Beeldschermtechnieken achtergrond

20 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. Pixels en subpixels
  3. 3. Passieve en actieve Matrix LCD
  4. 4. Huidige display-technologieën
  5. 5. OLED
  6. 6. Technologieën met toekomst
  7. 7. Electrowetting
  8. 8. Vreemde eend: Pixel Qi
  9. 9. Conclusie
  10. 20 reacties

Huidige display-technologieën

Niet alleen het aansturen van de vloeibare kristallen kan op meerdere manieren gebeuren, ook voor de opbouw van de kristallen en de manier waarop deze licht doorlaten bestaan verschillende technieken. De meest gebruikte en oudste technologie heet Twisted Nematic (TN) en maakt gebruik van vloeibare kristallen die de polarisatie van licht kunnen verdraaien.

Twisted Nematic

Achter het scherm bevindt zich een polariserende laag, die ervoor zorgt dat al het licht van de backlight in één richting wordt gepolariseerd. In passieve stand, waarbij er geen voltage op de cellen wordt gezet, laat een TN-display licht door en worden de kristallen door zogenaamde alignment layers automatisch 90 graden gedraaid, waardoor de polarisatie van het binnenkomende licht 90 graden verandert. Door een elektrische spanning op de cellen te zetten, draaien de kristallen terug naar een ‘rechte’ positie, met als gevolg dat ook de polarisatie ongemoeid blijft en dezelfde richting houdt die het van het polarisatiefilter achter het scherm heeft meegekregen. Een tweede polarisatiefilter, vóór de TN-kristallen, zorgt er echter voor dat het niet verdraaide licht wordt geblokkeerd en de betreffende pixel zwart blijft.

Bij een TN-display wordt het beeld dus donker wanneer de pixels ‘aan’ staan, terwijl het scherm juist licht doorlaat in de ‘uit’-stand. Een gevolg hiervan is dat de TN-displaytechniek (iets) meer energie verbruikt bij weergave van een zwart beeld, dan bij weergave van wit. TN-technologie heeft als voordelen dat het goedkoop te produceren is en dat de pixels snel kunnen schakelen, wat ideaal is voor snel bewegend beeld. Een nadeel van TN is echter dat de kijkhoek door de polarisatiefilters verticaal erg beperkt is. Wanneer een TN-paneel van onder bekeken wordt, wordt het beeld erg donker, terwijl het van boven juist te licht wordt. Daarnaast treedt er een relatief groot kleurverloop op wanneer het scherm van opzij bezien wordt, omdat de vloeibare kristallen met hun gedraaide structuur niet vanuit elke hoek gezien evenveel licht blokkeren.

Een ander nadeel is dat veel TN-panelen slechts 6 bits per kleur kunnen weergeven, in plaats van 8 bits. Om toch (bij benadering) 16,7 miljoen kleurschakeringen te kunnen weergeven, maken veel TN-panelen gebruik van dithering. Dat houdt in dat in een effen kleurvlak sommige pixels donkerder en andere lichter worden weergegeven, waarbij onze ogen dit 'mengen' tot één kleurtint. Een andere optie is om pixels afwisselend donkerder en lichter te laten knipperen. Door dit heel snel te doen, mengen onze ogen de twee helderheidsniveaus vervolgens tot één tussenliggende waarde. Beide opties zijn echter niet ideaal en resulteren in lagere beeldkwaliteit dan wanneer er écht 8 bits per kleur worden getoond.

IPS

In 1996 kwam Hitachi met In Plane Switching (IPS) TFT-technologie op de markt. Anders dan bij TN worden de kristallen hierbij niet als een kurkentrekker verdraaid, waardoor ze deels ook loodrecht op het scherm komen te staan, maar is de oriëntatie altijd evenwijdig met het panel. Hierdoor neemt de kijkhoek sterk toe en treedt veel minder kleur- en helderheidsverandering op. IPS-panelen zijn bovendien in staat om écht 8 bits per kleur te reproduceren. Anders dan bij de TN-technologie wordt er geen voltageverschil opgewekt tussen twee lagen voor en achter het paneel, maar bevinden de elektrodes zich allemaal aan de achterzijde. Hierdoor blijven de kristallen altijd netjes ‘plat’ liggen. Het nadeel hiervan is dat deze oplossing de helderheid niet ten goede komt en er voor een gelijke lichtopbrengst een sterker backlight nodig is.

IPS-technologie werd in het begin geplaagd door slechte reactiesnelheden, maar met de komst van de Super IPS (S-IPS)-technologie in 1998 is dat probleem grotendeels opgelost. Ook aanvankelijke problemen met de contrastratio zijn inmiddels verleden tijd en IPS-panelen gelden als de beste op het gebied van kijkhoek en kleurbereik. Qua responstijd doet IPS in veel gevallen wel nog onder voor moderne TN-schermen. IPS-panels zijn duurder om te fabriceren dan TN en worden daarom veel minder toegepast in pc-monitoren. In televisies, waar een grote kijkhoek van belang is, wordt IPS wel vaak toegepast.

MVA en PVA

De derde grote LCD-technologie is gebaseerd op verticaal georiënteerde LCD-kristallen, waarbij die kristallen net als bij TN juist wél haaks op het scherm bewegen. De overeenkomst met IPS is echter dat de kristallen ook altijd evenwijdig aan elkaar blijven en niet onderling verdraaien. Deze technologie wordt Vertical Alignment (VA) genoemd en bestaat in meerdere varianten. De oudste, MVA (wat staat voor Multi-domain Vertical Allignment), is in de jaren negentig ontwikkeld door Fujitsu. Samsung brengt VA-schermen uit onder de naam PVA, wat staat voor Patterned Vertical Alignment.

VA-technologie is dus een vorm tussen TN en IPS, wat betekent dat MVA- en PVA-panelen relatief snel kunnen schakelen, maar ook een goede kijkhoek en – bij nieuwere generaties – uitstekende kleurweergave bieden. Een ander groot voordeel van VA-technologie is dat licht zeer effectief geblokkeerd kan worden, waardoor het contrast erg hoog is. MVA- en PVA-technologie hebben beide sinds de introductie grote ontwikkelingen doorgemaakt, net als TN en IPS. Vooral Samsung is er met de nieuwere Super PVA (S-PVA) schermen in geslaagd uitstekende kleurweergave en een groot kleurbereik mogelijk te maken, met een goede reactiesnelheid en een kijkhoek die die van IPS benadert. Net als voor IPS-panelen geldt dat ook PVA duurder is dan TN, waardoor het voornamelijk in high-end monitoren en televisies wordt toegepast.


TN, IPS en MVA/PVA panels laten licht elk op een andere manier door.

0
*