具体实施方式

电流体动力学膜图案化(EHD-FP)涉及将电场施加到聚合物或其他膜，以便使膜表面成形。成形通常通过施加电场来完成，该电场使形成膜的材料进行响应。在膜中产生的图案取决于以下因素(这里仅举几个例子)：材料对电场的粘性和响应性、膜表面张力和电场强度(其为所施加的电压的函数)，以及在电极之间的距离。

EHD-FP的优点在于在要图案化的膜与图案化装置之间没有接触。在接触图案化应用中，诸如压模或模具，移除压模或模具可能导致损坏或更改所得的结构。使用EHD-FP，可形成更精细的特征，因为没有接触就不会导致这些特征被损坏。

此处的实施方案采用三种或更多种电响应材料。这些材料可具有不同介电常数或不同电导率。介电常数(也被称为相对介电常数)与材料的电磁化率有关，该电磁化率可包括材料对所施加的电场的响应程度。在典型EHD-FP系统中，使用了两种介电材料。通常，一种材料是空气或另一种气体，而第二材料是“待图案化”介电流体“材料”。当将电场施加到两种介电材料时，自然地发生的或由因场整形而造成的场强差异导致两种介电材料的净运动。然后，可使待图案化材料凝固，以永久性地保留所得的图案。

在本实施方案中，使用第三材料作为“图案化”材料可更改其他两种材料对场的响应。图案化材料可具有不同介电常数，或者在导电材料的情况下，可具有不同电导率，或者可通过更改在电极与待图案化材料之间的间隙来简单地修改电场强度。可使用多种待图案化材料以及多种图案化材料来形成更复杂的图案。此处的实施方案允许连续处理，这产生商业上有用量的EHD膜，该EHD膜可具有比使用单一材料和电场形成的带有更精细的特征的更复杂的图案。

应当注意，下文的实施方案中的一些实施方案仅使用一种待图案化材料，但这仅是为了便于讨论和理解。如上所述，多于一种材料可经历图案化，因此，尽管讨论集中在单一待图案化材料上，但实施方案可应用于至少一种待图案化材料。类似地，下文的实施方案中的一些实施方案使用一种图案化材料，而一些实施方案使用两种图案化材料。同样，这既不旨在也不暗示进行限制。此外，此处的讨论没有将空气或其他气体视为图案化材料，而是可将其称为“填充”材料，因为它们填充了在电极和/或材料之间的间隙。

图1示出了使用至少三种材料的EHD系统的一个实施方案：待图案化材料、图案化材料以及在间隙中的空气或其他气体。可能存在多于一种待图案化材料和多于一种图案化材料。系统10具有两个电极12和14，这两个电极被距离D分开。电极当被激活时将各自具一个电压，其中两个电压是不同的。待图案化材料16驻留在两个电极之间的间隙中。尽管待图案化材料被示为驻留在电极12的表面上，但它可驻留在任一个电极的表面上或在它们之间的中间表面上，如在另外的附图中所讨论。第一待图案化材料的厚度或高度为x，并且图案化材料的厚度为z。

图案化材料18驻留在第一材料上。图案化材料18也可被图案化或只沉积在第一材料的选定区域上。图案化材料18也可沉积在任一个电极上。如果图案化材料18本身被图案化，则通常将基于待形成在待图案化材料16中的所期望的图案来将其图案化。图案化材料16的厚度为z。在一些实施方案中，将间隙D的整个高度选择性地图案化可在3电介质系统中发生并可产生不同效果。

在一个实施方案中，在电极之间的间隙中的剩余空间20可用另一种介电材料填充。该材料通常是气体，但也可为流体或半固体材料，每种材料都有其自己的介电常数。为了避免与其中空气可被认为是图案化材料的其他系统相混淆，此处的实施方案具有是除空气外的物质的图案化材料。电场因图案化材料、待图案化材料以及空气或其他气体的介电常数或电导率的差异而更改。材料中的至少一种材料必须具有与其他两种不同的电性质。

另外，电极的激活导致电场将施加到在两个电极之间的所有介电材料。通常，在膜叠堆在有源区域中之前，电极将不施加电场，有源区域被定义为在两个电极之间的区域。可设想的是，可将图案化材料施加到在有源区域中的待图案化材料，但在施加图案化材料之前，电极不会变为有源。如下文将讨论，材料叠堆很可能将被运输到电极始终“接通”的有源区域中。

当待图案化材料与图案化材料一起进入存在的电场时，材料的介电常数的微分的电导率导致待图案化材料所经受的电场的差异。在这个意义上，图案化材料所起的作用非常类似于在更传统的EHD-FP设置中在膜的表面上形成压力差的图案化电极。在膜表面中的该压力差又导致待图案化材料改变形状并反映出图案化材料的形状。对图案化材料的选择以及图案化材料相对于第三材料和待图案化材料的电性质将决定压力差的量值和方向，并且基于电场的差异来使膜具有不同高度的特征。

电极12和电极14中的至少一者也可具有用于产生整形或非连续电场的图案。这可通过在电极中的至少一个电极上的在空间上不均匀的电压分布实现，或者通过更改电极的几何形状以形成不均匀的间隙D实现，如图2所示。

在图2中，电极14具有与其在图1中的几何形状不同的几何形状，从而允许电场整形。在该实施方案中，图案化材料18具有其自己的图案。图2的底部示出了待图案化材料16的所得的形状。材料16具有两个较高的柱，诸如15，这是从在施加电场期间保留了图案化膜18的区域产生的。18的介电常数或电导率使材料试图闭合在电极之间的间隙，这将16的区域向上拉向电极14。支柱17由材料16的相同行为产生，但材料16没有发生那么强烈的响应。

在图案化材料18中不使用图案的情况下也能够实现这种类型的效果。如图3所示，图案化材料18直接地沉积在待图案化膜16的顶部上。在该实施方案中，电极14具有其自己的图案。当施加场时，材料18强烈地反应并将其自身拉入到柱诸如19中，从而向下推入到材料16中。材料16也反应并上升，诸如在21处所示，并且被柱诸如18置换。

如上所述，图案化材料可填充图1中所示的整个间隙D。图4示出了其中图案化材料18具有从待图案化材料的顶表面延伸到上部电极的柱图案的实施方案。图4的底部示出了在施加电场之后所得的图案，在该实施方案中，该图案没有成形。这些材料试图弥合在电极之间的间隙，使得材料柱18试图触及或确实触及底部电极12。响应于电场以及由材料18的运动导致的所产生的位移，待图案化材料16朝向顶部电极上升。

图案化电极的添加以及将第二材料图案化或以其他方式选择性地沉积第二材料的能力还有多种图案化材料和多种待图案化材料的添加允许更好地控制图案形成，并且提供多个级别的设计选择以实现所期望的图案。

图5示出了具有附加图案化材料22的EHD-FP系统的实施方案，该附加图案化材料与其他图案化材料不同并且不包括空气或气体。附加图案化材料可部分地或全部地驻留在另一种图案化材料上并且可具有某种图案或可为跨电场连续的。附加图案化材料可具有与其他图案化材料诸如18和待图案化材料16中的任一者不同的介电常数或电导率水平，或者其可具有与其他材料中的一种材料相同的介电常数或电导率水平。为了简单起见，此处未示出空气或气体20，但可包括空气或气体。

图6示出了又一级别的控制，其中图案将要形成在待图案化材料16中，但由在待图案化材料上的两种图案化材料18和22组成。两种材料可为跨第一材料的表面的相同图案的一部分，或者可在第一材料的表面或电极表面中的任一个电极表面上形成两个分开的图案。待图案化材料可与不同材料18和22不同地反应，从而提供对最终图案的更复杂的控制。

图7示出了其中图案化材料18与电极中的至少一个电极(在该示例中为电极14)接触的实施方案。由图案化材料形成的图案形成以受图案化材料影响的形状形成的场的负部分。图案化材料18中的支柱在待图案化膜16中形成特征图案，该特征图案包括凸起区域、即支柱诸如30和32，以及在它们之间的较低区域34。

图8示出了形成在图案化材料18中的图案的另一个实施方案，其中图案化材料中的不同凹陷部，诸如36、38和40，具有不同深度。当施加电压时，凹陷部的这些不同深度在待图案化材料16中形成不同高度，诸如42、44和46。

图案化材料18可采取膜的形式，该膜具有被切口并然后悬浮在气体20(诸如在空间中的空气)中的区段，如图9所示。切口区段，诸如48，可全都具有相同大小，如图所示，或者它们也可具有不同大小。具有切口区段的膜的存在导致场在待图案化材料16中形成凸起部分，诸如50。

如上文所讨论，至少两种材料的膜叠堆将有可能在被运输到有源区域中之前形成。这可使用卷对卷或其他连续制造工艺完成。图10示出了这种类型的系统的示例，其中并不旨在以任何方式将工艺或系统限制于该讨论的要素中的任一者。

图10的系统60具有两个带62和64。这些带本身可充当电极，或者它们可位于形成有源区域的电极诸如74和76的相邻处。至少一种待图案化材料66和至少一种图案化材料68的材料叠堆在两个电极或带之间的有源区域中。气体，诸如空气，可驻留在间隙70中。在图案化之后，可将材料叠堆运输到固化装置78，该固化装置将叠堆中的材料中的任一者诸如通过热或UV光的施加将图案固定在适当位置。另选地，可只允许具有图案的材料干燥、或冷却至凝固。在固化之前、之后或期间，可移除图案化材料。可通过物理工艺、溶解、蒸发或任何其他合适的工艺移除材料。

尽管图1至图9的系统示出了不同的变型形式和另选方案，但这些中的任一者都可与所讨论的实施方案和特征中的任何其他实施方案和特征一起使用。既不意图也不暗示对实施方案的任何特定组合的限制。

图11示出了使用EHD-FP形成图案化膜的工艺的实施方案的流程图。在80处将至少一种待图案化材料放置在表面上，该表面可为如图4所示的带、另一个处理表面或电极。待图案化材料可选自许多不同材料，包括选自以下的材料：热塑性聚合物；聚苯乙烯；聚氨酯；聚丙烯；聚酰胺；聚乙烯；聚乙烯基；丙烯酸酯；丙烯腈丁二烯苯乙烯；热固性聚合物；热固化环氧树脂；2组分环氧树脂；UV固化环氧树脂；聚酯；苯酚甲醛；有机硅；以及乙烯基酯。

然后，在82处将除空气外的至少一种图案化材料沉积在第一材料上。例如，可使用喷墨印刷或模版和刮墨刮刀将图案化材料以某种图案沉积。另选地，可只使用刮墨刮刀或刷将图案化材料“擦拭”到待图案化材料上，或者可将其选择性地浇注在待图案化材料的不同区域上。这些只是示例。图案化材料可包括许多材料中的至少一种，包括选自以下的材料：合成油；天然油；氟化油；钛酸钡颗粒；以及PVDF。

如果在84处使用示为具有虚线的框以表明其可选的附加材料，则在84处它们也将沉积在待图案化材料上或至少部分地沉积在另一种图案化材料上。

在86处，将电场施加到在电极之间的间隙。可将材料叠堆运输到有源区域以施加电场，或者可在该叠堆在有源区域中静止时施加电场。在其中一个目标是形成商业上有用量的图案化膜的情况下，使用其中沉积膜并然后将其移入和在之后移出有源区域的连续工艺是更有可能的。这种类型的连续工艺允许该工艺在该工艺的一端处生产膜，同时在该工艺的另一端处形成新的膜。

如果待图案化材料在被图案化之后是能够固化的，则具有图案的材料将被固化以将图案固定在适当位置。该工艺的这一部分还可涉及移除图案化材料。如果使用附加的图案或图案化材料，则这些也将被固化和/或移除。

应当理解的是，以上公开的和其他的特征和功能的变型或其另选方案可以被组合到许多其他不同的系统或应用中。本领域的技术人员随后可以做出各种目前未预见或未预料到的替换、修改、变化或改进，这些也旨在被所附权利要求书所涵盖。