CN105607245B - 一种电润湿显示装置前板的制备工艺 - Google Patents

一种电润湿显示装置前板的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电润湿显示装置前板的制备工艺，包括采用采用制图软件制作电润湿显示装置前板各层结构的三维结构模型；利用3D打印机软件的离散程序实现对所述三维结构模型的分割，将所述三维立体模型分割成多层片状结构；通过3D打印机将各层结构耗材逐层喷涂或熔结打印出所述的片状结构，固化成型，逐层实现基板各层的布置，最终得到所述电润湿显示装置前板。本发明的制备工艺材料来源广泛，价格低廉，简化工艺的同时降低设备和人工成本。

Description

一种电润湿显示装置前板的制备工艺
技术领域
本发明涉及电润湿领域，具体涉及一种电润湿显示装置前板的制备工艺。
背景技术
电润湿显示装置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（烷烃等）、导电的第二流体（水或盐溶液），流体相互接触且不可混溶。如专利CN102792207A等中描述了一种电润湿显示装置，它包括两个支撑板，在其中一个支撑板上设置有壁图案即像素墙，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。不导电的第一流体便填充于像素墙所形成的显示区域内，其周围的像素墙用于阻挡第一流体流向周围像素格，从而得到稳定的显示结构。
电润湿器件的前板主要包括：基底、导电层、绝缘层、疏水层、像素墙、油墨、水、封装层等。其中，从基底到像素墙均为固体材料，或者固化后的材料，不同于油墨、水等液体材料，制备工艺较为复杂，比如导电层的溅射、疏水层的涂布烘烤、像素墙的光刻工艺等，都需要经过多步的工艺流程，用到多种较为复杂的仪器，使得电润湿器件的时间成本和资金成本都大幅提高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种电润湿显示装置前板的制备工艺，用3D打印的方法布置基底到像素墙材料，大大简化工艺流程，并且，可以实现导电层、绝缘层、疏水层、像素墙的图案化。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种电润湿显示装置前板的制备工艺，包括
一种电润湿显示装置前板的制备工艺，其特征在于：包括
采用制图软件制作电润湿显示装置前板各层结构的三维结构模型；
利用3D打印机软件的离散程序实现对所述三维结构模型的分割，将所述三维立体模型分割成多层片状结构；
通过3D打印机将各层结构耗材逐层喷涂或熔结打印出所述的片状结构，固化成型，逐层实现基板各层的布置，最终得到所述电润湿显示装置前板。
作为上述方案的进一步改进，所述电润湿显示装置前板的不同结构是通过同一3D打印机的不同出料管道依此打印；或通过不同的3D打印机依此打印。
作为上述方案的进一步改进，所述多层片状结构的厚度相等。
作为上述方案的进一步改进，所述电润湿显示装置前板由基底、导电层、疏水层和像素墙组成；或，由基底、导电层、绝缘层、疏水层和像素墙组成。
进一步地，所述基底层耗材为预聚体溶液、聚合物固体材料或SOG材料。
进一步地，所述导电层耗材为Al材或CNT材料。
进一步地，所述绝缘层耗材为SOG材料、SiO2溶液或Si3N2溶液。
进一步地，所述疏水层耗材为AF材料、Cytop材料或Hyflon材料。
进一步地，所述像素墙耗材为光刻胶材料、聚合物材料。
本发明的有益效果是：本发明通过采用3D打印的技术代替传统工艺布置电润湿显示装置前板的基底到像素墙部分，节约了设备、材料、人工等各项成本，并且，可以实现导电层、绝缘层、疏水层、像素墙的图案化；利于产业化的进行。
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是本发明的制备工艺的工艺流程图一；
图2是本发明的制备工艺的工艺流程图二；
图3是本发明的制备工艺制备的一种电润湿显示装置前板的结构示意图；
图4为本发明的制备工艺制备的具有图案化导电层的电润湿基板的结构示意图。
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。
本发明的电润湿显示装置前板的工艺流程如图1及图2所示，包括：
首先，采用制图软件制作电润湿显示装置前板各层结构的三维结构模型。
制图软件可以采用常规可用的机械制图软件，如Solid work、CAD、CAXA、Proe、UG、CATIA等。但是这里需要注意的是，需要把3D建模后的文件保存成特定的3D打印程序能够识别的模型格式，如STL格式文件。
电润湿显示装置前板一般由基底、导电层、绝缘层、疏水层和像素墙组成；或当疏水层具有较好的绝缘性能时，可以省去绝缘层，由基底、导电层、疏水层和像素墙组成，疏水层同时承担疏水和绝缘的功能。
基底为一层整体的结构作为支撑板，导电层、绝缘层、疏水层根据实际需要，可以为一层薄膜，也可以为图案化的结构。像素墙为具有图案化的结构。如图3为本发明的制备工艺制备的一种电润湿显示装置前板的结构示意图，图4为本发明的制备工艺制备的具有图案化导电层的电润湿基板的结构示意图。
进一步，利用3D打印机软件的离散程序实现对所述三维结构模型的分割，将所述三维立体模型分割成多层片状结构。
所述多层片状结构的厚度可以相等或者不相等，优选地，对于每一种材料，分割厚度相等，以便于控制。不同材料分割厚度可以不同。
进一步，通过3D打印机将各层结构耗材逐层喷涂或熔结打印出所述的片状结构，固化成型，逐层实现基板各层的布置，最终得到所述电润湿显示装置前板。
其中基底层耗材可以是聚合物材料或者硅基材料，如PDMS、SOG等；导电层耗材为Al材或CNT材料等；绝缘层耗材可以为SiO2溶液或Si3N2溶液等；疏水层耗材可以为AF材料、Cytop材料或Hyflon材料等；像素墙耗材可以为光刻胶材料、聚合物材料等。上述各层耗材的材料中，对于可以加热熔融成流动态的聚合物材料，可以不限于是溶液或者固体的形式，如聚合物材料可以是聚合物预聚体溶液，也可以已经交联固化的固体材料；AF材料可以是添加了溶剂后形成的AF溶液，也可以是AF固体材料。
实际操作中可以分为两种打印方式，包括通过3D打印机的不同出料管道依此打印电润湿前板的各个结构，如图1所示，此步骤中可以首先分别将基底层耗材（例如聚合物材料、硅基材料如SOG溶液等）、导电层耗材（Al材、CNT溶液等）、绝缘层耗材（SiO2溶液、Si3N2溶液等）、疏水层耗材（AF溶液、AF固体材料、Cytop溶液、Hyflon溶液等）、像素墙耗材（光刻胶溶液、聚合物材料等）注入到3D打印设备的1-5号储料盒。进一步，依此打印各层，各层耗材分别通过1-5号出料管道从1-5号储料盒中进入3D打印机打印主体。进一步，逐层喷涂或熔结打印出所述的片状结构，固化成型。具体如下：
1. 3D打印基底，即支撑板，可以为柔性的聚合物支撑板（PDMS，PMMA，PET，PP，PE等），也可以为硬质的玻璃、硅片等基底。
将3D打印机的储料盒1中的基底耗材从1号出料管道进入打印机主体，开始打印基底层，基底不需要图案化，为一整体。
2.换打印耗材，打印导电层。导电层耗材如ITO材料、Al材、碳基材料等。将3D打印机的储料盒2中的导电层耗材从2号出料管道进入打印机主体，开始打印导电层。导电层可以图案化，即根据CAD等软件所建模型的导电层设置打印成具有图案化的导电层。
3.换打印耗材，打印绝缘层。绝缘层耗材如SiO2、Si3N2等材料。将3D打印机的储料盒3中的绝缘层耗材从3号出料管道进入打印机主体，开始打印绝缘层。绝缘层可以图案化，即根据CAD等软件所建模型的绝缘层设置打印成具有图案化的绝缘层。
4.换打印耗材，打印疏水层。疏水层耗材如AF材料、Cytop材料、Hyflon材料等。将3D打印机的储料盒4中的疏水层耗材从4号出料管道进入打印机主体，开始打印疏水层。疏水层可以图案化，即根据CAD等软件所建模型的疏水层设置打印成具有图案化的疏水层。
5.换打印耗材，打印像素墙。像素墙耗材如光刻胶类物质、较为亲水的聚合物等。将3D打印机的储料盒5中的像素墙材料从5号出料管道进入打印机主体，开始打印像素墙。像素墙层为图案化的结构，即根据CAD等软件所建模型的像素墙设置打印成具有图案化的像素墙层。
实际操作还包括如图2所示的通过不同3D打印机依此打印电润湿结构的各个结构，具体如下：
1. 通过3D打印机1号打印基底，即支撑板，可以为柔性的聚合物支撑板（PDMS，PMMA，PET，PP，PE等），也可以为硬质的玻璃、硅片等基底。基底不需要图案化，为一整体。
2. 换打印机2号打印导电层。导电层耗材如ITO材料、Al材、碳基材料等。导电层可以图案化，即根据CAD等软件所建模型的导电层设置打印成具有图案化的导电层。
3. 换打印3号打印绝缘层。绝缘层耗材如SiO2、Si3N2等材料。绝缘层可以图案化，即根据CAD等软件所建模型的绝缘层设置打印成具有图案化的绝缘层。
4. 换打印机4号打印疏水层。疏水层耗材如AF材料、Cytop材料、Hyflon材料等。疏水层可以图案化，即根据CAD等软件所建模型的疏水层设置打印成具有图案化的疏水层。
5. 换打印机5号打印像素墙。像素墙耗材如光刻胶类物质、较为亲水的聚合物等。将像素墙层为图案化的结构，即根据CAD等软件所建模型的像素墙设置打印成具有图案化的像素墙层。
像素墙结构的模型根据科研或生产需要设计，一般具有5-50μm的高度、5-20μm的宽度，相邻像素墙的间距一般为100-1000μm，即像素格的大小介于100-1000μm，像素格多采用正方形、矩形或者其他多边形，甚至圆形。
像素墙耗材的亲水的聚合物材料可以为液态光敏树脂，或（ABS树脂+PLA（聚乳酸））。
当疏水层同时具有绝缘性质时，如AF材料、Cytop材料、Hyflon材料的等，可以将疏水层作为疏水绝缘层，即省略SiO2等的绝缘层。
3D打印机根据所用材料不同有多种的打印方式，但其基本原理均为分层制造、逐层叠加，以实现三维结构的构筑。常用方法如下：1. 光固化成型法（SLA技术），对液态光敏树脂类材料进行特定波长紫外光扫描的方式进行光固化，紫外光通过数控装置精确控制，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，即可得到图案化的固化图形。2. 选择性激光烧结技术（SLS），打印耗材为固体粉末，通过CAD模型建立及数据处理、铺粉、烧结及后处理等过程实现固态粉末材料的图案化固化。常用的固体粉末包括石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料等。3.熔积成型技术（PDM），以丝状材料（如石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝等）为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度（约比熔点高1℃），在计算机的控制下将熔融的材料涂覆于基底表面，冷却后成型，通过层层加工形成三维结构。4. 分层实体制造法（LOM），即层叠成型法，以片材（如纸片、塑料薄膜或复合材料）为原材料，采用激光切割进而热粘压热熔胶的方法成型。
本发明的制备工艺中，可以根据电润湿基本各层材料的不同，选择不同的合适的打印方式。如采用液态光敏树脂作为像素墙材料，则采用紫外光固化的方法固化成型。若采用ABS树脂和PLA（聚乳酸）作为像素墙材料，采用熔积成型和分层实体制造的方法打印。
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 (9)

1.一种电润湿显示装置前板的制备工艺，其特征在于：包括
采用制图软件制作电润湿显示装置前板各层结构的三维结构模型；
利用3D打印机软件的离散程序实现对所述三维结构模型的分割，将所述三维立体模型分割成多层片状结构；
通过3D打印机将各层结构耗材逐层喷涂或熔结打印出所述的片状结构，固化成型，逐层实现基板各层的布置，最终得到所述电润湿显示装置前板。
2.根据权利要求1所述的电润湿显示装置前板的制备工艺，其特征在于，所述的电润湿显示装置前板的不同结构是通过同一3D打印机的不同出料管道依次打印；或通过不同的3D打印机依次打印。
3.根据权利要求2所述的电润湿显示装置前板的制备工艺，其特征在于，所述多层片状结构的厚度相等。
4.根据权利要求2所述的电润湿显示装置前板的制备工艺，其特征在于，所述电润湿显示装置前板由基底、导电层、疏水层和像素墙组成；或，由基底、导电层、绝缘层、疏水层和像素墙组成。
5.根据权利要求4所述的电润湿显示装置前板的制备工艺，其特征在于，所述基底层耗材为聚合物材料或硅基材料。
6.根据权利要求4所述的电润湿显示装置前板的制备工艺，其特征在于，所述导电层耗材为Al材或CNT材料。
7.根据权利要求4所述的电润湿显示装置前板的制备工艺，其特征在于，所述绝缘层耗材为SiO2材料或Si3N2材料。
8.根据权利要求4所述的电润湿显示装置前板的制备工艺，其特征在于，所述疏水层耗材为AF材料、Cytop材料或Hyflon材料。
9.根据权利要求4所述的电润湿显示装置前板的制备工艺，其特征在于，所述像素墙耗材为光刻胶材料或聚合物材料。
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