[发明专利]用于在低表面能基底上制造浮雕图案的环氧制剂和方法

说明书

发明背景

1.技术领域

本发明涉及永久性的阳离子可光聚合的环氧膜组合物以及将其用于在低表面能基底上制造浮雕结构的方法。

2.背景技术

目前，可光致成像涂层（photoimageable coating）被用于各种各样的微机电系统（MEM）技术和应用中。微流体是MEM技术的分支，其涉及以约10^-9至10^-15升的小体积元件几何驱动的小体积流体的行为、精确控制和操纵。微流体在20世纪80年代早期作为技术学科出现，并且在喷墨印刷头、DNA测序芯片、芯片实验室技术、微推进、适应性镜片、像素化光学滤波器的制造中获得了应用，并且最近在用于计算机和移动装置应用的显示技术中获得了应用。

电润湿效应为多种微流体装置设计和构思提供了基础。电润湿效应定义为由于在固体与电解质之间施加所施加的电势或电压引起的固体-电解质溶解接触角的改变。作为一个实例，停留在疏水绝缘膜上的水滴由于表面张力不匹配而表现出大的接触角。如果疏水绝缘膜定位在电极顶部上与其相接触并且然后水滴与分离的电极相接触，则当在两个电极之间施加电势时水滴与疏水表面的接触角将降低，并且水滴铺展以覆盖疏水膜表面更大的区域。电润湿效应是可逆的，因此在移除所施加的电势之后，水滴接触角回复到未施加偏压的值。

如美国专利No.7,813,030、7,359,108、7,359,108和7,800,816所公开的，电润湿效应已被阐述成微流体光学开关，其构成电润湿显示装置的操作基础。这些现有技术的显示装置像素元件各自包括如图1a和1b所示构造的微流体光学开关（由美国专利No.7,800,816中的图1a和1b重画）。

图1示出了显示装置像素元件1的横截面示意图，其显示出电润湿显示装置所基于的原理。在可以是玻璃或塑料的两个透明基底或支承板3与4之间，提供了彼此混溶的第一流体5和第二流体6。例如，第一流体5可以是烷烃如十六烷或有色油。第二流体6是导电的或极性的并且可以是水或盐溶液。在装置处于断开状态下，当没有施加外加电压（图1a）时，流体5与流体6邻近第一和第二透明支承板3和4。在第一支承板3上，设置有透明电极7，例如氧化铟(锡)，并且设置有可湿性较小的中间（疏水）层8例如无定形含氟聚合物作为透明电极7上的涂层。

当通过互连20和21施加电压（电压源9）时，流体5的层移动到旁边或者分解为小液滴（图1b，连通状态）。当静电能量增益大于由于产生弯曲表面所引起的表面能损失时，可发生这种情况。作为一个非常重要的方面，发现覆盖支承板3的流体5连续膜与邻接像素壁（pixel wall）2的流体5膜之间的可逆开关通过电气开关装置（电压源9）来实现。

如图1b，当根据图1的装置上的入射光由反射器10反射出以提供反射光12时，获得了光学开关。在根据图1b的装置断开状态下，不反射入射光并且像素对于观察者表现为暗色。

发现负性色调的光敏性环氧涂覆组合物（如SU-8，MicroChem Corp.的产品）可用作用于制造可电润湿显示器像素侧壁（图1a中的2）的材料，如Heikenfeld,J.等,J.Micromech.Microeng.,19(2009)第1-12页所述。为了制造像素侧壁，必须将光敏性环氧组合物涂覆在疏水层（图1b中的8）上。在大多数可电润湿显示器设施中，疏水层是低表面能聚合物并且通常使用含氟聚合物。因此，很难在这种低表面能基底上形成溶剂浇铸的光敏性环氧组合物的涂层，其原因是环氧组合物与疏水基底之间表面能大大不匹配导致了涂层缺陷和不良的涂层粘附性。通过使用诸如电晕放电、UV-臭氧法或氧反应性离子刻蚀等的方法处理疏水层缓解了该问题，所述方法使疏水层的表面能增加并因此提供了活化表面以促进光环氧组合物的润湿和粘附。这种处理的结果是，必须降低活化疏水层的表面能以使疏水层的表面能恢复至允许实现电润湿装置适当功能的值。这可通过在升高的温度下烘烤疏水层来完成。应注意，可通过透明支承板3的特征来限制烘烤温度，在塑料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的情况下，其将烘烤温度限制为小于这种塑料支承板材料的变形温度的值。

疏水层活化和随后退火的方法步骤导致了方法复杂性和成本的增加。因此，存在这样的负性色调光敏性环氧组合物的需要，所述负性色调光敏性环氧组合物在疏水层上的处理不需要使用疏水层表面活化方法。因此，本发明的一个目的是提供负性色调光敏性环氧组合物以及使用其消除对疏水层活化的需要的方法。

发明内容