Il display si fa tondo

La maggior parte dei display Lcd si basa su transistor a pellicola sottile a matrice attiva, i cosiddetti pannelli Tft, che sono disponibili in varie dimensioni e risoluzioni. Per anni questi dispositivi erano rettangolari, con una cornice intorno all’area attiva dello schermo. Ora che la tecnologia entra a far parte di ambiti sempre più numerosi della nostra vita, ci accorgiamo che per determinate applicazioni ci sono forme migliori rispetto a un rettangolo incorniciato. I produttori di elettronica di consumo concorrono per offrire lo sfruttamento massimo dello schermo in forme il più possibile compatte. I display curvi o circolari sono molto interessanti anche per i complessi strumenti multifunzione nelle automobili. La libertà di poter utilizzare display a matrice attiva con contorni curvi potrebbe anche rivoluzionare altri ambiti di utilizzo. La prossima generazione di dispositivi digitali potrebbe assomigliare a quella dei suoi antenati analogici come mai prima d’ora. Fino a poco tempo fa gli sviluppatori di prodotti di consumo esitavano al pensiero di un display Tft nitido, brillante, affidabile e di forma circolare, a causa della mancanza di supporto da parte dei sistemi operativi. Adesso però la situazione sta cambiando. Ora, ad esempio, con Android Wear si ha a disposizione una piattaforma software con cui si possono sviluppare interfacce per dispositivi di forma circolare. Con dispositivi che corrispondono a questo nuovo elemento formale, i produttori sono sicuri di rispondere a un’esigenza di mercato. Le potenziali applicazioni sono numerose. Adesso diventano possibili gli smartphone di forma circolare. Termostati a cupola con anelli di controllo intorno allo schermo potrebbero imitare i loro antenati analogici. Sono pensabili ormai veri display rotondi con un buco fisico al centro, che renderebbero possibili sistemi portatili ibridi analogici e digitali. Nuove interfacce utenti su regolatori digitali per elettrodomestici come forni, frigoriferi e lavatrici potrebbero essere il nostro futuro. E potrebbero essere imminenti anche display per console e altri dispositivi di forma circolare. Prima però i grandi e brillanti schermi Tft curvi faranno la loro apparizione all’interno di autoveicoli. Per via dell’esperienza di Sharp e dei suoi clienti del settore automobilistico, è stata una scelta logica voler impiegare questa tecnologia rivoluzionaria in tale settore.

C’è chi nasce quadrato e si fa tondo

I display Tft a matrice attiva possono avere una serie di svantaggi che sono propri anche degli schermi a matrice passiva, tra cui il ghosting, basse frequenze di aggiornamento e cattivi angoli di visione. Negli schermi piatti si utilizzano fondamentalmente due tipi di tecnologia Tft: il silicio amorfo (a-Si) o il silicio policristallino (chiamato anche p-Si). Nella maggior parte dei display si utilizza ancora la tecnologia a-Si, lo standard attuale per i display Tft a matrice attiva di medie e grandi dimensioni. Il grado più elevato di cristallizzazione del silicio, il silicio in monocristalli, lascia passare molto facilmente gli elettroni. Il processo di produzione di questo silicio monocristallino è però difficile a causa delle basse temperature di fusione dei substrati di vetro. Anche nel silicio policristallino gli elettroni possono muoversi liberamente, perlomeno fino a quando giungono alla fine di un singolo grano di silicio. A quel punto è alta la probabilità che si disperdano. Con Ltps una parte significativa dei dati e dei gate driver di un display può essere integrata sul vetro, portando comunque ad alte risoluzioni e cornici strette. Ma la mancanza di omogeneità nel materiale limita l’utilizzo di Ltps in display di grandi dimensioni. Di conseguenza questa tecnologia Tft si ritrova soprattutto negli smartphone. Il silicio amorfo è più facile da produrre rispetto a quello Ltps, determina però una minore mobilità degli elettroni a causa della mancanza di ordine atomico a corto raggio e a lungo raggio. Di conseguenza i pannelli a-Si necessitano normalmente di Ic gate driver sul substrato nell’area della cornice esterna. Inoltre i Tft a-Si sono utilizzati anche per la fabbricazione di gate driver sul vetro per display di dimensioni piccole e medie. Per ridurre lo spessore di ogni singola cornice, di solito questi gate driver monolitici vengono posti su entrambi i lati del display.

I Tft prendono bene la curva

La tecnologia Igzo (indio-gallio-ossido di zinco), sviluppata di recente, per la prima volta è stata prodotta su vasta scala a livello mondiale da Sharp. Si utilizza in questo caso un nuovo ordine atomico che conferisce al semiconduttore una struttura cristallina trasparente davvero unica. Con la tecnologia Igzo la mobilità degli elettroni è fino a 50 volte superiore a quella con il silicio amorfo. Una migliore mobilità degli elettroni significa che i circuiti Igzo possono essere molto più stretti che nei Tft a-Si. Pannelli Tft più piccoli nello spazio attivo determinano migliori rapporti di apertura e una trasmittanza fino al 20% superiore. Ciò significa che il display può essere più efficiente e offrire una maggiore densità di pixel. Un’altra caratteristica importante dei Tft Igzo è che la dispersionè è straordinariamente bassa in confronto sia ai Tft a-Si che ai Tft Ltps. Meno dispersione significa che i pixel conservano la loro carica, in modo da poter essere attivati a intermittenza, risparmiando così ulteriore energia. I display Tft a-Si, invece, consumano continuamente energia, poiché normalmente attualizzano l’immagine con una frequenza di 60 Hz.

Con i gate driver si chiude il cerchio

Utilizzando l’efficienza pionieristica della tecnologia Igzo, Sharp ha sviluppato una nuova architettura di sistemi di display che integra i gate driver nell’area attiva del display stesso, senza compromessi in termini di prestazioni. Con gli attuali circuiti dei gate driver all’interno della matrice del transistor del pannello stesso (noti come “in-pixel gate driver module” o IP-Gdm) non è più necessario alcuno spazio ai lati dell’area attiva del display. Le cornici possono così essere eliminate e non è più necessario che i lati siano diritti. I bordi curvi di questi display free-form possono ancora essere realizzati mediante un processo convenzionale di fabbricazione del pannello. Dal momento che il circuito di pilotaggio del gate driver è integrato nell’area attiva, non c’è alcun motivo di limitare il pannello a una sola serie di gate driver. Si rendono possibili tagli interni, integrando percorsi multipli di gate.

Il cerchio di influenza

I display free-form compariranno all’interno di autoveicoli già nel 2017. Due ovvie scelte di design che potremo vedere saranno gli inserti per schermi analogici al centro di display Lcd in strumenti multifunzione e i display console centrali di forma circolare. Ma il risparmio di spazio e la libertà di design che offrono i display curvi ispireranno sicuramente la creatività dei costruttori automobilistici, portando ad altri design innovativi. Quando i primi Fpd lasceranno le catene di montaggio dell’industria automobilistica, non ci saranno più limiti al miglioramento delle prestazioni di altri dispositivi. Saranno possibili “head-mounted display” con oltre 1000 ppi. Qualsiasi dispositivo dalla forma convenzionale potrà trarre vantaggio dal fatto di potersi liberare della cornice. La maggiore densità di pixel, la bassa corrente di dispersione e l’alta trasmittanza della tecnologia Igzo costituiscono di per sé un grande vantaggio. Come parte dei display free-form, che ammettono qualsiasi forma, la tecnologia Igzo stimolerà l’innovazione in molti settori industriali. Per i dispositivi indossabili, ad esempio, si può immaginare che nell’ambito del design si affermerà una nuova massima: “non essere così quadrato”.

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