Caratteristiche del monitor

Il monitor utilizzato con il personal computer è un dispositivo raster: lo schermo cioè consiste di una matrice rettangolare di pixel (picture element). Ogni pixel del monitor può assumere un colore tra quelli disponibili.

Il pixel occupa una zona quadrata, il cui lato varia da monitor a monitor. Il numero di pixel di base e il numero di pixel in altezza sono le dimensioni in pixel del monitor (per esempio 1024 x 768 pixel).

Dimensioni comuni di questa matrice rettangolare di pixel sono le seguenti

Un monitor multisync consente di modificare la dimensione del pixel (per esempio passando da 640 x 480 su tutto lo schermo a 800 x 600: in tal modo il singolo pixel diventa più piccolo).

Monitor meno recenti hanno dimensioni fisse e non modificabili, per esempio 640 x 480 pixel. Un monitor multisync può invece essere regolato indifferentemente su una qualunque delle dimensioni in pixel che supporta (e che sono supportate anche dalla scheda grafica).

Poichè le dimensioni fisiche del monitor naturalmente non variano, modificare le dimensioni in pixel del monitor significa in realtà  modificare il lato del pixel; per esempio passando da 640 x 480 pixel a 800 x 600 pixel, il lato del pixel diminuisce (perché nella stesso spazio in cui prima c'erano 640 pixel, ora ce ne sono 800).

La risoluzione (resolution) del monitor è il numero di pixel per unità  di misura (pollice o centimetro):

In memoria, ogni pixel del monitor è rappresentato con un certo numero di bit. Questo numero viene detto profondità di colore. Per esempio se ad ogni pixel sono riservati 8 bit (quindi 256 livelli) per il rosso e altrettanti per il verde e il blu, la profondità  di colore è di 24 bit (e quindi ogni pixel può assumere un colore tra 16.777.216 colori).

Il   refresh del monitor, invece, è quel che in italiano si definiva "frequenza di quadro", ovvero il numero di "fotogrammi" al secondo in gergo cinematografico.
I monitor vengono normalmente specificati per frequenze quali 56, 60, 72 o 80 Hz. 
Alle frequenze più elevate corrisponde una maggiore fluidità del movimento, tuttavia questo valore NON dipende dal monitor ma dalla scheda video del vostro PC. 
Il monitor deve solo essere in grado di sopportare il carico di lavoro imposto dalla scheda video.

Tecnologie del monitor

 Le principali tecnologie con le quali sono realizzati i monitor sono: 

Tubo a raggi catodici

La tecnologia del tubo a raggi catodici risale ai primi anni del 1900, ma è ancora molto utilizzata, specialmente dopo lo sviluppo della televisione negli anni '50 e '60. Confrontata con altri tipi di tecnologia di monitor è economica, affidabile e versatile.

L'immagine viene prodotta sulla superficie interna del tubo da uno o più fasci elettronici che colpiscono il rivestimento, costituita da una superficie fosforescente. La scansione avviene velocemente, abbastanza velocemente da dare l'impressione che si tratti di una immagine fissa.

La scansione avviene deflettendo i fasci elettronici orizzontalmente e verticalmente. Per ragioni pratiche, il raggio non può deflettere oltre 110°. La scansione inizia in alto a sinistra e avviene da sinistra a destra e dall'alto verso il basso. Quando sono colpiti dal fascio, i fosfori vengono eccitati e producono luce che illumina lo schermo.

Ogni pixel di un monitor CRT è in realtà costituito da tre minuscoli punti di materiale fosforescente che non è possibile vedere individualmente ad occhio nudo. Si tratta dei tre fosfori (niente a che fare con l'elemento chimico fosforo), uno rosso (red, R), uno verde (green, G) e uno blu (blue, B).

I tre cannoni elettronici (rispettivamente per il rosso, verde e blu) emettono tre fasci di elettroni che spazzano progressivamente l'intero raster. Quando i tre fasci colpiscono un pixel, un particolare meccanismo magnetico-meccanico con l'uso di una maschera forata (shadow mask) fa in modo che il primo fascio colpisca il fosforo R, il secondo colpisca il fosforo G e il terzo quello B.

I fosfori sono sistemati in terne circolari (Precision InLine) o in striscie verticali (Trinitron).

I tre fosfori del pixel vengono eccitati dai tre fasci di elettroni che li rendono fosforescenti (l'aggettivo "fosforescente" significa letteralmente, "produttore di luce"). I fosfori sono molto vicini per cui è impossibile distinguerli a occhio nudo, e la mescolanza dei loro colori avviene, in effetti, nell'occhio dell'osservatore (tecnicamente si tratta del processo di sintesi additiva spaziale).

Ogni pixel del monitor può dunque assumere un colore determinato da una certa luminosità  dei fosfori rosso, verde e blu. Variando l'intensità  con la quale i tre fasci elettronici colpiscono i tre fosfori, varia il colore percepito.

Se l'immagine deve essere mantenuta il fosforo necessita di essere continuamente alimentato con elettroni perché la persistenza del fosforo (il tempo in cui la luce viene messa) è breve: da 40 microsecondi a 3 secondi. Per immagini in movimento è meglio una persistenza breve, ma la persistenza lunga riduce lo sfarfallio.

Cristalli liquidi

La tecnologia CRT sta per essere sostituita dalla tecnologia dei cristalli liquidi (LCD, liquid cristal display).

I cristalli liquidi sono composti organici che possono avere sia le proprietà  dei liquidi sia le proprietà  dei cristalli: come i liquidi possono essere versati ma come i cristalli mantengono una struttura molecolare ordinata.

Le molecole nei cristalli liquidi si possono considerare disposte su livelli; i cristalli liquidi nematici ritorti (twisted nematic, "nematico" significa filiforme) hanno le molecole del livello superiore orientate ad angolo retto con le molecole del livello inferiore. Quando viene applicato un campo elettrico, le molecole si allineano parallelamente tra loro. Quindi il cristallo liquido può essere in uno di due stati: twisted on oppure twisted off. Quando il cristallo liquido è twisted on ha l'utile proprietà  di cambiare la polarizzazione della luce polarizzata di 90°, quando twisted off riflette la luce incidente.

I monitor a cristalli liquidi hanno numerosi vantaggi: alta risoluzione, uniformità  nello spazio e nel tempo (perché ogni singolo pixel può essere indirizzato separatamente e non viene influenzato dai pixel adiacenti). Inoltre sono sottili (1-2 centimetri) e leggeri, necessitano di una potenza elettrica molto bassa, non espongono l'utente ai pericoli dei raggi catodici.

Presentano tuttavia anche alcuni difetti: una risoluzione temporale molto bassa (problemi con le immagini dinamiche); bassa luminanza e basso contrasto cromatico; gamut di colore ridotto rispetto ai monitor CRT (soprattutto a causa del primario blu). Inoltre sono ancora molto più costosi dei monitor CRT (circa 200.000 lire a pollice, agosto 2000).

I principali tipi di monitor a cristalli liquidi sono

I tipi monitor a matrice passiva più usati sono TN e STN. Il monitor TN è caratterizzato da un bassissimo consumo (usa la luce ambiente per illuminare lo schermo) ed ha trovato presto applicazione nel campo dei computer portatili. Tra gli svantaggi vi sono un contrasto piuttosto ridotto e un angolo di "corretta visione" piuttosto ristretto (circa 20°), dovuti anche alla presenza dello strato di elettrodi trasparenti davanti al video.

Il monitor STN è una evoluzione del TN in cui le molecole della fase nematica (e quindi anche la luce polarizzata incidente) subiscono una rotazione di 270° invece che di 90°. I vantaggi principali sono un maggiore contrasto (circa il triplo) ed un maggiore angolo di "corretta visione" (circa il doppio) rispetto ai TN. Presentano tuttavia maggiori problemi di birifrangenza, per cui qualche volta possono verificarsi spostamenti di colore. Esistono comunque opportuni metodi correttivi che permettono di ovviare a questi inconvenienti.

Il monitor a matrice attiva (TFT, thin film transistor) è il più moderno. In questo monitor l'indirizzamento di ogni singolo pixel avviene tutto alle spalle del display stesso e i pixel sono attivati da un apposito transistor. Quindi non è più necessario porre davanti al video una serie di elettrodi: è sufficiente la presenza di una unica lastra trasparente con funzioni di "terra". Il contrasto è quattro volte maggiore rispetto agli STN e l'angolo di visuale è più ampio.

Plasma

La tecnologia al plasma si basa sulla luce fluorescente. In ogni cella del display si trova il gas, normalmente una miscela di Neon e Xenon, che in un campo elettrico modifica le proprie caratteristiche. Applicando una tensione il gas ionizza e diventa un plasma che cede luce ultravioletta non visibile. La parte esterna del pannello è ricoperta con fosfori RGB che rendono visibile la luce. Tre celle adiacenti costituiscono un pixel.

Un clock di 30 kHz è sufficiente a visualizzare una immagine senza sfarfallio. Questa caratteristica ha tuttavia effetto anche sulla visualizzazione di immagini mobili. Mentre un colore viene già acceso, l'altro non è ancora illuminato. Per minimizzare questo problema i diversi costruttori utilizzano metodi diversi.

La tecnologia al plasma consente di realizzare monitor di grandi dimensioni, la cui diagonale varia da 25" a 50" che è 1 metro e 27 centimetri. Nonostante queste dimensioni i monitor al plasma non hanno alta risoluzione: il lato del pixel non è diminuibile a piacere. Così dimensioni maggiori di 852 per 480 pixel con un PDP a 42" sono difficilmente raggiungibili. Al contrario i monitor a cristalli liquidi e CRT possono raggiungere dimensione di punto di 0.3 millimetri.