Gedurende bijna een eeuw bepaalde een techniek het uiterlijk van de televisie: de beeldbuis. Van de eerste elektronische televisies uit de jaren dertig tot de laatste grote CRT-toestellen uit het begin van de eenentwintigste eeuw werkte vrijwel iedere televisie volgens hetzelfde principe. Een elektronenbundel tekende razendsnel beelden op een met fosfor bedekt glazen scherm. Maar de beeldbuis had ook duidelijke beperkingen.
Televisies waren groot, zwaar en verbruikten veel energie. Een groot scherm betekende automatisch een diepe kast, omdat de elektronenbundel voldoende afstand nodig had om alle delen van het scherm te bereiken. De droom van ingenieurs was daarom al tientallen jaren hetzelfde: een televisie die net zo plat was als een schilderij aan de muur. Die droom werd uiteindelijk werkelijkheid. De overgang van beeldbuis naar platte schermen was niet één grote sprong, maar een reeks technische revoluties waarin verschillende technieken elkaar opvolgden: plasma, lcd, led, OLED en uiteindelijk nieuwe technieken zoals MiniLED en MicroLED.
De eerste stap: grotere beeldbuizen en vlakke schermen
Voordat de beeldbuis volledig verdween, probeerden fabrikanten de bestaande techniek nog verder te verbeteren. Een belangrijk probleem was de vorm van het scherm. Een klassieke beeldbuis was aan de voorkant relatief bol. Dat kwam doordat de elektronenbundel vanuit één punt achter in de televisie het hele scherm moest bereiken.
Bij kleine schermen was dat geen groot probleem, maar bij grotere televisies werd de vervorming steeds zichtbaarder. Fabrikanten ontwikkelden daarom zogenaamde flat screen picture tubes: beeldbuizen waarvan het glas aan de voorkant vrijwel vlak was.
Ook werden beeldbuizen steeds beter afgestemd. Fabrikanten verbeterden de scherpte, kleurweergave en het contrast. Sony introduceerde bijvoorbeeld de beroemde Trinitron-beeldbuizen, die jarenlang bekendstonden als de beste CRT-schermen ter wereld.
Toch bleef de fundamentele beperking bestaan: een beeldbuis bleef een grote glazen vacuümbuis. Er moest een andere techniek komen.
Plasma: het eerste echte platte televisiescherm
De eerste serieuze opvolger van de beeldbuis was het plasmascherm. Het principe van plasma was fascinerend. In plaats van één elektronenbundel die over het scherm bewoog, bestond een plasmascherm uit miljoenen kleine cellen. Iedere cel kon afzonderlijk licht produceren. Elke pixel bevatte drie subpixels: rood, groen en blauw. Door deze drie kleuren te combineren kon iedere gewenste kleur worden gemaakt.
In iedere cel bevond zich een klein beetje edelgas. Door een elektrische spanning toe te passen veranderde dit gas tijdelijk in plasma. Daarbij ontstond ultraviolette straling die een fosforlaag liet oplichten.
Het grote voordeel was dat een plasmascherm zelf licht produceerde. Een aparte achtergrondverlichting was niet nodig. Dat leverde een aantal voordelen op: een zeer goed contrast, brede kijkhoeken, vloeiende bewegende beelden en grote schermformaten.
Vooral filmliefhebbers waren enthousiast. Een goede plasmaschermtelevisie kon een beeldkwaliteit leveren die de eerste lcd-televisies duidelijk overtrof.
Waarom plasma nooit helemaal doorbrak
Hoewel plasma technisch indrukwekkend was, had de techniek ook nadelen. Een plasmascherm gebruikte relatief veel energie en produceerde veel warmte. Daarnaast bestond het risico op inbranden. Wanneer een stilstaand beeld, zoals een zenderlogo of een spelinterface, langdurig zichtbaar bleef, kon dit permanent in het scherm achterblijven. Ook waren kleine plasmaschermen moeilijk en duur om te produceren.
De techniek werd uiteindelijk ingehaald door lcd en OLED. De laatste grote fabrikanten stopten rond het midden van de jaren 2010 met de productie van plasmaschermen.
Toch leeft de invloed van plasma voort. Veel technieken die werden ontwikkeld voor plasma, zoals betere kleurweergave en hogere contrastwaarden, vonden later hun weg naar andere schermtechnologieën.
LCD: de echte opvolger van de beeldbuis
De techniek die de markt uiteindelijk zou veroveren was LCD, oftewel Liquid Crystal Display. In tegenstelling tot plasma produceren lcd-schermen zelf geen licht. Ze werken met vloeibare kristallen die de doorgang van licht kunnen beïnvloeden.
Een lcd-scherm bestaat uit verschillende lagen. Achter het scherm bevindt zich een lichtbron. Daarvoor zitten filters en een laag vloeibare kristallen die onder invloed van elektrische spanning de richting van licht kunnen veranderen. Door miljoenen van deze kleine elementen individueel aan te sturen ontstaat een beeld. Het principe lijkt misschien ingewikkeld, maar het idee is eenvoudig: iedere pixel bepaalt hoeveel licht wordt doorgelaten.
De techniek had grote voordelen: veel lager energieverbruik dan plasma, veel dunnere schermen, geen risico op inbranden en geschikt voor steeds grotere productieseries. Daardoor konden televisies eindelijk echt plat worden.
TFT maakte lcd geschikt voor televisie
De eerste lcd-schermen hadden een probleem: ze waren te traag voor bewegende beelden. Een televisiebeeld verandert voortdurend. Als vloeibare kristallen niet snel genoeg reageren, ontstaan vage bewegingen of zogenaamde “ghosting”.
De oplossing kwam met TFT, oftewel Thin Film Transistor. Bij TFT-lcd heeft iedere pixel zijn eigen transistor die de helderheid nauwkeurig kan regelen. Daardoor reageerden de schermen veel sneller en konden ze geschikt worden gemaakt voor televisies.
De ontwikkeling van de transistor speelde hierbij een cruciale rol. Zonder deze uitvinding was de moderne televisie onmogelijk geweest. Wie meer wil weten over dit basiscomponent kan ook De geschiedenis van de transistor (link naar artikel toevoegen) lezen.
Waarom een lcd-tv eigenlijk geen lcd-tv meer is
Technisch gezien gebruiken veel moderne televisies nog steeds een lcd-paneel. Toch spreken fabrikanten vaak over led-tv’s. Dat komt doordat de achtergrondverlichting veranderde.
De eerste lcd-televisies gebruikten koude kathodelampen, vergelijkbaar met kleine tl-buizen. Later werden deze vervangen door leds. Daardoor ontstond de marketingterm led-tv. Maar strikt genomen is een led-tv meestal nog steeds een lcd-tv met een andere lichtbron.
LED: kleiner, zuiniger en helderder
De overstap naar led-achtergrondverlichting bracht grote verbeteringen. Leds zijn kleiner, energiezuiniger en beter regelbaar dan traditionele lampen. Daardoor konden televisies nog dunner worden en nam het contrast toe. Er ontstonden verschillende varianten:
- Edge LED
Bij edge-led zitten de leds langs de rand van het scherm. Via speciale lichtgeleiders wordt het licht over het hele scherm verspreid. Het voordeel is een zeer dun ontwerp. Het nadeel is dat de achtergrondverlichting minder nauwkeurig kan worden geregeld. - Full Array LED
Bij full array zitten de leds achter het hele scherm verdeeld. Daardoor kan de televisie verschillende delen van het beeld afzonderlijk helderder of donkerder maken. Dit verbeterde het contrast aanzienlijk. Deze techniek werd later verder ontwikkeld tot local dimming.
OLED: iedere pixel wordt een eigen lampje
Hoewel lcd jarenlang succesvol was, bleef één probleem bestaan: het scherm had altijd een achtergrondverlichting nodig. Daardoor was echt zwart moeilijk te bereiken. Zelfs wanneer een pixel zwart moest weergeven, bleef er altijd een beetje licht van achteren zichtbaar. OLED (Organic Light Emitting Diode) loste dat probleem op.
Een OLED-pixel produceert zelf licht. Er is geen achtergrondverlichting nodig. Wanneer een pixel uitgeschakeld wordt, geeft hij helemaal geen licht. Het resultaat: perfect zwart, extreem hoog contrast, zeer dunne schermen en uitstekende kijkhoeken. Omdat iedere pixel individueel kan worden uitgeschakeld, kan een OLED-scherm een beeld weergeven dat met traditionele lcd-techniek onmogelijk was.
Waarom OLED vooral bij films indruk maakt
Een explosie in een donkere filmscène is een goede test voor een televisie. Een lcd-scherm moet proberen donkere delen donker te maken terwijl de achtergrondverlichting blijft branden. Daardoor kan een zwarte hemel toch een lichte waas krijgen. Een OLED-scherm kan simpelweg alle zwarte pixels uitschakelen. Het resultaat is een veel realistischer beeld. Daarom zijn OLED-televisies vooral populair bij liefhebbers van films en series.
QLED: de tegenaanval van lcd
Toen OLED populairder werd, ontwikkelden lcd-fabrikanten een verbeterde versie van hun eigen techniek: QLED (Quantum Dot Light Emitting Diode). De naam is enigszins verwarrend, want een QLED-televisie gebruikt meestal nog steeds een lcd-paneel met achtergrondverlichting. De verbetering zit in een extra laag met zogenaamde quantum dots.
Deze extreem kleine nanodeeltjes kunnen licht van een bepaalde golflengte produceren. Daardoor ontstaat een breder kleurenspectrum en een hogere helderheid. QLED-schermen hebben daardoor sterke punten: een zeer hoge helderheid, een lange levensduur en – niet onbelangrijk – geen risico op inbranden zoals bij sommige OLED-schermen. Daarmee ontstond opnieuw een klassieke technologiewedstrijd: OLED tegenover QLED.
MiniLED: duizenden kleine lichtbronnen
De nieuwste ontwikkeling binnen lcd-techniek is MiniLED. Zoals de naam al aangeeft, gebruikt MiniLED veel kleinere leds dan traditionele achtergrondverlichting. Doordat er veel meer afzonderlijk regelbare lichtzones zijn, kan de televisie donkere en lichte delen veel nauwkeuriger weergeven. MiniLED probeert daarmee een deel van het voordeel van OLED te benaderen, maar behoudt de hoge helderheid van lcd.
MicroLED de volgende stap?
De veelbelovende opvolger van OLED zou MicroLED kunnen worden. MicroLED combineert eigenschappen van verschillende technieken. Iedere pixel bestaat uit een extreem kleine led die zelf licht produceert.
Net als OLED biedt dat perfect zwart, individuele pixelbesturing en hoge contrasten. Maar MicroLED heeft mogelijk voordelen: hogere helderheid, langere levensduur en geen risico op inbranden. Het probleem is vooral de productie. Miljoenen microscopisch kleine leds moeten uiterst nauwkeurig worden geplaatst. Daardoor zijn MicroLED-schermen voorlopig nog zeer duur.
Van televisie naar computerbeeldscherm
De ontwikkeling van platte schermen veranderde niet alleen de televisie, maar ook de computerwereld. Laptops, smartphones, tablets en monitoren profiteerden allemaal van dezelfde technieken. De grens tussen televisie en computer verdween steeds verder.
Een moderne televisie bevat tegenwoordig een krachtige processor, geheugen, een besturingssysteem, netwerkverbindingen, apps en beeldverwerking met kunstmatige intelligentie. Daarmee is de televisie veranderd van een passief ontvangstapparaat in een volwaardige computer.
In het volgende deel bekijken we hoe die ontwikkeling verder ging: van analoge uitzendingen naar digitale televisie, van kabel naar streaming en van gewone televisie naar de slimme schermcomputer in de huiskamer.
Meer artikelen in de serie De geschiedenis van vind je hier
De bij dit artikel gebruikte (hoofd)afbeeldingen zijn digitaal gegenereerd met behulp van kunstmatige intelligentie en vertegenwoordigen geen daadwerkelijk gefotografeerde situaties. Ook is er in het artikel mogelijk gebruikgemaakt van stockafbeeldingen van bijvoorbeeld Pixabay.
Over de auteur
Marco Mekenkamp is eindredacteur van PC-Active. Dit 108 pagina's tellende magazine verschijnt elke twee maanden en is te koop in de winkel. Leden van HCC krijgen PC-Active zes keer per jaar thuisgestuurd als onderdeel van het HCC-lidmaatschap.
