一种电润湿装置用基板及其制备方法和应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电润湿装置用基板及其制备方法和应用，属于电润湿技术领域。本发明专利技术提供的电润湿装置用基板，包括：衬底，衬底的至少一侧表面含有羟基；桥联结构，桥联结构的制备原料包括含氟硅烷偶联剂，含氟硅烷偶联剂中至少一个端部和衬底表面的羟基化学连接；疏水层，疏水层设于桥联结构远离衬底一侧表面，且疏水层的材质包括含氟聚合物。本发明专利技术提供的基板中，各层间的耦合强度较高。本发明专利技术还提供了上述基板的制备方法和应用。上述基板的制备方法和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种电润湿装置用基板及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电润湿
，尤其是涉及一种电润湿装置用基板及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]介电润湿(Electrowetting
‑
on
‑
Dielectric,EWOD)的基本原理是指通过绝缘层与液滴之间电压大小，从而改变液滴在绝缘层表面的润湿性(改变液滴接触角)，以达到控制液滴形变、位移的目的。
[0003]EWOD作为一种有效的微尺度液体处理技术，已成功为数字微流控领域的众多产品提供技术支持，如微流控芯片、光学液体透镜、电润湿反射式显示、能量收集系统、生物医学DNA库制备与分子诊断、分子识别与筛选等装置。介电润湿这一微尺度液体控制的强有力工具得以广泛运用证明了该项技术值得更深入地研究和积极探索，市场应用潜力巨大。
[0004]EWOD用基板的结构通常包括依次叠加设置的衬底，介电层和疏水层(也称绝缘层)。其中介电层包括无机介电层和有机介电层中的一种，疏水层的材质通常为含氟聚合物。和有机介电薄膜相比，无机介电薄膜能有效降低电润湿器件使用过程中产生的漏电流和介电薄膜厚度，同时有着优异的水汽阻隔能力可有效提高器件性能。但是由于无机介电层表面常有着良好的亲水性能，在其表面制备含氟聚合物疏水层(FP层)二者相界面相融性较差，在长期使用过程中容易发生薄膜脱附等现象。
[0005]综上，在包括无机介电层的EWOD用基板中，容易出现疏水层脱附等现象，极易造成电润湿器件失效，降低装置可靠性。
专利技术内容
[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种电润湿装置用基板，能够有效提高基板各层之间的耦合强度，当所述基板用于光电显示领域时，可充分提升其光电性能。
[0007]本专利技术还提供了上述基板的制备方法。
[0008]本专利技术还提供了上述基板的应用。
[0009]根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种电润湿装置用基板，所述基板包括：
[0010]衬底，所述衬底的至少一侧表面含有羟基；
[0011]桥联结构，所述桥联结构的制备原料包括含氟硅烷偶联剂，所述含氟硅烷偶联剂中至少一个端部和所述衬底表面的羟基化学连接；
[0012]疏水层，所述疏水层设于所述桥联结构远离所述衬底一侧表面，且所述疏水层的材质包括含氟聚合物。
[0013]根据本专利技术实施例的基板，至少具有如下有益效果：
[0014]本专利技术提供的基板中，含有桥联结构，其中含氟硅烷偶联剂的通式为Y
‑
Si
‑
(OR)3，Y为含氟有机官能团，是疏水性基团，可以与疏水层发生化学反应或实现相似相溶；OR为水
40S X，Teflon AF 1600X和Cytop中的至少一种。
[0031]根据本专利技术第二方面的实施例，提供了一种所述基板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0032]S1.对所述衬底进行羟基化处理；
[0033]S2.在步骤S1所得羟基化部件在包括所述含氟硅烷偶联剂的分散液中浸泡，得所述桥联结构；
[0034]S3.在步骤S2所得部件，所述桥联结构表面设置所述疏水层。
[0035]其中，所述制备方法的机理如下：
[0036]步骤S2的浸泡过程中，含氟硅烷偶联剂会发生水解，并和衬底表面的羟基化学结合，由此，含氟硅烷偶联剂的水解产物呈有序排列：含氟烷基背离所述衬底；
[0037]进一步的，步骤S3中，设置疏水层后，疏水层中的含氟聚合物和含氟烷基之间相似相容，提升结合牢度。
[0038]根据本专利技术实施例提供的制备方法，至少具有以下有益效果：
[0039]本专利技术提供的制备方法仅需在常规半导体清洗工艺中增加一道浸泡工艺即可实现目的，制备方法简单、易于实现。重要的是，该制备方法有效，可利用物理、化学原理，显著提升衬底和疏水层之间的结合强度，提升基板的可靠性。
[0040]进一步的，本专利技术采用浸泡法，所得桥联结构的层厚度基本上是单分子层或少量分子层的结构，即桥联结构的厚度小。根据(杨
‑
李普曼方程可知，厚度和驱动电压之间呈正相关，因此可降低所述基板的驱动电压。
[0041]且无机介电层的存在的作用是提升器件的可靠性，传统技术中，其厚度越厚，可靠性越高；本专利技术中，通过桥联结构的设置，可在无机介电层厚度很薄(只要不击穿即可)的情况下维持可靠性，因此可整体上降低基板的厚度。
[0042]桥联结构虽然很薄，但依然可优化后续疏水层成膜效果。
[0043]根据本专利技术的一些实施例，所述制备方法还包括在步骤S1之前进行所述衬底的清洗。所述清洗的方法包括进行1～3次超声清洗。所述超声清洗的溶剂包括丙酮、异丙醇和乙醇中的至少一种。每次所述超声清洗的时长为8～12min。例如具体可以是约10min。
[0044]根据本专利技术的一些实施例，步骤S1中，所述羟基化处理的方法包括UV臭氧改性和氧等离子体处理中的至少一种。
[0045]所述UV臭氧改性采用T10X10/OES/E设备进行。实际生产中，该设备型号不进行严格限定，只要能具备UV臭氧改性的基本功能即可。
[0046]UV臭氧改性的过程中，UV光源能发射出高能量光波将有机物分解成离子、游离态原子、受激分子和中子；空气中氧分子吸收紫外光后也会产生臭氧和原子氧。原子氧是极活泼的，在其作用下，衬底表面上的碳和碳氢化合物的分解物可化合成可挥发的气体：二氧化碳和水蒸气等逸出表面，从而彻底清除了黏附在物体表面上的碳和有机污染物，并能实现衬底表面羟基化处理。
[0047]根据本专利技术的一些实施例，步骤S1中，所述羟基化处理的时长为8～12min。例如具体可以是约10min。该时间理论上越长越好，但是超出12min后，效果的增加不明显，出于成本和效率角度考虑，确定以上时间范围。
[0048]根据本专利技术的一些实施例，步骤S2中，所述分散液的浓度为0.1～0.3mol/L。该浓
度可确保所述桥联结构为单分子层结构或少分子层结构，整体的厚度≤1nm。
[0049]根据本专利技术的一些实施例，步骤S2中，所述分散液的浓度约为0.17mol/L。
[0050]根据本专利技术的一些实施例，步骤S2中，所述分散液的溶剂为有机溶剂。由此可有效防止含氟硅烷偶联剂的急剧水解。其中所述有机溶剂包括正己烷。所述正己烷的纯度≥99％。
[0051]根据本专利技术的一些实施例，步骤S2中，所述分散液的配制方法包括将所述含氟硅烷偶联剂和所述有机溶剂混合。其中混合的方法包括离心搅拌。混合的时长为25～35min。例如具体可以是约30min。采用特定的混合方法可提升所述分散液的分散均匀程度。
[0052]根据本专利技术的一些实施例，步骤S2中，所述浸泡的时长为10～30min。过程中，有机溶剂中的微量水、环境中的水分会引起所述含氟硅烷偶联剂的缓慢水解；基板上的羟基也可和含氟硅烷偶联剂之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电润湿装置用基板，其特征在于，所述基板包括：衬底，所述衬底的至少一侧表面含有羟基；桥联结构，所述桥联结构的制备原料包括含氟硅烷偶联剂，所述含氟硅烷偶联剂中至少一个端部和所述衬底表面的羟基化学连接；疏水层，所述疏水层设于所述桥联结构远离所述衬底一侧表面，且所述疏水层的材质包括含氟聚合物。2.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述衬底为电极；和/或，所述衬底包括叠加设置的电极和无机介电层，所述无机介电层远离所述电极的一侧表面含有所述羟基。3.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述含氟硅烷偶联剂包括1H,1H,2H,2H
‑
十七氟癸烷基三氯硅烷、1H,1H,2H,2H
‑
全氟辛基三氯硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷、1H,1H,2H,2H
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全氟十二烷基三氯硅烷、三乙氧基[5,5,6,6,7,7,7
‑
七氟
‑
4,4
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双(三氟甲基)庚基]硅烷、1H,1H,2H,2H
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全氟癸基二甲基氯硅烷和...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海玲，许锦棠，熊凯，王耀，周国富，
申请(专利权)人：光显科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：