CN105372812A - 一种柔性电润湿显示器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性电润湿显示器及其制备方法，柔性电润湿显示器的像素墙结构包括设于疏水绝缘层表面的像素墙结构一和设于像素墙结构一上的像素墙结构二，像素墙结构二与非封装胶框区域的像素墙结构一图案相同，像素墙结构二的亲水性强于像素墙结构一的亲水性。本发明一方面，可以提高像素墙结构的稳定性防止扰曲力造成的过度形变，降低油墨与上导电基板的接触风险；一方面，由于像素墙结构二的亲水性更强，电解质溶液容易润湿像素墙结构二的表面，而使得油墨更牢固地限定在像素格内，降低了柔性电润湿显示器在弯曲或者加电的情况下翻墙的可能性；另一方面，像素墙结构二可以阻止不同像素格内的液体流动，从而防止油墨翻墙堆积。
Description
技术领域
本发明涉及电润湿显示技术领域，尤其涉及一种柔性电润湿显示器及其制备方法。
背景技术
电润湿（EFD，ElectrofluidicDisplay），又名电湿润，是指通过改变液体与绝缘基板之间的电压，来改变液滴在基板上的润湿性，即改变接触角，使液滴发生形变和位移的现象。电润湿显示器件最早由飞利浦门下的专业显示器厂商Liquavista公司研制出来的，其研究成果发表在2003年《Nature》杂志上。参照图1和图2，目前电润湿显示器是由相对设置的具有结构层的上导电基板11’和下导电基板1’组成，上导电基板11’由上基板10’、导电层9’和封装胶框8’组成，下导电基板1’由下基板2’，导电层3’、疏水绝缘层4’、弱亲水像素墙5’组成。上导电基板11’和下导电基板1’组成的密封腔体中填充有不导电的油墨6’（烷烃、硅油等），和导电的电解质溶液7’（水、盐溶液或离子液），流体相互接触且不可混溶。电润湿显示器的疏水绝缘层4’是其核心功能结构，该层覆盖下导电基板1’的导电层3’，在其之上设置有壁图案即像素墙5’，由像素墙5’所围成的像素格12’即为显示区域，电润湿显示装置就在这个显示区域上产生显示效果。疏水绝缘层4’必须具有良好的疏水性即一定的亲油性，才能保证电润湿显示器件中油墨6’及电解质溶液7’这两种互不相溶液体界面的稳定性，疏水绝缘层4’一般是选用氟化聚合物材料。像素墙5’的材料为亲水性材料，接触角范围为60-70°。
电润湿显示器显示效果通过电解质溶液在疏水绝缘层表面的润湿性变化来迫使油墨6’的铺展和收缩来实现。在没有施加电压的时候，油墨6’铺展在疏水绝缘层4’的表面，显示油墨的颜色。在施加电压时，油墨6’收缩，显示下导电基板1’的颜色。油墨6’均匀的填充在像素格内并被像素墙5’隔开，电解质溶液7’连续的覆盖在油墨6’和像素墙5’上方，当器件弯曲造成的像素腔体严重形变会造成填充不均、油墨材料翻墙并堆积引起的器件失效，该问题是制备柔性电润湿显示器件的关键之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是一种柔性电润湿显示器及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种柔性电润湿显示器，包括相对设置的柔性上导电基板和柔性下导电基板，所述下导电基板包括疏水绝缘层和设于疏水绝缘层上表面的像素墙结构，所述像素墙结构包括设于所述疏水绝缘层上表面的像素墙结构一和设于所述像素墙结构一上的像素墙结构二，所述像素墙结构二与非封装胶框区域的所述像素墙结构一图案相同，所述像素墙结构二的亲水性强于所述像素墙结构一的亲水性。
优选地，所述像素墙结构一的高度5-8μm，所述像素墙结构二的高度是所述像素墙结构一的高度的3-5倍。
优选地，所述像素墙结构一的材料的水滴的前进接触角为60°-70°，水滴的后退接触角为35°-40°。
优选地，所述像素墙结构二的材料的水滴的前进接触角为30°-40°，水滴的后退接触角为0°-10°。
本发明还提供了一种柔性电润湿显示器的制备方法，包括制备双层像素墙结构的步骤，所述双层像素墙结构包括设于所述疏水绝缘层上表面的像素墙结构一和设于所述像素墙结构一上的像素墙结构二，所述像素墙结构二与非封装胶框区域的所述像素墙结构一图案相同，所述像素墙结构二的亲水性强于所述像素墙结构一的亲水性。
作为本发明的一种实施方式，所述制备双层像素墙结构的步骤包括：
在柔性下导电基板的疏水绝缘层上涂覆亲水性材料一，干燥，固化；
在所述亲水性材料一上涂覆亲水性材料二，所述亲水性材料二的亲水性强于所述亲水性材料一，干燥，固化；
通过光刻或刻蚀工艺在所述疏水绝缘层上制备得到由所述亲水性材料一制得的像素墙结构一以及由所述亲水性材料二制得的像素墙结构二，所述像素墙结构二与非封装胶框区域的所述像素墙结构一图案相同。
作为本发明的另一种实施方式，所述制备双层像素墙结构的步骤包括：
在柔性下导电基板的疏水绝缘层上涂覆亲水性材料一，干燥，固化；
通过光刻或刻蚀工艺在所述疏水绝缘层上制备得到由所述亲水性材料一制得的像素墙结构一；
采用亲水性材料二通过丝网印刷、喷墨打印、光刻或刻蚀工艺在所述柔性上导电基板的导电层上制备像素墙结构二，所述亲水性材料二的亲水性强于所述亲水性材料一，所述像素墙结构二与非封装胶框区域的所述像素墙结构一图案相同，所述像素墙结构一与所述像素墙结构二的高度之和等于电润湿显示器上下导电基板之间的盒间距；
填充油墨和电解质溶液；
将所述像素墙结构一与所述像素墙结构二精准对位，将所述柔性上下导电基板对位贴合封装。
优选地，所述像素墙结构一的高度5-8μm，所述像素墙结构二的高度是所述像素墙结构一的高度的3-5倍。
优选地，所述亲水性材料一的水滴的前进接触角为60°-70°，水滴的后退接触角为35°-40°。
优选地，所述亲水性材料二的水滴的前进接触角为30°-40°，水滴的后退接触角为0°-10°。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种柔性电润湿显示器及其制备方法，所述柔性电润湿显示器的像素墙结构包括设于所述疏水绝缘层上表面的像素墙结构一和设于所述像素墙结构一上的像素墙结构二，所述像素墙结构二与非封装胶框区域的所述像素墙结构一图案相同，所述像素墙结构二的亲水性强于所述像素墙结构一的亲水性。本发明通过在传统的像素墙结构一上制备一层亲水性更强的像素墙结构二，一方面，可以提高像素墙结构的稳定性防止扰曲力造成的过度形变，降低油墨与上导电基板的接触风险；一方面，由于像素墙结构二的亲水性更强，电解质溶液容易润湿像素墙结构二的表面，而使得油墨更牢固地限定在像素格内，降低了柔性电润湿显示器在弯曲或者加电的情况下翻墙的可能性；另一方面，像素墙结构二可以阻止不同像素格内的液体流动，从而防止油墨翻墙堆积；此外，本发明由于是在像素墙结构进行改进，避开了像素有效显示区域，而且是在封装之前像素墙结构进行改进，所以对显示器光学显示性能几乎不会造成影响。
附图说明
图1为传统电润湿显示器的截面图；
图2为电润湿显示器像素格结构简图；
图3为实施例1所述柔性电润湿显示器的截面图；
图4为实施例1所述柔性电润湿显示器的制备流程图；
图5为实施例2所述柔性电润湿显示器的截面图；
图6为实施例2所述柔性电润湿显示器的制备流程图。
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。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。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。
实施例1：
电润湿显示器也称为电湿润显示器，本发明同样适用于柔性电湿润显示器。参照图3，本发明提供了一种柔性电润湿显示器，包括相对设置的柔性上导电基板11和柔性下导电基板1，所述柔性上导电基板11包括柔性上基板10、导电层9和封装胶框8，所述柔性下导电基板1包括下基板2、导电层3、疏水绝缘层4和设于疏水绝缘层4上表面的像素墙结构，所述像素墙结构包括设于所述疏水绝缘层表面的像素墙结构一5和设于所述像素墙结构一5上的像素墙结构二12，所述像素墙结构二12与非封装胶框区域的所述像素墙结构一5图案相同，所述像素墙结构二12的亲水性强于所述像素墙结构一5的亲水性。所述像素墙结构一5和所述像素墙结构12的高度和大于油墨6的最大收缩高度。在优选的实施例中，所述像素墙结构一5的高度5-8μm，所述像素墙结构二12的高度是所述像素墙结构一5的高度的3-5倍，所述像素墙结构一5和所述像素墙结构二12的高度之和超过油墨的最大收缩高度。所述像素墙结构一5的材料的水滴的前进接触角为60°-70°，水滴的后退接触角为35°-40°。所述像素墙结构二12的材料的水滴的前进接触角为30°-40°，水滴的后退接触角为0°-10°。
本发明还提供了一种柔性电润湿显示器的制备方法，包括制备双层像素墙结构的步骤，所述双层像素墙结构包括设于所述疏水绝缘层4表面的像素墙结构一5和设于所述像素墙结构一4上的像素墙结构二12，所述像素墙结构二12与非封装胶框区域的所述像素墙结构一5图案相同，所述像素墙结构二12的亲水性强于所述像素墙结构一5的亲水性。所述制备双层像素墙结构的步骤包括：直接在柔性下导电基板1的疏水绝缘层4上所述制备像素墙结构一5和所述像素墙结构二12的步骤；或，在柔性下导电基板1的疏水绝缘层4上制备所述像素墙结构一5，在柔性上导电基板11的导电层9上制备所述像素墙结构二12，再将所述像素墙结构一5和所述像素墙结构二12对准贴合的步骤。本发明对像素墙结构的改进是在显示器封装在之前进行的，不会对后续的显示器光学性能造成影响。
参照图4，在本实施例中，柔性电润湿显示器通过如下步骤制备得到：以硬质基板13为基底，所述硬质基板13可选玻璃或其他具有相同效果的材料，在所述硬质基板13上面制备柔性下基板2，在优选的实施方式中，所述柔性下基板2的材料为聚酰亚胺（PI）材料，将聚酰亚胺材料溶解在二甲基二苯醚中配制成质量分数为10%-35%的溶液，通过旋涂、丝网印刷、狭缝涂布的方法将聚酰亚胺溶液涂布在所述硬质基板13表面，在85℃环境下烘烤2h得到膜厚为10μm的柔性下基板2。通过磁控溅射等方式在柔性下基板2上沉积一层银、金或者ITO等导电层3。在所述导电层3上面通过旋涂、丝网印刷、狭缝涂布等方式形成一层疏水绝缘层4，所述疏水绝缘层4的材料优选为AF1600或AF1600X。通过狭缝涂布和旋涂的方法在柔性下导电基板1的疏水绝缘层4上涂布亲水性材料一，所述亲水性材料一的厚度为5-8μm，所述亲水性材料一为弱亲水性材料，其水滴的前进接触角为60°-70°，其水滴的后退接触角为35°-40°，在优选的实施例中，所述亲水性材料一为弱亲水光刻胶，如SU-8等。经过热干燥处理之后，固化，在所述亲水性材料一的表面涂布亲水性材料二，干燥，固化。所述亲水性材料二的厚度为所述亲水性材料一的厚度的3-5倍，厚度为15-40μm，所述亲水性材料二为强亲水光刻胶，其水滴的前进接触角为30-40°，其水滴的后退接触角接近0-10°。然后在掩膜版的作用下，通过光刻或刻蚀工艺在所述疏水绝缘层4上制备得到由所述亲水性材料一制得的像素墙结构一5以及由所述亲水性材料二制得的像素墙结构二12，所述像素墙结构二12与非封装胶框区域的所述像素墙结构一5图案相同。在电解质溶液7环境下，进行油墨6的填充，通过所述疏水绝缘层4表面对油墨6的吸附性，将油墨6填充在像素格内，像素墙可以将油墨6隔断使其分别填充在每个像素格内，电解质溶液7连续的覆盖在油墨6和像素墙上方，像素墙结构二12具有强亲水性，电解质溶液7更容易附着在像素墙结构二12的表面，而使得油墨6更牢固地附着在像素格内，降低了柔性电润湿显示器在弯曲或者加电的情况下翻墙的可能性。为了增强柔性上基板的透光性，选择PET膜材料制备柔性上基板10，并所述柔性上基板10上制备导电层9，在所述导电层9上面印刷密封胶框8。将所述上导电基板11先吸附在吸盘14上，将所述上导电基板11和所述下导电基板1一侧对齐，然后由上到下将所述上导电基板11垂直贴合在所述下导电基板1上。完成贴合后，将柔性电润湿显示器从硬质基板13上面释放下来。
利用掩模板，采用光刻或刻蚀工艺制备所述像素墙结构一5和所述像素墙结构二12，所述像素墙结构一5和所述像素墙结构二12通过一部对位成形制备，省去了成形结构的精准对位难题和制造难题。
实施例2：
参照图5，本发明还提供了一种柔性电润湿显示器，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述像素墙结构一5和所述像素墙结构12的高度和等于电润湿显示器上导电基板11和下导电基板1之间的盒间距。所述像素墙结构一5是在柔性下导电基板1的疏水绝缘层4上制备得到，所述像素墙结构二12是在柔性上导电基板11的导电层9上制备得到，再通过精确对准贴合，将所述像素墙结构一5和所述像素墙结构二12对准贴合制备得到。
参照图6，在本实施例中，柔性电润湿显示器通过另一种方式制备得到，具体制备步骤如下：以硬质基板13为基底，所述硬质基板13可选玻璃或其他具有相同效果的材料，在所述硬质基板13上面制备柔性下基板2，在优选的实施方式中，所述柔性下基板2的材料为聚酰亚胺（PI）材料，将聚酰亚胺材料溶解在二甲基二苯醚中配制成质量分数为10%-35%的溶液，通过旋涂、丝网印刷、狭缝涂布的方法将聚酰亚胺溶液涂布在所述硬质基板13表面，在85℃环境下烘烤2h得到膜厚为10μm的柔性下基板2。通过磁控溅射等方式在柔性下基板2上沉积一层银、金或者ITO等导电层3。在所述导电层3上面通过旋涂、丝网印刷、狭缝涂布等方式形成一层疏水绝缘层4，所述疏水绝缘层4的材料优选为AF1600或AF1600X。通过狭缝涂布和旋涂的方法在柔性下导电基板1的疏水绝缘层4上表面涂布亲水性材料一，所述亲水性材料一的厚度为5-8μm，所述亲水性材料一为弱亲水性材料，其水滴的前进接触角为60°-70°，其水滴的后退接触角为35°-40°，在优选的实施例中，所述亲水性材料一为弱亲水光刻胶，如SU-8等。经过热干燥处理之后，固化。然后在掩膜板的作用下，通过光刻或刻蚀工艺在所述疏水绝缘层4上制备得到由所述亲水性材料一制得的像素墙结构一5。制备柔性上基板10，并所述柔性上基板10上制备导电层9，在所述导电层9上面印刷密封胶框8。再通过丝网印刷、喷墨打印、光刻或刻蚀工艺在柔性上导电基板11的导电层9上制备由所述亲水性材料二制得的像素墙结构二12，所述像素墙结构二12与非封装胶框区域的所述像素墙结构一5图案相同，所述像素墙结构一5与所述像素墙结构二12的高度之和等于电润湿显示器上下导电基板之间的盒间距；所述亲水性材料二为强亲水光刻胶，其水滴的前进接触角为30-40°，其水滴的后退接触角接近0-10°。在电解质溶液7环境下，进行油墨6的填充，通过所述疏水绝缘层4表面对油墨6的吸附性，将油墨6填充在像素格内，像素墙可以将油墨6隔断使其分别填充在每个像素格内，电解质溶液7连续的覆盖在油墨6和像素墙上方，像素墙结构二12具有强亲水性，电解质溶液7更容易附着在像素墙结构二12的表面，而使得油墨6更牢固地附着在像素格内，降低了柔性电润湿显示器在弯曲或者加电的情况下翻墙的可能性。将所述上导电基板11先吸附在圆形滚筒15上，然后使所述像素墙结构二12与所述像素墙结构一5对齐，然后滚动所述圆形滚筒15使其完成贴合过程。完成贴合后，将柔性电润湿显示器从硬质基板13上面释放下来。
Claims (10)
1.一种柔性电润湿显示器，包括相对设置的柔性上导电基板和柔性下导电基板，所述下导电基板包括疏水绝缘层和设于疏水绝缘层上表面的像素墙结构，其特征在于，所述像素墙结构包括设于所述疏水绝缘层上表面的像素墙结构一和设于所述像素墙结构一上的像素墙结构二，所述像素墙结构二与非封装胶框区域的所述像素墙结构一图案相同，所述像素墙结构二的亲水性强于所述像素墙结构一的亲水性。
2.根据权利要求1所述的柔性电润湿显示器，其特征在于，所述像素墙结构一的高度5-8μm，所述像素墙结构二的高度是所述像素墙结构一的高度的3-5倍。
3.根据权利要求1所述的柔性电润湿显示器，其特征在于，所述像素墙结构一的材料的水滴的前进接触角为60°-70°，水滴的后退接触角为35°-40°。
4.根据权利要求1所述的柔性电润湿显示器，其特征在于，所述像素墙结构二的材料的水滴的前进接触角为30°-40°，水滴的后退接触角为0°-10°。
5.一种柔性电润湿显示器的制备方法，其特征在于，包括制备双层像素墙结构的步骤，所述双层像素墙结构包括设于所述疏水绝缘层上表面的像素墙结构一和设于所述像素墙结构一上的像素墙结构二，所述像素墙结构二与非封装胶框区域的所述像素墙结构一图案相同，所述像素墙结构二的亲水性强于所述像素墙结构一的亲水性。
6.根据权利要求5所述的柔性电润湿显示器的制备方法，其特征在于，所述制备双层像素墙结构的步骤包括：
在柔性下导电基板的疏水绝缘层上涂覆亲水性材料一，干燥，固化；
在所述亲水性材料一上涂覆亲水性材料二，所述亲水性材料二的亲水性强于所述亲水性材料一，干燥，固化；
通过光刻或刻蚀工艺在所述疏水绝缘层上制备得到由所述亲水性材料一制得的像素墙结构一以及由所述亲水性材料二制得的像素墙结构二，所述像素墙结构二与非封装胶框区域的所述像素墙结构一图案相同。
7.根据权利要求5所述的柔性电润湿显示器的制备方法，其特征在于，所述制备双层像素墙结构的步骤包括：
在柔性下导电基板的疏水绝缘层上涂覆亲水性材料一，干燥，固化；
通过光刻或刻蚀工艺在所述疏水绝缘层上制备得到由所述亲水性材料一制得的像素墙结构一；
采用亲水性材料二通过丝网印刷、喷墨打印、光刻或刻蚀工艺在所述柔性上导电基板的导电层上制备像素墙结构二，所述亲水性材料二的亲水性强于所述亲水性材料一，所述像素墙结构二与非封装胶框区域的所述像素墙结构一图案相同，所述像素墙结构一与所述像素墙结构二的高度之和等于电润湿显示器上下导电基板之间的盒间距；
填充油墨和电解质溶液；
将所述像素墙结构一与所述像素墙结构二精准对位，将所述柔性上下导电基板对位贴合封装。
8.根据权利要求5-7任一项所述的柔性电润湿显示器的制备方法，其特征在于，所述像素墙结构一的高度5-8μm，所述像素墙结构二的高度是所述像素墙结构一的高度的3-5倍。
9.根据权利要求5-7任一项所述的柔性电润湿显示器的制备方法，其特征在于，所述亲水性材料一的水滴的前进接触角为60°-70°，水滴的后退接触角为35°-40°。
10.根据权利要求5-7任一项所述的柔性电润湿显示器的制备方法，其特征在于，所述亲水性材料二的水滴的前进接触角为30°-40°，水滴的后退接触角为0°-10°。
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