„Zukunft made in Germany“ / Teil 8 Nach hundert Jahren gewinnt die Flüssigkristallforschung an Fahrt

Flüssigkristalle - als Produkt sind sie schon hundert Jahre alt, sie werden aber in einem atemberaubenden Tempo weiterentwickelt, sie erobern erst jetzt den Alltag der Menschen und kommen in der Regel aus Darmstadt. Denn das südhessische Chemie- und Pharmaunternehmen Merck KGaA ist mit einem Marktanteil von 69 Prozent der führende Hersteller von Flüssigkristallen der Welt. Die japanischen Wettbewerber Chisso und Dainippon Ink folgen abgeschlagen auf den Plätzen.

Merck ist auf diesem Markt nicht nur Mengen-, sondern auch Innovationsführer, was sich sehr positiv auf die Marge auswirkt. Deshalb ist es kein Wunder, daß die mit 250 Millionen Euro bisher größte Investition der langen Geschichte des 1668 gegründeten Unternehmens eine neue Produktionsanlage für Flüssigkristalle ist, die im Laufe dieses Jahres in Betrieb genommen wird. Darüber hinaus investiert Merck 2004 weitere 30 Millionen Euro in Asien, um die Kapazitäten für Flüssigkristallmischungen in Japan, Korea und Taiwan zu erweitern. Insgesamt führen diese Investitionen zu einer Verdreifachung der Produktionskapazitäten von bisher rund 50 Tonnen Flüssigkristallen im Jahr.

Wachstumschancen für Flüssigkristall-Fernseher

Diese Zahl scheint auf den ersten Blick recht niedrig zu sein. Doch werden für einen Monitor mit einer Bildschirmdiagonale von 15 Zoll lediglich 300 Milligramm Flüssigkristalle benötigt, was den ersten Eindruck relativiert. "Angesichts der unglaublichen Qualitätsfortschritte sind wir überzeugt, daß Flüssigkristalle auch in absehbarer Zukunft die führende Displaytechnologie bleiben werden", sagte Bernhard Scheuble, der Vorsitzende der Merck-Geschäftsleitung, jüngst zum hundertjährigen Jubiläum der Produktion der ersten Flüssigkristalle in seinem Unternehmen.

Besondere Wachstumschancen bietet der Markt für Flüssigkristall-Fernseher: Wurden im vergangenen Jahr noch deutlich weniger als 10 Millionen Stück produziert, gehen Fachleute inzwischen davon aus, daß der Markt noch mindestens bis 2008 um jährlich 50 Prozent wachsen wird. Der Umsatz der Merck-Sparte Liquid Crystals spiegelt diese Dynamik wider. Er ist im zweiten Quartal des laufenden Jahres um 71 Prozent auf 166 Millionen Euro gestiegen. Die Sparte hat entscheidenden Anteil daran, daß sich die Umsatzrendite des gesamten Merck-Unternehmensbereichs Chemie im zweiten Quartal auf 24,7 (Vorjahr: 19) Prozent erhöht hat.

Leichter, kompakter, geringerer Stromverbrauch

Die rund 150 mit Flüssigkristallen befaßten Forscher von Merck entwickeln und testen in jedem Jahr insgesamt 500 bis 600 neue Flüssigkristallmischungen. Neben dem zentralen Forschungslabor in Darmstadt betreibt Merck weitere Labors in unmittelbarer Nähe der wichtigsten Displayhersteller in Atsugi (Japan) und Poseung (Südkorea).

Seine Forschungsergebnisse hat Merck durch mehr als 2.500 Patente für Flüssigkristalle, deren Mischungen und Displayanwendungen geschützt. Jedes Jahr kommen rund 100 neue Patente hinzu. Wegen dieser aus der Sicht von Merck komfortablen Patentsituation gibt es auf dem so wachstumsträchtigen Markt der Flüssigkristalle für Fernseher fast keine Wettbewerber. Mit dem Kauf eines solchen Fernsehers holen sich die Konsumenten ein wahres High-Tech-Produkt ins Haus. Gegenüber den herkömmlichen Röhrenfernsehern haben Flachbildschirme wesentliche Vorteile: Sie sind viel leichter und kompakter als Geräte mit großvolumiger Röhre und benötigen auch wesentlich weniger Strom. Die Lebensdauer der Displays ist mit 60.000 Stunden etwa doppelt so lang wie bei einer gewöhnlichen Bildröhre.

Geringe Schaltzeiten

Ein solcher Bildschirm besteht vereinfacht ausgedrückt aus zwei Glasplatten, zwischen denen sich die Flüssigkristallmischung befindet. Dabei macht sich die Wiedergabetechnik die Eigenschaften der Flüssigkristalle zunutze. Sie verändern ihre Ausrichtung unter dem Einfluß einer angelegten Spannung und lassen dabei je nach ihrer Anordnung viel oder wenig Licht durch. Dadurch kann man zwischen Dunkel und Hell schalten. Flachbildschirme für Fernsehanwendungen müssen dabei besondere Anforderungen erfüllen, denn ihre Bildqualität hängt entscheidend vom Kontrast ab.

Wichtig bei großformatigen Flüssigkristallbildschirmen sind darüber hinaus geringe Schaltzeiten. Diese beschreiben die Zeit, die ein Flüssigkristall benötigt, um auf ein Signal zu reagieren und seine Orientierung zu verändern. Benötigen die Kristalle zu lange, bis sie auf ein Signal ansprechen, wirkt das Bild leicht verschwommen. Der große Vorteil von Merck gegenüber dem Wettbewerb: Die neuesten dort entwickelten Flüssigkristalle haben so geringe Schaltzeiten, daß damit erstmals Flüssigkristall-Flachbildschirme für Fernseher mit Bilddiagonalen von bis zu einem Meter hergestellt werden konnten.

"Glück, Ausdauer und Dummheit"

Erfindung und Anwendung dieser neuen Technologie, die die Fernsehbildschirme der nächsten Jahre beherrschen wird, waren dem Bundespräsidenten im vergangenen Jahr den Deutschen Zukunftspreis wert, den die drei Merck-Wissenschaftler Kazuaki Tarumi, Melanie Klasen-Memmer und Matthias Bremer entgegennehmen durften. "Glück, Ausdauer und Dummheit" sind nach den Worten von Tarumi, angelehnt an ein japanisches Sprichwort, die Grundvoraussetzungen für ein erfolgreiches Forscherdasein. Letztere deshalb, weil er sonst womöglich die vielen Gegenargumente gegen das Forschungsvorhaben ernst genommen und das Ziel nie erreicht hätte.

Der im japanischen Ehime geborene Tarumi ist für die physikalische Erforschung von Flüssigkristallen zuständig. Tarumi, der bei Merck schon 1990 Laborleiter geworden ist und fließend Deutsch spricht, dürfte auf der Welt so etwas wie der Herr der Flachbildschirme sein. Immerhin rund 100 Patente und Patentanmeldungen sind allein mit seinem Namen verknüpft. Zudem kann der Forscher auf rund 60 wissenschaftliche Publikationen verweisen.

Die Ungewißheit, die die Pharmakollegen bei ihrer Suche nach neuen chemischen Substanzen umtreibt, muß er nicht teilen. Die langen Entwicklungszeiten, die das Pharmageschäft kennzeichnen, kümmern ihn auch nicht. Im Gegenteil. Für Tarumis Kunden muß alles ganz schnell gehen. "Wir müssen sehr oft in der Lage sein, in kürzester Zeit, manchmal sogar über Nacht, mehrere Kilo einer Flüssigkristallmischung zu liefern, damit der Kunde innerhalb von nur drei Monaten einen technisch verbesserten Flachbildschirm zur Serienreife bringen kann", sagt er. "Es ist die Kunst der Mischungsentwicklung, die den entscheidenden Unterschied macht. Wir versuchen, die Bouquets verschiedener Zutaten so aufeinander abzustimmen, daß am Ende Mischungen herauskommen, die den gewünschten Eigenschaften der Elektronikhersteller entsprechen."