Autore: Adam Simmons
Ultimo aggiornamento: 31 gennaio 2020
Introduzione
Per molte persone nel mondo moderno l’umile computer è parte integrante della loro vita quotidiana. È passato dall’essere il lusso stravagante di pochi fortunati a componente essenziale della maggior parte delle aziende e un’aggiunta gradita a molte famiglie. Nonostante la crescente miniaturizzazione del computer e l’adozione di nuove forme portatili come il Tablet PC e gli integrati ‘all in one’, la potenza grezza e la versatilità del PC desktop è ancora ineguagliata. Una caratteristica chiave del moderno PC desktop che lo distingue da queste alternative prescritte e abbastanza inflessibili è l’inclusione di un’unità base (spesso una torre) con componenti che possono essere facilmente aggiornati. Un’altra distinzione è la comune inclusione di un monitor indipendente, con uno schermo opaco o lucido, che ha subito la stessa ‘evoluzione’ del resto del PC – e continuerà a farlo.
Anche se le complessità delle diverse tecnologie di visualizzazione sono spesso travisate dai produttori e mal comprese dai consumatori c’è un attributo fondamentale che è comunemente discusso: la superficie dello schermo. In contrasto con quello che succede “sotto il cofano”, la superficie dello schermo è facilmente visibile all’esterno e incarna la connessione visiva essenziale tra uomo (o donna) e monitor. A differenza dei CRT del passato, il display moderno non è limitato da una superficie di vetro dura e altamente riflettente. La natura della superficie dello schermo è molto più flessibile e assume molte forme – con vari gradi di proprietà antiriflesso o “antiriflesso”. Ma come per la maggior parte degli aspetti dei display, raramente è così semplice; ci sono alcune limitazioni alle comuni superfici ‘antiriflesso’. Esploriamo le limitazioni di alcune delle implementazioni ‘anti-riflesso’ più diffuse e guardiamo alle alternative e alla possibile direzione futura della superficie dello schermo del computer.
Schermi opachi
Una superficie opaca dello schermo comprende uno ‘strato polarizzante’ esterno che è stato reso più grossolano usando un processo meccanico e talvolta chimico aggiuntivo. I metodi comuni di fabbricazione di questa superficie includono lo ‘spluttering’ multistrato o diversi passaggi di ‘dip coating’, opzionalmente seguiti da trattamenti chimici di superficie. Anche se non è necessario esplorare le complessità di questi processi di rivestimento, considereremo il risultato finale desiderabile di questa lavorazione. Si tratta di ottenere una finitura opaca della superficie dello schermo che agisce per diffondere la luce ambientale piuttosto che rifletterla direttamente allo spettatore; una superficie liscia agisce un po’ più come uno specchio. La vasta riduzione di riflessi e abbagliamenti indesiderati dà origine a un termine sinonimo di uno schermo di questo tipo: antiriflesso. Anche se la diffusione della luce ambientale e quindi la riduzione dell’abbagliamento è desiderabile, non è una soluzione infallibile. Le proprietà ottiche della superficie funzionano in entrambi i sensi – vale a dire che anche la luce emessa dal monitor è influenzata. Inoltre c’è un certo grado di interferenza tra la luce emessa e la luce incidente diffusa. Il percorso della luce emessa (dal monitor) e ambientale (dall’ambiente) e la sua interazione con la superficie opaca dello schermo è mostrato nel diagramma qui sotto.
Mentre la desiderabile riduzione dell’abbagliamento è ottenuta dalla diffusione della luce esterna, l’immagine prodotta dal monitor è influenzata dallo stesso processo di diffusione. La luce ambientale diffusa interferisce anche leggermente con l’immagine prodotta dal monitor per esacerbare il processo. Gli effetti che questo ha sull’immagine e i benefici attribuiti alla riduzione del riverbero da una superficie opaca dello schermo sono riassunti nella tabella seguente.
| Svantaggi di uno schermo opaco | Svantaggi di uno schermo opaco |
| La riduzione dei riflessi migliora visibilità dell’immagine in aree di forte luce diretta o ambientale | Riduzione del contrasto e della vivacità dei colori |
| Potenziale riduzione dell’affaticamento degli occhi in tali circostanze, poiché non è necessario mettere a fuoco “attraverso” riflessi intensi o bagliori per vedere l’immagine | Riduzione da leggera a moderata della nitidezza – a seconda dello spessore e della stratificazione della superficie opaca, nonché del passo dei pixel del monitor |
| Polvere, grasso e sporco meno visibili | Generalmente più difficile da pulire a causa della penetrazione dello sporco e della relativa difficoltà a vedere i frutti del proprio lavoro |
| Tessitura granulosa o vaporosa evidente in alcuni casi, in particolare quando si visualizza il bianco e altri colori chiari |
Schermi lucidi
A differenza della superficie ruvida di uno schermo opaco uno schermo lucido ha uno strato polarizzante esterno molto più liscio. Invece di diffondere la luce ambientale, questa superficie liscia tende a rifletterla direttamente, causando riflessi e abbagliamenti indesiderati, in particolare sotto una forte luce diretta. D’altra parte la luce emessa dal monitor non è ostacolata da un forte processo di diffusione. E a parte i riflessi, l’immagine appare più ricca, vibrante e senza fronzoli. Le moderne pellicole polarizzanti lucide sono spesso trattate con un rivestimento chimico antiriflesso (AR) come il fluoruro di magnesio o polimeri speciali che agiscono in parte per aiutare l’assorbimento di parte della luce ambientale. Alcuni dei modelli lucidi di Samsung hanno le loro superfici dello schermo rivestite di nanoparticelle d’argento in quello che viene chiamato ‘Ultra Clear Panel’. Questo è progettato per aiutare l’assorbimento di una parte della luce ambientale in misura leggermente maggiore rispetto a un tradizionale rivestimento chimico antiriflesso senza impedire le prestazioni dell’immagine.
L’immagine qui sotto mostra come la superficie Ultra Clear Panel di un Samsung T27A950 e la superficie lucida non trattata di un laptop Dell Studio XPS15 si comportano in una giornata estiva inglese abbastanza luminosa. La nozione di estate britannica non è massicciamente importante nel contesto di questa fotografia, ma è per dire che era bello e luminoso e anche leggermente soleggiato quando le fotografie sono state scattate. Ma noioso e piovoso poco dopo. La luce entra da una finestra alla destra del monitor, ma nessuna luce solare diretta colpisce lo schermo.
Si può vedere nell’immagine sopra che i riflessi sono visibili su entrambe le superfici dello schermo in queste condizioni di luce. Il riflesso è più intenso sul Dell con un chiaro contorno della porta, della telecamera, della mano e dell’avambraccio del cameraman e della sedia rossa del computer. Sul Samsung queste caratteristiche sono meno ben definite (ovviamente la sedia non è visibile affatto perché è bloccata dal portatile). Un’altra osservazione è che l’immagine sul Samsung appare più ricca mentre quella sul Dell appare sbiancata. Entrambi gli schermi sono stati impostati su una luminosità di 160 cd/m² e in condizioni di visione scura l’immagine del Dell non appare sbiancata in questo modo – questo è causato dalla luce ambientale abbastanza forte ed è qualcosa di cui il Samsung non soffre allo stesso modo. Le superfici antiriflesso comunemente usate sui portatili includono e a volte su schermi più grandi; Dell TrueBright, ASUS ColorShine, HP BrightView e Sony Xbrite. Questi producono un’immagine più scura alla riflessione rispetto al Dell non trattato.
Nonostante questa leggera riduzione dei riflessi e l’effetto di oscuramento, il pannello Ultra Clear è ancora una superficie molto lucida. Quando si visualizzano i neri e i colori scuri (o anche i colori chiari se la luce ambientale è abbastanza forte) i riflessi sono ancora un problema e l’illuminazione ambientale deve essere controllata più attentamente. Le persone possono suggerire di alzare la luminosità per aiutare a combattere questo problema, ma la luminanza relativa delle aree scure (in particolare i neri) è considerevolmente inferiore a quella delle aree chiare, indipendentemente dall’impostazione della luminosità. Se non fosse chiaro dall’immagine mista qui sopra, non vi illuderete che questo sia qualcosa di diverso da una superficie lucida dello schermo quando il monitor è spento. Questo può essere visto nella fotografia qui sotto, che è stata di nuovo scattata in una luminosa giornata estiva. Si noti che l’immagine riflessa della stanza sul Samsung è un po’ più scura che sul Dell, ma gli oggetti hanno ancora dettagli distinti.
Alcuni schermi usano un trattamento antiriflesso opaco molto leggero per la superficie dello schermo. Hanno un valore di haze molto basso, intorno al 2-4%. Questo descrive il livello di diffusione della luce da parte della superficie dello schermo, con la maggior parte delle superfici opache regolari dello schermo che hanno un valore di haze del 25% o superiore. Tali schermi possono quindi essere classificati come lucidi in quanto le loro proprietà di emissione e riflessione della luce si allineano più da vicino a una superficie lucida con una leggera pellicola antiriflesso. Il tipo di trattamento descritto sopra. Una minoranza di produttori (in particolare Apple con la sua precedente serie ‘LED Cinema Display’) sceglie di rinunciare a qualsiasi trattamento antiriflesso e di includere vetro non trattato altamente riflettente come superficie più esterna. Questo viene fatto in gran parte per ragioni estetiche, dato che non c’è alcun vantaggio rispetto a una superficie antiriflesso adeguatamente trattata per quanto riguarda la qualità dell’immagine. In generale, la quantità di luce riflessa da qualsiasi superficie antiriflesso o a bassa foschia è ridotta rispetto a una superficie lucida non trattata. Il principio dietro la superficie lucida dello schermo è esplorato nel diagramma qui sotto, che considera sia la luce ambientale che la luce emessa dal monitor stesso.
Anche se la riflessione della luce ambientale può essere ridotta dall’uso di un rivestimento antiriflesso o molto leggero non viene completamente eliminata, specialmente dove la luce è forte o l’immagine è scura. Se il monitor è impostato su una luminosità ragionevole, i livelli di luce ambientale sono relativamente bassi e poca luce cade direttamente sullo schermo, i riflessi non dovrebbero essere un problema. Poiché la luce emessa prende un percorso più diretto e non è diffusa da una superficie opaca, si lascia un’immagine più “pulita” e vibrante che può essere pienamente apprezzata in queste condizioni. Gli attributi positivi e negativi di una superficie lucida dello schermo sono riassunti nella tabella qui sotto.
| Svantaggi di uno schermo lucido | Svantaggi di uno schermo lucido |
| Riduzione dei riflessi in certe condizioni di luce rispetto a una superficie lucida non trattata | I livelli di luce ambientale forte e la luce diretta che cade sul monitor possono causare fastidiosi riflessi e ‘sbiancamento’ dell’immagine |
| Pulizia più facile grazie alla minore penetrazione dello sporco e alla maggiore visibilità di grasso e sporco | Potenzialmente maggiore affaticamento degli occhi a causa della difficoltà di mettere a fuoco l’immagine attraverso i riflessi |
| Generalmente maggiore estetica -purché lo schermo sia tenuto pulito | Polvere, grasso e sporco più visibili – specialmente quando il monitor è spento. Pulizia di routine necessaria |
| Immagine più ‘pulita’ senza foschia o granulosità | |
| L’emissione diretta di luce migliora il contrasto e la vivacità dell’immagine |
Una soluzione a metàsoluzione a metà strada
Alcuni produttori offrono un compromesso tra i due – un tipo di superficie che è spesso soprannominata ‘semi-lucida’. Queste superfici sono in realtà opache, ma sono irruvidite un po’ o molto meno, dando loro un aspetto più liscio e rendendo la diffusione della luce più debole. In altre parole, hanno un valore di foschia relativamente basso. Il produttore di pannelli AU Optronics usa una superficie di questo tipo su alcuni dei suoi moderni pannelli VA, che hanno un valore di haze del 13-18% (notevolmente inferiore al 25% di un tipico schermo opaco). Questo migliora la vivacità e la chiarezza dell’immagine e riduce notevolmente la grana visibile sui colori bianchi e chiari. Non porta il livello di chiarezza vibrante o offre la stessa sensazione visiva di un monitor lucido, ma certamente riduce la diffusione della luce emessa e migliora queste caratteristiche rispetto alle superfici opache con foschia più alta. Il leggero svantaggio che ne consegue è che la luce dell’ambiente che colpisce le superfici dello schermo è anche ridotta meno, aumentando leggermente l’abbagliamento. I riflessi sono davvero un non-problema nella maggior parte delle condizioni di illuminazione e le cose sono certamente migliori in questo reparto rispetto ad una superficie dello schermo lucida. L’immagine qui sotto mostra l’abbagliamento e le caratteristiche riflettenti di un BenQ EW2420 con una superficie opaca low-haze (posteriore) rispetto a un laptop Dell Studio XPS15 con una superficie dello schermo lucida TrueLife (anteriore). Questa fotografia è stata scattata in una giornata luminosa di fine primavera con la luce del sole che entra dalla finestra a destra.
Sul portatile Dell si può vedere un riflesso chiaro e speculare con la porta, il muro, la sedia e la tastiera del portatile chiaramente visibili. Sul BenQ si può vedere un riflesso sfocato della porta, il retro del portatile e la mano del cameraman. Una volta che lo schermo è acceso questo leggero riflesso cessa di essere un problema. La luce diretta che cade sullo schermo può ancora causare fastidiosi riflessi, ma queste condizioni di visione sono spesso problematiche anche per le superfici opache più resistenti. L’immagine qui sotto mostra il BenQ EW2420, in condizioni di luce simili alla prima fotografia, che visualizza uno sfondo misto del desktop a 160 cd/m². Non è più possibile vedere gli oggetti riflessi sullo schermo.
Samsung ha introdotto una simile superficie dello schermo ‘very light matte’ (low-haze) nei suoi monitor PLS (Plane to Line Switching) della serie SA850 ed è stata usata anche su modelli più recenti, compresi alcuni modelli PLS e VA curvi. La superficie fa uso di un nuovo substrato di vetro elaborato per dare un valore di foschia di circa il 18%, che è notevolmente inferiore al 24-28% tipico di un monitor TN Samsung con superficie opaca. La struttura della superficie dello schermo è anche più liscia grazie al processo utilizzato. Il risultato finale è che l’immagine e le caratteristiche di gestione dei riflessi sono a metà strada tra una superficie opaca “regolare” e una superficie lucida. L’immagine qui sotto confronta il S27A850D (con una superficie dello schermo a bassa opacità) con il Samsung 2030BW (superficie dello schermo opaca regolare) con entrambi gli schermi spenti. Sul S27A850D si può vedere il contorno delle finestre di fronte allo schermo, mentre sul 2030BW si può vedere qualche leggero riflesso alla periferia ma nessun riflesso. Quando l’S27A850D è acceso a una luminosità ragionevole questo generalmente non è un problema, come per i modelli BenQ.
Una soluzione simile è usata su alcuni dei pannelli AH-IPS di LG, compresi i modelli 2560 x 1440 e 3440 x 1440. I pannelli AHVA di AUO (come il BL2710PT e il BL3201PT/PH) hanno un valore di haze ancora più basso che si trova abbastanza vicino a quello dei loro pannelli VA (13-16%). La chiarezza e la relativa scorrevolezza dell’immagine su questi è eccellente. Alcuni modelli, in particolare da HP con il loro trattamento ‘Low Haze Enhancement’ e vari modelli Philips come il BDM4350UC (sotto), usano trattamenti di foschia molto bassi, in genere intorno all’1 – 5% di foschia. Questi forniscono un’immagine che è simile a una soluzione completamente lucida, dando anche quell'”aspetto bagnato” quando la luce ambientale colpisce la superficie, ma con un riflesso significativamente ridotto. Si noti che l’immagine qui sotto è stata scattata in una stanza luminosa, ma i riflessi appaiono abbastanza morbidi. In condizioni un po’ più fioche, i riflessi che potrebbero essere fastidiosi su uno schermo ‘completamente lucido’ sono smorzati al punto da diventare invisibili e confondersi nell’immagine.
E’ importante notare che anche la struttura della superficie dello schermo è importante e ci sono alcuni modelli che sono in controtendenza rispetto alla ‘morbidezza dell’immagine’ che ci si aspetta dai loro valori di haze. Buoni esempi potrebbero essere alcuni pannelli IPS da 23.6 – 27″ di tipo ‘4K’ UHD (3840 x 2160) come quelli usati sul Dell P2415Q o ASUS PG27AQ. Questi sono leggermente opachi antiriflesso (valore di foschia relativamente basso), che preserva la vivacità e la chiarezza dell’immagine, ma non hanno una struttura superficiale particolarmente liscia. Questo è abbastanza evidente quando si visualizzano contenuti più leggeri, in quanto appaiono granulosi. Alcuni nuovi pannelli ‘AD-PLS’ e ‘AH-IPS’ (inclusi quelli con risoluzione 1920 x 1080 e 1920 x 1200) hanno superfici dello schermo opache relativamente leggere, anche se i valori di haze (~25%) sono condivisi da alcuni modelli con superfici dello schermo notevolmente più granulose. I pannelli 21:9 della LG con risoluzione 2560 x 1080 hanno un valore di haze simile e una texture superficiale incredibilmente liscia e ‘non granulosa’.
Superfici dello schermo future
Come esplorato in questo articolo, la riduzione del bagliore e del riflesso su un monitor è un’arma a doppio taglio e deve essere finemente bilanciata per evitare conseguenze indesiderate. La superficie ideale dello schermo sarebbe quella che non interferisce con la trasmissione della luce, ma allo stesso tempo è efficace nel ridurre l’impatto della luce ambientale che colpisce la superficie dello schermo. Già nel 2003 il produttore di pellicole ottiche MacDermid Autotype ha dimostrato un nuovo rivestimento di pellicola che aveva proprio questo scopo. La pellicola, che è stata sviluppata in collaborazione con il Fraunhofer Institute of Solar Energy, è stata battezzata Autoflex MARAG (MothEye AntiReflection AntiGlare). È stato progettato per imitare la nanostruttura affusolata degli occhi delle falene (sotto) e la capacità di queste strutture di massimizzare lo sfruttamento della luce con una riflessione minima – come le falene notturne hanno bisogno di operare in bassi livelli di luce senza che la riflessione della luce sulla superficie dell’occhio dia via la sua posizione ai predatori.
Il film offrirebbe apparentemente un’eccellente chiarezza di immagine paragonabile alle attuali superfici antiriflesso (lucide) mentre combatte l’abbagliamento da tutte le fonti esterne, compresa la luce solare diretta. È stato affermato che la superficie esterna rifletterebbe meno dell’1% della luce – il che è davvero molto impressionante. Secondo le nostre comunicazioni con MacDermid Autotype, la ricerca e lo sviluppo per questa particolare pellicola MARAG è stata completata e nel 2009 è stata rilasciata una gamma limitata di dispositivi portatili che utilizzavano questa tecnologia. Non è stato visto nei monitor. Anche altre aziende hanno applicato principi simili per creare le proprie pellicole “occhio di falena”. Il più notevole è il filtro usato sul Philips 46PFL9706H, che era un premium TV LCD da 46″. Sfortunatamente il processo MARAG, che è apparentemente più intricato delle superfici “occhio di falena” di altri produttori, non è stato un successo commerciale, in gran parte a causa dell’alto costo di sviluppo anche di piccole aree di una tale pellicola. Il processo potrebbe essere applicato a pellicole di 800 x 600 mm e sarebbe adatto all’uso sui monitor dei PC. Tuttavia, non era possibile sviluppare una pellicola di queste dimensioni con un’alta qualità della superficie a un prezzo competitivo. Di conseguenza, la pellicola MARAG stessa è stata interrotta a partire dal 2009. Ma l’azienda ha continuato a sviluppare una serie di superfici per schermi antiriflesso e a bassa foschia, utilizzando principi simili, che potrebbero essere applicate ai monitor.
Un’altra eccellente innovazione che potrebbe prestarsi bene ai display dei computer è stata sviluppata dall’azienda giapponese Nippon Electric Glass (NEG). Il cosiddetto ‘vetro invisibile’ consiste in un pezzo di vetro estremamente sottile rivestito su entrambi i lati con un materiale antiriflesso (AR) altamente efficiente. Il materiale è stratificato con 30 fogli di pellicola ultrasottile, ogni foglio di pochi nanometri di spessore, e secondo quanto riferito permette una trasmissione della luce del 99,8% attraverso il vetro mentre riflette solo lo 0,1% della luce su ogni lato. Questo si confronta favorevolmente con l’8% di riflettanza per lato di una tipica lastra di vetro e si traduce in un pezzo di vetro che, a tutti gli effetti, appare invisibile.
Quando abbiamo contattato NEG a proposito di questa tecnologia nel 2011, hanno dichiarato che era in fase di ulteriore perfezionamento prima di considerare qualsiasi tipo di disponibilità commerciale. Il processo è stato ritenuto troppo costoso anche per fogli relativamente piccoli per essere considerato economicamente fattibile, per non parlare dei fogli più grandi che potrebbero essere utilizzati su uno schermo di computer. Tali applicazioni sono state e forse sono ancora considerate con attenzione. Quindi si spera che il processo di stratificazione possa essere applicato a qualcosa di adatto ad essere usato come strato polarizzante per monitor. La trasmittanza della luce attraverso il rivestimento è eccellente e una volta che i materiali e i processi saranno perfezionati ci dovrebbe essere un reale interesse commerciale per questo rivestimento.