Jaaroverzicht: de opkomst van led-backlights

Het jaar 2008 kenmerkte zich op monitor- en televisiegebied onder andere door de opkomst van lcd-schermen met led-backlights. De snelle opkomst van de techniek is te danken aan de vele voordelen die led's bieden boven de klassieke ccfl's.

Het milieu
Het milieu krijgt de laatste jaren een steeds prominentere rol in de productkeuze van de consument. Apparatuur wordt van labels voorzien die de gebruiker moeten helpen een energiezuinig apparaat uit te zoeken of een auto te kopen met een lage uitstoot van schadelijke stoffen. Ook milieuorganisaties als Greenpeace doen een duit in het zakje door met enige regelmaat grote elektronicaconcerns te rangschikken op "groenheid". Dat fabrikanten zich iets aantrekken van de kritiek van milieuorganisaties bleek bijvoorbeeld uit de reactie van Apple-baas Steve Jobs, die in 2007 verbetering beloofde. Begin dit jaar werd de nieuwe Macbook Air nog met lof ontvangen.

Led's verbruiken, vooral in gedimde toestand, minder energie dan ccfl's, wat betekent dat een televisie met led-backlight in donkere scènes veel minder energie verbruikt dan een exemplaar met ccfl's. Bovendien is een ccfl niet zo ver te dimmen als een led. Een led kan tot een fractie van zijn optimale helderheid gedimd worden, terwijl een ccfl bij een bepaald percentage gewoon uitvalt. Half 2006 is in de EU de RoHS-wet in werking getreden, die het gebruik van zes schadelijke stoffen, waaronder kwik, aan banden moet leggen. Led's bevatten geen kwik, in tegenstelling tot ccfl's waar dit juist een prominent bestanddeel is. In de RoHS is een uitzondering opgenomen voor ccfl's: het gebruik van kwik in deze lampen wordt gedoogd tot er een goed alternatief voor is.

De lijst van fabrikanten met led-backlights in hun lcd-programma is eindeloos. Zo waren de zes onlangs gereviewde netbooks allemaal voorzien van schermen met led's. Verder berichtten we afgelopen jaar over laptops van Lenovo, Dell, Toshiba en Asus die alle voorzien waren van led-backlights. Dell heeft zelfs al plannen gepresenteerd om het komende jaar volledig van de ccfl-techniek af te stappen. De massale overstap op led-backlighting zorgt voor forse prijsdalingen van panels op basis van deze techniek.

Kleur bekennen
Het mag dus duidelijk zijn dat de groene Tweaker blij is met de komst van led's in zijn computerscherm of televisie, maar hier houden de voordelen niet op. Met led's is het mogelijk veel zuiverder rood, groen en blauw weer te geven. Het gevolg is dat het kleurgamma groter kan zijn dan bij gebruik van ccfl's. Een gemiddelde ccfl-monitor kan 80 tot 90 procent van het ntsc-gamma weergeven, terwijl een monitor met led's als backlight 110 tot 120 procent hiervan haalt.

Met ccfl's is het niet mogelijk om heel lokaal de verlichting intenser of juist donkerder te zetten. Dynamische ccfl-backlights in lcd-televisies maken de achtergrondverlichting voor het hele scherm feller of donkerder, afhankelijk van de scene die in beeld is. Dit werkt aardig zolang het scherm bijna uniform donker of licht moet zijn, maar het maximale contrast in een enkel beeld wordt er niet groter door. Led's daarentegen kunnen een groepje pixels wat minder verlichten of juist wat feller, waardoor in hetzelfde beeld het contrast wordt vergroot. Witte leds zijn eigenlijk blauwe leds die voorzien zijn van een fosforlaag die er langzaam afslijt. Na verloop van tijd wordt de backlight en dus het beeld van de televisie dus ook steeds iets blauwer.

Rgb-leds
Een veel mooiere, maar ook duurdere techniek is de rgb-led-backlight, waarbij drie kleuren leds (rood, groen en blauw) voor een nog groter kleurgamma zorgen. Televisies en monitors met deze techniek komen druppelsgewijs op de markt en de introductie van de technologie gebeurt in het topsegment. Zo presenteerde Sony de X4500-lijn met rgb-backlight en ook Samsung demonstreerde haar rgb-led-techniek.

Er kleven echter ook nadelen aan deze techniek: rode, groene en blauwe leds verouderen, waardoor de intensiteit minder wordt. Dit is een langzaam proces dat onder andere afhangt van de licht-intensiteit die van de led wordt gevraagd, maar ook van de kleur van de led zelf. In de fabriek worden de drie leds zo goed mogelijk op elkaar afgestemd (gekalibreerd), maar als ze niet gelijkmatig in intensiteit achteruit gaan, geven ze na verloop van tijd geen wit licht meer. Om deze reden worden soms optische sensors aan het scherm toegevoegd die continu meten of de drie leds samen nog wel wit licht produceren en waar nodig correcties doorvoeren in de led-aansturing.

Sneller en langer
Aan de waslijst voordelen kunnen we ook de opwarmtijd toevoegen. Een lcd-scherm met ccfl's achter het scherm warmt in ongeveer een half uur op, waarna de kleur van de verlichting constant wordt. Led's zijn vrijwel direct na inschakeling van het toestel constant van kleur.

En als we het toch over tijd hebben: led's gaan ook nog eens langer mee dan ccfl's. Is dat echt een voordeel? Veel lcd-fabrikanten geven een verwachte levensduur van 40.000 tot 60.000 uur op voor hun ccfl's, hoewel dit verkort wordt als de verlichting vaak aan- en uitgeschakeld wordt. Dat is 4,5 tot 6,8 jaar continu televisiekijken! Het echte voordeel van led's zit in hun ongevoeligheid voor trillingen, wat vooral in laptops een groot voordeel is. De levensduur van een ccfl daarentegen wordt flink verkort als hij schokken te verduren krijgt.

Hoewel de lcd-technologie dit jaar onder consumenten wereldwijd duidelijk de populairste beeldschermtechniek was, groeide ook de plasmamarkt hard. Verder was er over de overige twee concurrenten, oled en sed ook positief nieuws te melden.

Plasmatechniek
Plasmapaneelfabrikant Panasonic zit niet stil. Het bedrijf kondigde in februari aan dat het met nieuwe plasmapanelen zou komen die slechts de helft aan energie zouden verbruiken. De verkopen van plasmatelevisies wereldwijd stegen procentueel iets meer dan die van lcd, maar ze overstijgen de verkoopcijfers van crt-televisies nog altijd niet.

Pioneer meldde in maart dat het ging stoppen met de productie van plasmapanelen; in het vervolg gebruikt het bedrijf in haar televisies panelen uit de Panasonic-fabriek. Daarnaast kwam de elektronicafabrikant met haar eerste lcd-televisies in de Kuro-lijn. Ook Philips gaat naar verwachting volgend jaar stoppen met haar pdp-productie. Hitachi heeft soortgelijke plannen. Het Japanse bedrijf gaat een deel van haar pdp-televisies uitrusten met plasmapanelen van Panasonic. Het Taiwanese Tatung keerde dit jaar juist terug op de pdp-markt, zij het voorlopig uitsluitend in Taiwan.

Canon en sed
De sed-technologie van Canon lijkt nog niet helemaal uit het veld geslagen te zijn, ondanks de grote onzekerheid en vertraging die met de techniek gepaard gaan. Canon en Applied Nanotech waren jarenlang in een patentenruzie verwikkeld naar aanleiding van de joint venture die Canon met Toshiba aanging voor de ontwikkeling en de productie van sed-panelen. Volgens Applied Nanotech had Canon zijn licentie namelijk illegaal aan Toshiba uitgegeven.

Voor Canon was de maat vol; het bedrijf besloot met de ontwikkeling van sed-technologie te stoppen en Applied Nanotech stond met lege handen. Begin december meldde Applied Nanotech echter niet in hoger beroep te gaan tegen de uitspraak die Canon in het gelijk stelde, omdat dat waarschijnlijk zinloos zou zijn. Of we binnenkort naast plasma- en lcd- ook sed-technologie in de winkels zullen zien is hoogst onzeker, want Canon geeft aan te wachten tot de prijzen van televisies weer stijgen.

Olé oled
Lange tijd werd oled gezien als dé concurrent voor plasma en lcd, maar de daadwerkelijke introductie van de techniek werd almaar uitgesteld. De levensduur van oled's was altijd een probleem, vooral bij grotere modellen, maar dankzij een vinding van Toshiba Matsushita Display Technology verdubbelde de oled-levensduur eerder dit jaar. Ook Kodak werkte aan een langere levensduur voor oled's. Volgens eigen zeggen zijn groene Kodak-oled's efficiënter en gaan ze 65.000 uur mee. Ook Toshiba en Matsushita schermen met dergelijke cijfers.

Sony investeerde 139 miljoen euro in de technologie voor grote oled's, omdat het ook wel begrijpt dat het 11"-exemplaar, dat nog dit jaar naar Europa zou komen, wat aan de kleine kant is. Bovendien is de levensduur van dat paneel veel minder lang dan Sony beweert. Samsung toonde op de Cebit een 31"-scherm dat in 2010 op de markt moet komen; in oktober volgde een demonstratie van een 40" oled-scherm op de Flat Panel Displays-beurs in Japan. Het bedrijf gelooft nog in de toekomst van oled, getuige een investering van een half miljard dollar in de technologie. Ondertussen droomt Panasonic van een 40" oled-televisie in 2011.

Al deze investeringen en technologische doorbraken geven aan dat de fabrikanten nog geloven in oled en dat geeft hoop. Oled moet zuiniger zijn dan lcd en plasma en tegelijkertijd nog dunner zijn vanwege de afwezigheid van een backlight. De geadverteerde contrastwaarden van 1.000.000:1 voor de prototypes beloven volle kleuren en diepe zwartwaarden, terwijl de kijkhoek vergelijkbaar zou zijn met crt-televisies. De panelen zijn extreem eenvoudig aanraakgevoelig te maken met een zeer hoge resolutie. Gamers zullen oled ook omarmen, want met een responstijd van slechts 10µs kan niemand meer beweren dat zijn scherm niet snel genoeg van kleur verandert. Esthetisch gezien biedt een 0,05mm dik scherm ook alleen maar voordelen natuurlijk.