CN109270680A - 一种电润湿显示组件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电润湿显示组件的制造方法，包括以下步骤：提供下基板并将所述下基板冷却至一预设温度,其中所述下基板预形成有下电极、疏水性介电层以及图形化像素墙；将疏水性物质填充在所述像素墙内，其中所述疏水性物质的凝固点高于所述预设温度以使得所述疏水性物质呈固态；将预定量的亲水性物质置于所述疏水性物质上，所述亲水性物质的凝固点低于或等于所述预设温度以使得所述亲水性物质呈液态；提供上基板，其中所述上基板上形成有上电极以及用于密封的粘合剂；以及利用一夹具装配所述上基板和下基板。

Description

一种电润湿显示组件的制造方法
技术领域
本发明涉及电润湿显示领域，特别涉及一种电润湿显示组件的制造方法。
背景技术
电润湿(electro-wetting)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。电润湿显示组件通常包括亲水层和疏水层，其中亲水层和疏水层不可混溶。目前的电润湿显示组件一般需要在水下进行组装，因为在空气中组装时，会出现用作疏水层的疏水性液体分布在气水界面上的情况。为了避免疏水性物质和亲水性物质之间的混溶，通常需要在没有空气的情况下使油墨与下基板表面接触，因此，电润湿显示组件的组装通常需要在水下进行的。然而，这种制造方法需要大量的亲水性物质，考虑到其他电解质的成本，这种制造方法组装的电润湿显示组件几乎不可能使用除了水以外的其他物质作为电解质。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种电润湿显示组件的制造方法，该方法彻底地消除了在水下操作的必要性，并且克服疏水相沿气水界面扩散的问题。
该目的通过低温固化的疏水性物质的填充方法来实现。
根据本发明的电润湿显示组件的制造方法，包括以下步骤：
提供下基板并将所述下基板冷却至一预设温度,其中所述下基板预形成有下电极、疏水性介电层以及图形化像素墙；
将疏水性物质填充在所述像素墙内，其中所述疏水性物质的凝固点高于所述预设温度以使得所述疏水性物质呈固态；
将预定量的亲水性物质置于所述疏水性物质上，所述亲水性物质的凝固点低于或等于所述预设温度以使得所述亲水性物质呈液态；
提供上基板，其中所述上基板上形成有上电极以及用于密封的粘合剂；以及
利用一夹具装配所述上基板和下基板。
优选地，所述疏水性物质为油墨，通过喷墨打印将油墨填充在所述像素墙内。
优选地，所述预设冷却温度范围为-10℃至-40℃。
更优选地，所述预设冷却温度范围为-15℃至-25℃。
优选地，利用一夹具装配所述上基板和下基板，包括以下步骤：
将所述上基板和下基板分别置于夹具的上半部和下半部中，并且闭合所述夹具的上半部和下半部；
对所述夹具抽真空至预定真空度，以排空由所述上基板与下基板预定义形成的腔体中的气体；
移动上下基板彼此靠近和对准，使得所述亲水性物质填充满所述腔体，并且预固化所述粘合剂；以及
恢复大气压力以移除夹具并最终固化所述粘合剂。
具体地，所述预定真空度范围为0.1mBar至2mBar。
优选地，所述预定真空度为1mBar。
优选地，还包括：
在所述抽真空之前，在不接触的情况下移动上下基板彼此靠近和预对准。
优选地，还包括：
当达到所述预定真空度时，使上基板的粘合剂接触下基板，并且在亲水性物质接触粘合剂前，移动上下基板彼此靠近和对准。
优选地，所述粘合剂为环氧树脂，所述预固化通过紫外线完成，所述完全固化通过紫外线或热固化完成。
具体地，通过将电润湿显示组件放置在70℃的温度下1小时，以完成所述热固化。
优选地，所述亲水性物质为含有乙二醇或盐的水、乙二醇、丙二醇或含盐的丙二醇或离子液体。
本发明的有益效果为：通过低温固化的疏水性物质的填充方法，彻底地消除了在水下组装电润湿显示组件的必要性，并且实现了用水以外的其他物质作为电润湿显示组件的电解质。亲水性物质在低温下需要维持液体状态，可以通过在水中使用防冻剂(如乙二醇或盐)或通过使用熔点足够低的其他液体(如乙二醇、丙二醇、离子液体等)来代替水。此外，当疏水性物质的温度和亲水性物质的温度都等于预设温度，优选为在-15℃到-25℃之间时，可以确保疏水性物质从液体到固体的快速过度的同时，防止在冷冻过程中晶体过度生产而损坏电介质或像素墙结构的问题。以及，在能够抽真空夹具中进行电润湿显示组件的组装，实现了疏水性材料必须彻底脱气，避免了气泡在疏水性物质中冻结的问题。
附图说明
为了更好的解释本发明及其在实际中的应用，下文描述将配以图示。
下述图例中均带有详尽标识与细节。应强调的是，所示细节、标识仅作参考用途，目的是说明性的讨论本发明的优选实施例；最清晰、最简明、最易懂的阐述本发明的原理与概念。因此，除最基本理解需求之外的更多、更深入的结构细节并不会予以展示。对于本领域技术人员，附图与说明足以明确阐述本发明的一些变形在实际中的应用。特别说明，为了更清晰的阐述原理与概念，示意图并未按实际比例绘制，某些超薄膜的厚度被明显放大了。在附图中：
图1为根据本发明的示范性实施例的电润湿显示组件的制造方法流程示意图；
图2为制造本发明电润湿显示组件的夹具的结构示意图；
图3A-3J为根据本发明示范性实施例的电润湿显示组件的制造方法结构示意图；
图4为根据本发明的示范性实施例的电润湿显示组件的制造方法另一流程示意图。
具体实施方式
参考图1，根据本发明的一种电润湿显示组件的制造方法，包括以下步骤：提供下基板并将所述下基板冷却至一预设温度,其中所述下基板预形成有下电极、疏水性介电层以及图形化像素墙；将疏水性物质填充在所述像素墙内，其中所述疏水性物质的凝固点高于所述预设温度以使得所述疏水性物质呈固态，以彻底地消除了在水下组装电润湿显示组件的必要性，并且实现了用水以外的其他物质作为电润湿显示组件的电解质；将预定量的亲水性物质置于所述疏水性物质上，所述亲水性物质的凝固点低于或等于所述预设温度以使得所述亲水性物质呈液态，可以通过在水中使用防冻剂(如乙二醇或盐)或通过使用熔点足够低的其他液体(如乙二醇、丙二醇、离子液体等)来代替水；提供上基板，其中所述上基板上形成有上电极以及用于密封的粘合剂；以及利用一夹具装配所述上基板和下基板，在能够抽真空夹具中进行电润湿显示组件的组装，实现了疏水性材料必须彻底脱气，避免了气泡在疏水性物质中冻结的问题。
参考图2，根据本发明的示范性实施例的制造电润湿显示组件的夹具20包括下半部22和上半部21。其中，上半部21与下半部22相对，通过铰链23与下半部22的一侧铰接，并通过设置于上半部21与下半部22的交接处的环氧树脂密封线212密封夹具，以提供良好的密封基础。下半部22用于放置下基板，包括设置于下半部中部的X-Y-φ控件26、设置于所述X-Y-φ控件26上的底板210、设置于所述底板210上的半导体制冷片(如，珀尔帖元件)29、设置于所述半导体制冷片29上的通过机械或静电固定下基板的载板28、设置于下半部的一侧的真空阀24。上半部21包括设置于所述上半部的Z控件25、设置于所述Z控件25上的静电吸盘27、设置于上半部的顶部且与基板上的基准位置重合的两个基准观察口211。其中，X-Y-φ控件26的分辨率小于5μm，用于控制底板210从而控制下基板相对于上基板的位置，即X、Y轴位置和φ角位置。底板210具有冷却通道，其能够冷却设置在其上的半导体制冷片发热的一侧。Z控件25的分辨率也小于5μm，用于控制静电吸盘27从而控制上基板相对于下基板的高度，即Z轴的位置。
参考图3A和图4，分别准备上基板和下基板，在所述上基板的外围上分配或打印粘合剂。其中，下基板由下电极19、疏水性介电层14和图形化像素墙15构成，上基板具有上电极13和粘合剂16，在本实施例中，选用环氧树脂粘合剂。
参考图3B和图4，在单独的机器或夹具的下半部22中，将制备有介电层14和像素墙15的下基板冷却到低于疏水性物质17凝固点的温度，在本实施例中，冷却到-15℃，然后在所述下基板的像素墙之间注入疏水性物质17。在本实施例中，所述疏水性物质17为油墨，通过喷墨打印将油墨填充在所述像素墙15内。其中，像素墙的填充厚度设置为5μm以适于电流体转换。需要注意，该步骤应在干燥的环境中操作，以防止下基板吸收空气中的水分。
参考图3C和图4，将上基板放置在夹具的静电吸盘27上并且将下基板放置在夹具的载板28上。其中，夹具下半部设置有制冷片29，使得油墨保持冷冻的固体状态，或者如果油墨分配步骤是在室温下进行的，则需将该液体的油墨冻结。其中需要注意的是，冷冻过程中，需要确保油墨从液体状态快速地过度到固体状态，以防止过度的晶体生长损坏介电层或像素墙结构，因此在本实施例中，优选地疏水性物质的温度和亲水性物质的温度都等于预设温度，即-15℃，以确保疏水性物质从液体到固体的快速过度的同时，不会损坏介电层14或像素墙15结构。
参考图3D和图4，将亲水性物质18以精确的计量分配在油墨层上，以便当上下基板闭合时，亲水性物质可以精确地填充预定义的腔体。优选地，亲水性物质在低温下需要维持液体状态，可以通过在水中使用防冻剂(如乙二醇或盐)或通过使用凝固点足够低的其他液体(如乙二醇、丙二醇、离子液体等)代替水来实现。更优选地，至少冷却亲水性物质至下基板相同的温度，即-15℃，以避免局部冷冻的油墨融化。
参考图3E和图4，关闭夹具20然后预先对准上基板和下基板。其中，通过夹具下半部中的X-Y-φ控件26，机械地控制下基板在X、Y轴方向的位置和φ角度，以实现上下基板的预对准。
参考图3F和图4，通过真空阀24将夹具20中的压力抽空至预设压力。在抽真空的过程中，一旦粘合剂16还没有接触下基板，通过夹具上半部中的Z控件25控制上基板在Z轴方向相对于下基板的位置，以使上下基板彼此靠近至约100μm。再次通过X-Y-φ控件26控制下基板与上基板的精确对准。其中，该预设压力通常设置为排空由上下基板预形成腔体中的所有气体，以避免气泡溶解在亲水相或冻结在油墨中。该压力任意选择为预期不会有明显蒸发的压力。根据所用材料的不同，该压力可能是2mBar或0.1mBar。优选地，该预设压力可以约为1mBar(即，0.001倍大气压)。虽然在低温条件下，亲水性物质和疏水性物质的蒸发速率可忽略不计。但需要注意的是，应该尽可能快的执行上述步骤以防止亲水性物质或油墨的过度蒸发。
参考图3G和图4，一旦达到预设压力，当下基板抬起时，粘合剂16将接触下基板。只要亲水性物质还没有接触到粘合剂16，就可以通过X-Y-φ控件26再次调整下基板与上基板的精确对准。然后通过Z控件25，移动上下基板彼此靠近，亲水性物质将继续填由上下基板与形成的腔体。
参考图3H和图4，当亲水性物质完全填充由上下基板预形成的腔体时，恢复大气压力，通过紫外线(如，UV-LED)局部地预固化环氧树脂粘合剂，以避免随后的移位导致错位。释放上下基板，即释放静电吸盘27和载板28的机械或静电吸力，然后可以打开夹具20。
参考图3I和图4，再次施加紫外线以完全固化环氧树脂粘合剂。如果需要，可以使用后续的热固化更好地完成环氧树脂的固化。具体地，将电润湿显示组件放置在70℃的温度下1小时。
完成上述步骤，最终得到如图3J所示的电润湿显示组件10，其包括上基板和下基板，其中，上基板由上玻璃基板11、上电极(ITO导电层)13和密封胶框16组成；下基板由下玻璃基板12、下电极(ITO导电层)19、疏水性介电层14和图形化像素墙15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，像素中填充有疏水性物质(如，非极性染色油墨)和亲水性物质(如，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。
请本领域技术人员理解，本发明不限于上文具体示出和描述的内容。例如，所述亲水性物质包括但不限于含有乙二醇或盐的水、乙二醇、丙二醇或含盐的丙二醇或离子液体。相反，本发明的范围由所附权利要求限定，并且包括上文描述的各种特征的组合和子组合及其变化和修改，本领域技术人员在阅读前文描述时应已预计到。
在权利要求中，“包括”一词及其同义词，如“包含”、“含有”等，意为所列出的组件被包括，但通常不排除其他组件。

Claims (12)

1.一种电润湿显示组件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供下基板并将所述下基板冷却至一预设温度,其中所述下基板预形成有下电极、疏水性介电层以及图形化像素墙；
将疏水性物质填充在所述像素墙内，其中所述疏水性物质的凝固点高于所述预设温度以使得所述疏水性物质呈固态；
将预定量的亲水性物质置于所述疏水性物质上，所述亲水性物质的凝固点低于或等于所述预设温度以使得所述亲水性物质呈液态；
提供上基板，其中所述上基板上形成有上电极以及用于密封的粘合剂；以及
利用一夹具装配所述上基板和下基板。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述疏水性物质为油墨，通过喷墨打印将油墨填充在所述像素墙内。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述预设冷却温度范围为-10℃至-40℃。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述预设冷却温度范围为-15℃至-25℃。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，利用一夹具装配所述上基板和下基板，包括以下步骤：
将所述上基板和下基板分别置于夹具的上半部和下半部中，并且闭合所述夹具的上半部和下半部；
对所述夹具抽真空至预定真空度，以排空由所述上基板与下基板预定义形成的腔体中的气体；
移动上下基板彼此靠近和对准，使得所述亲水性物质填充满所述腔体，并且预固化所述粘合剂；以及
恢复大气压力以移除夹具并最终固化所述粘合剂。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述预定真空度范围为0.1mBar至2mBar。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述预定真空度为1mBar。
8.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，还包括：
在所述抽真空之前，在不接触的情况下移动上下基板彼此靠近和预对准。
9.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，还包括：
当达到所述预定真空度时，使上基板的粘合剂接触下基板，并且在亲水性物质接触粘合剂前，移动上下基板彼此靠近和对准。
10.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述粘合剂为环氧树脂，所述预固化通过紫外线完成，所述完全固化通过紫外线或热固化完成。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，通过将电润湿显示组件放置在70℃的温度下1小时，以完成所述热固化。
12.根据上述任一项权利要求所述的制造方法，其特征在于，所述亲水性物质为含有乙二醇或盐的水、乙二醇、丙二醇或含盐的丙二醇或离子液体。
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