Un LCD non emette un'immagine. Parte da una retroilluminazione bianca sempre accesa e poi le sottrae luce — strato dopo strato, pixel dopo pixel — finché ciò che resta è un'immagine. Tutto ciò che un LCD fa bene e tutto ciò che gli va storto discende da questo unico fatto: il nero vale quanto vale lo sbarramento, e un pixel si guasta quando l'otturatore che lo comanda smette di rispondere. Questa pagina percorre gli strati nell'ordine e mostra esattamente da dove arrivano i pixel morti e bloccati.
In questa pagina
- Quali sono gli strati di uno schermo LCD? — il sandwich che trasforma una lampada bianca in un'immagine
- Come controllano la luce i cristalli liquidi? — l'otturatore elettrico dietro ogni subpixel
- Come creano il colore i subpixel? — tre filtri, e perché il tuo occhio vede un colore invece di tre puntini
- Che differenza c'è tra pannelli IPS, VA e TN? — tre modi di disporre gli stessi cristalli, con compromessi diversi
- In cosa l'OLED è diverso dall'LCD? — nessuna retroilluminazione, e che cosa cambia nei guasti
- Perché gli schermi LCD sviluppano pixel morti e bloccati? — in quale punto della pila avviene ciascun guasto e quale si può riparare
- Come si testa uno schermo LCD? — che cosa rivela ogni colore pieno sugli strati
Quali sono gli strati di uno schermo LCD?
Un pannello LCD è una pila di strati, e la luce li attraversa tutti prima di arrivare a te:
- La retroilluminazione. Un foglio di LED bianchi dietro il pannello, acceso ogni volta che lo schermo è acceso. Non cambia mai per formare l'immagine.
- Un diffusore. Distribuisce quella luce in modo uniforme, così l'immagine non è più luminosa vicino ai LED.
- Il primo polarizzatore. Filtra la luce lasciandone una sola orientazione, come una fessura che lascia passare solo la luce che oscilla in un verso.
- Lo strato a cristalli liquidi, diviso in celle — una per subpixel — ciascuna con il proprio transistor.
- I filtri colorati. Rosso, verde e blu, uno sopra ogni cella.
- Il secondo polarizzatore, ruotato di 90° rispetto al primo.
I due polarizzatori incrociati sono la chiave. Da soli bloccano praticamente tutto: la luce che supera il primo arriva con l'orientazione sbagliata per il secondo. I cristalli liquidi stanno in mezzo e decidono, cella per cella, se ruotare la luce così che possa passare.
Come controllano la luce i cristalli liquidi?
I cristalli liquidi sono il motivo del nome di questa tecnologia: uno stato della materia che scorre come un liquido mentre le sue molecole restano allineate come in un cristallo. Quell'allineamento si può modificare con una piccola tensione, e questo cambia ciò che accade alla luce che li attraversa.
Senza tensione, le molecole assumono una disposizione attorcigliata che ruota la luce di 90° mentre la attraversa, allineandola perfettamente con il secondo polarizzatore. La luce passa e il subpixel è acceso.
Con tensione applicata, le molecole si raddrizzano. La luce non viene più ruotata, colpisce il secondo polarizzatore con l'orientazione sbagliata e viene bloccata. Il subpixel si spegne. Variando la tensione nei valori intermedi si varia la luminosità in modo continuo, ed è così che un pannello produce sfumature invece del solo acceso e spento.
Ogni subpixel è quindi un otturatore comandato elettricamente, e il pannello ne conta milioni che lavorano in modo indipendente. Qui nulla genera luce: ogni cella può solo sottrarre alla retroilluminazione che ha dietro. Ecco perché il nero di un LCD è in realtà un grigio molto scuro, ed ecco perché una stanza completamente buia fa emergere la differenza. Il nostro test del contrasto dello schermo mostra quanto bene il tuo pannello separa quelle sfumature scure.
Come creano il colore i subpixel?
Ogni pixel è fatto di tre subpixel affiancati, ciascuno con sopra un filtro colorato: uno rosso, uno verde, uno blu. La cella a cristalli liquidi dietro ciascuno stabilisce quanta luce passa, e il tuo occhio fonde i tre in un unico colore percepito, perché sono troppo piccoli per essere distinti separatamente a una normale distanza di visione.
Tutti e tre alla massima luminosità danno il bianco. Tutti e tre chiusi danno il nero. Rosso e verde con il blu chiuso danno il giallo; verde e blu danno il ciano. Con 256 livelli per subpixel si arriva a circa 16,7 milioni di combinazioni, da cui i «16,7 milioni di colori» delle schede tecniche.
I pannelli degli smartphone attuali superano i 300 pixel per pollice, all'incirca il punto in cui l'occhio umano smette di distinguere i singoli punti a un braccio di distanza. Quella densità è anche il motivo per cui un singolo subpixel guasto su uno smartphone è molto più difficile da individuare rispetto allo stesso difetto su un grande pannello televisivo a trama grossa.
Che differenza c'è tra pannelli IPS, VA e TN?
Tutti e tre sono LCD e usano gli strati visti sopra. Ciò che cambia è come sono disposti i cristalli e in che direzione si muovono, e da questo nascono schermi davvero diversi:
- L'IPS allinea i cristalli parallelamente al pannello e li ruota su quel piano. Migliore fedeltà cromatica e, di gran lunga, i migliori angoli di visione: ecco perché domina su smartphone, tablet e su tutto ciò che serve per il lavoro grafico. Storicamente più lento, anche se l'IPS moderno è abbastanza rapido per la maggior parte del gioco.
- Il VA li allinea perpendicolarmente al pannello. Blocca la luce molto meglio da chiuso, quindi il contrasto è nettamente più alto e i neri appaiono davvero scuri: è la scelta abituale per i televisori. Il compromesso è lo scostamento cromatico quando ci si sposta dal centro.
- Il TN è la disposizione attorcigliata originale. Economico e molto rapido, ma con colori e angoli di visione sensibilmente peggiori. Oggi è confinato soprattutto ai monitor economici e a quelli da gioco ad alta frequenza.
Il tipo di pannello cambia anche quali difetti di pixel aspettarsi. I pannelli più economici ne mostrano in genere di più, semplicemente perché le tolleranze di produzione sono più larghe.
In cosa l'OLED è diverso dall'LCD?
L'OLED elimina del tutto retroilluminazione, polarizzatori e cristalli liquidi. Ogni subpixel è un composto organico che produce luce propria quando lo attraversa corrente. Per mostrare il nero, un pixel OLED semplicemente si spegne: non c'è alcuna lampada dietro da bloccare, quindi il nero è nero davvero e il contrasto è di fatto illimitato.
Quella differenza cambia il modo in cui le due tecnologie si guastano, e conta parecchio se stai facendo una diagnosi:
- L'LCD tende a guastarsi verso i pixel bloccati. Una cella di cristallo che smette di rispondere lascia passare la retroilluminazione quando dovrebbe bloccarla, dando un punto acceso in permanenza — spesso recuperabile.
- L'OLED tende a guastarsi verso i pixel morti. Non c'è retroilluminazione da far filtrare, quindi un subpixel che si guasta si spegne invece di restare acceso — e non è recuperabile.
- L'OLED inoltre invecchia in modo disomogeneo. I composti organici perdono luminosità con l'uso e il blu la perde più in fretta, ed è questo che provoca il burn-in. L'LCD non lo fa.
I difetti dei pixel su OLED spiega perché i rimedi per gli LCD non valgono.
Perché gli schermi LCD sviluppano pixel morti e bloccati?
A questo punto la struttura spiega i guasti con precisione. Ogni subpixel dipende dal proprio transistor a film sottile, e un pannello 1080p ne contiene circa sei milioni.
Un pixel morto è un transistor che ha smesso del tutto di alimentare. La cella non può essere pilotata, tutti e tre i subpixel restano spenti e il pixel si legge come un puntino nero. Non resta nulla a cui inviare un segnale, ed è esattamente per questo che nessun software può recuperarlo.
Un pixel bloccato è un transistor ancora alimentato ma che ha smesso di commutare. La cella è congelata in una posizione e lascia passare una quantità fissa di luce attraverso il suo filtro colorato, qualunque cosa si chieda al pannello di mostrare. Poiché l'elettronica è ancora viva, far scorrere colori attraverso di esso ad alta velocità può a volte sbloccarlo: è tutta qui la base del metodo del lampeggio.
Apri il riparatore di pixel morti
Il backlight bleed è tutt'altra cosa, e viene continuamente scambiato per un difetto di pixel. È luce che sfugge lungo i bordi del pannello, dove gli strati non sigillano alla perfezione, visibile come chiazze più chiare agli angoli di uno schermo nero. Nessun pixel è guasto e nessun software lo cambierà.
Come si testa uno schermo LCD?
Conoscere la struttura rende il test immediato, perché ogni colore a schermo intero interroga uno strato diverso:
- Il nero smaschera tutto ciò che lascia passare luce quando non dovrebbe: pixel bloccati, backlight bleed e clouding.
- Il bianco smaschera tutto ciò che non lascia passare la luce: pixel morti e polvere sul vetro.
- Rosso, verde e blu isolano i singoli subpixel. Un subpixel guasto si nasconde sul proprio colore e si vede chiaramente sugli altri due.
- Il grigio smaschera i problemi di uniformità e il banding della retroilluminazione.
Come eseguire un test dei pixel morti copre la preparazione che rende affidabile il risultato, e la nostra guida alla salute degli schermi LCD aggiunge al test dei pixel i controlli di contrasto, uniformità e retroilluminazione.
