[發(fā)明專利]一種電潤(rùn)濕光學(xué)器件及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611032013.2
• 申請(qǐng)日: 2016-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106773013B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐彪;蔣洪偉;楊·格勒內(nèi)沃爾德;竇盈瑩;艾利克斯·漢森;周國(guó)富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué);深圳市國(guó)華光電科技有限公司;深圳市國(guó)華光電研究院
• 主分類號(hào): G02B26/00
• 分類號(hào): G02B26/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 李先林

本發(fā)明屬于電潤(rùn)濕技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種電潤(rùn)濕光學(xué)器件，包括上基板、下基板，上基板和下基板對(duì)向形成的空腔內(nèi)填充有封裝液體，所述上基板包括第一基板，第一基板上設(shè)有輔助電極和像素電極，所述輔助電極和像素電極上設(shè)有疏水層；所述下基板包括第二基板，第二基板上設(shè)有公共電極，所述公共電極表面設(shè)置有支撐性非極性溶液收聚樁，支撐性非極性溶液收聚樁的上端設(shè)有疏水結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還公開(kāi)了該電潤(rùn)濕光學(xué)器件的制備方法。本發(fā)明通過(guò)輔助電極和像素電極進(jìn)行非極性溶液的分離和收縮，解決傳統(tǒng)像素墻結(jié)構(gòu)面積占比率過(guò)高所造成的光學(xué)性能下降問(wèn)題，以及像素墻結(jié)構(gòu)構(gòu)建在疏水絕緣層表面破壞了其原有特性所帶來(lái)的器件失效風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電潤(rùn)濕技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電潤(rùn)濕光學(xué)器件及制備方法。

背景技術(shù)

所謂潤(rùn)濕是指固體表面的一種流體被另一種流體所取代的過(guò)程。液體在固體表面能鋪展，固液接觸面有擴(kuò)大的趨勢(shì)，即液體對(duì)固體表面的附著力大于其內(nèi)聚力，就是潤(rùn)濕。液體在固體表面不能鋪展，接觸面有收縮成球形的趨勢(shì)，就是不潤(rùn)濕，不潤(rùn)濕就是液體對(duì)固體表面的附著力小于其內(nèi)聚力。電潤(rùn)濕（Electrowetting，EW）是指通過(guò)改變液滴與絕緣基板之間電壓，來(lái)改變液滴在基板上的潤(rùn)濕性，即改變接觸角，使液滴發(fā)生形變、位移的現(xiàn)象。

如圖1所示，傳統(tǒng)電潤(rùn)濕器件的基本結(jié)構(gòu)由上下兩個(gè)基板以及兩個(gè)基板相對(duì)形成的密封腔中填充的兩種不互溶的極性液體9’和非極性溶液7’組成，下基板包含結(jié)構(gòu)有下支撐板4’、第一電極5’、疏水絕緣層（或在表面涂覆疏水材料的絕緣層）6’、像素墻7’。上基板包含的結(jié)構(gòu)有1’上支撐板、第二電極2’、密封膠3’。像素墻之間的區(qū)域?yàn)轱@示區(qū)域，像素墻7’材料的疏水性低于疏水絕緣層6’的疏水性，并且像素墻7’對(duì)于極性液體9’和非極性溶液7’的親疏性，極性液體9’在像素墻7’表面的潤(rùn)濕性更好，這樣就可以控制非極性溶液7’填充在每個(gè)像素格內(nèi)并且由于像素墻7’的親水性將每個(gè)像素中的非極性油墨8’隔斷開(kāi)。電潤(rùn)濕器件中所用材料一般均為透明材料，除了非極性溶液7’多為彩色不透明材料或低透光性材料，這里材料的透光性一般取決于電潤(rùn)濕器件的應(yīng)用方向。上述的電潤(rùn)濕器件結(jié)構(gòu)的制備工藝是通過(guò)旋涂、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂布等方法在帶有第一電極5’的下支撐板4’上涂覆一層疏水絕緣層6’。然后在疏水絕緣層6’表面涂覆一層光刻膠，但是由于疏水絕緣層6’表面的表面能很低并且具有很低的接觸角滯后，例如Teflon AF1600前進(jìn)接觸角124±2°，后退接觸角113±2°，因此很難在疏水絕緣層6’表面涂覆一層均勻的光刻膠薄膜。目前大多數(shù)電潤(rùn)濕器件所采用的方法是通過(guò)等離子體改性的方法，改變疏水絕緣層6’表面的親水性來(lái)使光刻膠更容易涂覆在其表面。如圖2所示，通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕機(jī)在低功率下如30~35W、5s條件下，在50 mTorr氧氣壓力、氧氣流量63sccm下轟擊33疏水絕緣層表面32使薄膜表面增加了含氧的親水性基團(tuán)，同時(shí)增加了表面的粗糙度如改性后疏水絕緣層表面34，進(jìn)而影響了表面的潤(rùn)濕性，前進(jìn)和后退接觸角都減小，如Teflon AF1600改性后前進(jìn)接觸角降為84±5°、后退接觸角將為28±2°，后退接觸角的變化更加明顯，所以表面改性后，接觸角滯后增大，表面粘附性增加，更加易于光刻膠在其表面成膜。等光刻膠成膜固化、光刻、顯影一系列流程完成之后，為了恢復(fù)改性后疏水絕緣層表面34的疏水性，需要通過(guò)高溫加熱35使絕緣層底層新鮮的氟樹(shù)脂材料36回流到表面，并將表面疏水性差的氟樹(shù)脂材料37回流到下面，同時(shí)高溫恢復(fù)表面的平整度來(lái)恢復(fù)疏水絕緣層38表面的疏水性。