RCA是如何失去LCD的

1967年9月，理查德·克莱因克莱因是RCA半导体部门的副工程师，位于附近的萨默维尔。他在发光二极管方面的工作使他与普林斯顿的固态研究人员保持着密切联系。不过，在这一次，默里向他保证，他将看到一些新的东西。

果然，一到普林斯顿，克莱因和默里就被护送到一个房间，电气工程师乔治·海尔梅尔(George Heilmeier)向他们展示了一块连接着电源的看似普通的玻璃。然后海尔梅尔按下开关，一个熟悉的黑白图像突然出现在之前透明的方块上。“这是一个电视测试模式，”克莱因回忆说。“这东西弹了起来，我差点摔倒!”

克莱因恢复后，海尔梅尔解释说，这个原型是一种新的显示形式，它依赖于一种模糊的被称为液晶的化合物．自19世纪以来，化学家们就知道这些奇怪的材料，它们像液体一样流动，但保留了晶体固体的光学特性。但是谁也不知道该拿它们怎么办。

1962年，RCA的研究人员理查德·威廉姆斯(Richard Williams)突然想到将这种晶体用于某种类型的显示器，他成功地让这种材料通过电子方式调节光的通过。50年前的这个月，威廉姆斯提出了申请RCA的第一个新技术专利．海尔梅尔和他的同事随后花了几年时间扩展威廉姆斯的发现。现在他们想和萨默维尔的同事一起把这些液晶显示器(lcd)转变成商业产品。

莫里在萨默维尔的研究小组曾研究过电光现象，因此很适合把液晶引入一个对硅比较熟悉的部门。克莱因受命从制造的角度检查这项技术，他热情地接受了这项任务。

就在普林斯顿演示八个月后，RCA副总裁詹姆斯·希利尔(James Hillier)在公司纽约总部举行的一场高调的新闻发布会上大肆宣扬LCD的优良品质。希利尔预测，在海尔梅尔的原型中观察到的电触发乳白色会应用到广泛的产品中——甚至可能是便携式平板电视。“你可以带着这样一套衣服去海滩，”他开玩笑说，“在看比基尼比赛的间隙，看看电视上的大都会队(Mets)想出了一种输掉球赛的新方法。”

媒体紧紧抓住希利尔的预言不放。在20世纪60年代的剩余时间和70年代初，负责黑白和彩色电视商业化的RCA公司似乎再次准备在电子显示领域掀起一场革命。然而在1976年，也就是LCD问世不到10年的时候，RCA出售了液晶业务，与该项目的关键人员也离开了公司。一开始是美国的创新在欧洲和亚洲公司的支持下逐渐成熟。

今天，液晶是信息时代最广泛应用的技术之一，也是一个数十亿美元产业的基础。然而，RCA突然退出这一领域在很大程度上掩盖了其化学家、物理学家和电气工程师的开创性贡献。那些导致该公司放弃努力的事件和决策值得我们重新审视，因为它们揭示了创新不可预测的本质，也揭示了大公司未能利用创新的倾向。

研究的轨迹让克莱因和默里来到普林斯顿大学的研究早在80年前就开始了。1888年，一位植物生理学家命名弗里德里希Reinitzer布拉格查尔斯大学的教授在研究胡萝卜的化学衍生物时，他注意到一种化合物——苯甲酰胆甾醇——在加热时表现得很奇怪。在145.5℃时，该物质从固体变成浑浊的液体，在178.5℃时，浑浊的液体变成透明的。也就是说，这种材料似乎有两个熔点。当然，其他纯物质在一个温度下就会熔化。

由于无法解释，Reinitzer把他的发现和样品一起寄给了在德国亚琛工作的物理化学家Otto Lehmann。莱曼证实，苯甲酸胆甾醇在浑浊状态下仍保持流动性。他还注意到它像固体晶体一样折射偏振光，这表明它比普通液体的分子组织程度更高。莱曼创造了这个术语fliessende Krystalle或“流动的晶体”来描述这类物质。

欧洲科学家报告称，在20年内超过200种化合物表现出相似行为的。多年后，RCA对液晶显示器的调查主要集中在“向列相液晶它们由细长的棒状分子组成，其长轴平行运行。这种结构允许分子像火柴盒里的火柴一样互相滑动，并且在电场作用下很容易重新排列。

尽管理论上人们对液晶的行为很感兴趣，但很少有人尝试将液晶商业化。大多数科学家认为它们不过是实验室里的怪东西。即使在20世纪60年代早期，RCA公司最终将液晶从实验室推向现实世界还不明显。

当时，RCA刚刚开始收回其在彩电上10年的投资，普林斯顿大学的研究经理授权进行探索性工作，以开发阴极射线管的替代品。但负责该项目的工程师并不认为液晶适用于这种产品。事实上，RCA在后来成为液晶显示器的技术上的最初工作，是那种小规模的、开放式的研究之一，那个时代的大公司实验室通常会资助这种研究，没有明显的商业回报。

物理化学家理查德·威廉姆斯(Richard Williams)在1962年4月开始做液晶实验时，根本没想过显示器。他对它们的光电特性更感兴趣。特别是，他想了解施加电场是如何改变向列相材料吸收的光的波长的。在一次实验中，他在两块耐热玻璃载玻片之间放置了几克名为对偶氮甲醚的液晶，这两块载玻片的内面内衬有一层透明的导电涂层。当他把液晶置于每厘米1000伏的电场中时，他看到了一种奇怪的“褶皱效应”，光吸收也相应增加。当他移去电压时，样品恢复到稳定的透明状态。

在开始这些实验之前，威廉姆斯设想了一种高速光快门，例如，可以保护飞行员不被原子弹的闪光弄瞎。然而，在向他的同事展示了这种褶皱效应(他称之为畴的形成)后，他意识到液晶可以用作显示器中的电光元件，并撰写了一份详述他的想法的专利。

尽管取得了早期的成功，但他发现很难说服工程师相信他的新显示器的实用性。除了其他缺点外，这些材料必须加热到117°C以上。在没有室温液晶的情况下，他转向了其他项目。

十有可能，威廉姆斯的决定将标志着RCA液晶研究的结束，如果没有海尔梅尔，他正在寻找一种调制激光用于电信的方法。现有的晶体调制器要么难以合成，要么需要太大的功率。海尔梅尔认为威廉姆斯的液晶提供了一种替代方法，1964年7月，他提出用一种多色染料取代固体晶体，这种染料的颜色取决于它在溶解在液晶溶剂中的偏振光的方向。然后，他将这种混合物放入一个类似威廉姆斯的“三明治电池”中，夹在两块导电玻璃之间。Heilmeier怀疑，当在溶液中施加电场时，液晶分子会重新排列，导致染料分子旋转，在偏振光下观察时产生颜色变化。

随后的实验证实了海尔迈尔的预测。只需在溶液上施加几伏电压，就可以改变它的颜色——例如，从红色变成透明。海尔梅尔将这种现象称为“主客效应”，染料是“客人”，液晶是“主人”。在一系列测试中，他以不同的模式在玻璃上涂上导电涂层，同时巧妙地放置绝缘光刻胶。通过这种方式，他可以产生静态图像。

（今天的液晶显示器当然，它们要复杂得多，包含了数千个图像元素或像素，这些像素由相应数量的薄膜晶体管单独激活。每个像素都是一个光快门，选择性地允许偏振光通过。像素的高切换速度(以微秒计)和极小的尺寸(宽度为十分之一毫米甚至百分之一毫米)，以及包含红色、绿色和蓝色滤光片的白色背光，使现代液晶电视能够呈现全彩移动图像——远远超过RCA早期显示器提供的简单模式。

28岁的海尔迈尔雄心勃勃，在RCA的普林斯顿实验室进行演示嘉宾-主人效应．他的策略得到了回报:1965年3月，他的上级同意成立一个七人液晶显示器研究小组。三年后，当RCA向公众推出液晶显示器时，这个团队的规模扩大了一倍多。

研究人员很快意识到来宾-宿主方法有严重的缺点:染料和宿主不稳定，偏振滤光片急剧降低显示器的亮度，整个设备必须加热以保持液晶相。1965年5月，有了突破性进展:海尔迈尔观察到了他所谓的动态散射效应这种方法既不需要染料，也不需要偏振剂。在这个“三明治电池”的化身中，液晶材料片开始是透明的，然后在施加电压时变成乳白色。

Heilmeier和他的同事们假设，这种效应是由于离子在电场作用下扰乱了液晶分子的有序排列，就像船在堵塞的船中前进一样。后来研究人员证实，这些分子平行于玻璃板重新排列，直到电荷积聚导致它们旋转，导致乱流，随机散射光线，导致显示器变成乳白色。

动态散射成为普林斯顿液晶显示器小组的主要研究重点，他们立即开始将这种效果整合到能够产生静态图像或简单动画的小型显示器中。

理查德·克莱因看到的时候海尔迈尔在普林斯顿的原型，LCD小组已经朝着这个目标迈出了重要的几步。最值得注意的是，他们合成了从对氨基苯乙酸甲酯中提取的材料，该材料在室温下表现出向列相行为，这一突破使商业应用成为可能。该小组还制造了几个原型，包括一个带有液晶读数和电子时钟驾驶舱显示器．

对克莱因来说，海尔迈耶液晶显示器最吸引人的特点是它的低功耗。由于液晶显示器是反射光而不是自己发光，所以它可以在与现有集成电路兼容的电压和电流下运行。例如，一个数字显示器可能只需要10到15伏的电压就可以工作，而当时用于类似应用的充满氖气的数码管需要至少10倍的电压。

但是，尽管克莱因非常尊重他在普林斯顿大学的同事们所做的工作，但很明显，在海尔梅尔的液晶显示器准备上市之前，还有大量的工作要做。克莱因和他的团队最终改变了液晶显示器制造的几乎所有方面。这些变化包括生产更大批量室温液晶的新程序，以及填充和密封显示器的改进技术。

1969年，液晶业务转移到新泽西州的一个仓库，为RCA的第一条LCD装配线提供了足够的空间。尽管这一举动看起来是吉祥的，但这个项目却笼罩着不确定性。尽管克莱因尽了最大努力，但纽约的高管们并不看好这项技术的商业潜力。因此，他们并没有直接为液晶显示器的开发提供资金，而是要求拉利坦的运营部门寻求外部资金。克莱因的团队最终签下了三份合同。第一次是与一家名为Ashley-Butler的公关公司合作，他们向RCA提供了10万美元，让RCA制作一个动画展示，为软饮料、阿司匹林和其他产品做广告。Veeder根计量仪表和机械计数器生产商Co.以同等价格换取汽油泵的液晶读数。杰维斯公司为一个汽车后视镜提供了5万美元，该后视镜使用动态散射来减少前照灯的眩光。

Raritan的工程师按时交付了所有三种产品。尽管如此，RCA的高管们仍然拒绝为集团提供资金，这让克莱因团队的成员感到担忧。此外，RCA也不愿意为克莱因和海尔迈尔认为明显是LCD产品的电子手表提供支持。

他们并不是第一个提出这种想法的人。在1965年发表的论文中，戈登·摩尔(Gordon Moore)阐述了他的同名定律，他指出，只是由于缺乏一种可以直接由集成电路驱动的显示器，才阻止了这种技术的发展电子表的构造[PDF]。lcd符合这一标准，RCA的工程师们已经为基于动态散射时钟的概念申请了专利。不过，与此同时，一项内部营销研究得出的结论是，数字液晶手表充其量只是一个长期前景。这一结论并没有阻止海尔梅尔向高管们推销这个想法，甚至在克莱因组装手表展示模型的时候。

尽管做出了这些努力，两人很快将面临来自一位特别专横的经理的额外反对。

直到1968年底，半导体部门允许克莱因的团队在最低限度的监督下工作。然而，在拉利坦工厂建立前不久，公司官员决定液晶项目需要一个更正式的管理结构。他们任命诺曼·弗里德曼(Norman Freedman)代替默里和他的自由放任主义风格，弗里德曼曾帮助设计生产第一批彩色电视机的装配线。

弗里德曼是一个强有力的管理者，他坚持对项目的各个方面保持完全控制。事实证明，这种方法对液晶显示器来说是灾难性的，因为它疏远了那些需要支持培育新兴技术的人员。弗里德曼拒绝在拉利坦的LCD工厂和萨默维尔的半导体部门之间进行合作。克莱因回忆说:“我们被明确告知，‘你们不得与集成电路领域的任何人交谈。’”“我们私下里和集成电路行业的朋友交谈，他们的经理告诉他们，‘你们不要和这些人合作。那是因为他们都讨厌诺姆。”弗里德曼还提拔了外部人员，而不是克莱因这样的资深人员，并忽视了普林斯顿液晶研究人员的意见。

海尔梅尔的团队对RCA将LCD商业化的能力越来越悲观，这加剧了普林斯顿大学和拉里坦大学之间的紧张关系。几位研究人员，包括Heilmeier的长期技术人员Louis Zanoni和有机化学家Joel Goldmacher，离开了公司，加入了液晶显示器初创公司Optel。其他人则认为动态散射已经达到了极限，并转向其他项目。1968年至1970年间，普林斯顿大学从事液晶显示器研究的人员数量减少了一半，只有8人。1970年，恼火的海尔梅尔对那些认为液晶“更多是威胁而不是机遇”的经理们感到失望，申请了白宫奖学金并离开了RCA，在政府部门开始了新的职业生涯。

海尔迈耶的决定让LCD在关键时刻失去了最有力的支持者。由于1969年的一项命令，RCA内部面临着巨大的压力，该命令要求将计算作为公司的主要战略优先事项。这一命令来自RCA的首席执行官(后来成为董事长)罗伯特·w·萨诺夫他继承了传奇的父亲大卫?自20世纪50年代初以来，RCA一直在设计和销售自己的计算机光谱70系统曾一度与IBM大型机竞争。萨尔诺夫的新战略刺激了计算机相关项目的迅速扩张;在普林斯顿大学，近一半的教职员工被征召从事计算机研究。尽管萨尔诺夫不抱任何超越IBM的幻想，但他发誓自己的公司将成为美国第二大电脑制造商。

它没有。仅仅两年后，也就是1971年，RCA将其计算部门出售给了斯佩里·兰德公司。由此产生的4.9亿美元核销是当时美国企业遭受的最大一笔此类损失。这个消息在整个公司引起了反响，所有的项目突然都受到了审查。液晶显示器的努力尤其脆弱。本来就在不断萎缩的普林斯顿团队只剩下了6个人，而拉利坦的大部分员工都被解雇了。理查德·克莱因(Richard Klein)就是后者中的一员，他在RCA的广告展示承销商Ashley-Butler找到了一份新工作。负责将液晶业务与RCA其他部门隔离开来的经理弗里德曼保留了他的职位。

计算机危机并没有扼杀液晶操作，至少没有立即。Raritan组的剩余部分被重新吸收到主要的半导体部门，在1972年，RCA宣布计划生产一种新的动态散射数字读出线。然而，那时已经太晚了。

在确认对海尔迈耶技术的承诺时，RCA与日益拥挤的液晶显示器制造商领域格格不入，包括Optel这样的初创企业和德州仪器(Texas Instruments)这样更老牌的电子公司。这些公司中的大多数已经逐步停止了动态散射显示器的工作，这种显示器依赖于反射背板，在阳光直射下会导致图像褪色，转而采用新的“扭曲向列”显示器，在类似的条件下，这种显示器的对比度实际上会增加。扭曲液晶之路”)。讽刺的是，这项技术的共同发明者之一，沃尔夫冈•海尔瑞迟他声称自己在RCA工作时就有了这个想法。赫尔弗里希回忆说，他向海尔迈耶提出了这个方案，但被拒绝了，因为它使用了偏振器。失望的Helfrich离开了RCA，加入了瑞士制药公司Hoffmann-La Roche的液晶组物理学家Martin Schadt很快就制造出了一个扭曲向列液晶显示器。

最终，RCA改变了主意，建立了一个专门生产扭曲向列显示器的工厂。但就像之前的拉利特经营一样，新工厂必须通过外部合同筹集资金;罗伯特•萨尔诺夫失败的电脑冒险让公司在财务上受到重创，对副业项目更加谨慎。如果说有什么好处的话，那就是液晶显示器已经成为一项更加成熟的技术，1969年犹豫是否与RCA合作的公司现在愿意投资液晶显示器。然而，RCA的领导层仍然认为液晶显示器制造不是其显示器业务的未来，而是对公司利润的消耗。1976年，他们将整个液晶业务出售给了天美时(Timex)，后者认为这笔收购是加速进入数字手表市场的一种手段。

很少有人对RCA退出该行业感到惊讶，他们也不应该感到惊讶。虽然这并不总是显而易见的，但自1968年公开公布以来，RCA的液晶显示器项目一直在遭受缓慢的死亡。资金不足、科学家和生产人员之间的紧张关系、管理人员和研究人员的短视都导致了它的最终崩溃。

然而，将RCA进军液晶显示器生产视为彻底的失败是错误的。尽管失去了作为行业先行者的优势，但该公司对电子显示器的发展进程产生了持久的影响。例如，将其工厂出售给美国最大的钟表制造商，使液晶显示器成为数字钟表的首选显示器。

RCA也在国际液晶产业的兴起[PDF]。在向公众介绍液晶显示器的时候，RCA还在与一些欧洲和日本电视制造商谈判协议，这些制造商希望获得其彩色阴极射线管制造相关专利的许可。作为诱惑，RCA的高管们将为其一些新发明提供许可，包括LCD。被授权者经常参观RCA的实验室，在那里他们将见证该公司液晶技术的演示。尽管RCA的研究人员对其他人利用他们的想法感到沮丧，但公司领导人并不担心这样的安排可能会催生新的竞争对手。到20世纪70年代初，日本公司已经开始蚕食美国的广播和电视市场。很快，像夏普、精工和索尼这样的公司也会在液晶上做同样的事情。

如今，日本、韩国和台湾的公司主导着液晶显示器行业。与此同时，开创这一切的公司已经从人们的记忆中消失，被通用电气收购在1986年。然而，RCA的技术遗产可以在每一块LCD手表、计算器、笔记本电脑和电视上看到。所有这些屏幕都可以追溯到该公司的实验室和工厂。液晶显示器不仅是通往数字未来的门户，也提醒着曾经占据主导地位的美国电子行业，过去充满了各种可能性。在他们的故事中，任何愿意学习的科技公司都可以从中吸取教训。