电润湿基板及其制造方法、电润湿显示器件
技术领域
本发明涉及电润湿技术领域,具体涉及一种电润湿基板的制造方法,及得到的电润湿基板和电润湿显示器件。
背景技术
喷墨打印技术具有打印速度快,价格低廉环保等优点。近年来随着电子显示屏产品轻薄化的市场需求增大,平板显示技术日益成熟。并且随着打印技术的快速发展,喷墨打印作为一种新型的成膜技术而受到关注。近年来新型的有机光电材料都在研究如何使用打印的方法制作显示器,其中OLED显示屏的喷墨打印技术已经取得初步成功,国外已经有公司成功制造了可以直接打印有机发光材料的打印机,可以在基板上直接打印OLED 显示器。国内相关的很多公司也都在做这个方面的研究。喷墨打印相对传统的旋涂法,喷墨成膜不仅具有图形化能力强,材料利用率高,成本低,环保等优点而且其高分辨率对于大面积(柔性)显示器屏以及显示器制造方面具有很大优势。
电润湿显示器件(Electronic fluid display 简称EFD),一般包括上下两个基板,上基板由上导电板和封装胶框组成,下基板依次由下导电板(一般为ITO玻璃),疏水层(一般为氟化聚合物),像素墙组成;上、下基板通过封装胶框实现封装密封,像素墙的图案限定了显示器件的像素,像素墙之间的区域为显示区域,像素中填充有不导电的第一流体(烷烃等油墨)、导电的第二流体(水或盐溶液),流体相互接触且不可混溶,通过两种流体的运动来产生显示效果。当没有施加电压的时候,油墨铺展在疏水层的表面,显示油墨的颜色。当施加电压时,油墨收缩,显示下基板的颜色。
电润湿显示器件的基板制造工艺与传统LCD制造工艺相似度约70%。其基板构造中最重要的一部分就是疏水层材料,如杜邦的AF无定型氟树脂材料,日本旭哨子公司的CYTOP氟材料以及苏威Hyflon氟树脂材料等;以往的疏水层是通过旋涂、丝网印刷或者狭缝涂布方式涂布在ITO玻璃基板上,其中旋涂方法的均匀性最好,但是对于大面积尺寸显示基板旋涂设备并不适用,并且其中间和边缘的厚度差随着旋涂面积增大而加大,材料浪费比较多。丝网印刷可以减少材料的浪费,并且也可以做大面积涂布,但是由于丝网本身网格特性等,涂布均匀度偏差一般为5-100nm。对于低浓度,低表面能的氟树脂溶液,狭缝涂布机也很难做大大面积均匀涂布。
一般的制造电润湿基板的工艺流程为:清洗导电板(包括上导电板和下导电板);涂疏水层;离子刻蚀改性疏水层并表面改性(RIE);涂光刻胶,曝光显影;高温加热至疏水层熔融状态(1~2小时)。 在以上过程中,最重要的两个步骤是离子刻蚀改性和显影后的高温加热恢复疏水层性能。由于电润湿显示器是依靠疏水层表面的电润湿性能来控制油墨的开关状态的,从而显示图像。但是同样也是由于疏水层表面的超疏水特性,必须对其改性才能涂上光刻胶完成光刻制作像素格的过程;在完成像素格的制作后,又必须恢复疏水层的超疏水性能才能够实现电湿润的特征。但是这一“改性,再恢复”的过程往往会导致疏水层的疏水性下降;例如:没有改性的氟树脂材料形成的疏水层表面接触角一般为112-114°,通过以上过程后,恢复后的氟树脂表面接触角一般会减小1-4°。并且,在上述复杂工艺过程中,容易有光刻杂质残留在疏水层表面导致电湿润显示器无法正常工作。
发明内容
本发明针对电润湿基板疏水层表面能低,需要使用离子刻蚀等技术对其改性才能在其表面制造像素格结构的问题,提供一种电润湿基板的制造方法。
本发明解决其技术问题的解决方案是:一种电润湿基板的制造方法,所述基板具有像素墙结构,依次包括步骤:
准备导电板;
在导电板上喷墨打印图案化的疏水层,所述疏水层仅覆盖像素墙围成的显示区域;
烘烤打印后的电润湿基板。
所述导电板可以是传统的导电玻璃基板,如ITO玻璃基板,也可以是导电柔性基板,如PET基板等。
优选地,所述疏水层的厚度为50-100nm。
优选地,所述喷墨打印的墨水为浓度为0.02-0.09%氟树脂溶液;进一步优选地,为浓度为0.05%氟树脂溶液。
优选地,所述烘烤温度≤120℃;进一步优选地,为100℃。
作为上述方案的进一步改进,为了达到更好的绝缘性能,本发明的电润湿基板的制造方法,包括步骤:
准备导电板;
在导电板上沉积绝缘层;
在绝缘层上喷墨打印图案化的疏水层,所述疏水层仅覆盖像素墙围成的显示区域;
烘烤打印后的基板。
即,在疏水层下面增设一层绝缘层,通常在电润湿器件中,疏水层同时担当绝缘层和疏水层两个功能,但是考虑到喷墨打印的疏水层厚度较薄,可能绝缘性能不够,因此增设一层绝缘层。
绝缘层材料可以是氮化硅(Si3N4)、二氧化硅或者Parylene等,其中Parylene可以为Parylene C、Parylene D、Parylene N、Parylene HT等系列产品中的任一种;可以通过PECVD,PCVD等方法沉积在导电板上;厚度一般在20-100nm。
本发明还提供了 一种采用上述制造方法得到的电润湿基板。
另一方面,本发明还提供了一种包括上述电润湿基板的电润湿显示器件,该器件包括上、下两个基板,上基板由上导电板和封装胶框组成,所述下基板为本发明的电润湿基板,上、下基板通过封装胶框实现封装密封,填充有不导电的第一流体和导电的第二流体。
本发明的有益效果是:本发明通过使用喷墨打印技术,直接打印具有图案结构的疏水层,这样每个像素之间裸露的基板表面可以直接满足光刻胶涂覆,达到不用表面改性便可以在疏水层表面制造像素墙的目的,减少电润湿基板制程,并保持疏水层的疏水特性,使得电润湿器件性能更加稳定,有效提高显示器件使用寿命。
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是本发明的电润湿基板的制造工艺流程图;
图2是本发明的喷墨打印的图案化的疏水层结构示意图;
图3是本发明的电润湿显示器件的结构示意图。
具体实施方式
参照图1,本发明的具有像素墙结构的电润湿基板2的制造方法包括以下步骤:
1)清洗导电板21。
导电板21可以为传统的导电玻璃基板,如ITO玻璃基板,也可以是导电柔性基板,如PET基板等;清洗后的导电板21在<120℃下烘干备用。
2)沉积绝缘层22。
此步骤为可选步骤,根据电润湿器件对绝缘性能的要求进行选择。
绝缘层22材料可以是氮化硅(Si3N4)、二氧化硅或者Parylene等,其中Parylene可以为Parylene C、Parylene D、Parylene N、Parylene HT等系列产品中的任一种;可以利用LP-CVD(低压化学气相沉积)技术在相对较高的温度下利用垂直或水平管式炉进行;或者通过PECVD(等离子体增强化学气相沉积法),PCVD(等离子化学气相沉积法)等方法在温度相对较低的真空条件下进行。
3)在绝缘层22上喷墨打印图案化的疏水层23,所述疏水层23仅覆盖像素墙24围成的显示区域;详细如图2所示。
具体地,用CAD绘制所需像素结构图形,将电润湿基板2放入喷墨打印机内,通过电脑控制打印过程。为了保证具有一定厚度的疏水层的形成,一般选择最深的灰度进行打印。其中喷墨打印机可以为压电是喷墨打印机,喷嘴的间距可以为254μm或者更小,墨滴体积和喷射频率根据所需液体大小和打印面积大小而定,通过电润湿基板2移动调节打印机头相对位置。
喷墨打印墨水一般为氟树脂溶液,优选为杜邦的AF无定型氟树脂材料,日本旭哨子公司的CYTOP氟材料以及苏威Hyflon氟树脂材料;使用时,为满足一般的喷墨打印机对油墨粘度和表面张力的需要,优选地,调整氟树脂的溶液浓度在0.02-0.09%之间,最优选地0.05%。
4)烘烤打印后的电润湿基板2。
将上述打印后的电润湿基板2进行加热,使其中溶液完全挥发。通常放在平板加热器上加热,加热温度低于120℃,优选100℃烘烤。
5)像素墙24结构制作。
采用现有技术,利用光刻工艺制作像素墙24,从而完成电润湿基板2的制作。
如:本发明一实施例,以ITO 柔性PET基板为导电板,清洗后在110℃下烘干;
然后通过低压气相沉积方法制作氮化硅绝缘层,绝缘层厚度20-100nm;
接着,使用溶剂FC-43配置浓度为0.05%的AF溶液,作为喷墨打印墨水。
将基板放入压电驱动的SPECTRA GALAXY PH256/50 AAA喷墨打印喷墨打印机内,用CAD绘制电润湿像素格为300×300μm,间距20μm的像素结构图形,通过电脑控制打印过程,选择最深的灰度进行打印,得到疏水层;其中喷墨打印机喷嘴间距:254μm,墨滴体积:60pl,喷射频率:1KHZ。
打印后的基板放在平板加热器上在100℃烘烤1h,使其中溶液完全挥发;然后利用光刻工艺制作宽20μm的像素墙,完成电润湿基板的制作。
进一步的,将本发明实施例中的电润湿基板2进行封装,得到电润湿显示器件,如图3所示,所述电润湿显示器件包括上、下两个基板,上基板1由上导电板11和封装胶框12组成,下基板为本发明实施例得到的电润湿基板2,上、下基板通过封装胶框12实现封装密封,填充有不导电的第一流体3和导电的第二流体4;上导电板11的材料可以同下基板2中的导电板21相同。
本发明采用喷墨打印的方式来制造图案化的疏水层,简化了电润湿基板的制程,避免了对疏水层的破坏,而且喷墨打印技术控制精密,省时省料,得到电润湿基板,在绝缘层或者导电板之上直接设置像素墙,由于绝缘层通或者导电板通常都具有良好的亲水性,因此避免了传统工艺中,像素墙和疏水层粘结不牢固的问题,使得到的电润湿器件性能更优越。
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。