[发明专利]一种双稳态电润湿结构及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种双稳态电润湿结构，包括位于下方的衬底层和位于上方的封装层，所述衬底层上设有透光绝缘材料制成的像素图形块的阵列，其特征在于：在所述衬底层和封装层之间还依次设有电极层、疏水层、墨水层和水层，所述封装层的下表面设有导电层，疏水层全面覆盖电极层，电极层连续覆盖所有像素图形块。本发明电湿润结构可采用全光刻工艺制备，易于大规模加工，由于特殊的结构设计降低了电极与水层的距离，不仅大幅的降低双稳态电润湿的工作电压，同时有利于提高双稳态电润湿显示的对比度和可靠性，以及可实现透射式和反射式两种双稳态电润湿显示。

技术领域

本发明属于电润湿显示技术领域，具体涉及一种双稳态电润湿结构及其制备工艺。

背景技术

电润湿是在外加电场的条件下可以改变固液接触角的现象，利用电润湿效应可以实现对液滴的位置控制，从而达到对反射或透射光的开关效应，如图1所示，这种对光的开关控制效应即是电润湿显示技术的基础。电润湿显示技术与其它反射式显示技术相比优势在于响应速度快(＜10ms)、可以实现彩色显示、对比度高，光反射率高。

电润湿器件还可以设计成双稳态结构，即通过几何结构设计在像素中得到液滴(显示墨水)的两个稳定状态，这两个状态间通过电压控制其切换，状态保持本身并不消耗能量。利用双稳态结构可以实现双稳态电润湿显示，这在进一步降低能耗，延长显示产品工作时间方面非常重要，现有的技术方案有两种：

方案一、在衬底上先通过溅射等方案制备一层ITO，通过激光成型制备图形化平面ITO电极，在其表面通过CVD或者ALD或者旋涂等方案制备介电层，在介电层表面通过光刻制备较厚的SU8方块图形，制备立体结构，在整个样品表面通过提拉或者旋涂cytop或teflon制备疏水层。现有的技术方案由于SU8方块上方疏水层表面距离下方控制电极过高，导致油层从SU8方块表面到SU8凹槽切换时，所需电压过高，同时状态切换时残余油层多，即位于像素电极上的墨水不容易全部回到沟道中，对比度低(Journal of display technology,11,2015,175)，且该方法加工效率效率低，无法大规模制备。

方案二、在衬底上通过溅射等方案制备一层金属，通过图形化技术比如光刻刻蚀制备图形化电极，在其表面通过CVD或者ALD或者旋涂等方案制备介电层，在介电层表面通过光刻制备暴露出来介电层的哑铃型图形，通过旋涂或者提拉法制备疏水层，通过染色水滴的移动实现双稳态。但是该方法需要遮挡一半区域才能实现开关效果，开口率低，同时尺寸较大，不利于实现小型化。(Journal of SID,16/2,2008,237)

发明内容

本发明提供了一种特殊的电极结构设计，不仅能够实现双稳态电润湿显示，而且具有操作电压低和对比度高的优势，可以改善现有技术存在的问题。

本发明提供的技术方案为：

一种双稳态电润湿结构，包括位于下方的衬底层和位于上方的封装层，所述衬底层上制备有像素图形块的阵列，其特征在于：在所述衬底层和封装层之间还依次设有电极层、疏水层、墨水层和水层，所述封装层的下表面设有导电层，疏水层全面覆盖电极层，所述电极层连续覆盖所有像素图形块，覆盖有电极层和疏水层的像素图形块之间留有容纳墨水的沟道，覆盖像素图形块的电极层部分为像素电极，覆盖相邻像素图形块之间间隙的电极层部分为沟道电极，所述像素图形块采用透光绝缘材料。

进一步的，为防止漏电，保证显示效果，在所述电极层与疏水层之间设置一层介电层。

所述电极层上制备的电极图形为具有两个凹弧部位的缺陷电极图形，两凹弧部位以对角的方式设置在像素电极的顶面。

作为优选，所述衬底层采用带氧化层的硅片、玻璃或PET、PEN或PI材料，所述像素图形块为SU-8、氧化硅、氮化硅材料中的一种，所述电极层为Al或ITO材料，所述导电层选用ITO材料。

一种双稳态电润湿结构的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：