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Von CRT bis LCD - und dem Film, der dies alles möglich machte!

Vor nicht allzu langer Zeit waren Fernseher und Computerbildschirme mit großen und schweren Kathodenstrahlröhren (Cathode Ray Tubes, CRTs) ausgestattet, die die Bilder erzeugten. Heutzutage nutzen wir jedoch leichte und dünne Flüssigkristallanzeigen (Liquid Crystal Displays, LCDs), durch die Fernseher und Computer zu einem viel attraktiveren und bedienerfreundlicheren Bestandteil unseres Alltags geworden sind.

Gleichzeitig haben sich die LCDs selbst auch enorm weiterentwickelt. Die kleinen LCDs aus der Vergangenheit haben sich in große, farbige LCD-Panels von heute verwandelt, auf denen wir alle möglichen Arten von Inhalten schnell und einfach ansehen können. Wussten Sie, dass diese Innovation auf einem von Fujifilm entwickelten und hergestellten Film beruht? Unsere Lebensqualität in Büros und Wohnzimmern auf der ganzen Welt hat sich durch eine dünne WV (Wide-View)-Filmplatte grundlegend verbessert.

Überwinden des größten Hindernisses bei LCDs

LCDs wurden seit den 1970er Jahren bereits in Taschenrechnern und Uhren eingesetzt, aber erst in der zweiten Hälfte der 1990er Jahre fanden sie Anwendung in Computerbildschirmen. Bis zur Herstellung dieser neuen Farbbildschirme mussten zahlreiche technische Hindernisse überwunden werden, um die LCD-Bildqualität und die Reaktionszeit zu verbessern. Darüber hinaus mussten die Herstellungskosten gesenkt werden, um sie zu erschwinglichen Preisen anbieten zu können.

Zu der Zeit waren die Twisted Nematic (TN) LCDs die LCDs, die am besten die technologischen und wirtschaftlichen Anforderungen erfüllten.* Die TN-LCDs hatten jedoch eine große Schwäche: Wenn der Betrachter nicht gerade, sondern in einem Winkel auf den Bildschirm schaute, änderten sich die Farben und die Helligkeit des Bildes. Durch dieses Problem wären die TN-LCDs für große Bildschirme nicht geeignet gewesen, wäre da nicht eine technologische Innovation von Fujifilm die Rettung gewesen: der WV-Film.

In LCDs übernehmen die Flüssigkristallmoleküle in jedem Pixel die Rolle, das von hinter ihnen kommende Licht in Richtung des Betrachters zu übertragen oder zu blockieren. Sieht eine Person von der Seite oder von oben oder unten auf die TN-LCDs, tritt aufgrund der Eigenschaften der Flüssigkristallmoleküle Licht aus, das blockiert sein sollte, wodurch sich die Farben und die Helligkeit des Bilds verändern. Der WV-Film kompensiert optisch die unerwünschten Effekte im schwarzen Zustand der Flüssigkristallmoleküle, die innerhalb der Flüssigkristallschicht der Pixel in viele Richtungen ausgerichtet sind. Egal, in welchem Winkel das LCD mit WV-Film betrachtet wird, schwarz wird wirklich als schwarz angezeigt.

Dank seiner außergewöhnlichen Eigenschaften, durch die der aktuelle LCD-Herstellungsprozess nicht geändert werden musste, wird der WV-Film in praktisch jedem weltweit hergestellten TN-LCD-Panel verwendet. Es ist besteht sogar eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass Sie sich diese Webseite gerade auf einem LCD-Computerbildschirm ansehen, in dem der WV-Film von Fujifilm verwendet wird.

*Zu diesem Zeitpunkt waren die einzigen kommerziell erfolgreichen TFT (Thin-Film Transistor, Dünnschichttransistor)-LCDs mit aktiver Matrixstruktur die TN-LCDs. Da eine aktive Matrixstruktur die Möglichkeit bietet, jedes Pixel durch Ein- oder Ausschalten der Spannung über einen entsprechenden Transistor zu steuern, bietet sie eine bessere Bildqualität und Reaktionszeit als eine passive Matrixstruktur. Darüber hinaus ist eine aktive Matrixstruktur bestens zur Anzeige digitaler Signale geeignet, da jedes Pixel ein- und ausgeschaltet werden kann.

Eine innovative Idee - entstanden aus klaren und unkomplizierten Überlegungen

In den 1990er Jahren suchten LCD-Panelhersteller nach einer Lösung für den begrenzten Betrachtungswinkel von TN-LCDs. Ihre Forschung beinhaltete hauptsächlich Versuche, die Flüssigkristallzellen selbst zu verändern, aber diese Veränderungen führten letztlich zu einer Verringerung der Durchlässigkeit der Zellen, wodurch sie eine ebenso große Schwachstelle geschaffen hatten, die sie beseitigen wollten.

Der Zufall wollte es, dass Fujifilm geade ein eigenes Problem zu lösen hatte. Damals waren STN (Super-Twisted Nematic)-LCDs der weitverbreiteste LDC-Typ auf dem Markt. Fujifilm lieferte Materialien an Hersteller zur Verwendung in STN-LCDs, aber der Wettbewerbsdruck auf dem Markt nahm immer mehr zu, und der Umsatz von Fujifilm in diesem Segment ging stark zurück. Das Forschungs- und Entwicklungsteam von Fujifilm für diesen Markt wurde vor eine schwere Wahl gestellt: sich aufzulösen oder ein neues revolutionäres Produkt zu entwickeln. Wie es von einem Fujifilm F&E-Team zu erwarten war, stellten sie sich der Herausforderung. Diese fünf jungen Forscher zwischen 20 und Anfang 30 hatten noch keine Niederlage erlebt und waren nicht bereit, ihre erste Niederlage hinzunehmen.

Die ausgezeichnete Bildqualität der kommenden TN-LCDs, die der von STN-LCDs weit überlegen war, genügte, um die Aufmerksamkeit des Teams auf sich zu lenken und ihren Kampfgeist zu wecken. Im Sommer 1993 begann das Team mit seiner Forschung nach Verfahren zur optischen Kompensation des Betrachtungswinkels von TN-LCDs. Sie hatten nur eine Regel: Denke klar und unkompliziert. Schließlich hatten sie die Idee, einen Film zu entwickeln, der die Flüssigkristallmoleküle optisch kompensiert, die innerhalb der Flüssigkristallschicht der Pixel in viele Richtungen ausgerichtet sind. Klare und einfache Überlegungen haben sie zu einer äußerst rationalen möglichen Lösung geführt, aber sie hatten immer noch keine Idee, welches Material diesen Effekt erzeugen könnte.

Diskotische LCDs: Ziele erreichen mit unorthodoxen Methoden

Im Winter 1993 entdeckte eines der Teammitglieder eine besonders interessante Forschungsarbeit, in der diskotische oder scheibenförmige Verbindungen beschrieben wurden. Dies war genau die Form, nach der die Forscher gesucht hatten, da es die effizienteste Form zur Kompensation der Rugbyball-förmigen LCD-Moleküle war. Das Team begann sogleich mit diskotischen Verbindungen zu experimentieren, die diagonal auf einem Film angeordnet wurden. Diskotische Verbindungen wurden zuvor noch nie in einem kommerziellen Produkt verwendet, aber das Team experimentierte mit zahlreichen Ansätzen, um eventuell eine effektive Art zu entdecken, die Moleküle auszurichten. Der Film hatte eine weitere Eigenschaft, die ihn zu einer noch unorthodoxeren Lösung machte: Es zeigte sich, dass die Moleküle unterschiedliche Ausrichtungen hatten, wobei sich ihr Winkel in Bezug auf das Filmsubstrat und den Kontakt zur Luft änderte. Indem einfach auf beiden Seiten des LCD-Panel eine Filmplatte hinzugefügt wurde, konnten Betrachter die Bilder von unterschiedlichsten Betrachtungswinkeln aus genießen. Das langjährige Problem eines eingeschränkten Betrachtungswinkels von TN-LCDs wurde mit einem Schalg gelöst und ein neuer revolutionärer Film war entstanden.

Fujifilm begann mit der Auslieferung des neuen Produktes, dem WV-Film, an LCD-Panelhersteller, mit denen bereits Partnerschaften bestanden. Im Jahr 1995 wurde ein kleiner LCD-Fernseher mit WV-Film auf den Markt gebracht. Als die LCD-Panelhersteller auf der ganzen Welt sahen, wie durch die einfache Anwendung dieses Films die Leistung derart signifikant verbessert werden konnte, übernahmen sie schnell diese neue Innovation. In kürzester Zeit würden die TN-LCD-Panels mit WV-Film zur Popularisierung von PCs und der digitalen Fernsehübertragung mitwirken. Mehr noch, sie sorgten für ein schnelles Ende der Kathodenstrahlröhren, einer Technologie, die von Mitte des 20. Jahrhunderts bis Anfang des 21. Jahrhundert den Markt beherrschte.

Ein dünner Film spielt eine große Rolle

Technologie entwickelt sich laufend weiter, und seit der Einführung des WV-Films sind neue Arten von LCDs wie beispielsweise die VA (Vertical Alignment)- und IPS (In-Plane Switching)-LCDs auf den Markt gekommen. Seit 2000 haben diese Innovationen die Leistung digitaler Displays weiter verbessert und so die Einführung von Smartphones und Tablets unterstützt und das Leben der Menschen weltweit bereichern. TN-LCD und WV-Film waren grundlegende Technologien, die dabei halfen, diese Innovationen zu verwirklichen, und Fujifilm kann voller Stolz sagen, eine wesentliche Rolle bei der Änderung der Herstellungsweise gespielt zu haben, die eindeutig von großen gesellschaftlichen Nutzen war.

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