[发明专利]基于浸润表面复合介电层的电润湿液体透镜以及制作方法

说明书

本发明提供了一种基于浸润表面复合介电层的电润湿液体透镜以及制作方法，电润湿液体透镜包括具有腔体的基质、极性液体和非极性液体，极性液体和非极性液体盛装在腔体内并能够在腔体内形成一分界面，在基质上设有导电层，在导电层通电后能够对极性液体施加电压以改变分界面的形状，其中，在基质的内壁上覆盖有与极性液体直接接触的浸润表面复合介电层，浸润表面复合介电层包括多孔绝缘层和形成在多孔绝缘层表面的超滑液膜层，多孔绝缘层覆盖在电极上并能够吸收超滑液体。本发明具有反应速度快、可恢复性强的优点。

技术领域

本发明涉及透镜技术领域，具体涉及一种基于浸润表面复合介电层的电润湿液体透镜和基于浸润表面复合介电层的电润湿液体透镜的制作方法。

背景技术

电润湿(Electrowetting，EW)是指通过改变液滴与绝缘基质之间电压，来改变液滴在基质上的润湿性，即改变接触角，使液滴发生形变、位移的现象。电润湿技术已经开始广泛地被用作各种流体及电光设备的驱动机制。利用电润湿现象的液体透镜如同人的眼睛一样，能够自动地适应所瞄准的对象，而不需要机械装置的辅助，只需改变两极电压来修改液体的外形，就可达到聚焦和变焦的目的。

与传统的透镜相比，电润湿透镜具有非偏振依赖性、成本低、耗电量小、变焦速度快、寿命长、成像的质量好等优点。另外，利用电润湿现象，还可以制造显示器装置。

现有的电润湿透镜大多依赖于固体疏水层，由于液体、固体物理性质的差异，基于固体介电质的电润湿透镜在工作时会出现以下两个问题：

1)由于固体表面接触线钉扎效应导致接触角滞后较大以及大电压下接触角饱和影响，想要实现大角度范围下的液体接触角控制依旧具有挑战性。目前的基于固体介电质的电润湿透镜只能实现有限角度变化范围和有限调控次数下的形状控制，即有限的可恢复性。

2)施加电压时，由于受到外部激励电场的瞬间作用，基于固体介电质的电润湿透镜内部的极性液体无可避免的会出现震荡现象，从而延长了从开始施加电压到透镜呈现清晰图像的时间间隔，导致电润湿透镜响应时间过长。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于浸润表面复合介电层的电润湿液体透镜以及制作方法，具有反应速度快、可恢复性强的优点。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种基于浸润表面复合介电层的电润湿液体透镜，包括具有腔体的基质、极性液体和非极性液体，极性液体和非极性液体盛装在腔体内并能够在腔体内形成一分界面，在基质上设有导电层，在导电层通电后能够对极性液体施加电压以改变分界面的形状，其中，在基质的内壁上覆盖有与极性液体直接接触的浸润表面复合介电层，浸润表面复合介电层包括多孔绝缘层和形成在多孔绝缘层表面的超滑液膜层，多孔绝缘层覆盖在电极上并能够吸收超滑液体。

根据本发明的另一种具体实施方式，多孔绝缘层为纳米尺度材料所形成的多孔结构。

根据本发明的另一种具体实施方式，形成超滑液膜层的超滑液体为能够被多孔绝缘层所吸收的低表面张力的油。

根据本发明的另一种具体实施方式，基质包括底层基质、多个侧面基质、顶层基质，顶层基质的底部设有疏水层，位于腔体内的非极性液体靠近疏水层，位于腔体内的极性液体远离疏水层。

根据本发明的另一种具体实施方式，浸润表面复合介电层分布在对称的两个侧面基质上。

根据本发明的另一种具体实施方式，导电层至少包括两块电极，两块电极分别电连接浸润表面复合介电层。

根据本发明的另一种具体实施方式，基质采用透明材料制成，导电层采用透明导电材料制成，极性液体为透明液体，其选自水、氯化钠水溶液、氯化钾水溶液中的至少一种，非极性液体为透明液体，其选自硅油、癸烷、十二烷、十四烷中的至少一种。

另一方面，本发明提供了一种基于浸润表面复合介电层的电润湿液体透镜的制作方法，包括：