高分子分散型液晶显示器
聚酰亚胺在液晶显示器件中的应用[权威资料]
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聚酰亚胺在液晶显示器件中的应用摘要：文章介绍了聚酰亚胺具有的优异性能，以及聚酰亚胺薄膜在液晶显示器中的应用情况。
重点论述了聚酰亚胺薄膜在液晶显示器取向膜、液晶面板与驱动电路的柔性连接、驱动芯片封装、液晶面板彩色滤光片中的应用。
在不同方面的应用中，对聚酰亚胺薄膜结构、性能和工艺过程的要求有较大区别，文中进行了详细的分析论述。
关键词：聚酰亚胺；液晶显示器；取向层；模块；彩色滤光片TN141.9 A引言液晶显示器是平板显示器中最早开发并被商品化的产品，薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）因轻薄、环保、高性能等优点，目前已成为显示的主流产品，广泛应用于液晶电视、笔记本电脑和手机屏等方面[1]。
在液晶显示器中，使用了很多种类的无机和有机材料，聚酰亚胺（PI）因其突出的物理性能、化学性能以及电学性能，多次在液晶显示器件中使用。
本文将对聚酰亚胺薄膜在液晶屏取向膜、驱动模块和彩色滤光片中的应用进行分析论述。
1 液晶屏取向层中的应用取向层是液晶盒内与液晶直接接触的薄层物质，液晶分子依赖于玻璃基板表面取向膜的各向异性处理而得到有序排列，从而实现液晶盒光通量调制。
液晶显示器的取向材料以及取向处理方法有很多种，目前使液晶分子取向排列最常用的方法是通过绒布类材料高速摩擦基板表面涂覆的有机高分子薄膜聚酰亚胺[2]。
液晶取向层用聚酰亚胺是缩合固化类型的聚酰亚胺，它通过均苯四甲酸二酐（PMDA）和4，4'-二氨基二苯醚（ODA）在低温下聚合反应合成，生成聚酰胺酸（PA），在高温下溶剂挥发和脱水，发生亚胺化反应，即成为聚酰亚胺。
作为取向层的聚酰亚胺膜，是用浸泡、旋涂或印刷的方法，将PA溶液涂覆在玻璃表面，经高温固化后制得[3]。
聚酰亚胺膜用作取向层，具有较低的固化温度和较高的玻璃转化温度、可以获得比较均匀的膜层厚度、液晶分子的预倾角控制良好、取向排列性好、与ITO玻璃基板粘附牢固、化学稳定性好等特点。
2 液晶屏模块中的应用2.1 应用于液晶显示中的连接目前，液晶显示屏与驱动模块之间的连接组装主要有带式自动组装（tape automated bonding，TAB）技术和COG （chip on glass）组装技术。
柔性电子制造技术基础文献综述
胆甾型液晶(CLC)与ITO透明导电薄膜实现柔性显示姓名：long 班级：机械设计制造及其自动化10XX班学号：U2010XXXXX【内容摘要】最近各大智能手机厂商竞争越来越激烈，除手机之外各种可穿戴性智能终端也在不断发展。
部分公司推出“柔性屏”(OLED)手机，其实只是屏幕有着固定的弧度的手机而已。
随着技术的不断成熟，真正的柔性显示必将改变我们的生活。
本文综合了各科学工作者的研究，对胆甾型液晶显示技术进行归纳和总结。
采用 CLC 微胶囊产品制备的 PSCT 薄膜，并与ITO/PET透明电极结合，制备胆甾相液晶显示器件。
在直流稳态电压驱动下，显示器件实现了反射式、双稳态、彩色显示效果。
【关键词】胆甾型液晶(CLC)；柔性显示；微胶囊；ITO；TCO1、胆甾型液晶显示技术胆甾型液晶材料具有螺旋状结构和双稳态特性【1-3】，其近期的研究热点聚焦于反射式显示，逐渐成为电子纸等柔性显示技术的关键技术和材料之一。
肯特大学研究人员提出的聚合物稳定胆甾型液晶显示模式，改善了胆甾型液晶的化学稳定性，推动了其在显示领域的应用【4-8】。
1.1胆甾型液晶显示技术的优势作为一种反射式显示技术，胆甾型液晶显示可采用无源矩阵方式进行驱动，不需要背光源和偏振片。
若需要获得彩色显示，可以通过添加不同螺距的旋光剂获得不同波长光的反射，而不需要彩色滤光片。
不管是传统的电子纸技术还是新型的OLED显示，都只能基于主动显示的特性进行产品应用环境的设计；但液晶由于自身不发光，因此可以设计为反射显示模式，这已经在普通液晶显示的产品中得以实现。
反射模式使胆甾型液晶产品能够在室外及光线较强的环境下使用，而无需调高亮度，可以实现产品低功耗、长续航时间的使用【9】。
1.2胆甾型液晶显示研究在胆甾相液晶显示过程中，如何形成稳定的多畴分布是实现双稳态显示的技术关键【10】。
在SID2011会议上，台湾的C.Liang等发表了关于低成本、全彩色、低电压以无串扰驱动的胆甾型QVGA液晶显示器件，这是目前最新的研究成果之一【11】。
功能高分子资料
1.功能高分子概述功能高分子材料是指那些具有独特物理特性（如光，电，磁灯）或化学特性（如反应，催化等）或生物特性（治疗，相容，生物降解等）的新型高分子材料主要研究目标和内容：新的制备方法研究，物理化学性能表征，结构与性能的关系研究，应用开发研究。
2高分子化学试剂与普通试剂相比优缺点优点:（1）简化操作过程。
高分子化的高分子反应试剂和催化剂在反应体系中仅能溶胀，不能溶解，这样有利于使其与小分子的原料和产物分离（2）有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生（3）可以提高试剂的稳定性和安全性（4）所谓的固相合成工艺可以提高化学反应的机械化和自动化度（5）提高化学反应的选择性（6）可以提供在均相反应条件下难以达到的反应环境缺点：1增加试剂生产的成本2降低化学反应速度氧化还原型高分子试剂：含醌式结构的高分子试剂，含硫醇结构的高分子试剂，含吡啶结构的高分子试剂，含二茂铁结构高分子试剂，含多核杂环芳烃结构高分子试剂高分子氧化试剂：高分子过氧酸，高分子硒试剂高分子还原试剂：高分子锡还原剂，高分子磺酰肼反应试剂高分子卤化试剂：二卤化磷型，Ｎ－卤化酰亚胺型，三价碘型高分子酸碱催化剂的特点：1、网状结构2、难溶（水、酸、碱、有机溶剂）3、稳（热、机械、化学）4、含活性基团（-SO3 H、-COOH）提供-H或者-OH基团催化反应。
3反应型高分子应用特点反应型功能高分子材料是指具有化学活性，并且应用在化学反应过程中的功能高分子材料，包括高分子试剂和高分子催化剂。
应用特点：具有不溶性，多孔性，高选择性和化学稳定性，大大改进了化学反应的工艺过程，且可回收再用。
4复合型导电高分子材料定义：复合型导电高分子是在本身不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电物质，如炭黑、金属粉等，通过分散复合等方法构成的复合材料。
结构：分散复合结构，层状复合结构，表面复合结构，梯度复合结构构成：高分子基体材料（连续相和粘结体作用），导电填充材料，助剂导电原理：渗流理论，隧道导电理论，PTC效应（热膨胀说，晶区破坏说）应用：复合型导电塑料，复合型导电橡胶，复合型导电涂料，导电粘合剂。
分子模拟技术在软物质中的应用研究
分子模拟技术在软物质中的应用研究随着科技的发展，分子模拟技术在材料学、化学、生物学等领域中的应用越来越广泛。
其中，分子模拟技术在软物质中的应用研究备受关注。
软物质指的是由大分子构成的软性材料，例如高分子、液晶、胶体等。
本文将探讨分子模拟技术在软物质中的应用研究，并分析其优势和局限性。
一、分子模拟技术的原理和方法分子模拟技术是一种对分子系统进行计算机模拟的方法。
它既可以利用经典力学原理模拟分子系统，也可以通过量子力学计算模拟分子结构和性质。
在软物质研究中，经典分子模拟技术被广泛应用，它主要利用分子之间的相互作用力以及分子的运动学和动力学对分子系统进行模拟。
常用的分子模拟方法包括分子动力学模拟（MD）、蒙特卡罗模拟（MC）、分子力场模拟（FF）等。
MD模拟主要用于模拟分子系统的动力学行为，通过求解牛顿方程对分子的受力和运动进行模拟。
MC模拟则主要用于模拟统计物理系统的平衡状态和性质，通过随机抽样来模拟系统状态的演化规律。
而分子力场模拟则是一种基于静态力学原理的模拟方法，它采用力场模型来计算分子的受力和能量，从而推导出分子系统的性质。
二、分子模拟技术在软物质中的应用1、高分子材料的分子模拟高分子材料广泛应用于塑料、橡胶等领域。
通过分子模拟技术可以模拟高分子链的构象和运动规律，从而了解高分子材料的力学和热学性质。
例如，利用MD模拟可以模拟高分子链的形态和运动，借此了解高分子材料的强度和伸缩性等性质。
而利用FF模拟可以模拟高分子链的力学和热学性质，例如弹性模量、热膨胀系数等。
2、液晶材料的分子模拟液晶材料被广泛应用于液晶显示器等领域。
液晶材料的基本结构是排列有序的长分子物质，因此可以通过分子模拟技术来模拟其分子排列和运动规律，从而了解它的光学和电学性质。
例如，利用MD模拟可模拟液晶分子的排列和转动，从而了解液晶材料的光学性质。
而利用MC模拟则可以模拟液晶分子的自组装过程，以制备具有特定性质的液晶材料。
3、胶体材料的分子模拟胶体材料由颗粒和溶质组成，其基本特性是粒子间的相互作用力。
功能高分子材料
第一章绪论性能：材料对外部作用的抵抗特性。
高性能高分子材料：对外部作用有特别强的抵抗能力的高分子材料。
功能高分子材料：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出响应的高分子材料。
(具有特殊物理化学性质的的材料)通用（常规）高分子材料：应用面广、量大，价格较低。
eg：纤维、塑料、橡胶、涂料、粘合剂。
特种高分子材料：功能高分子材料属于特种高分子材料最早的功能高分子是合成的酚醛型离子交换树脂。
一般采用按其性质、功能或实际用途对功能高分子材料进行分类：1. 反应型高分子材料（包括高分子试剂、高分子催化剂等；）2. 光敏型高分子（包括光稳定剂、光刻胶、光致变色材料等。
）3. 电性能高分子材料（包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。
）4. 高分子分离材料（包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性，膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。
）5. 高分子吸附材料（高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。
）6. 高分子智能材料(高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。
)7. 医药用高分子材料(医用高分子材料、药用高分子材料和医药用辅助材料等。
)8. 高性能工程材料(高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。
)！！！功能高分子材料的制备策略功能型小分子材料的高分子化、已有高分子材料的功能化、多功能材料的复合。
功能型小分子材料的高分子化的实现途径：①化学键连接的化学方法，如共聚、均聚等（举例1：丙烯酸，可用于制备离子交换树脂、高吸水性树脂等。
举例2：含双键的环氧丙烯酸酯，广泛用于制备功能性粘合剂。
）②物理方法，如共混、吸附、包埋等。
（维生素C微胶囊）（1）带有功能型基团可聚合单体的聚合法——包括两步骤。
（a）在功能性小分子中引入可聚合基团，或在含有可聚合基团单体中引入功能性基团；(b）进行均聚或共聚反应生成功能聚合物。
5 功能高分子材料
光交联型高分子
感光高分子材料 光分解型高分子
光致变色高分子
1．光交联型高分子
在光照下，分子链间能发生交联偶合反应的感光性高分子。
同时由于液晶分子的取向特性，纤维可以在较 低的拉伸倍率下获得较高的取向度，避免纤维在 高拉伸倍率下，产生内应力和损伤纤维，从而可 以获得高强度、高模量、综合性能好的纤维。
16
聚对苯二甲酰对苯二胺纤维不同纺丝方法 的力学性能对照 纺丝方法
纺丝液浓度（%） 纺丝液温度（oC） 纺丝液光学性质 纤维拉伸强度（克/袋） 断裂伸长率（%） 初始模量（克/袋）
弱碱性阴离子交换
大孔离子交换树脂
大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同的骨架结 构，在大孔吸附剂合成后（加入致孔剂），再引 入化学功能基团，便可得到大孔离子交换树脂
优点：
通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶 树脂由于溶胀现象，产生的“暂时孔”现象，从 而强化了离子交换的功能； 减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“有机污染 ”现象（大分子不易洗脱）； 可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表 面积，以适应不同的分离要求。
离子交换树脂的应用——蛋白提纯
• 树脂预处理
• 离子交换吸附 • 洗脱
离子交换树脂的应用——水处理
工业用水里存在钙、镁、 两价和三价的铁离子，易使 管道和锅炉结垢。用聚苯乙 烯磺酸型离子交换树脂可以 对水进行软化处理 用于原子能、半导体、电 子工业、高温高压锅炉的水， 要求高质量的无离子水。采 用离子交换树脂混合床法可 使水去离子化
高分子物理和高分子化学复习要点
⾼分⼦物理和⾼分⼦化学复习要点构型(Configuration):分⼦中由化学键所固定的原⼦在空间的⼏何排列。
⾼分⼦的构型:旋光异构⼏何异构键接异构全同⽴构间同⽴构⽆规⽴构反式构型顺式构型头-头结构头-尾结构键接异构体：因结构单元在⾼分⼦链中的连接⽅式不同引起的异构体。
1）在缩聚和开环聚合中，结构单元的键接⽅式是确定的。
2）在加聚过程中，会出现键接异构现象。
共聚物的序列、平均序列长度与嵌段数序列：由同类单体直接相连的嵌段。
平均序列长度：n= (单元A的数⽬)/(A的序列数)= 9/5嵌段数R:指在100个单体单元中出现的各种嵌段的总和。
R=200 /（n+ n)R=100时，为交替共聚；R=0时，为嵌段共聚；R愈⼤愈有交替性，R愈⼩愈有嵌段性。
SBS树脂：⽤阴离⼦聚合法制得的苯⼄烯和丁⼆烯的三嵌段共聚物。
其分⼦链的中段是聚丁⼆烯（70%），两端是聚苯⼄烯（30%），SBS具有两相结构，橡胶相PB连续相，PS形成微区分散在橡胶相中，起物理交联作⽤。
SBS是⼀种热塑性弹性体，连续相PB具有柔性链段的软区，分散相PS具有刚性链段的硬区，起物理交联作⽤。
构象:由于单键内旋转⽽产⽣的分⼦在空间的不同形态。
⾼分⼦链的构象有微构象与宏构象之分：1）微构象：指⾼分⼦主链键构象（⾼分⼦主链中⼀个键的构象）。
2）宏构象：指整个⾼分⼦链的形状。
构象的改变并不需要化学键的断裂，只要化学键的旋转就可实现。
链段：可以把由若⼲个键组成的⼀段链作为⼀个独⽴运动的单元，称为“链段”。
⾼分⼦的链段之间可以⾃由旋转，⽆规取向。
链段是⾼分⼦链中能够独⽴运动的最⼩单元。
实际的⾼分⼦链为受阻旋转链。
⾼分⼦链的柔顺性取决于分⼦内旋转的受阻程度。
⾼分⼦链能够改变其构象的性能称为⾼分⼦链的柔顺性。
⾼分⼦链是通过单键的内旋转改变其构象的，因此单键的内旋转是⾼分⼦链具有柔顺性的原因。
影响⾼分⼦链的柔顺性的因素内在因素(结构因素)主链结构：主链全由单键组成的，⼀般柔性较好；不同的单键，柔顺不同（考虑⾮近邻原⼦距离、键长和键⾓）：-Si-O-> -C-O-> -C-C-；含有芳杂环，由于芳杂环不能内旋转，所以主链中含有芳杂环结构的⾼分⼦链柔顺性较差；主链含有孤⽴双键，柔顺性较好；带有共轭双键的⾼分⼦链不能内旋转，柔性差；侧基（或取代基）：极性取代基：极性取代基将增加分⼦内的相互作⽤，使内旋转困难, 柔性下降; 极性越⼤, 柔性越差；⾮极性取代基（主要考虑其体积），取代基的体积越⼤, 内旋转越困难, 柔性越差；取代基的对称性，聚偏氯⼄烯>PVC，前者对称，分⼦偶极矩⼩，内旋转容易.聚异丁烯（PIB）的每个链节上，有对称的甲基，使主链间距离增⼤，键间作⽤⼒减少，内旋转容易其它结构因素：⽀化与交联：⽀链很长时，阻碍链的内旋转起主导作⽤，柔性下降；低交联（如含硫2%～3%橡胶），柔顺性影响不⼤，但含硫30%以上影响链柔顺性；⾼分⼦链的长度：分⼦链越长，分⼦构象数⽬越多，链的柔顺性越好；分⼦间作⽤⼒：分⼦间作⽤⼒⼤，柔顺性差。
高分子控制方法之三形态控制
multi-chain 析出的成核 饱和浓度时析出
水溶性 引发剂
水
成核的关键
因稳定而聚集
离子型的引发剂端基
O KO – S – O- MMM~~~~~~~ = = O 过硫酸钾残基
13
分子链 的链长
初步粒子
齐聚物 链的数
成长 稳定粒子 继续成长
最终粒子
与短链的溶解 性密切相关
分子链在水中的溶解性以及对其影响较大的化学结构很重要
� 医药品担体(DDS)和缓释 � 防霉、防锈、船舶用等特种涂料 � 香料、化妆品、杀虫剂、白蚁驱除剂等 � 微球标准物、色谱填料 � 液晶的间隙控制 � 复写背涂物 � 填充剂、白色颜料、隔热剂、保温剂 � 血液净化、临床检验、抗原抗体的固化 � 细胞标识、示踪、分离和诊断 � 催化剂载体 � 油墨、增韧剂、分散剂 � 磁响应性、染料、荧光和放射性物质复合粒子 � 感温性智能玻璃 37 � 响应性凝胶粒子
9
� 杂质的影响
乳液聚合的产品中残留有乳化剂等杂质难以完全除尽，这将 有损于一些应用性能如防水性、电性能等。
10
2.6.3 为适应各种应用对产品质量和性能的新的不断的 需求，乳液聚合技术也就不断创新，派生出了不少与 乳液聚合相似的新的非均相体系的聚合方法
无皂乳液聚合
无皂乳液聚合是指在反应过程中完全不加乳化剂或仅加 入微量乳化剂（其浓度小于临界胶束浓度 CMC ）的乳液聚合 过程 乳化剂是乳液聚合成核和乳液体系稳定的关键
种子粒子 �单体液滴界面 γp, m p,m �质界面 单体液滴 介 �质界面 种子粒子 介
两种粒子
分离
种子 粒子 单体液滴 介质
单体溶胀
半吞
雪人型粒子
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迄今为止
,所有报导过的 H PDL C 都有视角窄的 问题 。我们查阅资料发现了一种增大视角的新技 术 。采用这项新技术 ,把一个具有特定视角的散 射片放在两束激光之一的光路中 ,然后用这 样的 光学体系来引发 H PDL C 盒中的化学材料高分子 化 。用这种方法制作散射 H PDL C 与 制作标准 H PDL C 的方法和操作原理相同 。只不过显示器 的表面不再是完美的相互平行的B ra gg 平面 ,而 是有凸凹的基本上相互平行的 B ra gg 平面 。
通过选择不同的液晶材料和改变每种材料的浓
度 , 对 H PDL C 进行了很多优化实 。下图表 示了由改变液晶浓度来优化 H PDL C 的一个 例子 。图中每个点都代表对不同液晶 浓度的 H PDL C 样品测得的峰值反射率 。 以前表面 镀铝的反射率为 99. 9 %的反射镜为参考 。所 有样品的厚度都是 4μm 。
Hale Waihona Puke 决定H PDL C 驱动电压的主要因素有 : 液晶和高 分子材料的介电及黏度性质 ; 液晶与高 分子材料 的表面相互作用 ; 液晶小球的大小和样品厚度等 。 所以严格地选择材料和制作条 件是很重要的 。 添加了表面活性剂来降低驱动电压 。很多表面活 性剂没有明显 的作用 , 或者在降低驱动电压的同 时也降低了反射率 。研究发现只有少数几种表面 活性剂既可以降低驱动电压又不影响反射率 。
周宏峰（11272026） 熊民良（11272021）
概念
技术背景
聚合物分散液晶，又称为PDLC (polymer dispersed liquid crystal) ，是液晶以微米量级的 小微滴分散在有机固态聚合物基 体内，由于由液晶分子构成的小 微滴的光轴处于自由取向，其折 射率与基体的折射率不匹配，当 光通过基体时被微滴强烈散射而 呈不透明的乳白状态或半透明状 态。施加电场可调节液晶微滴的 光轴取向，当两者折射率相匹配 时，呈现透明态。除去电场，液 晶微滴又恢复最初的散光状态， 从而进行显示。
谢谢！
H
PDL C 的工作原理遵从多层结构的布拉格 (B ra gg) 反射 。根据 B ra gg 定律 , 只有波长λ符合 : λ= 2n p 的光被反射 , 而其他波长的光均被透过 。上式中 n 代表平均折射指数 ; p 是 B ra gg 层的厚度 ;λ为 反射峰的波长 。这就使得不同色彩层的叠加成为 可能 。外加电压可以改变液晶的取向 ,从而改变 其折射指数 ,可使显示器完全透明 。其工作原理 如下图 所示 。
聚合物分散液晶是由多恩Doane 博士的小组于1984年发明, 美国 专利4688900。该项技术利用相 分离技术形成液晶微粒，技术上 称之为高分子分散的液晶技术或 PDLC技术。在此之前，没人能 解释这样一种现象，即用来封液 晶瓶口的环氧树脂常常由透明变 乳白的现象。PDLC简化了生产 工艺。这项技术使用不溶于水的 聚合物单体，如环氧树脂和固化 剂，与液晶混合而形成一个透明 的溶液。当固化发生时，由于溶 解度减小，液晶微粒会自动析出 来，幵悬浮在高分子相中。
近年来,有关将高分子(聚合物)材料与液晶复 合体的光散射效应用于显示及调光器件方面的 研究极为活跃。此种聚合物· 液晶复合体是采用 将直径几μm 以下的液晶球状小滴(微滴)分散 在聚合物中,或在网状聚合物中充填液晶构成的, 通过施加电压使液晶分子的排列方向同电场方 向相一致,从而使聚合物与液晶的折射率互相配 合而达到使用的。例如,在无电场的状态下,液 晶小滴的光轴是无规则的,液晶的有效折射率同 聚合物的折射率不一致,因光散射效应而呈现不 透明的白色状态。