液晶的制备方法研究论文

一．工艺流程简述： 前段工位： ITO 玻璃的投入（grading）—— 玻璃清洗与干燥（CLEANING）——涂光刻胶（PR COAT）——前烘烤（PREBREAK）——曝光（DEVELOP） 显影（MAIN CURE）——蚀刻（ETCHING）—— 去膜（STRIP CLEAN）—— 图检（INSP）——清洗干燥（CLEAN）——TOP 涂布（TOP COAT）—— UV 烘烤（UV CURE）—— 固化（MAIN CURE）——清洗（CLEAN）—— 涂取向剂（PI PRINT）——固化（MAIN CURE）—— 清洗（CLEAN）——丝网印刷（SEAL/SHORT PRINTING）—— 烘烤（CUPING FURNACE）—— 喷衬垫料（SPACER SPRAY）—— 对位压合（ASSEMBLY）—— 固化（SEAL MAIN CURING） 1． ITO 图形的蚀刻：（ITO 玻璃的投入到图检完成） A． ITO 玻璃的投入：根据产品的要求，选择合适的ITO 玻璃装入传递篮具中，要求ITO 玻璃的规格型号符合产品要求，切记ITO 层面一定要向上插入篮具中。 B． 玻璃的清洗与干燥： 将用清洗剂以及去离子水（DI 水）等洗净ITO 玻璃，并用物理或者化学的方法将ITO 表面的杂质和油污洗净，然后把水除去并干燥，保证下道工艺的加工质量。 C． 涂光刻胶： 在ITO 玻璃的导电层面上均匀涂上一层光刻胶，涂过光刻胶的玻璃要在一定的温度下作预处理：（如下图） D． 前烘：在一定的温度下将涂有光刻胶的玻璃烘烤一段时间，以使光刻胶中的溶剂挥发，增加与玻璃表面的粘附性。 E． 曝光：用紫外光（UV）通过预先制作好的电极图形掩模版照射光刻胶表面，使被照光刻胶层发生反应，在涂有光刻胶的玻璃上覆盖光刻掩模版在紫外灯下对光刻胶进行选择性曝光：（如图所示） F． 显影：用显影液处理玻璃表面，将经过光照分解的光刻胶层除去，保留未曝光部分的光刻胶层，用化学方法使受UV 光照射部分的光刻胶溶于显影液中，显影后的玻璃要经过一定的温度的坚膜处理 G． 坚膜：将玻璃再经过一次高温处理，使光刻胶更加坚固。 H． 刻蚀：用适当的酸刻液将无光刻胶覆盖的ITO 膜蚀掉，这样就得到了所需要的ITO 电极图形， 注：ITO 玻璃为（In2O3 与SnO2）的导电玻璃，此易与酸发生反应，而用于蚀刻掉多余的ITO，从而得到相应的拉线电极。 I． 去膜：用高浓度的碱液（NaOH 溶液）作脱膜液，将玻璃上余下的光刻胶剥离掉，从而使ITO 玻璃上形成与光刻掩模版完全一致的ITO 图形。（即按客户要求进行显示的部分拉线蚀刻完成，如图） J． 清洗干燥：用高纯水冲洗余下的碱液和残留的光刻胶以及其它的杂质。 2． 特殊制程：（TOP 膜的涂布到固化后清洗） 一般的TN 与STN 产品不要求此步骤，TOP 膜的涂布工艺是在光刻工艺之后再做一次SiO2 的涂布，以此把刻蚀区与非刻蚀区之间的沟槽填平并把电极覆盖住，这既可以起到绝缘层的作用，又能有效地消除非显示状态下的电极底影，还有助于改善视角特性等等，因此大部分的高档次产品要求有TOP 涂布。 3． 取向涂布（涂取向剂到清洗完成） 此步工艺为在蚀刻完成的ITO 玻璃表面涂覆取向层，并用特定的方法对限向层进行处理，以使液晶分子能够在取向层表面沿特定的方向取向（排列），此步骤是液晶显示器生产的特有技术。 A． 涂取向剂：将有机高分子取向材料涂布在玻璃的表面，即采用选择涂覆的方法，在ITO 玻璃上的适当位置涂一层均匀的取向层，同时对取向层做固化处理。（一般在显示区） B． 固化： 通过高温处理使取向层固化。 C． 取向摩擦：用绒布类材料以特定的方向摩擦取向层表面，以使液晶分子将来能够沿着取向层的摩擦方向排列。如TN 型号摩擦取向：45 度 D． 清洗： 取向摩擦后的玻璃上会留下绒布线等污染物，需要采取特殊的清洗步骤来消除污染物。 4． 空盒制作：（丝网印刷到固化） 此步工艺是把两片导电玻璃对叠，利用封接材料贴合起来并固化，制成间隙为特定厚度的玻璃盒。制盒技术是制造液晶显示器的最为关键的技术之一。（必须严格控制液晶盒的间距） A． 丝印边框及银点：将封接材料（封框胶）用丝网印刷的方法分别对上板印上边框胶和和下板玻璃印是导电胶。 B． 喷衬垫料： 在下玻璃上均匀分布支撑材料。将一定尺寸的衬垫料（一般为几个微米）均匀分散在玻璃表面，制盒时就靠这些材料保证玻璃之间的间距即盒厚。 C． 对位压合： 按对位标记上与下玻璃对位粘合，将对应的两片玻璃面对面用封接材料粘合起来。 D． 固化： 在高温下使封接材料固化。固化时一般在上下玻璃上加上一定的压力，以使液晶盒间距（厚度保持均匀）。 后段工位： 切割（SCRIBING）—— Y 轴裂片（BREAK OFF）—— 灌注液晶（LC INJECTION）—— 封口（END SEALING）——X 轴裂片（BREAK OFF）—— 磨边—— 一次清洗（CLEAN） ——再定向（HEATING） ——光台目检（VISUAL INSP）—— 电测图形检验（ELECTRICAL）——二次清洗（CLEAN）—— 特殊制程（POLYGON）——背印（BACK PRINTING）—— 干墨（CURE）—— 贴片（POLARIZER ASSEMBLY）—— 热压（CLEAVER）—— 成检外观检判（FQC） ——上引线（BIT PIN）—— 终检（FINAL INSP）——包装（PACKING）—— 入库（IN STOCK） 参考资料 请原谅啊,我也是拷贝的,网页有详细说明。

显示用液晶材料是由多种小分子有机化合物组成的,现已发展成很多种类, 例如各种联苯腈、酯类、环己基(联) 苯类、含氧杂环苯类、嘧啶环类、二苯乙 炔类、乙基桥键类和烯端基类以及各种含氟苯环类等。人们通常根据液晶形成 的条件,将液晶分为溶致液晶( Lyot ropic liquid crystal s ) 和热致液晶( Thermot ropic liquid crystal s) 两大类。 溶致液晶 将某些有机物放在一定的溶剂中,由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶,被 称为溶致液晶。比如:简单的脂肪酸盐、离子型和非离子型表面活性剂等。溶致 液晶广泛存在于自然界、生物体中,与生命息息相关,但在显示中尚无应用。 热致液晶 热致液晶是由于温度变化而出现的液晶相。低温下它是晶体结构,高温时则 变为液体,这里的温度用熔点( Tm) 和清亮点( Tc ) 来标示。 液晶单分子都有各自 的熔点和清亮点,在中间温度则以液晶形态存在。目前用于显示的液晶材料基本 上都是热致液晶。在热致液晶中,又根据液晶分子排列结构分为三大类:近晶相 (Smectic) 、向列相(Nematic) 和胆甾相(Cholesteric) 。 1. 2. 1 胆甾相液晶 这类液晶大都是胆甾醇的衍生物。胆甾醇本身不具有液晶性质,其中只有当 O H 基团被置换,形成胆甾醇的酯化物、卤化物及碳酸酯,才成为胆甾相液晶。并 且随着相变而显示出特有颜色的液晶相。胆甾相液晶在显示技术中很有用, TN、 STN 等显示都是在向列相液晶中加入不同比例的胆甾相液晶而获得的。另外, 温度计也应用于此液晶。 1. 2. 2 近晶相液晶 虽然目前液晶显示技术中主要应用的是向列相液晶,而近晶相液晶黏度大, 分子不易转动,即响应速度慢,被认为不宜作显示器件。但是向列相液晶显示模式 几乎已接近极限,从TN 到STN 直至FSTN(Formulated Super Twisted Nematic) 格式化超级扭曲向列,对其应用没有新的理论模式。因而,人们将目光重新转移到 了近晶相液晶上,目前各近晶相中的手性近晶C 相,即铁电相引起人们广泛兴趣。 铁电液晶具备向列相液晶所不具备的高速度(微秒级) 和记忆性的优异特征,它 们在最近几年得到大量研究。 1. 2. 3 向列相液晶 向列相液晶又称丝状液晶。在应用上,与近晶相液晶相比,向列相液晶各个分 子容易顺着长轴方向自由移动,因而黏度小,富于流动性。向列相液晶分子的排列 和运动比较自由,对外界作用相当敏感,因而应用广泛。向列相液晶与胆甾相液晶 可以互相转换,在向列相液晶中加入旋光材料,会形成胆甾相,在胆甾相液晶中加 入消旋光向列相材料,能将胆甾相转变成向列相。 2 液晶显示中所用液晶材料的主要分类 液晶材料介于晶体与液体之间性质,兼有液体与晶体的特性,一方面,液晶具 有流体的流动特性;另一方面,液晶又呈现出晶体的空间各向异性,包括介电特性、 磁极化、光折射率等空间各向异性。液晶分子的部分有序排列还使得液晶具有 类似晶体的、能承受扰乱这种秩序的切变应力。即使液晶具有切变弹性模量。 对于实际显示器件性能的影响,液晶材料有许多技术参数,包括光电参数与物性 参数,主要有介电各向异性Δε、双折射率Δn 、体积黏度η、弹性常数K、相 变温度Tm/ Tc (熔点\ 清亮点) 和液晶电阻率ρ等。根据液晶的上述特性产生出 来的光电效应,把液晶对电场、磁场、光线和温度等外界条件的变化在一定下装 换成可视信号,就可以制成显示器,即液晶显示器件。 目前,各种形态的液晶材料基 本上都用于开发液晶显示器,现在已开发出的有各种向列相液晶、聚合物分散液 晶、双(多) 稳态液晶、铁电液晶和反铁电液晶显示器等。而在液晶显示中,开发 最成功、市场占有量最大、发展最快的是向列相液晶显示器。按照液晶显示模 式, 常见向列相显示就有TN (扭曲向列相) 模式、H TN (高扭曲向列相) 模式、 STN (超扭曲向列相) 模式、TF T (薄膜晶体管) 模式等。其中TF T 模式是近10 年发展最快的显示模式。 TN ( Twist Nematic) 扭曲向列型液晶材料 2. 1 TN 型液晶材料的发展起源于1968 年,当时美国公布了动态散射液晶显示 (DSM2LCD) 技术。但由于提供的液晶材料的结构不稳定性,使它们作为显示材 料的使用受到极大的限制。1971 年扭曲向列相液晶显示器( TN2LCD) 问世后, 介电各向异性为正的TN2液晶材料便很快开发出来;特别是1972年相对结构稳定 的联苯腈系列液晶材料由Gray G等合成出来后,满足了当时电子手表、计算器和 仪表显示屏等LCD 器件的性能要求,从而真正形成了TN2LCD 产业时代。 TN2LCD 用的液晶材料已发展了很多种类。 它们的特点是分子结构稳定,向列相 温度范围较宽,相对黏度较低。不仅可以满足混合液晶的高清亮点、低黏度,而且 能保证体系具有良好的低温性能。联苯环类液晶化合物的△n 值较大,是改善液 晶陡度的有效成分。嘧啶类化合物的K33/ K11 值较小,只有0. 60 左右,在 TN2LCD 和STN2LCD 液晶材料配方中,经常用它们来调节温度序数和△n 值。 而二氧六环类液晶化合物是调节“多路驱动”性能的必需成分。TN 液晶一般分 子链较短,特性参数调整较困难,所以特性差别比较明显。 2. 2 STN( Super TN) 超扭曲向列相型液晶材料 自1984 年发明了超扭曲向列相液晶显示器(STN2LCD) 以来,由于它的显 示容量扩大,电光特性曲线变陡,对比度提高,要求所使用的向列相液晶材料电光 性能更好,到80 年代末就形成了STN2LCD 产业,其代表产品有移动电话、电子 笔记本、便携式微机终端。STN 型与TN 型结构大体相同,只不过液晶分子扭曲 角度更大一些,特点是电光响应曲线更好,可以适应更多的行列驱动。STN2LCD 用混晶材料的主要成分是酯类和联苯类液晶化合物,这两类液晶黏度较低,液晶 相范围较宽,适合配制不同性能的混晶材料。另外为了满足STN 混晶的大K33/ K11 值和适度△n 的要求,通常需要在混晶中添加炔类、嘧啶类、乙烷类和端烯 类液晶化合物。调节混晶体系的△n 通常用炔类单体、嘧啶类单体乙烷类单体 等。K33/ K11 值对STN2LCD 的阈值锐角有很大影响, 较大的K33/K11 值使显 示有较高的对比度。为了提高K33/K11 值,往往需要在混晶中添加短烷基链液晶 化合物和端烯类液晶化合物。 2. 3 TFT( Thin Film Transistor) 薄膜晶体管显示型液晶材料 由于采用薄膜晶体管阵列直接驱动液晶分子,消除了交叉失真效应,因而显 示信息容量大;配合使用低黏度的液晶材料,响应速度极大提高,能够满足视频图 像显示的需要。因此, TF T2LCD 较之TN型、STN 型液晶显示有了质的飞跃。 TF T2LCD 用液晶材料与传统液晶材料有所不同。除了要求具备良好的物化稳 定性、较宽的工作温度范围之外, TF T2LCD 用液晶材料还须具备以下特性:低 黏度、高电压保持率、与TF T2LCD 相匹配的光学各向异性( △n) 。目前针对 TFT2LCD 用液晶材料的合成设计趋势集中于以下几个方面: (1) 以氟原子或含 氟基团作为极性端基取代氰基; (2) 在液晶分子侧链、桥键引入氟原子来调节液 晶相变区间、介电各向异性等性能参数; (3) 含有环己烷,尤其是双环己烷骨架的 液晶分子得到广泛重视; (4) 乙撑类柔性基团作桥键的液晶。在液晶显示材料中, 液晶材料大都是由几种乃至十几种单体液晶材料混合而成。向列相液晶和胆甾 相液晶目前已具有非常广泛的应用,尤其是在液晶平板显示器上的应用,市场极 大。随着液晶化合物种类的不断增加,液晶化合物的结构与性能之间的关系逐渐 为人们所认识。反过来,由性能- 结构之间的关系又可以指导具有新型结构、具 备特定功能的液晶分子的合成。单一的化合物难以满足实际应用中的苛刻要求, 通过将不同的液晶单体进行科学混配,则可以弥补相互性能上的不足之处。这样, 通过合成出在某些性能上具有独到之处的液晶化合物,并将其应用于混合液晶配 方中,也能达到提高显示性能的目的。 二 胆甾 液晶 自1992 年发现胆甾相液晶具有零场下多稳定相态织构现象以来,反射式胆 甾相液晶显示(Cholesteric liquid crystal display ,简称:Ch2LCD) 已发展成为一种 新型显示模式。最突出的优点是具有零场记忆特性,在零电场时,能长期保持显示 内容,其能耗只有TFT2LCD 的1/ 8 左右。由于不需要偏振片和背光源,具有高反 射能力和宽视角,能够实现类似纸般的阅读效果,特别适用于电子书籍阅读器、商 业广告等领域。美国、日本、欧洲和中国等国家投入了大量人力、物力从事这 方面的基础研究和应用开发工作,发展很快。 2000 年开发出黄绿模式胆甾相液晶 电子书籍 ,2001 年开发出黑白模式电子书籍2003 年已发展到全彩色模式 e2book ,成为近几年液晶显示领域的一个热点。显示用胆甾相液晶材料是由宽温 向列相液晶组合物(Nematic liquid crystal components) 和手性组合物(Chiral components) 配制而成,具有平面织构(Planar Texture) 、焦锥织构(Focal Conic 与其他液晶材料相比,胆甾相液晶材料的螺 Texture)等多种稳定相态的液晶材料。 距较短、双折射率大、手性组分含量高。 1 胆甾相液晶材料的性能要求 胆甾相液晶材料独特的螺旋结构决定了它特殊的光学特性[7 ] 。对于反射 式液晶显示,其液晶材料必须满足Bragg 方程(1) ,即中心反射波长(λ0) 与液晶 材料的螺矩( p) 及其平均折射率(n )成正比:λ0 = .n p (1)由于液晶材料具有介电 各向异性、折射率ne 和no ,平均折射率(n ) 为( ne + 2 no ) / 3。例如,若一液晶的 ne = 1. 70 , no = 1. 50 ,为了反射出波长λ=550nm 的可见光,其螺矩应约为 350nm。另一方面,液晶显示的反射光谱波带(Δλ) 是与液晶材料的螺矩( p) 及 双折射率(Δn = ne - no)成正比:Δλ = pΔn (2)从公式(2) 中可见,当p 值一定时, 在满足Bragg反射(即Δλ值一定) 的前提下, 提高胆甾相液晶材料的Δn ,有利 于改善液晶反射效果。液晶材料的螺距p 和手性掺加剂的螺旋扭曲力常数 (Helical Twisting Power ,简称HTP 值) 及其在液晶组合物中的含量Xc 关系是:p = [ (HTP) Xc ] - 1 (3)胆甾相液晶材料的HTP 值是由手性分子自身性质决定。 当p 值一定时,手性分子的HTP 值越大,在其液晶材料中的含量( Xc)相对越少,越有利 于胆甾相液晶的性能改善。由于不同Ch2LCD模式具有不同的螺矩,只有通过调 节不同HTP 值的手性组分及其在液晶材料中的含量来改变螺矩和反射波长(或 显示屏颜色) 。在胆甾相液晶材料中,其Δn 、介电各向异性(Δε) 是由向列相 液晶组合物性能决定,其粘度是由向列相液晶组合物和手性组合物共同决定。要 改善胆甾相液晶显示性能,降低工作电压、增加亮度、提高响应速度和工作温度 范围、实现黑白或全色彩的高对比度显示,除了改进显示方法外,必须在提高液晶 材料的双折射率、扩大介电各向异性、降低粘度、减少手性组分含量等方面解 决问题。因此,设计与合成新型高HTP 值的手性化合物分子,开发低粘度、高Δn 值、高Δε值液晶分子已成为近几年的重要新课题。 2 胆甾相液晶的合成 自 18 88 年液晶被发现后人们对其特殊性质的认识不断深入。它具有力、 光、电、声、热、气等多种效应,这些与众不同的性质使之作为一种新材料被越 来越广泛地应用到各个领域。 胆固醇脂类液晶在一定条件下随温度、磁场、电场、机械应力、气体浓度 的变化发生色彩的变化,可用于制作液晶温度计、气敏元件、电子元件、变色物 质等,还可用于无损探伤、微波测量、疾病诊断、定向反应等化学、化工、冶金、 医学领域,其新的合成和应用报道层出不穷,合成方法也不断改进。 本文用羧酸酰氯与胆固醇反应合成胆甾型液晶。 许多文献在反应中都加入了氯化氢吸收剂,如 N,N 一二甲基苯胺、毗吮等, 我们在实践中观察到该法有时分离纯化麻烦、收率不高,但改进后的蒸出氯化氢 法效果良好,并用该法成功地合成了 Z 一 51 一二十四碳烯酸胆固醇脂。 三 实验部分 熔点测定使用 APPAREIL、 MONAND 一 JOUAN 熔点测定仪,温度计未较 正;红外光谱使用岛津一 45 0 型红外光谱仪(除标明外均为嗅化钾压片);D SC 曲 线使用岛津一 40 综合热分析仪;薄层检测使用硅胶 G F 25 4(200 一 62 0 目,上海 化学试剂采购供应站);柱层析使用 60 一 10 目硅胶;二十四碳烯酸自己合成;其余 药品均为化学纯商品。 胆固醇丙酸脂的合成 在 250 m l 三颈瓶中加入 9( 3 6m o l)丙酸、 9( m o l)新蒸 7 氯化亚矾、几滴 N,lN 一二甲基甲酞胺,水浴回流 2~3 h,再向反应瓶中加入 4 1 9( m o l)胆固醇、13 0m l( m o l)N,N 一二甲基苯胺,水浴回流 3h。以 30 份石油醚和一份乙醚混合液为展开剂薄层检测反应终点反应完后取上层蒸出 20℃以下的馏份,冷却后乙醇重结晶 3 次 ,得白色固体 9,产率 f 值为 (石油醚:乙醚一 30:1),熔点见表 l(下 同)。 胆固醇苯甲酸醋的合成 采用胆固醇与苯甲酸脂的摩尔比为 1:2 的用量仿上操作,产率“%,R f 值 为 (展开剂同上) 胆固醇壬酸脂的合成 在 2 50 m l 三颈瓶中加入 9( o l)壬酸、1 9( m o l)新 蒸氯化亚讽、几滴 N,N 一二甲基甲酞胺,水浴回流 3 h,减压蒸去低沸点物质,然后 加入 10 g( mol)胆固醇,通氮气,120℃左右回流 l h,同时驱赶 HC I,薄层检测反 应终点(同上展开剂)。反应完后无水乙醇重结晶 3 次,得白色晶体 g,产率 f 值为 6。 胆固醇丁酸脂的合成 制丁酸氯时让丁酸过量少许,不再减压蒸馏,其余仿 操作。 产率 17%,R f 值为 。 胆固醇油醇碳酸脂的合成 胆固醇油醇碳酸脂的合成 光气的制备 在 250 m l 的三颈瓶中加入 20g50%的发烟硫酸,水浴加热,以 1 滴/5s 的速 度滴入四氯化碳即可产生连续稳定的光气。 胆固醇氯甲酸脂的制备 把 15g( mol)胆固醇溶于干燥的 200lm 乙醚中,并倾入 250 ml 的三颈 烧瓶,通入连续稳定的光气至成黄色溶液,再持续 1~2 h,用氮气驱尽残余光气,薄 层检测反应终点(用 7 份石油醚和 l 份乙醚的混合液为展开剂),反应完后蒸去含光 气的乙醚,丙酮重结晶 1 次,得白色产品 ,产率 。 熔点 117℃ 文献值 118~119℃ R f 值为 0(石油醚:乙醚~7:1) 胆固醇油醇碳酸脂的合成 在装有冷凝管滴液通氮气导管的 250 m l 的三颈烧瓶中放入 ( mol 胆固醇氯甲酸脂,20 ml 无水苯溶之,再加入 ( mol)油醇,通氮气,搅拌 下滴加由 ( mol)毗咙和 3 0 m l 成的溶液滴加完毕继续搅拌 Z h,滤去白 色沉淀,滤液蒸出苯得粗制品,用 10 份石油醚和 1 份乙醚组成的洗脱剂柱层析,收 集 R f 值为 的物质,蒸去溶剂得稠状物,产率 50%。 I R(液膜,V,max:,cm 一’):1740(C =O)、1250(C 一 O 一 C) 胆固醇二十四碳烯酸脂的合成 把 15 g( mol)Z 一 1 5 一二十四碳烯酸 g( mol)新蒸氯化亚 矾、 几滴 N,N 一二甲基甲酞胺加入到 250 ml 的三颈烧瓶中,水浴反应至无气泡产 生后再持续半小时,减压蒸去低沸点物质,然后加入 g( mlo)胆固醇, 水浴 回流 10 mni 再通氮气并加热至 130℃反应 l h,薄层检测反应终点,反应完后冷却, 以石油醚:乙醚~30:1 的溶液为洗脱剂用硅胶进行柱层析,收集 Rf 值为 的物 质,蒸去溶剂,放里数天,得白色蜡状固体 产率 熔点:℃ 清亮点:℃

液晶材料的分类、应用及其发展状况摘要介绍了液晶材料的种类及其分类性能，论述了液晶材料的应用和发展情况。关键词液晶材料;介晶相;应用1.液晶的简介和分类液晶是一些化合物所具有的介于固态晶体的三维有序和无规液态之间的一种中间相态，又称作介晶相，是一种取向有序流体，既具有液体的易流动性，又有晶体的双折射等各向异性的特征。1888年奥地利植物学家Reinitzer首次发现液晶，但直到1941年Kargin提出液晶态是聚合物体系的一种普遍存在状态，人们才开始了对高分子液晶的研究。近二十多年来液晶材料获得迅速的发展，这是因为液晶材料的光电效应被发现，因此被广泛地应用在需低电压和轻薄短小的显示组件上，因此它一跃成为一热门的科学研究及应用的主题，目前已被广泛使用于电子表、电子计算器和计算机显示屏幕上，液晶逐渐成为显示工业上不可或缺的重要材料，液晶高分子的大规模研究工作起步更晚，但目前已发展为液晶领域中举足轻重的部分。如果说小分子液晶是有机化学和电子学之间的边缘科学，那么液晶高分子则牵涉到高分子科学、材料科学、生物工程等多门科学，而且在高分子材料、生命科学等方面都得到了大量应用。溶致型液晶有些材料在溶剂中，处于一定的浓度区间内会产生液晶，这类液晶我们叫它溶致液晶。如可以利用溶致型液晶聚合物的液晶相的高浓度低黏度特性进行液晶纺丝制备强度高模量的纤维。溶致型液晶材料广泛存在于自然界、生物体中，与生命息息相关，但在显示中尚无应用。热致型液晶热致型液晶分子会随温度上升而伴随一连串相转移，即由固体变成液晶状态，最后变成等向性液体，在这些相变化的过程中液晶分子的物理性质都会随之变化，如折射率、介电异向性、弹性系数和粘度等。在热致型液晶中，又根据液晶分子排列结构分为三大类：近晶相、向列相和胆甾相。近晶型液晶近晶相除有沿分子长轴的取向有序外，有一个沿某一方向的平移有序，近晶型液晶在所有液晶聚合态结构中最接近固体晶体，通常含有C=N或者N=N键及苯环结构，分子是厂棒状。目前各近晶相中的手性近晶C相，即铁电相引起人们广泛兴趣。铁电液晶具备向列相液晶所不具备的高速度（微秒级）和记忆性的优异特征，它们在最近几年得到大量研究。向列型液晶向列相仅有沿分子长轴的取向有序，液晶分子呈棒状形刚性部分平行排列，该种液晶分子运动自由度大，是流动性最好的液晶，此类型液晶的粘度小，应答速度快，是最早被应用的液晶，普遍地使用于液晶电视、笔记本电脑以及各类型显示元件上。胆甾型液晶这类液晶大都是胆甾醇的衍生物，胆甾醇本身无液晶性质，而它的衍生物均具有液晶特性，次类型液晶是由多层相列型液晶堆积所形成，为向列相液晶的一种，也可以称为旋光性的向列相液晶，因分子具有非对称碳中心，所以分子的排列呈螺旋平面状的排列，面和面之间为相互平行，而分子在各平面上为向列相。2.液晶的应用及发展状况液晶材料在显示器的应用回顾液晶的发展史可以发现，尽管液晶早在19世纪60年代已经被发现，然而在相当长一段时间里，虽然液晶的许多有价值的现象早被揭露，但液晶始终只是实验室中的珍品而已。只有当液晶被用于显示器开始，它的研究才有了前所未有的动力。在这最近的几十年时间里液晶显示器有了长足的进步，目前液晶显示器已是整个领域中的佼佼者，只要稍加留意，不难发现市场上用液晶显示器的仪器仪表、计算器、计算机、彩色电视机等不仅品种越来越多，而且显示品质亦越来越高，价格越来越便宜。目前，各种形态的液晶材料基本上都用于开发液晶显示器，现在已开发出的各种向列相液晶、聚合物分散液晶、双（多）稳态液晶、铁电液晶和反铁电液晶显示器等。而在液晶显示中，开发最成功、市场占有量最大、发展最快的是向列相液晶显示器。按照液晶显示模式，常见向列相显示就有T N（扭曲向列相）模式，H T N（高扭曲向列相）模式、S T N（超扭曲向列相）模式、T F T（薄膜晶体管）模式等。其中TFT模式是近10年发展最快的显示模式。

获得聚合物分散液晶膜的方法通常有五种：（1）TIPS（Temperature induced phase separation）温度分相法；（2）SIPS（Solvent induced phase separation）溶剂分相法；（3）PIPS（Polymerization induced phase separation）聚合分相法；（4）MP（Microencapsulation process）微胶囊分散法；（5）空穴法。前三种方法主要是使高聚物和LC混合物的均相体系产生相分离，形成LC微粒分散在高聚物的连续相中，是目前制备聚合物分散液晶膜的主要方法，而最后一种方法是通过高聚物和LC混合物产生非均相乳液，LC微粒以微胶囊方式分散而实现。 在TIPS过程中，热塑性树脂首先被加热至熔点以上，然后加入所需含量的LC，使两者混合均匀，把均匀溶液在保温状态涂于导电玻璃上，然后按所需的速度冷却到室温，当混合物温度低于一定程度即发生相分离，LC微粒即可形成。在这个过程中，控制冷却速度可以控制LC微粒的尺寸大小及分布，而这最终要影响到PDLC膜的电光性能。使用TIPS方法制备PDLC膜的优点在于比较简便，但是制得的膜其温度微粒依赖性强，当使用温度偏离预先设定的温度，会使LC在树脂中的溶解度增加，温度可改变PDLC中LC的粒径和分布，只有重复原来的制备过程才可以得到恢复，要增加PDLC的温度稳定性，必须使用高熔点的聚合物。对于温度偏差比较大的场合，使用热固性树脂制得的PDLC膜性能较差，但热固性树脂通常不能用TIPS来加工。这一制备方法要求聚合物必须是热塑性的，而且它的熔点必须低于它的分解温度。首先升高聚合物和液晶的混合物的温度，使其形成均相溶液，然后以一定的冷却速度使其发生相分离，同时聚合物冷却固化，将LC液滴固定在其网络中。LC液滴的尺寸取决与冷却速度，同时也依赖于所选原材料的物理化学性质。快速冷却得到小尺寸液晶微滴，且尺寸大小均匀；慢速冷却，得到两种统计尺寸的液晶，尺寸分布范围广。这种方法可控制LC液晶的尺寸，多用于研究PDLC形貌的影响因素。TIPS相图过程如图 对于无法用热加工的树脂（其熔点高于分解温度），不能用TIPS法制备PDLC膜，可以找一个聚合物和LC的共溶剂，加热溶解制成均相的溶液体系，通过去除溶剂和降低温度达到相分离，形成的LC小微粒分散在高聚物连续相中，在这种方法中，小微粒的尺寸和分布可由除去溶剂的降温速度所控制。使用SIPS制备PDLC膜的过程中，需用极性溶剂，溶剂的回收困难，同时溶剂易造成环境污染，整个过程和TIPS相比较，操作要复杂得多。溶剂挥发法同样要求聚合物是热塑性的，他是将液晶与聚合物溶解在同一溶剂中形成均相溶液，然后通过溶剂挥发促使两相分离和聚合物固化。相分离法制备PDLC的影星因素比较多，对于不同的体系，必须摸索其特定的实验条件，以控制LC液滴的尺寸和形貌。 高聚物预聚体和LC按比例混合均匀，在固化过程中，随着高聚物基质分子量的增长，LC在高聚物中的溶解度不断减小，最终实现相分离形成LC微粒。这个过程中使用的高聚物可是热塑性的，也可是热固性的。影响LC微粒的尺寸及其分布的主要因素是固化速度，以及固化温度，当超过一定速度固化时可能不会形成LC微粒，温度主要通过影响溶解度，反应速度及反应动力学参数来影响链扩散机理和链结构以致影响到LC微粒的尺寸和分布。PISP法是制备PDLC最简便的一种方法。它是将预聚物与液晶混合均匀奥均相溶液，通过缩聚反应、自由基聚合或直接光引发聚合，使预聚物分子量增加，当达到临界分子尺寸时，两者的相互溶解性降低，直至发生相分离，形成液晶微滴，并逐渐长大，最后液晶形态被固化的聚合物所固定。液滴的尺寸和形貌取决与从液滴成核到聚合物固化时它的生长时间，它可由聚合速度来控制。而聚合速度可由热固化的温度或光固化的光强来控制。此外，原材料的比例，所选液晶与预聚物的物理参数，如粘度、扩散速度和液晶在聚合物中的溶解性等也是影响LC液滴尺寸和形貌的重要因素。光固化可独立的控制温度和聚合速度，更有利于研究聚合物动力学对PDLC形态的影响。对于引发聚合的光源研究最多的是紫外光和激光。经紫外光照射的PDLC膜，单体在整个照射面积上发生聚合，形成两相双连续形貌。光照处单体光聚合，未照处单体则沿浓度梯度向光照处扩散，这样就得到具有光栅结构的PDLC膜。而选用双束激光作为光源，将样品放于双束激光的干涉处，同样可以得到聚合物和液晶交替的周期性变化光栅。和TIPS和SIPS两种方法相比较，用PIPS法制备PDLC需要对分子量增长机理和动力学过程有比较好的了解，在一定的程度上，高聚物的选择比较受限制，在分相过程中，一部分齐聚物和未交联的单体要溶解在液晶中，同样LC要溶解在高聚物中，是PDLC的性能受影响。PIPS的固化分相过程可以有几种方式来实现，最常用的方法主要是环氧交联法和光敏交联法，他们各具特色，环氧交联法不需要太多的特殊装置，在实验室比较容易完成，只要控制温度就可以控制其动力学过程；光敏交联法比较容易控制，当紫外光照射时反应才发生，可人为地开始固化和停止固化。 在载体的作用下，聚合物和LC混合，强烈搅拌下，LC在聚合物中形成微胶囊。与SIPS法相比较，此法在整个过程中不形成均相溶液，其LC微粒的尺寸一般由搅拌速度决定。和SIPS一样，此方法也需要载体，但前者是使用溶剂，一般容易除去，而后者通常使用水，除去水较困难，需要很长时间，要影响产率，同时水的存在可能要引起LC的电化学降解。Suh采用溶液共分散法将氟化的小分子液晶溶胀到单分子的聚甲基丙烯酸酯胶囊中，制备出电光性能优异的PDLC膜。微胶囊中LC液滴的尺寸随LC的浓度的增加而增大，它的阀值电压和驱动电压均低于聚合引发相分离法制备的PDLC膜，但微胶囊法较相分离法制备过程复杂，研究较少。 这种制备方法首先是将无机或有机的微球沉积在基板上，通过控制微球溶液的浓度或旋涂速度得到单层或多层规则排列的微球，然后在其上旋涂光固化的预聚物或水溶性聚合物的水溶液，通过光固化或干燥将聚合物固化后，用有机溶剂除去微球，这样在聚合物上就留下规则排列的球形空穴；然后以液晶填充，覆以导电玻璃片，这样就得到尺寸均匀、规则排列的PDLC膜。相同成分的聚合物和液晶以此法制备较以聚合物引发相分离法制备得到的PDLC膜的阀值电压高。

我对今日力学的认识从过去100年来力学发展的情况看，力学是一门处理宏观问题的学问.它包括相对论，但它不包括量子理论.它是用理论，通过具体数字计算解答一个个实际问题.这些问题在过去都来自工程技术，但今后也会来自自然科学的研究，如对星系的运动发展.力学是要对实际问题做出数字解答，当然要用电子计算机.这就是两方面的间题:一是对计算机的要求，看来是不会有上限的;今天已有每秒数十亿次FLoP的计算机，力学也欢迎将来每秒万亿次FLOP的巨型计算机.二是计算方法的间题;这也需要不断研究改进.力学工作也会遇到一时对解决实际间题的理论方法尚不能认为有十分把握，怎么办?这时就要设计一个实验，用实验来验证理论的关键部分，如现在要设计超声速燃烧的冲压发动机(scramjet)，就要作爆燃风洞的试验，它的实验时间还不到(1/10)s，但已足够验证理论的正确性了.有了对理论的把握就可以心中有数地去解决实际课题了.总起来一句话:今日力学是一门用计算机计算去回答一切宏观的实际科学技术问题，计算方法非常重要;另一个辅助手段是巧妙设计的实验.