一种掩模板、采用其制备下基板的方法和该方法的应用与流程

本发明涉及电润湿显示器件技术领域，尤其涉及一种掩模板、采用其制备下基板的方法和该方法的应用。

背景技术：

电润湿显示器，也称为电湿润显示器，是通过改变向显示单元上施加的电压，进而改变显示器件内部的功能疏水材料的亲疏水性能，从而驱动期间内流体的相对运动，达到显示的效果。目前有两种电润湿显示器件的制备工艺流程，分别是传统的制备工艺（1），如专利WO 2003/071346中所描述的：首先在基板上制备一层疏水层，然后在疏水层上制备像素墙结构，再将油墨填充到像素墙围成的像素格内，最后封装得到显示器；以及新兴的制备工艺（2），如专利申请号为CN201410159289.1所描述的：首先在基板上制备像素墙结构，然后在像素墙和基板上涂覆一层疏水层，再在像素格内的疏水层上（即凹槽内）设置保护层材料，保护层材料至少覆盖凹槽中的疏水层，然后去除像素墙上表面覆盖的疏水层，在凹槽内的疏水层上填充油墨材料，最后封装得到显示器。不论是传统的制备工艺，还是新兴的制备工艺，都存在向像素墙形成的凹槽内填充液体困难的问题。对于传统的制备工艺（1）所述方法，油墨填充过程中，会出现油墨填充不均匀，如图1中所示，对于新兴的制备工艺（2）所述方法，在向凹槽填充保护层材料和油墨的过程中，都会出现填充不均匀的问题，如图2所示，保护层材料无法十分均匀地填充到凹槽内，填充油墨后显微镜下观察到的填充现象如图3，油墨缩到像素格的一角，不能均匀铺展。

出现上述液体填充困难的问题是因为一般像素墙形状如图4所示，横截面为方形（如图4a）或者圆头形状（如图4b），液体填充后容易缩到一角或者滑到相邻的像素格内，容易造成液体填充不均匀的情况。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种掩模板、采用其制备下基板的方法和该方法的应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种掩模板，包括掩模板主体，所述掩模板主体上设有透光区域和遮光区域，所述透光区域的图案与像素墙图案相同，所述遮光区域为多个呈阵列排列的离散区域，每个所述遮光区域的边缘区域设有减弱透光量结构。

在一些具体的实施方式中，所述减弱透光量结构包括多个子掩模条，所述子掩模条与所述遮光区域连接，所述子掩模条的形状可以是任意形状。

作为优选的一种实施方式，所述子掩模条相互平行设置。

作为优选的另一种实施方式，所述遮光区域为多个呈阵列排列的方形区域，所述子掩模条垂直/平行于与其靠近的所述遮光区域的边缘设置。

作为优选的一种实施方式，相邻两个所述遮光区域的间距为像素墙的的宽度，相邻所述子掩模条的间距≤1/2的像素墙的宽度。

作为进一步优选的一种实施方式，相邻所述子掩模条的间距为1/10的像素墙宽度。

本发明还提供了一种采用如上所述的掩模板制备下基板的方法，包括采用如上所述的掩模板制备像素墙的步骤，具体步骤为：提供支撑板，在其上涂覆一层负性光刻胶材料；将如上所述的掩模板与所述支撑板进行对准；基于对准后的掩模板对涂覆的所述光刻胶材料进行曝光，显影，得到像素墙。在支撑板上涂覆一层负性光刻胶材料，可以是在支撑板的绝缘层或者支撑板的电极层上涂覆负性光刻胶材料，因为所述支撑板可以是制备有绝缘层的，也可以是没有制备绝缘层的。若是所述支撑板制备有绝缘层，所述支撑板的绝缘层可以是单层疏水层结构，也可以包括疏水层和电介质层，所以在支撑板上涂覆一层负性光刻胶材料，也可以是在支撑板的疏水层或者支撑板上的电介质层上涂覆负性光刻胶材料。

本发明还提供了一种采用如上所述制备下基板的方法制备得到的下基板。

本发明还提供了一种电润湿显示器件，包括如上所述的下基板。电润湿显示器也称为电湿润显示器或电流体显示器，本发明同样适用于电湿润显示器和电流体显示器。

本发明的有益效果是：

针对目前的电润湿显示器均存在在像素墙围成的凹槽内填充液体困难的问题，本发明提供了一种掩模板、采用其制备下基板的方法和该方法的应用，掩模板包括掩模板主体，掩模板主体上设有透光区域和遮光区域，透光区域的图案与像素墙图案相同，遮光区域为多个呈阵列排列的离散区域，每个遮光区域的边缘区域设有减弱透光量结构。通过设置减弱透光量结构，使得遮光区域的边缘区域透光量小于透光区域，将所述掩模板用于制备下基板，所述遮光区域的边缘区域的曝光量小于所述透光区域，使用负性光刻胶，曝光量的减小会使得形成的像素墙的上表面的宽度会大于下表面的宽度，使得所述像素墙的壁的横截面形状为倒梯形，在填充的液体的表面张力和倒梯形形成的毛细管力的作用下，填充的液体会平铺在所述像素墙形成的凹陷内，并且倒梯形的像素墙上表面边缘可以有效阻止液体填充后流入相邻像素格，能够实现液体的的均匀填充。其中，减弱透光量的结构可以是任意形状的。

附图说明

图1为普通电润湿显示器件油墨填充效果图；

图2为新兴的电润湿显示器件保护层材料填充效果图；

图3为新兴的电润湿显示器件的局部像素墙填充油墨的显微镜图；

图4为现有的电润湿显示器件的局部像素墙填充油墨的截面图；

图5为实施例1的掩模板局部的俯视图；

图6为实施例2的掩模板局部的俯视图；

图7为实施例3的掩模板局部的俯视图；

图8为实施例4的掩模板局部的俯视图；

图9为实施例5中制备得到的像素墙的扫描电镜图；

图10为实施例5中局部像素墙填充油墨的截面图；

图11为实施例6中制备得到的像素墙的扫描电镜图；

图12为实施例6中填充保护材料的截面图；

图13为实施例6中填充保护材料的保护层材料的显微镜图；

图14为实施例7中电润湿显示器单个像元的截面图；

图15为对比例1中掩模板局部的俯视图；

图16为对比例1中制备得到的像素墙的扫描电镜图；

图17为对比例2中制备得到的像素墙的扫描电镜图。

具体实施方式

实施例1：

参照图5，图5为实施例1中局部掩模板的俯视图，本发明提供了一种掩模板，包括掩模板主体1，所述掩模板主体1包括遮光区域2和透光区域5，所述透光区域5的图案与像素墙图案相同，所述遮光区域2为多个呈阵列排列的离散区域，在优选的实施例中，所述遮光区域2为多个呈阵列排列的方形区域，每个所述遮光区域2的边缘区域3设有减弱透光量结构，在图5中所述两个虚线框之间的区域为所述遮光区域2的边缘区域3。在本实施例中，所述减弱透光量结构包括多个子掩模条4，所述子掩模条4相互平行设置。相邻两个所述遮光区域2的间距为像素墙的宽度，相邻所述子掩模条4的间距≤1/2像素墙宽度。在优选的实施例中，相邻所述子掩模条4的间距为1/10的像素墙宽度。

实施例2：

参照图6，图6为实施例2中局部掩模板的俯视图，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述遮光区域2为多个呈阵列排列的方形区域，所述子掩模条4垂直于与其靠近的所述遮光区域2的边缘设置。

实施例3：

参照图7，图7为实施例3中局部掩模板的俯视图，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述子掩模条4平行于与其靠近的所述遮光区域2的边缘设置，各条所述子掩模条4呈层状围在所述遮光区域2的外围，所述子掩模条4对称设置。

实施例4：

参照图8，图8为实施例4中局部掩模板的俯视图，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：所述子掩模条4平行于与其靠近的所述遮光区域2的边缘设置，各条所述子掩模条4呈层状围在所述遮光区域2的外围，每层中各条所述子掩模条4的长度相同。

实施例5：

按照以下步骤采用实施例1-4所述任一项掩模板制备像素墙：在支撑板上涂覆一层负性光刻胶材料；将掩模板与所述支撑板进行对准；基于对准后的掩模板对涂覆的所述光刻胶材料进行曝光，显影，得到像素墙。在支撑板上涂覆一层负性光刻胶材料，可以是在支撑板的绝缘层或者支撑板的电极层上涂覆负性光刻胶材料，因为所述支撑板可以是制备有绝缘层的，也可以是没有制备绝缘层的。若是所述支撑板制备有绝缘层，所述支撑板的绝缘层可以是单层疏水层结构，也可以包括疏水层和电介质层，所以在支撑板上涂覆一层负性光刻胶材料，也可以是在支撑板的疏水层或者支撑板上的电介质层上涂覆负性光刻胶材料。

在本实施例中，支撑板包括基板、电极层和疏水性绝缘层，先对支撑板的疏水性绝缘层的上表面进行亲水改性，然后在疏水性绝缘层上涂覆一层负性光刻胶材料；将实施例1所述的掩模板与所述支撑板进行对准；基于对准后的掩模板对涂覆的所述光刻胶材料进行曝光，显影，得到像素墙，加热，使疏水性绝缘层恢复疏水性。对制备得到的像素墙进行扫描电极分析，扫描电镜图如图9，图放大倍数为7000倍，从图9中可以看到，所述像素墙的截面呈倒梯形。将其用于填充液体，如用于如专利WO 2003/071346中所描述的，将油墨填充到像素墙围成的像素格内，其形态如图10中所示，在填充的液体的表面张力和倒梯形像素墙形成的毛细管力的作用下，填充的液体会铺展在所述像素墙形成的凹陷内，能够实现液体的的均匀填充，倒梯形形成的毛细管力能够牵引液体，阻止其缩到像素格的一角或滑到相连的像素格内。

实施例6：

按照以下步骤采用实施例1-4所述任一项掩模板制备像素墙：在支撑板上涂覆一层负性光刻胶材料；将掩模板与所述支撑板进行对准；基于对准后的掩模板对涂覆的所述光刻胶材料进行曝光，显影，得到像素墙。在支撑板上涂覆一层负性光刻胶材料，可以是在支撑板的绝缘层或者支撑板的电极层上涂覆负性光刻胶材料，因为所述支撑板可以是制备有绝缘层的，也可以是没有制备绝缘层的。若是所述支撑板制备有绝缘层，所述支撑板的绝缘层可以是单层疏水层结构，也可以包括疏水层和电介质层，所以在支撑板上涂覆一层负性光刻胶材料，也可以是在支撑板的疏水层或者支撑板上的电介质层上涂覆负性光刻胶材料。

在本实施例中，支撑板包括基板、电极层和疏水性绝缘层，先对支撑板的疏水性绝缘层的上表面进行亲水改性，然后在疏水性绝缘层上涂覆一层负性光刻胶材料；将实施例2所述的掩模板与所述支撑板进行对准；基于对准后的掩模板对涂覆的所述光刻胶材料进行曝光，显影，得到像素墙，再涂布第二层疏水绝缘层，第二层疏水绝缘层覆盖像素墙表面及像素墙在支撑板上所围成的凹槽区域；再向第二层疏水绝缘层所形成的凹陷区域填充保护材料；刻蚀像素墙上表面的疏水绝缘层；清洗保护材料。在尚未刻蚀像素墙上表面的疏水绝缘层时，对像素墙进行扫描电极分析，扫描电镜图如图11，图放大倍数为14000倍，从图11中可以看到，所述像素墙的截面呈倒梯形，像素墙上被掀起的是疏水绝缘层，是为了扫描电镜分析，切割时因人为操作掀起。如专利申请号为CN201410159289.1所描述的，向像素墙的凹陷区域的第二层疏水绝缘层填充保护层材料，其形态如图12所示，设置于像素墙和第一层疏水绝缘层上的第二层疏水绝缘层仍然具有近似倒梯形的形状，在填充的液体的表面张力和倒梯形像素墙形成的毛细管力的作用下，填充的保护层材料能够均匀平铺在像素格内，显微镜下观察保护层材料的填充情况，得到图13，从图13可以清楚看到，保护层材料并没有缩到像素格的一角，而是均匀地铺展在各个像素格内。

实施例7：

本发明还提供了一种制备下基板的方法，按照以下步骤制备下基板：1）提供支撑板，在其上涂覆一层负性光刻胶材料，将如实施例3所述的掩模板与所述支撑板进行对准，基于对准后的掩模板对涂覆的所述光刻胶材料进行曝光，显影，得到第一层像素墙；2）在具有第一层像素墙的支撑板上布置疏水层，所述疏水层覆盖第一层像素墙表面及第一层像素墙在支撑板上所围成的凹槽区域；3）在所述凹槽区域设置至少一层保护层，并使所述保护层至少完全覆盖所述凹槽区域底部的疏水层；4）对步骤3）中得到的支撑板进行表面改性，使得第一层像素墙上表面的疏水层变得亲水；5）清洗保护层材料；6）在步骤5）中得到的支撑板上涂覆一层负性光刻胶材料，将如实施例3所述的掩模板与所述支撑板进行对准，基于对准后的掩模板对涂覆的所述光刻胶材料进行曝光，显影，得到第二层像素墙，所述第二层像素墙与第一层像素墙一一对应。所述步骤1）中所使用的掩模板的相邻两个所述遮光区域的间距小于所述步骤6）中所使用的掩模板的相邻两个所述遮光区域的间距。制备得到的下基板的部分截面图如图14。将得到的下基板填充封装得到电润湿显示器，本发明中所述电润湿显示器也称为电湿润显示器，本发明同样适用于电湿润显示器。

如图14所示，图14示出了电润湿显示器的部分横截面。该电润湿显示器包括多个像元6，在图中示出了其中的一个。像元6的横向范围在图中由两条虚线7和8表示。像元6包括第一支撑板9和第二支撑板10。这些支撑板9和10可以是每个像元6的分离的部件，但是优选地，这些支撑板9和10被多个像元6共有。支撑板9和10可以包括玻璃或聚合物基板11和10，并且可以是刚性的或柔性的。像素墙设置在第一支撑板9上，并在第一支撑板9上呈凸起状，更具体地为像素墙设置在电介质层14或第一电极层15上，且以疏水层18为界，像素墙分为上下两层：第一层像素墙13和第二层像素墙12。当所述第一支撑板9包括玻璃或聚合物基板11、第一电极层15、电介质层14和疏水层18时，所述像素墙设置在电介质层14上，当所述第一支撑板9仅包括玻璃或聚合物基板11、第一电极层15和疏水层18时，所述像素墙设置在第一电极层15上。

因为制备过程中，所述步骤1）中所使用的掩模板的相邻两个所述遮光区域的间距小于所述步骤6）中所使用的掩模板的相邻两个所述遮光区域的间距。所以制备得到的第一层像素墙13的宽度小于第二层像素墙12的宽度，通过控制所述步骤1）和所述步骤5）中所使用的掩模板的所述遮光区域的间距差距，可以使得第二层像素墙12底部的宽度约等于所述第一层像素墙13上表面的疏水层18的宽度，使得第二层像素墙12、所述第一层像素墙13及其上表面的疏水层18形成一个倒梯形。

支撑板9和10间的空间充满两种流体：第一流体16和第二流体17，第二流体17与第一流体16不混溶。第二流体17为导电性的或电极性的，可以是水或诸如氯化钠水溶液的盐溶液。优选地，第二流体17是透明的，但可以是彩色的、白色的、吸收的或反射的。第一流体16是非导电性的，例如可以是如同十六烷或（硅树脂）油的烷烃。

对比例1：

本对比例采用与实施例5相同的制备方法制备电润湿显示器下基板，其不同之处在于，所使用的掩模板为普通的掩模板，掩模板的结构如图15所示，掩模板包括掩模板主体1’，所述掩模板主体1’包括透光区域2’和遮光区域3’，所述透光区域2’对应所述像素墙的图案，所述遮光区域3’为呈阵列排布的离散方形区域，采用通常的曝光量进行曝光，形成的像素墙的扫描电镜图如图16所示，放大倍数为9400，可以看到像素墙的截面呈矩形。

对比例2：

本对比例采用与实施例6相同的制备方法制备电润湿显示器下基板，其不同之处在于，所使用的掩模板为普通的掩模板，掩模板的结构与对比例1相同，采用通常的曝光量进行曝光，形成的像素墙的扫描电镜图如图17所示，放大倍数为15000，像素墙表面的那层膜为疏水绝缘层。从图17中看到，像素墙的截面呈矩形。