电润湿透镜（electrowetting liquid lens）-电润湿透镜的制作

电润湿透镜的制作

       对于两相液体电润湿透镜，两种液体必须满足以下条件：

a. 互不相溶

b. 折射率不同

c. 密度应很好的匹配

d. 一种液体导电，一种液体绝缘

e. 对于可见光高度透明

f. 两种液体在光、热以及其他方法的作用下，不会发生化学反应

g. 无害

图18.158所示为两相液体单透镜的结构。从底部到顶部包括底部基底、导电液、环绕的介电液体和顶部基底。底部基底的内表面镀indium-tin-oxide(ITO)电极。为了防止导电液滴与电极接触，在电极表面有一介电层。介电层具有疏水性，以便于导电液滴与底部基底有较大的接触角。当有电压加于导电液滴与电极之间时，导电液滴与底部基底接触面积扩大，如图18.158（b）所示。

①透镜单元1

对于实际应用，导电液滴应紧紧固定在底部基底表面，在操作中避免摇摆和震动。

图18.159（a）所示为应用两种液体的单元结构，透镜单元包括装有介电油和导电水的圆柱腔。两种液体间的弯月面为折射率界限，其功能相当于透镜。导电水与底部电极直接接触，圆柱腔的内表面覆盖有介电层，介电层外面是电极。柱形电极足够大，以至于液体的弯月面在其内部。但柱电极和底部电极需要有较大的间隔。

图18.159（b）所示为电极覆盖于腔的表面。

图18.160为透镜单元的侧视结构和实施机理。为了得到大的接触角，介电层表面覆盖一薄层疏水材料。内部柱电极能够延伸到外部，并与覆于外侧表面的电极相连。若绝缘液体的相对折射率比导电水大，那么透镜为凹透镜，所以光线经水界面后被发散，如图19.160（a）所示。在电极上施加电压，相反电荷在绝缘体的内外表面。因为疏水层的表面张力变大，液滴形状发生变化。调整电压的大小，两种液体的界面可以变为一平面【如图19.160（b）所示】。在这种情况下，单元不显示出透镜特性，光线经单元后不发生折射。进一步增加电压，液滴形状向下凹陷，此时，单元可作为一凹透镜，入射光被会聚【如图18.160（c）所示】。

②透镜单元2

为了减小液体透镜单元的厚度，改善视场，透镜单元设计为图19.161所示的结构。从左到右，包括玻璃基底、导电水、绝缘油和玻璃。环状金属电极在左侧玻璃基底外侧，直接与水接触。在右侧基底外侧的环状金属电极包覆有绝缘层。电极的内表面倾斜，倾斜的绝缘表面与两液体接触。在零电压状态，导电水呈凸状。因为水的折射率小于油，光线经水油界面后发散。施加电压后，在绝缘层的两个界面积累电荷，水的接触角减小，水的表面形状变凹，故使光线会聚。

对于单透镜，它的孔径一般为1~5mm。对于手机相机，透镜直径为~2mm。如何制作大孔径电润湿透镜是仍待解决的工作。