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Pubblicazioni

Comunicazione digitale
Numero 2/2005

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Comunicazione digitale
Numero 2/2005

5. Ricerca & Sviluppo

5.1 La tecnologia LCD nei televisori

di Daniele Ferraioli (*)

La TV si è fatta sottile

I primi televisori

televisore bianco e nero

Chi non ricorda i vecchi televisori in bianco e nero? Erano gli anni '50 e i primi apparecchi erano dei "cassoni" pesantissimi con al massimo due o tre manopole: per il volume, il contrasto e la luminosità. Vi era poi la manopola principale, a scatti, utilizzata per spostarsi tra un canale e l'altro… e il programma era unico, altro che zapping!

Poi si è passati ai TV color, ai telecomandi sempre più complicati, ed eccoci ad oggi: il televisore e il monitor di un personal computer o di un portatile si assomigliano sempre più.

Storia della tecnologia televisiva in Italia

  • Primi anni ‘50: escono i primi televisori commerciali in bianco e nero
  • 1954: inizia il regolare servizio televisivo e si ha il primo collegamento in Eurovisione
  • Inizio anni '60: vengono prodotti i primi TV color
  • 1972: in occasione dei giochi olimpici di Monaco la Rai trasmette le Olimpiadi a colori, ma i TV color sono rarissimi
  • Metà anni '70: diffusione commerciale e boom delle vendite dei TV color
  • Fine anni '70: diffusione dei videoregistratori
  • Primi anni ‘80: primi televisori con funzione PiP (Picture in Picture) (nota 1) e primo televisore con videoregistratore incorporato
  • Inizio anni '90: primi videoproiettori e primi televisori LCD
  • Metà anni ‘90: prime videocamere digitali con schermo LCD
  • Inizio nuovo millennio: diffusione commerciale televisori LCD
  • Con questa tecnica sullo schermo appare in un piccolo riquadro posizionabile in uno degli angoli un altro schermo con un programma diverso: un televisore con funzione PiP deve avere anche due sintonizzatori

Che c'è di nuovo?

La nuova tecnologia è quella dei cristalli liquidi, o LCD (Liquid Crystal Display) nata qualche anno fa per permettere di avere dei monitor di dimensioni e peso accettabili sui computer portatili: i primi ad essere messi in commercio avevano dimensioni non superiori ai 12- 14 pollici (nota 2) di diagonale. Infatti quando parliamo di dimensioni di monitor e TV ci riferiamo sempre alla misura della diagonale e non a quella del lato maggiore dello schermo; un'altra caratteristica che sino ad oggi è stata un vero e proprio standard è costituita dalle proporzioni tra larghezza ed altezza dello schermo, 4:3, questo significa che un monitor di 15" (che corrisponde ad una diagonale di 38 cm) ha lo schermo di 30x23 cm e il rapporto tra queste dimensioni è proprio di 4/3.

Con la diffusione dell'Home Cinema, cioè con l'avvento dei film in videocassetta e in DVD, si è cominciato a pensare ad un nuovo formato televisivo, che si avvicinasse maggiormente a quello degli schermi cinematografici: è così nato il formato 16:9, più largo e più basso.

Avrete senz'altro notato che i film nel formato 4:3 presentano una striscia nera in alto ed una in basso: se così, non significa che una parte dell'immagine cinematografica è stata tagliata in fase di regia televisiva.

Con il formato 16:9, invece, i film si vedono perfettamente a schermo intero, mentre nelle trasmissioni televisive "normali" si vedono due righe nere laterali, oppure l'immagine risulta visibilmente "schiacciata".

immagini 4:3 e 16:9
Nel formato 4:3 che trasmettono film si hanno due bande nere orizzontali o una perdita di immagine. Nel 16:9 che trasmettono programmi tradizionali si hanno due bande nere verticali o uno schiacciamento dell'immagine

Nel riquadro è possibile vedere alcune delle misure tipiche dei televisori in commercio, mentre nella figura in alto si può notare come vengono tagliate le immagini nei due formati.

Rapporto 4:3 (in cm)                
base schermo 30,5 34,5 40,6 44,7 52,8 60,9 65,0 85,3
altezza schermo 22,9 25,9 30,5 33,5 39,6 45,7 48,7 64,0
misura diagonale in cm 38,1 43,2 50,8 55,9 66,0 76,2 81,2 106,6
misura diagonale in pollici 15" 17" 20" 22" 26" 30" 32" 42"
base schermo 33,2 37,6 44,3 48,7 57,5 66,4 70,8 92,9
altezza schermo 18,7 21,2 24,9 27,4 32,4 37,3 39,8 52,3
Rapporto 16:9 (in cm)                

Come è fatto un LCD TV

Torniamo agli schermi a cristalli liquidi: il nome sembra una contraddizione, infatti pensando ad un cristallo in natura ce lo immaginiamo solido e di forma definita e statica (un quarzo o un cristallo di sale grosso da cucina, per esempio): d'altra parte sappiamo che la caratteristica principale di un liquido è rappresentata dalla sua capacità di adattarsi al contenitore che lo ospita. Questo dipende dai legami molecolari diversi tra liquidi e solidi. Esistono però alcune sostanze che sono una via di mezzo tra liquido e solido e alcune di queste, sensibili ai segnali elettrici, vengono adottate nella tecnologia LCD.

Ogni singolo cristallo liquido viene "assemblato" in righe e colonne e la matrice ottenuta viene racchiusa in un sandwich di vetro molto sottile (alcuni millimetri): questo è il motivo per cui i monitor e le TV a cristalli liquidi sono più delicati dei loro "fratelli" a tubo catodico, dove il vetro di protezione è di circa 2- 3 cm di spessore.

Oltre a questi due vetri è presente nella parte interna un sistema di retroilluminazione, costituito da una o più lampade fluorescenti, che garantisce una maggiore visibilità delle immagini: i primi LCD avevano il difetto di immagini poco luminose e quindi poco "vive", con tale sistema la qualità è molto aumentata.

Le caratteristiche principali

La prima e la più importante, quella che da sola vale l'acquisto: l'emissione di onde elettromagnetiche di un dispositivo LCD è molto inferiore a quella di un analogo apparecchio a tubo catodico.

Inoltre, non essendoci un pennello luminoso che percorre ciclicamente tutto lo schermo in orizzontale e spostandosi verso il basso, non si ha l'effetto flicker, costituito dallo sfarfallio prodotto dal pennello quando inizia nuovamente il suo cammino.

Altri due fattori importanti sono il peso e l'ingombro degli apparati, decisamente ridotti rispetto ai televisori a tubo catodico.

Tutti abbiamo sentito parlare di risoluzione dello schermo e di pixel: in pratica ogni schermo è suddiviso in tanti elementi rettangolari, come in una matrice o in un reticolo; questo significa che uno schermo con una risoluzione di 800x600 ha 800 pixel di larghezza e 600 di altezza, per un totale di 480.000 elementi.

Per realizzare i monitor a colori si utilizza una tecnica chiamata sintesi additiva del colore: ogni colore, cioè, viene ottenuto dalla combinazione dei tre colori Rosso (Red), Verde (Green) e Blu (Blue), per cui si parla di RGB.

Nella tecnologia LCD ogni singolo pixel ha tre cristalli liquidi, ciascuno con un filtro di colore diverso, rosso, verde o blu e dosando opportunamente i segnali elettrici applicati a tali cristalli si ottiene la combinazione di colore voluto.

Studiamo le caratteristiche prima dell'acquisto

Quali sono le caratteristiche da considerare nell'acquisto di un televisore LCD?

  • La prima è senz'altro la risoluzione: più è alta, minori saranno le dimensioni dei pixel, il che significa un immagine senza fastidiose "scalettature".
    I TV più datati (e perennemente in offerta nei grandi bazar) hanno una risoluzione di 640x480 pixel, altrimenti definita come standard VGA (Video Graphic Adapter), accettabile nei monitor fino a 15", intollerabile in monitor di dimensioni maggiori, che oggi presentano risoluzioni di 1024x768 (XGA, eXtra Graphic Adapter) nel formato 4:3, oppure 1366x768 (WXGA Wide eXtra Graphic Adapter) nel formato 16:9
  • Il secondo è il contrasto che è rappresentato dalla differenza che c'è tra un pixel completamente bianco, in cui la luce passa tutta ed uno completamente nero, che dovrebbe essere spento.
    Il rapporto tra i due deve essere almeno di 400:1, ma questo è il valore pubblicizzato, in realtà per effetto della retroilluminazione dello schermo, il pixel nero riesce ad assorbire una parte della luce, con un effetto di debordo che trasforma il pixel da nero a grigio scuro e questo abbassa di molto (fino alla metà!) tale rapporto.
    Per un buon televisore a tubo catodico, il rapporto è invece di 500:1 e oltre.
  • Il tempo di risposta è una caratteristica importante in un TV LCD: rappresenta la velocità con la quale il pixel cambia di stato e quindi di colore: tale tempo è espresso in millisecondi e i valori tipici oscillano tra i 25 e i 10 ms.
    Ovviamente un tempo basso significa un miglior passaggio tra una scena e l'altra.
  • Visto che con Windows Media Center il personal computer si è stabilito in salotto con l'Hi-Fi ed il televisore, sarebbe opportuno che il TV LCD fosse dotato di ingresso analogico VGA o, meglio ancora, di ingresso digitale DVI (Digital Video Interface): grazie a questi ingressi, visibili nella foto, all'occorrenza il TV si potrà collegare al PC o ad una console giochi (come la Playstation) trasformandosi in un eccellente monitor per navigare in Internet, consultare la posta elettronica o giocare.
porte di collegamento
  • Un altro fattore interessante è il numero di connessioni possibili: sono molto utili 2 prese scart, una per un lettore DVD e una per videoregistratore o DVD recorder, ingressi audio/video di tipo RCA per una eventuale videocamera e per l'impianto audio Hi-Fi.
  • Il tipo di staffa o di piedistallo per la collocazione del TV è molto importante: dovrebbe essere prevista la possibilità di appendere l'apparecchio al muro, come un quadro, ma anche quella di avere un supporto orientabile e ruotabile
LCD a casa

Qualche consiglio

Ecco come procedere quando si decide di acquistare un monitor/TV a cristalli liquidi:

  • dal momento che vi apprestate a spendere parecchi soldi, confrontate le caratteristiche tecniche dei diversi prodotti, controllandole anche sui cataloghi o sui siti Web dei produttori, dal momento che non sempre ciò che è scritto sui volantini promozionali è esatto al 100%;
  • non vi basate sui soli numeri, provate a confrontare i diversi modelli andando a regolare contrasto e luminosità per ottenere il risultato migliore: sembra impossibile, ma i centri commerciali tarano al meglio il prodotto che deve essere "smaltito" così che sembri quello di qualità migliore.
    Gli addetti non sono contenti di farvi maneggiare il telecomando, ma provate a far capire loro che state per spendere una discreta fortuna e in fondo anche loro hanno l'occasione di conoscere meglio ciò che stanno vendendo!
  • un'ultima importante avvertenza riguarda il problema dei pixel difettosi.
    Vi sarà senz'altro capitato di vedere un punto rosso o blu o verde sempre acceso su un monitor LCD: si tratta di un cristallo bruciato che resta acceso permanentemente sullo schermo.
    Va detto che in un monitor o TV abbiamo 1024x768 pixel e se per ogni pixel ci sono tre celle o cristalli per i tre colori RGB avremo un totale di 786.432 pixel che moltiplicati per 3 danno 2.359.296 celle o cristalli: è abbastanza probabile che qualche cella sia danneggiata, ma occorre sapere che alcuni produttori non riconoscono la sostituzione in garanzia per apparecchi che abbiano più di un certo numero di pixel bruciati. È bene controllare il monitor attentamente per riscontrare eventuali pixel difettosi e avere un riscontro scritto prima dell'acquisto di qual è la tolleranza minima stabilita dal produttore.

Tiriamo le somme

È evidente che nel medio termine tutti i consumatori si orienteranno verso la tecnologia LCD, perché i vantaggi (si veda il riquadro) sono decisamente più forti degli svantaggi: la speranza è che la produzione in grande serie faccia abbassare i prezzi e che i piccoli difetti che abbiamo cercato di raccontarvi vengano definitivamente eliminati.

Pro: Contro:
  • minor ingombro
  • minor peso
  • bassissima emissione di onde elettromagnetiche
  • minori disturbi per la vista
  • look moderno ed accattivante
  • prezzo elevato
  • minor contrasto tra bianchi e neri
  • risoluzione non elevata, avvertibile specie nei modelli più grandi
  • maggiore probabilità di rottura in caso d'urto

 


(*) Titolare dello Studio di Ingegneria Ferraioli - consulente ICT (Information & Communication Technology) (torna al testo)

PiP

Con questa tecnica sullo schermo appare in un piccolo riquadro posizionabile in uno degli angoli un altro schermo con un programma diverso: un televisore con funzione PiP deve avere anche due sintonizzatori

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Pollici

Ricordiamo che il pollice è una misura anglosassone e corrisponde a 2,539 cm e viene indicato anche con il nome inglese inch e rappresentato con il simbolo "

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