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电润湿是利用外加电压改变液体和固体间的接触角从而实现液体控制的一种技术。基于电润湿的反射式显示技术具有低能耗、响应快以及色彩丰富等特点,被认为是未来可能被广泛应用的显示技术之一。电润湿不仅应用在显示方面,还在芯片实验室、微变焦透镜、微机电系统等方面得到广泛的应用,因此近年来它吸引了众多研究者的关注。 绝缘材料是电润湿显示器件关键材料之一,常用的是含氟聚合物,在器件中,它同时起到绝缘和疏水的双重作用,电润湿驱动电压的大小、电润湿饱和、电解、接触角滞后等都与绝缘层有很大关系。然而,传统的绝缘材料价格昂贵、成膜工艺不适用于大面积显示器件。另外,传统电润湿显示器件要经历绝缘层涂覆、表面改性、光刻等七个步骤,器件制备工艺复杂。因此,有必要针对新型的绝缘层材料和器件制备工艺开展研究。 论文首先介绍电润湿的原理、发展历史和相关应用,重点阐述电润湿在显示方面的潜在应用价值。针对现有电润湿技术在显示应用过程中面临的问题,提出本论文创新点:(1)丝网印刷制备大面积电润湿显示绝缘薄膜。(2)基于聚酰亚胺的材料非改性直接丝网印刷像素格制备电润湿显示器件。 具体地,重点结合丝网印刷工艺和新型材料特性,开展了以下研究工作: 1.对电润湿理论和传统电润湿显示器件的制备工艺进行探究,为开展工艺和材料的改进研究工作奠定基础。 2.针对传统氟化绝缘疏水层材料,利用丝网印刷涂覆工艺研究涂覆过程和薄膜材料性能。本工作中引入丝网印刷技术进行绝缘层的涂覆,克服了旋涂工艺原材料浪费严重、不适用于大尺寸显示屏制作的缺点。并从薄膜表面形貌、材料利用率、液滴电润湿效应和器件显示性能等方面与旋涂薄膜进行比较,各方面性能均无明显差别,薄膜和器件均具有良好的电润湿性能和可逆性,没有明显的差异。结果证明丝网印刷技术完全适用于电润湿显示器件绝缘薄膜的涂覆。针对多层绝缘层的可靠性更好,论文同时对基于丝网印刷的多层绝缘层结构和性能开展了研究。 3.采用新型聚酰亚胺类材料,利用同类材料的兼容性,对传统的电润湿显示器件制备工艺进行优化。疏水性聚硅氧烷酰亚胺和亲水性聚酰亚胺分别被用作疏水绝缘层和亲水像素格材料。聚硅氧烷酰亚胺制备疏水绝缘薄膜具有良好的电润湿性能,其电润湿显示器件具有良好电润湿可逆性;疏水性的聚硅氧烷酰亚胺和亲水的聚酰亚胺之间良好的兼容性,保证了两层之间具有良好的粘附性,因此可以通过印刷的方法来优化器件制备工艺,直接将像素格通过丝网印刷的方法打印在疏水层上。所制得的电润湿显示器件表现出良好的开关特性和相对较高的效率。与传统的方法相比,该方法有工艺简单、成本低、速度快并且适用于制备大面积显示器件等优点,是未来显示器件工艺的发展方向之一。