[发明专利]一种干湿分离的电润湿显示器件的填充方法和填充设备

说明书

本发明公开了一种干湿分离的电润湿显示器件的填充方法和填充设备，填充方法是首先在空气中向像素格内填充非极性溶液；再在向像素格内填充完非极性溶液后，填充极性溶液将填充的非极性溶液立刻覆盖，在空气中直接填充非极性溶液与在极性溶液中填充非极性溶液相比，其填充均匀度更好，其操作和控制更为容易。该方法极性溶液和非极性溶液的填充容易，且不会有气泡残留，且填充效率高。填充设备包括设于具有像素格结构的下基板上的围堰和采用内部具有注液通道的刮刀，采用刮刀向像素格内填充非极性溶液，刮刀与围堰在刮刀一侧形成一四周密封的填充空间，向该填充空间灌注极性溶液，极性溶液对填充的非极性溶液进行瞬时覆盖。

技术领域

本发明涉及电润湿显示技术领域，具体涉及一种干湿分离的电润湿显示器件的填充方法和填充设备。

背景技术

所谓润湿是指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。电润湿显示器件就是利用电润湿原理通过施加电压来改变电解质溶液在疏水绝缘层表面的润湿性从而带动另外一种非极性溶剂的收缩和铺展状态来实现显示的效果。电润湿显示技术最早由Robert A. Hayes等人发明并于2003年将其发表在Nature上。

如图1所示，电润湿器件的基本结构由上下两个基板以及两个基板相对形成的密封腔中填充的两种不互溶的极性溶液4和非极性溶液5组成，下基板包含结构有下支撑板9、第一电极8、疏水绝缘层(或在表面涂覆疏水材料的绝缘层)7、像素墙6。上基板包含结构有上支撑板1、第二电极2、密封胶3。像素墙6之间的区域为显示区域，像素墙6材料的疏水性低于疏水绝缘层7的疏水性，并且像素墙6对于极性溶液4和非极性溶液5在其表面的润湿性不同，极性溶液4在像素墙6表面的润湿性更好，这样就可以控制非极性溶液5填充在每个像素格内并且由于像素墙6的亲水性将每个像素中的非极性溶液5隔断开。

由于电润湿显示器件中存在着极性溶液4和非极性溶液5两种液体，并且两种液体不互溶。这一特殊结构造成了液晶显示器的真空灌注方法和ODF均不适用于电润湿器件的液体材料填充。目前电润湿显示器件的主要填充方法有Liquavista分液填充法、辛辛那提大学的竖直浸入式填充法等。

Liquavista分液填充法是在极性电解质溶液环境下进行非极性溶液的填充，将做好像素结构的下基板置于极性电解质溶液环境下，非极性溶液的填充使用一种具有分液结构的设备，该设备的主要部分是一个凹槽，凹槽的顶端连接有注气通道和注液通道，具体结构类似于狭缝涂布，该设备由硬质的有机玻璃材料制的，该设备凹槽的开口面向基板，凹槽长度视显示面板的宽度而定，凹槽宽度一般为0.1-0.2mm。非极性溶液填充时将该设备置于极性电解质溶液环境下并保持与下基板间距在100 μm。填充前先通过注气口注入空气到凹槽形成稳定的气泡，并且气泡与下基板相接触。然后通过注液通道注入非极性液体到凹槽内，非极性溶液沿气泡边缘分布。然后控制该分液设备往复运动来实现非极性溶液的填充。Liquavista分液填充法是通过调节凹槽内气泡和非极性溶液的比例来实现均匀的填充。此方法的填充关键在于凹槽内气泡移动过程中将像素格内残留气泡带走的同时非极性溶液填充代替气泡的位置填充到像素格内。因此气泡和非极性溶液在凹槽内的连续性和均匀性对于器件的填充起着至关重要的作用，如果凹槽内气泡不完整，就会造成部分像素格内残余气泡无法去除因而非极性溶液无法填充进去。如果凹槽内非极性溶液分布不完整，就会造成像素格内气泡被去除的同时极性电解质溶液取代气泡位置而造成像素格失效。因此此方法只能针对于小尺寸电润湿显示器件。除此之外，分液器的最佳运动速度为1μm/s，填充速度慢，难易批量生产。且Liquavista自组装填充法需要精确的控制油墨的量，否则会因为填充中油墨量的不同造成显示器件不同区域的油墨填充不均匀性，同时需在电解质溶液中维持稳定的气体-油墨界面，工艺难度较高。