CN105572858A - 卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备，设有柔性衬底传输机构，所述传输机构包括安装柔性电润湿或微流器件下面板柔性衬底卷轴的第一放料辊、安装柔性电润湿或微流器件上面板柔性衬底卷轴的第二放料辊以及按预设走料路线设置的若干传送辊。所述下面板柔性衬底的走料路线上设有灌油封装装置，本发明将灌油封装工艺与卷对卷生产工艺结合，可快速高效的完成电润湿器件或微流器件灌油封装过程及其它生产工序，极大的提高了柔性电润湿器件或微流器件的生产效率，降低生产成本。

Description

卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备

技术领域

本发明涉及电子加工技术领域，具体为一种柔性电润湿或微流器件加工设备。

背景技术

电润湿或微流器件的制备主要是在下面板上的疏水（或超疏水）表面制备有序的亲水围堰图案，使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及上面板封装一层水，通过施加在下面板疏水介质下的下电极与上面板上的上电极间的电压，影响围堰中油滴的收缩和铺展以及油滴或水的运动，从而导致显示单元内显示面积的变化而产生显示效果（对于微流器件则是控制液体运动的方向），其核心工艺是在疏水介质表面的亲水图形的微加工和油滴的灌装和水层的封装。

电润湿或微流器件的亲水围堰图形以及上下面板上的控制电极通常是利用微加工技术如光刻、压印等工艺得到的。

光刻技术：在基底样品上涂覆光刻胶，然后把图形化的掩膜版盖在样品上并暴露在紫外光照之下，被光照到的光刻胶感光发生化学变化。然后样品放入显影液中进行显影，由于光刻胶有的区域曝光发生化学变化，有的区域没有变化，这两种区域与显影液的反应不同，从而导致其中的一种区域的光刻胶被去除，由此在样品基底上得到与掩膜版对应的图形，即掩膜版上的图形被转移到基底上。

压印技术：压印是微加工的主要工艺之一，基本方法是利用在介质表面均匀涂有一层在特定条件下（如一定温度下）有一定流动性的物质（比如光刻胶），在该条件下利用带有凹凸图形的模板进行压迫和挤压，冷却后再撤出模板，从而将模板图形转移至材料表面。

以上两项技术都难以应用在电润湿或微流器件中的超疏水的表面上，这主要是由于工艺中所需的光刻胶很难在疏水介质表面均匀涂覆。此外，通常的光刻和压印工艺中，光刻或压印模板以及所处理的样品是平板状的，这导致模板和样品的大小受到限制，难以实现大面积图形连续光刻或压印，导致生产效率较低。通常压印的样品都是硬质材料（压印模板和需要压印的样品），这也限制了压印技术在柔性电润湿产品生产中的应用。

通常的微加工工艺很难在超疏水表面进行，为此有人提出先用等离子体处理超疏水表面，降低其疏水性，然后再涂光刻胶进行图形微加工，最后利用热处理的方法恢复疏水介质的疏水性。该方案虽然能实现亲水围堰图形的微加工，但是在等离子体处理过程中疏水表面的超疏水性受到损伤，在后续的热处理过程中也难以完全恢复其超疏水性。另外该方案也限制了衬底材料的使用，比如不能耐受热处理的衬底（如柔性衬底等材料）。

在申请号为2014101012773的前期专利申请中，提出了一种能够在超疏水表面进行微加工的工艺流程，即在疏水介质表面先沉积牺牲层，再利用通常的光刻工艺制备出亲水的围堰图形，然后再去除围堰图形中的牺牲层，暴露出所需要的疏水介质表面。该工艺能够很容易的实现在疏水介质表面的图形化加工，然而该工艺受光刻模板尺寸的影响，无法实现大面积连续化的生产，也没有推广到柔性衬底上，没有实现卷对卷的连续性生产，即该方案能够实现的电润湿或微流器件生产效率还不够高。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种新型的卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备，以提高生产效率。

本发明提供的技术方案为：

一种卷对卷柔性电润湿或微流器件加工设备，其特征在于，设有柔性衬底传输机构，所述传输机构包括安装柔性电润湿或微流器件下面板柔性衬底卷轴的第一放料辊、安装柔性电润湿或微流器件上面板柔性衬底卷轴的第二放料辊以及按预设走料路线设置的若干传送辊；

所述下面板柔性衬底的走料路线上设有灌油封装装置，所属灌油封装装置设有水槽，所述水槽内设有将浮在水表面油液约束在指定区域的约束容器，所述约束容器上、下开口，加工后已形成围堰图形的柔性衬底从所述约束容器的上方穿过油层，进入油层下方的水中，使油液附着在围堰图形中暴露的疏水介质表面后，被水层封在围堰中，穿过油层的柔性衬底通过若干传送辊将设有围堰图形的一面翻转向上，一注胶机设置在翻转后的柔性衬底上方，对柔性衬底进行水下涂覆封装胶，所述第二放料辊设置在水槽上方，上面板柔性衬底通过封装辊与涂胶后的下面板柔性衬底粘合，将所述水层封装起来，粘合后的上、下面板柔性衬底通过胶体固化装置固化封装胶，出水后通过风干装置吹干，由收料辊卷收或传送至后续加工设备。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

所述下面板柔性衬底垂直穿过所述约束容器中的油层。

作为优选，所述封装胶采用UV（紫外）固化封装胶，所述胶体固化装置为紫外光照射固化装置。

所述加工设备设有对准上、下面板的调节装置和调节上、下面板粘合压力的压力控制装置。

进一步的，所述下面板柔性衬底的走料路线上，灌油封装装置的前序加工装置包括：

疏水介质涂覆装置，在所述下面板柔性衬底表面加工疏水介质层；

第一干燥装置，干燥所述疏水介质层；

牺牲层沉积装置，在下面板柔性衬底上所述疏水介质层的表面加工一层牺牲层；

光刻胶涂覆装置，在下面板柔性衬底上所述牺牲层的表面加工一层光刻胶层；

第二干燥装置，对所述光刻胶层进行干燥处理；

压印装置，在所述光刻胶层上压印出预设图形，并对图形进行固化处理；

光刻胶刻蚀装置，刻蚀光刻胶，暴露压印图形中薄层位置的牺牲层；

牺牲层刻蚀装置，进一步去除暴露位置的牺牲层，暴露出疏水介质层，形成围堰图形；

清洗风干装置，清洁并干燥刻蚀后的下面板柔性衬底。

所述第一干燥装置、第二干燥装置通过加热与下面板柔性衬底接触的传送辊、通过加热板烘烤或通过吹送加热空气或氮气到疏水介质/光刻胶上使之干燥。

所述光刻胶刻蚀装置设有等离子发生单元和载气输出单元，通过载气将刻蚀光刻胶的等离子体吹送到柔性衬底表面与光刻胶接触。

所述牺牲层沉积装置通过热蒸发的方式把牺牲层材料加热蒸发，利用载气将蒸发状态的牺牲层材料送至柔性衬底表面，沉积在疏水介质层上。

所述压印装置采用热压印或紫外压印，并设有压力控制系统。

有益效果：

本发明加工装置将灌油封装工艺与卷对卷生产工艺结合，可快速高效的完成灌油封装过程及其它生产工序，极大的提高柔性电润湿器件或微流器件的生产效率，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的局部流程结构示意图；

图2为灌油封装装置的结构示意图。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

如图1、图2所示的一种卷对卷柔性电润湿或微流器件加工设备，设有柔性衬底传输机构，以柔性电湿润显示面板的加工为例，所述传输机构包括安装柔性电润湿显示面板下面板柔性衬底卷轴的第一放料辊1、安装柔性电润湿显示面板上面板柔性衬底卷轴的第二放料辊26以及若干传送辊。

所述下面板柔性衬底的走料路线上依次设有疏水介质涂覆装置3、第一干燥装置、牺牲层沉积装置8、光刻胶涂覆装置10、第二干燥装置、压印装置、光刻胶刻蚀装置16、牺牲层刻蚀装置18、清洗风干装置19及灌油封装装置。

具体加工过程包括：

1）涂覆疏水介质。下面板柔性衬底（硅片、ITO玻璃、PET等）在第一放料辊1和传送辊2的作用下被传送至疏水介质涂覆装置3处进行超疏水介质层的涂覆，采用喷涂法或滚涂法涂布。涂覆疏水介质后的下面板柔性衬底经由传送辊4继续向后传送，并对疏水介质进行干燥处理。干燥处理可以通过以下方法进行：对传送辊4进行加热，由该传送辊4把热传导到柔性衬底上使疏水介质干燥；由加热板对疏水介质加热干燥；或把加热板换成送风口5，输出加热的空气或氮气到疏水介质上使之干燥。

2）沉积牺牲层。下面板柔性衬底经由传送辊6和7继续向后输送，所述传送辊6和7之间在柔性衬底的一侧设有牺牲层沉积装置8，所述牺牲层沉积装置8设有载气输出单元，沉积过程如下：在牺牲层沉积装置8中利用热蒸发的方式把牺牲层原料（如氧化硅等）加热蒸发，利用载气（如氩气）把蒸发出来的牺牲层原料经出气口传送到柔性衬底表面，使牺牲层原料在衬底表面的疏水介质层上沉积。加工过程中，也可将图中的传送辊6换成收料辊，收料后把该柔性衬底卷（表面有疏水介质层）安装到真空镀膜仪中，并在真空镀膜仪的镀膜腔中设置送料辊和收料辊，在真空镀膜仪中完成牺牲层材料的沉积。

3）涂覆光刻胶。表面涂覆了疏水介质层和牺牲层的下面板柔性衬底经由传送辊7和9继续向后传送，完成用于压印的光刻胶层的加工和干燥处理，使光刻胶处于半固化状态。光刻胶的加工可采用类似于疏水介质的涂布工艺，采用滚涂法或由喷涂设备10完成。其干燥过程同样类似于疏水介质的干燥，对传送辊9加热，或者由加热设备11进行加热烘干或者热气流吹干。

4）压印亲水图形。下面板柔性衬底被传送到压印装置处，所述压印装置包括一压印辊12和一对辊13，并设有精确调节压印所需压力的压力控制系统。压印辊12表面有凸凹的图形，而对辊13表面平整。下面板柔性衬底从压印辊12和对辊13之间穿过，衬底上的光刻胶层被压出相应的图形，之后对压印出的图形进行固化。该压印可以采用热压印或紫外压印，若采用热压印，可以通过把对辊13加热的方法间接对光刻胶加热，并在后续配置冷却装置，如冷却辊或冷却吹风口等。

5）去除残余光刻胶。压印后的下面板柔性衬底由传送辊14和15传送经过光刻胶刻蚀装置16，所述光刻胶刻蚀装置16采用等离子刻蚀机，利用等离子体把压印图形中的残余光刻胶薄层刻蚀掉，暴露出牺牲层。类似于牺牲层沉积，该等离子体可以利用载气将等离子体传送到柔性衬底表面，也可以先收料，然后将料卷安装到等单独的离子体设备的腔室中进行等离子体刻蚀。

6）刻蚀牺牲层。下面板柔性衬底由传送辊17继续传送，在传送辊15、17之间，设有牺牲层刻蚀装置18，所述牺牲层刻蚀装置18采用喷涂蚀刻液的方法刻蚀牺牲层，再由清洗及风干装置19喷水清洗并吹干。该刻蚀步骤也可以利用传送辊将柔性衬底送入刻蚀液槽中进行刻蚀。至此，下面板上的围堰图形加工完毕，而且围堰中的疏水介质表面也暴露出来。

7）灌油封装。

所述灌油封装装置设有水槽21，用于灌装的油被约束容容器23约束在水表面的特定位置，所述约束容器23呈框型，下面板柔性衬底绕过传送辊17，垂直穿过约束容器23中的油层再进入水中，在油和水的界面处由于水的表面张力以及围堰的亲水性作用，油滴被控制在围堰之中，这样就实现了油的灌装。

在传送辊20和24的作用下，下面板柔性衬底围堰图形面被转到方向朝上，并由边框注胶机25根据需要的面板尺寸进行水下涂覆UV固化的封装胶。与此同时，上面板柔性衬底经由第二放料辊26进入水槽21中。上、下面板柔性衬底被传送到封装辊27和28之间压合，由封装胶把上下面板粘合在一起把水层封装起来。该封装辊27和28配有上、下面板调节装置和压力控制装置，用于对准上下面板上的图形和调节粘合的压力。粘合后的上、下面板被传送到紫外光照射固化装置29下面进行封装胶的固化。然后由传送辊30传送出水面并由出风口31把水吹干，最后由收料辊32收料。或者，也可以把封装后的产品直接传送到切割机上把面板逐个切割并收集，并进入后续的面板组装工序。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备，其特征在于，设有柔性衬底传输机构，所述传输机构包括安装柔性电润湿或微流器件下面板柔性衬底卷轴的第一放料辊（1）、安装柔性电润湿或微流器件上面板柔性衬底卷轴的第二放料辊（26）以及按预设走料路线设置的若干传送辊；

所述下面板柔性衬底的走料路线上设有灌油封装装置，所属灌油封装装置设有水槽（21），所述水槽（21）内设有将浮在水表面油液约束在指定区域的约束容器（23），所述约束容器（23）上、下开口，加工形成围堰图形的柔性衬底从所述约束容器（23）的上方穿过油层，进入油层下方的水中，使油液附着在围堰图形中暴露的疏水介质表面后，被水层封在围堰中，穿过油层的柔性衬底通过若干传送辊将设有围堰图形的一面翻转向上，一注胶机设置在翻转后的柔性衬底上方，对柔性衬底进行水下涂覆封装胶，所述第二放料辊设置在水槽（21）上方，上面板柔性衬底通过封装辊与涂胶后的下面板柔性衬底粘合，将所述水层封装起来，粘合后的上、下面板柔性衬底通过胶体固化装置固化封装胶，出水后通过风干装置吹干，由收料辊（32）卷收或传送至后续加工设备。

2.根据权利要求1所述的卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备，其特征在于，所述下面板柔性衬底垂直穿过所述约束容器（23）中的油层。

3.根据权利要求1所述的卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备，其特征在于，所述封装胶为UV固化封装胶，所述胶体固化装置为紫外光照射固化装置。

4.根据权利要求1所述的卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备，其特征在于，所述灌油封装装置设有对准上、下面板的调节装置和调节上、下面板粘合压力的压力控制装置。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备，其特征在于，所述下面板柔性衬底的走料路线上，灌油封装装置的前序加工装置包括：

疏水介质涂覆装置（3），在所述下面板柔性衬底表面加工疏水介质层；

第一干燥装置，干燥所述疏水介质层；

牺牲层沉积装置（8），在下面板柔性衬底上所述疏水介质层的表面加工一层牺牲层；

光刻胶涂覆装置（10），在下面板柔性衬底上所述牺牲层的表面加工一层光刻胶层；

第二干燥装置，对所述光刻胶层进行干燥处理；

压印装置，在所述光刻胶层上压印出预设的图形，并对图形进行固化处理；

光刻胶刻蚀装置（16），刻蚀光刻胶，暴露压印图形中薄层位置的牺牲层；

牺牲层刻蚀装置（18），去除暴露位置的牺牲层，进一步暴露出疏水介质层，形成围堰图形；

清洗风干装置，清洁并干燥刻蚀后的下面板柔性衬底。

6.根据权利要求5所述的卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备，其特征在于，所述第一干燥装置、第二干燥装置通过加热与下面板柔性衬底接触的传送辊、通过加热板烘烤或通过吹送加热空气或氮气到疏水介质/光刻胶上使之干燥。

7.根据权利要求5所述的卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备，其特征在于，所述光刻胶刻蚀装置（16）设有等离子发生单元和载气输出单元，通过载气将刻蚀光刻胶的等离子体吹送到柔性衬底表面与光刻胶接触。

8.根据权利要求5所述的卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备，其特征在于，所述牺牲层沉积装置（8）通过热蒸发的方式把牺牲层材料加热蒸发，利用载气将蒸发状态的牺牲层材料送至柔性衬底表面，沉积在疏水介质层上。

9.根据权利要求5所述的卷对卷的柔性电润湿或微流器件加工设备，其特征在于，所述压印装置采用热压印或紫外压印，并设有压力控制系统。