Tsuyoshi Kuroda, einer der führenden Experten für Flüssigkristallforschung bei Dai Nippon Printing Co., Ltd. (DNP), musste miterleben, wie das Forschungsteam, dem er nach seinem Eintritt in das Unternehmen im Jahr 2002 zugeteilt worden war, fünf Jahre später aufgelöst wurde.
Kuroda war Teil eines Teams, das die „Flüssigkristallbeschichtungstechnologie“ für die Herstellung von Verzögerungsfolien für LCD-Fernseher entwickelte. Diese Folien erweitern den Betrachtungswinkel der Displays und sorgen so für scharfe Bilder auch aus schrägen Blickwinkeln. Durch das Aufkommen günstigerer „Stretchfolien“ mit vergleichbarer Leistung wurden die Produkte von DNP jedoch weniger wettbewerbsfähig, was schließlich zum Rückzug vom Markt führte.
Da es sein erstes Projekt als Berufstätiger war, erinnert sich Kuroda an seine damaligen Gefühle: „Ich bedauerte zutiefst, dass wir verloren hatten.“ Das Forschungsteam analysierte die Ursachen des Scheiterns. „Wir waren damals stolz darauf, etwas Großartiges geschaffen zu haben. Kosten sind jedoch ein wichtiger Faktor für die internationale Akzeptanz. Obwohl wir modernste Technologie entwickelt hatten, konzentrierten wir uns so sehr auf deren Verbesserung, dass wir die Kosten vernachlässigten.“
Die Zeit holt uns ein.
Kuroda begann daraufhin in einer Fabrik in Kuki (Präfektur Saitama) mit der Entwicklung einer weiteren Folie für LCD-Fernseher. Etwa fünf Jahre später erhielt er jedoch unerwartet von Vorgesetzten den Auftrag, die Forschung an Flüssigkristallbeschichtungen wieder aufzunehmen. Diesmal sollte es um die Entwicklung einer Phasendifferenzfolie für 3D-Fernseher gehen. Kuroda hatte sich durch Zeitungsartikel und andere Quellen über die Entwicklung von 3D-Fernsehern informiert und intuitiv gespürt, dass Flüssigkristallbeschichtungstechnologie benötigt würde. Da er jedoch lange Zeit nicht geforscht hatte, hatte er die Entwicklung zunächst nur aus der Ferne beobachtet. Nach seiner Rückkehr ins Forschungslabor in Kashiwa (Präfektur Chiba) stürzte er sich mit vollem Elan in die Forschung, ohne die Freude über die Wiederaufnahme seiner Arbeit richtig genießen zu können.
Für 3D-Fernseher muss die Verzögerungsfolie strukturiert werden. Flüssigkristalle richten sich auf einer Fotoausrichtungsfolie aus. Bei Lichteinfall vibriert die Fotoausrichtungsfolie und richtet die Flüssigkristalle in eine bestimmte Richtung aus. Durch die Entwicklung einer speziellen Lichtbestrahlungstechnik lassen sich die auf der Folie aufgebrachten Flüssigkristalle in verschiedene Richtungen ausrichten und so Muster bilden. Mit gedehnter Folie ist dies unmöglich. „Diese Eigenschaft von Flüssigkristallen ist schon länger bekannt, aber es gab keine Möglichkeit, sie zu nutzen. Wir waren unserer Zeit voraus. Doch nun hat die Zeit uns eingeholt“, sagt Kuroda. Vor seinem Wechsel befürchtete er, dass die Flüssigkristallbeschichtungstechnologie von DNP, deren Forschung fünf Jahre zuvor eingestellt worden war, veraltet sein könnte. Diese Befürchtung erwies sich jedoch als unbegründet. Flüssigkristalle galten damals als Japans Spitzentechnologie. Die Ergebnisse der täglichen Bemühungen, die beste Technologie in der Flüssigkristallbeschichtung zu entwickeln – das Aufbringen, Ausrichten und Härten von Flüssigkristallen auf Folien – sind auch fünf Jahre später noch wegweisend. „Die Entwicklung von Spitzentechnologie ohne Rücksicht auf die Kosten“, was Kuroda und andere zuvor als „einen der Gründe für das Scheitern“ bezeichnet hatten, führte letztendlich dazu, dass DNP zum weltweit führenden Unternehmen im Bereich der Flüssigkristallbeschichtung wurde.
Präzise Ausrichtung von stiftförmigen Flüssigkristallmolekülen
Es ist schwierig, Laien den Zustand von Flüssigkristallen zu erklären, in dem jedes Molekül die Eigenschaften eines Feststoffs aufweist, obwohl es flüssig ist. Kuroda verwendet manchmal stiftförmige Flüssigkristallmoleküle als Beispiel. Die Ausrichtungsfolie unterhalb der Flüssigkristallschicht gibt jedem Molekül vor, sich nach rechts oder links auszurichten. Diese Folie fungiert als Kontrollturm und erzeugt die Muster der Moleküle. An der Oberseite der Flüssigkristallschicht, wo sie mit der Luft in Kontakt kommt, verhalten sich die Moleküle jedoch widerspenstig und wollen sich entgegen der vorgegebenen Richtung ausrichten. Daher werden Additive verwendet, um dies zu steuern. Die so gezielt ausgerichteten Flüssigkristallmoleküle werden anschließend auf einer Folie verfestigt.
Verschiedene Orientierungszustände von Flüssigkristallen (Bild)
Kurodas Entwicklung einer Verzögerungsfolie für 3D-Fernseher war ein großer Erfolg, doch der 3D-TV-Boom war nur von kurzer Dauer. Bis 2017 hatten alle japanischen Hersteller die Produktion eingestellt. Während Kuroda nach einem neuen Forschungsthema suchte, nachdem er die Flüssigkristallbeschichtungstechnologie an die Fabrik, die diese Folie produzierte, abgegeben hatte, etablierten sich OLED-Displays als die nächste Displaygeneration. Auch für diese Displays wurde eine Verzögerungsfolie benötigt. Der Zeitpunkt hätte nicht besser sein können.
Die Möglichkeiten, die OLED bietet
Organische EL-Displays (OLEDs), die in Smartphones und anderen Geräten verwendet werden, benötigen einen sogenannten Zirkularpolarisator, um Sonnenlichtreflexionen zu verhindern und die Schwarztöne von Bildern klarer darzustellen. Alternativ kann auch eine Verzögerungsfolie verwendet werden, jedoch ist für Smartphones und Tablets, die dünn und leicht sein sollen, eine Flüssigkristallbeschichtung besser geeignet.
In den letzten Jahren hat sich die Technologie der Display-Panels schrittweise von LCD auf OLED verlagert, und die Verzögerungsfolie von DNP wird bereits in Smartphones und Tablet-Geräten globaler Marken eingesetzt.
Links: Mit Zirkularpolarisator Rechts: Ohne Zirkularpolarisator (Bild)
Teamarbeit ist unerlässlich.
Teamarbeit ist für diese Art von Forschung und Entwicklung unerlässlich, da ein einzelner Forscher unmöglich alle Bereiche abdecken kann. Kuroda studierte Flüssigkristalle an der Graduiertenschule der Tokyo University of Science, sein Spezialgebiet bei DNP ist jedoch die Optik, die er sich nach seinem Eintritt ins Unternehmen selbst angeeignet hat. Kurodas Forschungsteam besteht aus Experten für Flüssigkristalle, Ausrichtungsfolien und Celluloseacetatfolien. „Erfolgreiche Produktentwicklung bedeutet, dass alle gewinnen. Wir können gemeinsam die Freude darüber teilen, ein Produkt auf den Markt zu bringen.“
Kuroda hat diese „Teamfähigkeit“ möglicherweise erst im Erwachsenenalter erworben. In seiner Heimatstadt in der Präfektur Shizuoka widmete er sich seit der Grundschule dem Fußball. Er spielte auf der Position eines Volante (defensiver Mittelfeldspieler) und erreichte in der High School das Achtelfinale des Präfekturturniers, an dem viele starke Mannschaften teilnahmen. Auch heute noch spielt er gerne Fußball mit seinen Schulfreunden, wenn er in seine Heimat zurückkehrt. „Wenn ich darüber nachdenke, ähneln sich Fußball und mein jetziger Beruf in mancher Hinsicht. Egal wie viele Tore ich schieße, wenn die Mannschaft verliert, verliert sie eben.“
Ihr unmittelbares Ziel ist die Entwicklung einer Verzögerungsfolie für faltbare und rollbare OLED-Displays. Dies erfordert selbstverständlich hohe Flexibilität und Haltbarkeit. „Ich denke, faltbare und rollbare OLED-Displays werden bis 2020 auf dem Markt sein. Die Welt bewegt sich darauf zu“, sagt Kuroda und zeigt sich begeistert von der Entwicklung.
Es sieht so aus, als ob Kuroda sich selbst bis mindestens 2020 der Herausforderung stellen wird, die Technologie zur präzisen Beschichtung von Flüssigkristallen weiterzuentwickeln. DNP hat Flüssigkristallbeschichtungsprodukte als eine der Säulen seiner Geschäftswachstumsstrategie positioniert und treibt Forschung und Entwicklung voran.
- Veröffentlicht: 13. Juni 2017
- Bitte beachten Sie, dass die Angaben, wie z. B. Abteilungsnamen und Produktspezifikationen, zum Zeitpunkt des Vorstellungsgesprächs korrekt sind und sich ohne vorherige Ankündigung ändern können.
13. Juni 2017, Redaktion Discover DNP
