Technische Universiteit Eindhoven

12-04-2007: Mobiele beeldschermpjes tot tien keer zuiniger dankzij TU/e-onderzoek

Kleurrijke beeldschermen van mobieltjes, laptops of TVs zijn ware energievreters. Slechts 5% van al het licht wordt ook daadwerkelijk uitgezonden. De rest verdwijnt als nutteloze warmte in het apparaat. TVs en projectoren hebben dan nog extra energie nodig voor afkoeling, en mobieltjes of laptops moet je snel weer opladen. Dankzij ir. Chris van Heesch kan daar verandering in komen. Deze promovendus van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) is er in geslaagd om deze zogenaamde LCD-schermen (Liquid Crystal Displays) tot tien keer zuiniger te maken. Hij verdedigt woensdag 18 april zijn proefschrift aan de TU/e.

95% nutteloos verloren
Het is niet voor niets dat de schermpjes van mobieltjes snel op donker floepen als je ze niet gebruikt. Of dat de helderheid van je laptop minder wordt als je de stekker er uit trekt en de accu in werking treedt. Over het algemeen neemt het LCD-scherm ongeveer de helft van alle energie voor zijn rekening. Extra spijtig om te weten dat maar liefst 95% van alle lichtenergie nutteloos verloren gaat. Er is nog een hoop te winnen, en wereldwijd wordt dan ook veel onderzoek gedaan om de energie-efficiency van LCD schermen te verbeteren. Met de huidige LCD-techniek is energiewinst echter bijna niet meer mogelijk.

Kleurrijk pixel
Want hoe komt het dat zoveel energie verloren gaat? Om een witte lichtbron om te vormen tot een kleurrijk pixel is een aantal stappen nodig. Allereerst gaat het witte licht door een zogenaamde polarisatiefilter, die slechts 50% van het licht doorlaat. Dit is noodzakelijk om later het licht aan en uit te kunnen schakelen. Dit aan-uit gedrag is mogelijk door het licht vervolgens door een laagje vloeibare kristallen te geleiden. Deze kan, afhankelijk van een elektrische spanning, het licht tegenhouden of doorlaten. Tot slot moet het licht nog door een kleurenfilter, die de pixel de gewenste kleur geeft maar ook minstens 66% van het licht tegenhoudt. Al deze stappen kosten zoveel energie dat er uiteindelijk maar 5% licht overblijft (zie schema 1).

Minuscule regenboogjes
Om een sprong te kunnen maken in energie-efficiëntie heeft Chris van Heesch heeft een geheel nieuwe manier bedacht om een pixel een gewenste kleur te geven. In plaats van allerlei stappen waarbij licht wordt tegengehouden, werkt hij met een filter die het ongewenste licht niet absorbeert maar recyclet, en die van het gewenste licht meteen minuscule regenboogjes maakt. De polarisatiefilter (50% verlies) en de kleurenfilter (66% verlies) heeft hij niet meer nodig. Uiteindelijk zal zon 50% van het oorspronkelijke licht naar buiten schijnen, tien maal zoveel als bij de conventionele techniek. De filter is een zeer geavanceerde tralielaag van van afwisselend polymeer en vloeibaar kristal, die van brekingsindex variëren. Met holografische technieken heeft de scheikundig technoloog van Heesch deze kunnen maken (zie schema 2).

Octrooi
De methode van van Heesch biedt veelbelovende perspectieven voor de volgende generatie LCD-schermen. Op dit moment hebben dan ook verschillende industriële partijen interesse getoond in deze ontwikkeling. De octrooien zijn aangevraagd door het Dutch Polymer Institute (DPI), in wiens onderzoeksprogramma dit promotieonderzoek is uitgevoerd.