技术领域
[0001] 本
发明具体涉及一种采用Parylene为主要介质及封装材料制成的基于电润湿原理的被动式柔性显示结构。
背景技术
[0002] 电润湿显示技术主要应用了电润湿原理，其基本的物理过程大致如下：首先形成气-液-固或液-液-固的三相
接触，这时由于表面张
力的作用使得与绝缘固体
薄膜相接触的液滴的表面产生弯曲并形成接触线，定义此时两个面在接触线处的法线(两个面均取指向外侧的法线)夹
角为接触角；之后对液体及绝缘薄膜的另一侧的
电极板间加上特定大小的
电压从而产生
电场，由此来改变液滴在固体表面所形成的接触角，这被称之为介质层上的电润湿现象(EWOD)。利用电润湿显示技术可以对入射光的透射、反射进行选择性很高的控制，这使得电润湿显示技术可以实现高
对比度及画面
质量的被动式显示。与此同时，电润湿显示技术还具有静态功耗低、响应速度快等优点，这些优点是其与当前常见被动式显示技术相比所展现出的最突出的优点。所述被动式显示技术是指显示单元本身不发光，需要额外引入其他
光源才能正常显示的显示技术。
[0003] 可折叠、可卷曲的柔性显示技术与透明显示、镜面显示等显示技术一起被认为是未来显示技术的一个重要的发展方向。柔性显示技术的主要技术优势在于轻便、超薄、可卷曲折叠，预计可以在移动便携设备领域广泛应用。目前，柔性显示技术产业化的主要方向是柔性OLED显示。这种
柔性显示器具有自发光、
亮度/对比度高、
色域较广、无漏光等优点。但是对于主要
定位于移动便携应用的柔性显示设备而言，OLED显示技术的高功耗、室外显示质量较室内下降明显等缺点是制约其在这个领域发展的潜在因素。电润湿显示技术由于其具有适用于被动式显示的特性，使得其相比OLED显示有更适合室外使用、静态功耗较低的优点，因此柔性电润湿显示更符合移动便携设备显示的基本需要，故其有可能成为柔性显示的一种高性能解决方案。
[0004] 目前有关电润湿显示技术的研究与发明数量较多、出现/更新
频率快，显示该领域正受到业界较多的关注。比较有代表性的技术发明有：美国
专利US009151946B2提出了一种面向电润湿显示技术的侧墙结构，这使得显示单元被逐一分隔开，大大减少了不同显示单元之间可能产生的干扰，极大地推进了高
密度、高集成度电润湿显示技术的发展；美国专利US009097888B2提出了一种基于滤光片实现的彩色电润湿显示技术，其技术细节为：在电润湿显示装置中加入不同
颜色的彩色滤光片提供彩色显示的基色，引入控制灰度的电润湿单元作为不同颜色显示单元的
色度开关，并且申明了液滴应为黑色液滴。相较于直接控制多种颜色液滴来实现彩色电润湿显示的传统技术路线，此项专利的优势在于工艺相对复杂的电润湿层仅需要加注单一种类的液滴和一种包裹液滴的液体环境即可，极大的减少了工艺的复杂程度。此外，这种显示技术的关态为纯黑色，可以实现对比度很高的彩色显示，相比之下传统的实现方式关态为基底颜色，这对于依靠外界自然光源的被动式显示器而言无疑是很大的
缺陷。
[0005] 目前电润湿显示技术存在的问题主要是：其一，通过自组装的方式将液体准确的加入到电润湿显示单元中是目前电润湿显示技术亟待解决的难题，缺少自组织加液手段将直接导致电润湿显示技术的大规模集成难以实现，严重影响电润湿显示技术的显示性能、显示密度；其二，目前已经实现的电润湿显示技术主要是基于玻璃
基板实现的，其中包括在玻璃板上制备的底层结构和用于密封的玻璃板，这导致目前的电润湿技术很少能够实现柔性显示并且密封不严、显示单元间连通泄露的问题也难以得到很好的解决。
发明内容
[0006] 本发明主要提供一种以Parylene为
电介质层及封装材料的电润湿显示装置及相应的制造方法，以期实现超薄、超轻便、可弯折的柔性电润湿显示机制，并解决目前已有的电润湿显示器件存在的密封问题。针对上述第一种问题，本发明采用将顶层电极图形化并直接置于介质层之上的方式来解决这种问题，通过金属电极与Parylene介质层表面的亲疏
水性差异来自组织的加液；针对上述第二种问题，本发明采用以Parylene为器件介质层及密封层，实现超薄、超轻便的柔性显示，并且应用淀积(CVD)Parylene密封层的方式来解决目前较为常见的密封问题。
[0007] 本发明采用的技术方案如下：
[0008] 一种柔性电润湿显示装置，包括若干顶电极、若干底电极和位于顶电极与底电极之间的柔性介质层；在顶电极上设有用于分隔各显示单元的
侧壁，在各显示单元的腔室内填充有两种互不相溶的液体，其中中有且只有一种液体导电；在柔性介质层与底电极之间设有彩色滤光片；在各显示单元外部设有柔性密封层。
[0009] 进一步地，所述柔性介质层和所述柔性密封层优选采用Parylene材料。采用Parylene材料的好处是：用Parylene制备的薄膜厚度可控且非常均匀、有优异的电绝缘性和防护性。此外Parylene是一种在微
电子业界获得广泛应用的材料，拥有全套成熟的工艺体系作为
支撑，有利于本方案的显示技术的实现。同时，SU8
光刻胶也可作为所述柔性介质层的备选材料，其在制备的便易性及易于加工方面有具有优势。
[0010] 进一步地，所述侧壁可以采用Parylene材料，也可以采用其它材料，如SU8材料。
[0011] 进一步地，所述两种互不相溶的液体可以是正十二烷和1-烷基-3-甲基咪唑、
硅油和1-烷基吡啶等。
[0012] 进一步地，所述顶电极作为所有显示单元的地线，所述底电极与控制
电路相连。
[0013] 进一步地，各顶电极和各底电极呈特定的图形结构。比如，各底电极为对应于电润湿显示单元的彼此分隔的矩形；各顶电极为十字网格形状。
[0014] 一种制备上述柔性电润湿显示装置的方法，其步骤包括：
[0015] 1)在玻璃基板上溅射、
蒸发百纳米量级的金属，并对其进行光刻，形成特定图形的金属电极，作为底电极；
[0016] 2)在底电极上悬涂彩色光刻胶，并用光刻显影的方法定义每个显示单元所对应的特定颜色的光刻胶，形成RGB滤光片阵列；
[0017] 3)在滤光片上淀积形成Parylene薄膜，作为器件的介质层；
[0018] 4)在介质层上溅射、蒸发形成百纳米量级的金属薄膜，并对其进行光刻，形成特定图形的金属电极，作为顶电极；
[0019] 5)在顶电极上制备侧壁，用于分隔各显示单元；
[0020] 6)用沾湿和浸润的方法在各显示单元中加注两种互不相溶的液体，其中有且只有一种液体导电；
[0021] 7)采用淀积Parylene的方式对器件进行密封；
[0022] 8)通过
刻蚀玻璃的方法将薄膜器件从玻璃基板上释放。
[0023] 与
现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0024] 1)籍由本发明所述的电润湿显示技术可以实现超薄、超轻便、柔性显示，其中显示器件层的特征厚度在百微米数量级，并可以实现
曲率半径小于屏幕尺寸的柔性显示；
[0025] 2)具有
密封性好、功耗低的优点，是未来移动便携设备显示的一套成熟可行的解决方案；
[0026] 3)制备过程中只涉及底面一种基板，这样的设计可以降低加工过程中特别是基板对准的工艺复杂度，更易于实现；同时也使得本器件具有密封性好无
泄漏问题的优点；
[0027] 4)可以同时采用依靠漫反射的显示方案及由
背光提供光源的显示方案，这使得本装置具有非常广泛的应用空间。
附图说明
[0028] 图1是采用本发明的电极排布方式所构成的被动式柔性电润湿显示器件结构图。
[0029] 图2是顶电极的边缘为直线的十字网格形结构示意图。
[0030] 图3是顶电极的边缘为锯齿形的十字网格形结构示意图。
具体实施方式
[0031] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体
实施例和附图，对本发明做进一步说明。
[0032] 本实施例的被动式柔性电润湿显示装置，其具体结构如图1所示。其中1为柔性薄膜基底；2为实现彩色显示所用的滤光片(可选)，其材料可以为但不限于彩色光刻胶；3是用以密封液滴单元的盖板，其制作方法为淀积Parylene薄膜；4和9是用来形成电场的金属电极，其中顶电极9共地，底电极4与控制电路相连接；5为Parylene介质层；6为分隔各显示单元的侧壁；7和8代表两种互不相溶的液体，其中有且只有一种液体导电。
[0033] 上述被动式柔性电润湿显示器件的工作原理是：不加电压时，液体8在介质层表面会形成接触角较大的液滴(60度以上)，此时器件处于透光率最大的状态，同时器件显示的颜色为与滤光片相同的颜色；当底电极上施加一电压U时，由于电润湿现象液滴8在介质层表面的接触角会明显地减小，透光率也会随之减小直至降低为0，此时显示为黑色；通过控制电压U的取值，可以使得器件以不同的透光率工作。通过这种方式加上RGB三种滤光片的排列实现具有灰阶的彩色显示功能。
[0034] 上述被动式柔性电润湿显示器件，可以经由如下的加工方法实现：
[0035] 1.采用PVD的方法在玻璃基板上溅射、蒸发百纳米量级的金属，作为器件的底电极4。
[0036] 2.对底电极4进行光刻，形成特定图形的金属电极。具体的图形结构为对应于电润湿显示单元的彼此分隔的矩形。
[0037] 3.在已经形成的金属底电极上悬涂彩色光刻胶，并用光刻显影的方法定义每个单元所对应的特定颜色的光刻胶，形成RGB滤光片阵列2。
[0038] 4.在此
基础上采用CVD的方法淀积形成厚度10um左右的Parylene薄膜，作为器件的介质层5。
[0039] 5.采用PVD的方法在介质层5上溅射、蒸发形成百纳米量级的金属薄膜，作为器件的顶电极9。
[0040] 6.对顶电极9进行光刻，形成特定图形的金属电极。具体的图形结构为十字网格，其中十字网络的边缘可以为直线(如图2所示)或锯齿形(如图3所示)。此层金属顶电极构成器件的地线。
[0041] 7.在顶电极9上，利用CVD/
旋涂的方法生成Parylene或SU8薄膜，厚度控制为50um。
[0042] 8.对Parylene或SU8薄膜进行光刻，定义特定的图形。具体的图形结构为与步骤6所定义的结构相似的十字网格，不同之处在于此层网格的线宽略小于步骤6所定义的结构。此层薄膜经光刻形成目标器件的侧壁6。侧壁6用于分隔各显示单元，其宽度可为2微米到20微米之间的任意尺寸，侧壁6的深宽比范围为0.5至3。
[0043] 9.用沾湿+浸润的方法依次对器件加注液体8、液体7两种液体。所述沾湿+浸润的方法是：首先将制成的器件浸没于易溶解于水的导电的
离子液体8中后取出，此时由于顶电极由于与柔性介质层之间的亲疏水性差异产生液滴沾湿现象，之后将整个器件浸于与液体8不相溶且不导电的液体7中，形成如图1所示的两种液体分布。两种互不相溶的液体可以是正十二烷和1-烷基-3-甲基咪唑、硅油和1-烷基吡啶等，其中1-烷基-3-甲基咪唑、1-烷基吡啶作为液体8，正十二烷、硅油作为液体7。
[0044] 10.在器件中实现的液滴分布具有如下特征：不加电时液体8的静态接触角不小于60度，加电后的动态接触角的极小值不大于20度。
[0045] 11.对器件进行密封：采用低压条件下CVD淀积Parylene的方式对器件进行密封。
[0046] 12.通过刻蚀玻璃的方法将薄膜器件从衬底上释放。至此已经完全形成了显示单元的基本结构。
[0047] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以
权利要求书所述为准。
