液晶科研和产业的发展

清华大学化学系研究员      高鸿锦

清华大学化学系高级实验师  张百哲

清华大学化学系教授        薛方渝

 

     随着信息时代的到来，显示技术在国民经济各个领域中发挥出愈来愈重要的作用。经过近二、三十年的努力，中国液晶显示技术已得到迅速发展,形成一个应用广泛、竞争性极强的高技术产业，并创造出很大的经济效益和社会效益。在这个历史进程中，清华大学化学系为我国的液晶产业的发展作出了自己的贡献。

 

     清华大学是国内最早从事液晶材料和显示技术研究的单位之一。早在1969年，我校化学教研组王良御教授、廖松生教授等人就开始了液晶显示材料与器件的研究，并于1974年与北京地质仪器厂合作试制成功我国第一块扭曲向列相液晶显示器（TN－LCD），1977～1978年间采用全新的工艺成功地合成了苯基环已烷系列液晶材料，该成果于1980年通过鉴定，获得北京市科技成果二等奖。这期间，形成了一支研究骨干队伍，开始了研究生的培养工作，为液晶材料的研究与生产打下了基础。

 

     进入八十年代，随着我国第一批液晶显示器件生产线的引进，液晶材料及其显示技术的研究也开始升温，清华大学在这个领域的研究也更加活跃。得益于清华大学多学科的综合优势，液晶科研工作方向由合成新液晶化合物与改进合成工艺，扩展到混合液晶调配，液晶分子排列技术，液晶物理参数测量，以及显示器制造工艺等方面，同时结合引进的生产线进行工程化研究，取得了多项科研成果。1985年重新组建清华大学化学系之后，抓住当时国内液晶材料需求迅速增长的机会，将技术推向市场，使科研成果转化成生产力。相继成立了液晶材料公司、液晶技术工程研究中心和清华液晶工程公司。

 

     清华液晶材料公司是1989年3月成立的高新技术企业。在此之前，1987年4月化学系与河北省石家庄市西三庄永生实业总公司合资兴办了石家庄清华液晶材料厂。该厂的技术骨干由清华大学化学系派出，生产、销售等经营活动由公司统一管理。

 

     液晶材料生产工艺复杂、流程长，目前只有德国、日本等少数国家能够生产，世界年总产量不过四十吨。石家庄清华液晶材料厂1988年4月试生产成功以后，逐步打开国内市场，结束了我国长期不能生产液晶材料的历史。为了迎接新的挑战，满足日益扩大的市场需求，公司1993年投资建设石家庄厂的二期工程，94年10月通过电子部验收，投入正常运行，年生产能力为5000公斤，后又通过技术改造，增加生产能力，使其达到世界同类产品生产的经济规模。

 

     为了满足市场对中高档液晶材料的需求，1998年，清华大学与香港及北京三家公司又合资在北京密云县投资5500万元，成立清华亚王液晶材料有限公司。目前已正式向国内液晶器件厂家开始供货。

 

    至1999年，清华液晶材料总产量已超过10吨，销售收入8000多万元，利润超过2000多万元，产品在国内市场占有率达70％以上，占世界总产量近四分之一。

 

     在清华液晶产业发展的同时，化学系液晶材料的科研工作也不断取得进展。几年来承担电子部、国家计委研究项目十多项，包括研制黑色液晶材料（GHX型）、TFT－LCD液晶材料，TFT－LCD用低温封接胶与取向剂，聚酰亚胺涂层材料，大预倾角取向材料等。目前这些研究项目均已完成，并通过有关部门组织的鉴定。几年来曾先后获得省、部级一等奖二项，二等奖一项等奖励。材料研究的另一重要进展，是每年不断推出新单体，并完成一系列单体从实验室到中试生产的过渡，有力地支持了液晶材料的生产，真正做到了科研与生产的结合。

 

     清华大学对于液晶显示器件的研究主要集中在TN型及STN型液晶显示器的生产技术的产业化上。1991年6月北京市科委和清华大学决定共同投资兴办液晶中心，1995年12月中国节能投资公司加盟，重组成立北京清华液晶技术工程研究中心，投资4500万元，于1998年建成STN－LCD示范生产线，1999年该生产线投入生产，并于同年4月通过中国国家及英国UKAS 9002质量体系认证。产品开始进入欧美市场。

 

     液晶工程中心的宗旨和任务是以国内外市场需求为导向，从事液晶技术的应用开发研究和工程化研究。参与液晶显示技术的引进消化、吸收、创新，解决工业生产中的关键技术和共同技术，为国家培养高质量的LCD工程技术人才和管理人才。几年来，研究人员在研究工作中摸索出的中小尺寸STN－LCD生产工艺技术，特别是在模式设计、盒厚控制、表面取向等关键技术方面取得突破性进展，使STN－LCD液晶屏的性能达到国外同类产品的水平。中试生产线还成功地开发出一系列STN－LCD产品，以及超宽视角大面积广告屏、立体电视眼镜、防强光眼镜、液晶光阀等，并开始推向市场。

 

     液晶工程中心在推广自己的生产工艺技术方面也取得进展。1994、1995年分别与香港两家公司签定合同转让技术，承建工程、合同总金额达360万港币。此外，还为许多企业培训工人和技术干部、输送人才，他们中许多人已成为企业中的骨干。

 

     近年来，清华液晶技术工程研究中心共承担国家及部、委重要科研任务十多项，科研经费总额达2500多万元。主要项目有：“STN－LCD中试工艺研究”“手机液晶显示器及其驱动电路的开发与产业化项目”、“特殊用途液晶光阀”等。其中“STN－LCD中试工艺研究”1999年获北京市科技进步一等奖，2000年获国家科技进步二等奖。

 

     LCD生产用的设备和仪器的研制开发及批量生产，对于促进我国LCD产业发展有重要意义。清华液晶工程公司依靠清华大学在液晶显示技术方面的优势，利用产学研相结合的形式与北京量具刃具厂合作，从1995年开始从事LCD生产用设备和仪器的研制开发，并形成批量生产。目前公司共生产了二十几种设备和仪器，主要设备有高精度自动玻璃切割机、压断机、偏振片切割机、摩擦机等，主要仪器有全自动盒厚测量仪、液晶倾角测量仪、膜厚测量仪、LCD电光参数综合测量仪等，这些仪器大多拥有自主知识产权，仪器测量精度高于国外同类产品，而仪器价格大大低于进口。现在这些产品不仅畅销国内企业，而且销往香港、新加坡、台湾等地。