CN107037581A - 一种电润湿显示器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电润湿领域，公开了一种电润湿显示器件及其制备方法，显示器件包括上基板和下基板，所述上基板包括AR玻璃基板和密封胶框，所述下基板包括导电像素墙、疏水绝缘层、ITO导电层和下玻璃基板，本发明还公开了该电润湿显示器件的制备方法。本发明通过导电像素墙代替原有上基板ITO导电层，可以实现对电解质溶液和下基板溶液施加电压的功能，从而彻底解决了ITO在电润湿器件中容易发生电解和击穿以及吸水发生质变等缺陷；用AR玻璃代替了原有涂覆ITO导电层的上基板玻璃，可以实现99%的透光率，提高了环境光的利用率，减少了器件在反射光线过程中的损耗，提高了器件的对比度和显示效果。

Description

一种电润湿显示器件及其制备方法

技术领域

本发明属于电润湿领域，具体是一种电润湿显示器件及其制备方法。

背景技术

润湿是指固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。液体在固体表面能铺展，固液接触面有扩大的趋势，即液体对固体表面的附着力大于其内聚力，就是润湿。液体在固体表面不能铺展，接触面有收缩成球形的趋势，就是不润湿，不润湿就是液体对固体表面的附着力小于其内聚力。

电润湿是指通过改变液滴与绝缘基板之间电压，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、位移的现象。

图1是传统电润湿显示器件结构，主要包括上下两个基板，其中上基板由上玻璃基板，ITO导电层和密封胶框组成，下基板由下玻璃基板、ITO导电层、疏水绝缘层（一般为氟化聚合物）、像素墙组成。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，像素中填充有非极性染色油墨和极性电解质溶液两种不互溶的流体，通过施加电压在透明电解质溶液和下基板ITO导电层来改变电解质溶液在憎水层上的亲疏水性，以此来驱动油墨的铺展和收缩来达到显示效果。如Robert A. Hayes等在文章中描述的显示器件，当没有施加电压的时候，油墨铺展在憎水层的表面，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。目前，为了实现对下基板和电解质溶液施加电压，在上下基板上均镀有ITO导电层。下基板上ITO导电层根据所需要显示图案和驱动方式，可刻蚀成具有不同形状的ITO导电层，上基板ITO导电层是一完整面ITO导电层并作为电润湿显示器件的公共电极。

从图1可以看出电润湿显示器件的结构中，上基板上的ITO导电层作为一个非常重要的结构存在于器件之中，上基板和下基板上的ITO导电层用来对极性电解质溶液和绝缘层施加电压来改变电解质溶液在绝缘层上的润湿性来实现显示。一般情况下，ITO是空气稳定性材料，但是对于电润湿显示器件中由于存在非极性油墨和极性电解质溶液两种液体，因此ITO在电润湿显示器件中具有容易被腐蚀、“霉变”、产生导电性能不佳物质的性能，造成显示器件显示性能降低，器件失效，可靠性和使用寿命降低的危险。

ITO产生以上问题的原因如下：1、ITO在使用过程中由于受到极性非电解质溶液中存在的水氧以及杂质（例如氯离子，电解质溶液中会添加部分的氯化钙和氯化钠等无机盐增加电解质的导通性）等因素影响，电极之间存在的电压差引起电化学氧化还原反应，造成ITO导电层的腐蚀和击穿。在溅镀ITO层时，不同的靶材与玻璃间，在不同的温度和运动方式下，所得到的ITO层会有不同的特性，例如有些ITO玻璃容易出现“麻点”现象，还有的ITO玻璃容易出现微晶沟缝，这也同样容易造成局部区域电荷分配不均，在电荷放电过程中产生高压差击穿ITO层。2、同时因为ITO具有很强的吸水性能，因此会吸收空气中的水分和二氧化碳并产生化学反应而变质。由于电润湿显示器件中电解质溶液的组分中含有水，因此就存在上基板“霉变”的风险。3、另外ITO还具有在活性正价离子溶液中产生离子置换反应性质，从而形成其他导电和透过率不佳的反应物质。为了提高电润湿显示器件的稳定性和可靠性，电解质溶液中会添加一定浓度的离子液体，这就与ITO的离子置换反应性质相冲突，存在降低器件透光率的风险。

发明内容

本发明的目的提供一种具有新型结构的电润湿显示器件，以解决上述问题。

本发明的另一目的提供该电润湿显示器件的制备方法。

为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：

一种电润湿显示器件，包括上基板和下基板，所述上基板包括AR玻璃基板和密封胶框，所述下基板包括导电像素墙、疏水绝缘层、ITO导电层和下玻璃基板。

进一步地，所述导电像素墙由导电光刻胶制成。

进一步地，所述导电光刻胶由导电介质、成膜树脂、光敏剂、溶剂和添加剂制备而成。

进一步地，所述导电介质是为电阻率小于10×10^-8Ω·m的导电金属粒子或者导电合金粒子。

进一步地，所述成膜树脂为热塑性树脂，所述光敏剂为芳香族酮类或安息香醚类，所述溶剂是沸点高于150℃的有机溶剂，比如环己酮，添加剂是流平剂、增稠剂、消泡剂，流平剂可选聚二甲基硅氧烷等，增稠剂为聚乙烯蜡，消泡剂用正丁醇。

进一步地，所述导电像素墙是通过磁控溅射在不导电的像素墙表面形成一层导电层。

进一步地，所述疏水绝缘层的材料是AF1600、Cytop或Hyflon。

进一步地，电润湿显示器件还包括极性电解质溶液和非极性染色油墨。

一种制备上述的电润湿显示器件的方法，包括以下步骤：

S1、在下玻璃基板上制备ITO导电层；

S2、在ITO导电层上制备疏水绝缘层；

S3、在疏水绝缘层表面制备导电像素墙结构；

S4、在AR玻璃基板上制备密封胶框；

S5、填充油墨和电解质溶液，上下基板封装。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过导电像素墙代替原有上基板ITO导电层，其作为公共电极与极性电解质溶液相接触，可以实现对电解质溶液和下基板溶液施加电压的功能，起到原有结构中上基板ITO导电层施加电压在极性电解质溶液改变其在绝缘层上润湿性的作用，从而彻底解决了ITO在电润湿器件中容易发生电解和击穿的缺陷，同时解决了ITO导电层易吸水发生质变，以及ITO易于电解质溶液中的离子液体发生置换反应从而形成导电和透光率不良物质的缺陷。

本发明用AR玻璃（AR镀膜减反射式玻璃，表层不含ITO导电层）代替了原有涂覆ITO导电层的上基板玻璃，可以实现99%的透光率，提高了环境光的利用率，减少了器件在反射光线过程中的损耗，提高了器件的对比度和显示效果。

附图说明

图1是传统电润湿显示器件结构；

图2是本发明电润湿显示器件结构。

图3是本发明电润湿显示器的一种导电像素墙结构；

图4是本发明电润湿显示器的另一种导电像素墙结构。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例

一种电润湿显示器件，如图2所示，包括上基板和下基板，所述上基板包括AR玻璃基板，AR玻璃基板上设有密封胶框，所述下基板包括下玻璃基板，下玻璃基板上设有ITO导电层，ITO导电层上设有疏水绝缘层，疏水绝缘层上设有导电像素墙。在优选方案中，电润湿显示器件还包括极性电解质溶液和非极性染色油墨。

可按照以下步骤制备电润湿显示器件：

1、在下玻璃基板上制备ITO导电层；目前在玻璃上制备以及刻蚀ITO层的技术已经非常成熟，不再赘述。

2、在ITO导电层上制备疏水绝缘层；可通过旋涂、狭缝涂布、丝网印刷等方法将疏水绝缘层材料涂布在ITO导电层表面，疏水绝缘层可选AF1600、Cytop、Hyflon等材料，在高温190~230℃的环境下进行固化，得到前进角120~124°、后退角112~124°的疏水绝缘层。

3、在疏水绝缘层表面制备导电像素墙结构；由于疏水绝缘层表面疏水的特性，光刻胶材料很难粘附在疏水绝缘层的表面，因此在涂覆光刻胶之前需要将疏水绝缘层表面进行改性，通过反应离子刻蚀的方法将疏水绝缘层表面改为亲水性，再通过旋涂、狭缝涂布等方法将光刻胶材料成膜在疏水绝缘层的表面，最后通过光刻工艺得到像素墙结构。其中针对不同的光刻胶材料，导电光刻胶的表现形式略有不同。图3是其中一种导电像素墙结构，这种结构的像素墙自身是导电的，因此制备像素墙的光刻胶本身也是导电的，可以选取导电介质、成膜树脂、光敏剂、溶剂和添加剂来制备导电光刻胶，所述导电介质是为电阻率小于10×10^-8Ω·m的导电金属粒子或者导电合金粒子，优选0.1μm粒径的铜粒子，成膜树脂为热塑性树脂，光敏剂为芳香族酮类或安息香醚类，溶剂是沸点高于150℃的有机溶剂，例如环己酮，添加剂是流平剂、增稠剂、消泡剂，流平剂可选聚二甲基硅氧烷等，增稠剂为聚乙烯蜡，消泡剂用正丁醇。图4是另一种导电像素墙结构，像素墙本身不具有导电性，光刻胶可以选取目前常用的SU-8光刻胶，然后通过磁控溅射等方法在像素墙表面形成一层导电层。

4、在AR玻璃基板上制备密封胶框。

5、填充油墨和电解质溶液，上下基板封装。

电润湿显示器是一种反射式显示器，当未施加电压的时候油墨铺展，反射出油墨的颜色，当施加电压时油墨收缩，反射出下基板的颜色。无论是施加电压还是未施加电压情况下，环境光都需要透过上基板来实现后面的反射过程，环境光透过上基板后进入器件内部，并反射出非极性染色油墨或下基板的颜色，并再次透过上基板后被人眼所接触，因此电润湿显示器件对于上基板的透光率要求要比传统具有背光源的透射式显示器和自发光显示器高，当上基板透过率低时会造成器件对环境光的利用率低。

传统的电润湿显示器件上基板采用的是具有ITO导电层的玻璃，目前显示器件中所常用的ITO导电玻璃可分为高电阻玻璃、普通玻璃和低电阻玻璃，电阻分别为150~500Ω、60~150Ω和小于60Ω。这三种的透射率分别为≥88%、≥87%和≥83%。高电阻玻璃多用于静电防护和触控屏幕制作，普通玻璃多用于TN类ITO液晶显示器和电子抗干扰，低电阻玻璃多用于STN液晶显示器和透明线路板。目前电润湿显示器件中用的多为普通ITO导电玻璃，透射率≥87%。

目前超白玻璃的透过率在91.5%以上，而AR（镀膜减反射式）玻璃的透光率在95%以上，甚至可以达到99%的高透过率。因此本发明中利用AR玻璃代替传统ITO玻璃，可以实现99%的透光率，提高了环境光的利用率，减少了器件在反射光线过程中的损耗，提高了器件的对比度和显示效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电润湿显示器件，包括上基板和下基板，其特征在于，所述上基板包括AR玻璃基板和密封胶框，所述下基板包括导电像素墙、疏水绝缘层、ITO导电层和下玻璃基板。

2.根据权利要求1所述的电润湿显示器件，其特征在于，所述导电像素墙由导电光刻胶制成。

3.根据权利要求2所述的电润湿显示器件，其特征在于，所述导电光刻胶由导电介质、成膜树脂、光敏剂、溶剂和添加剂制备而成。

4.根据权利要求2所述的电润湿显示器件，其特征在于，所述导电介质是为电阻率小于10×10^-8Ω·m的导电金属粒子或者导电合金粒子。

5.根据权利要求2所述的电润湿显示器件，其特征在于，所述成膜树脂为热塑性树脂，所述光敏剂为芳香族酮类或安息香醚类，所述溶剂是沸点高于150℃的有机溶剂。

6.根据权利要求1所述的电润湿显示器件，其特征在于，所述导电像素墙是通过磁控溅射在不导电的像素墙表面形成一层导电层。

7.根据权利要求1所述的电润湿显示器件，其特征在于，所述疏水绝缘层的材料是AF1600、Cytop或Hyflon。

8.根据权利要求1所述的电润湿显示器件，其特征在于，电润湿显示器件还包括极性电解质溶液和非极性染色油墨。

9.一种制备权利要求1~8任意一项所述的电润湿显示器件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在下玻璃基板上制备ITO导电层；

S2、在ITO导电层上制备疏水绝缘层；

S3、在疏水绝缘层表面制备导电像素墙结构；

S4、在AR玻璃基板上制备密封胶框；

S5、填充油墨和电解质溶液，上下基板封装。