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Tra le novità che Samsung ha portato a IFA 2023 non ci sono solo i nuovi TV OLED da 83” con pannello WRGB di LG Display e il Neo QLED 8K da 98”. Il colosso coreano ha portato anche una gamma piuttosto variegata di TV MicroLED, che per la prima volta sembrano pronti a fare il salto effettivo, passando da schermi “da fiera” o comunque venduti praticamente su ordinazione a prodotti effettivamente disponibili sul mercato con varie diagonali.

I modelli che abbiamo visto a Berlino sono 5: MNA76MS (76”), MNA89MS (89”), MNA101MS (101”), MNA114MS (114”) e MNA140MS (140”). Tutti i modelli citati appartengono ad una generazione differente rispetto all’unico TV MicroLED lanciato già in precedenza: ci riferiamo al 110” MNA110MS, annunciato alla fine del 2020. La costruzione è completamente diversa ed è proprio grazie a tutte le ottimizzazioni messe in campo che Samsung prevede di aumentare progressivamente l’efficienza produttiva, andando a calare drasticamente i costi nel prossimo futuri, anche se al momento non si azzardano previsioni con tempistiche precise.

SOMMARIO

• IL NUOVO PROCESSO PRODUTTIVO
• LE CARATTERISTICHE DEI NUOVI MICROLED
• CONSIDERAZIONI TECNICHE E PRIME IMPRESSIONI

IL NUOVO PROCESSO PRODUTTIVO

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Tutti i nuovi MicroLED adottano un processo produttivo profondamente rinnovato per risolvere le pesanti criticità riscontrate in precedenza. Nel TV MicroLED da 110” i chip con i MicroLED sono abbinati a PCB, acronimo ci Printed Circuit Board, cioè a circuiti stampati. Questa soluzione non permette di ridurre più di tanto il cosiddetto “pixel pitch”, detto anche “passo”, cioè la distanza tra i pixel, che qui sono composti da una terna di microscopici LED, uno rosso, uno verde, uno blu. Cosa significa in parole povere? La progressiva riduzione del pixel pitch è importante perché permette di produrre schermi con diagonali sempre più compatte senza dover abbassare la risoluzione.

Se il pixel pitch non scende allora anche le dimensioni dei TV MicroLED non scendono, dato che, a livello produttivo, realizzare schermi grandi è molto più semplice, non a caso il primo MicroLED Samsung, il The Wall modulare indirizzato al mercato professionale, aveva una diagonale di 146”. L’unico via per aggirare il problema consisterebbe nella riduzione della risoluzione, ma sarebbe ovviamente impensabile. Per questi motivi Samsung ha abbandonato i PCB sostituendoli con TFT LTPS (Low-Temperature Polycrystalline Silicon) basati su un substrato in vetro. Ogni diodo viene pilotato da circuiti appositamente realizzati: per ciascun MicroLED abbiamo un circuito con 19 transistor. Le dimensioni di questi componenti sono estremamente ridotte, simili a quelle dei diodi.

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Questa estrema miniaturizzazione porta ad ottenere pixel composti quasi interamente (ben oltre il 90%) da una superficie nera. Per dare l’idea delle grandezze di cui si parla, Samsung ha mostrato a porte chiuse una fialetta con una manciata (pochi millimetri) di quella che sembrava sabbia, ma che in realtà erano gli oltre 24 milioni di MicroLED necessari per realizzare un TV Ultra HD. La seconda innovazione introdotta da Samsung consiste nel modo in cui i moduli si connettono tra loro. Per poter assemblare un televisore partendo da una struttura modulare è necessario che i moduli non abbiano una cornice, altrimenti l’immagine risultante verrebbe interrotta dalla cornice stessa presente tra un modulo e l’altro. Serve però un modo per portare il segnale su tutto lo schermo ed ecco la soluzione: inserire piste che corrono lungo il bordo dei moduli. Questi contatti distribuiscono il segnale tra tutti i moduli contigui e consentono di eliminare la cornice.

Anche il metodo utilizzato per il trasferimento dei chip è cambiato. In precedenza si utilizzava un macchinario che prelevava un singolo chip dai wafer di silicio e lo depositava sui circuiti stampati. Questo approccio  presenta molti limiti, primo tra tutti l’efficienza. È evidente che il processo richiede tempi lunghi e si presta molto di più agli errori, dato che il procedimento va ripetuto per ogni singolo chip che compone lo schermo MicroLED. La nuova tecnologia usata per trasferire i chip prende il nome di Laser Lift Off e permette di posizionare numerosi chip sul TFT in vetro allo stesso tempo. Il risparmio in termini di tempo è molto consistente: la velocità è 1.500 volte più alta.

Per assicurare l’uniformità degli schermi vengono compiute varie verifiche e aggiustamenti che coinvolgono praticamente tutti i passaggi nel ciclo produttivo. Questa procedura, che Samsung chiama “aging”, parte dalla selezione dei MicroLED nel momento in cui vengono prelevati dal wafer di silicio, prima di essere trasferiti sul substrato in vetro. I chip vengono raggruppati in base a colore mischiando lotti differenti. Il motivo è semplice: i MicroLED non sono perfettamente uguali.

La luminanza e la lunghezza d’onda della luce prodotta non sono esattamente sovrapponibili. Mischiando i diodi provenienti da lotti diversi si compie un primo passo per omogeneizzare la resa finale. Per farlo ci si affida ad un algoritmo che stabilisce un posizionamento casuale, il modo migliore per evitare di raggruppare diodi con le stesse caratteristiche tutti vicini, che renderebbero più evidente la mancanza di uniformità.

Uno dei moduli che compongono lo schermo dei TV MicroLED
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I moduli ottenuti con questa modalità vengono poi sottoposti ad altre verifiche: si valuta che tutti i moduli siano perfettamente planari e che non vi siano fughe di luce tra un modulo e l’altro, causate da luce che entra dall’esterno o che filtra dai MicroLED nei punti di contatto. Tutte queste operazioni sono automatizzate. In tutto vengono effettuate 43.500 regolazioni qualitative che coinvolgono i pixel, i blocchi di chip e i moduli, tutte finalizzate ad uniformare il bianco e i colori. Si ottene così un TV che, pur nascendo come unione di vari sotto-insiemi, si comporta come se fosse un unico pannello.

Tutte le ottimizzazioni che abbiamo descritto sono essenziali per la produzione di massa e per la realizzazione dei tagli più compatti. Sul fronte dei prezzi c’è invece ancora molto da fare per scendere a livelli compatibili con le tasche dell’utente medio, anche se un impatto c’è già: si parla di 1.000 euro al pollice, quindi 76.000 euro circa per il 76” e 140.000 euro per il 140”. I primi MicroLED da 146”, presentati nel 2018, costavano oltre 300.000 dollari.

LE CARATTERISTICHE DEI NUOVI MICROLED

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I MicroLED 2023 regolano l’azione dei diodi tramite un’elaborazione a 20-bit, cioè con una precisione che può contare su 1.048.576 livelli. Il dato non va confuso con la profondità del colore che resta quella di tutti i TV in commercio: qui si parla della precisione nel pilotare i diodi quando si riproducono tutti i vari livelli di luminanza, cioè la scala dei grigi. Come abbiamo riportato nel capitolo precedente, tutti i TV sono in realtà composti da moduli con una diagonale di 12”, 30,48 centimetri, e hanno una forma rettangolare. Il numero di moduli varia in relazione alle dimensioni del TV:

• 76”: 6 x 6 moduli
• 89”: 7 x 7 moduli
• 101”: 8 x 8 moduli
• 114”: 9 x 9 moduli
• 140”: 11 x 11 moduli

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Samsung non ha fornito indicazioni sulle dimensioni dei MicroLED ma dovrebbero essere inferiori a 100 micrometri, quindi veri e propri MicroLED. Solitamente si classifica come Mini LED un diodo con dimensioni comprese tra 200 e 100 micrometri e MicroLED quelli più piccoli di 100 micrometri. I diodi blu e verdi sono al nitruro di gallio (GaN), un semiconduttore scelto perché presenta vari vantaggi tra cui la possibilità di raggiungere un’elevata luminosità. I MicroLED rossi sono invece basati su fosfuro di alluminio e gallio indio (AllnGaP), una soluzione spesso abbinata ai LED perché fornisce un’emissione di luce molto stabile per lunghi periodi di tempo.

Tutti i prodotti si presentano come assolutamente rifiniti e pronti per arrivare sul mercato. In effetti va ricordato che l’89” è già disponibile in Corea: non si tratta quindi di prototipi ma di modelli pronti per formare la prima gamma MicroLED vera e propria. Il colpo d’occhio è simile a quello che si avrebbe guardando un Neo QLED Samsung: il Monolith Design si caratterizza per la quasi totale assenza di cornici e per uno spessore piuttosto ridotto. La risoluzione è sempre Ultra HD, indipendentemente dalla diagonale. Tutti i MicroLED sono dotati del Micro AI Processor per l’elaborazione di tutti i segnali.

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Immancabilmente presente il contributo dell’intelligenza artificiale, reso palese dall’inserimento del termine “AI”. La base di partenza sono sempre le reti neurali basate sul deep learning, una forma più evoluta del machine learning che permette di operare le ottimizzazioni su upscaling, riduzione del rumore eccetera operando sulla base del contesto, cioè riconoscendo la tipologia di materiale che scorre su schermo e applicando gli interventi più efficaci per quella specifica sorgente. HDR è supportato nei formati HLG, HDR10, HDR10+, HDR10+ Adaptive e HDR10+ Gaming. Il picco di luminanza arriva a 2.000 nit sul modello da 89”. Per l’audio troviamo un sistema simile a quello dei Neo QLED 8K: ci sono 6.4.4 canali con speaker laterale e altri ad emissione posteriore. La potenza erogata è di 120 W e c’è la possibilità di sfruttare l’AI per eseguire l’upmix delle tracce audio in modo da sfruttare tutti i canali disponibili.

Tutti i MicroLED sono dotati di Smart TV basata su Tizen con tutte le funzioni presenti sui prodotti Samsung della gamma 2023. C’è anche il MultiView, la funzione che suddivide lo schermo in un massimo di 4 aree per visualizzare più contenuti simultaneamente. A completare la dotazione sono i 6 ingressi HDMI. Tutti i televisori MicroLED che abbiamo citato arrivano già preassemblati e pronti per l’uso, come un qualsiasi prodotto LCD o OLED. Samsung vuole però mantenere l’approccio modulare, per dare anche la possibilità di assemblare il display liberamente, in modo da soddisfare esigenze diverse. I moduli consentono di spaziare da 16:9 a 32:9, passando anche da formati molto meno convenzionali come 8:9 e 4:9. Probabilmente almeno una parte di questa versatilità verrà impiegata per prodotti professionali, i futuri corrispettivi della gamma The Wall.

CONSIDERAZIONI TECNICHE E PRIME IMPRESSIONI

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Non è stato facile avere informazioni sulla risoluzione nativa di questi nuovi moduli e non siamo neanche sicuri che il dato che abbiamo ottenuto corrisponda al vero. Secondo alcune indagini e da verifiche sul campo (ho tentato di contare il numero di pixel campionando un singolo modulo) sembra che la risoluzione nativa dei moduli sia di 552 x 312 pixel. Il dato non è stato confermato da Samsung. Questo si tradurrebbe in una risoluzione nativa di 3312 x 1.872 per lo schermo con diagonale da 76", 3.864 x 2184 per lo schermo da 89", 4.416 x 2.496 per lo schermo da 101", 4968 x 2.808 per lo schermo da 114" e 6.072 x 3.432 per lo schermo da 140". Risoluzioni abbastanza elevate ma differenti da quella UHD il che potrebbe creare qualche artefatto di ricampionamento, almeno per lo schermo da 101". 

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La risoluzione non è l'unico elemento a destare qualche lieve preoccupazione. C'è anche il 'duty cycle' dei singoli LED (le sfumature vengono create accendendo e spegnendo rapidissimamente ogni LED, come nei plasma e nei DLP) e la gestione delle sfumature nelle immagini in movimento. Abbiamo osservato a lungo tutti i display in esposizione ed è nostra convizione che la ricchezza di sfumature di questi nuovi microLED Samsung sia ai vertici per questo tipo di tecnologia ma ancora leggermente indietro rispetto alle migliori soluzioni OLED ed LCD, soprattutto sulle bassissime luci. I problemi di micro-solarizzazioni che abbiamo osservato nei display in esposizione potrebbero essere a carico delle clip video utilizzate quindi ci riserviamo un'analisi più approfondita se e quando Samsung ci metterà nelle condizioni di esaminarli davvero.

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Tutti questi microLED sembrano invece vincenti per luminanza assoluta non solo del bianco ma anche dei colori più saturi, per tempo di risposta e nitidezza delle immagini in movimento che ricorda quella dei migliori TV al plasma perché, in effetti, il principio di funzionamento è proprio lo stesso. La carta vincente che straccia tutto il resto del mercato è il rapporto di contrasto in ambienti illuminati, che è sorprendente, soprattutto per l'assenza di riflessioni, una vera chimera per tutti gli altri display. La domanda vera è quanto sarà disposto a spendere un un cliente per queste caratteristiche vincenti, soprattutto dopo aver capito quali saranno i prezzi dei nuovi TV LCD con migliaia di zone, che hanno anche una luminanza comparabile a quella di questi microLED Samsung e diagonali che arrivano fino ai 115" di TCL e 120" di Sharp. Voi ad esempio cosa comprereste il 77" OLED Samsung 77S95C con pannello RGB 4K a meno di 4.000 Euro oppure un il 76" microLED a risoluzione 3K che potrebbe costare fino a 10 volte tanto?