本發(fā)明涉及電潤濕技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有隔墊物的電潤濕器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

所謂潤濕是指固體表面的一種流體被另一種流體所取代的過程。液體在固體表面能鋪展，固液接觸面有擴(kuò)大的趨勢(shì)，即液體對(duì)固體表面的附著力大于其內(nèi)聚力，就是潤濕。液體在固體表面不能鋪展，接觸面有收縮成球形的趨勢(shì)，就是不潤濕，不潤濕就是液體對(duì)固體表面的附著力小于其內(nèi)聚力。電潤濕(electrowetting，ew)是指通過改變液滴與絕緣基板之間電壓，來改變液滴在基板上的潤濕性，即改變接觸角，使液滴發(fā)生形變、位移的現(xiàn)象。

如圖1所示，電潤濕顯示器件由上下兩個(gè)基板以及兩個(gè)基板對(duì)向形成的密封腔中填充的兩種不互溶的極性電解質(zhì)液體4’和非極性液體5’組成，其中上基板由上支撐板1’、第一電極2’和密封膠3’組成，下基板由下支撐板9’、第二電極8’、疏水絕緣層7’和像素墻6’組成。從圖1結(jié)構(gòu)中我們可以看出，非極性液體5’均勻的填充在由像素墻6’圍成的像素格內(nèi)，由于像素墻6’材料具有親水性，因此相鄰的非極性溶液5’被像素墻6’隔斷。像素墻6’和非極性溶液5’上方被極性電解質(zhì)溶液4’覆蓋，其中極性電解質(zhì)溶液4’在電潤濕器件中是連續(xù)相并沒有像非極性溶液5’被分隔開，同時(shí)極性電解質(zhì)溶液4’與第一電極2’相導(dǎo)通。當(dāng)施加一個(gè)電壓在第一電極2’和第二電極8’之間時(shí)，極性電解質(zhì)溶液4’在疏水絕緣層7’表面上的潤濕性發(fā)生變化，由疏水狀態(tài)變?yōu)橛H水狀態(tài)極性電解質(zhì)溶液4’潤濕疏水絕緣層7’表面，非極性溶液5’被推擠到像素格內(nèi)一角，實(shí)現(xiàn)打開狀態(tài)。當(dāng)撤掉電壓時(shí)候，極性電解質(zhì)溶液4’恢復(fù)在疏水絕緣層表面的疏水性，非極性溶液5’重新鋪展，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉過程。以像素大小為150μm×150μm為例，電潤濕顯示器件中像素墻高度為6μm，非極性溶液5’的厚度為5.5-6.6μm，密封膠3的厚度為40μm，因此極性電解質(zhì)溶液4的厚度也為40μm左右。當(dāng)施加電壓時(shí)，非極性溶液5’收縮，高度變?yōu)?5μm。因此上基板的第一電極2’距離非極性液體5’的距離在15-40μm，由于受到外界大氣壓力的作用，如下圖2所示，上下基板中心容易發(fā)生變形造成第一電極2’與非極性溶液5’接觸，造成非極性溶液5’堆積10’到第一電極2’表面或非極性溶液5’翻越11’像素墻6’造成非極性溶液在下基板上的堆積，從而造成整個(gè)顯示器件的失效。因此對(duì)于電潤濕顯示器件亟需一種可以實(shí)現(xiàn)對(duì)上下基板進(jìn)行支撐從而解決由于上下基板彎曲變形造成的油墨翻墻或堆積的問題，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)電潤濕顯示器件的柔性化。

目前對(duì)于這種成盒的顯示器件基本都存在上下基板變形造成中間塌陷的風(fēng)險(xiǎn)，如液晶顯示面板在制備過程中為了實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的顯示效果，需要準(zhǔn)確的控制液晶層的厚度才能實(shí)現(xiàn)整體液晶層的良好光調(diào)節(jié)作用，因此就需要添加隔墊物來進(jìn)行上下基板間距的支撐。例如液晶顯示面板中用來作為隔墊物的微球或微棒，微球或微棒被添加在液晶顯示面板的上下基板之間，通過微球或微棒的尺寸來實(shí)現(xiàn)對(duì)上下基板的支撐。但是對(duì)于這種通過添加微球或微棒的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)上下基板支撐的方法并不適用于電潤濕顯示器件，因?yàn)槲⑶蚧蛭魳O易掉落到像素格內(nèi)與非極性溶液5’接觸造成非極性溶液5’的堆積或翻越像素墻6’。除此之外，通過把幾種紫外光聚合的高分子聚合物和引發(fā)劑一起混合在液晶里，再通過紫外光照射的方式形成隔墊物也是液晶顯示面板中用來支撐上下基板的方式。這種通過紫外固化方式來制備隔墊物的方法在理論上也可適用于電潤濕顯示器件，但在實(shí)際操作過程中存在以下風(fēng)險(xiǎn)如：紫外光聚合材料或光引發(fā)劑能夠與非極性溶液5’互溶或萃取非極性溶液5’中的彩色溶質(zhì)；紫外光聚合材料或光引發(fā)劑在聚合過程中反應(yīng)不充分有殘留物質(zhì)在極性電解質(zhì)溶液4’中影響其導(dǎo)電性能和極性電解質(zhì)溶液4’在加電狀態(tài)下在疏水絕緣層7’上的潤濕性；聚合過程中需要掩膜版來限定聚合物的位置，掩膜版的對(duì)位精度以及掩膜版的厚度和上支撐板1的厚度對(duì)紫外光的折射都會(huì)對(duì)聚合物實(shí)際形成的位置產(chǎn)生偏差，從而與非極性溶液5’形成接觸。另外還有專利中提到通過二次光刻的方式在像素墻交叉十字處制備支撐柱的方式來解決器件中心塌陷的問題，對(duì)于這種成膜-光刻-再成膜-再光刻的制備工藝，對(duì)光刻設(shè)備有對(duì)位精度高的要求，同時(shí)由于需要兩次對(duì)位，制備工藝比較復(fù)雜，并且第一次和第二次的對(duì)位誤差疊加容易造成支撐柱位置偏移像素墻交叉十字，造成本方法的功能失效，并會(huì)帶來影響彩色非極性溶液的填充和器件顯示效果等其他問題。

目前電潤濕顯示器件為了解決器件中心塌陷問題可通過增高密封膠的厚度來部分解決，密封膠的厚度需要遠(yuǎn)大于上下基板的形變量，但是此方法對(duì)于大尺寸顯示面板和采用超薄玻璃作為上下基板電潤濕器件仍存在塌陷問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是能夠防止器件塌陷的具有隔墊物的電潤濕器件及其制備方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種具有隔墊物的電潤濕器件，包括上基板和下基板，所述下基板包括像素墻，所述像素墻上表面設(shè)有多個(gè)隔墊物，所述隔墊物隨機(jī)分散在所述像素墻上，所述隔墊物是由微球經(jīng)光刻得到，當(dāng)所述上基板和/或所述下基板發(fā)生形變時(shí)，所述隔墊物與所述上基板接觸。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述隔墊物是由和所述像素墻相同或同類型的材料制成的。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述隔墊物和所述像素墻的材料均為負(fù)性光刻膠材料。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述隔墊物的厚度等于所述像素墻的壁的厚度。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述電潤濕器件為電潤濕顯示器、電潤濕光學(xué)開關(guān)或電潤濕光學(xué)面板。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述上基板和所述下基板為柔性基板。

本發(fā)明還提供了一種如上所述的具有隔墊物的電潤濕器件的制備方法，包括以下步驟：

制備具有疏水絕緣層的下基板；

在所述疏水絕緣層上涂布一層像素墻材料；

取隔墊材料，黃光下熱固化，研磨，得到隔墊微球；

將所述隔墊微球?yàn)⒃谒鱿袼貕Σ牧媳砻?，黃光下預(yù)固化所述像素墻材料，使所述隔墊微球與所述像素墻材料粘合在一起；

采用具有像素墻圖案的掩模板對(duì)所述下基板進(jìn)行光刻，顯影，得到像素墻和形成于所述像素墻上的隔墊物。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述隔墊微球的粒徑為20-50μm。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，將所述隔墊微球?yàn)⒃谒鱿袼貕Σ牧媳砻媸遣捎脟姙⒌墓に嚒?/p>

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，控制所述噴灑的密度為100-350顆/mm²。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供了一種具有隔墊物的電潤濕器件及其制備方法，是先取隔墊材料，黃光下熱固化，研磨，得到隔墊微球，再將隔墊微球?yàn)⒃谕坎嫉南袼貕Σ牧仙?，再固化像素墻材料，然后一次光刻同時(shí)制備像素墻和隔墊物，灑在未光刻固化區(qū)域的隔墊微球，會(huì)在顯影過程中去除，僅留下光刻固化區(qū)域的微球的部分結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述上基板和/或所述下基板發(fā)生形變時(shí)，所述隔墊物與所述上基板接觸，能夠有效防止電潤濕器件的內(nèi)部塌陷；因?yàn)楦魤|物是由微球經(jīng)光刻得到，隔墊物不會(huì)對(duì)極性電解質(zhì)溶液的連通性產(chǎn)生影響，極性電解質(zhì)溶液在上基板或者下基板發(fā)生變形后，即使隔墊物接觸上基板，極性電解質(zhì)溶液仍然是連續(xù)相；因?yàn)橄袼貕透魤|物是一步光刻得到，相比通過兩次光刻制備隔墊物，不存在因?yàn)閮纱喂饪虒?duì)位所帶來的誤差鏈，精度更高，而且工藝更簡單，操作難度更低，可操作性更強(qiáng)；而且隔墊物是在填充極性電解質(zhì)溶液和非極性溶液之前制備成型，不會(huì)造成極性電解質(zhì)溶液和非極性溶液的污染。本發(fā)明所述電潤濕器件不僅是電潤濕顯示器件，也可以是電潤濕光學(xué)面板，如電潤濕智能窗等，而且還適用于柔性電潤濕器件。

附圖說明

圖1為電潤濕顯示器件的截面圖。

圖2為電潤濕顯示器件在發(fā)生變形時(shí)的狀態(tài)圖。

圖3為具有隔墊物的電潤濕器件的截面圖。

圖4為隔墊物的制備流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例1：

本發(fā)明提供了一種具有隔墊物的電潤濕器件，其截面圖如圖3所示，其包括上基板、下基板和將上基板和下基板封裝的封裝膠框3，所述上基板包括上支撐板1和第一電極2，所述下基板包括由下至上依次設(shè)置的下支撐板9、第二電極8、疏水絕緣層7和像素墻6，電潤濕器件還包括非極性液體5和極性溶液4，所述非極性溶液5均勻填充在由像素墻6圍成的多個(gè)像素格內(nèi)，極性溶液4填充在上基板和下基板形成的密封腔內(nèi)，所述像素墻6上表面設(shè)有多個(gè)隔墊物12，所述隔墊物12隨機(jī)分散在所述像素墻6上，可以是在所述像素墻6的橫壁或縱壁的上表面，也可以是在橫壁和縱壁的交叉處，所述隔墊物12是由微球經(jīng)光刻得到，期上表面是平滑的曲面，當(dāng)所述上基板和/或所述下基板發(fā)生形變時(shí)，所述隔墊物12與所述上基板接觸，能夠有效防止電潤濕器件的內(nèi)部塌陷。所述隔墊物12的厚度等于所述像素墻6的壁的厚度，不會(huì)影響電潤濕器件的顯示性能。所述隔墊物12可以采用和所述像素墻6相同的材料或與像素墻6兼容性好的同類型的光刻膠材料制成的，所述隔墊物12和所述像素墻6可采用負(fù)性光刻膠材料制備。所述電潤濕器件可以是電潤濕顯示器、電潤濕光學(xué)開關(guān)或電潤濕光學(xué)面板中的任一種。所述電潤濕器件還可以是柔性器件，所述上基板和所述下基板可以為柔性基板。

如上所述的電潤濕器件是采用如下方法制備得到，其中隔墊物的制備流程如圖4所示，具體包括以下步驟：

(1)首先制備具有疏水絕緣層的下基板；首先在上支撐板1上制備第一電極2，在下支撐板9上制備第二電極8，顯示器件中的導(dǎo)電層的制備方法已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此這里關(guān)于上下基板中的第一電極2和第二電極8的具體制備方法這里不再贅述。

(2)在第二電極8上制備疏水絕緣層7：將疏水絕緣層7的溶液通過旋涂、刮涂、狹縫涂布、絲印、柔印等方法涂布在帶有第二電極8的下支撐板9表面，并進(jìn)行熱固化處理。

(3)在所述疏水絕緣層7上涂布一層像素墻薄膜13：將像素墻材料均勻地涂布在疏水絕緣層7的表面，涂布方法可選用旋涂、刮涂、狹縫涂布等方法，像素墻材料選用負(fù)性光刻膠材料。在涂布之前，為了更好的讓光刻膠材料能夠在疏水絕緣層7表面成膜并提高在其表面的粘附力，利用反應(yīng)離子刻蝕機(jī)對(duì)疏水絕緣層7表面進(jìn)行改性，降低表面的疏水性，提高光刻膠材料在其表面的潤濕性。光刻膠可選用su-8系列或sun系列等，本專利中光刻膠優(yōu)選負(fù)性光刻膠。為了簡化流程圖，圖4中只示出了像素墻薄膜13，沒有示出上基板的其他結(jié)構(gòu)，如上支撐板1、第一電極2、疏水絕緣層7。

(4)制備隔墊微球14：取上述像素墻材料的相同光刻膠或兼容性較好的同類型光刻膠，在黃光環(huán)境下進(jìn)行熱固化揮發(fā)掉光刻膠中的溶劑，加熱硬化后用研磨機(jī)將硬化的光刻膠研磨成粉末狀微球，即為隔墊微球14；按照不同器件的使用要求，通過不同的網(wǎng)篩篩選出不同尺寸的光刻膠微球14，例如本發(fā)明中選用直徑20-50μm的隔墊微球。通過噴灑的形式將隔墊微球14按照100-350顆/mm²的密度噴灑到光刻膠薄膜13表面，然后將噴灑有隔墊微球14的下基板在黃光條件下，放在熱板上進(jìn)行預(yù)固化，使光刻膠薄膜13固化并與微球14牢固粘合在一起。本步驟中所有的步驟均需要在黃光環(huán)境下完成。

(5)光刻制備像素墻6和隔墊物12：采用具有像素墻6圖案的掩模板對(duì)所述下基板進(jìn)行光刻，對(duì)隔墊微球14和預(yù)固化的像素墻薄膜13進(jìn)行光刻，如圖4中所示，15為光刻膠固化區(qū)域。

(6)顯影，得到像素墻6和隔墊物12：將下基板放在顯影機(jī)中進(jìn)行顯影，噴灑在光刻膠固化區(qū)域的隔墊微球14經(jīng)過顯影后保留在像素墻6寬度范圍內(nèi)的部分結(jié)構(gòu)，即隔墊物12，形成圖4中12-a、12-b、12-c、12-d的結(jié)構(gòu)，而噴灑在未光刻固化區(qū)域的隔墊微球16在顯影過程中，此類微球就被顯影去除。

(7)在極性電解質(zhì)溶液4環(huán)境下將非極性溶液5填充在像素格內(nèi)并將帶有密封膠3和第一電極2的上基板與下基板進(jìn)行對(duì)位壓合，完成電潤濕器件的制備過程。