Display/ GLV, tutta un'altra visione

Si chiama GLV e promette di rivoluzionare, nel giro di pochi anni, la qualità visiva di monitor, TV e maxi-schermi. Ancora una volta di mezzo c'è Sony che potrebbe aver trovato nella GLV un buon erede del Trinitron


Mentre qualche tempo fa ci domandavamo se i monitor LCD fossero davvero pronti per conquistare il mercato di massa (e vale la pena, per chi ancora non lo avesse fatto, leggere le conclusioni nell’articolo ” Monitor/ Quando LCD è meglio di CRT “), oggi presentiamo una tecnologia che potrebbe davvero rivoluzionare, nei prossimi anni, il panorama dei display.

La tecnologia di cui andremo a parlare si chiama GLV, Grating Light Valve, e premetto subito che nulla ha a che fare con quella Trinitron se non per il fatto che c’è di mezzo Sony. GLV, al pari di quella LCD e al plasma, è infatti una tecnologia del tutto differente ed alternativa a quella CRT. Il riferimento che nel titolo si è voluto fare al Trinitron lo si capirà a breve: prima vediamo come si sia arrivati a parlare di GLV.

La tecnologia CRT (Cathode Ray Tubes) in tutti questi anni si è evoluta moltissimo portando alla costruzione di monitor con schermi pressoché piatti e con tubi catodici di lunghezza sempre più contenuta. Una delle più grandi evoluzioni nel settore dei monitor CRT risale al 1968 e si chiama Trinitron.

Come molti ignorano, la tecnologia Trinitron non fu inventata di sana pianta da Sony ma deriva da un nuovo tipo di display CRT progettato agli inizi degli anni ’60 da un americano e conosciuto come Lawrence Tube (dal nome dell’inventore). Questa tecnologia, che riscontrò ben poco interesse da parte degli allora produttori di televisori, venne invece adocchiata da Sony, che diversi anni più tardi, ed esattamente nel 1968, la commercializzò con il nome di Trinitron.

La tecnologia Trinitron ha contribuito a rendere i monitor sempre più piatti, sebbene i prodotti che la utilizzano mantengono una lieve curvatura sul piano orizzontale, come in una sezione cilindrica. Oggi questi limiti sono stati superati da nuove tecnologie, tutte in qualche modo ispiratesi o direttamente derivate dalla Trinitron, che hanno permesso di arrivare a schermi realmente piatti su entrambi i piani dello spazio.

Nella prossima parte dell’articolo diamo un rapido sguardo alla tecnologia CRT così che si possa poi meglio capire la novità della GLV: per chi non fosse interessato, ho avesse già conoscenze sufficienti in materia, può tranquillamente saltare alla terza parte dell’articolo.


Come molti sapranno, un monitor CRT contiene un tubo di vetro sotto vuoto al cui interno tre cosiddetti “cannoni” sparano ciascuno un fascio di elettroni (chiamato “pennello elettronico”) che colpisce uno schermo fosforescente accendendo dei punti, detti “pixel”, che formano poi l’immagine a schermo. Ognuno di questi punti contiene tre fosfori di colore diverso – rosso, verde e blu (RGB) – che possono essere singolarmente accesi o spenti con intensità variabile, così da “ingannare” l’occhio e farci percepire tutti i restanti colori e le varie sfumature.

Per “disegnare” l’immagine sullo schermo il pennello elettronico, ovvero il fascio di elettroni che ha il compito di accendere i pixel, percorre in linea retta il tubo vuoto e viene deviato (deflesso) da un campo magnetico applicato dall’esterno. La deflessione è orizzontale per tutta la lunghezza dello schermo e verticale per portarsi alla prossima riga una volta che il pennello ha completato la scansione della prima: la velocità con cui deflessione orizzontale e verticale avvengono è regolata dalla relativa frequenza di scansione, quella che determina altresì la stabilità dell’immagine sullo schermo.

Per guidare il fascio di elettroni sui punti da illuminare i monitor CRT utilizzano la cosiddetta “maschera” (mask), una griglia frapposta tra i cannoni elettronici e lo strato dei fosfori. La più utilizzata è la Shadow Mask, un sottile foglio di metallo forato che ha il compito di far collimare con precisione il fascio di elettroni su di un singolo punto senza “sbavature”. Il risultato sono immagini nitide con linee diagonali e bordi privi di scalettature.

L’arrivo del Trinitron, alla fine degli anni ’60, fu forse l’innovazione più importante nei monitor CRT perché introdusse, al posto della Shadow Mask, l’Aperture Grille. Questa è una griglia composta da fili sottilissimi che si estendono per l’intera altezza del tubo fornendo un’apertura verticale che coincide con un fila di fosfori dello stesso colore: dunque i fosfori sono qui raggruppati in file adiacenti anziché a gruppi di tre, come negli schermi tradizionali. L’Aperture Grille ha così favorito l’eliminazione della sfericità dei monitor convenzionali migliorando nel contempo contrasto e saturazione dei colori.

Una via di mezzo fra Shadow Mask e Aperture Grille è invece la tecnologia Slot Mask di NEC, costituita da file verticali di fosfori raggruppati però in celle ellittiche di tre. La Slot Mask ottiene il risultato di mantenere l’ottima luminosità degli schermi Trinitron abbinata alla grande nitidezza tipica degli schermi Shadow Mask.

Queste sono le tecnologie base che caratterizzano la stragrande maggioranza dei monitor CRT attualmente in commercio. Da queste i maggiori produttori di display continuano a prendere spunto per nuove tecnologie, come la Flatron di LG, che utilizza un’evoluzione proprietaria della Slot Mask di NEC.


Nonostante la tecnologia CRT domini la scena ormai da oltre mezzo secolo, i suoi pregi la rendono ancora la più adatta per un uso generico e per la grafica. Le tecnologie emergenti, infatti, come quella LCD, quella al plasma o quella DLP (Digital Light Processing) di Texas Instruments, devono ancora superare parecchi problemi che le rendono per il momento adatte solo a ben precise nicchie di mercato.

In generale il rapporto prezzo/prestazioni è dunque ancora tutto a vantaggio della tecnologia CRT che nei prodotti di fascia più elevata può vantare una qualità visiva davvero ottima. Le potenzialità che altre tecnologie, come quella LCD, sorpassino la CRT ci sono tutte, ma a costi ancora proibitivi: angoli di visione limitati, carente riproduzione dei colori, risoluzione fissa e alta latenza nella visualizzazione delle immagini in movimento sono difetti che ancora rendono i monitor LCD attualmente in commercio poco attraenti agli occhi di utenti consumer o professionisti della grafica.

Negli ultimi decenni, e nonostante la continua evoluzione della tecnologia, sono però apparsi sempre più con evidenza anche i limiti dei monitor CRT: fra i maggiori punti deboli un’ergonomia ormai non più al passo con i tempi, densità dei punti per pollice difficilmente incrementabili, consumi elevati ed estrema difficoltà nel superare una certa dimensione critica (tipicamente 50-60 pollici).

Quest’ultimo problema, la dimensione massima, è stato forse quello che ha spinto maggiormente il settore a trovare tecnologie alternative che permettessero la costruzione di schermi giganti, soprattutto per i cinema digitali, che rimpiazzassero il tradizionale telo bianco o le imponenti matrici di monitor CRT. Oltre a questo si sente poi ormai l’esigenza di una tecnologia che possa sfruttare la massima qualità d’immagine permessa dallo standard televisivo HDTV, in grado di arrivare a trasmettere alla risoluzione di 1920 x 1080 non interlacciata (1080p). Tanto per dare qualche numero, un televisore convenzionale con uno schermo 4:3 è in grado di riprodurre un equivalente di 500.000 pixel. Ebbene, per l’HDTV 1080i 16:9 (1920 x 1080 interlacciato) occorrerebbero almeno due milioni di pixel.

E dunque, quale tecnologia meglio si candida ad un futuro fatto di schermi ad altissima risoluzione e capaci di raggiungere dimensioni di decine di metri? Sfogliamo pagina e lo scopriremo.


La nuova promessa nel campo delle tecnologie per la proiezione di immagini viene dalla giovane Silicon Light Machines (SLM), una società californiana fondata nel 1994 dal professor David Bloom della Stanford University e recentemente passata nelle mani della Cypress Semiconductor .

Bloom, con un gruppo di studenti della Stanford, ideò la tecnologia GLV (Grating Light Valve) nei primi anni ’90. Questa tecnologia nacque inizialmente per il mercato degli schermi giganti, dove come abbiamo visto le attuali tecnologie non sono riuscite a proporre prodotti particolarmente convincenti. Gli schermi per i cinema digitali, ad esempio, devono possedere un’elevata luminosità e risposta cromatica che né gli schermi LCD né quelli al plasma riescono ancora a fornire.

Ma se la tecnologia GLV si rivolgesse solo a questo mercato di nicchia, non staremmo certo qui a parlarne. La GLV è finita sotto i riflettori soprattutto dopo che, lo scorso luglio, Sony e SLM hanno stipulato una partnership per portare questa tecnologia anche sul mercato consumer. E qui si spiega anche il nostro riferimento a Trinitron: GLV in qualche modo potrebbe rappresentare per Sony lo stesso asso nella manica che per anni ha rappresentato la tecnologia Trinitron, soprattutto ora che questo brevetto è scaduto e cominciano a diffondersi prodotti molto simili e altrettanto validi, come il Diamondtron di Mitsubishi.

Sony pensa che la tecnologia GLV abbia tutte le potenzialità per divenire il prodotto chiave dei prossimi decenni, come il CRT lo è stato per questi ultimi 50 anni, portando con sé una qualità d’immagine senza precedenti sia nel mercato dei monitor per computer, sia in quello dei dispositivi home theater e per i cinema digitali.

La tecnologia elettro-ottica di SLM somiglia, per certi versi, a quella DLP proposta da Texas Instruments, ma rispetto a questa può vantare costi inferiori e risoluzioni di gran lunga superiori. Entrambe sono completamente digitali e si basano su dispositivi micro-elettromeccanici che modulano la luce. Rispetto alla tecnologia a microspecchi (DMD) sviluppata da Texas Instruments, i dispositivi di SLM sono caratterizzati da una struttura più semplice e quindi garantiscono una maggiore facilità di fabbricazione. I display sviluppati da SLM fanno ricorso a membrane estremamente sottili (o microponti) sospesi su un traferro. Mediante la manipolazione di queste membrane, si verifica una trasformazione delle caratteristiche ottiche del pixel.

Più in dettaglio, possiamo dire che la creazione dell’immagine, nella tecnologia GLV, avviene attraverso la riflessione di una sorgente di luce su di uno schermo per mezzo di sottilissime membrane a nastro, i microponti, costituiti da nitruro di silicio ricoperto da alluminio. Questa struttura di microponti, plasmata su di un wafer di silicio, in risposta a dei segnali elettrici può essere portata nei due stati “on” e “off”. Un tipico pixel è costituito da 5 a 6 microponti e può essere acceso o spento a seconda della posizione di questi ultimi: quando sono tutti su è accesso, tutti giù spento. Questo permette ad una matrice di pixel, quando indirizzata da un particolare segnale di controllo, di generare una trama di punti bui e chiari sulla superficie del chip. L’immagine globale viene così ricreata raccogliendo la luce riflessa o rifratta con un appropriato sistema di lenti che può essere posizionato davanti o dietro ad uno schermo o proiettato direttamente su una qualsiasi altra superficie.

I microponti si muovono in spazi piccolissimi, dell’ordine di una frazione della lunghezza d’onda della luce, e pertanto possono garantire una velocità ed una gamma dinamica che nessun’altra attuale tecnologia può al momento vantare.

Il numero dei microponti usati per formare un pixel determina la luminosità dell’immagine, oltre che garantire la massima affidabilità nel caso un microponte dovesse per qualche ragione fallire il suo movimento. La loro velocità nel porsi on od off determina invece la massima gamma di grigi o di colori che è possibile ricreare a schermo.

Ci sono varie possibilità di visualizzare immagini a colori utilizzando la tecnologia GLV: utilizzare triadi di pixel che riflettano la luce solo nella larghezza di banda corrispondente ai tre colori fondamentali ottenendo gli altri colori per miscelazione; filtrare la luce bianca della sorgente alternativamente con i tre colori fondamentali sincronizzandola con i colori del flusso video; oppure utilizzando tre diversi LED RGB in presenza di pixel GLV progettati per diffrangere solo la luce incidente dell’appropriato colore.

Per meglio capire come funziona questa tecnologia è comunque indispensabile leggere i documenti che SLM ha messo a disposizione sul proprio sito, documenti che contengono diverse immagini esplicative: come si sa, le immagini spesso aiutano nella comprensione più di mille parole.

È alquanto improbabile che questa tecnologia approdi sul mercato dei monitor per computer prima di 3 o 5 anni, ed inizialmente avrà costi proibitivi. La tecnologia in sé, comunque, è persino meno costosa di quella CRT in quanto non fa uso di maschere, non richiede l’utilizzo di schermi di vetro così fragili e costosi ed è, nonostante di primo acchito possa sembrare il contrario, molto più semplice da costruire. Ancora una volta Sony potrebbe averci visto giusto.

Alessandro Del Rosso

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