一種在疏水絕緣層表面制備涂膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在疏水絕緣層表面制備涂膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]疏水絕緣材料廣泛用于光電器件領(lǐng)域，如電潤濕顯示器件、微流控芯片等。疏水絕緣材料本身具有良好的疏水和絕緣等特性，因此用疏水絕緣材料制備成疏水絕緣層可以發(fā)揮其表面固有的特性。但正是由于疏水絕緣層表面的疏水特性，我們需要在其表面上進行工藝如涂膜時，由于疏水絕緣層的表面能低，比它表面能高的涂料很難在其表面上形成涂膜。
[0003]傳統(tǒng)的方法是對疏水絕緣層進行表面改性，如氧等離子體或紫外臭氧等方法處理疏水絕緣層表面，使其變成親水可涂覆，最后通過高溫?zé)峄亓鞯姆椒ㄊ蛊浠謴?fù)為疏水，但這些方法都是對表面進行過改性處理，對材料表面有一定的影響，很難保證其表面的疏水特性能夠完全恢復(fù)，因此影響了材料本身具有優(yōu)越的疏水特性，限制了它的應(yīng)用。
[0004]電潤濕作為一種微流體現(xiàn)象，已經(jīng)廣泛用于各種流體及光電領(lǐng)域中。電潤濕是指通過改變液滴與絕緣基板之間的電壓，來改變液滴在基板上的潤濕性，即改變接觸角，使液滴發(fā)生形變、位移的現(xiàn)象。
[0005]為解決在疏水絕緣材料表面涂膜的問題，本發(fā)明另辟蹊徑，利用電潤濕技術(shù)使疏水表面變得可潤濕，在潤濕的情況下進行涂膜，從而解決了疏水表面難涂膜的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用電潤濕技術(shù)在疏水絕緣層表面制備涂膜的方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的解決方案是:一種在疏水絕緣層表面制備涂膜的方法，包括以下步驟:
在基材上制備疏水絕緣層；
在疏水絕緣層上添加涂膜涂料，所述涂膜涂料包括導(dǎo)電涂料和非/弱導(dǎo)電性涂料；當(dāng)涂膜涂料為導(dǎo)電涂料時，直接將涂膜涂料添加到疏水絕緣層表面上；當(dāng)涂膜涂料為非/弱導(dǎo)電性涂料時，在涂膜涂料中添加導(dǎo)電物質(zhì)，使其導(dǎo)電，以便后續(xù)進行電潤濕處理；
進行電潤濕處理:在基材和涂膜涂料之間施加合適的電壓，利用電潤濕效應(yīng)，使疏水絕緣層表面變得可潤濕；
涂覆:通過涂覆工藝形成涂層，涂覆過程中保持基材與涂膜涂料之間的電壓。
[0008]作為優(yōu)選的實施例，所述的基材為ITO鍍層的基板、金屬鍍層的基板或TFT基板；所述的基板為玻璃、硅片、高分子薄膜、塑料薄膜、金屬板或塊。
[0009]作為優(yōu)選的實施例，所述疏水絕緣層是通過旋涂/印刷涂覆-烘烤工藝制備的。
[0010]作為優(yōu)選的實施例，所述疏水絕緣層表面的接觸角為90-160°。
[0011]作為優(yōu)選的實施例，所述疏水絕緣層的膜厚約為500-1500nm。
[0012]作為優(yōu)選的實施例，涂膜涂料的粘度在1-1000 mPa.S。進一步優(yōu)選地，所述涂膜涂料選自光刻膠、導(dǎo)電銀漿、聚氨酯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、導(dǎo)電膠水、導(dǎo)電高分子溶液和導(dǎo)電膠體分散體系中的任意一種。若是非/弱導(dǎo)電性涂料，其中添加的導(dǎo)電物質(zhì)可以是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)需要，選擇可以導(dǎo)電的固體、液體物質(zhì)加入，不影響涂膜其他性能即可，如可以為一種離子液或幾種離子液的混合物、導(dǎo)電溶液、金屬納米材料等，根據(jù)需要，可以將不同類型的導(dǎo)電物質(zhì)混合使用添加。
[0013]進一步優(yōu)選地，可以在所述涂膜涂料中添加有輔助劑，便于配合調(diào)整涂料粘度，所述輔助劑可以為吐溫系列、絲盤系列、甘油、醇類、醚類、酮類、烷烴類、炔烴類、烯烴類和酯類材料中的任意一種。
[0014]作為優(yōu)選的實施例，所述涂覆工藝為線棒涂布、狹縫涂布、旋涂或印刷中的任意一種。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過電潤濕技術(shù)實現(xiàn)在疏水絕緣層表面直接涂覆涂料。具體地，利用疏水絕緣層本身固有的電潤濕特性，結(jié)合疏水絕緣層材料及厚度，涂料的導(dǎo)電性、粘度和液滴大小，通過施加合適的電壓使疏水表面變成可潤濕，從而解決涂料在涂覆過程中由于潤濕性差而無法涂覆的問題。
[0016]進一步，該方法工藝簡單、成本低，解決了等離子體或紫外臭氧處理等工藝復(fù)雜和成本高的問題，降低了對疏水材料表面的影響。
[0017]進一步地，該方法與現(xiàn)有的各類涂覆技術(shù)(線棒涂布、旋涂、印刷等)兼容性好，對各類涂覆技術(shù)稍微改進一下即可應(yīng)用，如線棒涂布法在導(dǎo)電的線棒上加電壓，旋涂法則可在旋涂設(shè)備的托盤底下加便攜移動電源等，適用性強，具有較強的推廣性。
[0018]本發(fā)明可用于各種疏水絕緣層表面的涂膜制備，如電潤濕顯示、微流控芯片等，可大大擴大疏水絕緣材料的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他設(shè)計方案和附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明的在疏水絕緣層表面電潤濕法制備涂膜的工藝流程圖；
圖2是本發(fā)明的導(dǎo)電涂料在疏水絕緣層表面上加電壓前后接觸角變化示意圖；
圖3是本發(fā)明的在疏水絕緣層表面上線棒涂布邊涂料邊加電壓過程示意圖；
圖4是本發(fā)明實施例1提供的單一組分涂膜涂料在某一電壓下達到可潤濕時對應(yīng)的接觸角示意圖；
圖5是本發(fā)明實施例2提供的兩種組分的不同導(dǎo)電率的涂膜涂料在不同電壓下，達到可潤濕時所對應(yīng)的接觸角示意圖；
圖6是本發(fā)明實施例3提供的三種組分涂膜涂料在某一電壓下達到可潤濕時對應(yīng)的接觸角示意圖。
[0021]圖3中附圖標(biāo)記說明:
I 一非導(dǎo)電或?qū)щ姷撞模? —導(dǎo)電層；3 —疏水絕緣層；4 一涂膜涂料；5 —涂層；6 —涂布棒。
【具體實施方式】
[0022]以下將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進行清楚、完整的描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明創(chuàng)造中的各個技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合。
[0023]參照圖1-3，本發(fā)明的一種在疏水絕緣層表面制備涂膜的方法，包括以下步驟: 步驟S100，在基材上制備疏水絕緣層3。
[0024]通常基材由非導(dǎo)電或?qū)щ姷撞腎和導(dǎo)電層2組成，經(jīng)過清洗后方能在其上制備疏水絕緣層3，如ITO玻璃或TFT玻璃等導(dǎo)電基材；優(yōu)選地，為ITO玻璃。
[0025]疏水絕緣層3材料是任何其他低表面能聚合物，如非晶體含氟聚合物AF1600、AF1600X或AF1601等。優(yōu)選地，疏水絕緣層3經(jīng)過旋涂或印刷方法和后序的烘烤工藝獲得；疏水絕緣層3的膜厚約為500-1500nm，接觸角大小為是90-160° ;進一步優(yōu)選地，表面接觸角為110°。
[0026]步驟S200，在疏水絕緣層3上添加涂膜涂料4。
[0027]涂膜涂料4可以是任何可以用于涂膜的涂料，包括導(dǎo)電涂料和非/弱導(dǎo)電性涂料；如果涂膜涂料4為導(dǎo)電涂料，其本身具有導(dǎo)電性，可以將其直接添加在疏水絕緣層上面；如果涂膜涂料4為非/弱導(dǎo)電性涂料，即涂膜涂料4不具備導(dǎo)電性或?qū)щ娦圆睿瑒t可以在其中添加不影響涂膜使用性能的高導(dǎo)電性物質(zhì)使其具備導(dǎo)電性，以便后序可以利用電潤濕效應(yīng)進行涂覆。
[0028]同時涂膜涂料4也需要配置適合的粘度，粘度過大，電壓無法驅(qū)動。適合的粘度既減小了未加電壓時涂料在疏水表面上的接觸角，也方便加電壓時驅(qū)動液滴；優(yōu)選地，涂膜涂料4的粘度為1-1000 mPa.S。
[0029]進一步優(yōu)選地，所述涂膜涂料4選自光刻膠、導(dǎo)電銀漿、聚氨酯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、導(dǎo)電膠水、導(dǎo)電高分子溶液和導(dǎo)電膠體分散體系中的任意一種。光刻膠包括正性光刻膠和負性光刻膠，可以是導(dǎo)電的，也可以是非/弱導(dǎo)電的；聚氨酯、聚酰亞胺和環(huán)氧樹脂也可以是導(dǎo)電的或者非/弱導(dǎo)電的，若是非/弱導(dǎo)電性涂料，其中添加的導(dǎo)電物質(zhì)可以是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)需要，選擇可以導(dǎo)電的固體、液體物質(zhì)加入，不影響涂膜其他性能即可，如可以為一種離子液或幾種離子液的混合物(如:[BMM] BF4、[BMIM] PF6、硝酸乙基胺(EAN)等、導(dǎo)電溶液(如:水溶性鹽溶液、油溶性導(dǎo)電液體、離子型表面活性劑溶液等)、金屬納米材料(如:納米顆粒、納米線、納米棒等)等，根據(jù)需要，可以將不同類型的導(dǎo)電物質(zhì)混合使用添加。
[0030]進一步優(yōu)選地，還可以在涂膜涂料4中添加有輔助劑，用于輔助調(diào)節(jié)涂膜涂料4的粘度，輔助劑可以為吐溫系列(包括吐溫-20、吐溫-80等)、絲盤系列(包括絲盤20、絲盤40、絲盤60、絲盤80等)、甘油、醇類、醚類、酮類、烷烴類、炔烴類、烯烴類和酯類材料中的任意一種。
[0031]步驟S300，進行電潤濕處理。
[0032]在涂膜涂料4與基材之間施加合適的電壓，利用電潤濕效應(yīng)，使疏水絕緣層3表面變得可潤濕。
[0033]加電壓前一般較為親水的涂膜涂料4在疏水表面上的形態(tài)如圖2 (A)所示，由于涂膜涂料4在疏水絕緣層3表面上的潤濕性差，涂膜涂料4液體在疏水表面的初始接觸角大于90° ;當(dāng)在涂膜涂料4與基材之間施加適合的電壓時，疏水絕緣層3表面在電壓的作用下變成可潤濕，涂料的形態(tài)如圖2 (B)所示，接觸角小于90°，可以進行涂覆。不同材料的涂料在疏水表面上的接觸角大小不同，一般未加電壓前的接觸角在90-120°之間，而加電壓后的接觸角可以小于90°，表現(xiàn)在表面可潤濕作用，因此可以進行薄膜涂覆。接觸角的大小由施加電壓的大小以及涂膜涂料4的導(dǎo)電性和粘度等決定。
[0034]所述合適的電壓，是根據(jù)疏水絕緣層3所用的材料和厚度等，以及涂膜涂料4的粘度、導(dǎo)電性和液滴的大小等因素決定的。不同的疏水材料達到表面可潤濕所需的電壓大小不同，而疏水絕緣層3的厚度越厚，一般需要達到可潤濕所需的電壓越大；涂料的粘度越大，對應(yīng)未加電壓前的接觸角就越小，但相應(yīng)所需的電壓驅(qū)動也就