电润湿显示面板及其制备方法、显示装置与流程

1.本公开属于显示技术领域，具体涉及一种电润湿显示面板及其制备方法、显示装置。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.润湿是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。液体在固体表面能铺展，固液接触面有扩大的趋势，即液体对固体表面的附着力大于其内聚力，就是润湿。液体在固体表面不能铺展，接触面有收缩成球形的趋势，就是不润湿，不润湿就是液体对固体表面的附着力小于其内聚力。电润湿(electrowetting，ew)是指通过改变液滴与绝缘基板之间电压，来改变液滴在基板上的润湿性，即改变接触角，使液滴发生形变、位移的现象。
4.在电润湿显示面板的一个像素空间中存在有非极性液体和极性液体，二者不混溶。电压能够改变极性液体与疏水层之间的润湿角，从而驱动非极性液体移动。当非极性液体平铺在疏水层上时，该像素空间呈暗态；当非极性液体收缩在一起时，该像素空间呈亮态。像素空间呈亮态时，由于非极性液体占据一定的显示面积，这使得显示的反射率低、对比度低。


技术实现要素：

5.本公开提供一种电润湿显示面板及其制备方法、显示装置。
6.本公采用如下技术方案：一种电润湿显示面板，包括：像素墙、相对设置的第一基板和第二基板；
7.所述像素墙设置在所述第一基板朝向所述第二基板的表面上以限定多个像素空间，所述像素空间内填充有非极性液体和极性液体；
8.所述第一基板包括：沿所述第一基板指向所述第二基板方向依次层叠设置的第一基底、像素电极层和疏水层，所述像素电极层包括与所述多个像素空间一一对应的多个像素电极，所述疏水层远离所述第一基底的表面包括与所述多个像素空间一一对应的多个凹槽状区域，所述像素电极与对应的像素空间相对设置，所述凹槽状区域与对应的像素空间相对设置；
9.所述第二基板包括：公共电极。
10.在一些实施例中，在所述第一基底的靠近所述第二基底一侧表面上设置有与所述多个像素空间一一对应的多个盲孔，所述盲孔与对应的像素空间相对设置，所述凹槽状区域位于所述盲孔位置处。
11.在一些实施例中，所述盲孔的深度与所述第一基底厚度的比在19％至43％的范围内。
12.在一些实施例中，所述像素电极在所述第一基底的正投影覆盖并超出对应的所述
盲孔。
13.在一些实施例中，所述疏水层中与所述像素空间相对的区域内疏水性非均匀分布，以引导所述非极性液体朝向所述凹槽状区域移动。
14.在一些实施例中，所述疏水层与所述像素空间相对的区域包括多个子区域，同一子区域内疏水层的疏水性相同，任意两个所述子区域中，与所述凹槽状区域距离更近的子区域内疏水层的疏水性更强。
15.在一些实施例中，从所述盲孔的底部到所述盲孔的顶部，所述盲孔的开口面积逐渐增大。
16.在一些实施例中，所述盲孔位于对应像素空间的角部。
17.在一些实施例中，所述第一基板还包括与所述像素电极一一对应连接的像素电路。
18.在一些实施例中，所述第一基板还包括覆盖所述像素电极层的钝化层，所述钝化层位于所述疏水层靠近所述第一基底一侧。
19.本公采用如下技术方案：一种电润湿显示面板的制备方法，包括：
20.形成第一基板，所述第一基板包括：依次层叠设置的第一基底、像素电极层和疏水层，所述像素电极层包括多个像素电极，所述疏水层远离所述第一基底的表面包括与所述多个像素电极一一对应的多个凹槽状区域，所述凹槽状区域与对应的像素电极相对设置；
21.在所述疏水层上形成像素墙，所述像素墙限定与所述多个像素电极一一对应的多个像素空间，所述凹槽状区域与对应的像素空间相对设置，所述像素电极与对应的像素空间相对设置；
22.在所述像素空间内填充非极性液体和极性液体，并在所述像素空间的开口上方设置第二基板，所述第二基板包括公共电极。
23.在一些实施例中，在所述形成第一基板的步骤中，在所述第一基底的靠近所述第二基底一侧表面上形成与所述多个像素空间一一对应的多个盲孔，所述盲孔与对应的像素空间相对设置，所述凹槽状区域位于所述盲孔位置处。
24.在一些实施例中，在所述形成第一基板的步骤中，采用干法刻蚀工艺形成所述盲孔，随后采用湿法刻蚀工艺平滑所述盲孔的内壁。
25.在一些实施例中，在所述疏水层上形成像素墙之后，以及在所述像素空间内填充非极性液体和极性液体之前，所述制备方法还包括：
26.对所述疏水层进行加热回流处理；
27.对正对所述像素空间的至少部分疏水层划分子区域以进行不等时长的等离子体改性处理，其中，对于正对所述像素空间的疏水层的任意两个子区域，与对应的盲孔距离更远的子区域的等离子体改性时间更长。
28.本公采用如下技术方案：一种显示装置，包括前述的电润湿显示面板，或者包括前述制备方法所得的电润湿显示面板。
附图说明
29.图1是本公开实施例提供的电润湿显示面板的一个像素空间在关态的状态示意图。
30.图2是本公开实施例提供的电润湿显示面板的一个像素空间在开态的状态示意图。
31.图3是本公开实施例提供的电润湿显示面板的制备方法的流程示意图。
32.图4是本公开实施例提供的电润湿显示面板中的第一基板的俯视透视图，其中示出的像素空间处于完全打开的状态。
33.图5是本公开实施例提供的电润湿显示面板中的第一基板的俯视透视图，其中示出的像素空间处于部分打开的状态。
34.图6是本公开实施例提供的电润湿显示面板中的第一基板的俯视透视图，其中示出的像素空间处于完全关闭的状态。
35.其中附图标记为：1、第一基底；11、栅极；12、栅绝缘层；13、有源层；14、第一源漏极；15、第二源漏极；16、像素电极；17、钝化层；18、疏水层；18a-18e、疏水层划分出的子区域；2、像素墙；3、非极性液体；4、极性液体；5、第二基底；51、公共电极；gl、栅线；dl、数据线；t、晶体管。
具体实施方式
36.下面结合附图所示的实施例对本公开作进一步说明。
37.图1是本公开实施例提供的电润湿显示面板的一个像素空间在关态的状态示意图。图2是本公开实施例提供的电润湿显示面板的一个像素空间在开态的状态示意图。
38.结合图1和图2，本公开的实施例提供一种电润湿显示面板，包括：像素墙2、相对设置的第一基板和第二基板。
39.像素墙2设置在第一基板朝向第二基板的表面上以限定多个像素空间，像素空间内填充有非极性液体3和极性液体4。
40.在一些实施例中，极性液体4包括水溶液，非极性液体3包括疏水性油墨。
41.像素墙2为亲水性结构。在一些实施例中，像素墙2由光刻胶通过曝光和显影的工艺形成。
42.图1和图2所示的实施例中，像素墙2与第二基板之间留有间隙，极性液体4在电润湿显示面板内是连为一体的。
43.在另一些实施例中，像素墙2连接第一基板和第二基板，像素空间是一个封闭的空间。
44.第一基板包括：沿第一基板指向第二基板方向依次层叠设置的第一基底1、像素电极层和疏水层18，像素电极层包括与多个像素空间一一对应的多个像素电极16，在第一基底1的靠近第二基底5一侧表面上设置有与多个像素空间一一对应的多个盲孔，盲孔与对应的像素空间相对设置，像素电极16与对应的像素空间相对设置，像素电极16在第一基底1的正投影覆盖并超出对应的盲孔，并且疏水层18远离第一基底1的表面在盲孔位置处呈凹槽状。
45.在一些实施例中，第一基底1为玻璃基底。
46.在一些实施例中，盲孔的深度与第一基底1厚度的比在19％至43％的范围内。盲孔的深度过小，则改善对比度的效果并不明显。盲孔的深度过大，则影响第一基板的结构稳定性。
47.在一些实施例中，第二基板包括：沿第二基板指向第一基板方向层叠设置的第二基底5和公共电极51。
48.在另一些实施例中，第二基板包括：沿第一基板指向第二基板方向层叠设置的第二基底5和公共电极51。
49.在一些实施例中，第二基底5为玻璃基底。公共电极51为透明电极。
50.在图1所述的实施例中，公共电极51为整体结构，每个像素电极16均与公共电极51相对。
51.参考图1和图6，疏水层18远离第一基底1一侧的表面呈凹槽状，当像素电极16与公共电极51之间不施加电压时，疏水层18表面的疏水性很强，非极性液体3铺展在疏水层18上，极性液体4填补进入疏水层18上方的凹槽内，像素空间处于关闭状态。
52.参考图2和图4，当像素电极16与公共电极51之间施加足够大的电压时，疏水层18表面的疏水性很弱，非极性液体3聚集在盲孔所在区域。由于疏水层18远离第一基底1一侧的表面呈凹槽状，非极性液体3聚集在该凹槽状的空间内，非极性液体3所占的显示面积得到减小，提高了该显示面板的反射率和对比度。
53.参考图5，当像素电极16与公共电极51之间施加相对较小的电压时，非极性液体3部分聚集在盲孔所在区域。像素空间的反射率对应一个中间灰阶。
54.由于第一基板具有独立的油墨储存空间，显示面板内液体体积被分摊，显示面板的厚度得以降低，提升电润湿显示面板的光效。
55.为使得疏水层18的表面形成与像素空间一一对应的多个凹槽状区域，在另一些实施例中，在第一基底1上不打盲孔，通过在钝化层17和/或栅绝缘层12开槽，使得钝化层17上方的疏水层18形成凹槽状区域。
56.在一些实施例中，疏水层18中与像素空间相对的区域内疏水性非均匀分布，以引导非极性液体3朝向盲孔移动。
57.在图1所示的实施例中，疏水层18为整体结构。在与像素空间相对的区域内，疏水层18的疏水性沿着指向对应盲孔的方向具有增大的趋势。
58.疏水层18表面的凹槽和疏水层18疏水性的非均匀分布共同促使开态时非极性液体3占据开口区的面积更小，像素开态时更亮，提高了电润湿显示面板的反射率和对比度二者的上限。
59.像素空间内疏水层18的疏水性的非均匀分布引导非极性液体3的收缩方向一致(收缩方向指向疏水层18表面形成的凹槽)，避免由于非极性液体3分裂方向不同而导致的显示不均匀的问题。
60.在一些实施例中，疏水层18与像素空间相对的区域包括多个子区域，同一子区域内疏水层18的疏水性相同，任意两个子区域中，与盲孔距离更近的子区域内疏水层18的疏水性更强。
61.参考图4至图6，疏水层18中与像素空间相对的区域划分出5个子区域18a至18e。子区域18e内疏水层18的疏水性小于子区域18d内疏水层18的疏水性。子区域18d内疏水层18的疏水性小于子区域18c内疏水层18的疏水性。子区域18c内疏水层18的疏水性小于子区域18b内疏水层18的疏水性。子区域18b内疏水层18的疏水性小于子区域18a内疏水层18的疏水性。
62.当非极性液体3由平铺状态向收缩状态变化时，疏水层18表面差异化的疏水性驱动非极性液体3朝向盲孔所在区域移动。这既有利于提高显示面板的反射率和对比度，也能防止非极性液体3分裂。
63.在一些实施例中，从盲孔的底部到盲孔的顶部，盲孔的开口面积逐渐增大。这使得疏水层18与盲孔相对的区域形成的凹槽具有倾斜的侧壁，从而减小非极性液体3流出该凹槽时的阻力。
64.在一些实施例中，盲孔位于对应像素空间的角部。如此设计可以使得像素空间呈开态时，像素空间的明亮区域连成较为集中的整体。
65.在一些实施例中，盲孔为圆形孔或椭圆形孔。
66.在一些实施例中，第一基板还包括与像素电极16一一对应连接的像素电路。即像素电极16是有源驱动的。
67.图4至图6示例性的示出了该像素电路中的一个晶体管t。晶体管t的栅极11连接栅线gl，晶体管t的第一源漏极14连接数据线dl，晶体管t的第二源漏极15连接像素电极16。
68.继而参考图1和图2，晶体管t包括栅极11、有源层13、栅绝缘层12、第一源漏极14和第二源漏极15。本公开对晶体管t的具体结构不做限定。本公开对栅线gl和数据线dl所在的导体层以及这些导体层之间的绝缘层不做限定。
69.在一些实施例中，第一基板还包括覆盖像素电极层的钝化层17，钝化层17位于疏水层18靠近第一基底1一侧。
70.在一些实施例中，钝化层17的材料包括硅的氮化物。
71.基于与前述实施例相同的发明构思，参考图3，本公开的实施例还提供一种电润湿显示面板的制备方法，包括：
72.步骤101、形成第一基板，第一基板包括：依次层叠设置的第一基底1、像素电极层和疏水层18，像素电极层包括多个像素电极16，疏水层18远离第一基底1的表面包括与多个像素电极16一一对应的多个凹槽状区域，所述凹槽状区域与对应的像素电极16相对设置；
73.步骤102、在疏水层18上形成像素墙2，像素墙2限定与多个像素电极16一一对应的多个像素空间，凹槽状区域与对应的像素空间相对设置，像素电极16与对应的像素空间相对设置；
74.步骤103、在像素空间内填充非极性液体3和极性液体4，并将第二基板固定在像素空间的开口上方，其中，第二基板包括：公共电极51。
75.在一些实施例中，在所述形成第一基板的步骤中，在第一基底1的靠近第二基底5一侧表面上形成与多个像素空间一一对应的多个盲孔，盲孔与对应的像素空间相对设置，凹槽状区域位于盲孔位置处。
76.在一些实施例中，在形成第一基板的步骤中，采用干法刻蚀工艺形成盲孔，随后采用湿法刻蚀工艺平滑盲孔的内壁。盲孔内壁的表面光滑，使得疏水层18表面光滑，减小非极性液体3移动的阻力。
77.在一些实施例中，在疏水层18上形成像素墙2之后，以及在像素空间内填充非极性液体3和极性液体4之前，制备方法还包括：
78.对疏水层18进行加热回流处理；
79.对正对像素空间的至少部分疏水层18划分子区域以进行不等时长的等离子体改
性处理，其中，对于正对像素空间的疏水层18的任意两个子区域，与对应的盲孔距离更远的子区域等离子改性处理时间更长。
80.以下结合图1和图2介绍电润湿显示面板的完整制备流程。
81.提供厚度大于1mm的玻璃基底，通过感应耦合等离子体(icp)刻蚀技术(或其他玻璃精打孔技术，例如激光诱导刻蚀法、光敏玻璃法、等离子体刻蚀法等)在玻璃基底上刻蚀出多个深度小于玻璃基底厚度、上宽下窄的梯形盲孔。该盲孔作为像素空间开态时非极性液体3的储存腔。梯形盲孔的位置放在像素空间一个角部。通过在像素空间内设计非对称结构引导非极性液体3倾向于向盲孔内聚集。例如对疏水层18的疏水性进行渐变设计，使非极性液体3在疏水层18上受到一个指向盲孔的梯度力。
82.随后，采用适当浓度的氢氟酸刻蚀玻璃基板一定时间，以平滑盲孔内壁，使其更有利于非极性液体3和极性液体4在盲孔中的流动，减小流阻。
83.随后，在玻璃基底上制备像素电路、ito像素电极16、栅线gl和数据线dl。
84.随后，形成钝化层17(例如是sinx)。钝化层17为透明结构，作为像素电路的保护层和电润湿器件中的介电层。
85.钝化层17厚度的确定，除了要考虑工艺上沉积速率允保的最低厚度和钝化层17层下方金属线划伤风险，还要考虑介电击穿效应和所需的驱动电压，保证钝化层17既不能被击穿，又能满足在不被击穿的电压范围内能实现液滴接触角的变化要求。
86.对于功能分离的多层介电润湿系统，钝化层17电容、疏水层18电容和双电层电容的串联构成了系统的等效电容。由于双电层通常只有几个纳米的厚度，在计算中可以被忽略，因此等效电容c如下：
[0087][0088]
其中，c
dielectric
是钝化层17电容，c
hydrophobic
是疏水层18电容。
[0089]
为了能够在相同的电压作用下获得尽可能大的液体接触角变化量，钝化层17的电容c越大越好，因此通常选择钝化层17和疏水层18的介电常数大的材料，以及不被击穿的尽可能薄的膜厚。
[0090]
随后，将无定形含氟树脂作为疏水层18材料旋涂在钝化层17上。通过等离子体改性增强疏水层18与光刻胶的粘附性。通过涂覆光刻胶(例如su-8)，及后续的曝光、显影工艺获得亲水的像素墙2。像素墙2制备完成后，对第一基板加热回流，恢复疏水层18的疏水性，并将非极性液体3填充进像素空间内，在水下环境中在像素空间上方固定第二基板。
[0091]
在整个第一基底1上旋涂无定形含氟树脂(或其他合适的疏水材料)的方式得到的疏水层18，其表面的疏水性是均一的。选用粘附性较好的负性光刻胶(例如su8，ar-n-4400等)形成像素墙2。
[0092]
随后对疏水层18进行热回流以恢复其疏水性之。
[0093]
随后涂布正性光刻胶(例如ar-p 3500，ar-p 3500t等)。所选用的正性光刻胶与形成像素墙所用负性光刻胶二者的刻蚀液不同，从而保证像素墙在后续工艺中不被破坏。对正性光刻胶进行曝光和显影后，暴露疏水层18的待处理表面。随后采用等离子体轰击对疏水层18暴露的表面改性。去除正性光刻胶。
[0094]
随后再次涂布正性光刻胶(例如ar-p 3500，ar-p 3500t等)。所选用的正性光刻胶
与形成像素墙所用负性光刻胶二者的刻蚀液不同，从而保证像素墙在后续工艺中不被破坏。对正性光刻胶进行曝光和显影后，暴露疏水层18的另外一部分待处理表面。随后采用等离子体轰击对疏水层18暴露的表面改性。去除正性光刻胶。
[0095]
以此类推，对疏水层18的不同的子区域分别进行等离子体轰击。在等离子体功率、真空度等工艺参数保持不变的前提下，通过调整不同的等离子体轰击时间，来获得不同疏水性质的疏水层18表面。在一定范围内，等离子体轰击时间越长，疏水层18表面的疏水性越弱。
[0096]
基于相同的发明构思，本公开的实施例还提供一种显示装置，包括前述的电润湿显示面板，或者包括根据前述制备方法所得的电润湿显示面板。
[0097]
该显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
[0098]
本公开中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0099]
本公开的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变形而不脱离本公开的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本公开权利要求及其等同技术的范围，则本公开的意图也包含这些改动和变形在内。