一种具有隔垫物的电润湿器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有隔垫物的电润湿器件及其制备方法，是先取隔垫材料，黄光下热固化，研磨，得到隔垫微球，再将隔垫微球洒在涂布的像素墙材料上，再固化像素墙材料，然后一次光刻同时制备像素墙和隔垫物，洒在未光刻固化区域的隔垫微球，会在显影过程中去除，仅留下光刻固化区域的微球的部分结构，当所述上基板和/或所述下基板发生形变时，所述隔垫物与所述上基板接触，能够有效防止电润湿器件的内部塌陷；因为隔垫物是由微球经光刻得到，隔垫物不会对极性电解质溶液的连通性产生影响；因为像素墙和隔垫物是一步光刻得到，相比通过两次光刻制备隔垫物，不存在因为两次光刻对位所带来的误差链，精度更高，而且工艺更简单，操作难度更低。

Electrowetting device with spacer and its preparation method

The invention discloses a electrowetting device and its preparation method of spacer, spacer material is preferential, heat curing, polishing pad under the yellow light, hollow spheres, and the spacer wall material is coated microspheres sprinkled on the pixels on the pixel and then solidified wall material, then a lithography at the same time preparation of pixel wall and spacer, sprinkled on the spacer region without curing microsphere lithography, will be removed in the development process, only part of the structure of lithography curing region of microspheres on the left, when the substrate and / or the lower substrate deformation occurs, the vibration and the contact pad on the substrate and can effectively prevent the internal collapse of the electrowetting device; because the spacer is obtained by microspheres by photolithography, spacer on polar electrolyte solution connectivity impact; because the pixel wall and the spacer are compared through two photolightprocesses. There is no error chain due to the two lithography alignment, which is more accurate, and the process is simpler and less difficult to operate.

【技术实现步骤摘要】
一种具有隔垫物的电润湿器件及其制备方法
本专利技术涉及电润湿
，具体涉及一种具有隔垫物的电润湿器件及其制备方法。
技术介绍
所谓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(Electrowetting，EW)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。如图1所示，电润湿显示器件由上下两个基板以及两个基板对向形成的密封腔中填充的两种不互溶的极性电解质液体4’和非极性液体5’组成，其中上基板由上支撑板1’、第一电极2’和密封胶3’组成，下基板由下支撑板9’、第二电极8’、疏水绝缘层7’和像素墙6’组成。从图1结构中我们可以看出，非极性液体5’均匀的填充在由像素墙6’围成的像素格内，由于像素墙6’材料具有亲水性，因此相邻的非极性溶液5’被像素墙6’隔断。像素墙6’和非极性溶液5’上方被极性电解质溶液4’覆盖，其中极性电解质溶液4’在电润湿器件中是连续相并没有像非极性溶液5’被分隔开，同时极性电解质溶液4’与第一电极2’相导通。当施加一个电压在第一电极2’和第二电极8’之间时，极性电解质溶液4’在疏水绝缘层7’表面上的润湿性发生变化，由疏水状态变为亲水状态极性电解质溶液4’润湿疏水绝缘层7’表面，非极性溶液5’被推挤到像素格内一角，实现打开状态。当撤掉电压时候，极性电解质溶液4’恢复在疏水绝缘层表面的疏水性，非极性溶液5’重新铺展，实现关闭过程。以像素大小为150μm×150μm为例，电润湿显示器件中像素墙高度为6μm，非极性溶液5’的厚度为5.5-6.6μm，密封胶3的厚度为40μm，因此极性电解质溶液4的厚度也为40μm左右。当施加电压时，非极性溶液5’收缩，高度变为25μm。因此上基板的第一电极2’距离非极性液体5’的距离在15-40μm，由于受到外界大气压力的作用，如下图2所示，上下基板中心容易发生变形造成第一电极2’与非极性溶液5’接触，造成非极性溶液5’堆积10’到第一电极2’表面或非极性溶液5’翻越11’像素墙6’造成非极性溶液在下基板上的堆积，从而造成整个显示器件的失效。因此对于电润湿显示器件亟需一种可以实现对上下基板进行支撑从而解决由于上下基板弯曲变形造成的油墨翻墙或堆积的问题，进而可以实现电润湿显示器件的柔性化。目前对于这种成盒的显示器件基本都存在上下基板变形造成中间塌陷的风险，如液晶显示面板在制备过程中为了实现高品质的显示效果，需要准确的控制液晶层的厚度才能实现整体液晶层的良好光调节作用，因此就需要添加隔垫物来进行上下基板间距的支撑。例如液晶显示面板中用来作为隔垫物的微球或微棒，微球或微棒被添加在液晶显示面板的上下基板之间，通过微球或微棒的尺寸来实现对上下基板的支撑。但是对于这种通过添加微球或微棒的方法来实现对上下基板支撑的方法并不适用于电润湿显示器件，因为微球或微棒极易掉落到像素格内与非极性溶液5’接触造成非极性溶液5’的堆积或翻越像素墙6’。除此之外，通过把几种紫外光聚合的高分子聚合物和引发剂一起混合在液晶里，再通过紫外光照射的方式形成隔垫物也是液晶显示面板中用来支撑上下基板的方式。这种通过紫外固化方式来制备隔垫物的方法在理论上也可适用于电润湿显示器件，但在实际操作过程中存在以下风险如：紫外光聚合材料或光引发剂能够与非极性溶液5’互溶或萃取非极性溶液5’中的彩色溶质；紫外光聚合材料或光引发剂在聚合过程中反应不充分有残留物质在极性电解质溶液4’中影响其导电性能和极性电解质溶液4’在加电状态下在疏水绝缘层7’上的润湿性；聚合过程中需要掩膜版来限定聚合物的位置，掩膜版的对位精度以及掩膜版的厚度和上支撑板1的厚度对紫外光的折射都会对聚合物实际形成的位置产生偏差，从而与非极性溶液5’形成接触。另外还有专利中提到通过二次光刻的方式在像素墙交叉十字处制备支撑柱的方式来解决器件中心塌陷的问题，对于这种成膜-光刻-再成膜-再光刻的制备工艺，对光刻设备有对位精度高的要求，同时由于需要两次对位，制备工艺比较复杂，并且第一次和第二次的对位误差叠加容易造成支撑柱位置偏移像素墙交叉十字，造成本方法的功能失效，并会带来影响彩色非极性溶液的填充和器件显示效果等其他问题。目前电润湿显示器件为了解决器件中心塌陷问题可通过增高密封胶的厚度来部分解决，密封胶的厚度需要远大于上下基板的形变量，但是此方法对于大尺寸显示面板和采用超薄玻璃作为上下基板电润湿器件仍存在塌陷问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是能够防止器件塌陷的具有隔垫物的电润湿器件及其制备方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种具有隔垫物的电润湿器件，包括上基板和下基板，所述下基板包括像素墙，所述像素墙上表面设有多个隔垫物，所述隔垫物随机分散在所述像素墙上，所述隔垫物是由微球经光刻得到，当所述上基板和/或所述下基板发生形变时，所述隔垫物与所述上基板接触。在一些优选的实施方式中，所述隔垫物是由和所述像素墙相同或同类型的材料制成的。在一些优选的实施方式中，所述隔垫物和所述像素墙的材料均为负性光刻胶材料。在一些优选的实施方式中，所述隔垫物的厚度等于所述像素墙的壁的厚度。在一些优选的实施方式中，所述电润湿器件为电润湿显示器、电润湿光学开关或电润湿光学面板。在一些优选的实施方式中，所述上基板和所述下基板为柔性基板。本专利技术还提供了一种如上所述的具有隔垫物的电润湿器件的制备方法，包括以下步骤：制备具有疏水绝缘层的下基板；在所述疏水绝缘层上涂布一层像素墙材料；取隔垫材料，黄光下热固化，研磨，得到隔垫微球；将所述隔垫微球洒在所述像素墙材料表面，黄光下预固化所述像素墙材料，使所述隔垫微球与所述像素墙材料粘合在一起；采用具有像素墙图案的掩模板对所述下基板进行光刻，显影，得到像素墙和形成于所述像素墙上的隔垫物。在一些优选的实施方式中，所述隔垫微球的粒径为20-50μm。在一些优选的实施方式中，将所述隔垫微球洒在所述像素墙材料表面是采用喷洒的工艺。在一些优选的实施方式中，控制所述喷洒的密度为100-350颗/mm2。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种具有隔垫物的电润湿器件及其制备方法，是先取隔垫材料，黄光下热固化，研磨，得到隔垫微球，再将隔垫微球洒在涂布的像素墙材料上，再固化像素墙材料，然后一次光刻同时制备像素墙和隔垫物，洒在未光刻固化区域的隔垫微球，会在显影过程中去除，仅留下光刻固化区域的微球的部分结构，当所述上基板和/或所述下基板发生形变时，所述隔垫物与所述上基板接触，能够有效防止电润湿器件的内部塌陷；因为隔垫物是由微球经光刻得到，隔垫物不会对极性电解质溶液的连通性产生影响，极性电解质溶液在上基板或者下基板发生变形后，即使隔垫物接触上基板，极性电解质溶液仍然是连续相；因为像素墙和隔垫物是一步光刻得到，相比通过两次光刻制备隔垫物，不存在因为两次光刻对位所带来的误差链，精度更高，而且工艺更简单，操作难度更低，可操作性更强；而且隔垫物是在填充极性电解质溶液和非极性溶液之前制备成型，不会造成极性电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有隔垫物的电润湿器件，包括上基板和下基板，所述下基板包括像素墙，其特征在于，所述像素墙上表面设有多个隔垫物，所述隔垫物随机分散在所述像素墙上，所述隔垫物是由微球经光刻得到，当所述上基板和/或所述下基板发生形变时，所述隔垫物与所述上基板接触。

【技术特征摘要】
1.一种具有隔垫物的电润湿器件，包括上基板和下基板，所述下基板包括像素墙，其特征在于，所述像素墙上表面设有多个隔垫物，所述隔垫物随机分散在所述像素墙上，所述隔垫物是由微球经光刻得到，当所述上基板和/或所述下基板发生形变时，所述隔垫物与所述上基板接触。2.根据权利要求1所述的具有隔垫物的电润湿器件，其特征在于，所述隔垫物是由和所述像素墙相同或同类型的材料制成的。3.根据权利要求1所述的具有隔垫物的电润湿器件，其特征在于，所述隔垫物和所述像素墙的材料均为负性光刻胶材料。4.根据权利要求1所述的具有隔垫物的电润湿器件，其特征在于，所述隔垫物的厚度等于所述像素墙的壁的厚度。5.根据权利要求1-4任一项所述的具有隔垫物的电润湿器件，其特征在于，所述电润湿器件为电润湿显示器、电润湿光学开关或电润湿光学面板。6.根据权利要求1-4任一项所述的具有隔垫物的电润湿器件，其特征在于，所述上基...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋洪伟，闫俊丰，艾利克斯·汉森·维克多，周国富，
申请(专利权)人：华南师范大学，深圳市国华光电科技有限公司，深圳市国华光电研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44