面向新型微流控显示技术的疏水绝缘涂层材料、表面结构和电湿润驱动机理研究

This project mainly addresses the key problems in microfluidic controlled reflective display technology, i.e. the operation mechanism of the fluid-solid interface and the coating materials. The main research contents include: the hydrophobic insulation coating materials, thin film coating and treatment processes; the influence of surface microstructure on the microfluid control process and active design of the coating surface structure; the electrowetting hydrophobic, reversibility, hysteresis and drivering mechanism of various thin film coatings; to explore the motion mechanism of micro fluid droplet and theory; to seek the best electrowetting coating material and surface structure; phase structure design of microfluidic switch and microfluidics. Ultimately, in-depth understanding of electrowetting microfluidic driving mechanism and interface coating material, the structure of electrowetting mechanism of action, optimal coating material formulations and fabrication processes to guide the electrowetting microfluidic control reflective display design.

项目主要面向微流控反射式显示技术的关键环节，流-固界面运行机理和涂层材料展开研究。主要研究内容包括：疏水绝缘涂层的材料、薄膜涂覆和处理工艺；表面微观结构对微流控的影响及涂层表面结构主动设计；各种涂层的电湿润疏水性、可逆性、迟滞性、驱动性；探寻微流控液滴的运动机制并将其理论化；寻求最佳的电湿润涂层材料和表面结构；设计微流控开关结构和微流体相结构。最终，深入理解电湿润微流驱动机理和界面涂层的材质、结构的电湿润作用机理，得到最优化的涂层材料配方方法和合成工艺，用以指导电湿润微流控反射式显示器的设计。

本项目基本按计划执行，已建立电湿润微流控流体形变受力模型，表面张力和电场力的平衡关系模型。进行理想电湿润界面的模拟实验研究。采用旋涂法在ITO 玻璃表面涂覆疏水电介质，涂层材料主要有聚乙烯和聚四氟乙烯和各种含氟非晶聚合物，也积极研究其它潜在的疏水涂层材料。针对各种材质对涂覆工艺进行研究，具体包括涂层材料的溶剂、溶液浓度与涂层厚度、涂层粘附工艺与涂层均匀性、热处理工艺与薄膜涂层微观结构等的关系。完成电湿润微流控技术在显示屏薄膜的应用。依据电润湿微流控界面与电润湿驱动关联关系，应用TFT背板驱动技术，结合硬件电路，成功实现电湿润微流控显示器件的驱动，实现了视频效果。发表和已接收论文4篇(SCI/EI 收录期刊2篇,其他国际论文1篇，国内核心期刊1篇)，申请发明专利2项。