenza” del fenomeno definito “burn-in”: è la tendenza a stabilizzare immagini per diverso tempo, difetto inducente aloni o macchie; le TV LCD offrono maggiore stabilità d’immagine, con quasi totale assenza di vibrazioni. Il tipico  schermo piatto presenta una dimensione d’immagine maggiore di 32 pollici. Nel 2008 Panasonic ha esibito un modello di schermo piatto che (diagonalmente) misura 150 pollici, risulta detenere  il primato mondiale nella ipotetica gara tra dimensioni di schermi piatti. Le particelle del Sole, delle Stelle, dei fulmini, sono esempi di materia allo stato plasmatico; il fuoco: quel “fiammeggiante aspetto” che  osserviamo, in realtà è  plasma, travestito da luce e calore. L’elaborazione grafica integrativa, della quale sono autore, evidenzia: i 4 stati della materia; poi, un duplice “fuoco televisivo urlante” avente dunque sembianze di volto umano; infine, ”divoratori” serpenti/piovra televisivi.

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