CN108469640B - 一种电润湿器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电润湿器件及其制造方法，该电润湿器件包括上基板、下基板和封装结构；其中，上基板和下基板相对设置，且通过封装结构密封闭合，形成密闭腔室；密闭腔室内填充有封装液体；封装结构包括刚性封装支撑结构和封装胶。通过以上方式，本发明电润湿器件的封装结构采用刚性封装支撑结构与封装胶结合的方式，可有效地减少封装胶的使用量，避免封装胶在压制过程中大量变形而显示区域造成污染，可更精准地控制封装结构的尺寸，大大提升器件的显示区域，以及提高产品器件的质量和可靠稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电润湿领域，具体涉及一种电润湿器件及其制造方法。
背景技术
电润湿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)，使液滴发生形变和运动的现象。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。电润湿显示器件通常由上下两个结构层组成，上结构层由上基板、导电层、支撑柱和密封胶框组成，下结构层由下基板、导电层、疏水绝缘层、弱亲水像素墙组成。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，像素中填充有油墨和电解质溶液两种互不相溶的流体，通过施加电压来使两种流体的运动来产生显示效果。具体地，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。
电润湿器件在结构上是由上下基板及密封胶框组合而成的密封腔体。电润湿显示器件的密封胶框通常采用PSA或环氧树脂PDMS胶等，通过丝网印刷或者点胶机来制备密封胶框。但是，现有的以上电润湿器件在丝网印刷制备过程中易出现拉丝现象，且PSA胶在厚度小于10um时(如拉丝区域)存在光阻距，无法对已制备的封装胶进行有效固化，在封装压制过程中，易导致对器件边缘像素格的污染，大大减少显示器件的可视区域，并使得在施加电压的过程中导致电场分布不均匀而造成器件不同区域开启阈值电压不一致而无法实现灰阶控制；同时造成封装胶的浪费。而当运用点胶机对器件进行点胶密封时，压敏胶变形性大且存在油胀性，减少了封装胶的有效粘性，并且密封胶性能复杂，很难实现精确控制，极大地影响显示器件性能。
另外，由于封装胶的无定形性，在封装压制过程中，易对显示区域造成大量污染，这会大大减少显示器件的可视区域，同时造成封装胶的浪费。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电润湿器件及其制造方法，可解决现有电润湿器件采用封装胶框进行封装，难以实现精准控制，影响显示器件性能；封装胶用量大，造成浪费；且在压制过程中封装胶易产生变形而对显示区域造成污染，减小显示器件的可视区域等问题。
本发明所采用的技术方案是：一种电润湿器件，包括上基板、下基板和封装结构；所述上基板和下基板通过所述封装结构密封闭合，形成密闭腔室；所述密闭腔室内填充有封装液体；所述封装结构包括刚性封装支撑结构和封装胶。
根据本发明一具体实施例，所述上基板包括第一基板、第一电极，所述第一电极设于所述第一基板朝向所述下基板的一侧；所述下基板包括第二基板、第二电极、疏水绝缘层和像素墙，所述第二电极设于所述第二基板朝向所述上基板的一侧，所述疏水绝缘层设于所述第二电极背离所述第二基板的一侧，所述像素墙设于所述疏水绝缘层上。
根据本发明一具体实施例，所述刚性封装支撑结构与所述像素墙由相同材料制成。
根据本发明一具体实施例，所述刚性封装支撑结构的一端密封连接所述下基板，另一端通过所述封装胶与所述上基板密封连接。
根据本发明一具体实施例，所述刚性封装支撑结构包括与所述上基板密封连接的第一刚性封装支撑结构、与所述下基板密封连接的第二刚性封装支撑结构，所述第一刚性封装支撑结构与所述第二刚性封装支撑结构相对设置，且通过所述封装胶密封连接。
根据本发明一具体实施例，所述刚性封装支撑结构的一端密封连接所述上基板，另一端通过所述封装胶与所述下基板密封连接。
根据本发明一具体实施例，所述上基板还包括与所述像素墙相对设置的支撑结构。
根据本发明一具体实施例，所述刚性封装支撑结构和所述支撑结构背离所述上基板的一端与所述下基板的距离相等。
本发明还提供了一种电润湿器件的制造方法，具体包括以下步骤：
上基板的制备，包括：在第一基板上制备第一电极；
下基板的制备，包括：在第二基板上制备第二电极，而后在所述第二电极背向所述第二基板的表面上设置疏水绝缘层，再在所述疏水绝缘层背向所述第二电极的表面上制备像素墙；
封装结构的制备，包括：在所述上基板上制备刚性封装支撑结构，在所述刚性封装支撑结构上靠近所述下基板的端面设置封装胶，形成封装结构，以密封连接所述下基板；
充液、封装，包括：填充封装液体，而后将设置有所述封装结构的上基板与下基板贴合封装。
根据本发明一具体实施例，所述制造方法还包括在所述上基板上制备与所述像素墙相对设置的支撑结构，所述支撑结构与所述刚性封装支撑结构由相同材料同步制成。
本发明的有益技术效果是：本发明提供一种电润湿器件及其制造方法，该电润湿器件的封装结构包括刚性封装支撑结构和封装胶，通过刚性封装支撑结构和封装胶结合的方式，可以有效地减少封装胶的使用量，避免封装胶在压制过程中大量变形而对显示区域造成污染，可更精准地控制封装结构的尺寸，大大提升器件的显示区域，同时通过刚性封装支撑结构可提升器件的稳定性，提高产品质量和可靠性。
附图说明
为了更清楚的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做简单说明。
图1是本发明电润湿器件一实施例的结构示意图；
图2是本发明电润湿器件的制造方法一实施例的制造过程结构示意图。
具体实施方式
以下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，以充分理解本发明的目的、方案和效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对图中本发明各组成部分相互位置关系来说的，而术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，在不冲突的情况下本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1，图1是本发明电润湿器件一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例电润湿器件包括上基板110、下基板120和封装结构130。其中，上基板110和下基板120通过封装结构130密封闭合，形成密闭腔室；密闭腔室内填充有封装液体140；封装结构130包括刚性封装支撑结构131和封装胶132。
上基板110包括第一基板111和第一电极112，第一电极112设于第一基板111朝向下基板120的一侧；第一基板111可以为玻璃基板，也可为聚合物材料基板，如PET、PI等；可以是刚性基板，也可以是柔性基板。第一电极112可为金、银或者ITO(氧化铟锡)等导电层；优选地，导电层的厚度可控制在25～100nm之间。
下基板120包括与上基板110相对设置的第二基板121，第二基板121也可以是刚性基板或柔性基板；第一基板111与第二基板121可以选用相同材质的基板，也可选用不同材质的基板。第二基板121朝向上基板110的一侧上设有第二电极122，第二电极122也可为金、银或者ITO等导电层，导电层的厚度可控制在25～100nm之间。第二电极122背离第二基板121的一侧设有疏水绝缘层123，疏水绝缘层123可以由杜邦公司提供的AF1600、AF1600X等非晶体含氟聚合物或其他低表面能聚合物形成。疏水绝缘层123上设置有像素墙124，像素墙124具有弱亲水性，具体可采用弱亲水性光刻胶(如SU-8等)通过狭缝涂布、旋涂等方法进行制备。
当然，上基板110和下基板120不限于上述的结构设置，在其他实施例中还可采用其他形式的上、下基板结构。
上基板110和下基板120通过封装结构130密封闭合，形成密封腔室，密封腔室内填充有封装液体140，该封装液体140为极性电解质溶液141和非极性溶液142，两种溶液互不相溶。
封装结构130包括刚性封装支撑结构131和封装胶132，刚性封装支撑结构131的一端密封连接上基板110，另一端通过封装胶132与下基板120密封连接。刚性封装支撑结构131为连续结构，具有硬性支撑作用，受压不易变形；优选地，可采用与像素墙相同的材料制成；封装胶132可采用压敏材料、热敏材料、光敏材料、微波聚合材料等，其中优选采用UV固化丙烯酸酯压敏胶。通过采用刚性封装支撑结构131和封装胶132结合构成的封装结构130代替传统的密封胶框，可有效地减少封装胶132的使用量，避免封装胶132在压制过程中大量变形而导致对显示区域造成污染，可更精准地控制封装结构130的尺寸，大大提升器件的显示区域，同时通过刚性封装支撑结构131可提升器件的稳定性，提高产品质量和可靠性。
在另一实施例中，封装结构130也可以采用相对于本实施例中的封装结构130反向设置的方式，也就是，可设置为刚性封装支撑结构131的一端密封连接下基板120，另一端通过封装胶132与上基板110密封连接。除此之外，封装结构130还可以设置为如下形式：刚性封装支撑结构131包括第一刚性封装支撑结构和第二刚性封装支撑结构，第一刚性封装支撑结构与上基板110密封连接，第二刚性封装支撑结构与下基板120密封连接，第一刚性封装支撑结构与第二刚性封装支撑结构相对设置，且通过封装胶132密封连接。
本实施例中上基板110优选还包括支撑结构113，支撑结构113可通过物理刻蚀或光刻直接形成在上基板110的第一电极112上，且与下基板120上的像素墙124相对设置，具体可为圆柱状或多边形柱状结构。优选地，刚性封装支撑结构131和支撑结构113背离上基板110的一端与下基板120的距离相等。
本发明还提供了以上电润湿器件的制造方法。请参阅图2，图2是本发明电润湿器件的制造方法一实施例的制造过程结构示意图。如图2所示，该制造方法具体包括以下步骤：
(一)制备下基板220。具体包括：
S11：如图2中(a)所示，在第二基板221上制备第二电极222。
具体地，第二基板221可选用玻璃基板，也可选用其他材质的基板，如聚合物材料基板，可为柔性基板或刚性基板。第二电极222的制备可采用磁控溅射等方式在第二基板221上沉积一层金、银或者ITO(氧化铟锡)等导电层以作为第二电极222，导电层的厚度可通过磁控溅射的时间来控制，厚度通常控制在25-100nm。
S12：如图2中(b)所示，在第二电极222背向第二基板221的表面上设置疏水绝缘层223。
具体地，可采用杜邦公司提供的AF1600、AF1600X等非晶体含氟聚合物或其他低表面能聚合物作为原材料，以全氟溶剂7100作为溶剂，配置成质量分数为3～5％的疏水绝缘层溶液；而后将疏水绝缘层溶液通过旋涂、刮涂、狭缝涂布、丝印、柔印等方法涂布在第二电极222的表面，再进行热固化处理，具体可放在200℃烘箱内烘烤固化30min，形成疏水绝缘层223。
S13：如2图中(c)所示，在疏水绝缘层223背向第二电极222的表面制备像素墙224。
具体地，可通过狭缝涂布或旋涂等方法在疏水绝缘层223的表面涂布一层弱水光刻胶(如SU-8等)，厚度可为5-7μm，经过热干燥处理之后，在掩膜版的作用下经光刻制得弱亲水性像素墙224，各像素墙之间形成像素格。
(二)制备上基板210和封装结构230。具体包括：
S21：如图2中(d)所示，在第一基板211上制备第一电极212。
其中，第一基板211的选用和第一电极212的制备类似于下基板220中第二基板221的选用和第二电极222的制备，对此不再赘述。
S22：如图2中(e)所示，在第一电极212上设置支撑结构213和刚性封装支撑结构231。
具体地，可通过狭缝涂布或旋涂的方法在第一电极212背离第一基板211的表面涂布一层弱亲水性光刻胶(如SU-8等)，厚度为30～50μm，经过干燥处理之后，在指定掩膜版的作用下，经光刻制得刚性封装支撑结构231以及与下基板220上像素墙224对应设置的支撑结构213。通过以上方式，刚性封装支撑结构231与支撑结构213采用相同材料同步制成，制造简单。而在其他实施例中，刚性封装支撑结构231也可不与支撑结构213同步制备，如可单独制备出刚性封装支撑结构231，再将其密封固定在上基板上；此外，刚性封装支撑结构231与支撑结构213的制备材料也可不同。
S23：如图2中(f)所示，在刚性封装支撑结构231上靠近下基板220的端面设置封装胶232。具体可先通过丝网印刷在离型纸上制备封装胶232，而后再将封装胶232转移到刚性封装支撑结构231靠近下基板220的端面上。封装胶231可以采用压敏材料、热敏材料、光敏材料、微波聚合材料等，其中优选采用UV固化丙烯酸酯压敏胶。刚性封装支撑结构231和封装胶232构成封装结构230，用于上基板210和下基板220的封装贴合。
(三)充液、封装。具体包括：
如图2中(g)所示，填充封装液体240，再将设置有封装结构230的上基板210与下基板220贴合封装，制得电润湿器件。填充封装液体240的过程具体是在极性电解质溶液241环境下完成，通过疏水绝缘层223的表面对非极性溶液242的吸附性，将非极性溶液242填充在像素格内；弱亲水像素墙224具有亲水性，可以将非极性溶液242隔断使其分别填充在每个像素格内，极性电解质溶液241连续地覆盖在非极性溶液242和像素墙224的上方。通常，极性电解质溶液241可为水和/或诸如丙二醇、甲醇等可溶性的有机物质；极性电解质溶液241和非极性溶液242两者互不相溶。
当然，在具体操作过程中，可根据实际情况适当地灵活调整以上操作步骤。
通过以上制备方法所制得的电润湿器件，其封装结构230包括刚性封装支撑结构231和封装胶232，通过刚性封装支撑结构231与封装胶232结合的方式，相比于传统的密封胶框，本发明中所采用的封装结构230可有效地减少封装胶232的使用量，避免封装胶232在压制过程中大量变形而导致对显示区域造成污染，可更精准地控制封装结构230的尺寸，大大提升器件的显示区域，同时，通过刚性封装支撑结构231可以提升器件的稳定性，提高产品质量和可靠性。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所述权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种电润湿器件，其特征在于，包括上基板、下基板和封装结构；所述上基板和下基板相对设置，且通过所述封装结构密封闭合，形成密闭腔室；所述密闭腔室内填充有封装液体；所述封装结构包括刚性封装支撑结构和封装胶；所述上基板包括第一基板和第一电极，所述第一电极设于所述第一基板朝向所述下基板的一侧；所述下基板包括依次设置的第二基板、第二电极、疏水绝缘层和像素墙，所述第二电极设于所述第二基板朝向所述上基板的一侧，所述疏水绝缘层设于所述第二电极背离所述第二基板的一侧，所述像素墙设于所述疏水绝缘层上；所述刚性封装支撑结构的一端密封连接所述下基板，另一端通过所述封装胶与所述上基板密封连接或所述刚性封装支撑结构的一端密封连接所述上基板，另一端通过所述封装胶与所述下基板密封连接。
2.根据权利要求1所述的电润湿器件，其特征在于，所述刚性封装支撑结构与所述像素墙由相同材料制成。
3.根据权利要求1所述的电润湿器件，其特征在于，所述刚性封装支撑结构包括与所述上基板密封连接的第一刚性封装支撑结构、与所述下基板密封连接的第二刚性封装支撑结构，所述第一刚性封装支撑结构与所述第二刚性封装支撑结构相对设置，且通过所述封装胶密封连接。
4.根据权利要求3所述的电润湿器件，其特征在于，所述上基板还包括与所述像素墙相对设置的支撑结构。
5.根据权利要求4所述的电润湿器件，其特征在于，所述刚性封装支撑结构和所述支撑结构背离所述上基板的一端与所述下基板的距离相等。
6.权利要求3-5中任一项所述的电润湿器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
上基板的制备，包括：在第一基板上制备第一电极；
下基板的制备，包括：在第二基板上制备第二电极，而后在所述第二电极背向所述第二基板的表面上设置疏水绝缘层，再在所述疏水绝缘层背向所述第二电极的表面上制备像素墙；
封装结构的制备，包括：在所述上基板上制备刚性封装支撑结构，在所述刚性封装支撑结构上靠近所述下基板的端面设置封装胶，形成封装结构，以密封连接所述下基板；
充液、封装，包括：填充封装液体，而后将设置有所述封装结构的上基板与下基板贴合封装。
7.权利要求6所述的电润湿器件的制造方法，其特征在于，还包括在所述上基板上制备与所述像素墙相对设置的支撑结构，所述支撑结构与所述刚性封装支撑结构由相同材料同步制成。
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