CN103278922B - 具有恐水挡墙的电湿润元件 - Google Patents

Abstract

一种具有恐水挡墙的电湿润元件，包含一具有一基面的基座、一封装座、一恐水挡墙，及一封置在密闭空间中的液体，特别的是，该恐水挡墙具有一直接形成在该基面上的围绕壁及一形成在该围绕壁及基面的恐水层，利用直接在该基座上先形成围绕壁后再于该围绕壁上形成恐水层所制得的恐水挡墙，可有效增加恐水挡墙与基座的密着性，并简化电湿润元件的制程。

Description

具有恐水挡墙的电湿润元件

本申请是分案申请，原申请的申请日为2010年9月27日，申请号为201010292972.4，发明创造名称为具有恐水挡墙的电湿润元件及其制作方法。

技术领域

本发明涉及一种电湿润光电元件，特别是涉及一种具有恐水挡墙的电湿润(electrowetting)元件。

背景技术

电湿润技术是通过控制电压来改变被包围的液体的表层电性，从而控制液体形态的变化。电湿润技术可利用在例如显示器、光学凹/凸流体透镜、生医芯片等产品中。

参阅图1，目前的电湿润显示器元件包含一基座11，具有一本体112、一形成在该本体112表面的导电层113、一形成在该导电层113上的介电绝缘层114，与一基面111、一与该基座11电连接且共同界定出一容纳该基面111的密闭空间12的封装座13、一设置在该基面111上的恐水层14、一设置在该恐水层14上而与该恐水层14共同形成可容置液体的容槽16的框形挡墙15，及一封置在该容槽16中的液体17，该液体17具有一容存于该容槽16的第一溶液171与一位于该第一溶液171上的第二溶液172。

该封装座13具有一顶电极131，该顶电极131可与该基座11相互配合提供电能，利用电压的控制，让容置于该容槽16内的液体17与构成该恐水层14的疏水材料间的表面电性变化，进而控制该液体17的形态变化；例如，以上述显示器用的电湿润元件为例，该第一溶液171为一有色油性油墨，该第二溶液172为水，当没有施加电压时，该第一溶液171与该疏水性恐水层14的接触面会形成弧状液滴，如图1所示；当施加电压时，会改变该第一溶液171与该恐水层14之间的表面电性，而使得该第一溶液171与该恐水层14接触面的张力产生改变，结果是原来的平衡静止状态不再稳定，原本呈弧状液滴状态的第一溶液171会被第二溶液172挤压移至旁边，而形成像素的变化，如图2所示。

上述电湿润元件的制作方式包含一准备步骤、一恐水层形成步骤、一挡墙形成步骤，及一灌注封装步骤。

首先进行该准备步骤，准备一具有一基面111的基座11，该基座11具有一本体112、一形成在该本体112表面的导电层113，及一形成在该导电层113上的介电绝缘层114，其中，该介电绝缘层114表面即为该基面111。

接着进行该恐水层形成步骤，在该基面111上形成一层恐水层14。

再进行该挡墙形成步骤，于该恐水层14上形成一与该基面111共同界定出一容槽16的挡墙15。

接着进行该灌注封装步骤，将一可与该基座11配合提供电能的封装座13与该基座11电连接，形成一密闭空间12并将一液体17封置于该密闭空间12，制得该电湿润元件。

但是，受限于目前电湿润元件的制造方法，以及目前应用于电湿润元件中的恐水层14的疏水性化合物皆由含氟的高分子聚合物或含氟的高分子衍生物，例如：铁氟龙、铁氟龙衍生物等疏水性材料构成，由于含氟的高分子聚合物或含氟的高分子衍生物等相关材料的表面张力极小，因此直接在恐水层14上直接形成挡墙15时会出现密着性不好的问题。

因此，为了要顺利在该恐水层14上形成密着性能较好的挡墙15，目前会在该挡墙形成步骤之前进行一改质步骤，将该恐水层14的表面进行永久性或暂时性的表面改质，例如：以电浆处理、照射紫外光、或以化学溶剂浸泡等处理方式，以顺利在该经改质后的恐水层14表面形成密着性能较好的挡墙15。

然而，前述的改质制程不仅繁复，增加制作成本，且该经过改质的恐水层14，在后续制成元件时较容易会产生元件可靠度(reliability)的问题；另外，当运用于显示器元件时，该第一溶液171在接触该恐水层14时，会形成如图1所示，两端点厚度较小，中间厚度较大的液滴，而所述液滴由于两端点的厚度较小，因此，在端点处会有漏光的情形产生，而容易造成对比度不足的问题。

因此，如何提升电湿润元件的可靠度，降低制作成本，一直是此技术领域者不断努力改善的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制程简单且可有效提升恐水挡墙密着性的一种具有恐水挡墙的电湿润元件。

于是，本发明一种具有恐水挡墙的电湿润元件，包含一具有一基面的基座、一与该基座连接且共同界定出一容纳该基面的密闭空间的封装座、一恐水挡墙，及容置于该密闭空间中的液体，该基座与该封装座可配合提供电能，令该液体在受到该基座与该封装座配合提供的电能时产生形态变化，该恐水挡墙形成在该基面，包括一将该基面圈围出一底区的围绕壁，及一具有疏水性的恐水层，该围绕壁具有一顶面及一内壁面，且该恐水层连续地形成在该内壁面与该基面的底区上。

本发明所述的该恐水层对应形成在该内壁面与该底区表面，且该恐水挡墙界定出一可供容纳液体的容槽。

本发明所述的具有恐水挡墙的电湿润元件，该围绕壁与该底区共同界定出一槽区，且该恐水层填满该槽区。

本发明所述的具有恐水挡墙的电湿润元件，其中，该恐水挡墙还包括一形成于该围绕壁的顶面的增高壁。

本发明所述的具有恐水挡墙的电湿润元件，该增高壁的宽度不大于该围绕壁的宽度。

本发明所述的具有恐水挡墙的电湿润元件，该增高壁的宽度大于该围绕壁的宽度。

本发明的有益效果在于：利用直接在该基座上先形成围绕壁再于该围绕壁形成恐水层制得的恐水挡墙，不仅可避免现有的挡墙因直接形成在恐水层上造成的密着性不佳的问题，也不需为了改善挡墙与该恐水层的密着问题而对该恐水层进行繁杂的改质制程，不仅制程简单，可有效增加恐水挡墙的密着性，并简化电湿润元件的制程。

附图说明

图1是一种以往显示器的电湿润元件的结构，且为未施加电压时的剖视示意图；

图2是辅助说明图1的电湿润元件施加电压时的剖视示意图；

图3是一剖视示意图，说明本发明具有恐水挡墙的电湿润元件的第一较佳实施例，处于未施加电压状态的具有恐水挡墙的电湿润元件；

图4是一剖视示意图，说明本发明具有恐水挡墙的电湿润元件的顶电极直接盖设在恐水挡墙顶部；

图5是一剖视示意图，辅助说明图3，说明该第一较佳实施例的该恐水挡墙包括有一增高壁；

图6是一剖视示意图，辅助说明图3中该恐水挡墙的增高壁的另一态样，且该电湿润元件处于施加电压状态；

图7是一剖视示意图，说明本发明具有恐水挡墙的电湿润元件的第二较佳实施例处于未施加电压的状态；

图8是一剖视示意图，说明该第二较佳实施例处于施加电压的状态。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图3，本发明具有恐水挡墙的电湿润元件的第一较佳实施例，如图3中所示，该电湿润元件可应用在液态透镜、显示器等不同的用途，在此，将该电湿润元件以应用于显示器为例作说明，但是本发明的应用并不以此为限。

图3所示为该具有恐水挡墙的电湿润元件处于未施加电压的状态，其包含一具有一基面21的基座2、一与该基座2电连接且共同界定出一容纳该基面21的密闭空间25的封装座3、一设置在该基面21上而与该基面21共同配合形成一容槽26的恐水挡墙4，及一容置在该容槽26中的液体5。

该基座2具有一透明的本体22、一形成在该本体22表面的导电层23，及一形成在该导电层23上的介电绝缘层24，该介电绝缘层24表面即为该基座2的基面21。由于该导电层23及该介电绝缘层24的材料及组成为本领域的技术人员所熟知且非本发明的技术重点，因此，不再赘述，本实施例中该导电层23及该介电绝缘层24分别由氧化铟锡及氮化硅为材料所构成，且该介电绝缘层24的上表面即为该基面21。

该恐水挡墙4形成在该基面21，具有一呈封闭框型的围绕壁41及一恐水层42，该围绕壁41具有一顶面411及一内壁面412，并与该基面21共同圈围界定出一底区211，该恐水层42连续地形成在该内壁面412及该底区211，且该恐水档墙4界定出一可容纳液体5的容槽26。

具体地说，该围绕壁41选自感光型光阻材料，例如：正型光阻材料、负型光阻材料(一般光阻、黑色树脂(Blackmatrix)、厚膜光阻)，及非感光型材料，例如，金属材料、压克力系高分子材料，或聚亚酰胺系高分子材料，该恐水层42为含氟的高分子聚合物、含氟的高分子衍生物，或其中一组合，本较佳实施例中，该围绕壁41选自负型光阻材料，且该恐水层42选自铁氟龙。

该封装座3与该基座2共同界定出一容纳该基面21的密闭空间25，具有一用于与该基座2电连接，并可相互配合提供电能的顶电极31，此外，要说明的是，该顶电极31也可视制程及应用而直接盖设在该恐水挡墙4的顶部，形成如图4所示的结构。

该液体5容置在该密闭空间25中，具有第一溶液51及第二溶液52，当运用于不同用途时，该第一溶液51、第二溶液52可选自不同液体；于本较佳实施例中，该第一溶液51选自有色油性油墨，该第二溶液52选自导电液体；当未通电压时，该第一溶液51容置于该容槽26中并与该底区211接触，该第二溶液52位于该第一溶液51上，当电压改变时，通过控制电压使容纳在该密闭空间25内的液体5及该介电绝缘层24的表面电性改变，破坏该液体5及该介电绝缘层24原本处于平衡态的表面张力，进而控制第一溶液51的形态变化，可令该第一溶液51朝向该恐水挡墙4的一侧聚缩，或是朝向该恐水挡墙4四周分散，于本实施例中均以该第一溶液51朝向该恐水挡墙4的一侧聚缩为例作说明。

另外，由于该恐水层42连续地形成在该底区211及该内壁面412上，因此当未施加电压时，容置在该密闭空间25内的第一溶液51的两侧端由于与该恐水层42间表面张力的作用，因此会形成如图3所示两端厚度较大的状态，而可避免一般因恐水层仅位于第一溶液底面，因此会导致第一溶液两侧端厚度较小，中间厚度较大，而在端点处会有漏光的情形产生，容易造成对比度不足的问题。

上述该具有恐水挡墙的电湿润元件，在配合以下该具有恐水挡墙的电湿润元件的制作方法的说明后当可更加清楚明白。

本发明电湿润元件的制作方法包含一准备步骤、一恐水挡墙形成步骤，及一灌注封装步骤。

参阅图3，首先，进行该准备步骤，在一由玻璃构成的透明的本体22表面依序形成一由铟锡氧化物(IndiumTinOxide，ITO)构成，厚度实质为的导电层23，及一由氮化硅构成，厚度实质为的介电绝缘层24，得到一具有该本体22、导电层23，及介电绝缘层24的基座2，且该介电绝缘层24的上表面即为该基座2的基面21。

接着，进行该恐水挡墙形成步骤，在该基面21上形成一界定出一容槽26的恐水挡墙4。

更具体的说，该恐水挡墙形成步骤包含下列三个子步骤。

首先，进行第一子步骤，形成一将该基面21圈围出一底区211的围绕壁41，该围绕壁41具有一顶面411及一内壁面412。

其详细制作方法是在该基面21涂布一层负型光阻材料(压克力系列负型光阻，制造商:JSR，商品名:THB-120N)，经曝光、显影步骤后在该基面21上形成该围绕壁41，由于上述形成该围绕壁41的制程方式及材料选择是在半导体相关技术领域非常成熟且通用的制程技术，因此，不再多加赘述。

接着，进行第二子步骤，在该围绕壁41及底区211形成一由疏水性化合物构成的恐水层体。

较佳地，该恐水层体可经由旋转涂布(spincoating)、浸布涂布(dipping)、淋幕涂布(curtaincoating)等方式形成，于本方法中，是以旋转涂布(spincoating)方式在该围绕壁41及底区211表面，形成一由铁氟龙构成的恐水层体。

然后，进行第三子步骤，将对应形成在该围绕壁41的顶面411的恐水层体移除令该围绕壁41的顶面411裸露，恐水层体留存的部分即形成该恐水层42。

该恐水层体可通过机械研磨、化学机械研磨、激光，或蚀刻等方式移除，于本方法中是将对应形成在该围绕壁41顶面411的恐水层体通过机械研磨方式移除，令该围绕壁41的顶面411裸露出，剩余未移除的恐水层体即为该恐水层42，即可制得具有该恐水层42与围绕壁41的恐水挡墙4，且该恐水挡墙4界定出一可容纳液体5的容槽26。

最后进行该灌注封装步骤，将一可与该基座2配合提供电能的封装座3与该基座2电连接，形成一密闭空间25，并将具有第一溶液51及第二溶液52的液体5封置于该密闭空间25中，该第一溶液51位于该容槽26中，且该第二溶液52位于该第一溶液51上，即制得该电湿润元件。

利用直接在该基座2表面形成围绕壁41后再于该围绕壁41上形成恐水层42所制得的恐水挡墙4，不仅可避免现有挡墙因直接形成在恐水层上造成的密着性不佳的问题，也不需为了挡墙要直接形成在该恐水层上，与该恐水层的密着问题，而对该恐水层进行繁杂的改质制程，不仅制程简单，且可有效增加恐水挡墙的密着性。

参阅图5，附带说明的是，上述该恐水挡墙形成步骤，可更进一步包含一形成在该第三子步骤之后的第四子步骤，该第四子步骤是在该裸露出的围绕壁41顶面411形成一由该顶面411向上延伸的增高壁43，由于该增高壁43的构成材料与制作方法和该围绕壁41大致相同，因此，在此不再多加赘述，于本方法中是先在该围绕壁41涂布一层正型光阻材料，接着利用该围绕壁41以背面曝光自立对准(self-align)方式及显影后，即可在该围绕壁41顶面411形成该增高壁43，而制得如图5所示的电湿润元件。当然，该第四子步骤的实施不以本发明的公开为限，也可以在第二子步骤或第三子步骤之前实施，相应的步骤调整不再赘述。

该增高壁43可用于扩充该容槽26的空间，以预防、避免容置于该容槽26中的第一溶液51在形态变化时溢过该恐水挡墙4，而造成该第一溶液51体积分布产生变化导致不同容槽26间的第一溶液51彼此接触。

另外，值得一提的是，上述该增高壁43的宽度可大于、小于或等于该围绕壁41的宽度，借该围绕壁41及该增高壁43之间宽度差所产生的空间而可配合储存液态物质，以增加开口率，而可增加对比度。参阅图6，为该增高壁43的宽度小于该围绕壁41宽度的情形，视角为由该基座2方向看出，当电压变化时，第一溶液51会向一边聚缩，而因围绕壁41及该增高壁43之间宽度差所产生的空间则可用于容纳该聚缩的第一溶液51，使得该电湿润元件的开口率增加，进而增加该电湿润元件的对比度及提升分辨率。

本发明具有恐水挡墙的电湿润元件的第二较佳实施例，可制作如图7中所示，该电湿润元件可应用在液态透镜、显示器等不同用途，在此，将该电湿润元件以应用于液态透镜为例作说明，但是本发明的应用并不以此为限。

参阅图7，为该具有恐水挡墙的电湿润元件处于未施加电压的状态，其包含一具有一基面21的基座2、一与该基座2电连接且共同界定出一容纳该基面21的密闭空间25的封装座3、一设置在该基面21上的恐水挡墙4，及一容置在该密闭空间25中的液体5。

该基座2具有一透明的本体22、一形成在该本体22表面的导电层23，及一形成在该导电层23上的介电绝缘层24，由于该导电层23及该绝缘层24的材料及组成为本领域的技术人员所熟知且非本发明的技术重点，因此不再多加赘述，于本实施例中，该导电层23及该绝缘层24分别由氧化铟锡及氮化硅为材料所构成，且该介电绝缘层24的上表面即为该基面21。

该恐水挡墙4形成在该基面21，具有一呈封闭框型的围绕壁41、一恐水层42，及一增高壁43，该围绕壁41具有一顶面411及一内壁面412，并与该基面21共同圈围界定出一底区211，且该围绕壁41与该底区211共同界定出一槽区27，该恐水层42填满该槽区27，且该围绕壁41的顶面411与该恐水层42的表面共同配合形成一共平面，该增高壁43形成在该围绕壁41顶面411，且该恐水挡墙4界定出一可容纳液体的容槽28。

该封装座3与该基座2电连接，具有一用于与该基座2电连接，并可相互配合提供电能的顶电极31，并与该基座2共同界定出一容纳该基面21的密闭空间25。

该液体5容置在该容槽28中，具有一第一溶液53及一第二溶液54，该第一溶液53位于下方与该恐水层42表面接触，该第二溶液54位于该第一溶液53表面，于本较佳实施例中，该第一溶液53选自绝缘液体，该第二溶液54选自导电液体且该第一溶液53、第二溶液54彼此互不相溶。

配合参阅图8，图8为图7经施加电压后的态样，通过控制电压使容纳在该容槽28内的第一溶液53、第二溶液54，及该介电绝缘层24的表面电性改变，破坏该液体5及介电绝缘层24原本处于平衡态的表面张力，进而控制该液体5的形态变化。

上述该具有恐水挡墙的电湿润元件，在配合以下具有恐水挡墙的电湿润元件的第二较佳实施例的制作方法说明后当可更加清楚明白。

本发明具有恐水挡墙的电湿润元件的第二较佳实施例的制作方法与材料组成与该第一较佳实施例的方法大致相同，包含一准备步骤、一恐水挡墙形成步骤，及一灌注封装步骤，不同之处在于该恐水挡墙形成步骤。

于该恐水挡墙形成步骤包含下列四个子步骤。

参阅图7、图8，首先，进行该第一子步骤，形成一将该基面21圈围出一底区211的围绕壁41，该围绕壁41具有一顶面411及一内壁面412，并与该基面21共同圈围界定出一底区211，且该围绕壁41与该底区211共同界定出一槽区27。

接着，进行该第二子步骤，形成一由疏水性化合物构成并填满上述槽区27的恐水层体。

然后，进行该第三子步骤，将对应形成在该围绕壁41的顶面411，及高于该顶面411的该恐水层体移除，令该顶面411裸露出，剩余未被移除的恐水层体即形成该恐水层42，且该顶面411与该恐水层42的表面共同配合形成一共平面。

最后，进行该第四子步骤，在该裸露出的围绕壁41顶面411形成一由该顶面411向上延伸的增高壁43，而可制得一如图7所示，具有该围绕壁41、恐水层42及增高壁43的恐水挡墙4。

由以上说明可知，本发明利用直接在基座2上先形成围绕壁41后再于该围绕壁41上形成恐水层42制得的恐水挡墙4，可避免现有挡墙因直接形成在恐水层上造成的密着性不佳的问题，也不需为了改善挡墙与该恐水层的密着问题而对该恐水层进行改质，不仅制程简单，且可有效增加恐水挡墙的密着性，另外，可再借增高壁43的形成，提供给该电湿润元件更大的液体容置空间，以预防、避免容置于该容槽26（28）中的液体5在形态变化时溢过该恐水挡墙，而造成液体体积分布产生变化，或容槽26（28）间的第一溶液51（53）彼此接触产生污染，再利用围绕壁41及增高壁43之间的宽度差所产生的空间，配合储存液态物质，以增加入射光入射面积而可增加对比度，且利用恐水层42及围绕壁41的高度的调整而可得到适用于不同领域的电湿润元件。

Claims (5)

1.一种具有恐水挡墙的电湿润元件，包含一具有一基面的基座、一与该基座连接且共同界定出一容纳该基面的密闭空间的封装座、一恐水挡墙，及容置于该密闭空间中的液体，该基座与该封装座会配合提供电能，令该液体在受到该基座与该封装座配合提供的电能时产生形态变化，其特征在于：该恐水挡墙形成在该基面，包括一将该基面圈围出一底区的围绕壁，一具有疏水性的恐水层，及一增高壁，该围绕壁具有一顶面及一内壁面，且该恐水层连续地形成在该内壁面与该基面的底区上，该增高壁形成于该围绕壁的顶面，且该增高壁的疏水性小于该恐水层的疏水性，该液体包括一第一溶液及一第二溶液，该第一溶液是选自有色油性油墨，该第二溶液是选自导电液体，未通电压时该第一溶液与该底区接触，该第二溶液是位于该第一溶液上。

2.根据权利要求1所述的具有恐水挡墙的电湿润元件，其特征在于：该恐水层对应形成在该内壁面与该底区表面，且该恐水挡墙界定出一可供容纳液体的容槽。

3.根据权利要求2所述的具有恐水挡墙的电湿润元件，其特征在于：该围绕壁与该底区共同界定出一槽区，且该恐水层填满该槽区。

4.根据权利要求1所述的具有恐水挡墙的电湿润元件，其特征在于：该增高壁的宽度不大于该围绕壁的宽度。

5.根据权利要求1所述的具有恐水挡墙的电湿润元件，其特征在于：该增高壁的宽度大于该围绕壁的宽度。