CN104656246B - 电润湿显示基板及其制备方法、电润湿显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电润湿显示基板及其制备方法,和具有该基板的电润湿显示装置,本发明通过改进电润湿基板的制备工艺,采用两块支撑板分两步涂布,再贴合转移,避开了对疏水绝缘层进行热处理改变其疏水特性的步骤,保持了疏水绝缘层原始的疏水性质,提高了显示装置的良率和寿命。同时,由于是低表面能的亲水像素墙材料表面涂覆疏水绝缘材料,完全不存在附着力差的问题,可以克服传统的工艺中,在疏水绝缘层上涂布像素墙材料,结合力差,使用过程中像素墙和疏水绝缘层间容易出现缝隙,显示质量下降的问题。

Description

电润湿显示基板及其制备方法、电润湿显示装置
技术领域
本发明涉及电润湿显示技术领域;具体涉及一种电润湿显示基板及其制备方法,和包括该电润湿显示基板的装置。
背景技术
电润湿显示装置一般包括流体腔室和电极结构,其中流体腔室包含不导电的第一流体(烷烃、硅油)、导电的第二流体(水或盐溶液等),流体相互接触且不可混溶。如专利CN 102792207A等中描述了一种电润湿显示装置,它包括两个基板,在其中一个基板上设置有壁图案即像素墙,像素墙由光刻胶类物质(比如SU8)经光刻工艺得到,像素墙围成的像素格所形成的区域就是显示区域,电润湿显示装置就在这个显示区上产生显示效果。显示区域表面为疏水绝缘层,因其较强的疏水性,像素墙材料在其表面的涂布变的困难。现电润湿工艺中常采用反应离子刻蚀(RIE)等手段对疏水绝缘层进行预处理,使其表面变亲水,然后进行像素墙材料的涂布。得到图案化的像素墙后再对此疏水绝缘层通过加热的方式使其变回疏水,此即为传统的回流(reflow)过程。
因传统的工艺中,疏水绝缘层经过了疏水-亲水-再变疏水的两步处理,因此其表面性质能否真正全部的变回去存在很大风险。实际工艺中也发现,对疏水绝缘层经过了这两步处理的器件良率差,寿命低。
发明内容
针对上述问题,本发明结合低表面能材料涂覆铺展性强的特性,提出了一种电润湿显示屏前板的制备方法,采用两步涂布再贴合转移的方法,避开疏水绝缘层处理的步骤。
本发明解决其技术问题的解决方案是:一种电润湿显示基板的制备方法,包括以下步骤:
准备第一支撑板,在其上直接涂布一层像素墙材料,并曝光;在曝光后的像素墙材料之上设置疏水绝缘层A;
准备第二支撑板,在其上直接设置疏水绝缘层B;
将疏水绝缘层A和疏水绝缘层B相黏合;
去除第一支撑板;
对曝光后的像素墙材料进行显影。
优选地,所述第一支撑板的厚度为10-1000μm;进一步优选地,所述第一支撑板的厚度为50-100μm。
优选地,所述疏水绝缘层A和疏水绝缘层B黏合时,其中至少一层的溶剂残余量为5-20wt%,通过加压的方式使其相黏合;进一步优选地,所述的溶剂残余量为5-10wt%。
优选地,所述疏水绝缘层A或疏水绝缘层B厚度为200-800nm,黏合后得到的疏水绝缘层厚度为600-1000nm。
作为上述方案的进一步改进,为了保证基板的绝缘性能,所述第二支撑板和疏水绝缘层B之间还设有介电层。
优选地,所述介电层和疏水绝缘层B之间还设有胶粘材料层;以保证介电层和疏水绝缘层可以紧密结合。
优选地,蚀刻去除第一支撑板之前,对第一基板通过保护材料进行压边处理,以防止湿法蚀刻过程对如疏水绝缘层等的破坏。
本发明还提供了一种所述的电润湿显示基板的制备方法制备得到的电润湿显示基板。
进一步地 ,本发明还提供了一种电润湿显示装置,包括第一基板和第二基板,所述第一基板为本发明所述的电润湿显示基板;所述第二基板包括支撑板和封装胶框,第一基板和第二基板通过封装胶框密封,形成密闭的流体腔室,流体腔室内包含不导电的第一流体和导电的第二流体,流体相互接触且不可混溶。
本发明的有益效果是:本发明通过改进电润湿基板的制备工艺,采用两块支撑板分两步涂布,再贴合转移,避开了对疏水绝缘层进行反应离子刻蚀等处理改变其疏水特性的步骤,保持了疏水绝缘层原始的疏水性质,提高了良率和寿命。
同时,由于是低表面能的亲水像素墙材料表面涂覆疏水绝缘材料,不存在附着力差的问题,可以克服传统的工艺中,在疏水绝缘层上涂布像素墙材料,结合力差,使用过程中像素墙和疏水绝缘层间容易出现缝隙,显示质量下降的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然,所描述的附图只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的电润湿显示基板的制备工艺流程图 ;
图2是本发明的电润湿显示器件结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。本发明创造中的各个技术特征,在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
一种电润湿显示基板1的制备方法,参照图1,包括以下步骤:
1) 准备第一支撑板111,在其上直接涂布一层像素墙材料,并曝光;在曝光后的像素墙材料之上设置疏水绝缘层A 112。
第一支撑板111可以是刚性的,包括玻璃、硅片、金属板或其他可承载性固体材料;或者柔性的聚合物基板,比如PET、PI、PDMS、 PMMA基板等。
因第一支撑板111在后续工艺需被去除掉,因此其厚度一般控制在10-1000μm,更优为50-100μm。
由于像素墙13的上表面需要较高的亲水性以保证疏水的第一流体3不会跨过像素墙13流向周围像素格,也就是驱动跳墨现象。因此像素墙13材料可以为光敏材料或其他较为亲水的材料。像素墙13材料的涂布可以采用一步或多步法涂布,涂布方式可以但不限于丝网印刷(screen-printing)、旋涂(spin-coating)、滚涂(roller-coating)、狭缝涂布(slit-coating)、浸涂(dip-coating)、喷涂(spray-coating)、刮涂(blade-coating)等。形成的干膜厚度一般为2-50μm;涂布后烘烤成膜的温度和时间由其溶剂性质和像素墙厚度决定。
以负性光刻胶材料作像素墙13为例,进一步,对像素墙材料进行UV曝光,曝光量由光刻胶性质和膜厚决定。曝光的掩膜板如图1所示,一般为阵列结构,以得到阵列的像素墙13。
进一步,在像素墙材料膜表面涂布疏水绝缘层A 112并烘烤,例如杜邦公司的AF1600、AF1600X,AGC公司的Cytop,或者Solvay Plastics的Hyflon等材料。疏水绝缘层A 112膜厚为200-800nm。涂布方式可以但不限于丝网印刷(screen-printing)、旋涂(spin-coating)、滚涂(roller-coating)、狭缝涂布(slit-coating)、浸涂(dip-coating)、喷涂(spray-coating)、刮涂(blade-coating)等。
由于是在亲水的,即低表面能的像素墙13材料表面涂覆疏水绝缘材料,不存在附着力差的问题,可以克服传统的工艺中,在疏水绝缘层12上涂布像素墙材料,形成像素墙13,带来的结合力差,使用过程中容易导致像素墙13和疏水绝缘层12间出现缝隙,显示质量下降的问题。
2)准备第二支撑板121,在其上直接设置疏水绝缘层B 122。
第二支撑板121与第一支撑板111可以相同,即可以为硬质基板(如玻璃、硅、金属片等),也可以为柔性基板(PET、PI、PDMS、PMMA等聚合物材料)。
进一步地,第二支撑板121表面可以设有介电层,然后在介电层表面涂布疏水绝缘层B 122,以进一步提高得到的基板的绝缘性能。
介电层可以是氮化硅层、二氧化硅层、单晶硅层等,通过化学气相沉积等方法制备,具有例如200nm的薄膜厚度。
进一步地,如果疏水绝缘层不易粘附在第二支撑板121的介电层表面,可在第二支撑板121的介电层表面首先涂布一层胶粘材料,此胶粘材料可以为氟化硅烷等,进而在胶粘材料表面涂布疏水绝缘层B122。此胶粘材料的涂布方式可以但不限于真空镀膜(vacuum coating)、丝网印刷(screen-printing)、旋涂(spin-coating)、滚涂(roller-coating)、狭缝涂布(slit-coating)、浸涂(dip-coating)、喷涂(spray-coating)、刮涂(blade-coating)等。
疏水绝缘层B122的材料和涂布方式可以参照疏水绝缘层A 112,膜厚为200-800nm。
3)将第一支撑板111和第二支撑板121通过其表面的疏水绝缘层A 112和疏水绝缘层B 122相黏合。
可以通过在疏水绝缘层A 112和疏水绝缘层B 122表面印刷涂布或沉积溶剂材料,然后加压使疏水绝缘层A 112和疏水绝缘层B 122融合为一体得到疏水绝缘层12,实现黏合;或者,由于疏水绝缘层A 112和疏水绝缘层B 122涂布后都要经过烘烤成膜,可以使其中至少一个疏水绝缘层涂布后的烘烤过程略欠一点,即残留一点溶剂;优选地,溶剂残留量控制在5-20wt%,更优为5-10wt%;可以选择两层都有溶剂残留,也可以选择只有其中一层有溶剂残留,以利于后期的黏合。
黏合后可以对得到的基板进行适当烘烤,得到的黏合后的疏水绝缘层12总厚度控制在600-1000nm之间。
4)去除第一支撑板111。
若第一支撑板111为有机材料,如PET、PI、PMMA、PDMS等聚合物材料,可以通过反应离子刻蚀(RIE)、感应耦合等离子体刻蚀(ICP)等物理方法去除。
若第一支撑板111为无机材料,如玻璃、硅片、Al板等则可以采用HF酸、强碱KOH等化学湿法蚀刻方法。同时,为防止湿法蚀刻过程对疏水绝缘层12的破坏,可以在蚀刻前对基板进行压边处理,即采用保护材料将素墙材料、疏水绝缘层12及其第二支撑板121的层与层之间的相互结合的缝隙保护起来,避免显影剂渗入,破坏基板的连接结构。
5)对曝光后的像素墙材料进行显影。
由于像素墙材料已经进行过曝光,所以此步骤只需对其进行显影即可得到图案化的像素墙13。
如果所用像素墙材料的显影液为强碱,如KOH溶液,则可以采用强碱KOH溶液在湿法刻蚀去除无机材料第一支撑板111的同时也对像素墙材料进行显影,得到像素墙13,即步骤4)和5)同时进行。
显影后,对得到的基板1进行烘烤,烘烤温度和时间的选择需同时考虑像素墙13材料和疏水绝缘层12材料的性质。
本发明的制备方法,不仅适用于传统的刚性基板,也同样适用于柔性基板的制备。
进一步地,将本发明实施例得到的电润湿显示基板1进行封装,得到电润湿显示器件,如图2所示,所述电润湿装置包括第一基板1和第二基板2,所述第一基板为本发明实施例制备得到的电润湿显示基板1,所述第二基板2包括支撑板21和封装胶框22,第一基板1和第二基板通过封装胶框22封装密封,形成密闭的流体腔室,流体腔室内包含不导电的第一流体3和导电的第二流体4,流体相互接触且不可混溶;
其中第一流体3可以是如同十六烷的烷烃或硅油或者其混合物。第二流体4可以是水或诸如氯化钠水溶液的盐溶液。优选地,第二流体4是透明的,但也可以是彩色的、白色的或者黑色的吸收或反射性的液体。
第一流体3吸收至少一部分光谱,第一流体3对于一部分光谱可以是透射的,形成颜色过滤器。为了这个目的,第一流体3可以通过添加颜料微粒或染料被染色。可选地,第一流体3可以是黑色,即充分地吸收光谱的所有部分,或者反射。反射层可以反射整个可见光谱,使该层呈现为白色,或反射部分波长的光,使其有颜色。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电润湿显示基板的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
准备第一支撑板,在其上直接涂布一层像素墙材料,并曝光;在曝光后的像素墙材料之上设置疏水绝缘层A;
准备第二支撑板,在其上直接设置疏水绝缘层B;
将疏水绝缘层A和疏水绝缘层B相黏合;
去除第一支撑板;
对曝光后的像素墙材料进行显影。
2.根据权利要求1所述的电润湿显示基板的制备方法,其特征在于:所述第一支撑板的厚度为10-1000μm。
3.根据权利要求2所述的电润湿显示基板的制备方法,其特征在于:所述第一支撑板的厚度为50-100μm。
4.根据权利要求1所述的电润湿显示基板的制备方法,其特征在于:所述疏水绝缘层A和疏水绝缘层B黏合时,其中至少一层的溶剂残余量为5-20wt%,通过加压的方式使其相黏合。
5.根据权利要求4所述的电润湿显示基板的制备方法,其特征在于:所述的溶剂残余量为5-10wt%。
6.根据权利要求1所述的电润湿显示基板的制备方法,其特征在于:所述疏水绝缘层A或疏水绝缘层B厚度为200-800nm,黏合后得到的疏水绝缘层厚度为600-1000nm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电润湿显示基板的制备方法,其特征在于:所述第二支撑板和疏水绝缘层B之间还设有介电层。
8.根据权利要求7所述的电润湿显示基板的制备方法,其特征在于:所述介电层和疏水绝缘层B之间还设有胶粘材料层。
9.一种电润湿显示基板,其特征在于:采用上述任一项权利要求所述的电润湿显示基板的制备方法制备得到。
10.一种电润湿显示装置,包括第一基板和第二基板,其特征在于:所述第一基板为权利要求9所述的电润湿显示基板;所述第二基板包括支撑板和封装胶框,第一基板和第二基板通过封装胶框密封,形成密闭的流体腔室,流体腔室内包含不导电的第一流体和导电的第二流体,流体相互接触且不可混溶。
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