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.
Technische Universiteit Eindhoven