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Verfahrenstechnik 5/2016

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VERFAHRENSTECHNIK IM

VERFAHRENSTECHNIK IM ALLTAG I SERIE Kunst der Chemie Farbpigmente sorgen für brillante Ergebnisse auf Flachbildfernsehern Holger Kapp Die Zeiten der guten alten Röhrenbildschirme sind längst vorbei. Mittlerweile sorgen laut Statistischem Bundesamt in drei von vier Haushalten Flachbildfernseher für eine energieeffiziente und strahlungsarme Unterhaltung. LCD oder Flüssig-Kristall-Bildschirme haben in den 1990er-Jahren insbesondere wegen der Verfügbarkeit leistungsfähiger Farbfiltermaterialien ihren bislang ungebrochenen Siegeszug angetreten. Bei gängiger Auflösung setzen sich die Bilder eines Flüssig-Kristall-Bildschirms aus etwa zwei Millionen Bildpunkten zusammen. Aber erst die Farbfilterpigmente, die mit den Flüssigkristallzellen verbunden sind, sorgen dafür, dass jeder einzelne Bildpunkt auch Farbe bekennt. Doch die Kontraste der Bildschirme und die Reinheit der Farben sind nach wie vor eine Herausforderung. Rot, Grün und Blau – jedes Pixel enthält diese Grundfarben. Diese Farben bestehen aus winzigen Kristallen, etwa so klein wie ein Tausendstel des Durchmessers eines Haares. Sie wirken als Filter und lassen aus dem weißen Hintergrundlicht nur den Bereich des Autor: Holger Kapp, Media Relations, BASF SE, Ludwigshafen sicht baren Lichts durch, der nötig ist, um eine der drei Farben möglichst rein darzustellen. Alle anderen Bereiche sollen sie vollständig ausblenden. Das Grundprinzip ist einfach: Erscheint auf dem Bildschirm die Farbe Rot, lässt das entsprechende Subpixel den Rotanteil des Lichts durch und absorbiert den Rest. Gleichzeitig sind die anderen beiden Subpixel für Blau und Grün ausgeschaltet. Kommt dagegen durch das rote und grüne Subpixel Licht, während das blaue ausgeschaltet ist, addieren sich die Farben zu einem satten Gelb. Durch feine Abstufungen der Anteile der drei Grundfarben sind so Millionen von Farbnuancen möglich. Diese Abstufungen der Farbanteile übernehmen die Flüssigkristalle. Sie richten die Schwingungsebene der Lichtwellen entsprechend aus. „So bestimmen sie, dass die Subpixel eine bestimmte Helligkeit und Farbe annehmen“, sagt Ger de Keyzer, Leiter der Anwendungstechnik für Farbfiltermaterialien bei BASF. „Je nach angelegter elektrischer Spannung verändern die Flüssigkristalle dafür ihre Ausrichtung und damit ihre optischen Eigenschaften.“ Normaler weise drehen sie die Schwingungsebene der Lichtwellen, sodass diese durch den zweiten Polarisationsfilter passen. Wird aber ein elektrisches Feld angelegt, sorgen sie dafür, dass das Licht weniger oder gar nicht mehr durchgelassen wird. Damit das An- und Abschalten der Subpixel wie vorgesehen abläuft, müssen stören de Einflüsse der Farbfilterpigmente vermieden werden. Denn depolarisieren und streuen sie das Licht, führt das dazu, dass es unkontrolliert den Filter passieren kann. Das verunreinigt die Farben und verschlechtert den Kontrast. Je kleiner, desto besser „Im Grunde hat sich eine einfache Faustformel bewährt: Je kleiner und gleich förmiger die Kristalle, desto geringer die Streuung und desto besser die Bildqualität des LCDs“, sagt de Keyzer. Dies steuern die Forscher vor allem über die Bedingungen bei der Kristallisation der Pigmente. Welche Farbanteile herausgefiltert werden, wird dagegen bereits mit der Molekülstruktur festgelegt. Die organischen Rotpigmente, die BASF herstellt, enthalten hauptsächlich Stickstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff. Sie gehören zu den Dike topyrrolopyrrolen (DPP). Blau- und Grün pigmente bestehen dagegen überwiegend aus Metallkomplexverbindungen der Phthalocyanine. Nach der chemischen Synthese setzt sich das Rohprodukt meist aus uneinheitlichen Partikeln zusammen. Das Ziel ist, diese auf die ideale Größe und Form zu bringen. Möglich wird das durch das sogenannte Pigmentfinishing. Hierbei werden einerseits die zu kleinen Kristalle aufgelöst und auf die größeren Kristalle aufgefällt. Andererseits werden zu große Kristalle gezielt mechanisch zerkleinert – so lange, bis sich das gewünschte Gleichgewicht einstellt. Dr. Roman Lenz, Laborteamleiter bei BASF und zuständig für die Synthese neuer Farbfilter materialien, sagt: „Mit unseren Tech ­ nologien erzielen wir eine Größe zwischen 20 und 40 nm. Damit sind die Farbpartikel so klein, dass sie so gut wie gar kein Licht streuen. Sie sind aber noch groß genug, um eine hohe Stabilität zu gewährleisten.“ BASF ist mit ihren Produkten schon fast am Optimum. www.basf.de 50 VERFAHRENSTECHNIK 5/2016

VORSCHAU IM NÄCHSTEN HEFT: 6/2016 ERSCHEINUNGSTERMIN: 25. 05. 2016 • ANZEIGENSCHLUSS: 09. 05. 2016 01 02 03 04 01 Rohrsysteme sind die Lebensadern moderner Produktionsanlagen: so vielfältig wie die Anwendungen sind auch die räumlichen Anforderungen dieser Einzelstücke 02 Chemical Color Imaging macht komplexe Hyperspektraldaten auf molekularer Ebene für die industrielle Bildverarbeitung nutzbar 03 Plattenwärmeübertrager stellen kompakte und effi ziente Wärmeübertragungsapparate da; sie ersetzen im zunehmenden Maß traditionelle Typen Der direkte Weg Internet: www.verfahrenstechnik.de E-Paper: www.engineering-news.net Redaktion: redaktion@verfahrenstechnik.de 04 Wie Wärmeenergie von warmregenerierenden Adsorptionstrocknern sinnvoll für Produktionsprozesse eingesetzt werden kann, zeigt eine Anwendung in einer Molkerei (Foto: Fotolia) (Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) VERFAHRENSTECHNIK 5/2016 51

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