电润湿液体透镜工艺及绝缘疏水层材料研究

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电润湿是利用外加电压改变液体和固体间的接触角从而实现液体控制的一种技术。电润湿原理在液体微透镜、微流控芯片实验室、电子纸显示和微机电系统等方面应用广泛,因此近年来也吸引了越来越多的研究者关注。基于电润湿的液体透镜具有低能耗、响应快、无机械运动即可变焦等优点,已经被应用于医学、工业等方面。随着移动终端设计轻薄化和小型化,这种无需机械运动即可变焦的电润湿液体透镜将会有更广泛的应用。  绝缘疏水层材料是电润湿显示器件关键材料之一,电润湿驱动电压的大小、电润湿饱和、电解、接触角滞后等都与绝缘疏水层有直接的联系。基于电润湿原理的液体透镜,若需长时间保持一个形状,需连续施加电压。传统电润湿液体透镜要经历绝缘层涂覆、疏水层涂覆等步骤,器件制备工艺相对复杂;因此,为了降低驱动电压以及器件制备工艺,有必要针对新型的绝缘疏水层材料开展研究。  本论文首先介绍了电润湿的原理、发展历史和相关应用,重点阐述电润湿在液体透镜方面的应用价值。  论文主要分为两部分:  第一部分,基于单层绝缘疏水层材料电润湿液体透镜设计光路,驱动电路,和镜头模块的设计进行系统研究。制备一款可以通过电压控制焦距的液体透镜。  第二部分,主要对电润湿材料和制作过程进行系统的介绍。本文使用TeflonAF1600、Cytop CTL-809M、聚硅氧烷酰亚胺、Hyflon以及Teflon AF1600与CytopCTL-809M的混合溶液作为绝缘疏水层,通过讨论及比较为液体透镜及制作工艺优化提供参考。  从本论文的研究工作中,我们可以得出结论如下:  Teflon AF1600因其具有较好的疏水性,初始接触角较大,但单层材料在加电压后极易击穿,在制作电润湿单层透镜方面不是非常适用。Cytop CTL-809M作为单层绝缘输水材料,虽然其初始接触角较小,但是饱和接触角也更小,不易击穿,作为单层绝缘输水层能更好实现透镜器件功能。Teflon AF1600与CytopCTL-809M混合溶液作为绝缘疏水层,相对于单独使用Cytop CTL-809M材料,其初始接触角有所增加。
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