Un display LED è un display a schermo piatto, che utilizza una matrice di diodi emettitori come pixel per un display video.

La loro luminosità consente loro di essere utilizzati in tantissimi settori dal mondo della tv fino al mondo dell’ illuminazione e cosi via. Ma se vogliamo capire la tecnologia LED dobbiamo comprendere quella LCD e sapere cos’è quella IPS. Lo schermo a cristalli liquidi, in sigla LCD dalla corrispondente espressione inglese liquid crystal display, è una tipologia di display a schermo piatto utilizzata nei più svariati ambiti, con dimensioni dello schermo che variano da poche decine di millimetri a oltre 100 pollici.

Parametri di caratterizzazione di un pannello Lcd

I principali parametri che caratterizzano un recente schermo LCD a matrice attiva (TFT) per TV o PC sono contrasto, luminosità, linearità dei grigi, angolo di visuale, tempo di risposta e resa cromatica. Inoltre per la televisione, pur non facendo parte del pannello vero e proprio, anche l’elettronica di scalatura dell’immagine è fondamentale nel determinare la qualità video. Contrasto nativo e contrasto dinamico, retroilluminazione fluorescente o a led. Il rapporto fra la luminosità del bianco e la luminosità del nero è definito contrasto. Si tratta quindi di un parametro -tipico del pannello- dipendente dalla capacità dei cristalli liquidi di bloccare la luce proveniente dalla retroilluminazione. Il cosiddetto “contrasto dinamico”. Si è velocemente affermando la retroilluminazione a LED  distinguendo due diversi metodi per il loro posizionamento, sensibilmente diversi tra loro: la retroilluminazione “laterale”, costituita da LED posti sul bordo (led edge peggiore) dello schermo e controllabili “in blocco”, e quella a tappeto luminoso (local dimming migliore), una tecnica più recente, la quale per mezzo di un microprocessore dedicato, permette il cosiddetto “local dimming”, una funzione che agisce dinamicamente sulle varie porzioni di retroilluminazione, ottimizzandole in base ad ogni singolo fotogramma in riproduzione, migliorandone pertanto sensibilmente il contrasto.

Forti contrasti sono tuttavia necessari solo per l’uso in piena luce dello schermo; si rileva infatti che il contrasto realmente percepito dipende anche dall’illuminazione dell’ambiente e dalla finitura superficiale dello schermo (lucido/riflettente od opaco/diffondente). Poiché in ogni caso lo schermo non è un corpo nero e riflette una parte della luce che lo colpisce, è intuitivo che la luminanza del nero venga alterata se lo schermo è colpito da una forte luce ambiente. Viceversa, ad esempio per la visione di un film in un ambiente scuro (il tipico soggiorno alla sera), contrasti elevati sono in genere fastidiosi in quanto le parti di immagine più luminose hanno un effetto abbagliante, riducendo la percezione dei dettagli nelle parti più scure ed aumentando l’effetto scia percepito.

Tempi di risposta bianco-nero, grigio-grigio, tempo percepito ed effetto scia

Il cosiddetto “effetto scia” che spesso viene attribuito ai pannelli LCD è in realtà ormai solo in parte riferibile al tempo di risposta dei “cristalli liquidi stessi”: in parte è infatti da imputarsi al fenomeno phi, cioè dipende dalla fisiologia dell’occhio umano. Infatti, la percezione dell’effetto scia è anche legata al fatto che i pannelli LCD mantengono l’immagine fra un frame e l’altro e sono retroilluminati in continuo, a differenza di un tradizionale tubo a raggi catodici in cui l’immagine è “ricostruita” alla frequenza di refresh dello schermo (50 o 100 Hz la TV; da 60 fino a 120 Hz un monitor per PC). In altre parole, mentre i fosfori di un CRT tendono da soli a “spegnersi” subito dopo il passaggio del pennello di elettroni, in un LCD-TFT (come in tutti gli schermi a matrice attiva, plasma o LED) i pixel conservano la luminosità “fino a nuovo ordine”, cioè fino al successivo fotogramma del filmato. Questo è un grande vantaggio per uno schermo PC (l’immagine è stabile e non sfarfalla), ma diventa un problema con immagini in movimento (TV, film): ciascun fotogramma risulta infatti in parte sovrapposto al precedente a causa sia della lentezza dei “cristalli liquidi” a cambiare stato, sia alla persistenza della visione sulla retina. Di fatto anche con un teorico LCD con tempo di risposta istantaneo sarebbe sempre presente un certo effetto scia. Le soluzioni attualmente sul mercato sono sostanzialmente tre, commercialmente spesso accomunate (anche impropriamente) da diciture tipo 100 Hz: paradossalmente tali varie soluzioni non hanno sempre a che fare con i 100 Hz dei CRT ed anzi talune cercano di imitare il funzionamento di un classico CRT a 50 Hz. Tale effetto viene ottenuto mediante l’intercalamento di quadri completamente neri (o con luminosità ridotta), quadri intermedi interpolati “calcolati” dall’elettronica dello schermo oppure mediante spegnimenti sequenziali brevissimi delle lampade di retroilluminazione (realizzando una sorta di “scansione” luminosa dello schermo); per ovvi motivi i costruttori sono restii -in alcuni casi- a fornire precise indicazioni sul funzionamento preciso di queste tecniche. Alcune di queste soluzioni potrebbero determinare un aumento della percezione di sfarfallamento dello schermo LCD.

Discorso a parte merita la resa cromatica del pannello, ovvero la capacità di riprodurre una vasta gamma di colori. Premesso che nessun genere di schermo di alcun tipo è in grado di riprodurre tutti i colori percepibili dall’occhio umano, la resa cromatica dipende in buona parte dalla retroilluminazione, e nella fattispecie dalla monocromaticità dei colori RGB (rosso verde e blu) dei subpixel. Con le attuali lampade di retroilluminazione a scarica si ottengono risultati discreti ma l’uso di led permette di migliorare ulteriormente il livello di monocromaticità dei tre colori fondamentali, con il conseguente effetto di aumentare la superficie del gamut, cioè del triangolo avente per vertici i tre colori RGB e che rappresenta le sfumature di colore riproducibili dallo schermo. Tuttavia, non è detto che le sorgenti video (compresa l’alta definizione, HD DVD e Blu-ray) possano davvero sfruttare efficacemente questi gamut più estesi, essendo comunque codificate ad 8 bit per canale. Va detto che comunque lo spazio colore delle sorgenti in HD come il BluRay è ben più ampio di quello delle sorgenti in SD, anche e soprattutto in ripresa.

Limiti

E’ opportuno segnalare che il limite maggiore che hanno tutti i pannelli led è  disomogeneità dei colori ma sopratutto la qualità del nero. Che, in molti casi, sopratutto nei televisori di fascia bassa, risulta pessima.

Tecnologia IPS

In-Plane Switching o IPS è una tecnologia LCD sviluppata da Hitachi nel 1996 per migliorare l’angolo di visione e la riproduzione dei colori dei pannelli Led.

Caratteristiche

Il suo nome deriva dal fatto che le molecole di cristallo si muovono parallelamente al pannello e non perpendicolarmente. Questa particolare struttura riduce la quantità di luce dispersa nella matrice, donando allo schermo IPS i suoi caratteristici larghi angoli di visione (178° orizzontale/verticale) e buona riproduzione dei colori. Le prime iterazioni di schermi IPS erano afflitte da alti tempi di risposta e bassi valori di contrasto, tuttavia successive evoluzioni come il Super-IPS, hanno in buona parte posto rimedio a questi limiti. La tecnologia IPS è largamente impiegata nei monitor di fascia alta per gli artisti di grafica professionale, per poi passare successivamente, con il calo dei prezzi di produzione, anche nel mercato mainstream. Super PLS

Una variante della tecnologia IPS è la Super PLS (Plane-to-Line Switching), introdotta da Samsung che dichiara ulteriori miglioramenti di brillantezza del 10%. Costi di produzione ridotti. Possibilità di realizzare display flessibili.

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