一种基于电场诱导聚合物形成微杯结构的制备方法

本发明涉及显示，具体涉及一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法。

背景技术：

1、电子纸是一种应用新型显示技术的柔性显示器件，其与传统纸张或平面显示相比，具有高分辨率、高对比度、低功耗、双稳态等优点，在市场上有广泛的应用前景，其低功耗双稳态的特点是一个重点技术特征，不仅可以应用于户外广告牌、可穿戴设备显示器，甚至在医疗卫生或者军事领域中都拥有着广阔的应用前景。目前，制作微杯型电子纸的工艺有掩模光刻法(us 6753067)、机械压印法(us 6672921)，掩模光刻法工艺过程包括涂布成膜、覆盖掩模曝光、显影得微结构，最后固化，然而此过程无法大规模生产且所需要用的溶剂太多，步骤繁琐。机械压印法工艺过程包括压印模具的制备、压印以及脱模，该工艺过程是基于精密模具的基础之上，如果要控制微杯的形貌与大小则要重新制作模板。并且在脱模的过程中微杯和模具会有破碎或者变形的现象。因此发明一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法非常有益。

技术实现思路

1、本发明就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法，该方法操作简单、效率高，解决了传统机械压印脱模难，脱模过程中模板及微杯易损坏以及掩模光刻法步骤繁琐，无法大规模生产的问题。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种电场诱导聚合物形成微杯的制造方法，包括以下步骤：

3、步骤1：将具有微杯结构的诱导模板作为上电极，可以通过激光刻蚀工艺在ito导电玻璃上加工出所需的微杯阵列图形结构，以正六边形结构为例，采用光刻蚀工艺在导电ito玻璃上制作正六边形微孔阵列,并将其作为上电极，正六边形边长l1＝10～100μm，正六边形两两之间的间隙l2＝1～50μm；采用上述尺寸结构，做出的微杯结构面积大，光线反射量多。电子纸的分辨率和微杯的尺寸成反比关系，微杯尺寸越小，分辨率越高。当微杯的尺寸大于100微米以后，它的分辨率会降到200dpi以下。显示效果不好，因此要尽量控制在100微米以下。

4、步骤2：制备聚合物材料薄膜，先配制聚合物材料溶液，通过静置的方法去除聚合物材料溶液中的气泡，将所配的溶液放置在夹具中，用500μm制备器在衬底上刮涂成膜；

5、步骤3：通过电场诱导聚合物成型，将诱导模板作为上电极，覆盖与涂有聚合物的衬底的上方形成一对平行电极，用绝缘支柱支撑使得上下极板保持一定距离，用导电胶带或者导电铜箔连接上下导电极板并使用交流电源进行通电，调节电场的大小持续一段时间直至成型的过程结束；

6、步骤4：固化聚合物，通过保持电压为0或不变的条件下，根据聚合物材料的性质选择相应的固化方式，最终形成微杯阵列结构。所述的诱导模板结构化阵列图形为：正方形、正六边形、圆形、正三角形或者不规则三角形，优选为正六边形。

7、所述的聚合物为丙烯酸酯、聚氨酯，环氧化合物类聚合物的一种或多种，优选为pdms(聚二甲基硅氧烷)、noa65(紫外固化光学胶)，pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)。

8、所述的微杯阵列结构为：正方形、正六边形、圆形、正三角形或者不规则三角形

9、所述的衬底上的聚合物材料，其涂覆的厚度为5～200μm，优选为10～50μm。

10、所述的电场强度范围为200v/mm～800v/mm，频率为50hz～1000hz。

11、所述的上、下极板保持的距离d＝0.5～5mm,优选为0.5～1mm。

12、本发明突破了现有微杯制作工艺脱模时易造成模板与微杯容易损坏与变形的限制，得到的微杯阵列结构大小均匀。本发明所用的方法效率高、操作简单：采用非接触式空间电场诱导聚合物生长技术，通过诱导模板对聚合物施加电场使其生长成微杯结构；该工艺只需制作具有微杯结构的诱导模板，无需脱模过程。同时本发明不需要复杂的工艺以及操作，也不需要因模板损坏而重新根据尺寸大小制作模板，大大降低了成本，提高了效率，可适用于大批量生产。

技术特征：

1.一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法，它包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法，所述的步骤1中具有微杯结构的诱导模板其结构为正方形、正六边形、圆形、正三角形或者不规则三角形。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法，所述的诱导模板通过激光刻蚀工艺在导电ito玻璃上制备。

4.根据权利要求3所述的一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法，采用光刻蚀工艺在导电ito玻璃上制作正六边形微孔阵列,并将其作为上电极，正六边形边长l1＝10～100μm，正六边形两两之间的间隙l2＝1～50μm。

5.根据权利要求1所述的一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法，其特征在于：所述的步骤2中衬底上的聚合物材料，其涂覆的厚度为5～200μm，所述的聚合物为丙烯酸酯、聚氨酯，环氧化合物类聚合物的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法，其特征在于：所述的电极材料为金属或其它涂有导电物质的薄膜材料。

7.根据权利要求6所述的一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法，其特征在于：所述的电极材料为ito玻璃。

8.根据权利要求1所述的一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法，其特征在于：所述的步骤3中的电场强度范围为200v/mm～800v/mm，频率为50hz～1000hz，绝缘支柱为绝缘聚酰亚胺膜。

9.根据权利要求1所述的一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法，其特征在于：所述的步骤4中的微杯阵列结构为正方形、正六边形、圆形、正三角形或者不规则三角形。

技术总结本发明涉及一种基于电场诱导聚合物的微杯结构的制备方法。它包括以下步骤：步骤1：将具有微杯结构的诱导模板作为上电极；步骤2：先配制聚合物材料溶液，去除聚合物材料溶液中的气泡，将所配的溶液放置在夹具中，制备器在衬底上刮涂成膜；步骤3：将诱导模板作为上电极，覆盖与涂有聚合物的衬底的上方形成一对平行电极，用绝缘支柱支撑使得上下极板保持一段距离，用导电胶带或者导电铜箔连接上、下导电极板并使用交流电源进行通电，调节电场的大小持续一段时间直至成型的过程结束；步骤4：通过保持电压为0或不变的条件下，进行固化方式，最终形成微杯阵列结构。本发明解决了传统机械压印脱模难，无法大规模生产的问题。技术研发人员：刘学清,饶鑫,刘继延,贡晶晶,赵毅,陈嘉敏,何荣祥,肖标,陈风受保护的技术使用者：江汉大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15