一种电润湿前板及其制备方法、电润湿显示器件.pdf

本发明公开了一种电润湿前板及其制备方法，和包括该前板的电润湿显示器件，其中，电润湿前板的制备方法包括：在导电基材上涂覆获得疏水绝缘层湿膜；烘烤，获得半干的疏水绝缘层；丝网印刷形成像素墙结构；烘烤，获得像素墙结构。本发明的制备方法能够在疏水绝缘层表面直印刷亲水性的像素墙材料和结构，通过材料粘度控制提高涂膜粘附性，大大简化了制备工艺，降低了成本。由于疏水绝缘层表面未进行表面改性，将大大提高电润湿器件性能。此外，该方法和工艺中材料直接印刷成像素墙，不但简化工艺，同时大大节省原材料。同时丝网印刷适合用于大面积的基材，操作简单，效率高，适合用于产业化生产。

权利要求书
1.  一种电润湿前板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
1）在清洗好的导电基材上涂覆获得疏水绝缘层湿膜；
2）烘烤，获得半干的疏水绝缘层，溶剂残余量0.1-1wt%；
3）在半干的疏水绝缘层表面丝网印刷形成像素墙结构；
4）将基材进行烘烤，获得像素墙结构。

2.  根据权利要求1所述的电润湿前板的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，疏水绝缘层材料为AF1600、Cytop或Hyflon。

3.  根据权利要求2所述的电润湿前板的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中疏水绝缘层湿膜采用旋涂涂覆。

4.  根据权利要求2所述的电润湿前板的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中半干的疏水绝缘层的厚度为10-1000nm，接触角为90-120度。

5.  根据权利要求4所述的电润湿前板的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，烘烤是先将基材放到80-100℃的热板上保持1-6min，再放入烘箱中逐步升温至150-200℃保持30-60min。

6.  根据权利要求1-5任一项所述的电润湿前板的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中丝网印刷的像素墙材料溶液粘度为1000-25000cSt，印刷后膜厚1-50μm。

7.  根据权利要求6所述的电润湿前板的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中的烘烤条件为：真空度<0.5bar，从室温以1-20℃/min的升温速度逐步升温至70-100℃，保持时间为5-10min。

8.  根据权利要求1所述的电润湿前板的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中得到的像素墙高度0.1-50μm，像素墙所形成的像素格的尺寸为10-1000μm。

9.  根据权利要求1-8任一项所述方法制备得到的电润湿前板。

10.  一种电润湿显示器件，包括前板、封装胶框及盖板，前板和盖板通过封装胶框密封，形成的密封腔室中填充有不导电的第一流体和导电的第二流体，流体相互接触且不可混溶；其特征在于，所述前板为权利要求9所述电润湿前板。

说明书一种电润湿前板及其制备方法、电润湿显示器件
技术领域
本发明涉及电润湿技术领域，具体涉及一种丝网印刷电润湿前板的制备方法。
背景技术
疏水绝缘材料广泛用于电润湿显示、微流控芯片等领域，其中电润湿显示技术作为一种新型的平板显示技术，具有响应时间短、色彩丰富、广视角和功耗低等优点，在未来的显示行业中，具有非常广阔的应用市场。电润湿显示器件的一个关键制备工艺就是在疏水绝缘层表面上制作亲水的微阵列显示单元（也称为像素格）。每个显示单元一般须经过光刻胶涂覆，光刻工艺形成，并在围堰中填充油墨后封装所形成的像素格，目前围成像素格的材料主要是基于光刻技术的光敏材料。
但由于疏水材料表面表面能低，光刻胶很难直接粘在它的表面上，目前主要的涂膜有：（1）通过等离子体或紫外臭氧处理疏水材料表面使其变成亲水，进行涂覆和光刻工艺，然后再进行高温回流恢复疏水层的性能，这种方法一方面降低了疏水材料的疏水性能，影响了电润湿显示器件的工作性能寿命和稳定性，同时但这无形中就增加了多步骤工艺，提高了工艺复杂度和成本。（2）另外一种方法是先在绝缘层上用电子束蒸发镀膜一层二氧化硅或金膜作为牺牲层，然后再旋涂上光刻胶，最后把牺牲层蚀刻掉，这种方法虽然获得较好的效果，但需要工艺成本很高，效率低，不适用于产业化生产。（3）直接在疏水表面上甩胶的方法，该方法通过热风或光辐射等快速加热方式旋涂光刻胶，但这种旋涂方法对于大面积的涂膜以及薄膜的完整性很难保证。
制备像素墙的方法目前主要有两种：（1）一种是通过光刻方法，首先在表面涂覆大面积的光刻胶材料，然后通过曝光机对准曝光，在进行蚀刻工艺，去除不需要的薄膜部分，获得所需要的微像素结构。（2)通过凹印或者丝网印刷的方法，直接将图形转移到基板材料上，但是这里所能实现的前提是印刷油墨材料可以和印刷基板有较好的粘附性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种电润湿前板的制备方法，该方法是基于丝网印刷方法，在印刷材料和基板材料之间粘附性较差的情况下，通过提高基板上疏水材料的湿度同时提高印刷像素墙材料的粘度，从而达到可以直接在疏水的表面上印刷亲水的像素格材料。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种电润湿前板的制备方法，包括以下步骤：
1）在清洗好的导电基材上涂覆获得疏水绝缘层湿膜。
疏水绝缘层材料通常为含氟聚合物，优选为AF1600，Cytop，Hyflon等，将其溶液通过旋涂、喷涂等方式在导电基材表面形成湿膜，优选地，采用旋涂涂覆，旋涂涂覆的溶液粘度为1-30cst，转速为1000-5000r/min。
2）烘烤，获得半干的疏水绝缘层，溶剂残余量为0.1-1wt%。
此步骤是进行丝网印刷的关键步骤，通过控制烘烤工艺，得到半干的疏水绝缘层，利用其自身粘度，实现与像素墙材料的结合。优选的，半干疏水绝缘层的厚度为10-1000nm，接触角为90-120度。
进一步优选地，所述烘烤是先将基材放到80-100℃的热板上保持1-6min，再放入烘箱中逐步升温至150-200℃保持30-60min。
3）在半干的疏水绝缘层表面丝网印刷形成像素墙结构。
可以采用任意可用于像素墙的亲水材料进行丝网印刷，优选地，所述丝网印刷的像素墙材料溶液粘度为1000-25000cSt，印刷后膜厚1-50μm。
4）将基材进行烘烤，获得像素墙结构。
为了得到更好的像素格，避免烘烤过程中变形等，优选地，所述烘烤条件为：真空度<0.5bar，从室温以1-20℃/min的升温速度逐步升温至70-100℃，保持时间为5-10min。
优选地，所述得到的像素墙高度0.1-50μm，像素墙形成的像素格尺寸为10-1000μm。
本发明的另一方面，还提供了采用上述任一方法制备得到的电润湿前板，及包括该前板的电润湿显示器件。
本发明的有益效果是：本发明的制备方法，通过控制烘烤参数获得湿度可控的具有合适接触角的绝缘疏水层；然后通过丝网印刷方法将合适粘度的亲水像素墙材料印刷在绝缘疏水层的表面形成像素墙，同时通过低真空度逐步烘烤的方法提高像素墙材料在疏水绝缘层表面的粘附性，得到的电润湿前板结合紧密，质量好。
本发明的制备方法不像等离子体与紫外臭氧处理等传统的制备方法需要对疏水绝缘层进行表面改性、热回流恢复疏水性等复杂的工艺，保证疏水绝缘层初始的疏水特性，延长了器件的寿命。同时克服了热风或光辐射直接甩胶带来难控制、不均匀、粘附性差等问题，以及电子束镀一层牺牲层工艺成本高和难产业化问题。
本发明的制备方法大大地简化了制备工艺、降低了成本、提高了涂膜粘附性、延长了器件的寿命，适合用于产业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的电润湿前板制备工艺流程图与现有的电润湿前板的制备工艺流程图对比；
图2是本发明的疏水绝缘层表面上直接丝网印刷像素墙的工艺流程示意图；
图3是本发明的电润湿显示器件的结构示意图；
图4是本发明的电润湿显示器件像素格结构示意图；
图5是本发明实施例2-4的不同粘度溶液丝网印刷获得的像素格效果图；
图6是本发明实施例1丝网印刷得到的像素格效果图（图6-（a））及最终得到的电润湿显示前板的像素格效果图（图6-（b））。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1～图2，本发明的电润湿前板的制备方法，包括以下步骤：
1）在清洗好的导电基材上涂覆获得疏水绝缘层湿膜。
导电基材可以是导电基材为硅片、ITO玻璃、金属板、TFT玻璃、PET板、PI板、PEN板、PO板或PCO板等；优选为ITO玻璃。
疏水绝缘层材料通常为含氟聚合物，优选为，AF1600，Cytop，Hyflon等，进一步优选为AF1600，将其溶液通过旋涂、喷涂等方式在导电基材表面形成湿膜，优选地，采用旋涂涂覆，该方法适合于小面积涂覆，涂覆效果均匀；优选地，旋涂涂覆的溶液粘度为1-30cst，转速为1000-5000转/分。
2）烘烤，获得半干的疏水绝缘层，其溶剂残余量为0.1-1wt%。
此步骤是进行丝网印刷的关键步骤，通过控制烘烤工艺，得到半干的疏水绝缘层，溶剂残余量为0.1-1wt%，以便具有合适的粘度，实现与具有合适粘度的亲水的像素墙材料的结合。优选的，半干疏水绝缘层的厚度为10-1000nm，如10nm、20nm、50nm、100nm、300nm、500nm、800nm、1000nm等，接触角为90-120度；如115度、90度、100度、120度等，以保证其具有良好的疏水绝缘效果。
进一步优选地，所述烘烤是先将基材放到80-100℃的热板上保持1-6min，再放入烘箱中逐步升温至150-200℃保持30-60min。
3）在半干的疏水绝缘层表面丝网印刷形成像素墙结构。
丝网印刷的具体工艺流程如图2所示。采用胶水覆盖非像素格区域，然后在丝网上涂覆像素墙材料，利用刮刀刮去多余材料，使得像素墙材料透过丝网，形成像素墙。
可以采用任意可用于像素墙的亲水材料进行丝网印刷，优选地，所述丝网印刷的像素墙材料溶液粘度为1000-25000cSt，印刷后膜厚1-50μm。
通常是选用亲水的光刻胶材料，由于低粘度的光刻胶在疏水表面上印刷时会发生收缩现象，而高粘度的光刻胶能很好地粘附于疏水绝缘层表面，但是粘度过高会造成流平性变差，同时会有胶水拉丝现象，因此粘度选择适中的范围内实现了在疏水表面的直接印刷像素墙。
4）将基材进行烘烤，获得像素墙结构。
为了得到更好的像素格，避免烘烤过程中变形等，优选地，所述烘烤条件为：真空度<0.5bar，如0.4bar、0.3bar、0.2bar、0.1bar等，从室温以1-20℃/min的升温速度逐步升温至70-100℃，保持时间为5-10min。
优选地，所述得到的像素墙高度0.1-50μm，像素墙形成的像素格尺寸为10-1000μm。
与传统的工艺相比，本发明的方法大大简化了流程，节约了成本，提高了效率，适用于大规模产业化生产。
将本发明得到的电润湿前板，通过封装，可以得到电润湿显示器件，所得到的器件结构及像素格结构如图3和图4所示。所述的电润湿显示器件包括盖板板1、封装胶框2和前板4，其中前板4包含导电基材层3、疏水绝缘层5和像素墙6。盖板1和前板4组成的密封腔体中填充有不导电的第一流体7（烷烃、硅油等），和导电的第二流体8（水、盐溶液或离子液），流体相互接触且不可混溶。由像素墙6所围成的像素格9结构即为显示区域，电润湿显示装置就在这个显示区域上产生显示效果。
现以具体的实施例，对本发明进一步详细说明。
实施例1
（1）在清洗好的ITO导电玻璃基材上通过旋涂涂覆获得AF1600疏水绝缘层湿膜，其中AF1600溶液粘度为5cst，转速2000r/min，旋涂时间5s。
（2）将旋涂后的基材放到80℃的热板上保持3min，再放入烘箱中逐步升温至180℃保持45min，蒸发部分溶剂，使得溶剂含量约为0.25wt%，得到接触角为100度，厚度为300nm的疏水绝缘层。
（3）利用丝网印刷直接将粘度为22000cst的的光刻胶溶液印刷在疏水绝缘层表面形成像素格结构，如图6-（a）所示。
（4）将印刷后的基板置于真空度为0.3bar的烘箱内，从室温以5℃/min的升温速度逐步升温至80℃，保持时间为7min，得到完整的像素格结构，其中像素墙高度0.1-50μm，像素格尺寸为10-1000μm，如图6-（b）所示。干燥后像素墙仍然完整，未出现收缩现象。
实施例2
与实施例1的区别在于，步骤（3）中，光刻胶溶液粘度为50cSt，其他同实施例1。其步骤（3）丝网印刷的效果如图5-1所示。
实施例3
与实施例1的区别在于，步骤（3）中，光刻胶溶液粘度为33000cSt，其他同实施例1。其步骤（3）丝网印刷的效果如图5-2所示。
实施例4
与实施例1的区别在于，步骤（3）中，光刻胶溶液粘度为80000cSt，其他同实施例1。其步骤（3）丝网印刷的效果如图5-3所示。
通过图5和图6可以看出，丝网印刷步骤对材料的粘度有重要的要求，过高或者过低的粘度都难以在半干是疏水绝缘层表面得到均匀连续的像素墙，粘度过低，如图5-1所示，容易发生收缩现象；粘度过高，如图5-3所示，虽然具有很好的粘附力，但是流平性变差，同时会有胶水拉丝现象。因此，只有在合适的粘度范围内，才能够在半干的疏水绝缘层表面印刷上像素墙材料，优选为1000-25000cSt。
综上所述，本发明的制备方法能够在疏水绝缘层表面直印刷亲水性的像素墙材料和结构，通过材料粘度控制提高涂膜粘附性，大大简化了制备工艺，降低了成本。由于疏水绝缘层表面未进行表面改性，将大大提高电润湿器件性能。此外，该方法和工艺中材料直接印刷成像素墙，不但简化工艺，同时大大节省原材料。同时丝网印刷适合用于大面积的基材，操作简单，效率高，适合用于产业化生产。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。