液晶装置的制作方法

本发明涉及一种液晶装置。

背景技术：

液晶(lc)材料可在许多不同种类的装置中提供可切换的光学特性，例如显示装置和光学组件。

技术实现要素：

本申请的发明人致力于由超薄塑料支撑膜制造lc装置，特别是制造包括对准单元(alignedcells)的堆叠的lc装置，每个单元包括两个半单元和lc材料，该lc材料包含在至少部分地由间隔物结构界定的空间中，该间隔物结构形成两个半单元中的至少一个的整体部分。

测试所得的多单元lc装置的质量包括观察通过多单元lc装置的背光，并且本申请的发明人已经观察到位于装置的有源区域内肉眼容易看到的意想不到的明显亮度变化的发生(由图7中的附图标记100所指示)。

本发明提供一种液晶(lc)装置，包括以光学串连的至少第一lc单元和第二lc单元的堆叠，所述第一lc单元和所述第二lc单元各自包括两个半单元和lc材料，所述lc材料被包含在至少部分地由间隔物结构限定的空间中，所述间隔物结构形成一个或两个所述半单元的整体部分；其中，所述第一lc单元和所述第二lc单元中的一个的间隔物结构的所述装置的有源区域内的排列与所述第一lc单元和所述第二lc单元中的另一个的间隔物结构的所述装置的有源区域内的排列不同；并且其中两种所述排列之间的差异包括有序方面。

根据一个实施例，所述第一lc单元和所述第二lc单元中的一个的间隔物结构基本上位于第一类型网格图案的顶点，并且所述第一lc单元和所述第二lc单元中的另一个的间隔物结构基本上位于一不同的第二类型网格图案的顶点。

根据一个实施例，所述第一类型网格图案包括四边形网格图案并且第二类型网格图案包括三角形网格图案。

根据一个施例，所述第一类型网格图案和所述第二类型网格图案相对于彼此定向，使得第一网格图案的网格单元的侧边均不与第二网格图案的网格单元的任一侧边对齐。

根据一个实施例，所述第一类型网格图案包括等边三角形网格图案并且第二类型网格图案包括四边形网格图案。

根据一个施例，所述等边三角形网格图案以约15度的角度相对于所述四边形网格图案定向。

根据一个实施例，所述第一lc单元和所述第二lc单元的间隔物结构的排列在所述装置的有源区域内展现了相同的间距，并且配置所述装置的有源区域内的所述第一lc单元和所述第二lc单元的间隔物结构的排列，使得所述两个lc单元中的一个的间隔物结构在所述装置的有源区域内的位置不与所述第一lc单元和所述第二lc单元中的另一个的任一间隔物结构重合。

根据一个实施例，所述第一类型网格图案是正方形网格图案，并且所述第二类型网格图案是六边形网格图案。

根据一个实施例，所述装置的有源区域包括输出可切换区域和矩阵区域，并且其中配置所述第一类型网格图案和所述第二类型网格图案使得所有顶点位于所述有源区域的输出可切换区域外部。

根据一个实施例，所述装置的有源区域包括输出可切换区域和矩阵区域；其中第一网格图案和第二网格图案两者都是规则的网格图案；并且其中所述第一网格图案和所述第二网格图案中至少一个包括位于所述一个或多个输出可切换区域内的一个或多个顶点。

根据一个实施例，所述第一lc单元和所述第二lc单元各自包括与个别的网格图案匹配的个别的像素电极的排列。

本发明还提供一种液晶(lc)装置，包括以光学串连的至少第一lc单元和第二lc单元的堆叠，所述第一lc单元和所述第二lc单元各自包括两个半单元和lc材料，所述lc材料被包含在由间隔物结构创建的空间中，所述间隔物结构形成一个或两个所述半单元的整体部分；其中所述第一lc单元和所述第二lc单元中至少一个的间隔物结构完全随机地排列在所述装置的有源区域内。

本发明还提供一种液晶(lc)装置，包括以光学串连的至少第一lc单元和第二lc单元的堆叠，所述第一lc单元和所述第二lc单元各自包括两个半单元和lc材料，所述lc材料被包含在由间隔物结构创建的空间中，所述间隔物结构形成一个或两个所述半单元的整体部分；其中所述装置的有源区域包括输出可切换区域和矩阵区域；并且其中所述第一lc单元和所述第二lc单元中至少一个的间隔物结构选择性地位于所述装置的有源区域的矩阵区域，并且随机地排列于所述矩阵区域。

本发明还提供一种生产液晶(lc)装置的方法，包括以光学串连的至少第一lc单元和第二lc单元的堆叠，所述第一lc单元和所述第二lc单元各自包括两个半单元和lc材料，所述lc材料被包含在由间隔物结构创建的空间中，所述间隔物结构形成一个或两个所述半单元的整体部分；其中所述第一lc单元和所述第二lc单元各自的生产过程包括：通过辐照技术图案化至少在所述装置的有源区域内的间隔物结构材料层，所述辐照技术包括将所述有源区域的间隔物结构图案的辐射图像投影到所述有源区域上；其中所述第一lc单元和所述第二lc单元的所述辐射图像是不同的。

根据一个实施例，用于所述第一lc单元和所述第二lc单元中的一个的辐射图像是间隔物结构基本上位于第一类型网格图案的顶点的间隔物结构图案的辐射图像，并且用于所述第一lc单元和所述第二lc单元中的另一个的辐射图像是所述第一lc单元和所述第二lc单元中另一个的间隔物结构基本上位于不同的第二类型网格图案的顶点的间隔物结构的辐射图像。

根据一个实施例，所述第一类型网格图案包括四边形网格图案并且第二类型网格图案包括三角形网格图案。

根据一个实施例，第一网格图案和第二网格图案相对于彼此定向，使得第一网格图案的网格单元的侧边均不与第二网格图案的网格单元的任一侧边对齐。

根据一个实施例，所述第一类型网格图案包括等边三角形网格图案并且第二类型网格图案包括四边形网格图案。

根据一个实施例，所述等边三角形网格图案以约15度的角度相对于所述四边形网格图案定向。

根据一个实施例，用于所述第一lc单元和所述第二lc单元的辐射图像是有序的间隔物结构图案的图像，均在所述装置的有源区域内展现了相同的间距，其中两个所述有序的间隔物结构图案相对于彼此被配置，使得所述两个lc单元中的一个的间隔物结构在所述有源区域内的位置不与所述两个lc单元中另一个的任一间隔物结构重合。

根据一个实施例，所述第一类型网格图案是正方形网格图案，并且所述第二类型网格图案是六边形网格图案。

根据一个实施例，所述装置的有源区域包括输出可切换区域和矩阵区域，并且其中配置第一网格图案和第二网格图案使得所有顶点位于所述有源区域的输出可切换区域外部。

根据一个实施例，所述装置的有源区域包括输出可切换区域和矩阵区域；其中第一网格图案和第二网格图案两者都是规则的网格图案；并且其中所述第一网格图案和所述第二网格图案中至少一个包括位于一个或多个输出可切换区域内的一个或多个顶点。

根据一个实施例，所述第一lc单元和所述第二lc单元各自都包括与个别的网格图案匹配的个别的像素电极的排列。

根据一个实施例，包括以光学串连的至少第一lc单元和第二lc单元的堆叠，所述第一lc单元和所述第二lc单元各自包括两个半单元和lc材料，所述lc材料被包含在由间隔物结构创建的空间中，所述间隔物结构形成一个或两个所述半单元的整体部分；其中所述第一lc单元和所述第二lc单元中至少一个的生产过程包括：通过辐照技术图案化至少在所述装置的有源区域内的间隔物结构材料层，所述辐照技术包括将所述间隔物结构图案的辐射图像投影到所述装置的有源区域上，根据所述间隔物结构图案的辐射图像所述间隔物结构被随机排列在所述装置的有源区域内。

本发明还提供一种生产液晶(lc)装置的方法，包括以光学串连的至少第一lc单元和第二lc单元的堆叠，所述第一lc单元和所述第二lc单元各自包括两个半单元和lc材料，所述lc材料被包含在由间隔物结构创建的空间中，所述间隔物结构形成一个或两个所述半单元的整体部分；其中所述装置的有源区域包括输出可切换区域和矩阵区域；并且其中所述第一lc单元和所述第二lc单元中至少一个的生产过程包括：通过辐照技术图案化至少在所述有源区域内的间隔物结构材料层，所述辐照技术包括将所述装置的有源区域的间隔物结构图案的辐射图像投影到所述有源区域上，根据所述间隔物结构图案的辐射图像，所述间隔物结构选择性地位于所述显示区域的矩阵区域，并且被随机地排列与矩阵区域内。

附图说明

以下仅以示例的方式参照附图详细描述本发明的实施例，其中：

图1示出了包括多个lc单元的lc装置的示例的截面结构；

图2示出了图1的lc装置的有源区域；

图3示出了在图1的装置中的间隔物结构的排列的一个示例；

图4示出了在图1的装置中的间隔物结构的排列的第二示例；

图5示出了在图1的装置中的间隔物结构的排列的第三示例；

图6示出了在图1的装置中的间隔物结构的排列的第四示例；

图7示出了肉眼观察位于装置的有源区域内的亮度变化；以及

图8和9示出了在图1的装置中的间隔物结构的排列的第五示例。

具体实施方式

下面以lc显示装置为例描述本发明的实施例，但是相同的技术同样适用于其他类型的多单元lc装置，诸如包括lc单元(liquidcrystalcells)的堆叠的自适应透镜装置。

下面以包括两个lc单元的lc装置为例描述本发明的实施例，但是相同的技术同样适用于包括两个以上lc单元的lc装置。

在一个示例实施例中，lc显示装置是有机液晶显示(olcd)装置，其包括用于控制组件的有机晶体管装置(例如有机薄膜晶体管(otft)装置)。otft包括用于半导体通道的有机半导体(诸如例如，有机聚合物或小分子半导体)。

参照图1和图2，多单元lc显示装置包括在装置的总区域2内的有源区域(显示区域)4。有源区域4外部的区域可以例如包括寻址/路由导体，其延伸到触点阵列，以结合到一个或多个驱动器芯片或支撑一个或多个驱动器芯片的柔性单元(柔性芯片(cof)单元)。

每个lc单元包括两个半单元。在图1的示例中，一个半单元包括超薄(例如40微米)的塑料支撑膜10，其至少支撑：限定电控制电路14的层的堆叠；限定间隔物结构18a、18b的绝缘体材料的图案化层；以及液晶取向层16(例如，经摩擦的聚酰亚胺层)，其(与lc材料20的相反侧上的另一液晶取向层16一起)用于在不存在电场的情况下控制液晶分子的取向。限定控制电路的层14的堆叠可以例如包括导体、半导体和绝缘体层的堆叠，该堆叠限定了像素电极和有源矩阵晶体管电路的阵列，以经由在显示装置的有源显示区域4外部的导体独立地控制每个像素电极上的电势。

在图1的示例中，另一个半单元包括另一超薄(例如40微米)塑料支撑膜10，其至少支撑上述第二液晶取向层16。

至少最靠近显示装置(前面)的观看屏幕的lc单元还包括彩色滤光片阵列(cfa)12。cfa12包括在矩阵6(例如黑色矩阵)(限定其光学输出不可切换的区域)中的红色、绿色和蓝色(rgb)滤光片8的阵列(限定其光学输出使用控制电路是可切换的区域)。rgb滤光片8各自与上述像素电极阵列中的相应一个相关联。rgb滤光片8和其间的矩阵6一起限定了显示装置的有源显示区域4。

lc材料20被包含在两个半单元的液晶取向层16之间，位于由间隔物结构18a、18b部分地限定的空间中。

通过精确定位将两个lc单元粘附在一起(通过粘合剂(未示出))，使一个lc单元的像素电极阵列对准另一个lc单元的像素电极阵列。

间隔物结构18a、18b形成半单元中的一个的整体部分。间隔物结构18a、18b的生产涉及诸如例如光刻的辐照技术。在限定电控制电路的堆叠14上原位形成的间隔物结构材料层上形成光致抗蚀剂材料层(未示出)。所需间隔物结构图案的辐射图像(正片或负片，取决于所使用的光致抗蚀剂的类型)通过使用辐射的方式以引起抗蚀剂材料的溶解度的变化的频率被投射(例如，使用与抗蚀剂接触的掩模或远离抗蚀剂的掩模)到抗蚀剂上，从而在抗蚀剂层中产生潜在的溶解度图像。显影该潜在的溶解度图像，并且将所得的图案化的抗蚀剂层用作掩模以图案化间隔物结构材料的下层。

图3至图6示出了针对每个lc单元投影在装置的(至少)有源区域上的辐射图像的不同示例。在图3至图6中仅示出了有源区域的一部分，但这足以示出辐射图像如何在装置的(至少)整个有源区域上延伸。图3至图6各自通过进一步示出rgb滤光片8和矩阵6在完成的装置中的位置，示出了辐射图像如何与显示装置的有源区域对准。投影到光致抗蚀剂层上的辐射图像还可以延伸到有源区域4的外部，以在有源区域的外部形成间隔物结构，并且有源区域4外部的辐射图像可以具有或可以不具有与有源区域4内的辐射图像相同的图案。即使由于例如在将辐射图像投影到抗蚀剂层上之后的过程期间塑料支撑膜10的热变形而在单个的lc单元中产生了一些变形，完成的lc装置的每个lc单元中的间隔物结构的图案至少基本上与用于产生该lc单元的间隔物结构的相应的辐射图像图案相匹配。在完成的lc装置中，产生的用于两个lc单元的间隔物结构图案有意地不同于彼此，并且两个间隔物结构图案之间的差异将至少具有有序方面，这是由于将不同的辐射图像图案故意投影到有源区域上引起的，作为图案化间隔物结构材料层的过程的部分。在完成的lc装置中两个间隔物结构图案之间的差异也可能存在次要的无序元素(例如，由过程期间超薄塑料支撑膜10的不可控的变形引起)，但是该无序元件是次要的，并且其大小小于由上述故意使用不同的辐射图像图案来形成间隔物结构而引起的有序差异。

在图3的示例中，用于两个lc单元中的一个的辐射图像包括圆点的有序阵列(图3中的实心黑色圆圈18a)，并且用于两个lc单元中的另一个的辐射图像也包括圆点的有序阵列(图3中未加阴影的圆圈18b)。实心黑色圆圈18a和未加阴影的圆圈18b均位于各自的正方形/矩形网格图案的顶点处，并且在x和y方向上以相同的间距排列。关于rgb滤光片8的图案，实心黑色圆圈18a的图案在x和y方向上均以基本上等于所述间距一半的距离偏离于未加阴影的圆圈18b的图案。

图4示出了两个lc单元的投影辐射图像的第二示例。在该第二示例中：两个lc单元中的一个的投影辐射图像包括圆点的阵列(图4中的黑色实心圆圈18a)，这些圆点位于基本上但不完全规则的六边形网格图案的顶点处；并且两个lc单元中的另一个的投影辐射图像包括圆点的阵列(图4中未加阴影的圆圈18b)，这些圆点位于正方形网格图案的顶点。在此示例中，六边形网格图案尽可能规则，同时将顶点限制在rgb滤镜片区域8外部的位置(即全部在矩阵区域6内)。在一个变化示例中，六边形网格图案是完全规则的，并且某些顶点可能位于rgb滤镜片区域8内。在上述示例中，像素电极图案对于两个lc单元都是相同的，并且与rgb滤光片8的图案基本重合。在另一变化示例中，两个lc单元中的一个的像素电极图案反而包括相对较大面积(与rgb滤光片相比)规则的六边形像素电极8的阵列，以及对于两个lc单元中的那个lc单元的投影辐射图像包括位于完全规则六边形网格图案的顶点处的圆点阵列，全部位于像素电极区域8外部(以及全部位于rgb滤光片区域8外部和矩阵区域6内)。例如，在高动态范围显示器中，上述六边形像素电极(以比rgb滤光片的间距更大的间距被排列)可以形成后灰度级lc单元的部分。

图5示出了两个lc单元的投影辐射图像的第三示例。在该第三示例中：每个投影辐射图像包括圆点的相应随机排列(在图5中对于一个lc单元以黑色实心圆圈18a而对于另一个lc单元以未加阴影的圆圈示出)。每种排列在整个有源区域4上是完全随机的，其中一些点18a、18b全部或部分地位于rgb滤光片区域(输出可切换区域)8中。在一个变化示例中，用于两个lc单元中的一个的投影辐射图像包括圆点的随机排列，而用于两个lc单元中的另一个的投影图像包括上述类型的有序排列。在另一个变化示例中，相同的图像投影掩模(用于投影包括圆点的随机排列的图像)被用于两个lc单元，并且图像投影掩模相对于显示区域的定位和/或取向不同。例如，两个lc单元中的一个的图像投影掩模的横向位置(在平行于显示区域的方向上)以比预期的对齐公差较大的量从两个lc单元中另一个的同一图像投影掩模的横向位置偏离，和/或两个lc单元中的一个的图像投影掩模的方向(在平行于显示区域的平面中)相对于两个列车单元中另一个的同一图像投影掩膜的方向被旋转(例如180度)。

图6示出了两个lc单元的投影辐射图像的第四示例。在该第四示例中：每个投影辐射图像包括圆点的相应伪随机排列(在图5中对于一个lc单元以黑色实心圆圈18而对于另一个lc单元以未加阴影的圆圈18b示出)。相对于整个有源区域4，每种排列都是伪随机的，因为点18a、18b的位置被排除在装置的rgb过滤片区域8外(即，被限于有源区域4的矩阵区域6)，并且这些点在矩阵区域6中随机被排列。对于两个lc单元，使用相同的图像投影掩模(用于投影包括圆点的伪随机排列的图像)，并且将两个lc单元中的一个的图像投影掩模的横向位置(在平行于rgb滤光片8的行或列的第一方向上)以等于rgb滤光片在第一方向上的间距的整数倍的距离从两个lc单元中的另一个的同一图像投影掩模的横向位置偏离。

图8和图9示出了两个lc单元的投影辐射图像的第五示例。在该第五示例中：两个lc单元之一的投影辐射图像包括位于三角形网格图案(例如等边三角形网格图案)的顶点处的圆点阵列(图4中的黑色实心圆圈18a)；两个lc单元中的另一个的投影辐射图像包括位于四边形网格图案(例如正方形网格图案)的顶点处的圆点的阵列(图4中的未加阴影的圆圈18b)。三角形网格图案和四边形网格图案相对于彼此定向，使得三角形网格图案的三角形网格单元的侧边均不与四边形网格图案的四边形网格单元的任一侧边对齐。在图8和9所示的示例中，三角形网格图案相对于四边形网格图案以大约15度的角度定向；在三角形网格图案的三角形网格单元的任一侧边与四边形网格图案的四边形网格单元的任一侧边之间存在约15度的最小角度。间隔物18b的四边形网格图案可以与或者可以不与rgb滤光片8的图案对准。在一个示例中，间隔物18b的四边形网格图案与rgb滤光片8的图案对准，并且显示/有源区域内的四边形网格图案的顶点都与矩阵区域6重合。在图8和9的示例中，两个间隔物阵列具有相同的单个间隔物尺寸(例如20微米的直径)和相同的间隔物密度(间隔物所占的单位面积的比例(例如0.025或2.5％))。在其他示例中，两个间隔物阵列可以具有不同的间隔物尺寸和/或间隔物密度。

等边三角形网格图案的等边三角形网格单元的边长a(其等于间隔物18a的等边三角形网格图案的相邻间隔物的中心之间的距离)可以从间隔物直径r(例如10微米)和间隔物密度sd(例如0.025或2.5％)根据以下公式计算出：

正方形网格图案的正方形网格单元的边长b(其等于间隔物18b的正方形网格图案的相邻间隔物的中心之间的距离)可以从间隔物直径r和间隔物密度sd根据以下公式类似地计算出：

在该第五示例中，对于两个lc单元，像素电极图案可以是相同的，并且与rgb滤光片8的图案基本重合；或者两个lc单元之一的像素电极图案相反可以包含相对较大面积(与rgb滤光片相比)的像素电极8的阵列。例如，在高动态范围显示器中，上述大面积像素电极(以比rgb滤光片的间距更大的间距被排列)可以形成后灰度级lc单元的部分。

如上所述，本申请的发明人已经在多单元lc装置中观察到明显的亮度变化，在该多单元lc装置中，每个lc单元的间隔物结构是通过包括将相同的高度有序的辐射图像投影到有源区域上以图案化间隔物结构材料层的技术被生产。不希望受理论的束缚，发明人将这些明显的亮度变化归因于每个完成的lc单元中的间隔物结构图案彼此之间(以及从投影到用于产生间隔物结构的有源区域上的辐射图像图案)略微错位，尤其是有源区域中错位部分的微小变化。

当观察到通过lc装置的均匀的背光时，根据上述技术生产的多单元lc装置在有源区域上的亮度都表现出显著较少的明显变化。亮度变化的频率改变和/或不同亮度区域之间的亮度差异的大小使得该变化对于人眼而言不太明显/难以察觉。

两个lc单元的间隔物图案彼此相对配置，使得不存在两个间隔物图案彼此接近重合的风险，即使在将两个lc单元对准的过程中可能出现最大的位置未对准的情况。增加间隔物图案中的间隔物之间的间距增加了在不导致两个间隔物图案彼此接近重合的风险的情况下可以容许的位置未对准的范围。

如上所述，以上以彩色显示装置为例描述了本发明的示例实施例，但是该技术同样适用于其他种类的lc装置，诸如其整个有源区域可输出切换的lc装置，诸如作为自适应lc透镜装置，其包括可控的lc单元堆叠，以在lc材料中产生不同的折射率图案。

如上文所提到的，虽然依据本发明之技术的示例已参考具体制程细节在上文中详细地予以描述，但本技术可更广泛地适用于本申请的总体教导中。此外，且依据本发明的总体教导，依据本发明的技术可包括上文未描述的附加的制程步骤/装置特征，和/或省略上文所描述的一些制程步骤/装置特征。

除了以上明确提及的任何修改，对于所属领域技术人员明显的是所述实施例的多种其他修改可在本发明的范围内作成。

申请人特此独立揭露本文所述的各个个别特征及两个或更多个此等特征的任何组合，其揭露至此等特征或组合能够基于本案说明书整体内容并依据所述领域技术人员的共同一般知识来实施的程度，而不论此等特征或特征组合是否解决本文所揭露的任何问题，且对权利要求的范围不造成限制。申请人指出本发明之态样可由任何此种个别特征或特征组合组成。