Come funzionano le SED-TV

Per decenni, l’immagine di ogni televisore è stata generata dal classico tubo a raggi catodici (CRT). I CRT offrono una resa visiva di altissima qualità, con colori profondi e naturali: non a caso molte TV li hanno utilizzati a lungo. Il rovescio della medaglia? Sono ingombranti e pesanti, e non si prestano bene ai grandi formati che oggi il pubblico desidera.

Le tecnologie più recenti hanno risolto ingombro e peso, ma spesso con compromessi sulla qualità: angoli di visione ridotti, neri poco convincenti, rischi di burn-in e vari artefatti possono compromettere l’esperienza.

La SED, acronimo di surface-conduction electron-emitter display, nasce proprio per unire il meglio di entrambi i mondi: la qualità d’immagine tipica di un CRT con il design sottile dei moderni schermi piatti. Una SED-TV può avere diagonali generose, restituire un’ottima fedeltà visiva e misurare solo pochi centimetri nello spessore.

In questa guida vediamo nel dettaglio come una SED-TV genera le immagini. Prima ripassiamo il funzionamento dei CRT, poi entriamo nel vivo della tecnologia SED e dei suoi microscopici componenti, fino ai pro e contro.

Ripasso: come funziona un CRT

Molti considerano i CRT superati rispetto a LCD, plasma, DLP e LCoS. Eppure, per alcuni aspetti, i CRT restano un punto di riferimento. Capire come funzionano è il modo migliore per comprendere la SED.

Alla base c’è un fascio di elettroni diretto verso uno schermo fosforescente. Quando un elettrone colpisce lo strato di fosfori, quel punto — il pixel — si illumina. In genere, ci sono tre fasci separati che stimolano fosfori rossi, verdi e blu. Il nostro sistema visivo integra questi puntini luminosi e li percepisce come un’immagine continua.

Gli elettroni originano da un filamento riscaldato chiamato catodo (elettrodo negativo), non troppo diverso da quello di una lampadina. Applicando corrente, il catodo emette elettroni che vengono attratti dall’anodo (elettrodo positivo), il quale li accelera verso lo schermo. Bobine di deflessione elettromagnetiche indirizzano i fasci riga per riga, dall’alto verso il basso, “disegnando” l’immagine.

Questo insieme di catodi, anodi e bobine prende il nome di cannone elettronico: è il cuore operativo di un televisore CRT.

SED-TV: lo stesso principio, in versione piatta

Una SED-TV crea l’immagine con un principio molto simile, ma in un’architettura radicalmente diversa. Invece di un singolo cannone elettronico, utilizza milioni di mini-CRT: i cosiddetti emettitori di elettroni a conduzione superficiale (SCE, surface-conducting electron emitters). Per ogni pixel ce ne sono tre — uno per ciascun colore primario (rosso, verde, blu). Su un pannello panoramico in alta definizione, il numero totale supera facilmente i 6 milioni di SCE.

Canon ha sviluppato la tecnologia di emissione degli elettroni; Toshiba ha contribuito con competenze su CRT, display, produzione di massa e il sistema di filtro colore Microfilter. Le due aziende hanno avviato una joint venture nel 2004 per portare le SED-TV alla fase produttiva.

Dentro l’SCE: da dove arrivano gli elettroni

Il cuore di ciascun SCE è minuscolo: uno strato di carbonio attraversato da una microfessura centrale. Un’estremità della pellicola di carbonio è collegata a un elettrodo negativo, l’altra a un elettrodo positivo. Quando il circuito applica circa 10 volt, compaiono elettroni su un lato della fessura, pronti a essere emessi.

Su una SED-TV, milioni di SCE sono disposti a matrice. Ognuno governa la componente rossa, verde o blu del proprio pixel. Diversamente dai CRT, che “spazzolano” lo schermo una riga alla volta, la matrice SED può attivare simultaneamente tutti gli SCE necessari a comporre l’intera immagine.

Il percorso degli elettroni: dalla matrice allo schermo

• L’interno di una SED-TV è in vuoto, come in un CRT.
• Da un lato del vuoto risiedono gli SCE; dall’altro c’è lo schermo rivestito di fosfori.
• Lo schermo ha una carica positiva, che attrae gli elettroni emessi dagli SCE.
• Prima di raggiungere i fosfori, gli elettroni attraversano un sottilissimo strato di alluminio.
• Colpendo i fosfori, questi emettono luce rossa, verde o blu. Il nostro cervello integra i punti luminosi e li percepisce come un’immagine coesa.

Le zone dello schermo che non formano i pixel sono trattate in nero: questo incrementa il contrasto percepito. Tra i fosfori e il vetro frontale, un filtro colore contribuisce a migliorare l’accuratezza cromatica e a ridurre i riflessi ambientali.

Dalla sorgente al fotogramma: cosa succede quando arriva il segnale

Quando la TV riceve un contenuto, la catena di elaborazione procede così:

1. Decodifica il segnale in ingresso.
2. Determina l’intensità delle componenti rossa, verde e blu di ogni pixel.
3. Attiva gli SCE necessari, che emettono elettroni diretti, attraverso il vuoto, verso lo schermo.
4. Gli elettroni eccitano i fosfori: i pixel si accendono e formano il fotogramma.

Il tutto avviene con una latenza quasi impercettibile, a una frequenza tipica di 60 immagini al secondo. A differenza di molti CRT tradizionali, non è necessario l’interlacciamento (che disegna le righe alterne): la SED visualizza ogni frame per intero.

Il risultato è un grande schermo, sottile circa mezzo centimetro, capace di una resa molto vicina a quella di un CRT di alta qualità.

SED-TV: pro e contro

Chi ha avuto modo di vedere dal vivo i prototipi presentati al CES e ad altre fiere ha parlato di immagini eccellenti. Le SED-TV promettono:

• Colori ricchi e naturali e neri profondi, in linea con i migliori CRT
• Angoli di visione ampi
• Assenza delle sfocature ai bordi tipiche di certi CRT, grazie alla struttura degli SCE
• Form factor sottile e peso contenuto
• Consumi inferiori rispetto a diversi pannelli piatti dell’epoca

Sul fronte dei contro, il giudizio reale richiede un uso diffuso nel tempo. Tuttavia, le principali perplessità hanno riguardato:

• Prezzo di lancio molto alto: si è parlato di circa 10.000 dollari per un 55 pollici
• Ritardi significativi nel rilascio: dalla finestra iniziale della primavera 2006, posticipata al 2007 e poi rinviata a data da destinarsi a causa di questioni di brevetti, forniture e produzione

Nonostante le potenzialità, le difficoltà industriali e legali hanno frenato l’arrivo sul mercato su larga scala.

In sintesi operativa

• La SED adotta il principio dei CRT ma lo miniaturizza in una matrice di milioni di micro-emettitori.
• Ogni SCE pilota una singola componente di colore del proprio pixel.
• Gli elettroni attraversano il vuoto, colpiscono i fosfori e generano luce con tempi di risposta estremamente rapidi.
• L’immagine viene aggiornata frame interi, senza interlacciamento, con ottimo contrasto e resa cromatica.

Questa combinazione di qualità immagine “stile CRT” e design ultrapiatto ha reso la SED una delle tecnologie più affascinanti mai proposte per i TV di grande formato, purtroppo ostacolata da costi e complessità produttive.