電潤濕透鏡（electrowetting liquid lens）-電潤濕透鏡的制作

電潤濕透鏡的制作

       對于兩相液體電潤濕透鏡，兩種液體必須滿足以下條件：

a. 互不相溶

b. 折射率不同

c. 密度應很好的匹配

d. 一種液體導電，一種液體絕緣

e. 對于可見光高度透明

f. 兩種液體在光、熱以及其他方法的作用下，不會發生化學反應

g. 無害

圖18.158所示為兩相液體單透鏡的結構。從底部到頂部包括底部基底、導電液、環繞的介電液體和頂部基底。底部基底的內表面鍍indium-tin-oxide(ITO)電極。為了防止導電液滴與電極接觸，在電極表面有一介電層。介電層具有疏水性，以便于導電液滴與底部基底有較大的接觸角。當有電壓加于導電液滴與電極之間時，導電液滴與底部基底接觸面積擴大，如圖18.158（b）所示。

①透鏡單元1

對于實際應用，導電液滴應緊緊固定在底部基底表面，在操作中避免搖擺和震動。

圖18.159（a）所示為應用兩種液體的單元結構，透鏡單元包括裝有介電油和導電水的圓柱腔。兩種液體間的彎月面為折射率界限，其功能相當于透鏡。導電水與底部電極直接接觸，圓柱腔的內表面覆蓋有介電層，介電層外面是電極。柱形電極足夠大，以至于液體的彎月面在其內部。但柱電極和底部電極需要有較大的間隔。

圖18.159（b）所示為電極覆蓋于腔的表面。

圖18.160為透鏡單元的側視結構和實施機理。為了得到大的接觸角，介電層表面覆蓋一薄層疏水材料。內部柱電極能夠延伸到外部，并與覆于外側表面的電極相連。若絕緣液體的相對折射率比導電水大，那么透鏡為凹透鏡，所以光線經水界面后被發散，如圖19.160（a）所示。在電極上施加電壓，相反電荷在絕緣體的內外表面。因為疏水層的表面張力變大，液滴形狀發生變化。調整電壓的大小，兩種液體的界面可以變為一平面【如圖19.160（b）所示】。在這種情況下，單元不顯示出透鏡特性，光線經單元后不發生折射。進一步增加電壓，液滴形狀向下凹陷，此時，單元可作為一凹透鏡，入射光被會聚【如圖18.160（c）所示】。

②透鏡單元2

為了減小液體透鏡單元的厚度，改善視場，透鏡單元設計為圖19.161所示的結構。從左到右，包括玻璃基底、導電水、絕緣油和玻璃。環狀金屬電極在左側玻璃基底外側，直接與水接觸。在右側基底外側的環狀金屬電極包覆有絕緣層。電極的內表面傾斜，傾斜的絕緣表面與兩液體接觸。在零電壓狀態，導電水呈凸狀。因為水的折射率小于油，光線經水油界面后發散。施加電壓后，在絕緣層的兩個界面積累電荷，水的接觸角減小，水的表面形狀變凹，故使光線會聚。

對于單透鏡，它的孔徑一般為1~5mm。對于手機相機，透鏡直徑為~2mm。如何制作大孔徑電潤濕透鏡是仍待解決的工作。