Breve storia dei televisori: dal disco di Nipkow ai QLED

Se tu Billy sei stato fortunato come il sottoscritto nel nascere negli anni novanta, hai potuto assistere all'incredibile accellerazione che il mondo tecnologico ha vissuto (e sicuramente vive tutt'ora). Basti pensare che siamo passati dalla lotta con i genitori per possere un 3310, alla Nokia stessa che ne propone una versione perchè il modello è vintage.

Questo implica due cose fondamentali:

• ci stiamo facendo vecchi
• la tecnologia ha fatto incredibili passi da gigante

Pensateci: siamo passati dal non avere alcun tipo di protezione sul telefono, all'impostare dei pin, dei pin più lunghi, sblocchi grafici, password. Poi l'impronta digitale e alla fine lo sblocco facciale. In circa 20 anni.
Non male dai.

Un'altra cosa che ha fatto salti da gigante? Bravo Billy, i display. Per loro la storia è ancora più ricca di evoluzione, e bisogna passare al mondo dei televisori per poterla apprezzare in tutta la sua grandezza.

Televisionimeccaniche

Le prime televisori erano meccaniche, ed il funzionamento era geniale. Alla sorgente, un disco metallico forato (noto come Disco di Nipkow) ruotava sull'immagine da riprodurre. La disposizione dei fori era tale che ruotando il disco fosse possibile analizzare l'immagine riga per riga. Un dispositivo elettronico dietro modulava quindi le variazioni di luminosità in segnali elettronici, trasmettendoli al ricevitore. Nel televisore quindi un secondo disco metallico ruotava davanti una lampada al neon che, comandata dal segnale elettrico modulato di prima, attraverso i fori del dispo metallico eccitava uno schermo al fosforo posto alla fine (approfondisci).
Et voilà, una diretta era già possibile negli anni 30.

Tubo catodico

Il grande step successivo fu l'avvento dei TV a tubo catodico. Il funzionamento è simile: l'immagine viene formata linea per linea, punto per punto. In questo caso però, non c'è nessun disco meccanico. In questo caso gli elettroni vengono generati da un catodo, accellerati da una grande differenza di potenziali all'anodo per poi schiantarsi berbaramente su uno schermo di sfosfori generando l'immagine. Grazie ad un pennello elettronico (un insieme di campi elettromagnetici controllati da vavole o transistor) è possibile deviare la direzione di questi elettroni generando l'immagine desiderata (approfondisci).

Siamo ancora nell'era del bianco e nero. Per poter generare le prime immagini a colori, la soluzione logica fu quella di utilizzare più fosfori per generare i diversi colori. In questo caso, per distinguere i vari colori RGB (rosso, giallo e blu) fu necessario introdutte una mascherza forata di metallo. Posizionando i fosfori dei diversi colori a distanze particolari, era possibile minimizzare l'eccitazione del colore sbagliato con un elettrone. Il vero problema è che gli elettroni che sbattevano sul metallo provocavano piccole scariche di raggi X. Per risolvere il problema, schermi di vetro al piombo erano utilizzati nella parte finale dello schermo.
L'eleganza degli anni 90.

Spaccato di un tubo a raggi catodici a colori shadow mask.

1: Cannone di elettroni 
2: Fascio di elettroni 
3: Bobina di messa a fuoco 
4: Bobina di deflessione 
5: Polo positivo (Anodo) 
6: Maschera di separazione del verde, rosso e blu 
7: Strato di fosfori verdi, rossi e blu 
8: Ingrandimento dello strato con i fosfori

LCD

Arriviamo quindi all'era degli LCD, "gli schermi piatti" che tanto hanno rovoluzionato il nostro modo di concepire la televisione: non più un carrarmato da posizionare strategicamente in casa spostandone il baricentro, ma oggetti che posso essere anche di design, sottili ed eleganti. Abbiamo già spiegato la fisica dei pannelli LCD in questo articolo di quale anno fa, corri a recuperarlo se te lo fossi perso. Senza anticipare niente, l'idea rivoluzionaria è quella di avere la possibilità di poter controllare l'immagine nella sua interezza. Il controllo avviene sempre punto per punto (a questo punto cominciamo a parlare di "pixel), ma l'immagine non è più sequenziale e compare su tutto lo schermo contemporaneamente. Questo perchè con i cristalli liquidi è possibile controllare la luminosità ed il colore di ogni pixel in maniera intipendente (e quindi parallela). In più, non è necessario costruire ingombranti tubi catodici per generare l'impulso luminoso: la retroilluminazione avviene attraverso dei minuscoli LED.

Sembrava l'apice, meglio di così non poteva andare. Le tecnologia LCD procedeva a passi da gigante, le risuluzioni degli schermi crescevano sempre di più così come il numero di colori visualizzabili. Modifiche fini della stessa tecnologia, come avviene adesso nel mondo degli smartphone. Mancava una grande rivoluzione.

OLED

E senza farsi attendere troppo questa arrivò: Billy, ti presento gli schermi organic LED, per gli amici OLED. Composti da molecole di materiale organico, gli schermi OLED sono considerati attualmente i migliori sul mercato. I funzionamento è semplicissimo: controllando la corrente che scorre all'interno di queste molecole organiche (tramite dei transistor a film sottile), è possibile far emmetere luce alle stesse. Per la prima volta nella storia della televisione, non è necessario utilizzare una luce di fondo per formare delle immagini. Questo significa schermi più sottili, consumi tendenzialmente minori, schermi potenzialmente spieghevoli e neri veri! Infatti non si parla più di bloccare il passaggio della luce come negli LCD per rappresentare il nero. Quì il nero significa pixel spento.

Magnifico, ma con un contro: gli schermi OLED non sono i più luminosi. E se vogliamo proprio dirla tutta, la natura organica delle molecole utilizzate fa si che, col tempo, i colori emessi vadano deteriorandosi e perdendo la brillantenza dei primi tempi.

QLED

Perchè non ricorrere quindi alla meccanica quantistica per rendere ancora più complicati i nostri schermi? I ricercatori non se lo son fatti dire due volte: così in questi anni sono nati gli schermi Quantum LED, aka QLED. La tecnologia di questi televisori si basa sull'utilizzo di quantum dot, di cui ho già parlato in un articolo per Motherboard.

Per punto quantico si intende un’inclusione di un materiale semiconduttore all’interno di un altro semiconduttore, le cui bande differiscono in modo tale da generare un pozzo di potenziale tridimensionale che confina le cariche in una piccolissima regione di spazio. Un po' come se scavassimo una buca nella sabbia e mettessimo al centro una biglia: questa è confinata e non può scappare a meno che non riceva una fortissima spinta esterna.

da Questi microcristalli sono un nuovo tassello verso l'informazione quantistica

Nel caso degli schermi QLED, questa spinta esterna è fornita dalla luce dei LED che vengono posti dietro lo strato di punti quantistici. Sì, sembra una retromarcia rispetto agli OLED, lo so. Eppure i TV QLED offrono neri nettamente migliori rispetto ai normali LCD e vincono di molto contro gli OLED nella luminosità di picco, maggiorata grazie all'utilizzo della retroilluminazione. Questo permette colori vivaci e picchi luminosi inarrivabili per gli OLED attuali. Inoltre, essendo costituito da nanoparticelle inorganiche, lo schermo ha un decadimento nel corso del tempo molto più lento. Poi non dimentichiamoci: quanto è fico pensare che lo schermo funzioni granzie ad una tecnologia puramente quantistica?

Per concludere (che si è fatta una certa e tutti questi cristalli liquidi mi hanno messo sete): chi vince? Te lo dico io Billy, il vincitore non c'è. O meglio, deve ancora arrivare.

Il prossimo salto tecnologico sarà quello di compattare la semplicità dei pannelli OLED con la qualità e la tecnolofica dei QLED, andando a creare delle matrici attive che facciano illuminare i quantum dot senza dover ricorrere ad una illuminazione posteriore.

Ti lascio Billy, spero che la prossima volta che accenderai un display penserai alla quantità di tecnologia allucinante che ti permette di guardare i remix delle maratone di Mentana sul tuo del display.