CN105093520B - 一种电润湿显示装置基板的制备方法及电润湿显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电润湿显示装置基板的制备方法及电润湿显示装置，包括对已成型的像素墙的至少上表面涂布亲水性材料的步骤。本发明采用模板法，在模板上形成与像素墙图案对应的凸起结构或凹陷结构；在凸起结构上或凹陷结构内设置亲水性材料，然后使得凸起结构或凹陷结构与像素墙相接触，通过模板转移亲水性材料，将亲水性材料涂布到像素墙的至少一个面，可以实现在像素墙材料三个面的涂布，大大提高其亲水性能，避免出现驱动跳墨现象，提高器件质量；而且工艺简单，精度较高。进一步的，由于采用的模板可以是柔性模板，所以本发明的方法不仅可以应用于常见的平面基板，还适用于曲面基板。

Description

一种电润湿显示装置基板的制备方法及电润湿显示装置

技术领域

本发明涉及一种电润湿显示装置基板的制备方法及包括该基板的电润湿显示装置。

背景技术

电润湿（EFD，Electrofluidic Display），又名电湿润，是通过控制电压来控制被包围的液体的移动而导致像素区域明暗变化的显示技术。参照图1和图2，电润湿显示装置包括上基板1’、封装胶框2’及下基板4’，下基板4’包含导电下基板3’（ TFT基板、ITO基板、金属电极基板或高分子导电薄膜）、疏水绝缘层5’、像素墙6’。上基板1’和下基板4’组成的密封腔体中填充有不导电的第一流体7’（烷烃等）和导电的第二流体8’（水或盐溶液），流体相互接触且不可混溶。

电润湿显示器的疏水绝缘层5’覆盖下基板4’的导电下基板3’，在其之上设置有壁图案即像素墙6’，像素墙6’通常为纵横交错的凸起，围成一个个格子，即像素格9’，电润湿显示装置就在像素格9’的区域内，通过第一流体7’和第二流体8的相对运动产生显示效果。当没有施加电压的时候，第一流体7’铺展在疏水绝缘层5’的表面，显示第一流体7’的颜色；当施加电压时，第一流体7’收缩，第二流体8’铺展在疏水绝缘层5’表面，显示第二流体8’的颜色，当第二流体8’透明时，显示导电下基板3’的颜色。当施加电压时，第一流体7’收缩时，若像素墙材料亲水性不够，会发生第一流体7’翻越像素墙6’，进入相邻的像素格9’内的现象，这种现象被称为驱动跳墨现象，驱动跳墨现象会导致电压消失而第一流体7’不能流回，无法重复显示。在之前的专利中CN201410665529.5，发明人曾提出在像素墙材料表面设置亲水SOG材料层的办法来提高像素墙表面的亲水性，但是其制备方法，工艺复杂，而且仅仅只能在像素墙上表面涂布亲水性材料，同时，难以在弯曲基板上进行。

发明内容

为解决上述不足，本发明提供一种电润湿显示装置基板的制备方法，通过采用模板法，在像素墙材料的至少上表面上涂布亲水性材料；且可以适用于弯曲基板。

本发明所采取的技术方案是：

一种电润湿显示装置基板的制备方法，包括对已成型的像素墙的至少上表面涂布亲水性材料的步骤。

优选地，所述对已成型的像素墙的至少上表面涂布亲水性材料的步骤包括：

制备一模板，在其表面形成与像素墙图案对应的凸起结构，所述凸起结构的底面与像素墙的上表面可以完全重合；

在模板的凸起结构上涂布或沾浸亲水性材料；

将具有亲水性材料的凸起结构的底面与像素墙的上表面一一对应相接触，并保持一定时间，将亲水性材料涂布到像素墙的上表面；

固化亲水性材料。

或者，优选地，所述对已成型的像素墙的至少上表面涂布亲水性材料的步骤具体为：

制备一模板，在其表面形成与像素墙图案对应的凹陷结构，所述凹陷结构可以容纳像素墙；

在凹陷结构内填充亲水性材料；

将填充有亲水性材料的凹陷结构与像素墙一一对应扣合相接触，并保持一定时间，将亲水性材料涂布到像素墙的上表面和侧面，

固化亲水性材料。

作为上述方案的进一步改进，所述模板的材料为无机材料、金属材料或聚合物材料；进一步优选地，所述无机材料为玻璃或者单晶硅；所述聚合物材料为聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚酰亚胺（PI）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚碳酸酯（PC）、多环烯烃（PCO）、聚芳醚砜（PES）、聚芳基酸酯（PAR）中的任一种；所述金属材料为铝、铜或钢。

作为上述方案的进一步改进，所述模板为软模板。

作为上述方案的进一步改进，所述对像素墙的至少上表面涂布亲水性材料的步骤只包括对非封装胶框区域的像素墙进行涂布亲水性材料。

作为上述方案的进一步改进，所述亲水性材料为亲水性的无机纳米颗粒溶液、亲水性高分子材料、亲水性的有机/无机杂合体中的任一种。例如亲水性SOG材料、无机TiO₂纳米颗粒材料等。

优选地，所述步骤中的固化通过烘烤实现，烘烤温度为50-150℃，烘烤时间为1min-1h。

本发明的另一方面，也提供了一种电润湿显示装置，包括上述方法制备得到的电润湿显示装置基板。

本发明的有益效果是：

本发明采用模板法，在模板上形成与像素墙图案对应的凸起结构或凹陷结构；在凸起结构上或凹陷结构内设置亲水性材料，然后使得凸起结构或凹陷结构与像素墙相接触，通过模板转移亲水性材料，将亲水性材料涂布到像素墙的上表面，甚至侧面，可以实现在像素墙材料三个面的涂布，大大提高其亲水性能，避免出现驱动跳墨现象，提高器件质量；而且工艺简单，精度较高。

进一步地，由于采用的模板可以是柔性模板，所以本发明的方法不仅可以应用于常见的平面基板，还适用于曲面基板。

附图说明

图1为现有技术的电润湿显示装置结构简图；

图2为现有技术的像素墙结构示意图；

图3为本发明一实施例的像素墙上表面涂布亲水性材料的流程图；

图4为图3所示的流程得到电润湿显示装置的结构示意图；

图5为本发明另一实施例的像素墙表面涂布亲水性材料的流程图；

图6为图5所示的流程得到电润湿显示装置的结构示意图；

图7为本发明的第一模板的制备流程图；

图8为本发明的第二模板的制备流程图。

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、完整地描述，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。

参照图3-6，说明本发明的电润湿显示装置的制造过程。

首先准备导电板以分别充当导电下基板3和上基板1。

这些导电板主要是TFT基板、ITO基板、金属电极基板或高分子导电薄膜等。

制造的下一个步骤，是通过湿法涂布等工艺在导电下基板3的表面涂布疏水绝缘层5。

疏水绝缘层5通常是由低表面能的含氟聚合物形成的，例如杜邦公司的AF1600、AF1600X，AGC公司的Cytop，Solvay Plastics的Hyflon，或者任何其他低表面能聚合物材料等。疏水绝缘层5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。

制造的下一个步骤，是在疏水绝缘层5的表面设置像素墙6。

像素墙6可以为任何材料形成的，包括聚合物材料、无机材料、有机/无机杂合材料等。例如，常用的正性光刻胶、负性光刻胶、SOG材料等。

通常是通过光刻、固化工艺设置的，但也不限于此；如，也可以采用丝网印刷等方法在疏水绝缘层5表面涂布像素墙6材料，但该方法仅适用于平面基板，而且对像素格的形状有一定的要求。

也可以采用模板压印的方法设置像素墙6，尤其是当基板为弯曲基板时，可以采用柔性模板压印的方法。

制造的下一个步骤，是对已成型的像素墙6的至少上表面涂布亲水性材料12，得到下基板4的步骤。

既然是为了提高像素墙6表面的亲水性，所以亲水性材料12的亲水性一定大于像素墙6的亲水性。所述亲水性材料可以为亲水性的无机纳米颗粒溶液、亲水性高分子材料和亲水性的有机/无机杂合体中的任一种。例如亲水性SOG材料、无机TiO₂纳米颗粒材料等。

为了便于封装，保证密封效果，优选地，所述对像素墙6的表面涂布亲水性材料12的步骤只包括对非封装胶框区域的像素墙6进行涂布亲水性材料12。

最后，将得到的下基板4和上基板1通过封装胶框2封装，填充第一流体7和第二流体8得到本发明的电润湿显示装置。

第一流体7通常是不导电的烷烃、硅油等；第二流体8通常是导电的水、盐溶液或离子液等，第一流体7和第二流体8相互接触且不可混溶。

由于本发明的关键点在于“对已成型的像素墙6的至少上表面涂布亲水性材料12”的步骤，因此下面对该步骤进行详细描述。

在本发明的一个优选的实施例中，如图3所示，该步骤具体为：

制备第一模板11，在其表面形成与像素墙6图案对应的凸起结构，所述凸起结构的底面与像素墙6的上表面可以完全重合；

在第一模板11的凸起结构上涂布或沾浸亲水性材料12；

将具有亲水性材料12的凸起结构与像素墙的上表面一一对应相接触，并保持一定时间，将亲水性材料12涂布到像素墙6的上表面。

进一步，烘烤，固化亲水性材料12，缓慢剥离第一模板11，固化可以发生在第一模板11剥离前或后。

优选地，烘烤温度为50-150℃，烘烤时间为1min-1h，具体由采用的亲水性材料12的种类和其中溶剂含量来决定。

优选地，先对亲水性材料12进行固化再剥离第一模板11。

在本发明的另一优选的实施例中，如图4所示，该步骤具体为：

制备第二模板14，在其表面形成与像素墙6图案对应的凹陷结构，所述凹陷结构可以容纳像素墙6；

在凹陷结构内填充亲水性材料12；

将填充有亲水性材料12的凹陷结构与像素墙6一一对应扣合相接触，并保持一定时间，将亲水性材料12涂布到像素墙6的上表面和侧面。

采用凹陷结构的第二模板14能够三面和像素墙6接触，故可以实现对像素墙6三面的涂布，更好地提高其亲水性能。

进一步地，还包括烘烤，固化亲水性材料12，缓慢剥离第二模板14的步骤，固化可以发生在模板剥离前或后。

优选地，烘烤温度为50-150℃，烘烤时间为1min-1h，具体由采用的亲水性材料12的种类和其中溶剂含量来决定。

优选地，先对亲水性材料12进行固化再剥离第一模板14。

图4为采用如图3所示的工艺步骤的得到的一电润湿显示装置的结构示意图；图6为采用如图5所示的工艺步骤得到的一电润湿显示装置的结构示意图。

第一模板11和第二模板14：

第一模板11和第二模板14可以是刚性的或者柔性的。第一模板11和第二模板14的材料可以为无机材料、金属材料、或者聚合物材料等，其中，所述无机材料优选为玻璃、单晶硅等；所述聚合物材料优选为PDMS、PMMA、PI、PET、PEN、PC、PCO、PES和PAR中的任一种，所述金属材料优选为铝、铜或钢等，进一步优选为铝。

对于刚性的第一模板11和第二模板14，如在玻璃、硅片等刚性基板上，可以采用光刻工艺或蚀刻工艺进行图案化，制得具有与像素墙6位置对应的凸起。

而对于聚合物材料的第一模板11和第二模板14，以第一模板11为例，则可以参考图4所示的工艺步骤，先采用光刻或者刻蚀工艺得到刚性的第一基模板10，第一基模板10具有与像素墙6结构相反的图案，在其表面浇铸可塑的高分子材料，然后进行固化，即得到与像素墙6对应的高分子材料的凹陷；所述的可塑高分子材料可以是，但不限于聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚酰亚胺（PI）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚碳酸酯（PC）、多环烯烃（PCO）、聚芳醚砜（PES）、聚芳基酸酯（PAR）等。

如，以PDMS为例，可以将PDMS与固化剂以8-12:1的质量比进行混合，抽真空排气后浇铸于刚性的第一基模板10表面，70-150℃加热固化0.5-3h，冷却后，脱模便可以得到PDMS制备的第一模板11。而且通过调节预聚物与固化剂的比例可以使PDMS模板有一定的柔性，在可以弯曲的同时具有一定的刚性，通过改变烘烤温度和时间也可以调整PDMS模板的软硬度。

对于聚合物材料的第二模板14也可以参考第一模板11的制备流程，亦可以通过提供刚性的第二基模板13，然后浇铸的方法实现，在此不再赘述，具体的工艺流程图可以参考图8。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，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做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种电润湿显示装置基板的制备方法，其特征在于，包括对已成型的像素墙的至少上表面涂布亲水性材料的步骤，所述对已成型的像素墙的至少上表面涂布亲水性材料的步骤包括：

制备第一模板，在其表面形成与像素墙图案对应的凸起结构，所述凸起结构的底面与像素墙的上表面完全重合；

在模板的凸起结构上涂布或沾浸亲水性材料；

将具有亲水性材料的凸起结构的底面与像素墙的上表面一一对应相接触，并保持一定时间，将亲水性材料涂布到像素墙的上表面；

固化亲水性材料；

或，

制备第二模板，在其表面形成与像素墙图案对应的凹陷结构，所述凹陷结构可以容纳像素墙；

在凹陷结构内填充亲水性材料；

将填充有亲水性材料的凹陷结构与像素墙一一对应扣合相接触，并保持一定时间，将亲水性材料涂布到像素墙的上表面和侧面；

固化亲水性材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述模板材料为无机材料、金属材料或聚合物材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述无机材料为玻璃或者单晶硅；所述聚合物材料为PDMS、PMMA、PI、PET、PEN、PC、PCO、PES和PAR中的任一种；所述金属材料为铝、铜或钢。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述模板为软模板。

5.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述对已成型的像素墙的至少上表面涂布亲水性材料的步骤只包括对非封装胶框区域的像素墙进行涂布亲水性材料。

6.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述亲水性材料为亲水性的无机纳米颗粒溶液、亲水性高分子材料和亲水性的有机/无机杂合体中的任一种。

7.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述固化通过烘烤实现，烘烤温度为50-150℃，烘烤时间为1min-1h。

8.一种电润湿显示装置，包括如权利要求1-7任一项所述的制备方法得到的电润湿显示装置基板。