STEP #04 - Il principio fisico

  Dall’invenzione della televisione ai giorni nostri la tecnologia ha fatto passi avanti,infatti anche la tecnologia che permette di far funzionare la televisione si è evoluta, di seguito riporto le fasi principali di questa evoluzione:

• Televisore di Baird (1928)

• Televisore a tubo catodico (1934)

• Televisore a retro-proiezione (1970)

• Televisore al plasma e televisore LCD (1983)

• Televisore OLED (1987-1990)

Il televisore di Baird prevedeva l'esistenza di un sistema di ripresa e trasmissione delle immagini televisive. Le immagini della scena da riprendere venivano scandite o analizzate da un apparecchio (telecamera), analogo al ricevitore in oggetto che però presentava una fotocellula al selenio al posto della lampada al Neon, e trasmesse via radio. Il televisiore di Baird collegato ad normale ricevitore radiofonico dell'epoca riceveva il segnale trasmesso dalla stazione televisiva sottoforma di impulsi elettrici. Tali impulsi azionavano la lampada al Neon posta dietro il disco di Nipkow, che veniva mantenuto in rotazione dal motore elettrico. La spirale di fori del disco di Nipkow ripercorreva l'intera superficie della lampada al neon e, se il disco era sincronizzato con il trasmettitore e quindi con gli impulsi luminosi della lampada, sul visore veniva ricostruita (sintesi) la scena ripresa dalla telecamera.

Il Televisore a tubo catodico deriva direttamente dal diodo a catodo freddo, a sua volta derivato dal tubo di Crookes, a cui è aggiunto uno schermo rivestito di materiale fluorescente, anche chiamato tubo di Braun. Nel 1922 fu sviluppata la prima versione commerciale a catodo caldo da parte di J. B. Johnson e H. W. Weinhart, della Western Electric.

Il catodo è un piccolo elemento metallico riscaldato all'incandescenza che emette elettroni per effetto termoionico. All'interno del tubo catodico, in cui è stato praticato un vuoto spinto, questi elettroni vengono diretti in un fascio (raggi catodici) per mezzo di un'elevata differenza di potenziale elettrico tra catodo e anodo, con l'aiuto di altri campi elettrici o magnetici opportunamente disposti per focalizzare accuratamente il fascio. Il raggio (detto anche pennello elettronico) viene deflesso dall'azione di campi magnetici (Forza di Lorentz) (deflessione magnetica) o campi elettrici (deflessione elettrostatica) in modo da arrivare a colpire un punto qualunque sulla superficie interna dello schermo, l'anodo.

Questa superficie è rivestita di materiale fluorescente (detti fosfori, in genere metalli di transizione oppure terre rare) che eccitato dall'energia degli elettroni emette luce. Il tubo catodico presenta una curva di risposta caratteristica del triodo, che conduce ad una relazione non lineare tra la corrente elettronica e l'intensità della luce emessa, chiamata funzione gamma. Nei primi televisori questo era positivo poiché aveva l'effetto di comprimere il contrasto (riducendo il rischio di saturazione delle parti più chiare o scure), ma in alcune applicazioni informatiche dove la resa dei colori deve essere lineare, come nel desktop publishing, deve essere applicata?

Un televisore a retro-proiezione (RPTV) è un tipo di schermo di grandi dimensioni. Fino al 2005 era la tecnologia più conveniente per schermi con diagonale di oltre 100 pollici (250 centimetri). È anche a tubo catodico

È una variante della videoproiezione che, anziché proiettare l'immagine dal fronte, la proietta dal retro dello schermo. Il proiettore è situato alla base del televisore e mediante un sistema di specchi l'immagine è indirizzata allo schermo traslucido. Tuttavia il difetto principale era la scarsa definizione, il contrasto quasi assente e il rapido consumo della lampada interna fecero sì che la tecnologia fosse quasi un flop, poiché tanti tv a tubo catodico superavano di gran lunga la tecnologia a retroproiettore in contrasto e definizione immagine come i Sony Trinitron.

Il televisore al plasma o lcd si serve di molte piccole celle posizionate in mezzo a due pannelli di vetro mantengono una mistura inerte di gas nobili (neon e xeno). Il gas nelle celle viene elettricamente trasformato in un plasma, il quale poi eccita i fosfori ad emettere luce.

I gas di xeno e neon in un televisore al plasma sono contenuti in centinaia di migliaia di piccole celle posizionate tra due pannelli di vetro. Anche dei lunghi elettrodi vengono inseriti tra i pannelli di vetro, davanti e dietro le celle. Gli elettrodi di indirizzamento sono dietro le celle, lungo il pannello di vetro posteriore. Gli elettrodi trasparenti dello schermo, che sono circondati da materiale dielettrico isolante e coperti di uno strato protettivo in ossido di magnesio, sono montati davanti alle celle, lungo il vetro anteriore. La circuiteria di controllo carica gli elettrodi che si incrociano ad una cella, creando una differenza di potenziale tra davanti e dietro provocando la ionizzazione dei gas e la formazione di plasma; quando gli ioni del gas si dirigono verso gli elettrodi e collidono vengono emessi dei fotoni.

In uno schermo monocromatico, lo stato ionizzante può essere mantenuto applicando un voltaggio di basso livello tra tutti gli elettrodi orizzontali e verticali, anche quando il voltaggio di ionizzazione viene rimosso. Per cancellare una cella, tutta la tensione viene rimossa dagli elettrodi. Questo tipo di pannello ha una memoria intrinseca e non utilizza fosfori. Una piccola quantità di azoto viene aggiunta al neon per incrementare l'isteresi.

Nei pannelli a colori, il retro di ogni cella è rivestita con un fosforo. I fotoni ultravioletti emessi dal plasma eccitano questi fosfori per dare luce colorata. Ogni cella è quindi paragonabile ad una lampada fluorescente.

Ogni pixel è fatto di tre sottocelle separate, ognuna con fosfori di diversi colori. Una sottocella ha il fosforo per la luce rossa, una per la luce verde e l'altra per la luce blu. Questi colori si uniscono assieme per creare il colore totale del pixel, analogamente ai computer Triad (a tre colori; per dettagli tecnici vedi pixel, aspetti tecnici) o agli schermi CRT. Variando gli impulsi di corrente che scorrono attraverso le diverse celle migliaia di volte al secondo, il sistema di controllo può aumentare o diminuire l'intensità di ogni colore di ogni sottocella per creare miliardi di diverse combinazioni di verde, rosso e blu. In questo modo il sistema di controllo può produrre la maggior parte dei colori visibili. Gli schermi al plasma usano gli stessi fosfori dei CRT, il che porta ad una riproduzione dei colori estremamente accurata, però per loro stessa natura non possono riprodurre i colori intermedi (la cella o è accesa oppure è spenta), per simulare i livelli di colore inferiori si adotta una tecnica di "PWM" che consiste nell'accendere la singola sottocellula per una porzione di tempo inferiore, ma questo spesso porta a maggior fatica di visione nel caso si sia molto vicini allo schermo.

Il televisore OLED funziona grazie al diodo organico a emissione di luce (acronimo inglese: OLED; in inglese: Organic Light Emitting Diode) è un tipo di diodo organico utilizzato per schermi e televisori.

Si tratta di una tecnologia che permette di realizzare display a colori con la capacità di emettere luce propria: a differenza dei display a cristalli liquidi (LCD), i display OLED non richiedono componenti aggiuntivi per essere illuminati (gli schermi a cristalli liquidi vengono illuminati da una fonte di luce esterna se sono riflettivi), ma producono luce propria; questo permette di realizzare pannelli molto sottili, addirittura pieghevoli e arrotolabili e che richiedono minori quantità di energia per funzionare.

A causa della natura monopolare degli strati di materiale organico, i display OLED conducono corrente solo in una direzione, comportandosi in modo analogo a un diodo; di qui il nome di O-LED, per similitudine con i LED.