TWI410699B - 含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元及其製法 - Google Patents

含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元及其製法 Download PDF

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Description

含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元及其製法
本發明是有關於一種含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元及其製法，特別是指一種另設有一覆蓋或包覆該揮發性液體之固態保護層之供液體容置單元及其製法。
含有液體之裝置，例如可變焦透鏡、電濕潤裝置、電子紙、微流體系統、生物感測晶片等，大多以具有導電性之水或含水溶液作為主要選用液體。水雖然具有極佳之導電性，但卻因極易揮發且不易保存之缺點，致使裝置之製備不易及使用壽命縮短。習知改善此缺點之方法是另外填裝一與水不互溶之液體或是在該揮發性液體上方設置一阻氣層，但上述方法並不適合運用標準微製程技術來製備。
APPLIED PHYSICS LETTERS ,90 ,124101(2008)揭示一種可變焦透鏡，如圖1所示，係包含一顯示單元，該顯示單元包含一含有一下電極20之玻璃基板10、一油滴30、一疏水層40、一由聚(對二甲苯)(parylene)所構成之封裝層50以及一上電極60。此文獻之封裝層50僅與油滴等非揮發性液體之間具有良好結合性，並不適用於其他揮發性液體(特別是水性液體)。此外，此封裝層50的形成係在真空下經由化學沉積方式進行，致使製程操作較不易控制。
US 6,672,921之顯示單元的製法是在含有一揮發性液體及多數個染色粒子之分散液中加入一熱固性前驅物，然後再經固化而於該分散液上方形成一阻隔層。該熱固性前驅物係與該揮發性液體不互溶且具有低於該揮發性液體及該等染色粒子之比重。此專利之方法主要是透過比重的不同，在製程中需特別確認該熱固性前驅物是否已浮到該分散液之上方以及是否與該揮發性液體及該等染色粒子已完全分層，因而增加製程困難性並可能影響產品之品質。
由上述說明可知，目前含有揮發性液體之裝置之供液體容置單元仍有待改進，特別是針對如何讓揮發性液體得以穩定存在，以及有效延長裝置之使用壽命。
因此，本發明之目的，即在提供一種可讓液體穩定存在且可有效延長裝置使用壽命之含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元。
本發明之另一目的在於提供一種上述供液體容置單元之製法。
於是，本發明含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元包含：一下載體、一圍壁、一固態保護層及一上載體，其中，該圍壁是設置於該下載體上方且與該下載體界定一供容納該揮發性液體之腔室，該固態保護層是覆蓋或包覆該揮發性液體，及該上載體是設置於該圍壁上方且覆蓋該腔室。該固態保護層是由一溶液經固化後所形成，該溶液與該揮發性液體不互溶，且該溶液之表面能低於該揮發性液體之表面能。
本發明之含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元的製法，包含之步驟為：(a)於一下載體上方設置一圍壁，以使該下載體與該圍壁界定出一個腔室；(b)將該揮發性液體填入該腔室內；(c)將一溶液設置在該揮發性液體之上方，並使該溶液覆蓋或包覆該揮發性液體，其中，該溶液與該揮發性液體不互溶，且該溶液之表面能低於該揮發性液體之表面能；(d)將一上載體設置於該圍壁上方且覆蓋該腔室；及(e)使該溶液固化並形成一固態保護層，以製得該供液體容置單元，其中，該步驟(d)及(e)之順序可對調。
本發明含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元是藉由形成一覆蓋或包覆該揮發性液體之固態保護層，使得揮發性液體可穩定存在並可同時延長裝置之使用壽命。本發明之製法是藉由設置一溶液，再透過該溶液的表面能低於該揮發性液體之表面能，使得溶液在設置於該揮發性液體上方時，便會自動覆蓋該揮發性液體或者沿著該揮發性液體與該圍壁之界面滲入而完全包覆該揮發性液體，最後再經固化後，便可在較短時間內於該揮發性液體上方形成一固態保護層。透過上述的簡易製程，藉以達成液體封裝之目的。
上述之「含有一揮發性液體之裝置」係表示裝置中含有一揮發性液體，例如可變焦透鏡、電濕潤裝置、電子紙、微流體系統、生物感測晶片等等。「揮發性液體」係指易於揮發而致使體積減少之液體，如水、含水溶液等。值得一提的是，當含有一揮發性液體之裝置為可變焦透鏡、電濕潤裝置、電子紙等，該供液體容置單元即為一顯示單元。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二較佳具體例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
請參閱圖2，本發明之含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元的第一較佳具體例包含一下載體1、一設置在該下載體1上方之圍壁2、一揮發性液體3、一覆蓋該揮發性液體3之固態保護層4，及一設置於該圍壁2上方之上載體5。該圍壁2與該下載體1界定一供容納該揮發性液體3且由該上載體5所覆蓋之腔室。
本發明供液體容置單元之固態保護層4的設置不可影響該揮發性液體3執行既定功能，例如當該固態保護層4運用在可變焦透鏡時，該固態保護層4不可影響該揮發性液體3之電濕潤現象，即接觸角之變化；而運用至電濕潤裝置時，則不可影響到該揮發性液體3之移動。
較佳地，該固態保護層4是由一溶液經固化所形成，該溶液與該揮發性液體3不互溶，且該溶液之表面能低於該揮發性液體3之表面能而使該溶液得以包覆該揮發性液體。需注意的是，在不影響該揮發性液體3之情形下，該溶液可選擇地依據各個裝置之需求調整其之組份、組份配比、使用量等，進而控制所形成之固態保護層4的厚度及機械性質(如彈性)等。
較佳地，該溶液含有一高分子形成組份以及可溶解該高分子形成組份之溶劑。
較佳地，該高分子形成組份含有一可交聯材料以及一交聯劑。該可交聯材料的例子包含但不限於單體、寡聚物及高分子等。於本發明之實施例中，該可交聯材料為聚(二甲基矽氧烷)。
該交聯劑則視所使用之可交聯材料的種類進行選擇。
該溶劑主要是用於調整該溶液之黏度以及表面能，且該溶劑具有不同於該揮發性液體之性質。較佳地，該溶劑為疏水性溶劑。該溶劑的例子包含但不限於正己烷、矽油等。於本發明之實施例中，該溶劑為正己烷。
該溶液中之該溶劑與該高分子形成組份的重量比例係在符合以下要求下進行調整及變化：(1)需使該溶液之表面能低於該揮發性液體的表面能；(2)需使該溶液可覆蓋或包覆該揮發性液體；及(3)需使該溶液得以固化。在本發明之實施例中，該溶劑與該高分子形成組份的重量比例為15：1。
該下載體1及該上載體5的構件可依據後續欲製得之裝置的需求進行調整及變化。該圍壁2可運用任何已知方式形成。
較佳地，該下載體1及該上載體5可分別含有至少一電極(圖未示)。
較佳地，該上載體5可含有一形成在該圍壁2上方且覆蓋該腔室之阻氣層(圖未示)。更佳地，該阻氣層是由聚(對二甲苯)所構成。此外，在後續應用中，該上載體5可包含一金屬層或導體層以及一阻氣層，或者可僅由一阻氣層所構成。
請參閱圖3，本發明含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元的第二較佳具體例的結構、構件的形成材料及形成方式與第一較佳具體例相同，不同處在於：第二較佳具體例的固態保護層4是包覆該揮發性液體3。
請參閱圖4，本發明含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元的第二較佳具體例的製法包含之步驟為：(a)於一下載體1上設置一圍壁2，以使該下載體1與該圍壁2界定出一個腔室；(b)將該揮發性液體3填入該腔室內；(c)將一溶液4’放置於該揮發性液體3之上方，並使該溶液4’完全包覆該揮發性液體3，其中，該溶液4’與該揮發性液體3不互溶，且該溶液4’之表面能低於該揮發性液體之表面能；(d)將一上載體5設置於該圍壁2上方且覆蓋該腔室；及(e)使該溶液4’固化並形成一固態保護層4，以製得該供液體容置單元。
較佳地，上述製法還包含一於該步驟(a)之後的步驟(a1)，該步驟(a1)是對界定該腔室之該圍壁2及該下載體1施予一表面處理。表面處理之主要目的是要讓該揮發性液體3與界定該腔室之該圍壁2及該下載體1之間不會產生縫隙。更佳地，該表面處理是一氧電漿處理，係使界定該腔室之該圍壁2及該下載體1表面具有親水性。
較佳地，該溶液之固化方式可為熱固化或光固化。
另可選擇地，在上述製法中，該步驟(d)及(e)可互換，也就是先使該溶液4’進行固化並形成該固態保護層4，接著再設置該上載板5。值得一提的是，該上載板5可由一阻氣層所構成，例如利用化學氣相沉積技術，於該固態保護層4上方形成一由聚(對二甲苯)所構成之阻氣層。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
＜實施例＞ [實施例1]
請參閱圖3之結構以及圖4之製法，首先提供一下載體1，並於該下載體1上方形成一圍壁2，使得該下載體1與該圍壁2界定出一腔室。對界定該腔室之該下載體1與該圍壁2施予一氧電漿處理。接著將一含有多數個苯乙烯小球之水相揮發性液體3填入該腔室內並充滿該腔室。於該揮發性液體3上方設置一由聚(二甲基矽氧烷)及正己烷[正己烷：聚(二甲基矽氧烷)=15：1]所構成之溶液4’，並使該溶液4’完全包覆該揮發性液體3。沿著平行該溶液4’之方向，將一上載體5放置於該溶液4’上方，最後以40℃加熱整個單元，待5分鐘後，該溶液4’便形成一固態保護層4，並製得一供液體容置單元。
[實施例2]
實施例2之結構、組成構件及製作方式與實施例1大致相同，不同處在於：實施例2之供液體容置單元是在該溶液4’完全包覆該揮發性液體3之後，即以40℃加熱整個單元，待5分鐘後形成一固態保護層4，最後再利用化學氣相沉積技術於該固態保護層4上方形成一由聚(對二甲苯)所構成之上載體5。
綜上所述，本發明含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元利用該固態保護層來覆蓋或包覆該揮發性液體，使得該揮發性液體得以穩定保存，也同時延長裝置的使用壽命。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1．．．下載體
2．．．圍壁
3．．．揮發性液體
4．．．固態保護層
4’．．．溶液
5．．．上載體
圖1是一側面示意圖，說明現有可變焦透鏡之液體封裝結構；
圖2是一側面示意圖，說明本發明含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元的第一較佳具體例的結構；
圖3是一側面示意圖，說明本發明含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元的第二較佳具體例的結構；及
圖4是一側面示意圖，說明本發明含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元的第二較佳具體例的製法。
1．．．下載體
2．．．圍壁
3．．．揮發性液體
4．．．固態保護層
5．．．上載體

Claims (9)

  1. 一種含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元，包含：一下載體；一設置在該下載體上方之圍壁，其中，該圍壁與該下載體界定一供容納該揮發性液體之腔室；一覆蓋或包覆該揮發性液體之固態保護層，其中，該固態保護層是由一溶液經固化後所形成，該溶液與該揮發性液體不互溶，且該溶液之表面能低於該揮發性液體之表面能；及一設置於該圍壁上方且覆蓋該腔室之上載體。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元，其中，該溶液含有一高分子形成組份以及可溶解該高分子形成組份之溶劑。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述之含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元，其中，該高分子形成組份含有一可交聯材料以及一交聯劑，該可交聯材料是選自於單體、寡聚物或高分子。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元，其中，該上載體含有一形成在該圍壁上方且覆蓋該腔室之阻氣層。
  5. 一種含有一揮發性液體之裝置之供液體容置單元的製法，包含之步驟為：(a)於一下載體上設置一圍壁，以使該下載體與該圍壁 界定出一個腔室；(b)將該揮發性液體填入該腔室內；(c)將一溶液放置於該揮發性液體之上方，並使該溶液覆蓋或包覆該揮發性液體，其中，該溶液與該揮發性液體不互溶，且該溶液之表面能低於該揮發性液體之表面能；(d)將一上載體設置於該圍壁上方且覆蓋該腔室；及(e)使該溶液固化並形成一固態保護層，以製得該供液體容置單元，其中，該步驟(d)及(e)的順序可對調。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述之製法，其中，該步驟(c)之溶液含有一高分子形成組份以及可溶解該高分子形成組份之溶劑。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述之製法，其中，該高分子形成組份含有一可交聯材料以及一交聯劑，該可交聯材料是選自於單體、寡聚物或高分子。
  8. 根據申請專利範圍第5項所述之製法，還包含一於該步驟(a)之後的步驟(a1)，該步驟(a1)是對界定該腔室之該圍壁及該下載體施予一氧電漿處理。
  9. 根據申請專利範圍第5項所述之製法，其中，該步驟(d)之上載體含有一形成在該圍壁上方且覆蓋該腔室之阻氣層。
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