CN103955053B - 一种通过压印制备电润湿显示单元的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，通过在疏水介质层上沉积一层阻挡层，在阻挡层上涂覆一层亲水介质层，因为有阻挡层的存在，在亲水介质层上制备围堰图案时不会对下部的疏水介质层产生影响，因此，本发明可以选择压印技术制备围堰图案，并可以采用性能更佳的亲水介质层材料。本发明具有成本低、制造的电润湿显示单元质量好、亲水介质层材料选择多样、能实现电润湿技术在从小尺寸显示到大尺寸显示以及柔性显示等各方面的应用的优点。

Description

一种通过压印制备电润湿显示单元的方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种制备电润湿显示单元的方法，具体地讲，是一种通过压印制备电润湿显示单元的方法。

背景技术

显示技术已经成为现代社会人们获得信息的重要途径之一。当前液晶显示技术占据了显示的主流地位，而造价更低，显示真实，能耗更小的下一代显示技术受到了人们的日益关注。

电润湿现象是指通过调整施加电压调控液体的润湿过程。利用电润湿技术的显示技术由于其更低的能耗，在低温等极端环境下更加稳定的特性，更加明亮和丰富的显示效果，并且与现有的液晶生产技术兼容，成为下一代显示技术的有利竞争者。

电润湿显示主要通过在疏水表面制备有序的亲水围堰图案，油滴吸附在围堰所形成的显示单元内的疏水介质表面，在油滴上方通过围堰添加一层水。通过施加在疏水介质表面下电介质层上的电压，影响油滴的收缩和铺展，从而导致显示单元内显示面积的变化而产生显示效果。其核心工艺是在疏水介质表面沉积一层亲水介质层，并利用光刻技术在亲水介质层中形成各种图案的围堰有序阵列。

专利号：201310166697.5公开了一种PCB板上电润湿显示单元及其制备方法，这种制备方法很好地阐述了如何利用光刻技术制备电润湿显示单元。

然而光刻技术在电润湿显示单元制备中的应用存在以下不足：

1、光刻设备大都非常昂贵，制造过程投资很高；

2、光刻工艺限制了亲水介质层只能是光刻胶，这就极大的限制了亲水介质可选择的范围，例如通常都选择SU-8光刻胶，非常昂贵，造成成本很高，同时无法有效的通过选择性能更加优异的亲水介质层以更有效的改善电润湿显示单元的显示效果；

3、光刻胶涂覆后通常需要烘烤，而对于很多柔性衬底来说，则存在潜在的破坏性；

4、柔性衬底在操作中可能引起褶皱和起伏，并不适合光刻工艺。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种成本低、制造的电润湿显示单元质量好、亲水介质层材料选择多样、能实现电润湿技术在从小尺寸显示到大尺寸显示以及柔性显示等各方面的应用的通过压印制备电润湿显示单元的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，包括以下步骤：

步骤一、在导电衬底上涂布疏水介质层；

步骤二、在疏水介质表面沉积一层阻挡层；

步骤三、在阻挡层上涂覆一层亲水介质层；

步骤四、通过压印设备将亲水介质层压印出有序的围堰图案；

步骤五、将围堰图案里残留的亲水胶层通过等离子体气氛刻蚀清除；

步骤六、利用与阻挡层相适配的腐蚀剂腐蚀清除阻挡层，制得电润湿显示单元。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的步骤一中的疏水介质层为CYTOP疏水层。

上述的步骤二中的阻挡层为无机氧化物或金属。

上述的无机氧化物为二氧化硅，所述的金属为铜。

上述的步骤三中的亲水介质层为SU-8胶层或PMMA胶层。

上述的步骤三与步骤四之间还设有固化亲水介质层步骤：将亲水介质层进行烘烤加热，然后将亲水介质层曝光至固化。

上述的固化亲水介质层步骤中烘烤加热温度为50℃至100℃，时间为60秒至300秒；所述的亲水介质层曝光时间为1分钟至3分钟。

上述的步骤四中对亲水介质层压印方式为先加压再加热，压强不低于5兆帕，加热温度为90℃至110℃。

上述的步骤五中的等离子体为氧气等离子体。

上述的步骤六中的腐蚀剂为氢氟酸。

与现有技术相比，本发明通过在疏水介质层上沉积一层阻挡层，在阻挡层上涂覆一层亲水介质层，因为有阻挡层的存在，在亲水介质层上制备围堰图案时不会对下部的疏水介质层产生影响，因此，本发明可以选择压印技术制备围堰图案，同时可以选择的亲水介质层材料更多样。相比于光刻技术，压印技术使用的设备较为便宜，制造过程成本也较低，亲水介质层材料可以选择光刻技术必须使用的SU-8光刻胶，也可以选择其他的胶，例如PMMA胶。在光刻工艺中，柔性衬底在操作中可能引起褶皱和起伏，并不适合光刻工艺。光刻工艺在使用范围上存在一定的局限性。光刻工艺通常需要在暗室中进行，而压印则不需要特殊的工作环境。此外，采用压印技术选择合适的胶体材料，可以避免光刻胶所必须的烘烤固化工艺，防止烘烤对柔性衬底的伤害。并且，光刻技术由于设备的限制，无法制备大尺寸的样品，而采用压印技术则没有这个问题。

综上，本发明解决技术问题的效果：

1.克服了传统光刻工艺昂贵设备的需求，降低了投资成本；

2.克服了光刻工艺对亲水介质是光刻胶的要求，扩大了亲水介质层材料的选择范围，不仅可以有效的降低成本，同时可以选择性能更加优异的材料以改善显示效果；

3.克服了光刻工艺在柔性衬底上的限制，可以高效的在柔性衬底上制备有序图案，促进了电润湿显示技术在柔性显示上的应用；

4.光刻技术由于设备的限制，无法制备大尺寸的样品。通过压印技术可以实现大尺寸显示设备的制备，有助于电润湿显示技术在户外显示的应用；

5.压印技术通常会有残留层，一般通过等离子气氛处理，这样会造成下面疏水介质表面的破坏。本发明通过在疏水介质层表面先沉积一层阻挡层，可以有效的阻止等离子气氛处理过程中对疏水层表面的破坏。

附图说明

图1为本发明第一实施例中SU-8胶压印后表面结构的扫描电镜图；

图2为本发明第一实施例中等离子气氛刻蚀后的截面SEM电镜图；

图3为本发明第二实施例中PMMA胶压印后表面结构的扫描电镜图。

具体实施方式

以下对本发明的实施例作进一步详细描述。

图1至图3所示为本发明的结构示意图。

第一实施例：

步骤一、在导电衬底上制备CYTOP疏水层；

步骤二、利用溅射方法在CYTOP疏水层上制备一层厚度约100纳米的二氧化硅薄膜；

步骤三、在二氧化硅薄膜表面涂SU-8胶，转速7千转/分钟,涂胶厚度8.5微米左右。

步骤四、将所涂SU-8胶在60度下烘烤，时间1到1.5分钟。

步骤五、曝光2分钟固化SU-8胶。

步骤六、对SU-8胶进行压印，模式“先压后热”，加热温度100度，压强5兆帕以上。保压保温时间各5分钟。制得的样品如图1所示。

步骤七、采用氧气等离子体刻蚀SU-8胶残余层，为了确保残留层被彻底清除，实际刻蚀时间要稍长于估计的残胶厚度所需刻蚀的时间，在氧气等离子体刻蚀SU-8胶残余层同时，SU-8胶制备的围堰图案也会受到影响，但是围堰图案的厚度远大于残留层厚度，因此围堰图案受到的影响可以忽略不计。如图2所示，图中白色那一条就是二氧化硅层。

步骤八、利用氢氟酸溶液腐蚀二氧化硅阻挡层，通过腐蚀时间控制，可以将暴露的二氧化硅阻挡层腐蚀干净，而处于围堰图案下的二氧化硅则保留下来，并用清水清洗干净。

步骤九、制备得到的样品用于进一步电润湿显示单元的制备。

第二实施例：

步骤一、在导电衬底上制备CYTOP疏水层；

步骤二、利用溅射方法在CYTOP疏水层上制备一层厚度约100纳米的二氧化硅薄膜；

步骤三、在二氧化硅薄膜表面涂PMMA胶，转速7千转/分钟,涂胶厚度8.5微米左右。

步骤四、将涂PMMA胶在60到90度下烘烤，时间1到5分钟。

步骤五、曝光2分钟固化PMMA胶。

步骤六、对PMMA胶进行压印，模式“先压后热”，加热温度100度，压强5兆帕以上。保压保温时间各5分钟。制得的样品如图3所示。

步骤七、采用氧气等离子体刻蚀PMMA胶残余层，为了确保残留层被彻底清除，实际刻蚀时间要稍长于估计的残胶厚度所需刻蚀的时间。

步骤八、利用氢氟酸溶液腐蚀二氧化硅阻挡层，通过腐蚀时间控制，可以将暴露的二氧化硅阻挡层腐蚀干净，而处于围堰图案下的二氧化硅则保留下来，并用清水清洗干净。

步骤九、制备得到的样品用于进一步电润湿显示单元的制备。

第三实施例：

步骤一、在导电衬底上制备CYTOP疏水层；

步骤二、在CYTOP疏水层上制备一层厚度约100纳米的铜膜；

步骤三、在二氧化硅薄膜表面涂SU-8胶，转速7千转/分钟,涂胶厚度8.5微米左右。

步骤四、将涂SU-8胶在50℃至70℃下烘烤，时间1到1.5分钟。

步骤五、曝光1分钟至3分钟固化SU-8胶。

步骤六、对SU-8胶进行压印，模式“先压后热”，加热温度100度，压强5兆帕以上。保压保温时间各5分钟。

步骤七、采用氧气等离子体刻蚀SU-8胶残余层，为了确保残留层被彻底清除，实际刻蚀时间要稍长于估计的残胶厚度所需刻蚀的时间。

步骤八、利用氢氟酸溶液腐蚀铜膜，通过腐蚀时间控制，可以将暴露的铜膜阻挡层腐蚀干净，而处于围堰图案下的铜则保留下来，并用清水清洗干净。

步骤九、制备得到的样品用于进一步电润湿显示单元的制备。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤一、在导电衬底上涂布疏水介质层；

步骤二、在疏水介质表面沉积一层阻挡层；

步骤三、在阻挡层上涂覆一层亲水介质层；

步骤四、通过压印设备将亲水介质层压印出有序的围堰图案；

步骤五、将围堰图案里残留的亲水胶层通过等离子体气氛刻蚀清除；

步骤六、利用与阻挡层相适配的腐蚀剂腐蚀清除阻挡层，制得电润湿显示单元。

2.根据权利要求1所述的一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，其特征是：所述的步骤一中的疏水介质层为CYTOP疏水层。

3.根据权利要求1所述的一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，其特征是：所述的步骤二中的阻挡层为无机氧化物或金属。

4.根据权利要求3所述的一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，其特征是：所述的无机氧化物为二氧化硅，所述的金属为铜。

5.根据权利要求1所述的一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，其特征是：所述的步骤三中的亲水介质层为SU-8胶层或PMMA胶层。

6.根据权利要求5所述的一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，其特征是：所述的步骤三与步骤四之间还设有固化亲水介质层步骤：将亲水介质层进行烘烤加热，然后将亲水介质层曝光至固化。

7.根据权利要求6所述的一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，其特征是：所述的固化亲水介质层步骤中烘烤加热温度为50℃至100℃，时间为60秒至300秒；所述的亲水介质层曝光时间为1分钟至3分钟。

8.根据权利要求1所述的一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，其特征是：所述的步骤四中对亲水介质层压印方式为先加压再加热，压强不低于5兆帕，加热温度为90℃至110℃。

9.根据权利要求1所述的一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，其特征是：所述的步骤五中的等离子体为氧气等离子体。

10.根据权利要求4所述的一种通过压印制备电润湿显示单元的方法，其特征是：所述的步骤六中的腐蚀剂为氢氟酸。