Electrowetting bedeutet übersetzt Elektrobenetzung. Electrowetting nutzt ein microfluidisches Phänomen mit dem die Form von kleinsten Flüssigkeitsperlen verändert werden kann. Beim Electrowetting wird die Oberflächenspannung von Flüssigkeitsperlen durch Anlegen eines elektrischen Feldes verformt. Wird das elektrische Feld an der Flüssigkeitsperle verringert, dann verringert sich auch die Oberflächenspannung und die Flüssigkeitsperle wird breiter. Die Verformung der Flüssigkeitsperle kann funktional wie ein optischer Schalter oder eine optische Linse genutzt werden. Daher kann die Electrowetting-Technik in elektrooptischen Komponenten, mikrofluidischen Systemen und in Displays eingesetzt werden.

<< Anzeige >>

Prinzip des Electrowettings

Was die Funktion eines optischen Schalters betrifft, so kann je nach angelegter Spannung die Verformung der Flüssigkeitsperle, die sich in einer Kleinstzelle befindet, so groß sein, dass die Kleinstzelle sie passierendes Licht durchlässt oder sperrt. Diese Anwendung wird in der Electrowetting Light Valve (ELV) realisiert, einer Kleinstzelle, die in Displays eingesetzt werden kann. Dabei werden die Tröpfchen räumlich begrenzt und farblich eingefärbt. Mit Anlegen einer Steuerspannung kann man eine solche Flüssigkeitszelle auf durchlässig oder farbig schalten. Ein entsprechendes Display kann aus einem Array an steuerbaren Flüssigkeitszellen gebildet werden.

1/4'-Flüssigkeitslinse von Varioptic

Ein anderes Einsatzgebiet sind die optischen Linsen in Handy-Kameras. Diese besitzen weder ein Fokussiereinrichtung, noch ein Möglichkeit für das Zoomen. Solche Kameralinsen bestehen lediglich aus zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Brechungsindizes, die nicht miteinander vermischt werden können, wie Wasser und Öl. Mit Electrowetting kann die Form der Flüssigkeiten und damit die Flüssigkeitslinse und deren Brennweite kontinuierlich verändert werden. Solche Flüssigkeitslinsen haben einen Durchmesser von 3 mm und können in wenigen Millisekunden fokussiert werden, vom Nahbereich bis unendlich.

Electrowetting, Foto: varioptic.com

Ein weiteres Einsatzgebiet ist die exakte Positionierung kleinster elektronischer Bauelemente auf einer Leiterplatte, wie es vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration entwickelt wurde. Bei dieser Technik werden die winzigen Bauelemente in der Flüssigkeitsperle auf einer wasserabstoßenden Oberfläche transportiert. Die Oberfläche wird dabei mit Nanopartikeln behandelt, wodurch sie hydrophob wird. Der Wassertropfen wird durch elektrische Felder, die in der Leiterplatte generiert werden, bewegt. Zur Erzeugung des elektrischen Feldes befindet sich in der Leiterplatte eine feingliedrige Elektrodenstruktur, die eine µ-genaue Positionierung des elektrischen Feldes und damit des Wassertropfens sicherstellt. Ist der Wassertropfen mit dem winzigen Bauelement positioniert, dann nimmt das Bauelement nach Verdampfen des Wassertropfens die exakte Position ein.