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 Switch oder eine optische Linse genutzt werden. Daher kann die Electrowetting-Technik
in elektro-optischen Komponenten, mikrofluidischen Systemen und in Displays eingesetzt werden.
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
Electrowetting-Display kann aus einem
Array an steuerbaren Flüssigkeitszellen gebildet werden.
Electrowetting in optischen Linsen
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 weniger und können
in wenigen Millisekunden fokussiert werden, vom Nahbereich bis unendlich. Eingesetzt werden sie u.a. in
Handys,
Smartphones
und
Tablets.
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.
