CN1839338A - 用于制造彩色显示设备的方法和彩色显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明的多色液晶显示设备(1)具有多个不连续的液晶元件(110、130、150)，其由载体(10)表面承载。液晶元件(110、130、150)，其覆盖电极结构(12)的各个部分，均具有聚合物层(114、134、154)，其将胆甾型液晶材料(102、122、142)封闭在聚合物层和载体(10)表面之间。通过淀积不连续的液滴，其具有这样的液体，即包括不同的胆甾型液晶材料(102、122、142)和聚合物前体，随后将该液滴暴露于刺激源，其触发了聚合物前体的聚合，形成了不连续的液晶元件(110、130、150)。

Description

用于制造彩色显示设备的方法和彩色显示设备

技术领域

本发明涉及一种制造显示设备的方法，其包括载体表面上的多个不连续的液晶元件。

本发明还涉及一种包括载体的显示设备，其包括载体表面上的多个胆甾型液晶元件。

背景技术

现在，许多平面显示设备利用液晶材料的光电效应实现显示功能。液晶显示器(LCD)的一个特殊类别是胆甾型织构液晶(CTLC)显示器。CTLC显示器的一个重要特性是，它们是可无限复用的，即，各个LC元件保持在其被驱动的状态。这是由胆甾型液晶(CLC)材料的双稳态性质引起的，由于LC元件的状态不必被刷新，因此这具有在CTLC设备的待命模式下的低功耗的重要优点。CTLC设备的另一优点在于，相比于利用其它类型的LC材料的显示器，它们具有增加的盒间隙公差，即通过LC材料的光程长度。

CLC材料可以采用多个不同的织构或状态。在所谓的平面织构中，CLC以螺旋状的方式配置。依赖于CLC材料，周期性或螺距可以从50纳米变化到多个微米。该织构可以使入射光的偏振旋转。

平面织构的一个形式是完全平面织构，其具有单区域结构，其中分子的螺旋轴在相同的方向中对准。由于该取向中的单区域结构，因此入射光在电磁波频谱的窄的部分中镜反射，其向显示器提供了明亮的外观。

还可以获得非完全平面状态，其典型地针对每个LC元件并入了多个区域。一个区域中的分子轴在相同的方向中对准，而对于每个区域，螺旋轴的取向是不同的。该多区域结构的优点在于，入射光被散漫反射。尽管相比于完全平面取向，这扩宽了LC元件同其相互作用的可见光谱部分的谱宽，由此导致了较低强度的色彩，但是其改善了关于显示区域的视角范围，如果显示设备须在广的视角范围中是可视的，则这是理想的。通过使用适当的取向层，可以实现和/或稳定平面状态。

在不存在取向层时，或者作为施加适当的电压的结果，CLC材料采用所谓的焦锥织构。在焦锥织构中，CLC元件包含许多个区域，其在整个盒中是较随机或较不随机取向的。在该焦锥状态下，由于区域边界处的折射率的突变，层散射光。净效应即，不反射入射光。

在WO99/21052中，公开了一种用于制造具有CTLC元件的彩色显示设备的方法。多个扭曲剂淀积在基板上，随后使第二基板接合到第一基板，在第二基板的表面上具有间隔元件，由此形成了双基板设备，其具有间隙区域，在每个该区域中具有扭曲剂，不同的间隙区域具有不同的扭曲剂。扭曲剂将向列型LC材料转换成胆甾型LC材料，并且扭曲剂确定反射光的颜色。使用向列型LC材料填充不同的间隙区域，随后扭曲剂溶解在该向列型LC材料中，由此形成了间隙区域，其同以不同的波长为中心的光的带宽相互作用，由此形成了多色显示设备。

该方法的缺陷在于，其是复杂的和耗时的批量工艺。例如，第二基板须装配有间隔元件，并且间隙区域须填充有向列型LC材料，这对于大的多色LCD而言是特别耗时的，增加了制造工艺的成本，而且增加了最终产品，即多色LCD的成本。

发明内容

本发明的目的在于，根据首段，提供一种更加容易的显示设备制造工艺。

本发明的另一目的在于，根据首段，提供一种显示设备，其能够以低的价格销售。

根据本发明的第一方面，提供了一种制造多色液晶显示设备的方法，该多色液晶显示设备包括载体表面上的多个不连续的液晶元件，该方法包括步骤：在载体表面上淀积多个不连续液滴，该多个液滴至少具有第一子集和第二子集，来自第一子集的液滴是包括第一胆甾型液晶材料和第一聚合物前体材料的混合物的第一液体，其中第一胆甾型液晶材料用于同具有可见光谱的第一部分中的波长的光相互作用，并且来自第二子集的液滴是包括第二胆甾型液晶材料和第二聚合物前体材料的混合物的第二液体，其中第二胆甾型液晶材料用于同具有可见光谱的第二部分中的波长的光相互作用；通过将不连续液滴的第一子集暴露于刺激源，用于将每个所述液滴的第一聚合物前体材料聚合为第一不连续聚合物层，其将第一胆甾型液晶材料封闭在所述第一层和载体表面之间，形成多个不连续液晶元件的第一子集；以及，通过将不连续液滴的第二子集暴露于刺激源，用于将每个所述液滴的第二聚合物前体材料聚合为第二不连续聚合物层，其将第二胆甾型液晶材料封闭在所述第二层和载体表面之间，形成多个不连续液晶元件的第二子集。

通过在载体表面上淀积不同的CTLC材料和聚合物前体的混合物的不连续液滴，由液滴预定义了不连续的光电彩色元件，例如彩色像素或彩色子像素。这样可以形成任何数目的子集，即具有不同色彩特性的液晶元件组，例如关于红-绿-蓝(RGB)彩色设备的三个子集，每个颜色由一个子集定义。该液晶元件可由单一的液滴形成，或者，如果需要，可以通过将多个液滴淀积在载体表面上的相同的位置，即淀积在相互的顶部上，将其合并在一起，由此形成该液晶元件。借助于已知的印刷技术，诸如压电或连续喷墨印刷或者气泡式喷墨印刷，可以简单地淀积该液滴。依赖于聚合物前体，通过施加适当的刺激源，如UV光曝光、热、电子束曝光和其他已知的适当的聚合引发剂，可以在整个载体表面上引发聚合反应。使用多喷嘴印刷机可以同时印刷不同的液滴子集，或者可以将其顺序印刷。因此，相比于现有技术的制造方法，因为例如，由于多个不连续的聚合物层的存在，不需要额外的第二基板，不需要耗时的LC材料填充，并且不需要扭曲剂引发LC材料中的效应，所以本发明的制造方法是较廉价的和较多用途的。

另一优点在于，由于在本发明的多色液晶显示设备的光学叠层的制造工艺中不必需要光刻掩膜这一事实，因此可以在不引起制造成本的过度增加的情况下，增加在单一载体上制造的多色液晶显示设备的尺寸。而且，对于可以在单一载体上制造的多色液晶显示设备的数目不存在技术限制，其改善了制造工艺的效率，由此进一步减少了制造成本。

在淀积液滴之前，通过淀积用于控制液晶元件的电极结构或者一部分顶-底电极结构，并且通过取向层，诸如研磨聚酰亚胺取向层或者光对准材料，如含有肉桂酸或香豆素的聚合物，可以修改载体表面，以便于确保CTLC材料在液晶元件中采用所需的取向。

本发明的制造方法的另一优点在于，多个不连续液晶元件的配置的形状不再受载体表面的形状的支配。通过在像素级淀积液晶材料，可以将液晶元件淀积在载体表面的预定义部分上，由此形成了预定义的形状，如图像。这对于被配置为显示固定图像的多色液晶显示设备而言是特别有利的。

在实施例中，在淀积多个不连续液滴的步骤之前，存在这样的步骤，即在载体表面上淀积壁结构的图案，用于在载体表面上产生多个镶边区域，来自多个不连续液滴的液滴被淀积在该镶边区域中。多个壁结构的淀积具有这样的优点，即壁结构防止了独立的液滴进一步的伸展，其防止了液滴变得过薄或者同相邻的液滴合并。因此，可以获得具有高孔径比的液晶元件的组合的液晶元件。

可替换地，在淀积多个不连续液滴的步骤之前，存在这样的步骤，即在载体表面上淀积多个非润湿材料区域。液滴同该非润湿层的接触角度基本上大于液滴同载体基板的接触角度。因此，非润湿区域防止了液滴的过度伸展，并且防止了相邻液滴的合并。

在另一实施例中，该方法进一步包括步骤：在多个不连续液晶元件上淀积另外的取向层；在不连续液晶元件的第一子集上淀积另外的多个不连续液滴的另外的第一子集，来自另外的多个不连续液滴的另外的第一子集的液滴是包括另外的第一胆甾型液晶材料和另外的第一聚合物前体材料的另外的第一液体；在不连续液晶元件的第二子集上淀积另外的多个不连续液滴的另外的第二子集，来自另外的多个不连续液滴的另外的第二子集的液滴是包括另外的第二胆甾型液晶材料和另外的第二聚合物前体材料的另外的第二液体；通过使不连续液滴的另外的第一子集暴露于另一刺激源，用于使每个液滴的另外的第一聚合物前体材料聚合为另外的第一不连续聚合物层，其将另外的第一胆甾型液晶材料封闭在所述另外的第一层和另外的取向层之间，修改不连续液晶元件的第一子集；以及，通过使不连续液滴的另外的第二子集暴露于另一刺激源，用于使每个液滴的另外的第二聚合物前体聚合为另外的第二不连续聚合物层，其将另外的第二胆甾型液晶材料封闭在所述另外的第二层和另外的取向层之间，修改不连续液晶元件的第二子集。这具有这样的优点，即相比于现有的制造技术，可以通过更简单的方法制造叠层多色显示设备。此外，由于可以使聚合物层保持薄的事实，因此所获得的显示器较少地受到视差的困扰。而且，用于驱动叠层LC元件的电极结构可以集成在底基板上。

在形成液晶元件之后，可以进一步处理多色液晶显示设备。例如，本发明的方法可以进一步包括步骤，将另一电极结构淀积在具有多个不连续的液晶元件的聚合物层上，以制造具有夹在底电极结构和顶电极结构之间的液晶元件的多色液晶显示设备。

此外，在多色CTLC显示设备具有反射类型的情况中，该方法可以进一步包括步骤，使用光吸收涂层覆盖多个不连续的液晶元件。

根据本发明的第二方面，提供了一种多色液晶显示设备，其包括载体表面上的多个不连续的液晶元件，该多个不连续的液晶元件至少包括第一子集和第二子集，来自第一子集的每个液晶元件包括第一不连续聚合物层，其将第一胆甾型液晶材料封闭在所述第一层和载体表面之间，其中第一胆甾型液晶材料用于同具有可见光谱的第一部分中的波长的光相互作用；并且来自第二子集的每个液晶元件包括第二不连续聚合物层，其将第二胆甾型液晶材料封闭在所述第二层和载体表面之间，其中第二胆甾型液晶材料用于同具有可见光谱的第二部分中的波长的光相互作用。

通过执行本发明的制造多色液晶显示设备的方法的步骤，其中该多色液晶显示设备包括载体表面上的多个不连续的液晶元件，可以形成该显示设备。应当强调的是，前面提及的所述方法的不同的有利实施例可用于制造本发明的多色液晶显示设备的类似的有利实施例。

如果第一胆甾型液晶材料具有第一螺距，并且另外的第一胆甾型液晶材料具有另外的第一螺距，第一螺距和另外的第一螺距具有相反的符号并且具有基本上相同的幅度；并且第二胆甾型液晶材料具有第二螺距，并且另外的第二胆甾型液晶材料具有另外的第二螺距，第二螺距和另外的第二螺距具有相反的符号并且具有基本上相同的幅度，则获得了额外的优点。在反射型多色CTLC显示设备的情况中，该液晶元件将反射可见光谱的所选部分的右旋光和左旋光，这产生了具有优于现有技术的反射型CTLC显示设备的光反射量的反射型显示设备，现有技术的反射型CTLC显示设备使用单一的CTLC材料用于液晶元件的子集，其引起可见光谱的所选部分中的入射光的一半丢失。

如果载体至少基本上是透明的，另外的第一胆甾型液晶材料适于同具有可见光谱的另外的第一部分中的波长的光相互作用；并且另外的第二胆甾型液晶材料适于同具有可见光谱的另外的第二部分中的波长的光相互作用，则获得了额外的优点。相比于可比较的现有技术的透射型多色CTLC显示设备，其中需要复杂的制造工艺，用于将不同的CTLC材料堆叠在互相的顶部上，该透射型多色CTLC显示设备更易于制造且更加廉价。

如果多色液晶显示设备包括柔性载体，则获得了额外的优点。关于在两个柔性基板之间具有基本上连续的液晶元件层的公知的问题是(例如WO99/21052的实施例中提出的)，在弯曲表面时，显示设备的内表面和外表面上的应力可能引起对这些表面的损坏，由此损坏了多色液晶显示设备的LC像素。本发明的多色液晶显示设备较少地受到该问题的困扰。由于液晶元件相互分离，因此在弯曲基板时外表面未经受张力载荷力，由此提供了改进的柔性多色液晶显示设备。

附图说明

通过参考附图，借助于非限制性示例，更加详细地描述了本发明，其中：

图1～3示意性地示出了本发明的方法和多色液晶显示设备的不同的实施例；

图4～5示意性地示出了本发明的多色液晶显示设备的另外的实施例。

具体实施方式

应当理解，附图仅是示意性的并且未按比例绘制。还应当理解，在全部附图中，相同的参考数字用于表示相同或相似的部分。

图1a示出了载体10，其包括任选的电极结构12。应当强调，仅出于清楚的原因，图1和下面的附图示出了嵌入的电极结构12。应当理解，载体10的表面优选地还可由载体10顶部上的电极结构12的布置来定义。电极结构12可由已知的材料，例如氧化铟锡(ITO)，并且通过已知的用于在载体10上形成电极结构的技术形成在载体10的顶部上。载体10可以包括任何适当的材料，例如玻璃、聚合物、或者甚至是非显而易见的材料，诸如改良木材、陶瓷或改良纸。

任选地，在表面上形成胆甾型液晶元件之前，还可以进一步修改承载电极结构12的载体10的表面。在淀积液晶元件之前，可以将取向层14淀积在载体10的表面上。取向层14可由已知的材料形成，诸如聚酰亚胺，其可以是研磨的聚酰亚胺，诸如AI3046，其由日本的JSR Electronics Company供应，以实现液晶材料的所需取向方向。可替换地，可以使用光对准材料，诸如肉桂酸和香豆素，其在暴露于线性偏振光之后诱发了液晶材料中的取向。

在下一步骤中，用于多个不连续液晶元件的前体淀积在载体10的表面上。在图1b中示出了该淀积步骤的结果，其中多个不连续的液滴100、120和140已经淀积在载体表面上。不连续液滴100是多个不连续液滴的第一子集的一部分，并且由包括第一胆甾型液晶材料102和第一聚合物前体材料104的混合物的液体形成，其中第一胆甾型液晶材料102用于同具有可见光谱的第一部分中的波长的光相互作用。不连续液滴120是多个不连续液滴的第二子集的一部分，并且由包括第二胆甾型液晶材料122和第二聚合物前体材料124的混合物的液体形成，其中第二胆甾型液晶材料122用于同具有可见光谱的第二部分中的波长的光相互作用，第二聚合物前体材料124可以是与第一聚合物材料104相同的材料。不连续液滴140是多个不连续液滴的第三子集的一部分，并且由包括第三胆甾型液晶材料142和第三聚合物前体材料144的混合物的液体形成，其中第三胆甾型液晶材料142用于同具有可见光谱的第三部分中的波长的光相互作用，第三聚合物前体材料144可以是与第一聚合物前体材料104和/或第二聚合物前体材料124相同的材料。单一的聚合引发剂或者不同的聚合引发剂也可以存在于液滴100、120和140中，以在使液滴经受适当的刺激时开始聚合反应。

可以选择第一胆甾型液晶材料102、第二胆甾型液晶材料122和第三胆甾型液晶材料142，用于定义多色液晶设备的三原色，例如RGB色。然而，本领域的技术人员应当理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以增加具有不同的胆甾型液晶材料的液滴的不同子集数目，以形成更加复杂的多色液晶设备，或者将其减少例如以形成双色液晶设备。

液滴100、120和140的淀积可以借助于已知的印刷技术实现，诸如压电喷墨印刷、连续印刷和气泡喷射印刷。每个液滴可以作为单一的液滴、或者作为多个液滴的淀积物，淀积在载体10的表面上的一个位置，以便于实现包括多个较小液滴的大液滴。

用于淀积液滴100、120和140的印刷机可以是单喷嘴印刷机，在该情况中以顺序方式印刷液滴，或者是多喷嘴印刷机，所有的喷嘴连接到单一的墨水贮液器，在该情况中可以同时印刷单个子集中的多个液滴。可替换地，用于淀积液滴100、120和140的印刷机可以是这样的多喷嘴印刷机，喷嘴的子集连接到容纳将要形成液滴100、120和140的各个第一液体的贮液器，在该情况中可以在并行印刷步骤中同时印刷来自多个不连续液滴的数个子集的液滴100、120和140，或者是多头多喷嘴印刷机，印刷头的喷嘴被配置为印刷多个不连续液滴的其中一个子集。该配置使得多色液晶显示设备的制造工艺更加有效。在不偏离本发明的范围的前提下，其他的印刷配置也是可行的。

在下一步骤中，使液滴100、120和140暴露于刺激源，用于引发聚合物前体材料104、124和144的聚合反应。例如，如果各个液滴100、120和140中将要引发的聚合反应分别具有光引发或热引发的类型，则该刺激源可以例如暴露于UV光或热。显然，因此必须选择适当的聚合引发剂。还可以由电子束直接引发聚合。在第一聚合物前体材料104、第二聚合物前体材料124和第三聚合物前体材料144是不同的材料的情况下中，必须施加不同的刺激，以启动不连续液滴100、120和140的不同子集中的聚合反应。

在将液滴暴露于刺激源时，光引发的聚合反应在液滴100、120和140的表面处发生，并且分别触发了这些液晶材料102、122和142的液滴中的相分离。因此，各个胆甾型液晶材料102、122和142被封闭在载体10的表面和分别形成的不连续的聚合物层114、134和154之间，由此形成了液晶元件110、130和150。

用于形成RGB彩色液晶显示设备的液晶元件，以液滴的形式作为液晶元件的前体淀积在载体上的液体的适当组分的非限制性示例如下：

50重量百分比(wt％)的适当的胆甾型液晶(见下)；

44.5wt％的可光聚合的异冰片基丙烯酸酯(isobornylmethacrylate)(由Sartomer供应)和5.0wt％的二丙烯酸芪染料

在PCT专利申请WO 02/42382中公开了其合成方法，并且在此处并入作为参考，这两种丙烯酸酯是聚合物前体材料124、124和144的实施例；和

0.5wt％的联苯酰丙酮(benzildimethylketal)，其由Ciba-Geigy在商标名称Irgacure 651下销售，并且其用作聚合引发剂。

显然，对于RGB彩色显示器，须使用至少三种不同的液体，其包括三种不同的胆甾型液晶材料。用于反射可见光谱中的红光部分中的光的第一胆甾型液晶材料102可以是表面稳定型胆甾型织构混合物，其包括86wt％的手性化合物BL088和14wt％的向列型液晶BL087，这两种混合物可获得自Merck。这些重量百分比给出了630nm光波长周围的约80～100nm的带宽中的反射。

用于反射517nm波长周围的可见光谱中的绿光部分中的光的第二胆甾型液晶材料122可以是表面稳定型胆甾型织构混合物，其包括90wt％的手性化合物BL088和10wt％的向列型液晶BL006，这两种混合物可获得自Merck，并且用于反射420nm波长周围的可见光谱中的蓝光部分中的光的第三胆甾型液晶材料142可以是表面稳定型胆甾型织构混合物，其包括90wt％的手性化合物BDH98704和10wt％的向列型液晶BL087，这两种混合物可获得自Merck。

应当强调，可以改变如上文给出的胆甾型液晶材料102、122和142的不同的重量百分比，以调节反射带宽的尺寸和反射带宽以其为中心附近的波长。而且，应当强调，上文的组分仅被给出作为非限制性的示例，并且本领域的技术人员应认识到，在不偏离本发明的范围的前提下，可以使用包括向列型液晶和不同的扭曲剂的许多其他的胆甾型液晶材料。

使用上文给出的第一液体的实施例的本发明的印刷工艺的非限制性示例如下。在测试设置中，6×6平方英寸的玻璃载体10配备有电极结构12和来自日本的JSR Electronics Company的研磨聚酰亚胺取向层AI3046。尺寸被选择为适合载体10上的9个小显示器。然而应当理解，关于载体10的更大的尺寸同样是可行的。载体10安装在计算机控制的X-Y平台上，其具有1～30mm/s的可变速度。

MicroDrop喷墨印刷设备安置在X-Y平台上的固定位置中。MicroDrop喷墨印刷设备的配制头包括在一侧上成型为喷嘴的玻璃毛细管，该毛细管由管状的压电激励器所环绕，用于生成通过该毛细管的压力波。该压力波触发了第一液体的液滴从毛细管的释放。可以改变压力波的形状以及毛细管喷嘴的直径，以控制待释放的液滴的尺寸。这里，使用了具有单一块状的压力波和50微米的喷嘴，导致了喷嘴出口处的50～60微米直径的液滴，每个液滴具有约50皮升的体积。通过在电极结构12的单一部分上淀积约80个液滴，在载体10上形成了每个液滴100、120和140。以顺序方式印刷了液滴的不同子集。

液滴100、120和140在40℃下暴露在来自Philips TL08 UV灯的具有0.1mW/cm²的光强的UV光下30分钟，随后完成了液晶元件110、130和150的形成。包括具有在电磁频谱的UV区中强烈吸收的发色团的化合物，即上文示例中的二丙烯酸芪染料，引起了通过液滴100、120和140的UV强度的梯度。用于形成这些液滴的液体的其他成分，如聚合物前体材料104、124和144以及液晶材料102、122和142的其他成分的UV吸收，可以放大该效应。因此，聚合反应主要发生在液滴100、120和140面对UV源的表面处。

图1c示意性地示出了形成的液晶元件110、130和150，其已经由各自的液滴100、120和140形成。液晶元件110、130和150具有各自的聚合物层114、134和154，其分别已经由聚合物前体104、124和144形成，并且其分别将不同的液晶材料102、122和142封闭在它们的内表面和载体10的表面之间。这样，形成了多个不连续的液晶元件，每个液晶元件具有不连续的聚合物层，从与载体10的表面的第一接触点到与载体10的表面的第二接触点具有基本上均匀的厚度。图1c所示的多色液晶显示设备1可以是最终产品，在该情况中，电极结构12可以是适用于控制液晶材料102、122和142的电极结构。在该阶段应当指出，用于定义液滴100、120和140的特性或者聚合物层114、134和154的特性的措辞“不连续”的使用，不应被解释为意味着液滴100、120和140或者聚合物层114、134和154必须完全相互分离。在不偏离本发明的范围的前提下，在载体10的表面附近可能存在液滴100、120和140或者聚合物层114、134和154之间的微小接触区域。应当理解，两个相邻液滴之间的该接触区域的尺寸必须保持足够小，以防止相邻的液滴合并。

而且应当强调，图1b中的液滴100、120和140以及图1c中的液晶元件110、130和150被表示为具有半球形的形状，仅作为非限制性的示例。在液晶元件需要具有类似透镜的特性的应用领域中，半球形是优选的，在该情况中所形成的液晶元件的宽度W具有同高度H相似的幅度。相反地，在液晶元件必须作为光阀操作的应用领域中，优选的是使液滴具有平坦的表面，以便于避免不需要的光学效应，在该情况中宽度W可以比高度H大很多。例如，W可以是1000微米或更多，而H典型地可以是数十微米。

通过修改液滴100、120和140同载体10的表面的接触角α，可以控制液晶元件110、130和150采用的形状。低的接触角α，即良好的润湿，有助于具有相对平坦表面的相对薄的液晶元件的形成，特别是在由通过在载体10的表面上的相同位置淀积多个较小液滴而形成的大液滴来形成元件的情况中。具有相对平坦表面的液晶元件110、130和150是有利的，这是因为通过该液晶元件的光至多经历微小的扭曲，由此产生了具有好的图像质量的显示设备。

在图1d中，示出了针对多色液晶显示设备1的任选的进一步处理步骤。在该步骤中，平坦化层24淀积在多个不连续的液晶元件110、130和150顶部。平坦化层24，其可由任何已知的适当的平坦化材料形成，有助于另外的层的淀积，诸如在多个不连续的液晶元件110、130和150上的与电极结构12相对的另一电极结构32，如图1e所示。然而，如果液晶元件110、130和150是足够平坦的，则可以省略平坦化层24，并且另一电极结构32也可以直接淀积在各个液晶元件110、130和150的聚合物壁114、134和154的顶部。

另一电极结构32和电极结构12可以形成多色液晶显示设备1的行和列。另一电极结构可由聚合物半导体材料聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)形成，其具有这样的优点，即其可以在足够低的温度下处理而不会损坏液晶元件110、130和150。

在该阶段应当指出，尽管可以使用采用了面内开关效应的交指型电极结构来改变LC元件110、130和150的状态，但是优选的是，使电极结构12和另一电极结构32出现在本发明的显示设备中，这是因为采用比交指型电极结构的情况低得多的电压，可以实现LC元件110、130和150中的所需状态变化，例如，其在显示设备1的功耗方面是优选的。

可替换地，在胆甾型液晶元件110、130和150是反射型多色液晶显示设备1的一部分的情况中，层24可由光吸收涂层形成。当胆甾型液晶元件110、130和150切换到其透射状态时，光吸收材料将吸收通过胆甾型液晶元件110、130和150的光，使显示设备1具有黑色外观。

对于本领域的技术人员显而易见的是，在可行的情况中，在不偏离本发明的教授内容的前提下，可以组合或互换前面提及的处理步骤。

当不连续的液滴100、120和140同载体10的表面的接触角α很低的时候，需要注意，出于显而易见的原因，不连续的液滴100、120和140不与相邻的不连续液滴合并。而且，液滴的高度H应是足够大的，以使得对应的液晶元件110、130和150中的胆甾型液晶材料102、122和142的正确发挥功能。而且，液晶元件110、130和150的高度H在液晶元件110、130和150的整体宽度W之上应是基本恒定的，以确保液晶元件110、130和150中的正确的LC效应。而且，防止液滴100、120和140的过度伸展还将提高待制造的多色液晶显示设备的分辨率。

为了使液滴100、120和140能够以所需的形式印刷在载体10的表面上，在淀积液滴100、120和140之前可以修改载体10的表面，以获得高的孔径比。在图2中，示出了该修改方案的示例。图2a示出了载体10，其具有在其表面上的电极结构12和取向层16，在其上淀积了光敏漆200。光敏漆200在光刻步骤中构图，用于在载体10的表面上形成壁结构202的图案，如图2b所示。壁结构202的图案在载体10的表面上形成了起伏图案。可替换地，例如通过光压印、注入成型、丝网印刷、微接触印刷或两步光聚合技术，也可以获得该起伏图案。

下面，将液滴100、120和140淀积在修改的载体10上形成的壁结构202之间的分离空腔中，导致了中间结构，如图2c所示。液滴100、120和140淀积到镶边区域中具有这样的优点，即防止了液滴的延伸，并且可以填满该区域，由此提供了具有足够的高度H的液滴100、120和140。在这一点上应当强调，壁结构202的形状不限于该示例中所示的形状。例如，在不偏离本发明的范围的前提下，可以使用锥形壁或者形成壁的多个堆叠的聚合物层。

而且，应当理解，载体10的表面的修改步骤，例如任选的取向层14的淀积，还可以在壁结构202显影之后发生。

在图3中示出了用于实现这些优点的可替换的载体修改方法。在图3a中，使用诸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)印戳的印戳300，以将非润湿材料的区域302印刷在载体10的表面上。如果需要，区域302可以平版印刷在任选的取向层14顶部，诸如前面提及的AI3046。作为用于PDMS印戳300的墨水，可以使用垂直配向材料，诸如来自日本的Nissan Chemical Company的SE7511，尽管使用其他的已知的平版印刷墨水，例如聚酰亚胺也是可行的。

区域302的印刷，其可以通过印戳同时接触载体10的整个表面而完成，或者通过滚过载体10的表面的印戳完成，提供了载体表面上的多个镶边区域，如图3b所示。非润湿区域302确保了在淀积液滴100、120和140时，载体10表面上的润湿主要发生在镶边区域中，由此产生了多色液晶显示设备的中间结构，如图3c所示。通过选择非润湿材料，例如前文提及的SE7511，可以实现载体表面的良好的非润湿特性，其使得区域302处的液滴100、120和140同载体10的接触角α相比于同载体10的未处理区域的接触角α，大出至少10度。

除了使用平版印刷，还可以通过替换的印刷技术，诸如微接触印刷、柔性版印刷、丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷、凹版平板印刷或软布印刷，来淀积去润湿材料的区域302。

在图4a和4b中，示出了根据本发明的方法和多色液晶显示设备的另一实施例。

在多色液晶显示设备1的液晶显示元件110、130和150顶部淀积了另外的多个液滴400、420和440，导致了中间结构，如图4a所示。与针对液滴100、120和140的淀积而描述的印刷技术相同的印刷技术，可用于淀积液滴400、420和440。应当指出，尽管液滴400、420和440以及液晶元件110、130和150已被示出为具有半球形的表面，但是这仅作为非限制性的示例，并且如前文所述的其他的表面形状，例如平坦表面，至少同样是可接受的。事实上，用于液晶元件110、130和150的平坦表面是优选的，这是因为其有助于将液滴400、420和440淀积在液晶元件110、130和150顶部。

另外的多个液滴包括另外的第一子集液滴400，液滴400是包括另外的第一胆甾型液晶材料402和另外的第一聚合物前体材料404的液体。另外的第一子集液滴400淀积在第一子集液晶元件110的顶部。另外的多个液滴还包括另外的第二子集液滴420，液滴420是包括另外的第二胆甾型液晶材料422和另外的第二聚合物前体材料424的液体。另外的第二子集液滴420淀积在第二子集液晶元件130的顶部。如果存在第三子集液晶元件140，则另外的多个液滴可以进一步包括另外的子集第三液滴440，液滴440是包括另外的第三胆甾型液晶材料442和另外的第三聚合物前体材料444的液体。另外的第三子集液滴440淀积在第三子集液晶元件150的顶部。

在淀积多个液滴400、420和440之前，淀积另外的取向层460，用于配向胆甾型液晶材料402、422和442，其可由同针对取向层14讨论的材料相同的材料形成。

下面，向另外的多个液滴400、420和440提供刺激，用于在另外的多个液滴400、420和440的表面处引发另外的聚合反应。再一次地，该刺激可以与针对液晶元件110、130和150形成而讨论的刺激相同。如果另外的第一聚合物前体材料404、另外的第二聚合物前体材料424和另外的第三聚合物前体材料444是相同的材料、或者至少响应于相同的刺激，则单一的刺激使足够的。显而易见，另外的第一聚合物前体材料404、另外的第二聚合物前体材料424和另外的第三聚合物前体材料444可以是与第一聚合物前体材料104、第二聚合物前体材料124和第三聚合物前体材料144相同的材料。

在完成另外的聚合反应时，获得了如图4b所示的多色液晶显示设备4。每个独立液滴400的另外的第一胆甾型液晶材料402被封闭在另外的取向层460和在另外的聚合反应过程中形成的另外的第一聚合物层414之间，由此产生了多个修改的液晶元件110。相似地，每个独立液滴420的另外的第二胆甾型液晶材料422被封闭在另外的取向层460和形成的另外的第二聚合物层434之间，由此产生了多个修改的液晶元件130，并且每个独立液滴440的另外的第三胆甾型液晶材料442被封闭在另外的取向层460和形成的另外的第三聚合物层454之间，由此产生了多个修改的液晶元件150。

应当指出，另外的取向层460可以是连续的层，或者可以包括在各种不连续液晶元件110、130和150上不连续淀积的区域。在后一种情况中，在不偏离本发明的范围的前提下，可以针对不同的区域使用不同的取向材料。

尽管在图4a和4b中未明显示出，但是本领域的技术人员应理解，多色显示设备4的不连续的液晶元件110、130和150也可以相互分离，如通过图2和3及其详细描述所教授的，并且早先讨论的针对多色显示设备1的形成的液晶元件110、130和150的进一步的处理步骤，诸如施加另外的电极结构32、光吸收层和/或平坦化层24，也可以应用到多色显示设备4。

CLC的一个特别有趣的特性在于，它们能够在它们的平坦状态下反射光并且旋转光的偏振方向。根据布拉格定律，如果材料的螺旋结构的周期性与入射波长匹配，则处于其平坦状态的CLC可以反射可见光。在该情况中，具有相同旋向的手性结构的圆偏振光将被反射。通过选择不同的另外的胆甾型液晶材料402、422和442使之具有这样的螺距，即胆甾型液晶螺旋的扭曲幅度，其具有与下面的胆甾型液晶材料102、122和142的螺距相反的符号和相似的幅度，则可以利用该效应。例如，另外的第一胆甾型液晶材料402的手性化合物可以是第一胆甾型液晶材料102上的手性化合物的镜像，另外的第二胆甾型液晶材料422的手性化合物可以是第二胆甾型液晶材料122上的手性化合物的镜像，并且另外的第三胆甾型液晶材料442的手性化合物可以是第三胆甾型液晶材料442上的手性化合物的镜像。在反射型多色液晶显示设备4的情况中，这是特别有利的，这是因为在其反射模式下，液晶元件102、122和142将反射入射光的两个偏振方向而非单一的方向，由此产生了多色液晶显示设备4，其具有制造廉价的叠层液晶元件，并且具有出色的亮度特性。

可替换地，可以选择各种另外的胆甾型液晶材料402、422和442，用于与不同于下面的胆甾型液晶材料102、122和142的可见光谱的不同部分相互作用。换言之，另外的第一胆甾型液晶材料402可适于同具有可见光谱的另外第一部分中的波长的光相互作用，另外的第二胆甾型液晶材料422可适于同具有可见光谱的另外第二部分中的波长的光相互作用，并且另外的第三胆甾型液晶材料442可适于同具有可见光谱的另外第三部分中的波长的光相互作用。

这在透射型多色液晶显示设备4中是特别有利的。例如，第一胆甾型液晶材料102可被选择为反射光谱的红光部分中的光，并且另外的第一胆甾型液晶材料402可被选择为反射光谱的绿光部分中的光，由此产生了透射来自光谱的蓝光部分的光的液晶元件110。相似地，第二胆甾型液晶材料122可被选择为反射光谱的蓝光部分中的光，并且另外的第二胆甾型液晶材料422可被选择为反射光谱的绿光部分中的光，由此产生了透射来自光谱的红光部分的光的液晶元件110，等等。在不偏离本发明的范围的前提下，多种颜色组合是可行的。对于该透射型设备显而易见的是，载体10和电极结构12应至少主要由透明材料制成。相比于现有技术的叠层元件透射型多色LCD，其仅可以通过复杂的制造方法制造，这使得显示器很昂贵，获得了制造更廉价的多色液晶显示设备4。而且，由于液晶元件的不连续的聚合物层可以保持非常薄，因此多色液晶显示设备4较少地受到视差的影响；依赖于各种LC元件的形成时的聚合步骤的时长，各种不连续的聚合物层可以保持约10微米薄。由于透射型CTLC设备产生了异常明亮的颜色而具有巨大的潜力，因此本发明提供了一个重要的优点。

在该阶段应当指出，通过在另外的第一聚合物层414、另外的第二聚合物层434和另外的第三聚合物层454上淀积另一电极结构(未示出)，获得了用于叠层多色液晶显示设备4的顶部-底部电极结构。

在图5中给出了用于叠层多色液晶显示设备4的另一可行的电极配置。电极结构12淀积在载体10上，并且经由传导路径54连接到开关50，例如薄膜晶体管。仅出于清楚的原因，电极结构12被示出为嵌入的结构。LC元件110的聚合物层114由另一电极结构32覆盖，其可以是普通的电极。另一电极结构32由钝化层34覆盖，其可以同另外的取向层460相同，或者可以是不同的材料，在该情况中必须添加另外的取向层460以覆盖钝化层34。另外的第二电极结构52覆盖另外的第一聚合物层，并且连接到与电极结构12相同的传导路径。因此，电极结构12和另外的第二电极结构52响应于相同的开关50。不同的电极结构12、32和52可由任何适当的材料形成，包括ITO和PEDOT。图5所示的配置具有这样的优点，相比于其中仅存在顶部和底部电极结构的配置，可以使用更小的电压来驱动叠层液晶元件110、130和150。

在前面描述的本发明的实施例中，大部分的电极结构12(当存在时)由不同的胆甾型液晶元件110、130和150覆盖。然而，这不是严格必须的。仅有多色液晶显示设备的载体10表面的预定义部分可以承载被配置为相应的预定义图案的多个不同的液晶元件110、130和150，在该情况中电极结构12的相当大部分可以保持未被覆盖。本领域的技术人员将认识到，由于载体10的整个表面可以配备有常规的电极结构12，仅有多色液晶显示设备的预定义图案是借助于如前文示出的不同的不连续液晶元件110、130和150建立的，因此通过本发明的制造方法，可以容易地制造该多色液晶显示设备。

不同于必须将电极结构成型为预定义的图案、并且使用液晶元件覆盖载体10的整个表面，其是典型地同分段显示设备相关联的耗时的和成本高的工艺，本发明的方法得到了更加简便的制造该多色液晶显示设备的方法，这是因为可以在常规的电极结构上面独立地制造液晶元件110，由此产生了更加简单和廉价的能够更快速制造的多色液晶显示设备。

在载体表面10上独立地形成液晶元件110这一事实还有助于多色液晶显示设备的形成，并且特别地，有助于具有非规则形状的显示设备的形成，这是因为不同的液晶元件110、130和150的形成不再同载体10的形状相关。事实上，载体10的形状可以是允许在其表面上形成功能电极结构12的任何形状。

当载体10是柔性载体时，本发明的多色液晶显示设备还具有特别的优点。由于不连续的聚合物层114、134和154的存在，可以获得薄的柔性显示设备，相比于具有夹在两个连续基板之间的LC元件的显示设备，其具有改善的柔性特性。

本发明的多色液晶显示设备可以保持足够薄以被卷起，同时在其卷起状态下不会引起对多色液晶显示设备的不同的层的过度应力。

应当注意，上文提及的实施例说明而非限制了本发明，并且本领域的技术人员将能够在不偏离本发明的范围的前提下设计许多可替换的实施例。在权利要求中，置于括号中的任何参考符号不应被解释为对本发明的限制。词“包括”不排除除了权利要求中列出的元素或步骤以外的元素或步骤的存在。元素之前的词“一个”不排除多个该元素的存在。本发明可以借助于包括数个不同元件的硬件实现。在列举数个装置的设备权利要求中，这些装置中的数个装置可以通过硬件的同一项物化。在互不相同的独立权利要求中叙述了特定的措施这一事实，并非表示不能利用这些措施的组合。

Claims (23)

1.一种制造多色液晶显示设备(1、4)的方法，该多色液晶显示设备包括载体(10)表面上的多个不连续的液晶元件，该方法包括步骤：

-在载体表面上淀积多个不连续的液滴(100；120、140)，该多个液滴(100；120、140)至少具有第一子集和第二子集，来自第一子集的液滴(100)是包括第一胆甾型液晶材料(102)和第一聚合物前体材料(104)的混合物的第一液体，其中第一胆甾型液晶材料用于同具有可见光谱的第一部分中的波长的光相互作用，并且来自第二子集的液滴(120)是包括第二胆甾型液晶材料(122)和第二聚合物前体材料(124)的混合物的第二液体，其中第二胆甾型液晶材料用于同具有可见光谱的第二部分中的波长的光相互作用；

通过将不连续液滴(100)的第一子集暴露于刺激源，用于将每个所述液滴(100)的第一聚合物前体材料(104)聚合为第一不连续的聚合物层(114)，其将第一胆甾型液晶材料(102)封闭在所述第一层(114)和载体表面之间，从而形成多个不连续液晶元件(110)的第一子集；以及

通过将不连续液滴(120)的第二子集暴露于刺激源，用于将每个所述液滴(120)的第二聚合物前体材料(124)聚合为第二不连续的聚合物层(134)，其将第二胆甾型液晶材料(122)封闭在所述第二层(134)和载体表面之间，从而形成多个不连续液晶元件(130)的第二子集。

2.权利要求1的方法，其中不连续液滴(100)是通过在载体表面的相同的各个部分上淀积多个较小的液滴形成的。

3.权利要求1或2的方法，其中在淀积多个不连续液滴的步骤之前是通过在载体表面上淀积电极结构(12)而修改载体表面。

4.权利要求1、2或3的方法，其中在淀积多个不连续液滴的步骤之前是通过在载体表面上淀积取向层(16)而修改载体表面。

5.权利要求1～4中的任一权利要求的方法，其中在淀积多个不连续液滴的步骤之前是在载体表面上淀积壁结构(202)的图案的步骤，用于在载体表面上创建多个镶边区域，来自多个不连续液滴的液滴(100、120、140)淀积在该镶边区域中。

6.权利要求1～4中的任一权利要求的方法，其中在淀积多个不连续液滴的步骤之前是在载体表面上淀积多个非润湿材料的区域(302)的步骤。

7.前面权利要求中的任一权利要求的方法，该方法进一步包括在第一和第二不连续聚合物层(114；134)上淀积另一电极结构(32)的步骤。

8.前面权利要求中的任一权利要求的方法，该方法进一步包括步骤：

在多个不连续的液晶元件(110、130、150)上淀积另外的取向层(460)；

在不连续液晶元件(110)的第一子集上淀积另外的多个不连续液滴(400；420、440)的另外的第一子集，来自另外的多个不连续液滴的另外的第一子集的液滴(400)是包括另外的第一胆甾型液晶材料(402)和另外的第一聚合物前体材料(404)的另外的第一液体；

在不连续液晶元件(130)的第二子集上淀积另外的多个不连续液滴的另外的第二子集，来自另外的多个不连续液滴(400；420、440)的另外的第二子集的液滴(420)是包括另外的第二胆甾型液晶材料(422)和另外的第二聚合物前体材料(424)的另外的第二液体；

通过使不连续液滴的另外的第一子集暴露于另一刺激源，用于使每个液滴的另外的第一聚合物前体材料(404)聚合为另外的第一不连续聚合物层(414)，其将另外的第一胆甾型液晶材料(402)封闭在所述另外的第一层(414)和另外的取向层(460)之间，从而修改不连续液晶元件(110)的第一子集；以及

通过使不连续液滴的另外的第二子集暴露于另一刺激源，用于使每个液滴的另外的第二聚合物前体(424)聚合为另外的第二不连续聚合物层(434)，其将另外的第二胆甾型液晶材料(422)封闭在所述另外的第二层(434)和另外的取向层(460)之间，从而修改不连续液晶元件(130)的第二子集。

9.权利要求8的方法，该方法进一步包括将另外的第二电极结构(52)淀积在另外的第一和另外的第二不连续聚合物层(414；434)上的步骤。

10.前面权利要求中的任一权利要求的方法，进一步包括使用光吸收涂层(24)来覆盖多个不连续的液晶元件的步骤。

11.一种多色液晶显示设备(1、4)，包括：

载体(10)表面上的多个不连续的液晶元件(110；130、150)，该多个不连续的液晶元件至少包括第一子集和第二子集，来自第一子集的每个液晶元件(110)包括第一不连续聚合物层(114)，其将用于同具有可见光谱的第一部分中的波长的光相互作用的第一胆甾型液晶材料(102)封闭在所述第一层(114)和载体表面之间；并且

来自第二子集的每个液晶元件(130)包括第二不连续聚合物层(134)，其将用于同具有可见光谱的第二部分中的波长的光相互作用的第二胆甾型液晶材料(122)封闭在所述第二层(134)和载体表面之间。

12.权利要求11的多色液晶显示设备(1、4)，其中载体表面包括电极结构(12)。

13.权利要求11或12的多色液晶显示设备(1、4)，其中载体表面包括取向层(14)。

14.权利要求11、12或13的多色液晶显示设备(1、4)，其中多色液晶显示设备进一步包括壁结构(202)的图案，用于在载体表面上创建多个镶边区域；来自多个不连续的液晶元件的液晶元件(110、130、150)占据该镶边区域。

15.权利要求10、11或12的多色液晶显示设备(1、4)，其中多个不连续的液晶元件(110、130、150)借助于载体表面上的非润湿区域(302)相互分离。

16.权利要求11～15中的任一权利要求的多色液晶显示设备(4)，其中：

多个不连续的液晶元件包括另外的取向层(460)，其覆盖各个第一聚合物层(114)和各个第二聚合物层(134)；

来自第一子集的每个液晶元件(110)进一步包括另外的第一聚合物层(414)，其将另外的第一胆甾型液晶材料(402)封闭在另外的第一聚合物层(414)和另外的取向层(460)之间；并且

来自第二子集的每个液晶元件(130)进一步包括另外的第二不连续聚合物层(434)，其将另外的第一胆甾型液晶材料(422)封闭在另外的第二聚合物层(434)和另外的取向层(460)之间。

17.权利要求16的多色液晶显示设备(4)，其中：

第一胆甾型液晶材料(102)具有第一螺距，并且另外的第一胆甾型液晶材料(402)具有另外的第一螺距，第一螺距和另外的第一螺距具有相反的符号并且具有基本上相同的幅度；并且

第二胆甾型液晶材料(122)具有第二螺距，并且另外的第二胆甾型液晶材料(422)具有另外的第二螺距，第二螺距和另外的第二螺距具有相反的符号并且具有基本上相同的幅度。

18.权利要求16的多色液晶显示设备(4)，其中：

载体(10)至少基本上是透明的；

另外的第一胆甾型液晶材料(402)适于同具有可见光谱的另外第一部分中的波长的光相互作用；并且

另外的第二胆甾型液晶材料(422)适于同具有可见光谱的另外的第二部分中的波长的光相互作用。

19.权利要求11～18中的任一权利要求的多色液晶显示设备(1、4)，其中第一和第二不连续聚合物层(114；134)承载另外的电极结构(32)。

20.权利要求11～19中的任一权利要求的多色液晶显示设备(1、4)，其中另外的第一和另外的第二不连续聚合物层(414；434)承载另外的第二电极结构(52)。

21.权利要求11～20中的任一权利要求的多色液晶显示设备(1、4)，其中多个不连续的液晶元件(110；130、150)由光吸收涂层(24)覆盖。

22.权利要求11～21中的任一权利要求的多色液晶显示设备(1、4)，其中载体(10)是柔性的。

23.权利要求11～22中的任一权利要求的多色液晶显示设备(1、4)，其中多个不连续的液晶元件(110；130、150)覆盖载体表面的预定义部分。

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