分配方法和用于分配的装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种使用细长涂敷器将第一液体层提供在表面的第一区域上的方法，细长间隙形成在所述涂敷器与所述表面之间，使所述间隙充满所述第一液体的细长水珠，以及将一定量的第二液体布置成与所述涂敷器和与所述水珠接触，所述第一液体与所述第二液体是不可混合的并且所述第一区域的所述第一液体比所述第二液体具有更高的润湿性，所述方法包括以下步骤：在所述涂敷器与所述表面之间施加相对运动，只将所述量的第二液体布置在所述涂敷器的尾端侧上。
【专利说明】分配方法和用于分配的装置【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于通过分配器将第一液体层提供在表面的第一区域上的方法。本发明也涉及一种用于执行所述方法的装置。
【背景技术】
[0002]从国际申请W02010/133690已知将第一流体层提供在支撑板的表面区域上以用于电润湿显示器的方法。在这种方法中，将斜支撑板浸泡在与第一流体不可混合的第二流体中。第二流体在支撑板的表面附近形成槽沟，使槽沟充满第一流体。通过增加第二流体相对于表面的高度，沿着表面移动槽沟。表面最初被空气覆盖，随后被第一流体覆盖，并且最后浸没在第二流体中。当第二流体覆盖整个支撑板时，第一流体在支撑板与第二流体之间的表面区域上形成薄层。
[0003]这种已知方法的缺点为其消耗大量的第二液体并且支撑板的所有表面被第二流体覆盖，然而，只有一个表面的覆盖是必要的。在应用方法后，必须清除其他表面。本发明的目的为克服这个缺点。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一个方面，提供一种使用细长涂敷器将第一液体层提供在表面的第一区域上的方法，细长间隙形成在涂敷器与表面之间，使间隙充满第一液体的细长水珠，以及将一定量的第二液体布置成与涂敷器和与水珠接触，第一液体与第二液体是不可混合的并且第一区域的第一液体比第二液体具有更高的润湿性，
[0005]所述方法包括以下步骤:在涂敷器与表面之间施加相对运动，只将所述量的第二液体布置在涂敷器的尾端侧上。
[0006]表面必须具备第一液体层的支撑板不必如在现有技术中那样浸没在充满第二液体的槽中。代替地，在涂敷器与表面之间施加相对少量的第二液体就足够了。可以使支撑板的其他表面不含第二液体，由此减少了在应用所述方法后清洗这些表面的需要。该方法也不再需要大量的第二液体。
[0007]涂敷器可以相对于表面移动；也可以相对于涂敷器移动表面。涂敷器在表面上方分配第一液体并且由此充当涂布器。由于一定量的第二液体只在涂敷器的尾端侧上，故在涂敷器前面的表面不被第二液体覆盖。涂敷器前面的表面优选与气体(例如，空气)邻接。当水珠经过表面时，使第一液体层沉积在第一区域上并且使第二液体层沉积在第一液体层上。因为第一表面对于第一液体具有更高的润湿性，所以第二液体将不会使第一液体从第一表面移走。
[0008]根据本发明的用于沉积的方法比现有技术方法更容易扩展到较大的支撑板大小。
[0009]当第二液体为极性的或导电的时，具备第一液体和第二液体并且形成支撑板的一部分的表面特别适用于可切换光学元件，例如，电润湿显示设备。
[0010]在特定实施方案中，方法包括以下步骤:通过在间隙中沉积一定量的第一液体来填充间隙。毛细管力使第一液体沿着间隙的长度扩散并且在涂敷器的运动期间将第一液体保持在间隙中。间隙的高度优选小于600微米并且更优选小于100微米。
[0011]在涂敷器的移动期间，可以使第一液体沉积在间隙中。可以使第二液体沉积为沿着涂敷器的侧面在表面上的一定量的第二液体。优选在提供第一液体后提供第二液体以促进第一液体在间隙中的沉积。
[0012]可以在与垂直面成非零角下布置表面的法线。这个角可以用于调整沉积过程。当表面大体上水平(即，这个角为大体上零)时，简化了生产过程。
[0013]在特定实施方案中，邻近第一区域的第二区域的第二液体比第一液体具有更高的润湿性。由于润湿性的差异，第一液体将优先附着于第一区域并且不附着于第二区域。因此，在扫描涂敷器期间，第二液体将附着于第二区域并且驱动任何第一液体离开这些区域。因此，第一区域将被第一液体层覆盖，其中厚度取决于水珠的形状和扫描的速度，并且第二区域将被第二液体覆盖。
[0014]当第一区域的大小较小时，沉积的第一液体可以假定接近半球的形状。此类弯曲的沉积也由术语“第一液体层”所涵盖。
[0015]表面可以包含被第二区域隔开并且形成图案的多个第一区域。图案或子图案可以具有装饰功能或充当标志。
[0016]间隙优选具有与平行于涂敷器的长轴的图案的尺寸至少相同的长度。当间隙具有与平行于涂敷器的长轴的图案的尺寸至少相同的长度时，将实现第一液体在表面上的均匀沉积。如果以两次或更多次的扫描使第一液体沉积在图案上并且水珠的一部分两次经过第一区域，那么沉积在第一区域上的层的厚度将不同于水珠只经过一次的第一区域。因此，在以较大涂敷器的单次扫描而非小涂敷器的几次扫描来填充图案时，厚度将更为均匀。
[0017]在优选实施方案中，涂敷器与表面之间的相对运动在大体上垂直于涂敷器的长轴的方向上。当涂敷器和表面在优选大体上垂直于涂敷器的长轴的方向上相对于彼此移动时，最大区域被涂敷器的单扫描覆盖。
[0018]第一区域与第二区域之间的分界线与涂敷器的长轴的方向可以形成零度角以简化用于执行方法的装置。
[0019]在该方法的特定实施方案中，这个角可以不同于零度。长轴的方向部分地确定第一液体和第二液体与表面之间的后缘(即，其中第一液体被第二液体由表面取代的边缘)的方向。当这个后缘形成与第一区域与第二区域之间的分界线的线接触时，可能从第二区域撇去第二区域中的并非所有的第一液体。当分界线与后缘形成非零角时，不再存在线接触，而是只存在点接触，这几乎不显示任何定位。因此，从第二区域撇去几乎所有的第一液体。分界线与长轴之间的5°或更大的角引起明显的改善。对于20°和更大的角，获得很好的撤去结果。
[0020]因此，第一区域的矩形图案应该优选被布置成在与长轴的非零角下具有其分界线。
[0021]可以执行涂敷器对表面的另一扫描。当在表面上方两次或多次扫描涂敷器时，其中在涂敷器下面两次或多次移动表面，可以改善层的厚度的均匀性。在第一次扫描期间，使第一液体沉积在表面上；在接下来的一次或多次扫描期间，通过在第一次扫描中沉积太少液体时补充第一液体并且通过在沉积太多液体时去除第一液体，在表面上方再分配第一液体。
[0022]表面可以是第一支撑板的一部分并且所述方法包括以下步骤:提供第二支撑板，从而在第一支撑板与第二支撑板之间限定一空间，所述空间包含第一液体和第二液体。
[0023]第一支撑板和第二支撑板可以形成电润湿元件。当表面为第一支撑板的一部分并且提供第二支撑板，从而在第一支撑板与第二支撑板之间限定包含第一液体和第二液体的空间时，具备第一液体层和第二液体层的表面可以转换为封闭系统。
[0024]本发明的另一方面涉及一种装置，其包括用于使用根据本发明的方法将第一液体层提供在表面的第一区域上的涂敷器。
[0025]涂敷器优选为细长的。装置优选包括用于相对于彼此移动涂敷器和表面的移动平台。装置优选包括用于控制涂敷器在表面上方的高度的控制器。装置可以非常类似于现有技术的狭缝涂布装备，其促进适合大批量生产的装备的开发。装置可以具有用于执行第一次扫描和同一表面的随后第二次扫描的两个涂敷器；两个涂敷器的间隙可以相同；或者，用于第一次扫描的涂敷器的间隙可以大于或小于用于第二次扫描的涂敷器的间隙。
[0026]从仅通过实例给出的，参照附图进行的本发明的优选实施方案的下列描述中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1示出用于沉积第一液体层的装置；
[0028]图2示出具有分配通道的涂敷器；
[0029]图3不出部分地被第一液体覆盖的表面的图案；
[0030]图4(a)、图4(b)和图4(c)不出用于扫描表面的第一、第二和第三定向；
[0031]图5示出电润湿元件的横截面；以及
[0032]图6示出用于执行该方法的装置。
【具体实施方式】
[0033]图1以横截面图示出用于使用根据本发明的方法将第一液体层沉积在表面上的装置的实施方案。也以横截面图示出的板I具有在上面沉积第一液体层的表面2。以杆或滑板形式的涂敷器3悬挂在表面2上方。涂敷器和表面形成在图中用箭头表示的间隙4，其示出涂敷器与表面之间的最小距离。涂敷器具有垂直于图的平面的长轴；间隙在长轴的方向上为细长的。使间隙充满第一液体的细长水珠5。
[0034]在操作中，在方向6上在表面2上方移动滑板3。水珠5在涂敷器3前面具有与气体8的前界面7。界面7从表面2延伸到涂敷器3。具有细长形状的一定量9的第二液体仅布置在涂敷器3的尾端侧10上并且与涂敷器接触。涂敷器的尾端侧10为背向运动方向6的侧面。涂敷器的面向方向6的侧面11为前侧。水珠5具有第一液体与第二液体之间的后界面12。第一液体与第二液体不可混合。
[0035]当涂敷器3在表面2上方移动时，第一液体5的移动水珠5使用随着与涂敷器的距离而厚度减少的第一液体层13弄湿板I的仍然干燥的表面2。在某一距离后，层13的厚度变得与距离无关。类似地，一定量9的第二液体在第一液体层13上形成第二液体层14。换句话说，移动涂敷器3沿着第一液体的水珠5和一定量9的第二液体拖动，第一液体的水珠5和一定量9的第二液体都留在表面2上的层13、14后面。
[0036]其中，在涂敷器经过后留在表面区域上的第一液体层13的厚度取决于间隙4的大小、其形状、涂敷器的移动速度、界面12的形状、液体的粘度、施加到涂敷器的第一液体和第二液体的量、两个界面的界面张力以及化学对比，即，两种液体的各种组合与表面和涂敷器之间的疏水性的差异。
[0037]第一液体可以是烷烃(例如，十六烷)或油(例如，烃类油)。图1的实施方案使用硅油。第二液体可以是与第一液体不可混合的任何液体。第二液体可以是极性的或导电的，其可用在被第一液体和第二液体覆盖的板I的一些应用中。所示的实施方案将水用作第二液体。或者，第二液体可以包含水和至少一种非水组分的组合，或第二液体可以包含第一非水组分和第二非水组分。第一组分的实例为碳酸亚乙酯，并且第二组分的实例为赤藻糖醇。气体8可以是任何气体，例如，空气、氮气或氩气。这个实施方案使用空气。可以使用的其他不可混合的液体为碳氟化合物和液态金属(例如，汞)。
[0038]图1中所示的表面2的区域的第一液体比第二液体具有更高的润湿性，从而防止第二液体由这个区域取代第一液体。在所示实施方案中，板I可以被疏水层覆盖，例如，无定形含氟聚合物(例如，AF1600)。疏水层增加第一液体与表面结合并且排斥第二液体的趋势。
[0039]其中，界面7的形状取决于表面2和涂敷器3的表面的第一液体和气体8的润湿性以及间隙4的尺寸。其中，界面12的形状取决于涂敷器3的表面的第一液体和第二液体的润湿性、在界面12接触涂敷器的位置附近的涂敷器的形状以及间隙的尺寸。在图1中所示的实施方案中，可以通过改变涂敷器的倾角来改变形状。
[0040]在图1的实施方案中，涂敷器3与表面2之间的间隙的大小为50微米。如例如从CoreFlow公司的FPD (即，平板显示器)狭缝涂布的气浮解决方案或Keko Equipment公司的涂布装备的刮墨刀片间隙控制已知，在涂敷器的运动期间，通过控制涂敷器和/或表面2的位置，这个大小可以保持恒定。
[0041]水珠5的大小也由沉积在间隙4中的第一液体的量确定。例如，使用用于从涂敷器的尾端侧在间隙中分配所需量的第一液体的注射器或泵机构，可以将第一液体沉积在间隙中。由于毛细管力，第一液体将均匀地分散在间隙内。也可以通过注射器或泵机构将第二液体沉积在尾端侧10上。泵机构具有可以控制与涂敷器接触的第一液体和第二液体的量的优点；例如，在操作涂敷器期间，第一液体和第二液体的量可以保持大体上恒定。优选在已将第一液体沉积在间隙中后施加第二液体。
[0042]可以使用在涂敷器外面并且从前侧11接近间隙4延伸的第一管以及接近尾端侧10延伸的第二管来沉积第一液体和第二液体。或者，可以使用如图2中所示的涂敷器中的第一通道20和第二通道21来沉积第一液体和第二液体。通道可以是狭缝。管和通道的组合也是可行的。可以沿着涂敷器3的长度布置多个管和/或通道。
[0043]然而，在图1的实施方案中，涂敷器3在固定表面2上方移动，涂敷器也可以是固定的并且板在涂敷器下面移动。涂敷器和板的组合移动是可能的以使得涂敷器扫描板的表面。
[0044]涂敷器3的尾端侧10优选为亲水性的以改善在表面2上方拖动一定量9的第二液体。可使涂敷器3的面向这个表面的表面15是疏水性的以改善第一液体在间隙中的密闭度。
[0045]尽管在图1的实施方案中的涂敷器的横截面为矩形，但是这个横截面也可以是圆形并且具有杆的形状。在后一种情况下，通过使杆的尾端侧为亲水性并且使面向间隙的侧面为疏水性，界面12接触涂敷器的位置可以是固定的。可以使杆状涂敷器旋转以提供额外的过程参数用于控制，例如，用于在不需要涂布的区域从表面提升第一液体。
[0046]图3示出具有图案的表面的俯视图。图案30包含第一区域31，在这个实施方案中为方形，第一区域31的第一液体比第二液体具有更高的润湿性。方形可以由AF1600的层制成。邻近的第二区域32的第二液体比第一液体具有更高的润湿性。第二区域32可以由各种材料层制成，包括光致抗蚀剂(例如，SU8)。可以通过布置隔离层形成第二区域，隔离层具有在形成第一区域的不间断层上的第二区域的外形。当第一区域为疏水性的时，隔离层应该为亲水性的。例如，可以通过印刷方法或蒸发形成隔离层。也可以通过具有将第一液体机械地限定于第一区域的高度的壁形成第二区域。第一区域的大小可以是170微米X 170微米，并且第二区域的宽度可以是10微米。当第二区域不是平的但是具有壁的外形时，高度可以例如是5微米。
[0047]当板具有图3中所示的图案化表面时，沉积方法提供第一液体的图案化层。图中画有阴影线的区域被由在图中从右向左移动的涂敷器沉积的第一液体覆盖。线33为前界面7与表面2的交叉线。在线33左边的表面被空气覆盖。区域31和区域32的空气和第一液体的不同的润湿性导致线的波动特征。由大括号34指示的在涂敷器的间隙下面的表面被第一液体覆盖。
[0048]在涂敷器的尾端侧，第一液体层13的厚度减小，如图1中所示。当厚度已变得足够小时，因为这些区域的第二液体比第一液体具有更大的亲和力，所以第二液体将由第二区域32取代第一液体。因为这些区域的第一液体比第二液体具有更大的亲和力，所以第一区域31的第一液体将不被第二液体取代。因此，这个方法仅在第一区域31上沉积第一液体层。
[0049]由于在涂敷器后面的第一液体层的厚度相对较小(S卩，小于间隙的高度)，故第二液体相对容易从第二区域32去除第一液体层。当间隙具有50微米的高度时，要去除的第一液体层比50微米薄。这应该与在W02010/133690中公开的现有技术方法中的超过I毫米厚度的第一液体层相比较，在现有技术方法中必须从第二区域撇去第一液体层。因此，根据本发明的涂敷器可以比现有技术槽沟可以扫描表面大体上更快地扫描表面。前者典型的扫描速度为30mm/s并且后者典型的扫描速度为3mm/s。
[0050]在图3中所示的方法的实施方案中，仍被第一液体覆盖的部分与被第二区域32中的第二液体覆盖的部分之间的后缘35与第一区域与第二区域之间的分界线36平行。在这种情形下，因为第一液体必须在平行于后缘的方向上移动，所以第二区域37中的第一液体更难在第二液体的力的作用下移开并且被第二液体取代。在不同定向的第二区域38中，第一液体可以在后缘的移动方向上容易地离开第二区域。这种效应可能导致第一液体的剩余部分留在第二区域37上。
[0051]图4 (a)不出涂敷器60相对于表面的第一定向，这个表面具有布置在板62上的第一区域和第二区域的图案61。扫描方向由箭头63指示。第一定向与图3中所示的定向相同。图4(b)示出与图4(a)中的定向相比的第二定向，在第二定向中使板62和图案61—起以约为8度的角旋转。现在涂敷器60的长轴65与分界线54成相同的8度的角。图案的第二区域中的后缘35将不再与分界线36平行。因此，现在第二区域37上的第一液体可以容易地远离第二区域流动。因此，比在图4(a)的情况下更好地从第二区域撇去第一液体。对于大于5度的角，观察到均匀性的改善，并且对于大于22.5度的角，均匀性不进一步明显地改善。应注意，图4(b)中的扫描方向63也可以变成63’，其中扫描方向平行于图案的定向，但是与长轴65的方向成一个角度。这个扫描方向在生产装置中实现起来更简单。
[0052]图4(c)示出替代配置，其中板64的其中一个边缘平行于涂敷器60并且图案65在与分配器的前界面成不等于零的角下具有分界线。直的、细长涂敷器的后缘为直的并且具有等于涂敷器的长轴的方向的方向。当涂敷器在平行于表面的平面中弯曲时，后缘也将弯曲。为了避免上述粘滑运动，后缘的局部方向应该与分界线的方向形成非零角。
[0053]图5示出使用根据本发明的沉积方法制造的一系列电润湿元件的横截面图。第一衬底70具备在衬底上沉积为薄膜导体的电极71。每个电极连接到用于提供电压的信号线72。电极被无定形含氟聚合物AF1600的薄疏水层73覆盖。具有涂覆于其的层的第一衬底形成第一支撑板。SU8的薄亲水层74的图案在亲水性的第二区域74之间的疏水性的第一区域75中分隔支撑板的表面。第一区域的大小为160平方微米，第二区域具有10微米的宽度和3微米至6微米的高度。
[0054]使具备层71、73和74的第一衬底70类似于板I进行根据本发明的沉积方法，其使用油作为第一液体并且使用水作为第二液体或液体的任何其他组合(例如，如上文所给出的)。在执行方法后，第一区域75被油层76均匀地覆盖，油层76具有在3微米与6微米之间(例如，5微米)的厚度。第二区域74和油层被水77覆盖。水可以含有盐以增加其电导率并且扩大这个方法的温度窗口。在这个方法期间使用的第二液体(在这个实例中为水)优选为在包括支撑板的产品中使用的相同的液体，从而避免在由另一种液体执行方法后改变第二液体。
[0055]第二支撑板78在第一支撑板与第二支撑板之间形成封闭的空间。附接到两个支撑板的密封件(在图中未示出)保护所述空间不受环境的影响。层74的图案界定油层76被局限于其上的支撑板上的元件。每个元件具有电极71。连接到信号线80的另一电极79与水77接触，从而形成多个元件的共用电极15。当在元件的共用电极79与电极71之间施加电压时，在这个元件中的油层76移动到元件的一侧或散开，并且第一表面将至少部分地被水77覆盖。在国际专利申请W003/071346中更完整地描述这种所谓的电润湿效应。当油和/或水具有光的吸收、反射和/或透射的特定的光学性质时，元件可以作为光阀操作。电润湿元件可以用在显示装置中，其中多个电润湿元件形成显示设备。装置中的显示驱动系统提供用于在所需的状态中设置元件的电压。
[0056]图6示出根据本发明的用于在板的表面上沉积液体层的装置。板可以布置在平台84上。形成间隙86的涂敷器85与表面一起安装在平移平台(在图中未示出)上，这个平移平台使涂敷器能够在平台84上方扫描。或者，涂敷器为固定的并且表面安装在平移平台上。第一液体的第一容器87连接到第一控制单元88 (例如，阀或泵)，第一控制单元88控制经由连接89递送到涂敷器85的第一液体的量。第二液体的第二容器90类似地连接到第二控制单元91，第二控制单元91用于经由连接92将第二液体递送到涂敷器。控制器93提供用于将第一控制器和第二控制器设置成所需的设置的信号。装置可以包括用于确定沉积层的厚度的测量设备。可以将厚度值用作用于设置控制单元的输入。装置也可以包括用于测量第一液体的水珠的形状和/或大小或涂敷器与表面之间的第二液体的体积的设备，例如，使用在涂敷器的长轴的方向上观察涂敷器的照相机，并且使用用于设置控制单元改输入。例如，通过在细长分配器的两个远端测量高度并且将这些高度保持在相等值，可以使在表面上方的分配器的高度保持在所需的值。控制器也可以使用来自装置的操作员的人工输入而不是测量值。
[0057]上述实施方案应被理解为本发明的说明性实例。设想本发明的其他实施方案。应理解，关于任何一个实施方案所述的任何特征可以被单独或结合所述的其他特征使用，并且也可以被结合任何其他的实施方案的一个或多个特征，或任何其他的实施方案的任何组合使用。此外，在不脱离所附权利要求中定义的本发明的范围的情况下，也可以使用上文没有描述的等效物和修改。
【权利要求】
1.一种使用细长涂敷器将第一液体层提供在表面的第一区域上的方法， 将细长间隙形成在所述涂敷器与所述表面之间，使所述间隙充满所述第一液体的细长水珠，以及 将一定量的第二液体布置成与所述涂敷器以及与所述水珠接触，所述第一液体与所述第二液体是不可混合的并且所述第一区域对于所述第一液体比对于所述第二液体具有更高的润湿性， 所述方法包括以下步骤:在所述涂敷器与所述表面之间施加相对运动，只将一定量的所述第二液体布置在所述涂敷器的尾端侧上。
2.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤:通过在所述间隙中沉积一定量的所述第一液体来填充所述间隙。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述涂敷器的移动期间，将所述第一液体沉积在所述间隙中。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，包括以下步骤:通过沿着所述涂敷器的侧面在所述表面上沉积一定量的所述第二液体来提供所述第二液体。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述表面为大体上水平的。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所述表面具有邻近所述第一区域的第二区域，所述第二区域对于所述第二液体比对于所述第一液体具有更高的润湿性。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述表面包含由第二区域分离并且形成图案的多个第一区域。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述间隙具有与平行于所述涂敷器的长轴的所述图案的尺寸至少相同的长度。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，所述涂敷器与所述表面之间的所述相对运动在大体上垂直于所述涂敷器的长轴的方向上。
10.根据权利要求7、8或9中的一项所述的方法，其中，所述第一区域和所述第二区域之间的分界线与所述涂敷器的长轴的方向形成不同于零的角。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，包括以下步骤:通过所述涂敷器施加所述表面的另一扫描。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中，所述表面为第一支撑板的部分并且所述方法包括以下步骤:提供第二支撑板，从而在所述第一支撑板与所述第二支撑板之间限定一空间，所述空间包含所述第一液体和所述第二液体。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一支撑板和所述第二支撑板形成电润湿元件。
14.一种包括用于使用根据权利要求1至13中任一项所述的方法将第一液体层提供在表面的第一区域上的涂敷器的装置。
【文档编号】G03F7/16GK103492928SQ201280013907
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年3月16日 优先权日:2011年3月21日
【发明者】约翰·格雷戈里, 詹森·哈尔克, 伊瓦·施拉姆 申请人:利奎阿维斯塔股份有限公司