基于ITO衬底的电润湿显示阵列的制备

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当今社会，显示技术的发展El新月异，在生产和生活中占有极其重要的地位↑几年电润湿(electroweting)显示技术被引入视线，其基本原理是利用电池制微小液滴在固体介质表面的接触角的变化而实现显示。相对于目前的主流技术，该技术具有较低的能耗、较大的可视角度、较高的对比度等优势。因此有不少科研机构或公司，例如台湾工研院、韩国三星公司等都对该技术进行了开拓性的工作￠于电润湿技术的优秀特性，本文尝试在ITO玻璃上制作简易的电润湿显示阵列，为以后进-步制作透射式电润湿设备做初步尝试。

1 电润湿显示的相关理论毫米量级液体微粒在固体介质表面的形态和接触角主要由液滴和固体的表面张力决定，重力的影 响可以忽略。而液滴与固体介质之外的环境，无论是气体还是其他不混溶的液体，这三者之间将 出现-个张力平衡来维持液滴的固定形态。当环境是气相时，可以用杨氏方程来表示张力平衡 ”：SL )， -)， COSUr如图1所示：I lz 协介聩 (s)l 寇泡擞图l液滴在固体介质表面的张力平衡图其中，7SL、7sv、7LV分别对应固液、固气、液气相之间的张力，0 是固液间接触角。当在底电极上加-层固体电介质时，相当于加了-个电容，在介质层上下加电压就会有充电而形成面电荷 。又有表示界面张力与面电荷密度的李普曼方程 J：旦 ： -odVo即面电荷密度，哟 外加电压。对该式积分得到方程：7SL(V))，sL(o)- 1. ·Z 厶 其中，，为介电层相对介电常数，z为介电层厚度，哟 外加偏压。联立上式与杨氏方程得：cosO cosO 二 r 2 Z 7L即为电润湿方程。当微小液滴的周围环境由气态变为不与其互溶的液体时，该方程也适用。

因此可知 ，将电压加至 电介质和液滴之间时，通过改变电压大小，就可改变液滴与衬底间的接触角大小，而俯视的效果即表现为液滴所占介质面积的大校当在亲油电介质表面加上-个毫米量级的栅格，再将-油滴加入到方形栅格中，油滴首先铺满栅格。当在衬底和油滴之上加电压后，油滴会随电压的增大而收缩至饱和，从而最大程度的露出底面衬底。当衬底是透明介质/I]ITO玻璃时，在底面加背光源可制成透射式显示单元，制作像素阵列即可制造透射式显示面板，即将图2(c)所示的收穑日期：2012-12-04作者简介：周思远 (1988-)，男，湖北宜昌人，硕士，研究方向为电润湿显示技术。

92 第35卷 第1期 2013-01(下)务l 匐 化- 个像素为基础组成整列即可。

(a)无电压时油滴在 (b)加电压后油滴收缩情形疏水介质上的浸润情形(c)为 (a)的俯视图 (d)为 (b)的俯视图图2实验示意图2 实验内容2.1材料选择将透明的ITO导电玻璃作为衬底。选择TeflonAF1600制作介电层薄膜，其具有光滑平整的特性和疏水亲油性 。选择SU.8负性光刻胶作为在介电层上制作栅格的材料，因为SU-8光刻胶具有-定的亲水、较大的宽高比I ，因此便于制作不同高度的栅格以试验其对油滴润湿效应的影响～透明的正十二烷作为润湿电介质的材料，用少量红色Red164染料对正十二烷进行染色。环氧树脂AB胶作为封装胶。

2。2 制作过程1)取得1 cmX lcm的ITO玻璃，用丙酮和去离子水对ITO玻璃表面进行清洗。

4)在热板上对旋涂光刻胶的ITO玻璃进行90C前烘10min，蒸发剩余溶液，并促进其分子进行交联反应以便曝光。

然后对光刻胶进行曝光，用波长365nm的紫外光进行接触式曝光，紫外光能量为8mW/cm ，时间10min，再用显影液显影3min，后用异丙醇清洗样品，最后氮气吹干样品。

5)过滤染料Red164，因为其中含有氧化产生的大颗粒杂质和极化分子，极化分子对电场的响应会影响油滴的收缩。

过滤的过程是首先对染料Red164真空干燥，然后将干燥的染料块溶入二氯甲烷，再用玻璃层析柱装入200目的硅胶，对染料溶液进行两到三次过滤。对过滤后的溶液真空干燥，将得到的固体以1 的质量分数溶入正十二烷。

6)采用自组装式灌油方法对样品的栅格进行灌油 ，先在水槽里的水面上加-层溶有染料的正十二烷。用镊子夹住样品，用胶带粘住镊子缓慢下放，使样品缓慢竖直穿过水面上的油层，这个过程中油滴会填满格子。最后将栅格面朝上浸泡在水里面。

7)水下封装：将环氧树脂胶涂在另-片ITO玻璃的导电面上形成-个框，覆盖到水下的样品上即可。

2.3样品测试如图3N示，将样品从水中取出，分别在上下ITO导电面上用导电银胶连上导线，缓慢增加电压或者将电压值在高电压值和低电压值之间跳变，通过显微镜在电脑上观察栅格中油滴收缩和舒张。

2)待ITO玻璃表面干燥后，在ITO玻璃的导电面上旋涂Teflon AF1600，转速2000rpm，时间60s，然后在干燥箱里200℃退火30min，这个退火过程-是促进Teflon表面的平整性，减少浸润油滴在其表面运动时的摩擦；二是因为Teflon薄膜具有-定的多孔性 ，在加电压的过程中这些孔洞会有漏电流产生而破坏样品 ，退火可促进分子间的致密度以减少孔洞，增加设备可重复性。

3)在Teflon表面旋涂SU-8光刻胶，转速为5000rpm，时间60s。

图3加直流电源测试实验分析样品连上电极后，缓慢增加电压至20V，不同第35卷 第1期 2013-01(下) [931