一种电润湿显示器中填充油墨的方法与流程

本发明属于电润湿显示器领域，具体是一种电润湿显示器中可控油墨填充方法。

背景技术：

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。如专利CN 102792207 A描述了一种电润湿显示装置，它包括两个支撑板，即上下基板，在下基板上设置有壁图案即像素墙，像素墙围成像素格，像素格内的区域即为显示区域，显示区域布置有疏水绝缘物质，油墨因其疏水性填充在疏水绝缘层上，电润湿显示装置的显示原理就是加电状态疏水绝缘物质变亲水从而导致油墨由铺展变聚集，进而引起显示区域明暗的变化。

专利CN 104932096 A中介绍了几种现有的油墨填充方法，填充速度快，但是因采用像素墙的高度来控制油墨的高度，因此油墨高度受像素墙高度的影响大。而柔性显示器因使用过程中存在折叠弯曲等过程，容易出现油墨翻墙的现象，因此需要对像素墙进行改进，以适合于柔性显示器，比如专利CN 105372812 A中，设计两段像素墙，且上段像素墙具有较高的亲水性。除此之外，像素墙的高度也需要比传统的高，从而阻挡油墨的翻墙，甚至当像素墙高度足够高时像素墙的亲水性要求可以下降，即不再需要像专利CN 105372812 A中进行两步像素墙布置，同时像素墙足够高时，还可以作为支撑板，阻挡了上下基板的碰触。当像素墙高度较高时，不可以继续采用像素墙的高度来控制油墨的高度，即需要采用一种新的方法控制油墨高度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电润湿显示器中填充油墨的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电润湿显示器中填充油墨的方法，包括以下步骤：

S1、制备一模板，所述模板设有与像素墙图案对应的凹陷结构，所述模板凸起部分的宽度小于单个显示区域的宽度，所述模板凹陷部分的宽度大于像素墙宽度；

S2、将模板的凹陷部分罩在下基板的像素墙上，但不与像素墙接触，将油墨由一端注入，油墨进入模板与下基板之间的间隙；

S3、剥离模板，注入极性溶液，进行封装。

进一步地，所述像素墙的高度是1～100μm。

进一步地，所述模板为水滴静态接触角小于90度的亲水性聚合物材料。

更进一步地，所述模板为水滴静态接触角小于70度的亲水性聚合物材料；最优选的是水滴静态接触角小于50度的亲水性聚合物材料。

进一步地，所述亲水性聚合物材料为含羟基的聚合物、含羧基的聚合物、含氨基聚合物或硅氧聚合物。

进一步地，所述亲水性聚合物材料为聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚环烯烃、聚芳醚砜和聚芳基酸酯中的任一种。

进一步地，在制备模板后，将模板放在热板或烘箱内进行烘烤。

进一步地，所述模板的凹陷部分有一凸起结构，凸起的高度小于步骤S2凹陷部分与像素墙之间的距离。

进一步地，所述步骤S2中，通过抽真空或者泵压的方式填充油墨。

进一步地，所述步骤S3在极性溶液或者在保护气氛中进行。

进一步地，所述极性溶液是离子液体、水、盐溶液或液态金属。

进一步地，所述油墨的最终高度是1～10μm。

本发明用模板法给予定量体积的填充油墨来控制像素格中的油墨高度，可以精确控制油墨高度，油墨高度不依赖于像素墙高度；不仅可以用于高像素墙的柔性显示器的油墨高度控制，同样可以用于普通电润湿显示器的油墨高度控制；并能够防止油墨翻墙。

附图说明

图1是本发明一实施例的模板制作流程图；

图2是本发明利用模板进行油墨填充的流程图；

图3是本发明另一实施例的模板结构及油墨填充流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

电润湿又名电湿润，本发明同样适用于电湿润显示器中油墨的填充。

为避免柔性电润湿显示器弯曲、折叠过程中油墨翻墙，需要对像素墙进行加高，达到1～100μm的高度，更佳的高度为30～70μm，像素墙高度记为h_wall。

因电压受油墨量的影响，即单个像素格内的油墨越多，所需开合的电压越大，因此油墨高度优选为1～10μm，更佳为1～5μm，油墨的最终高度记为h_oil。

以下具体介绍模板法控制油墨量的方法

1、制备模板

该模板为软模板，模板材料可以为各种柔性聚合物材料，优选亲水性聚合物材料，水滴静态接触角优选为小于90度，更优选小于70度，最优选的小于50度，如含羟基的聚合物、含羧基的聚合物、含氨基聚合物或硅氧聚合物。所述亲水性聚合物材料为聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚环烯烃、聚芳醚砜和聚芳基酸酯中的任一种。

首先，在玻璃、硅片等刚性基底上，采用光刻工艺或蚀刻工艺进行图案化，制得基模板，基模板的图案与模板结构匹配。若采用光刻工艺制备，基模板可选用的光刻胶的类型不限，正胶、负胶均可，例如常用的SU-8光刻胶。

接着，如图1所示，将可塑性的聚合物材料浇铸于上述所得的基模板10的表面，固化，从而将基模板10的图案反向复制得到模板11，模板11的图案设有与像素墙图案对应的凹陷结构，同时考虑后续压油过程，模板11凸起部分的宽度w₂小于单个显示区域的宽度w₁，模板11凹陷部分的宽度w₃大于像素墙宽度w₄。

以PDMS为例，具体制备过程如下：将PDMS预聚物与固化剂以8～12∶1的质量比进行混合，利用抽真空的方式使混合液中的气泡浮至表面并破裂；再浇铸于基模板10的表面，70～150℃加热固化0.5～3h，使PDMS材料固化交联，冷却。此过程中，通过调节预聚物与固化剂的比例可以使PDMS模板有一定的柔性，在可以弯曲的同时具有一定的刚性，调整烘烤温度和时间也可以调整PDMS模板的软硬度。

最后，将模板11从基模板10上剥离，得到模板11。

此后，可将模板放置在热板上或烘箱内进行烘烤，烘烤温度为90℃，烘烤时间为10min，用以去除模板表面的水分子等。

2、利用模板得到目标高度的油墨

下基板包括基底15、疏水绝缘层14、像素墙13，像素墙13围成的显示区域填充有油墨12。

如图2所示，将模板11放置于下基板表面，进行对准，即模板11的凹陷部分罩在像素墙13上，但是不与像素墙13接触，模板凸起部分与下基板显示区域距离到达目标高度h₂时，模板凹陷部分与像素墙不接触，即二者之间的距离h₁＞0。

为保证模板11与像素墙13不接触，模板11需要有一定硬度，比如将PDMS预聚物与固化剂的比例增高，或者增加烘烤的温度和时间，或者采用刚性物质制作模板11。

然后，将油墨由一端注入，通过抽真空的方式或者泵压的方式使得油墨进入模板与下基板之间的间隙。

3、剥离模板11，向电润湿器件中注入离子液体、水、盐溶液或液态金属等极性溶液，进行封装。

为保证器件中没有空气，油墨注入后将下基板放置于极性溶液中，剥离模板，同时实现了极性溶液的注入，并在极性溶液中完成封装；也可以注入极性溶液后在保护气氛(氮气)中进行。

最终的油膜高度h_oil为填入的油墨总量v_oil与显示区域面积S的比值，即h_oil＝v_oil/S。

当填入的油墨没有注满模板与下基板之间的空间时，如图2中(1)所示，油墨总量由填入过程控制。

当填入的油墨注满模板与基板之间的空间时，如图2中(2)所示，油墨总量为模板与下基板间隙的总体积，即

w₁为模板凸起部分的宽度，w₂为下基板中单个显示区域的宽度，w₃为模板凹陷部分的宽度，w₄为像素墙宽度，N为像素格的总数目。

在另一个实施例中，为了保证模板剥离过程像素墙上表面的油膜破裂后进入显示区域，如图3所示，在模板的凹陷部分设计一小凸起结构，凸起的高度h₃需满足h₃＜h₁，油墨12填充过程与以上所述相同。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神和范畴下，对上述实例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。