一種製備電潤溼顯示支撐板的方法與流程

2023-10-05 04:41:49 3

本發明涉及電潤溼顯示
技術領域：
，具體涉及一種製備電潤溼顯示支撐板的方法。
背景技術：
：電潤溼是一種通過控制電壓來調控基板表面材料的潤溼性從而控制油墨運動的顯示技術。電潤溼顯示裝置包括流體腔室和電極結構，其中流體腔室包含不導電的第一流體(烷烴等)、導電的第二流體(水或鹽溶液)，流體相互接觸且不可混溶。諸如國際專利申請WO2003/071346中描述，電潤溼腔室中壁圖案設置在一個支撐板上，該圖案限定顯示裝置的圖像元素。圖像元素的壁由親水材料製成。在製造期間，支撐板中圖像元素所處的區域由疏水層覆蓋(疏水層必須具有良好的疏水親油性，才能保證在去掉電壓時，第一流體平鋪於整個像素格內)。通過在疏水層上塗布壁材料層並且使用(例如)光刻法來圖案化該壁材料層，從而在疏水層上製造壁，並由此界定了多個像素格，形成一系列容置腔用於容納第一流體，不導電的第一流體便填充於像素牆所形成的顯示區域內，其周圍的像素牆用於阻擋第一流體流向周圍像素格，從而得到穩定的顯示結構。像素壁的表面需要較高的親水性即疏油性以保證疏水的第一流體不會翻越像素壁流向周圍像素格。然而，用於製備像素牆的材料的親水性往往不能達到理想狀態，當像素壁不夠親水時，會導致器件加電後油墨翻牆的情況出現。特別是當施加電壓過大，或者像素格內油墨量較大時，更容易造成油墨的翻牆，到相鄰像素格內。而一旦一個像素格的油墨與相鄰像素格油墨接觸，兩個像素格內的油墨就會聚集於一個像素格內，而引起這一格內的油墨更容易翻牆與其他格內油墨聚集的情況，從而引起油墨聚集的連鎖反應。當一個像素格內油墨進入另一個像素格時，該像素格由於油墨不足，當去掉外加電壓時，油墨不能完全復位，從而造成顯示裝置的質量損壞。中國專利文獻CN103809282A公開了一種減少電溼潤顯示組件驅動油墨翻牆的情形發生的方法，將布置在第一電極上的有機矽氧烷高分子層通過光交聯反應而達到極性反轉的目的，使高分子層轉變成為具有共平面的親水區以及疏水區的圖案層，以此來減少電溼潤顯示組件驅動中油墨翻越的情形發生。但是該方法形成的疏水區和親水區在一個平面上，仍不能有效阻止所謂的跳墨現象。而且有機矽氧烷吸水性強，熱不穩定，極易水解變親水。因此，為防止油墨翻越像素牆，仍然需要尋找一個新的方法。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠防止油墨翻越像素牆的製備電潤溼顯示支撐板的方法。本發明所採取的技術方案是：一種製備電潤溼顯示支撐板的方法，包括以下步驟：製備具有電極層的基板；在具有電極層的基板上製備疏水性絕緣層和像素牆，所述像素牆由親水材料製成；對具有像素牆的基板整體進行等離子體刻蝕，等離子體刻蝕的功率為30-1000W/m2；將等離子體刻蝕後的基板加熱，使疏水性絕緣層恢復疏水性。在一些具體的實施方式中，等離子體刻蝕的時間為10-300s。在一些具體的實施方式中，刻蝕後所述疏水性絕緣層的厚度為200-2000nm。在一些具體的實施方式中，刻蝕後所述像素牆的厚度為2-20μm。在一些具體的實施方式中，等離子體刻蝕後的基板加熱的溫度為140-250℃。在一些具體的實施方式中，所述疏水性絕緣層為單層結構或複合層結構，當所述疏水性絕緣層為複合層結構時，所述疏水性絕緣層包括電介質層和設於所述電介質層上的疏水層。在上述技術方案的優選的實施方式中，所述疏水性絕緣層為單層結構，所述疏水性絕緣層的材料為無定形含氟聚合物。在上述技術方案的優選的實施方式中，所述疏水性絕緣層為複合層結構，所述電介質層的材料為含氟聚合物或無機材料，所述疏水層的材料為無定形含氟聚合物。在一些具體的實施方式中，在具有電極層的基板上製備疏水性絕緣層和像素牆的具體步驟包括：在電極層上製備疏水性絕緣層；對疏水性絕緣層進行親水性改性；在改性後的疏水性絕緣層上製備像素牆。本發明的有益效果是：採用等離子體刻蝕的方法能夠提高材料的親水性廣為人知，但是本
技術領域：
的技術人員都認為在採用等離子體刻蝕的方法提高像素牆親水性的同時會將疏水性絕緣層的疏水性下降，從而破壞電潤溼器件的功能，採用加熱處理能夠使疏水性絕緣層的疏水性恢復，但是加熱過程會使的像素牆的親水性又再次受到影響，所以直接對顯示支撐板進行等離子體刻蝕存在難以保證像素牆親水性和疏水性絕緣層的疏水性的矛盾，所以本領域的技術人員存在無法將等離子體刻蝕用於電潤溼器件的顯示支撐板製備的技術偏見。常規方法是採用具有像素牆圖案的掩模板對像素牆進行局部等離子體刻蝕，但是實踐中發現機械加工製備的掩模板精度往往難以達到顯示器像素顯示精度要求，且掩模板與像素結構難以實現精準對位，掩模板精度不足或對位出現偏差，就會降低像素牆臨近疏水層的疏水性，影響器件性能。該種掩模刻蝕的方法工藝難度大，操作困難。而本發明發現控制等離子體刻蝕的功率為30-1000W/m2，在等離子體刻蝕後再進行加熱處理，通過控制溫度，能夠保證疏水性絕緣層的疏水性，同時不影響像素牆的親水性，消除了等離子體刻蝕處理顯示支撐板會影響疏水性絕緣層質量的技術偏見，採用等離子體刻蝕工藝處理顯示支撐板後，像素牆的親水性得到提高，疏水層雖然會被刻蝕掉一部分，但是剩餘的部分經過加熱處理後，由於目前常用的疏水性絕緣層的熔融溫度低於目前常用的像素牆材料的熔融溫度，加熱處理保證了疏水性絕緣層恢復其疏水性，而像素牆依然能夠保有等離子體刻蝕處理後的親水特性，使得得到的顯示支撐板能夠消除油墨翻越像素牆的問題。因此，該方法簡單易行，無須使用掩模板，無需加塗保護層，工藝簡單不繁瑣，解決了由於油墨翻越像素牆而出現壞點的問題，提高了像素開關的穩定性，因此提高了產品的質量和可靠性。附圖說明圖1為實施例1的電潤溼顯示裝置在顯微鏡下觀察電壓驅動油墨的觀察結果。圖2為普通的電潤溼顯示裝置在顯微鏡下觀察電壓驅動油墨的觀察結果。圖3為實施例1的電潤溼顯示裝置的像元結構的截面圖。圖4為實施例1的顯示下基板的局部俯視圖。具體實施方式實施例1：首先製備具有電極層的基板；在電極層上製備疏水性絕緣層，疏水性絕緣層為單層的Cytop氟樹脂材料，厚度為500nm；對疏水性絕緣層進行親水性改性；在改性後的疏水性絕緣層上採用光刻工藝製備像素牆，所述像素牆由親水材料光刻膠SU8-3005製成，厚度為8μm；對具有像素牆的基板進行等離子體刻蝕，等離子體刻蝕的功率為100W/m2，刻蝕時間為100s，刻蝕後像素牆的厚度為7.8μm，刻蝕後疏水性絕緣層的厚度為400nm；將等離子體刻蝕後的基板於180℃下烘烤，使疏水性絕緣層恢復疏水性，得到電潤溼顯示支撐板。分別對等離子體刻蝕前的像素牆、等離子體刻蝕後的像素牆和熱處理後的像素牆進行水滴角測試，得到實驗結果如表1。分別對親水性改性前的疏水性絕緣層、等離子體刻蝕後的疏水性絕緣層和熱處理後的疏水性絕緣層進行水滴角測試，得到實驗結果如表2。表1像素牆的水滴角測試結果初始前進角初始後退角刻蝕後前進角刻蝕後後退角熱處理後前進角熱處理後後退角92±5°70±5°15±5°15±5°72±5°35±5°表2疏水性絕緣層的水滴角測試結果初始前進角初始後退角刻蝕後前進角刻蝕後後退角熱處理後前進角熱處理後後退角110±5°100±5°105±5°45±10°110±5°100±5°由表1和表2，可以看到，像素牆材料在空氣中與水的接觸角為a1，刻蝕後像素牆材料在空氣中與水的接觸角為a2，加熱處理後像素牆材料在空氣中與水的接觸角為a3，a2<a3<a1，經過刻蝕後的像素牆親水性明顯增強，再經過熱處理後親水性略有所減弱，但是相對於刻蝕之前，像素牆的親水性仍然是提升的，說明仍然保留有等離子體刻蝕後的親水性。而疏水性絕緣層在刻蝕後疏水性明顯減弱，但是熱處理後疏水性得以恢復，說明本發明所述的電潤溼顯示支撐板的製備方法能夠在不改變疏水性絕緣層的疏水性的前提下，有效提升像素牆的親水性。加熱溫度控制為T2，疏水絕緣層恢復疏水性所需溫度為T1，改變像素牆材料的親水性所需溫度為T3，在本實施例中T2為140-250℃，T1<T2<T3，所以能夠使得在提高像素牆親水性的同時保證疏水性絕緣層的疏水性不受影響。本發明所述顯示支撐板可以用於各種電潤溼器件，如電潤溼顯示裝置、晶片實驗室(lab-on-a-chip)裝置、電潤溼光圈、電潤溼快門等，下面以電潤溼限制裝置為例進行闡明。向所得的顯示支撐板填充油墨和電解質溶液，將其與另一支撐板封裝，製備得到電潤溼顯示器件，在顯微鏡下觀察電壓驅動油墨的現象，得到觀察結果如圖1。進行對比試驗，採用同樣的材料，控制像素牆、疏水性絕緣層的材料與實施例1相同，像素牆、疏水性絕緣層的厚度與實施例1中離子刻蝕後像素牆、疏水性絕緣層的厚度相同，製備得到一常規方法得到的電潤溼顯示器件，在顯微鏡下觀察電壓驅動油墨的現象，得到觀察結果如圖2。從圖1和圖2中可以看到，本發明所述方法製備得到的電潤溼顯示器件沒有發生油墨翻越的問題，而常規方法製備得到的電潤溼顯示器件由於像素牆的親水性不夠，存在油墨翻越的問題。採用實施例1中的顯示支撐板製備得到的電潤溼顯示裝置的部分橫截面圖如圖3所示，顯示下基板的局部俯視圖如圖4所示。顯示裝置1包括多個像元2，在圖1中僅示出了其中一個像元2。像元2的橫向範圍在圖中由兩條虛線3和4表示。像元2包括顯示支撐板5(即下支撐板)和上支撐板。這些顯示支撐板5和上支撐板6可以是每個像元2的分離的部件，也可以為多個像元2共有。支撐板5和6可以分別包括基板7和6，基板6和7為玻璃或聚合物，可為剛性基板或柔性基板。像素牆20設置在顯示支撐板5上，在本實施例中，像素牆20設置在顯示支撐板5的疏水性絕緣層13上。顯示裝置具有觀看面8和背面9，可以觀看由顯示裝置在觀看面8上形成的圖像或顯示。在圖中，顯示支撐板5面向背面9；上支撐板6面向觀看面；可選地，顯示支撐板5可以面向觀看面8。顯示裝置可以是反射型、透射型或透射反射型的。顯示裝置可以是分段顯示型的，在其中圖像可以由段組成，每一段包括幾個像元。顯示裝置可以是有源陣列驅動顯示型的，或者是無源驅動顯示裝置。多個像元可以是單色的。對於彩色顯示裝置，像元可以分組，每組具有不同的顏色；可選地，單獨的圖像元素也能夠顯示不同的顏色。顯示支撐板5和上支撐板6之間的空間10充滿兩種流體：第一流體11(通常為油墨)和第二流體12(通常為電解質溶液)。第二流體12與第一流體11不混溶。第二流體12為導電性的或電極性的，可以是水或諸如氯化鉀水溶液的鹽溶液。優選地，第二流體12是透明的，但也可以是彩色的、白色的、吸收的或反射的。第一流體11是非導電性的，例如可以是如同十六烷或(矽樹脂)油的烷烴。第一流體11吸收至少一部分光譜，第一流體11對於一部分光譜可以是透射的，形成顏色過濾器。為了這個目的，第一流體11可以通過添加顏料微粒或染料被染色。可選地，第一流體11可以是黑色，即充分地吸收光譜的所有部分，或者反射。反射層可以反射整個可見光譜，使該層呈現為白色，或反射它的部分，使其有顏色。顯示支撐板5包括疏水性絕緣層13。疏水性絕緣層13可以是透明的或反射的，為避免在第二流體12以及布置在絕緣層下的電極之間的短路，優選地，疏水性絕緣層13是在多個像元2上延伸的連續層，如圖3中所示。第一流體11優先粘附至疏水性絕緣層13，因為第一流體具有比第二流體12高的相對於疏水性絕緣層13的表面潤溼性。潤溼性涉及流體對固體表面的相對親和性。每個像元2包括作為顯示支撐板5的一部分的電極17。電極17通過疏水性絕緣層13與流體分離；電極17可以是任何期望的形狀或形式。在圖中示意性地表示出，通過信號線18向像元的電極17提供電壓信號。第二信號線19被連接至與導電的第二流體12接觸的電極。當所有元件被第二流體12流動地互相連接並且共享第二流體而不被壁阻斷時，該電極由所有元件共用。像元2可以由施加在信號線18和19間的電壓V控制。基板7上的電極17被耦連至顯示驅動系統。在具有以陣列形式設置的像元的顯示裝置中，在基板7上電極可以被耦連至控制線陣列。第一流體11被沿著像元橫截面的壁20(即像素牆)限制於一個像元。像元的橫截面可以具有任意形狀；當像元以陣列形式排列時，橫截面通常是正方形或長方形。雖然壁被認為是布置在疏水性絕緣層13之上凸出的結構，但它們也可以是支撐板排斥(repel)第一流體11的表面層，例如親水層或弱疏水層。壁可以從顯示支撐板向第二支撐板延伸，但是也可以如圖1所示從顯示支撐板向第二支撐板部分地延伸。由虛線3和4表示的像元的範圍，由壁20的中心限定。由虛線21和22表示的像元的壁之間的區域被稱為顯示區域23，其上產生顯示效果。圖4示出顯示支撐板5的正方形像元的俯視圖。圖4中，中心像元的範圍(與圖3中的虛線3和虛線4對應)由虛線16表示。線15表示像素牆20的內邊界；該線也是顯示區域23的邊。像素牆20的圖案覆蓋第一區域14。當沒有電壓施加在電極間時，第一流體11在像素牆20之間形成一層，如圖3所示。施加電壓會使第一流體收縮(contract)，例如靠著壁，如圖3中虛線形狀24所示。第一流體的可控形狀用於作為光閥操作像元，在顯示區域23提供顯示效果。實施例2：首先製備具有電極層的基板；在電極層上製備疏水性絕緣層，疏水性絕緣層為單層的Hyflon材料，厚度為600nm；對疏水性絕緣層進行親水性改性；在改性後的疏水性絕緣層上採用光刻工藝製備像素牆，所述像素牆由親水材料光刻膠KMPR製成，厚度為4μm；對具有像素牆的基板進行等離子體刻蝕，等離子體刻蝕的功率為100W/m2，刻蝕時間為100s，刻蝕後像素牆的厚度為3.8μm，刻蝕後疏水性絕緣層的厚度為550nm；將等離子體刻蝕後的基板於180℃下烘烤，使疏水性絕緣層恢復疏水性，得到電潤溼顯示支撐板。分別對等離子體刻蝕前的像素牆、等離子體刻蝕後的像素牆和熱處理後的像素牆進行水滴角測試，得到實驗結果如表3。分別對親水性改性前的疏水性絕緣層、等離子體刻蝕後的疏水性絕緣層和熱處理後的疏水性絕緣層進行水滴角測試，得到實驗結果如表4。表3像素牆的水滴角測試結果初始前進角初始後退角刻蝕後前進角刻蝕後後退角熱處理後前進角熱處理後後退角95±5°65±5°15±5°15±5°70±5°38±5°表4疏水性絕緣層的水滴角測試結果初始前進角初始後退角刻蝕後前進角刻蝕後後退角熱處理後前進角熱處理後後退角120±5°110±5°115±5°50±10°120±5°115±5°實施例3：首先製備具有電極層的基板；在具有電極層的基板上製備像素牆，所述像素牆由親水材料光刻膠SU8-3005製成，厚度為25μm；在所述像素牆表面及像素牆在基板上所圍成的凹槽區域覆蓋一層疏水性絕緣層，疏水性絕緣層材料為非晶體含氟聚合物Cytop，厚度為2000nm；將帶有疏水層的基板加熱，直至疏水層材料玻璃化，疏水層與像素牆緊密粘附；在疏水層上設置至少一層保護層，並使所述保護層至少完全覆蓋所述像素牆圍城的凹槽區域底部的疏水層；去除像素牆上表面的疏水層；去除保護層；對具有像素牆的基板進行等離子體刻蝕，等離子體刻蝕的功率為1000W/m2，刻蝕時間為300s，刻蝕後像素牆的厚度為20μm，刻蝕後疏水性絕緣層材料厚度為200nm；將等離子體刻蝕後的基板於140℃下烘烤，使疏水性絕緣層恢復疏水性，得到電潤溼顯示支撐板。實施例4：首先製備具有電極層的基板；在具有電極層的基板上製備一層電介質層，電介質層是氧化矽層或氮化矽層，200nm的厚度；再在電介質層上製備像素牆，所述像素牆由親水材料光刻膠SU8-3005製成，厚度為2μm；在所述像素牆表面及像素牆在基板上所圍成的凹槽區域覆蓋一層疏水層，疏水層材料為AF1600，厚度為2000nm；將帶有疏水層的基板加熱，直至疏水層材料玻璃化，疏水層與像素牆緊密粘附；在疏水層上設置至少一層保護層，並使所述保護層至少完全覆蓋所述像素牆圍城的凹槽區域底部的疏水層；去除像素牆上表面的疏水層；去除保護層；對具有像素牆的基板進行等離子體刻蝕，等離子體刻蝕的功率為30W/m2，刻蝕時間為10s，刻蝕後像素牆的厚度為2μm，刻蝕後疏水層與電介質層的總厚度為2000nm；將等離子體刻蝕後的基板於250℃下烘烤，使疏水層恢復疏水性，得到電潤溼顯示支撐板。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp