Electro-wetting is a physical phenomenon that water on the insulated electrode spreads out by electric force. Because water is consisted of polar molecules, if We apply an electric voltage to insulated electrodes in touch with a water droplet, it exerts electric forces on each water molecules. And, The water droplet becomes flatter and spreads out on the electrode.
The purpose of this study is to develop new display device by using electro-wetting phenomenon. The basic concept is mixing two physical facts. The first fact is that phosphors emit light when they are exporsued to UV light. And, another fact is that the height of droplet lowers when contact angle of it smallers. If we reduce the contact angle of water droplets on the MEMS device by electro-wetting sequence, the height of the droplets will be lower. And If we face the light guiding plate toward the MEMS device by specific distance, the droplets can be touched with and off to the light guiding plate selectively by the electric power on or off. If water droplets include flourescent particles, they will emit light when they touch with the light guiding plate.
In this study, We suggested new concept of the display device which generates image by electro-wetting phenomenon. To verify the concept of the display device, we carryed out three type experiments. The first experiemt is transporting a droplet by electro-wetting. The second experiment is lowering the contact angle between the substrate and water droplets by electro-wetting. The third experiment is verifying the light emitting from fluorescent included droplet when the droplets contact the light guiding plate. The feasibility of new electro-wetting display device is verified though three step experiments. And we think that sample products can be manufactured in the near future.
전기습윤이란 절연된 전극 위의 물이 전기적인 힘에 의해 퍼지는 물리적 현상이다. 물은 극성분자로 구성되어 있으므로 만일 우리가 절연된 전극 사이에 있는 물방울에 전압을 가해주면 전압은 각각의 물분자에 작용하며 물방울이 납작하게 퍼지게 된다. 이 연구의 목적은 전기습윤현상을 이용하여 새로운 영상소자를 개발하는 것이다. 기본 개념은 두 가지 사실을 혼합한 것이다. 첫번째 사실은 형광체는 자외선에 노출되면 빛을 방출한다는 것이며, 두번째는 물방울의 접촉각이 작아지면 물방울 높이가 낮아진다는 것이다. 전기습윤 과정을 통해서 멤스소자 위의 물방울의 접촉각을 작게하면 물방울의 높이가 낮아질 것이다. 그리고 멤스소자와 일정한 거리를 두고 도광판을 설치하면, 물방울은 전기적인 조작에 의해 도광판에 접촉과 비접촉을 선택적으로 할 수 있을 것이다. 만일 물방울 속에 형광체가 함유되어 있으면 물방울이 도광판에 붙을 때 빛을 방출할 것이다. 이 연구에서 우리는 전기습윤에 의해서 영상을 구현하는 새로운 개념의 영상소자를 제안하였다. 영상소자의 개념을 검증하기 위해 우리는 3가지 형태의 실험을 실시하였다. 첫번째는 전기습윤으로 물방울을 이송하는 실험이며, 두번째는 전기습윤으로 기판과 물방울간의 접촉각을 낮추는 실험을 수행하였다. 세번째는 형광체를 함유한 물방울이 도광판에 접촉할 때 빛을 방출하는가에 대한 실험을 수행하였다. 새로운 전기습윤 영상소자에 대한 가능성은 3 단계 실험을 통해서 검증되었다. 머지 않은 미래에는 시제품의 제작이 가능할 것이라고 생각한다.
