本實(shí)用新型涉及電潤濕顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種干濕分離的電潤濕顯示器件的填充設(shè)備。

背景技術(shù)：

所謂潤濕是指固體表面的一種流體被另一種流體所取代的過程。液體在固體表面能鋪展，固液接觸面有擴(kuò)大的趨勢，即液體對固體表面的附著力大于其內(nèi)聚力，就是潤濕。液體在固體表面不能鋪展，接觸面有收縮成球形的趨勢，就是不潤濕，不潤濕就是液體對固體表面的附著力小于其內(nèi)聚力。電潤濕顯示器件就是利用電潤濕原理通過施加電壓來改變電解質(zhì)溶液在疏水絕緣層表面的潤濕性從而帶動(dòng)另外一種非極性溶劑的收縮和鋪展?fàn)顟B(tài)來實(shí)現(xiàn)顯示的效果。電潤濕顯示技術(shù)最早由Robert A.Hayes等人實(shí)用新型并于2003年將其發(fā)表在Nature上。

如圖1所示，電潤濕器件的基本結(jié)構(gòu)由上下兩個(gè)基板以及兩個(gè)基板相對形成的密封腔中填充的兩種不互溶的極性溶液4和非極性溶液5組成，下基板包含結(jié)構(gòu)有下支撐板9、第一電極8、疏水絕緣層(或在表面涂覆疏水材料的絕緣層)7、像素墻6。上基板包含結(jié)構(gòu)有上支撐板1、第二電極2、密封膠3。像素墻6之間的區(qū)域?yàn)轱@示區(qū)域，像素墻6材料的疏水性低于疏水絕緣層7的疏水性，并且像素墻6對于極性溶液4和非極性溶液5在其表面的潤濕性不同，極性溶液4在像素墻6表面的潤濕性更好，這樣就可以控制非極性溶液5填充在每個(gè)像素格內(nèi)并且由于像素墻6的親水性將每個(gè)像素中的非極性溶液5隔斷開。

由于電潤濕顯示器件中存在著極性溶液4和非極性溶液5兩種液體，并且兩種液體不互溶。這一特殊結(jié)構(gòu)造成了液晶顯示器的真空灌注方法和ODF均不適用于電潤濕器件的液體材料填充。目前電潤濕顯示器件的主要填充方法有Liquavista分液填充法、辛辛那提大學(xué)的豎直浸入式填充法等。

Liquavista分液填充法是在極性電解質(zhì)溶液環(huán)境下進(jìn)行非極性溶液的填充，將做好像素結(jié)構(gòu)的下基板置于極性電解質(zhì)溶液環(huán)境下，非極性溶液的填充使用一種具有分液結(jié)構(gòu)的設(shè)備，該設(shè)備的主要部分是一個(gè)凹槽，凹槽的頂端連接有注氣通道和注液通道，具體結(jié)構(gòu)類似于狹縫涂布，該設(shè)備由硬質(zhì)的有機(jī)玻璃材料制的，該設(shè)備凹槽的開口面向基板，凹槽長度視顯示面板的寬度而定，凹槽寬度一般為0.1-0.2mm。非極性溶液填充時(shí)將該設(shè)備置于極性電解質(zhì)溶液環(huán)境下并保持與下基板間距在100μm。填充前先通過注氣口注入空氣到凹槽形成穩(wěn)定的氣泡，并且氣泡與下基板相接觸。然后通過注液通道注入非極性液體到凹槽內(nèi)，非極性溶液沿氣泡邊緣分布。然后控制該分液設(shè)備往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)非極性溶液的填充。Liquavista分液填充法是通過調(diào)節(jié)凹槽內(nèi)氣泡和非極性溶液的比例來實(shí)現(xiàn)均勻的填充。此方法的填充關(guān)鍵在于凹槽內(nèi)氣泡移動(dòng)過程中將像素格內(nèi)殘留氣泡帶走的同時(shí)非極性溶液填充代替氣泡的位置填充到像素格內(nèi)。因此氣泡和非極性溶液在凹槽內(nèi)的連續(xù)性和均勻性對于器件的填充起著至關(guān)重要的作用，如果凹槽內(nèi)氣泡不完整，就會(huì)造成部分像素格內(nèi)殘余氣泡無法去除因而非極性溶液無法填充進(jìn)去。如果凹槽內(nèi)非極性溶液分布不完整，就會(huì)造成像素格內(nèi)氣泡被去除的同時(shí)極性電解質(zhì)溶液取代氣泡位置而造成像素格失效。因此此方法只能針對于小尺寸電潤濕顯示器件。除此之外，分液器的最佳運(yùn)動(dòng)速度為1μm/s，填充速度慢，難易批量生產(chǎn)。且Liquavista 自組裝填充法需要精確的控制油墨的量，否則會(huì)因?yàn)樘畛渲杏湍康牟煌斐娠@示器件不同區(qū)域的油墨填充不均勻性，同時(shí)需在電解質(zhì)溶液中維持穩(wěn)定的氣體-油墨界面，工藝難度較高。

辛辛那提大學(xué)豎直浸入法是將極性電解質(zhì)溶液裝入一個(gè)合適的容器中，容器尺寸和極性電解質(zhì)溶液高度要足夠整個(gè)基板完全浸入。然后加入非極性溶液在極性電解質(zhì)溶液上形成相當(dāng)于幾個(gè)像素大小厚度的非極性溶液層，將下基板豎直固定在浸涂機(jī)上，以0.5mm/s的速度將下基板豎直插入容器中，基于疏水絕緣層的憎水性非極性溶液會(huì)平鋪在像素底部形成均勻的非極性溶液層。當(dāng)下基板穿過容器中的非極性溶液層時(shí)由于像素墻是親水性的，會(huì)阻斷非極性溶液在基板上的連續(xù)性，從而形成一個(gè)一個(gè)填充了非極性溶液的像素點(diǎn)。辛辛那提大學(xué)垂直浸入法，該方法因?yàn)橐谌萜髦行纬梢粚雍穸裙潭ǖ挠湍?，因此油墨的需求量較大并且油墨量的控制需要很精確，同時(shí)由于油墨溶劑的揮發(fā)性，無法保證油墨的濃度在填充過程中的一致性，難以準(zhǔn)確控制油墨在像素結(jié)構(gòu)中的填充量，同時(shí)該方法填充速度在0.5mm/s，填充速度較慢。

上述常見電濕潤顯示器件的填充方法全部要求在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行，填充刀頭等部件制造工藝比較復(fù)雜，需在一種電解質(zhì)溶液中穩(wěn)定空氣-油墨兩相界面，難以精確穩(wěn)定的控制。而且這些現(xiàn)有電濕潤顯示器件在填充時(shí)主要面臨以下問題：填充速度慢、均勻性差、浪費(fèi)油墨多、填充要求在電解質(zhì)溶液環(huán)境中進(jìn)行填充，受電解液液面波動(dòng)影響，操作困難，不利于大量生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種干濕分離的電潤濕顯示器件的填充設(shè)備。

本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型提供了一種電潤濕顯示器件的填充設(shè)備，包括圍堰和設(shè)于圍堰內(nèi)的刮刀，所述刮刀的內(nèi)部設(shè)有注液通道，所述刮刀可沿一方向來回移動(dòng)，在移動(dòng)過程中所述刮刀的兩端與圍堰相對的兩個(gè)內(nèi)側(cè)壁形成動(dòng)態(tài)密封，在刮刀的一側(cè)形成一四周密封的填充區(qū)域。

在一些具體的實(shí)施方式中，所述刮刀的底部向上凹形成一儲(chǔ)油槽，所述儲(chǔ)油槽與注液通道相通，所述儲(chǔ)油槽沿所述刮刀的長度方向延伸。

在另一些具體的實(shí)施方式中，所述注液通道延伸至所述刮刀的底部。

在另一些具體的實(shí)施方式中，所述刮刀的底部設(shè)有多個(gè)微型打印頭，所述微型打印頭與注液通道相通。

在一些具體的實(shí)施方式中，所述刮刀的兩端設(shè)有密封條，所述密封條與所述圍堰的內(nèi)側(cè)壁接觸，所述密封條的底部與所述圍堰的底部齊平。

在另一些具體的實(shí)施方式中，在所述圍堰相對的兩個(gè)內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有長條狀密封條，所述長條狀密封條的底部與所述圍堰齊平，在所述刮刀移動(dòng)過程中，所述刮刀的兩端保持與所述長條狀密封條接觸。

在另一些具體的實(shí)施方式中，在所述圍堰相對的兩個(gè)內(nèi)側(cè)壁上涂覆有不溶于水的密封材料，在所述刮刀移動(dòng)過程中，所述刮刀的兩端保持與所述密封材料接觸。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型提供了一種干濕分離的電潤濕顯示器件的填充設(shè)備，包括圍堰和設(shè)于圍堰內(nèi)的刮刀，刮刀的內(nèi)部設(shè)有注液通道，所述刮刀可沿一方向來回移動(dòng)，在移動(dòng)過程中所述刮刀的兩端與圍堰相對的兩個(gè)內(nèi)側(cè)壁形成動(dòng)態(tài)密封，在刮刀的一側(cè)形成一四周密封的填充區(qū)域，將圍堰設(shè)于具有像素格結(jié)構(gòu)的下基板上，采用內(nèi)部具有注液通道的刮刀向像素格內(nèi)填充非極性溶液，刮刀與圍堰在刮刀一側(cè)形成一四周密封的填充空間，向該填充空間灌注極性溶液，極性溶液對填充的非極性溶液進(jìn)行瞬時(shí)覆蓋。該填充設(shè)備提供了一種新型的電潤濕顯示器件的填充方法，首先在空氣中向電潤濕顯示器件下基板上的像素格內(nèi)填充非極性溶液；再在向像素格內(nèi)填充完非極性溶液后，填充極性溶液將填充的非極性溶液立刻覆蓋，通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在空氣中直接填充非極性溶液與在極性溶液中填充非極性溶液相比，其填充均勻度更好，其操作和控制更為容易。Liquavista分液填充法需要通過控制氣泡和非極性溶液的比例來實(shí)現(xiàn)均勻填充，填充速度低，并且極易有殘留氣泡殘留在像素格內(nèi)造成器件壞點(diǎn)的產(chǎn)生。而本實(shí)用新型中的非極性溶液的填充直接發(fā)生在空氣環(huán)境中，而極性溶液極從已填充非極性溶液的像素格一側(cè)填充，很容易填充并且不會(huì)有氣泡殘留。采用本實(shí)用新型的填充設(shè)備填充速度可達(dá)6cm/s，填充效率高，適合電潤濕顯示器件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。辛辛那提大學(xué)豎直填充法和 Liquavista自組裝填充法均需要大量極性電解質(zhì)溶液，如果采用離子液體作為極性電解質(zhì)溶液，損耗率過高，填充成本較高，而采用本實(shí)用新型所述填充方法極性電解質(zhì)溶液消耗量大大減少，可以使得采用價(jià)格較高的離子液體作為極性電解質(zhì)溶液的電潤濕顯示器件的成本降低，使得離子液體用于電潤濕顯示器件成為可能。

附圖說明

圖1為電潤濕顯示器件的截面圖。

圖2為電潤濕顯示器件的填充過程示意圖。

圖3為填充過程中電潤濕顯示器件的俯視圖。

圖4為實(shí)施例1中刮刀的主視圖。

圖5為實(shí)施例1中刮刀的左視圖。

圖6為實(shí)施例2中刮刀的主視圖。

圖7為實(shí)施例2中刮刀的左視圖。

圖8為實(shí)施例3中刮刀的局部的主視圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

參照圖2，圖2為電潤濕顯示器件的填充過程示意圖，本實(shí)用新型提供了一種電潤濕顯示器件的填充方法，包括以下步驟：在空氣中向電潤濕顯示器件下基板上的像素格內(nèi)填充非極性溶液；在向像素格內(nèi)填充完非極性溶液后，填充極性溶液將填充的非極性溶液立刻覆蓋。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在空氣中采用內(nèi)部設(shè)有注液通道11的刮刀10沿像素格的縱向地向一列列像素格內(nèi)填充非極性溶液5，如圖2中b所示，所述刮刀10沿像素格的橫向移動(dòng)，控制所述刮刀10勻速運(yùn)動(dòng)，速度范圍為0.5-0.6cm/s，保持所述刮刀10內(nèi)的注液通道11向像素格內(nèi)填充非極性溶液5的速度均勻一致。完成各列像素格內(nèi)的非極性溶液5的填充；向刮刀10 的已填充完非極性溶液5的一側(cè)填充極性溶液4，在刮刀10的移動(dòng)過程中，極性溶液4會(huì)將填充的非極性溶液5立刻覆蓋，通過控制極性溶液4的灌注速度，根據(jù)刮刀10的移動(dòng)速度調(diào)控，保證已填充完非極性溶液5的一側(cè)的極性溶液4的液面高度保持一致，采用這種填充方式，通過控制極性溶液4的灌注速度和刮刀10的移動(dòng)速度，能夠很容易地控制極性溶液4的液面穩(wěn)定，能夠很好地避免極性溶液4的液面波動(dòng)造成的非極性溶液5填充不均勻現(xiàn)象。

傳統(tǒng)的填充方法極易受到極性溶液的振動(dòng)而造成不同像素格內(nèi)的非極性溶液填充不均勻，同時(shí)傳統(tǒng)填充方法在填充過程中液面上的以及三相界面線上的非極性溶液體積很難精確控制，也會(huì)造成不同區(qū)域的非極性溶液填充不均勻。而本實(shí)用新型中的非極性溶液的體積可通過填充刀頭精確控制，因此填充區(qū)域內(nèi)的非極性溶液厚度均勻。相對于傳統(tǒng)的填充方法，非極性溶液填充到像素格內(nèi)完全通過疏水絕緣層對于非極性溶液的吸附性，因此像素格內(nèi)的非極性溶液的厚度很大程度取決于疏水絕緣層的性質(zhì)，因此厚度不可調(diào)。但是本實(shí)用新型中的非極性溶液的填充厚度可以根據(jù)填充間距和涂布速度實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的厚度可控性。

從圖2中還可以看到，本實(shí)用新型還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述的電潤濕顯示器件的填充方法的填充設(shè)備，包括圍堰15和設(shè)于圍堰15內(nèi)的刮刀10，所述刮刀10的內(nèi)部設(shè)有注液通道11，所述刮刀10可沿一方向來回移動(dòng)，在移動(dòng)過程中所述刮刀10的兩端與圍堰15相對的兩個(gè)內(nèi)側(cè)壁形成動(dòng)態(tài)密封，在刮刀10的一側(cè)形成一四周密封的填充區(qū)域。將所述圍堰15置于具有像素墻6的下支撐板9上，所述圍堰15可以是四周密封的一個(gè)圍堰，也可以是一側(cè)開口其余方向密封的圍堰。在本實(shí)施例中，下支撐板9置于工作平臺(tái)17上，所述圍堰15是四周密封的方形圍堰，所述圍堰15圍在所述像素墻6的外圍，在本實(shí)施例中，所述圍堰15與所述下支撐板9接觸面上設(shè)有連通或斷續(xù)的真空溝槽16，工作平臺(tái)17上有真空吸附裝置18，通過抽真空將所述圍堰15吸附在所述下支撐板9上面，實(shí)現(xiàn)所述圍堰15的底部與所述下支撐板 9之間的密封，在其他的實(shí)施方式中，也可以是通過壓力裝置將所述圍堰15壓在所述下支撐板9上的，也可以通過密封膠將所述圍堰15粘合固定在所述下支撐板9上。所述刮刀10的兩端始終保持與所述圍堰15相對的兩個(gè)內(nèi)側(cè)壁形成動(dòng)態(tài)密封，即可在刮刀10前進(jìn)方向的反側(cè)形成一四周密封的填充區(qū)域，即如圖2中所示在刮刀10的左側(cè)形成一四周密封的填充區(qū)域，控制所述刮刀10與所述像素墻6頂部直接的間距，在填充非極性溶液5的過程中，所述刮刀 10與所述圍堰15在刮刀10前進(jìn)方向的反側(cè)形成一密封的填充空間。在向像素格內(nèi)填充非極性溶液5的同時(shí)，采用極性溶液添加裝置13向該填充空間填充極性溶液4，在向像素格內(nèi)填充完非極性溶液后，填充極性溶液4將填充的非極性溶液5立刻覆蓋。

從圖2中a、b、c可以看到，隨著刮刀10沿著移動(dòng)方向19不斷右移，須控制左側(cè)的填充區(qū)域內(nèi)極性溶液4的液面保持一致，避免極性溶液4的液面波動(dòng)影響非極性溶液5的填充，以保證非極性溶液5的均勻填充。參照圖2中c，可看到在完成了非極性溶液5和極性溶液4 的填充后，可以將帶有密封膠3的上支撐板1以一定角度置入極性溶液4中，進(jìn)行上下基板的對位貼合，完成了電潤濕顯示器件的封裝過程。如果所述圍堰15為四周密封的圍堰，可以在完成非極性溶液5和極性溶液4的填充后，抬起所述刮刀10進(jìn)行上下基板的封裝，如果所述圍堰15為一側(cè)開口其余方向密封的圍堰，可以仍然保持所述刮刀10與所述圍堰15形成一個(gè)密閉的填充空間，直接在所述刮刀10的左側(cè)進(jìn)行上下基板的封裝。

參照圖3，圖3為填充過程中電潤濕顯示器件的俯視圖，可以看到所述圍堰15為四周密封的方形圍堰，所述圍堰15圍在所述像素墻6的外圍，所述刮刀10的兩端與圍堰15相對的兩個(gè)內(nèi)側(cè)壁形成動(dòng)態(tài)密封，在刮刀10的一側(cè)形成一四周密封的填充區(qū)域。所述刮刀10沿移動(dòng)方向19移動(dòng)，即沿像素格的橫向移動(dòng)，在空氣中沿像素格的縱向地向一列列像素格內(nèi)填充非極性溶液5。

參照圖4，圖4為實(shí)施例1中刮刀的主視圖，所述刮刀10的底部向上凹形成一儲(chǔ)油槽12，所述儲(chǔ)油槽12與注液通道11相通，所述儲(chǔ)油槽12沿所述刮刀10的長度方向延伸，所述儲(chǔ)油槽12的長度取決于所述下支撐板9的顯示區(qū)域?qū)挾取Ｋ龉蔚?0可由硬質(zhì)有機(jī)玻璃、聚碳酸酯等有機(jī)材料或鋁合金、不銹鋼材料等金屬材料制成。所述刮刀10的兩端鑲嵌有密封條 21，所述密封條21與所述圍堰15的內(nèi)側(cè)壁接觸，所述密封條21與所述圍堰15的內(nèi)側(cè)壁的距離為0，所述密封條21的底部與所述圍堰15的底部齊平。所述密封條21的頂部不能低于填充過程中極性溶液4的高度。所述密封條21的材質(zhì)可選聚氨酯橡膠或硅橡膠等。密封條 21的橫截面形狀可為方形的或圓柱形的，具有相同功能的密封條均可。

參照圖5，圖5為實(shí)施例1中刮刀的左視圖，所述儲(chǔ)油槽12的橫截面可為矩形或弧形等等，通過注液通道11將非極性溶液5注入到儲(chǔ)油槽12內(nèi)并填充滿儲(chǔ)油槽12，所述非極性溶液5在所述儲(chǔ)油槽12內(nèi)部鋪展，儲(chǔ)油槽12內(nèi)的非極性溶液5與像素墻6相接觸，刮刀10底部與像素墻6頂端的填充間距14可控制在10-300μm。

實(shí)施例2：

參照圖6-7，本實(shí)施例中還提供了一種電潤濕顯示器件的填充設(shè)備，與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：在所述圍堰15相對的兩個(gè)內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有長條狀密封條22，所述長條狀密封條22的底部與所述圍堰15齊平，所述長條狀密封條22的頂部不能低于填充過程中極性溶液 4的高度。在所述刮刀10移動(dòng)過程中，所述刮刀10的兩端保持與所述長條狀密封條22接觸，因此長條狀密封條22與刮刀10左右兩側(cè)的間距為零。長條狀密封條22的橫截面形狀可為方形或圓弧形以及其他多邊形，刮刀10的左右兩側(cè)需處理成可與其橫截面形狀完全契合的結(jié)構(gòu)。所述長條狀密封條22貫穿整個(gè)所述圍堰15的內(nèi)側(cè)壁的長度方向。長條狀密封條22的材料可選聚氨酯橡膠、硅橡膠等。所述刮刀10內(nèi)部僅設(shè)有注液通道11，所述注液通道11貫穿所述刮刀10的底部，所述注液通道11沿所述刮刀10的長度方向延伸。刮刀10與像素墻6 頂端的填充間距控制在10-100μm內(nèi)。

實(shí)施例3：

參照圖8，本實(shí)施例中還提供了一種電潤濕顯示器件的填充設(shè)備，與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：所述刮刀10的底部設(shè)有多個(gè)微型打印頭23，所述微型打印頭23與注液通道相通，圖中未示出注液通道。每個(gè)像素格可對應(yīng)多個(gè)微型打印頭23，通過程序控制可將非極性溶液5直接填充在像素格內(nèi)，微型打印頭23與像素墻6頂端的填充間距可控制在10-75μm。這種由陣列式微型打印頭23組成的刮刀10可以根據(jù)需求填充不同顏色的非極性溶液5到像素格內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)全彩色顯示。在所述圍堰15相對的兩個(gè)內(nèi)側(cè)壁上涂覆有不溶于水的密封材料，在所述刮刀10移動(dòng)過程中，所述刮刀10的兩端保持與所述密封材料接觸。所述密封材料可為凡士林或密封硅脂等高粘度密封材料。