Platte beeldschermen

Voor wie is opgegroeid met tv's waaruit ver naar achteren de beeldbuizen steken, is het een wonder dat een beeldscherm ook in een deksel van een laptopcomputer past. Binnen enkele jaren staan er volop platte grootscherm-tv's in de winkel. Het is de tv die aan de muur kan hangen.

Hun beeld krijgen die platte schermen allemaal uit honderden onzichtbare draden die als een fijn weefsel in het scherm liggen. Een gangbaar laptopscherm met 600 bij 800 pixels (beeldpunten) heeft 600 draden die de korte zijde en 800 draden die de lange kant binnengaan. Ieder kruispunt van draden is een beeldpunt. De beeldschermchip schakelt de horizontale draden een voor een aan met een spanning die net niet groot genoeg is om de pixel van helder naar zwart te kleuren. Vervolgens zet de chip van de 800 kolomdraden alleen die draden onder spanning die leiden naar pixels die donker moeten worden. Door bliksemsnel alle rijen af te werken en de kolommen steeds alle 800 in één klap aan te sturen wordt het beeld ververst.

Dat is het principe. Om de verschillen tussen de schermen uit te leggen is een deskundige nodig. Dr. A. Burgmans, manager large flat displays van Philips Components: “We onderscheiden passieve en actieve matrix-LCD-schermen en plasmaschermen. De actieve matrix-LCD's kennen twee technieken: TFT en Palc.”

Matrix staat in deze vaktaal voor de massa elkaar kruisende elektrodedraden. LCD betekent liquid crystal display, een scherm dat beeld maakt met vloeibare kristallen. Vloeibare kristallen zijn langgerekte moleculen die zich in een parallel tussen de twee glasplaten van het scherm oriënteren. In deze oriëntatie draaien ze de richting van gepolariseerd licht een kwartslag. Als elektroden in de glasplaten op spanning worden gezet, draaien de moleculen in één richting loodrecht op de platen. Gepolariseerd draait dan niet meer. Als de twee glasplaten tevens polarisatiefilters zijn die loodrecht op elkaar staan, laten de twee platen met de vloeibare kristallen ertussen licht door als de elektroden niet onder spanning staan. Met de achtergrondverlichting aan is het scherm dan wit. Als de elektrode onder spanning staat is het lichtpad geblokkeerd en het scherm zwart.

Burgmans: “Bij een passief matrix-LCD vormen de kruispunten van draden virtuele elektroden. Als een horizontale draad in de bovenplaat een spanning krijgt net onder de spanning die nodig is om de vloeibare kristallen op die plaats het licht te laten blokkeren en de rest van de spanning wordt door de verticale draad in de onderplaat geleverd, dan wordt het pixel daar zwart. Zodra de spanning verdwijnt relaxeert het pixel weer naar helder.”

Passieve matrix-lcd's zijn traag. Burgmans: “Een snelle muisbeweging veroorzaakt een komeetstaart. Actieve matrix-LCD's zijn sneller. Die kunnen tot 60 beelden per seconde opbouwen. Daarmee kun je video tonen.”

In actieve matrix LCD's is op ieder kruispunt van de stroomdraden een transistor gebouwd. Beide draden kunnen zo op spanning worden gezet dat de transistorpoort 'open' gaat, waarna de transistor een condensatorelektrode oplaadt. Burgmans: “Daardoor verkleurt het pixel. Door de condensator blijft de kleur behouden tot het volgende beeld wordt geschreven.”

Een pixel van een laptopscherm is ongeveer 0,3 millimeter groot, de transistor meet 1 micrometer en is dus 300 keer zo klein. Zijn maat is een voordeel, want de transistor is alleen voor wie met zijn neus op het scherm ernaar zoekt zichtbaar, als een klein zwart hoekje naast iedere pixel. De elektrode is doorzichtig en bedekt het pixel. De transistoren zijn aangebracht met behulp van dunne lagen opdamptechnieken, vandaar de in advertenties voor laptops opduikende naam TFT-schermen, of Thin Film Transistor displays. Burgmans: “De afmeting heeft ook een groot nadeel. Het aanbrengen van de transistoren en hun bedrading is chiptechnologie op micronniveau, uitgevoerd op vierkante decimeters. Hoe groter je het scherm maakt, des te groter is de kans dat een van de pixels het niet doet en je het scherm moet afkeuren.” De beelddiagonaal van platte schermen 'groeit' tegenwoordig met 1 inch per jaar.

Plasma- en PALC-schermen bevatten allebei glasplaten waar in één richting buisjes gevuld met een edelgas doorheen lopen. Door een spanning over zo'n kanaaltje te zetten gloeit het plasma op, waarbij elektronen en kernen worden gescheiden. PALC gebruikt die elektronen. De kruisende draad trekt ze naar het oppervlak waar ze zich als een elektrode gedragen en vloeibare kristallen van oriëntatie doen veranderen. Een PALC-scherm is een liquid cristal display, aangestuurd door een plasma. De afkorting staat voor: plasma adressed liquid cristal display.

Een echt plasmascherm gebruikt niet de elektronen maar het (UV-)licht dat het plasma uitstraalt. Door het UV-licht gaat een in een putje op een glasplaat aangebracht fosfor zichtbaar licht uitstralen. De eerste versies plasmaschermen, tien jaar geleden al in laptops gebruikt, waren allemaal rood. Maar de nieuwe plasmaschermen hebben fosforen in rood, groen en blauw. Fosforen zijn al jaren in gebruik in de beeldschermtechnologie. Ook beeldbuis-tv's hebben opgloeiende fosforen aan de binnenkant van het scherm.

Burgmans: “De 15-inch LCD-schermen die in het opengeklapte deksel van een laptop nog maar smalle randen vrijlaten, komen nu volop in productie. Het zijn meestal actieve-matrix-LCD's. Voor tv's is de kathodestraalbeeldbuis tot een schermdiagonaal van 36 inch (90 cm) voorlopig onverslaanbaar. Grotere schermen vergen echter beeldbuizen die te diep en te zwaar worden. Voor de hele grote schermen is projectie, front of rear, de aangewezen methode. Daartussenin ontstaat een markt voor platte beeldschermen en dat zullen vooral plasma- en PALC-schermen zijn. De eerste platte schermen met beelddiagonalen van 42 en 50 inch worden al gemaakt.”