Electrowetting

Uit Technotheek
Ga naar: navigatie, zoeken
Electrowetting
Electrowetting foto2.jpg
Eigenschappen
Categorie: Technieken
Originele auteur: Reinout Holtrup en Tim Mulder
Jaar: 2011
Wikipedia link: Electrowetting

Inhoud

Inleiding

Electrowetting is een techniek waarbij door middel van een elektrische spanning een oliedruppel op een isolerend substraat omringd door water vervormd of verplaatst kan worden. Deze techniek kent een zeer breed scala aan toepassingen.

Beschrijving

Een electrowetting systeem bestaat uit een substraat met een laagje teflon die elektrisch isoleert, waarop een druppel water ligt. Deze druppel wordt omringd door olie (vapour, zie verderop). Over de druppel water en het substraat wordt al dan niet een spanning aangebracht. In de afbeelding hieronder geeft de stippellijn de vorm van de druppel aan wanneer er geen spanning is aangebracht en de gesloten lijn de vorm, als er wel een spanning wordt aangebracht. Electrowetting systeem.jpg

De grootte van θy is gegeven door Young’s vergelijking:

Youngs vergelijking.jpg

waarin σsl, σsv en σlv de drie oppervlaktespanningen zijn in N/m.

  • σsl Solid-Liquid
  • σsv Solid-Vapour
  • σlv Liquid-Vapour

Electrowetting systeem2.png

Door een elektrische spanning aan te brengen, wordt σsv groter, als gevolg van een sterkere dipool-dipool binding). Volgens Young’s vergelijking moet de vorm van de druppel dan mee veranderen: θy wordt groter.

Toegelicht moet worden dat op deze zeer kleine schaal de zwaartekracht geen invloed heeft.

In dit filmpje is de bewegende druppel te zien.

Eigenschappen

  • Milieuvriendelijk: geen giftige materialen en energiezuinig
  • Goedkoop te realiseren
  • Kent een zeer breed scala aan toepassingen

Proces

Hangt van de toepassing af. Wanneer Electrowetting gebruikt wordt voor het maken van displays is het productieproces voor 90% gelijk aan het maken van LCD displays: In de onderste glasplaat worden verticale banen geëtst (commons) in de bovenste glasplaat worden horizontale banen geëtst. Op de bovenste plaat worden kleurfilters aangebracht. Op de onderste plaat een laag elektroden. Vervolgens worden beide platen aan elkaar gelijmd, waarna ze in plaats van liquid crystals, gevuld worden met olie en water. Liquavista is eigenaar van de patenten voor dit vulproces.

Materialen

Geen giftige materialen:

  • Electrodes: Indium-tin
  • Isolatielaag: Teflon
  • Waterdruppel
  • (Olie)
  • (Glas)

Toepassingen

  • Displays, ook hele grote (voor de werking zie dit filmpje)
  • Lab on a chip; voor het transporteren van minuscule waterdruppels (wordt o.a. gebruikt met kankeronderzoek)
  • Autofocus lenzen (door de bolling van een lens te veranderen)
  • Fiberwetting (voor het scheiden van emulsies)
  • Autoruiten zonder ruitenwissers (doordat de druppels kunnen verplaatsen)
  • Spanningsbron (omgekeerde electrowetting, door een drukverschil verplaats je minuscule druppeltjes, die daardoor elektriciteit op wekken)

Voordelen

  • Natuurlijke materialen: water en olie
  • Extreem hoge helderheid doordat er minder filters gebruikt hoeven worden dan bij LCD, hierdoor zijn deze displays ook makkelijk buiten te gebruiken
  • Er is niet per se een backlight nodig
  • Zeer dun, buigbaar
  • Zeer laag energieverbruik
  • Snelle omschakeling van de pixels, dus geschikt voor filmmateriaal
  • Grote kijkhoek
  • Hoge kleurenweergave / beeldhelderheid
  • Productie >90% gelijk aan LCD
  • Veel toepassingsmogelijkheden

Nadelen

  • Kost meer energie dan E-ink (vooral omdat er snellere beelden weergegeven kunnen worden en de pixels dus meer moeten schakelen dan de stationaire beelden bij E-ink)
  • Afhankelijker van omgevingsfactoren, zoals de temperatuur (vloeistoffen zetten uit wanneer ze warmer worden)
  • Het staat nog in de kinderschoenen, in de LCD-techniek is vele jaren geïnvesteerd

Milieuaspecten

  • Natuurlijke materialen
  • Hergebruik LCD machines
  • Zeer laag energieverbruik

Leveranciers en kenniscentra

Voorheen Philips, nu Liquavista (in 2006 opgericht als spin-off van Philips Research Labs) en inmiddels eigendom van Samsung (2011).

Bronnen

  • Physics of complex fluids - Prof. Dr. Frieder Mugele (Universiteit Twente, Liquavista)
  • LCD, Electrowetting, surface tension - Wikipedia.org
  • Flat panel display manufacturing - crystec.com
  • Magnetic and electric effect on water - btinternet.com
  • Liquavista
Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen