Siamo ormai in piena primavera, ed entrare in ufficio con queste belle giornate di sole è davvero triste. Ognuno nella sua vita ha fatto le sue scelte, ma non sempre ci si rende conto di dover passare le giornate davanti ad un monitor. Non che non mi piaccia, beninteso: il problema non è alla radice. Forse è solo uno sfizio, un capriccio primaverile. Ma essendo costretto in questi giorni a lavorare al pc, magari dovendo solo scrivere un documento, mi piacerebbe poterlo fare all’aria aperta. Perché non lo faccio? Perché non prendo il mio netbook e non vado a scrivere all’aria aperta? Perché ci ho già provato tempo fa, e so che non potrei stare più di cinque minuti a cercare di vedere qualcosa da un monitor LCD. La tecnologia attuale ci offre ormai grandi opportunità per lavorare all’aria aperta:

• Internet a portata di mano con wi-fi, UMTS o, in un futuro non troppo lontano, Wi-Max
• Netbook o notebook CULV, ultra leggeri e con durata della batteria davvero elevata.
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Con tutto lo sforzo possibile non riesco ad immaginare altre necessità. Un netbook, o a limite un notebook CULV è in grado di poter gestire il 95% della mia attività al computer. Salvo la nota dolente, il monitor che mi impedisce di lavorare all’aria aperta.

Nonostante lo sviluppo delle tecnologie relative all’LCD, quali la recente retroilluminazione LED che permette di ridurre i consumi e di aumentare il contrasto, la limitazione dell’LCD per un utilizzo in condizioni di forte luce è intrinseca. Il problema è dovuto proprio al principio di funzionamento dei display retroilluminati che visualizzano le immagini filtrando selettivamente la luce proveniente da dietro al pannello. Quando ci troviamo all’esterno di un edificio, la luce proveniente dal sole è molto più forte di quella emessa dal pannello, la quale risulterà quasi impercettibile in confronto a quella riflessa dagli oggetti circostanti. E probabilmente lo schermo stesso andrà a riflettere molta più luce di quanta ne trasmette, ma quella riflessa sarà inevitabilmente di colore bianco. Sfruttando la riflessione della luce dell’ambiente invece di quella posteriore al pannello è possibile ottenere la stessa luminosità degli oggetti circostanti. Ovviamente l’obiettivo è quello di riflettere la luce solo in determinate zone e di un certo colore in modo da poter ricreare le immagini come accade sui display tradizionali. Nei display LCD questa cosa è realizzata con dei filtri dei tre colori fondamentali, Red Green e Blue (RGB), in cui ciascuno varia il suo effetto in base al colore necessario. Ciò che si cerca di fare con i display riflettevi è più o meno la stessa cosa ma con la differenza che la luce invece di filtrare da dietro in questo caso deve essere riflessa.

Ci sono diverse tecnologie sviluppate per i display riflettevi. Una delle più promettenti sempra essere la tecnologia Electrowetting di Liquavista, un’azienda nata da uno spin-off di un laboratorio di ricerca della nota multinazionale Philips. La tecnologia elettrowetting si basa sul principio della tensione superficiale. La tensione superficiale è quel fenomeno che tende a tenere coese le molecole di un liquido in che si trova su una superficie di un altro materiale. Un esempio è una goccia d’acqua sulla superficie di un materiale idrofobo (tipo quelle tovaglie antimacchia che spesso si trovano nei ristoranti). Una interessante proprietà su cui si basano questi display è data dal fatto che applicando una differenza di potenziale elettrico alla goccia e al materiale sottostante, la tensione superficiale tende a diminuire. In tal senso immaginando di utilizzare di applicare un elettrodo di una pila di 9V alla goccia e l’altro elettrodo al di sotto del materiale idrofobo isolante, dovremmo poter vedere la goccia d’acqua distendersi sulla superficie del materiale (da cui elettrowetting, letteralmente bagnare con l’elettricità).

Il principio ovviamente non è sfruttato direttamente con l’acqua ma viene utilizzato un olio speciale colorato adagiato su un materiale idrofobo a cui è attaccato a causa della tensione superficiale. L’olio è confinato all’interno di ciascun pixel trattenuto da una specie di muretto. Al di sopra dell’olio c’è acqua racchiusa da un vetro o da un materiale plastico. Applicando una differenza di potenziale tra l’acqua e un elettrodo disposto al di sotto del pixel, l’acqua tende a bagnare lo strato idrofobo facendo spostare la goccia di colore lateralmente e lasciando quindi a nudo la superficie sottostante del pixel. In questo modo il colore visibile è a seconda della tensione il colore dell’olio o quello del substrato sottostante o un misto tra i due.

Con questo principio di funzionamento è possibile costruire due tipi di display. Uno è di tipo classico a singolo layer e in cui ogni cella è segmentata in 3 subpixel sormontati da un filtro RGB. Il colore dell’olio in questo caso è nero in modo che in condizioni normali la luce viene assorbita e il monitor è spento, mentre quando un colore deve essere visualizzato l’olio viene ritratto dal subpixel e la luce riflessa dal substrato sottostante e filtrata dal filtro in cima al subpixel. Questo tipo di architettura è molto vantaggiosa in termini economici perché permette di riutilizzare molti dei componenti dei classici LCD. Il costo di transizione a questi nuovi tipi di pannelli sarebbe dunque molto basso. Inoltre questo tipo di monitor è molto sottile e permette anche di ottenere monitor flessibili. L’unica accortezza è sullo spessore dell’acqua che deve essere abbastanza alto da non permettere il contatto dell’olio con la superficie superiore quando questo è completamente ritratto.

Il secondo tipo di monitor prevede l’utilizzo di tre layer CMY (ciano magenta e giallo gli stessi tre  colori fondamentali utilizzati dalle stampanti a getto di inchiostro). Due di questi layer sono affacciati e condividono lo stesso strato di acqua. Con questa configurazione è possibile raggiungere una migliore luminosità e una gamma di colori superiore a quella dei display a singolo layer.

I vantaggi di questa tecnologia sono davvero molti. Ridisegnano totalmente il modo di concepire i monitor fornendo una esperienza unica per l’utente. I colori in condizione di forte  illuminazione sono più vivi, paragonabili a quelli della carta stampata, la visione è ottimale da qualsiasi angolazione. Un’altra importante caratteristica di questi monitor è il consumo molto ridotto cosa che si sposa perfettamente con la necessità di una maggiore autonomia dei dispositivi mobile.

I consumi ridotti sono ottenuti grazie alla notevole capacità isolante del materiale idrofobo che impedisce le perdite di corrente durante il processo di elettrowetting. Altra caratteristica molto interessante è la velocità di transizione davvero buona, che permette tranquillamente di visualizzare un video senza mostrare scie o rallentamenti (cosa che affligge molte altre tecnologie riflettive)

Se le proprietà sono così buone, i costi di produzione così ridotti, perché non troviamo ancora questi monitor in commercio? Beh qualcosa da migliorare ancora c’è evidentemente. In particolare le tensioni operative sono un po’ alte, e l’elettrowetting richiede circa 20 Volt per schiacciare completamente la goccia di olio colorato. Tensioni un po’ alte che al momento non sono compatibili con i circuiti di alimentazione degli attuali monitor LCD.

Siamo sicuri però che un breve periodo di ricerca sarà sufficiente per trovare dei materiali dalla proprietà migliori ottenendo così un prodotto in grado di trovare largo utilizzo nel settore dei dispositivi mobile.

Per concludere vi proponiamo due video che mostrano due prototipi di eReader equipaggiati con la tecnologia Liquavista Color: