From CRT to LCD—and the film that helped make it happen!

In the not so distant past, televisions and computer displays contained large and heavy cathode ray tubes (CRTs) to produce their images. Today, however, we use light and thin liquid crystal displays (LCDs), which make televisions and computers a much more attractive and convenient part of our daily lives.

At the same time, LCDs have greatly evolved as well. The tiny, monochrome LCDs of the past have grown into the huge, colorful LCD panels of the present, allowing us to view all kinds of content with ease. But did you know that behind this innovation lies a film developed and produced by Fujifilm? A thin sheet of WV (wide-view) Film enhances our lives in offices and living rooms around the world.

Overcome LCD's biggest issue

While LCDs have played a role in pocket calculators and watches since the 1970s, it was only in the latter half of the 1990s that they came to be used in computer displays. To create these advanced color displays, a variety of technical challenges had to be overcome to enhance LCD image quality and response speed. Moreover, production costs had to come down to make them reasonably affordable.

At the time, the type of LCD that did the best job of covering the technological and economic requirements was the twisted nematic (TN) LCD.* Yet a TN LCD had one big weakness: when looked at from an angle instead of head-on, the colors and levels of brightness in the image would change. This problem would have made TN LCDs unsuitable for use in large displays, but technological innovation from Fujifilm came to the rescue: WV Film.

In an LCD, the liquid crystal molecules in each pixel play the role of transmitting and blocking light that comes from behind them toward the viewer. When TN LCDs are viewed from the side, above, or below, the characteristics of the liquid crystal molecules cause light that should be blocked to leak out, altering the colors and levels of brightness in the image. WV Film optically compensates the liquid crystal molecules oriented in many directions within the liquid crystal layer of the pixels at black state to prevent the leakage of light. When an LCD with WV Film is viewed from any angle, black appears truly as black.

Thanks to its outstanding performance without changing current LCD production process, WV Film is used in almost every TN LCD panel produced worldwide. In fact, there is a good chance that you are currently viewing this website on a computer LCD that incorporates Fujifilm’s WV Film.

*At the time, the only commercially feasible thin-film transistor (TFT) LCD using an active-matrix structure was the TN LCD. Since an active-matrix structure makes possible control of each pixel via a dedicated transistor that can turn voltage on or off, it offers image quality and responsiveness superior to a passive-matrix structure. In addition, since each pixel can be turned on or off, an active-matrix structure works well in displaying a digital signal.

An original idea born of clear, simple thinking

In the 1990s, LCD panel manufacturers were looking for a solution to the limited angle of view of TN LCDs. Their research consisted mainly of attempting to alter the liquid crystal cells themselves, but any changes they made ended up reducing the transmittance of the cells, creating a weakness equal to the one they were trying to eliminate.

It so happened that Fujifilm had a problem of its own to solve. At the time, super-twisted nematic (STN) LCDs were the main type of LCD on the market. Fujifilm was supplying materials to manufacturers for use in STN LCDs, but the market had grown increasingly competitive, and Fujifilm’s sales in this segment were drying up. Fujifilm’s R&D team for this market was faced with a tough choice: disband or develop a revolutionary new product. As one might expect of a Fujifilm R&D team, they took on the challenge. These five young researchers in their twenties and early thirties were not yet accustomed to defeat and were in no mood to taste it for the first time.

The beautiful image quality of the up-and-coming TN LCD, which was far superior to that of the STN LCD, was all it took to capture the team’s attention and reinforce their spirit of challenge. In the summer of 1993, the team began research into methods of optically compensating the viewing angle of TN LCDs. They only had one rule: think clearly and simply. As a result, they had the insight of developing a film that optically compensated the liquid crystal molecules oriented in many different directions within the liquid crystal layer of the pixels. Clear and simple thinking had led them to an extremely rational potential solution, but they still had no idea of what kind of material could produce the desired effect.

Discotic LCDs: achieving the unorthodox

In the winter of 1993, one member of the team discovered a particularly interesting research paper, which described discotic, or disc-shaped, compounds. This was exactly the shape for which the researchers had been searching, since it was the most efficient shape with which to compensate the rugby ball-shaped LCD molecules. The team immediately began experimenting with discotic compounds arrayed diagonally on film. Discotic compounds had never before been used in a commercial product, but the team experimented with a variety of approaches, eventually discovering an effective way to align the molecules. The film had another feature that made it even more unorthodox: the molecules exhibited a hybrid orientation whereby they continuously changed their angle with respect to the film substrate and its interface with the air. Simply putting a sheet of this film on both sides of the LCD panel allowed viewers to enjoy its images from many different angles. The longstanding TN LCD problem of limited angle of view was solved in an instant, and a revolutionary new film was born.

Fujifilm soon began supplying WV Film, as it called the new product, to the LCD panel manufacturers with which it already had partnerships. In 1995, a small LCD TV featuring WV Film was introduced to market. When LCD panel manufacturers around the world saw how the simple application of film could raise performance to such an exceptional level, they quickly adopted the new innovation. In time, TN LCDs panels featuring WV Film would contribute to the further popularization of personal computers and digital television broadcasting. Moreover, they helped hasten the near extinction of the CRT, a technology that was dominant from the middle of the 20th century to the beginning of the 21st.

A thin film with a big role to play

Technology never stops evolving, and since the advent of WV Film, new types of LCD have appeared, including vertical alignment (VA) and in-plane switching (IPS) LCDs. Since the year 2000, these innovations have further enhanced the performance of digital displays, supported the introduction of smartphones and tablets, and helped enrich the lives of people around the world. TN LCDs and WV Film were foundational technologies that have helped make such innovations a reality, and Fujifilm is proud to have played a key role in change they generated, which has been so clearly beneficial to society.

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Du tube cathodique à l'écran à cristaux liquides — et le film qui a rendu tout cela possible !

Dans un passé pas si lointain, les téléviseurs et les écrans d'ordinateur intégraient des tubes cathodiques imposants et lourds pour générer les images. Aujourd'hui, les écrans à cristaux liquides (LCD), à la fois légers et fins, ont transformé les téléviseurs et les ordinateurs en des objets du quotidien bien plus attrayants et fonctionnels.

Les écrans LCD ont aussi connu des changements profonds. Le minuscule modèle monochrome de ses débuts a cédé la place à un imposant écran LCD éclatant de couleurs qui facilite le visionnage de contenus très divers. Saviez-vous que derrière cette innovation se cache un film développé et fabriqué par Fujifilm? Une fine feuille de film WV (grand angle) a révolutionné notre vie au bureau et dans le salon, aux quatre coins de la planète

Surmonter le plus grand problème du LCD

Intégré dans les calculatrices de poche et les montres depuis les années 1970, le LCD n'est utilisé dans les écrans d'ordinateur que depuis la seconde moitié des années 90. Pour aboutir à ces écrans couleur élaborés, il a fallu surmonter plusieurs défis techniques pour améliorer la qualité de l'image et le temps de réponse. Pour rendre leur prix attractif, les coûts de production ont dû être revus à la baisse.

À l'époque, le LCD nématique en hélice (TN) était l'écran le plus à même de répondre aux exigences techniques et économiques.* Toutefois, cet écran avait un inconvénient de taille : Les couleurs et la luminosité de l'image variaient selon l'angle d'observation. Cette caractéristique aurait rendu les écrans TN inadaptés pour les grands écrans si Fujifilm n'avait pas créé son film WV.

Dans un écran LCD, les molécules de cristaux liquides de chaque pixel transmettent ou bloquent la lumière provenant de derrière elles en direction du spectateur. En regardant un écran TN de côté,de dessus ou de dessous, les molécules de cristaux liquides entraînent la fuite de la lumière qui devrait être bloquée, ce qui modifie les couleurs et la luminosité de l'image. Le film WV compense optiquement les molécules de cristaux liquides, orientées dans tous les sens dans la couche de cristaux liquides des pixels à l'état noir, et empêchent la fuite de la lumière. Vu à un angle quelconque, l'écran LCD équipé d'un film WV garantit un rendu du noir véritablement noir.

En raison de ses performances exceptionnelles, ne nécessitant pas de changements du processus de production de LCD, le film WV se trouve dans tous les écrans LCD TN mondiaux. Il est très probable que vous consultiez à l'instant même ce site Internet avec un écran LCD intégrant le film WV de Fujifilm.

*À cette période, le LCD TN était le seul écran LCD à transistor en couche mince et matrice active viable sur le plan commercial. Une matrice active permet la maîtrise de chaque pixel par un transistor dédié qui active et désactive la tension, offrant ainsi une qualité d’image et une réactivité supérieures à celles d'une matrice passive. Par ailleurs, comme chaque pixel peut être activé et désactivé, une matrice active convient particulièrement à l'affichage d'un signal numérique.

Une idée originale, fruit d'une réflexion simple et limpide

Dans les années 90, les fabricants d'écrans LCD recherchaient une solution au problème de la limitation de l'angle de vue des LCD TN. Leur recherche visait principalement à modifier les cellules de cristaux liquides mêmes mais tous les changements qu'ils réalisèrent finirent par réduire le facteur de transmission des cellules, générant ainsi un problème aussi gênant que celui qu'ils tentaient d'éliminer.

Il apparut que Fujifilm était aussi confronté à une difficulté. Dans ces années-là, les écrans LCD STN (nématiques super-torsadés) constituaient le principal type de LCD sur le marché. Fujifilm fournissait les matériaux de fabrication des LCD STN mais le marché étant devenu très concurrentiel, ses ventes chutaient dans ce segment. L'équipe de la Recherche et développement de Fujifilm s'est donc heurtée à une décision difficile : abandonner ou développer un nouveau produit révolutionnaire. Sans surprise, la division R&D a choisi la seconde option. Les cinq chercheurs en question, dans la fougue de leur jeunesse, n'étaient pas encore habitués à l'échec et n'étaient pas près d'en faire l'expérience.

La splendide qualité d'image du prometteur LCD TN, nettement supérieure à celle d'un LCD STN, a suffi à attirer toute leur attention et à exciter leur sens du défi. À l'été 1993, ils ont débuté leurs recherches afin de mettre au point une méthode de compensation optique de l'angle de vue des LCD TN. Leur seule règle : suivre une pensée claire et simple. Leur perspicacité les poussait à développer un film capable de compenser optiquement les molécules de cristaux liquides orientées dans toutes les directions dans la couche de cristaux liquides des pixels. Une réflexion simple et limpide a abouti à une solution hautement rationnelle même s'ils ignoraient encore avec quel matériau ils pouvaient atteindre l'effet recherché.

LCD discotiques : sortir des sentiers battus

À l'hiver 1993, un chercheur est tombé sur un article très intéressant portant sur un composant appelé discotique ou en forme de disque. C'était exactement la forme qu'étudiaient les chercheurs car elle était capable de compenser parfaitement les molécules de LCD en forme de ballon de rugby. L'équipe a aussitôt testé une matrice de composés discotiques disposée en diagonale sur le film. Les composés discotiques n’avaient encore jamais été utilisés dans un produit commercial. L'équipe a tenté plusieurs approches et fini par trouver un moyen efficace d'aligner les molécules. Le film possédait une autre caractéristique qui le distinguait davantage : les molécules suivaient une orientation hybride. Ils changeaient continuellement d'angle par rapport au substrat du film et son interface avec l'air. Il suffit d'ajouter une couche de ce film des deux côtés du panneau LCD pour que les spectateurs puissent profiter de l'image à des angles différents. Ils résolurent en un instant le problème de la limitation de l'angle de vue des LCD TN. Un nouveau film révolutionnaire vit le jour.

Peu de temps après, Fujifilm commença à commercialiser le film WV auprès des fabricants d'écrans LCD, avec lesquels il avait déjà noué des partenariats. En 1995, un petit téléviseur LCD, intégrant un film WV, fit son apparition sur le marché. Dès que les fabricants d'écrans LCD constatèrent les prouesses du film, ils l'adoptèrent très rapidement. Les écrans LCD TN associés au film WV contribuèrent à démocratiser davantage les ordinateurs personnels et la télévision numérique. Ils accélérèrent le déclin du tube cathodique qui avait dominé le marché du milieu du 20ième siècle jusqu'au début des années 2000.

Un film fin au pouvoir retentissant

La technologie continue sans cesse sa route. Avec l'avènement du film WV, de nouveaux types de LCD virent le jour, notamment les LCD à alignement vertical (VA) et IPS (in-plane switching). Depuis le début du siècle, ces innovations ont affiné les performances des écrans numériques, contribué à l'introduction des smartphones et des tablettes, bouleversant par la-même la vie de tout un chacun. Les LCD TN et le film WV furent des technologies fondatrices qui ont permis de concrétiser de telles innovations. Fujifilm est fière du rôle majeur qu'elle a joué dans la révolution qui a tant apporté à la société.

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