Retroscena
OLED vs. QLED: scontro tra tecnologie di televisori
di Luca Fontana
Teardown TV: «Eh? Ci sono solo strisce LED»
20.1.2020
Per spiegarti la retroilluminazione di un televisore, non adotto mezze misure. Sfascio il TV, se è necessario. Questo è successo durante la settimana tematica «Teardown».
È la settimana tematica Teardown. Smonto qualcosa e ti spiego cose che, a parole, sarebbero difficili da spiegare e anche meno divertenti. Quando ti ricapita di poter vedere dispositivi elettronici molto costosi dall’interno?
Oggi tocca ad un televisore.
Come funziona un televisore? In breve: c’è una scatola nera con fronte di vetro – un pannello. Nel pannello si trovano milioni di cellule – i pixel – che vengono alimentate con informazioni dal processore del televisore. Responsabili per l’illuminazione dei pixel sono i LED, ossia la retroilluminazione. Il tutto va a formare l’immagine.
Perché nella collaborazione tra pixel, processore e retroilluminazione è quest’ultima ad essere la più importante – perlomeno per i TV LCD – te lo spiego in questo teardown.
Iniziamo.
Alimentatore, scheda madre e... scheda grafica?
Sono emozionato. I televisori sono estremamente affascinanti, ma complessi. Prima d’ora non ne ho mai smontato uno, per cui non so esattamente dove si trovino i LED della retroilluminazione. Lo scoprirò. Il mio piano: rimuovo la copertura sul retro del TV, poi vedo come procedere. In qualche modo riuscirò a trovare i LED retroilluminati.
Sto svitando un Sony XG9005, un TV con illuminazione locale a matrice completa – la tecnologia di retroilluminazione che genera l’immagine migliore. Ma ne parlerò dopo. Intanto tolgo la copertura, una vite per volta.
Appaiono due circuiti grandi e due circuiti piccoli. Il circuito arancione è l’alimentatore da cui il televisore ricava la corrente.
Il grande circuito verde è la scheda madre. Possiamo dire che sia il cervello. Qui si trovano due processori TV che si occupano di sopprimere il rumore dell’immagine, smussare i margini e intensificare i colori. Inoltre incrementano la graduazione dei contenuti HD, aggiungendo pixel necessari per la risoluzione UHD.
Altrettanto importanti sono i i processori per il sistema operativo – Smart TV – che devono avere reazioni immediate ai comandi dati.
Cavi a nastro piatto congiungono la scheda madre ai due circuiti piccoli. Il mio collega Kevin, esperto di informatica, mi aiuta a capire le funzioni dei diversi elementi.
Il circuito inferiore funziona in modo similare ad una scheda grafica: accoglie informazioni sull’immagine processate dalla scheda madre, le elabora e inoltra le nuove informazioni ai pixel nel pannello LCD. I larghi cavi a nastro piatto neri si occupano di trasferire velocemente grandi pacchetti dati dalla scheda madre al pannello LCD tramite la «scheda grafica».
Anche il circuito superiore è collegato alla scheda madre tramite cavi a nastro piatto, ma questi cavi sono meno larghi. Significa meno larghezza di banda dati. Non c’è da sorprendersi: le informazioni sull’immagine che vengono inoltrate non sono impegnative – sono informazioni utili ai LED di retroilluminazione. In altre parole: viene indicato quale LED della retroilluminazione deve illuminarsi e quando.
Esattamente quei LED che sto tentando di trovare con questo teardown.
Il mio problema: non c’è più il coperchio e ho già smontato anche i circuiti. Ma non trovo altre viti o accessi tramite cui poter rimuovere la parete posteriore.
Shit.
Arrendersi non è un opzione. Devo tentare la mia fortuna dall’altra parte del pannello.
Il vetro va tolto
Per prima cosa cerco di rimuovere la cornice in alluminio, così da poter arrivare al vetro. Non potrà mica essere così difficile, no?
E invece sì,
evidentemente è incollato o fissato al pannello LCD in qualche altro modo.
Continuo a provarci. Finalmente riesco a rimuovere la parte superiore della cornice di alluminio, quanto basta per arrivare al vetro. Serve violenza, il tempo stringe. Oggi dobbiamo girare il video ed è già tardo pomeriggio.
È un punto di non ritorno. Facciamolo.
Un passo avanti: il vetro è rimosso. Ora tocca alle pellicole per la diffusione della luce. Sono pellicole che intensificano la retroilluminazione e la diffondono in modo uniforme sulla superficie del TV.
I LED ormai sono vicini.
Finalmente! Eccoli! I LED di retroilluminazione.
Sopra i LED c’è una pellicola protettiva bianca. Togliamola.
Voilà: strisce LED. A prima vista sembrano esattamente quelle che si trovano in negozio. Come i Hue Lightstrips di Philips.
Poi scopro i cavi a nastro piatto. Provengono dall’altra parte del pannello – dal piccolo circuito verde. Promemoria: elabora le informazioni (provenienti dalla scheda madre) che indicano quale LED deve illuminarsi e quando.
In totale ci sono 270 lampadine LED nel televisore Sony.
Hanno un compito importante.
Televisori LCD e il nero «vero»
Un LCD è composto da pixel, sistemati come le caselle sulla tavola degli scacchi – la griglia pixel. La quantità di pixel in una griglia pixel, determina la risoluzione. Nei televisori Ultra HD sono più di otto milioni. Perlopiù in formato 16:9. Ciò significa: 3840×2160 pixel complessivi.
Il contrasto è la massima differenza tra il punto più chiaro e il punto più scuro sullo schermo. Quindi possiamo dire che più un pixel brilla, meglio è. In questo modo si crea più divario tra chiaro e scuro.
Quanto chiaramente brilla un LED, dipende dalla retroilluminazione. Paradossalmente, però, anche da quanto è nero il nero assoluto. I televisori LCD non raffigurano il nero – limitazione dovuta alla tecnologia adoperata.
Nessun nero «vero», perlomeno.
Prova ad immaginare un faro su sfondo scuro. Sarebbe ideale se brillassero solo i pixel LCD che raffigurano il riflettore, i restanti dovrebbero rimanere spenti. Come una lampada. Tutto ciò che vedresti attorno al riflettore sarebbe nero.
Se ci fosse un LED per ognuno degli otto milioni di pixel, l’illuminazione precisa tramite singola illuminazione dei LED non sarebbe un problema. Ma su otto milioni di pixel ci sono al massimo un paio di centinaia di LED. Nel caso del Sony XG9005 svitato, sono 270 lampadine. Ciò comporta raggruppamenti: un LED si illumina per diversi pixel.
Nel caso del faro ciò significa che ci sono pixel che dovrebbero raffigurare il nero, ma che vengono comunque irraggiati dai LED retrostanti. Per far sì che questi pixel raffigurino comunque il nero, cristalli di luce e filtri di polarizzazione «oscurano» la luce prima che raggiunga i LED.
Voilà: nero.
La teoria è promettente. Il guaio: in pratica, questo non avviene al cento percento. Limiti fisici. Una minuscola parte di luce trapela sempre attraverso i pixel LCD. In fin dei conti, quello che vedi non è nero, ma un grigio molto scuro.
Intendo proprio questo quando dico che il nero LCD non è un nero «vero».
Non è ideale per il contrasto. I produttori dei TV LCD, cercano di migliorare la luminosità massimale e il nero più profondo in due modi:
- Con architettura di retroilluminazione
- Con tecnologia dimming
Vediamo meglio di cosa si tratta.
1. Architettura di retroilluminazione Come vengono integrati gli LCD
L’architettura di retroilluminazione condiziona la luminosità massimale e stabilisce come viene regolata l’esatta luminosità dei pixel. In genere nei televisori LCD si hanno tre architetture diverse.
- Direct LED: pochi LED posizionati in modo grossolano dietro l’LCD
- Edge LED: posizionati lateralmente
- Full Array LED: tanti LED posizionati sull’intera superficie LCD
I televisori LCD economici in regola sono dotati di illuminazione Direct-LED – nel nostro shop si chiama «Basic LED». La produzione di questi televisori è meno costosa poiché vengono integrate solo poche strisce LED con pochi LED, in modo grossolano dietro al pannello. È sufficiente per fornire abbastanza luce ai pixel. Ma questo tipo di televisori non è particolarmente luminoso.
Fonte: Sven Mathis
Leggermente più costosa è la produzione di TV Edge LED. I LED sono posizionati nella cornice – ecco perché «Edge». È maggiore anche la quantità di LED, per cui abbiamo uno schermo più luminoso.
Fonte: Sven Mathis
Il più delle volte la retroilluminazione offre LED Full Array, che in inglese significa «completa larghezza di banda». Come nel Direct LED, i diodi emettitori di luce si trovano direttamente dietro all’LCD. La differenza è nella quantità. Tra i duecento e i cinquecento, varia a seconda del produttore.
All’IFA a Berlino sono stati mostrati pannelli Full Array con fino a mille diodi emettitori di luce.
Riassumendo: più è denso il posizionamento dei LED, più migliora la luminosità massimale e la possibilità di stabilire l’esatta luminosità dei pixel – quindi il contrasto. Full Array offre la maggiore densità per quanto riguarda il posizionamento dei LED. Gli Edge LED, nonostante siano posizionati solo lateralmente, sono al secondo posto per densità. La luce posteriore va a formare il Direct LED.
2. Tecnologia dimming: come nasce un nero «quasi vero»
La tecnologia dimming si estende sulla scurezza massimale. Promemoria: i pixel LCD che dovrebbero raffigurare il nero, bloccano la retroilluminazione. Però, mai al cento percento. Per questo ne deriva grigio scuro. L’obiettivo però sarebbe nero. Tre diverse tecnologie di dimming aiutano.
- Dimming
- Local Dimming
- Full Array Local Dimming
Dimming significa che i LED smorzano la retroilluminazione quando ci sono immagini scure. In questo modo i pixel LCD possono bloccare meglio la luce. Il grigio scuro appare più simile al nero, ma le aree dello schermo che dovrebbero essere chiare ne risentono. Come nell’esempio del faro. Per questo trovi il dimming solo nei televisori LCD più economici.
La situazione migliora molto con il Local Dimming. Questa tecnologia è presente soprattutto nei televisori con Edge LED. Essenzialmente, i LED brillano vicino alle aree luminose dello schermo, mentre si smorzano o si spengono nelle aree scure – «dimming locale». Ma nell’Edge LED, i diodi emettitori di luce emettono luce lateralmente. Su fondo scuro può portare a visibili colonne luminose.
Fonte: Sven Mathis
La combinazione migliore è composta da Full Array, le tecnologia di retroilluminazione, e Local Dimming. Viene chiamata Full Array Local Dimming (FALD): con questa tecnologia, i LED vengono controllati con precisione grazie al dimming o spegnimento locale. Nell’esempio del faro, i pixel che raffigurano la luce sono luminosi e le aree circostanti rimangono buie.
Fonte: Sven Mathis
Ricordati che più sono i LED incorporati nell’architettura Full Array, più sono le zone soggette al dimming, e più sono le zone soggette al dimming, più è precisa l’illuminazione dei singoli pixel. A seconda del televisore Full Array sono una dozzina di zone.
O un centinaio.
Luca Fontana
Senior Editor
Luca.Fontana@digitecgalaxus.chLa mia zona di comfort consiste in avventure nella natura e sport che mi spingono al limite. Per compensare mi godo anche momenti tranquilli leggendo un libro su intrighi pericolosi e oscuri assassinii di re. Sono un appassionato di colonne sonore dei film e ciò si sposa perfettamente con la mia passione per il cinema. Una cosa che voglio dire da sempre: «Io sono Groot».
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