一种电润湿器件及其制备方法技术

本发明专利技术属于电润湿领域，公开了一种电润湿器件，包括上基板、下基板，上基板和下基板对向形成的空腔内填充有封装液体，所述上基板或下基板设置有控油柱，每四个控油柱形成一个正方形单元，每个单元中相邻控油柱的距离均为l1，相邻单元的相邻控油柱的距离均为l2，l2＞l1。本发明专利技术还公开了电润湿器件的制备方法。本发明专利技术通过调整控油柱的位置排布，尤其是控油柱的间距，实现对油墨的限定和对油墨运动的控制。控油柱与传统像素墙相比，占显示区域的相对面积减小，即没有电压的时候油墨的面积增大，在同样打开条件时，有效显示面积增大，因此器件对比度增大。

Electrowetting device and its preparation method

The invention belongs to the field of electrowetting, discloses an electrowetting device, including upper and lower substrates, upper and lower substrates are encapsulated liquid to fill the cavity formed within the substrate or substrate is provided with a control column, each of the four oil column form a square adjacent to each unit unit control column distance is L1, the adjacent cell adjacent oil column distance were L2, L2, l1. The invention also discloses the preparation method of the electrowetting device. By adjusting the position arrangement of the oil control column, especially the spacing of the oil control column, the ink limitation and the control of the ink movement are realized. Compared with the traditional pixel wall, the oil control column decreases the relative area of the display area, i.e., when the voltage is not increased, the area of the ink increases, and the effective display area increases when the opening condition is the same, so the device contrast increases.

【技术实现步骤摘要】
一种电润湿器件及其制备方法
本专利技术属于电润湿领域，具体是一种电润湿器件及其制备方法。
技术介绍
电润湿显示装置包括流体腔室和电极结构，其中流体腔室包含不导电的第一流体(烷烃等)、导电的第二流体(水或盐溶液)，流体相互接触且不可混溶。传统的电润湿器件是采用如专利CN102792207A所描述的电润湿显示装置，它包括两个支撑板，在其中一个支撑板上设置有电极、疏水绝缘层、像素墙等结构，填充非极性的油墨和极性的导电流体后即可与设置有电极层的另一个支撑板进行封装。而美国专利US9274331B2中介绍了另外一种电润湿装置，其中一个支撑板上设置有电极层和疏水绝缘层，而另一个支撑板上设置有电极层和非常高的像素墙，两个支撑板间填充非极性的油墨和极性的导电流体之后封装成电润湿装置。第一种电润湿装置的疏水绝缘层需要先进行亲水处理，然后才可以在其上面布置像素墙，进而通过高温回流的方式恢复其疏水性，这样即存在疏水绝缘层疏水性不能完全恢复，以及高温过程中像素墙在疏水绝缘层上的滑动导致的错位及对疏水绝缘层的损坏。第二种电润湿装置的疏水绝缘层没有经过疏水-亲水-疏水的处理及恢复过程，性质比较稳定。这两种电润湿装置都是采用像素墙为限定油墨运动的挡墙，像素墙所占面积比较大，因此器件对比度降低。为提高电润湿器件的对比度，有专利提出用柱形结构代替传统的像素墙来限定油墨的运动，但是柱形结构本身没有对油墨的限定的作用，需要通过一些手段实现对油墨的限定和可控开合，如对电极进行复杂处理等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电润湿器件，通过调整控油柱的位置排布，实现对油墨的限定和对油墨运动的控制。本专利技术的另一目的是提供电润湿器件的制备方法。为达到上述目的之一，本专利技术采用以下技术方案：一种电润湿器件，包括上基板、下基板，上基板和下基板对向形成的空腔内填充有封装液体，所述上基板或下基板设置有控油柱，每3个控油柱形成正三角形单元，或者每4个控油柱形成正方形单元，或者每6个控油柱形成正六边形单元，每个单元中相邻控油柱的距离均为l1，相邻单元的相邻控油柱的距离均为l2，l2＞l1。进一步地，l2与l1的比值为1.1～5。进一步地，l1为20～200μm。进一步地，l1为25～75μm。进一步地，所述控油柱的高度为1～100μm，所述控油柱的水滴接触角为30～90°。进一步地，所述控油柱的高度为5～50μm，所述控油柱的水滴接触角为50～80°。进一步地，所述上基板包括上支撑板、第一电极、胶框，所述下基板包括下支撑板、第二电极、疏水绝缘层。进一步地，所述封装液体为极性电解质溶液和非极性溶液。一种制备上述电润湿器件的方法，包括以下步骤：通过光刻、等离子蚀刻、丝网印刷或3D打印在上基板或疏水绝缘层布置控油柱。进一步地，所述光刻具体为：S1、将光刻胶涂布于上基板的第一电极或下基板的疏水绝缘层表面，并进行前烘处理；S2、放置相应掩膜版，并对光刻胶曝光；S3、中烘；S4、显影得到图案化的控油柱结构；S5、后烘坚膜处理。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过调整控油柱的位置排布，尤其是控油柱的间距，实现对油墨的限定和对油墨运动的控制。控油柱与传统像素墙相比，占显示区域的相对面积减小，即没有电压的时候油墨的面积增大，在同样打开条件时，有效显示面积增大，因此器件对比度增大。附图说明图1为本专利技术电润湿器件的结构示意图；图2为正方形单元控油柱的结构示意图；图3为油墨填充效果示意图；图4为施加电压后油墨打开示意图；图5为施加电压后油墨打开的实物图；图6为电润湿器件上基板的制备流程图；图7为掩膜版的平面图；图8为电润湿器件下基板的制备以及封装的流程图；图9为正三角形单元控油柱的结构示意图；图10为正六边形单元控油柱的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例如图1所示，一种电润湿器件，包括上基板、下基板，上基板和下基板对向形成的空腔内填充有封装液体。上基板包括上支撑板1、第一电极2、控油柱6和胶框9，下基板包括下支撑板3、第二电极4和疏水绝缘层5，其中疏水绝缘层可以替换为绝缘层与疏水层。封装液体为极性电解质溶液8和非极性液体7。如图2所示，每四个控油柱形成一个正方形单元，每个单元中相邻控油柱的距离均为l1，相邻单元的相邻控油柱的距离均为l2，为实现油膜打开的可控，l2＞l1。l2与l1的比值优选1.1～5，更优为1.5～3。为保证油墨的填充效果及器件的分辨率，每个单元中相邻控油柱的间距l1优选为20～200μm，更优为25～75μm。控油柱的高度为1～100μm。当控油柱的高度足够高时，控油柱同时可以作为支撑柱使用，支撑上下基板。当控油柱在上基板时，控油柱的高度为20～100μm，即同时作为支撑板使用，控油柱几乎与下极板接触；当控油柱在下基板时，高度为5～50μm。控油柱的亲疏水性优选水滴接触角为30～90°，即具有一定的亲水性，更优为50～80°。当控油柱太亲水时，控油柱排斥油墨，使得油膜不均匀。当控油柱太疏水时，油墨容易爬到控油柱表面。油墨填充效果如图3所示，封装液体为极性电解质溶液8和非极性溶液7(即油墨)，控油柱限定非极性溶液7的高度，极性电解质溶液8被胶框封装在上下两基板之间。因l2>l1，即相邻控油柱的距离大于相邻单元的相邻控油柱的距离，因此油墨填充后，油墨在控制单元中的高度大于油墨在两个控制单元之间的高度。如图4、图5所示，对器件施加电压，油膜厚度低的地方先打开，即控制单元之间的油墨破裂，油墨向周围的控制单元聚集，最终聚集到宽度为l1的控制单元中，图5a为一个控制单位的显微镜照片，图5b为控制单元未施加电压的状态，图5c为控制单元施加电压后的状态。通过控制l2与l1的比值，则可以实现油膜可控破裂的同时，保证填充的油膜高度均匀性差异不足以引起眼睛的分辨。电润湿器件的制备工艺：如图6所示，首先是电润湿器件上基板的布置，在电润湿器件的上支撑板1布置第一电极2，第一电极2可以为ITO电极，也可以为铝或者铝与其他金属的合金等。电极的布置工艺已经比较成熟，常用磁控溅射、蒸镀、气相沉积等方法实现。然后在第一电极表面涂布控油柱结构材料6’，控油柱结构的布置可以通过传统的光刻工艺，也可以采用等离子蚀刻、丝网印刷、3D打印等工艺实现。控油柱材料可以为光刻胶类材料、亲水无机材料如SOG(旋涂玻璃)、聚合物、有机无机杂合物等。以负性SU-8光刻胶采用传统的光刻工艺制备控油柱结构为例，具体工艺流程如下：1、通过丝网印刷、狭缝涂布、旋涂、辊涂、刮涂等方法实现对控油柱材料6’的涂布，并对涂布后的材料进行烘烤，烘烤的温度和时间参考光刻胶公司给出的工艺参数，比如SU-8光刻胶采用95℃，时间与高度有关，一般为1～15min。2、对烘烤后的光刻胶进行曝光，曝光所用掩膜版10如图7所示，紫外线11透过掩膜版10的透光区域照射到光刻胶表面，曝光所需能量与光刻胶的类型与光刻胶的高度有关，一般为10～1000mJ/cm2。3、进行曝光后的烘烤，烘烤的温度和时间参考光刻胶公司给出的工艺参数，比如SU-8光刻胶采用95℃的烘烤，时间与高度有关，一般为1～15min。4、显影光刻胶，即得到图案化的控油柱。显影可以采用有机显影液，也可以采用碱性显影液，显影液的类型及显影时间与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电润湿器件，包括上基板、下基板，上基板和下基板对向形成的空腔内填充有封装液体，其特征在于，所述上基板或下基板设置有控油柱，每3个控油柱形成正三角形单元，或者每4个控油柱形成正方形单元，或者每6个控油柱形成正六边形单元，每个单元中相邻控油柱的距离均为l1，相邻单元的相邻控油柱的距离均为l2，l2＞l1。

【技术特征摘要】
1.一种电润湿器件，包括上基板、下基板，上基板和下基板对向形成的空腔内填充有封装液体，其特征在于，所述上基板或下基板设置有控油柱，每3个控油柱形成正三角形单元，或者每4个控油柱形成正方形单元，或者每6个控油柱形成正六边形单元，每个单元中相邻控油柱的距离均为l1，相邻单元的相邻控油柱的距离均为l2，l2＞l1。2.根据权利要求1所述的电润湿器件，其特征在于，l2与l1的比值为1.1～5。3.根据权利要求1或2所述的电润湿器件，其特征在于，l1为20～200μm。4.根据权利要求1或2所述的电润湿器件，其特征在于，l1为25～75μm。5.根据权利要求1或2所述的电润湿器件，其特征在于，所述控油柱的高度为1～100μm，所述控油柱的水滴接触角为30～90°。6.根据权利要求1或2所述的电润湿器件...

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