(57)【要約】  本発明に係る光学エレクトロウェッティング装置は、導電性流体（５；１０１）及び非導電性流体（４；１０２）（流体は混ざり合わない）と、絶縁性基材（２，１０３）とを備え、該基材上で両流体が接触して三相界面を形成しており、該導電性流体（１０１）の存在下で基材（１０３）上にある非導電性流体（１０２）の固有の接触角（１０５）が０°〜約２０°である。この装置は、可変焦点液体レンズ、光学絞り、光学ズームとすることができる。さらに本発明は、カメラ、携帯電話、内視鏡、又は歯科用ビデオカメラなどの装置に関し、該装置は、エレクトロウェッティング装置と、レンズを制御するための駆動装置又は電子手段とを備える。
2009525502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性流体（５；１０１）および非導電性流体（４；１０２）（前記両流体は混ざり合わない）と、絶縁性基材（２；１０３）とを備え、絶縁性基材上で両流体が接触して三相界面を形成しており、導電性流体（１０１）の存在下で絶縁性基材（１０３）上にある非導電性流体（１０２）の固有の接触角（１０５）が０°〜約２０°である、光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項２】
固有の接触角（１０５）が約０°〜約２０°、好ましくは約５°〜約１６°である、請求項１に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項３】
固有の接触角θｎが、約−２０℃〜約＋７０℃の温度範囲にわたって、０°≦θｎ≦２０°、好ましくは０°＜θｎ≦２０°、より好ましくは５°≦θｎ≦２０°、最も好ましくは５°≦θｎ≦１６°である、請求項１または２に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項４】
非導電性流体の表面張力と絶縁性基材の表面エネルギーとの差ｄｓｔが、−１５≦ｄｓｔ≦＋１５ｍＮ／ｍ、好ましくは−１２≦ｄｓｔ≦＋１２ｍＮ／ｍの範囲内である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項５】
絶縁性基材の表面エネルギーは、０ｍＮ／ｍ〜約４ｍＮ／ｍ、好ましくは０ｍＮ／ｍ〜約２ｍＮ／ｍの極性成分を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項６】
絶縁性基材が約３０ｍＮ／ｍを超える表面エネルギーを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項７】
絶縁性基材が、ｐ−キシリレン線状ポリマーまたは芳香族ビニルシロキサンポリマーからなるかまたはｐ−キシリレン線状ポリマーまたは芳香族ビニルシロキサンポリマーからなる上部層を含む、請求項６に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項８】
絶縁性基材が、パリレン、好ましくはパリレンＣ、パリレンＤ、パリレンＮ、パリレンＦ若しくはＡＦ−４、またはパリレンＶＴ−４、より好ましくはパリレンＣ、パリレンＮまたはパリレンＦからなるかまたはパリレン、好ましくはパリレンＣ、パリレンＤ、パリレンＮ、パリレンＦ若しくはＡＦ−４、またはパリレンＶＴ−４、より好ましくはパリレンＣ、パリレンＮまたはパリレンＦからなる上部層を含む、請求項７に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項９】
絶縁性基材が、ジビニルシロキサン−ベンゾシクロブテン（ＤＶＳ−ＢＣＢ）ポリマーからなるかまたはジビニルシロキサン−ベンゾシクロブテン（ＤＶＳ−ＢＣＢ）ポリマーからなる上部層を含む、請求項７に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項１０】
非導電性流体が、約２８ｍＮ／ｍ以上の表面張力の化合物を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項１１】
絶縁性基材が約３０ｍＮ／ｍ未満の表面エネルギーを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項１２】
絶縁性基材が、フッ素化ポリマーからなるかまたはフッ素化ポリマーからなる上部層を含む、請求項１１に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項１３】
絶縁性基材が、テトラフルオロエチレンと２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４，５−ジフルオロジオキソールの共重合体からなるかまたはテトラフルオロエチレンと２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４，５−ジフルオロジオキソールの共重合体からなる上部層を含む、請求項１１に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項１４】
絶縁性基材が、ペルフルオロ（アルケニルビニルエーテル）の環化重合により得られるペルフルオロポリマーからなるかまたはペルフルオロ（アルケニルビニルエーテル）の環化重合により得られるペルフルオロポリマーからなる上部層を含む、請求項１１に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項１５】
非導電性流体が、約２８ｍＮ／ｍ以下の表面張力の化合物を含む、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項１６】
非導電性流体と導電性流体の全体が、約−１０℃〜約＋６０℃、好ましくは約−２０℃〜約＋６０℃、より好ましくは約−２０℃〜約＋７０℃の温度範囲において、約１．５ｃＳｔ〜約４０ｃＳｔの算術平均動粘度を有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項１７】
絶縁性基材が、ｐ−キシリレン線状ポリマー、好ましくはパリレン、より好ましくはパリレンＣ、パリレンＤ、パリレンＮ、パリレンＦ若しくはＡＦ−４、またはパリレンＶＴ−４、さらに好ましくはパリレンＣ、パリレンＮまたはパリレンＦからなるかまたはｐ−キシリレン線状ポリマー、好ましくはパリレン、より好ましくはパリレンＣ、パリレンＤ、パリレンＮ、パリレンＦ若しくはＡＦ−４、またはパリレンＶＴ−４、さらに好ましくはパリレンＣ、パリレンＮまたはパリレンＦからなる上部層を含み、導電性流体が水および有機塩または無機塩を含み、非導電性流体がハロゲン化アルカンおよび／またはシロキサン油を含む、請求項１に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項１８】
絶縁性基材が、パリレンＣからなるかまたはパリレンＣからなる上部層を含み、導電性流体が水および無機塩を含み、非導電性流体がハロゲン化アルカンおよびシロキサン油を含む、請求項１７に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項１９】
パリレンＣからなるかまたはパリレンＣからなる上部層を含む絶縁性基材と、
（ｉ）約３５重量％〜約４５重量％、好ましくは約３８重量％〜約４２重量％、より好ましくは約４０重量％の水、
（ｉｉ）約０．１５重量％〜約０．２５重量％、好ましくは約０．１７重量％〜約０．２３重量％、より好ましくは約０．２０重量％の硫酸ナトリウム、
（ｉｉｉ）約５５重量％〜約６５重量％、好ましくは約５８重量％〜約６２重量％、より好ましくは約６０重量％のモノプロピレングリコール（ＭＰＧ）、
（ｉｖ）必要に応じて最高約０．２％までの殺生物剤を含む導電性流体と、
（ａ）約１５重量％〜約２５重量％、好ましくは約１８重量％〜約２２重量％、より好ましくは約２０重量％のフェニルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、
（ｂ）約５５重量％〜約６５重量％、好ましくは約５８重量％〜約６２重量％、より好ましくは約６０重量％のシクロシロキサンとフェニル化シロキサンの混合物であってＰｈ／Ｓｉ比が約１．３３未満でありかつＰｈ／Ｍｅ比が約１．３３未満である混合物、
（ｃ）約１５重量％〜約２５重量％、好ましくは約１８重量％〜約２２重量％、より好ましくは約２０重量％の１，８−ジクロロオクタン、および
（ｄ）約０．４重量％〜約０．８重量％、好ましくは約０．５重量％〜約０．７重量％、より好ましくは約０．６重量％のブチル化ヒドロキシルトルエン、好ましくは２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノールを含む非導電性流体と
を備える、請求項１８に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項２０】
可変焦点液体レンズ、光学絞り、または光学ズームである、請求項１に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項２１】
請求項２０の光学エレクトロウェッティング装置と、そのインターフェースを制御するための駆動装置または電子手段とを備える、装置。
【請求項２２】
駆動装置または電子手段が、交流電圧を導電性流体に印加する手段をさらに備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
カメラ、携帯電話、遠隔計器、内視鏡、または歯科用ビデオカメラである、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
導電性流体および非導電性流体（前記両流体は混ざり合わない）と、絶縁性基材とを備え、絶縁性基材上で両流体が接触して三相界面を形成しており、絶縁性基材がパリレンＦ若しくはＡＦ−４またはパリレンＶＴ−４を含む、光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項２５】
エレクトロウェッティングにより駆動される光学レンズである、請求項２４に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項２６】
導電性流体および非導電性流体（前記両流体は混ざり合わない）と、絶縁性基材とを備え、絶縁性基材上で両流体が接触して三相界面を形成しており、絶縁性基材が、芳香族ビニルシロキサン系ポリマー、好ましくはジビニルシロキサン−ベンゾシクロブテン（ＤＶＳ−ＢＣＢ）ポリマーを含む、光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項２７】
エレクトロウェッティングにより駆動される光学レンズである、請求項２６に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項２８】
導電性流体および非導電性流体（前記両流体は混ざり合わない）と、絶縁性基材とを備え、絶縁性基材上で両流体が接触して三相界面を形成しており、絶縁性基材が、ペルフルオロ（アルケニルビニルエーテル）の環化重合により得られる過フッ素化ポリマーを含む、光学エレクトロウェッティング装置。
【請求項２９】
エレクトロウェッティングにより駆動される光学レンズである、請求項２８に記載の光学エレクトロウェッティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学エレクトロウェッティング装置に関する。特に本発明は、エレクトロウェッティングにより駆動される、本発明の装置を含む光学液体レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学エレクトロウェッティング装置は、特定の光学機能をもたらすよう入射光を変えることができる装置である。そのような装置には、可変焦点液体レンズ、光学絞り、光学ズーム、眼科用装置があり、多くの用途や装置（例えばカメラ、携帯電話、遠隔計器、内視鏡、歯科用ビデオカメラなど）においてその提案が増えている。
【０００３】
エレクトロウェッティングにより駆動される焦点距離が可変の光学レンズは、例えば欧州特許ＥＰ−Ｂ１−１１６６１５７に記載され、その内容は引用により本明細書に援用されたものとする。本願の図１は該特許の図１２に相当するものである。セルは流体室によって画定され、該流体室は、下部プレート７、９および上部プレート１、並びに垂直（直角）またはほぼ垂直（直角）な軸Δを備える。下部プレート（非平面である）は、円錐状または円筒状の窪みまたは凹部３を有しており、窪みまたは凹部３は、非導電性または絶縁性の流体４を収容している。セルの残りの部分には、軸Δに沿って、電気的に変位させることができる導電性流体５が充填されている。
【０００４】
これらの流体は、混ざり合わず、メニスカス（Ａ，Ｂ）にわたって接しており、異なる屈折率を有しているとともに、ほぼ同じ密度を有している。セルは、下部プレートの少なくともある領域上に配置された電気絶縁性基材２を有しており、該基材上で両流体が接触している。絶縁性基材の厚みは約０．１μｍ〜約１００μｍであることが好ましい。
【０００５】
一般的に、光学エレクトロウェッティング装置を低電圧で作動させるには薄いものを使用すべきである一方、厚い絶縁性基材は高電圧の用途に使用される。図１において、絶縁性基材は下部プレート全体を被っているが、両流体が接触する下部プレートのある領域に限られていてもよい。第１の電極は、絶縁性基材によって、導電性流体および絶縁性流体から分離されている。この例において、下部プレートは、第１の電極として機能する導電性部材７と、光束を通過させるための透明窓９とを備えている。図１の導電体は、非導電性流体の中心位置を調整するため使用される。もう１つの電極８は導電性流体に接触している。導電性流体に対する絶縁性基材の濡れ性は、電極間に印加される電圧Ｖに応じて、エレクトロウェッティング現象によりメニスカスの形状を変えることができるような第１と第２の電極間に電圧Ｖが印加される条件で変化する。かくして、液滴領域においてプレートに垂直な、セルを通過する光束は、印加電圧に従ってより強くまたは弱く集束される。電圧Ｖは０ボルトから最大電圧まで増加させることができ、最大電圧は使用する材料によって変わる。例えば、電圧が上昇するとき、非導電性の液滴４は、限界の位置（Ｂとして示される）に達するまで変形する。液滴４が位置Ａ（静止位置、張力なし、導電性流体５に対して凹状の界面）から位置Ｂ（導電性流体５に対して凸状の界面）まで変形する間、液体レンズの焦点は変化する。導電性流体は通常、塩を含む水性の流体である。
【０００６】
絶縁性流体は典型的に、油、アルカン、またはアルカンの混合物であり、それらは、ハロゲン化されたものであってもよい。
【０００７】
光学エレクトロウェッティング装置の光学品質は、種々のパラメータに応じて、使用状況で異なり得る。
【０００８】
重要なことに、エレクトロウェッティングにより駆動される光学液体レンズは、焦点ヒステリシスを示してもよく、これは、その光学倍率が、電圧勾配の方向、電圧が増加しているのか減少しているのかによって異なることを意味する。言い換えれば、所定の電圧値における装置の焦点距離は、張力が増加しているか減少しているかで異なる可能性があり、また、導電性流体と非導電性流体との界面が、セルの軸に対して外側に移動しているか内側に移動しているかで異なる可能性がある。この現象は接触角ヒステリシスに関係することが見出された。そして最終的に、光学品質の低下は、そのようなヒステリシスに伴うものであることが見出された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の１つの目的は、光学特性が向上した光学エレクトロウェッティング装置を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、焦点ヒステリシスおよび／または角度ヒステリシスが小さいかまたは無い光学エレクトロウェッティング装置を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、ヒステリシス特性が低い状態または無い状態に維持しながら、広い温度範囲で使用できる光学エレクトロウェッティング装置を提供することである。
【００１２】
別の目的は、広い温度範囲において、上昇または下降のいずれの電圧ランプの方向においても電気刺激に対する時間応答性が少なくとも実質的に変化することなく維持される光学エレクトロウェッティング装置を提供することである。
【００１３】
別の目的は、広い温度範囲において、透明性などの光学特性が少なくとも実質的に変化することなく維持される光学エレクトロウェッティング装置を提供することである。
【００１４】
さらに別の目的は、可変焦点液体レンズ、光学絞り、光学ズームとして、そして、内部環境または外部環境においてエレクトロウェッティングを使用するその他の任意の光学装置として用いることができる光学エレクトロウェッティング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
１つの態様において、本発明に係る光学エレクトロウェッティング装置は、導電性流体および非導電性流体（両流体は混ざり合わない）と、絶縁性基材とを備え、該基材上で両流体が接触して三相界面を形成しており、該導電性流体の存在下で基材上にある非導電性流体の固有の接触角θｎが、−１０℃〜＋６０℃、好ましくは約−２０℃〜約＋７０℃の温度範囲にわたって、０°〜約２０°、好ましくは約０°〜約２０°、より好ましくは約５°〜約２０°、最も好ましくは約５°〜約１６°である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態は、以下の特徴の１つまたはいくつかをさらに備えることができる。
装置は、導電性流体に交番張力を印加するまたは印加させる手段を備える。
【００１７】
絶縁性基材が下部プレート上に均一に配置されている。
絶縁性基材が透明材料を含むかまたは透明材料からなる。
【００１８】
絶縁性基材が、非導電性流体によってぬらすことができる材料からなるか、または非導電性流体によってぬらすことができる材料からなる上部層を含む。
【００１９】
非導電性流体によってぬらすことができる材料が疎水性である。
非導電性流体によってぬらすことができる材料が、本発明に従う範囲内の固有の接触角をもたらすよう、導電性流体および非導電性流体に適合する表面エネルギーを有している。
【００２０】
固有の接触角が、−１０℃〜＋６０℃、好ましくは約−２０℃〜約＋７０℃の温度範囲にわたって、上記範囲内に維持される（この点に関し、材料および流体の選択は、当業者によりなされる）。
【００２１】
三相界面が円形である。
図３を参照して、導電性流体１０１の存在下で平坦な基材１０３上にある非導電性流体１０２の固有の接触角θｎ（参照番号１０５）は、平坦な基材に対する接線１０６と非導電性流体の表面に対する接線１０７とがなす角度として定義され、ここで、両接線は、電圧が印加されていない場合、該基材と２つの流体との間の三相界面１０４の地点で測定されるものである。
【００２２】
本明細書から明らかなとおり、光学エレクトロウェッティング装置における絶縁性基材は、平坦でなくともよく、むしろ凹部を有してもよい。しかし、本発明に従う固有の接触角は、最終的な装置の絶縁性基材と同じ材料からなる平坦な基材上で測定されるものである。固有の接触角は、室温、例えば約２０〜約２５℃において測定することができる。またそれは、上記使用温度範囲内の種々の温度において測定してもよい。
【００２３】
導電性流体への電圧の印加は、該導電性流体による基材の濡れに有効に作用する。これは、三相界面の変形をもたらすとともに、絶縁性基材に対する非導電性流体の接触角の変化をもたらす。上述したように、接触角は、絶縁性基材に対する接線と非導電性流体の表面に対する接線とがなす角度として定義され、ここで、両接線は、絶縁性基材と２つの流体との間の三相界面の地点で測定されるものである。接触角の変化により、液−液界面によって決定されるメニスカスの形状が変化し、従って、装置の焦点距離が変化する。
【００２４】
固有の接触角が上記範囲内にあれば、接触角ヒステリシスおよび焦点ヒステリシスは、低く保たれ、ゼロ近くに保たれ、あるいはゼロに保たれる。接触角ヒステリシスは、上昇する電圧ランプおよび下降する電圧ランプ間の所定の電圧値での絶縁性基材上に存在する非導電性流体の接触角の差とみなすことができる。１つの特徴によれば、接触角ヒステリシスは、以下に示すとおり、所定の値未満に保たれる。ΔＣｏｓθｎ＝│ｃｏｓθ１−ｃｏｓθ２│≦約０．０６、好ましくは≦約０．０４、より好ましくは≦約０．０２（ここで、θ１およびθ２は、基材に対する接線と非導電性流体の表面に対する接線とがなす角度であって、同じ電圧値に対して三相界面の地点で測定されるものであり、θ１は上昇する電圧ランプ方向に対する値であり、θ２は下降する電圧ランプ方向に対する値である）。
【００２５】
１つの特徴によれば、絶縁性基材の表面エネルギーは、上記範囲内にある固有の接触角が生じるために、流体の性質に適合するよう選択される。有利な特徴において、非導電性流体は、絶縁性基材の表面エネルギーに近い表面張力γＬを有する成分を含む。
【００２６】
別の特徴において、非導電性流体は、絶縁性基材の表面エネルギーに近い表面張力γＬを有する。
【００２７】
好ましい特徴において、非導電性流体または非導電性流体の成分の表面張力γＬと絶縁性基材の表面エネルギーとの差ｄｓｔは、約−１５≦ｄｓｔ≦約＋１５ｍＮ／ｍ（ミリニュートン／メートル）の範囲内であり、該表面エネルギーは、約−１２≦ｄｓｔ≦約＋１２ｍＮ／ｍの範囲内であることが好ましい。
【００２８】
表面エネルギーには、分散成分と、表面極性とも呼ばれる極性成分とが含まれる。好ましい特徴において、絶縁性基材は、低い表面極性または低い極性成分を有する。基材の極性成分は、できる限り低いことが好ましく、典型的に０〜約４ｍＮ／ｍであり、０〜約２ｍＮ／ｍであることがより好ましい。極性成分は、Ｆ．Ｍ．Ｆｏｗｋｅｓ，Ａ．Ｃ．Ｓ．Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｓｅｒｉｅｓ，４３，（１９６４），９９−１１１およびＡｒｔｈｕｒ  Ｗ．Ａｄａｍｓｏｎ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅｓ，Ｗｉｌｅｙ，第５版（１９９０）に開示されるように測定することができる。
【００２９】
１つの特徴において、絶縁性基材は約３０ｍＮ／ｍを超える表面エネルギーを有する。
別の特徴において、絶縁性基材は約３０ｍＮ／ｍ未満の表面エネルギーを有する。
【００３０】
別の特徴において、絶縁性基材は絶縁材料からなる。この材料は、導電性流体の存在下で非導電性流体によりぬらすことができ、それにより固有の接触角が０°〜約２０°となる。
【００３１】
別の特徴において、絶縁性基材は、絶縁材料と、導電性流体の存在下で非導電性流体によりぬらすことができ、それにより固有の接触角が０°〜約２０°となる材料からなる上部層とを含む。
【００３２】
固有の接触角はゼロを超えることが有利である。固有の接触角が、ゼロであるかまたはゼロに非常に近い場合、油は疎水性表面全体に広がり得る。光学エレクトロウェッティング装置において、特に粘度の低い流体を用いる場合、最終的に油は円錐状の窪みの外に流動する可能性があり、そして、装置の仕様が経時的に変化する可能性がある。従って固有の接触角がゼロを超える流体を用いることは、粘度が低い流体を使用する場合、特に有利である。光学エレクトロウェッティング装置は、連続的な張力（直流ＤＣ）よりも交流（ＡＣ）によって駆動されるほうが有利である。この特徴は、導電性流体における非導電性流体液滴の接触角ヒステリシスを低下させることを可能にし、従って光学エレクトロウェッティング装置の光学倍率（屈折力）ヒステリシスの低下をもたらす。この現象は、実験により認められ、そして流体の先端と基材との界面において摩擦を低減する方法として理論的に説明された。
【００３３】
絶縁性基材
光学エレクトロウェッティング装置、例えばエレクトロウェッティングにより制御される光学液体レンズ等において、絶縁疎水性層は、非導電性流体（通常、非極性の有機液体相）および導電性流体（通常、極性相）と接触している。絶縁層の誘電特性（誘電率、絶縁破壊電圧、散逸係数）は、可能な限り広い温度範囲（理想的には−４０℃〜８５℃）において、２つの異なる流体（極性相と非極性相）に接触しているとき、保持されている必要がある。また、絶縁疎水性層は、光学エレクトロウェッティング装置に存在する両流体に対して、物理的および化学的相互作用を示さないかまたは限られた物理的および化学的相互作用を示さないことが望ましい。
【００３４】
さらに、光学エレクトロウェッティング装置の窓において、表面にコーティングされる疎水性層は、導電性流体中の非導電性流体の濡れを促進する必要がある。
【００３５】
本発明によれば、光学エレクトロウェッティング装置の絶縁性基材は、以下の特徴の１つ以上を示す材料からなるか、または、以下の特徴の１つ以上を示す材料からなる上部層を含む。
【００３６】
材料は電気絶縁性の誘電体である。
材料は、疎水性であり、かつ／または極性が低いものであり、好ましくは、約０ｍＮ／ｍ〜約４ｍＮ／ｍの極性のものである。
【００３７】
絶縁材料は、湿潤性表面として用いるとき、低い比誘電率εｒ、好ましくは１ｋＨｚで約３．５より低い比誘電率εｒを有するポリマーであるか、または、該絶縁材料は、高い比誘電率εｒ、好ましくは１ｋＨｚで約３．５より高い比誘電率εｒを有しかつ疎水性材料の層で被覆されている。
【００３８】
絶縁材料は、短絡のおそれを最小限にしかつ誘電体の寿命を長くするため、高い絶縁破壊電圧、典型的に約１ＭＶ／ｃｍより大きく、有利には約２ＭＶ／ｃｍより高い絶縁破壊電圧を有する。
【００３９】
絶縁材料は、消費電力の低い装置とするため、低い散逸係数Ｄ、典型的に約０．０５より低い散逸係数Ｄを有する。
【００４０】
材料は、長時間、広い温度範囲（特に−４０℃〜＋８５℃）において高い信頼性を有する（すなわち、損傷をうけない）。
【００４１】
材料は、導電性流体および非導電性流体に対して物理的および化学的相互作用を有さないかまたはごく限られた物理的および化学的相互作用しか有さない（すなわち多くの化学物質に対して耐性が高い）。
【００４２】
材料は、水分吸収性を有さないかまたはごく限られた水分吸収性しか有さず、典型的に２４時間あたり約０．３％未満の水分吸収性しか有さない。
【００４３】
材料は、−４０℃〜＋８５℃において導電性流体および非導電性流体に溶解しない。
材料は、透明度が高く（可視波長で９０％＜透過率）かつ／または光学分散が低い。
【００４４】
材料は、流体の存在下で絶縁基材が自然に剥がれるのを防止するため、下部プレートに対して良好な接着性、典型的には接着試験ＡＳＴＭ  Ｄ３３５９−０２に従い３Ｂ以上の接着性を有する。
【００４５】
装置への光照射中に温度が上昇するのを制限する、好ましくは防止するため、そして、絶縁性基材とそれに接触する流体との化学反応を抑制／防止するため、該材料は、紫外線吸収性および可視光吸収性が低い。
【００４６】
材料は、高い溶融温度および高いガラス転移温度（好ましくは８５℃を超える）を有する。
【００４７】
１つの特徴において、絶縁性基材は、下部プレート上のコーティングとして使用される。この下部プレートは、堆積工程中に損傷を受けることがなくかつその用途に必要な他の特性（例えば透明性を要求するレンズ領域での透明性）を有する任意の適当な材料（例えば金属材料、ポリマー材料、または無機材料）からなることができる。それぞれの材料は、コーティングの接着を高めるために使用される通常のカップリング剤を伴ってもよい。このカップリング剤は、コーティング工程の前に下部プレート上に配置される。
【００４８】
本明細書において、導電性流体および非導電性流体のいずれかまたは両方に関し、さらには、光学エレクトロウェッティング装置のすべての部品および光学エレクトロウェッティング装置自体に関し、透明性は、約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの波長範囲にわたって透
過率が約９６％を超えており、かつ／または、同じ波長範囲で入射方向の周り約６０°（度）の円錐において散乱エネルギーが約２％未満であること意味している。
【００４９】
１つの特徴において、表面張力が約２８ｍＮ／ｍ以上である（好ましくは約２８ｍＮ／ｍを超える）化合物を含む非導電性流体を、高い表面エネルギー（典型的に約３０ｍＮ／ｍ以上）を有する絶縁性基材（例えば、パリレン系ポリマー、ジビニルシロキサン−ベンゾシクロブテン系ポリマーなど）とともに使用する。
【００５０】
別の特徴において、表面張力が約２８ｍＮ／ｍ以下である（好ましくは約２８ｍＮ／ｍ未満である）化合物を含む非導電性流体を、低い表面エネルギー（典型的に約３０ｍＮ／ｍ以下）を有する絶縁性基材（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）など）とともに使用する。
【００５１】
好ましい実施形態において、高い表面エネルギー（典型的に約５０ｍＮ／ｍを超える）の絶縁材料は、疎水性材料、典型的に約４５ｍＮ／ｍ未満の表面エネルギーを低い極性（典型的に約２ｍＮ／ｍ未満）とともに有する疎水性材料で被覆することが有利である。絶縁性かつ／または疎水性の材料の例には、以下に示すものがある。
【００５２】
絶縁材料：
酸化シリコン（ＳｉＯ２）、
窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、
チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、
酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、
ハフノン（ＨｆＳｉＯ４）、
酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、
酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、
酸化チタン（ＴｉＯ２）、
チタン酸バリウムストロンチウム（ＢａＳｒＴｉＯ３）、
チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、
酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、
酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、
絶縁性ゾル−ゲル（例えばシリコンアルコキシドをベースとするもの）、
スピンオンガラス（例えばＨｏｎｅｙｗｅｌｌ製のＡｃｃｕｇｌａｓｓ（登録商標））、
ＳＳＱ（すなわち多孔性有機ケイ酸塩フィルム材料（シルセスキオキサン））、
ＭＳＳＱ（すなわち多孔性有機ケイ酸塩フィルム材料（メチルシルセスキオキサン））、
ポリイミドポリマー、
フッ素化ポリイミドポリマー、
ＳｉＬＫ半導体誘電性樹脂（ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙの商標）、
フッ素をドープした酸化シリコン（すなわちフルオロケイ酸塩ガラス（例えばＦＳＧ））、
フッ素化アモルファス炭素薄膜（ａ−Ｃ：Ｆ）。
【００５３】
絶縁疎水性材料：
シリコーンポリマーＰＤＳＭ、
アモルファスフルオロポリマー（例えばＤｕＰｏｎｔ製Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ１６００およびＡＦ１６０１）、
ポリ（アリーレンエーテル）、
フッ素化ポリ（アリーレンエーテル）、
ｐ−キシリレン線状ポリマー（フッ素化されているかフッ素化されていないパリレン類等、例えばパリレンＣ、パリレンＦ、パリレンＡＦ−４、パリレンＶＴ−４、パリレンＮ、またはパリレンＤ）、
アモルファスフルオロポリマー（例えば旭硝子株式会社製Ｃｙｔｏｐ（登録商標））、
Ｓｏｌｖａｙ製Ｈｙｆｌｏｎ（登録商標）ポリマー、
芳香族ビニルシロキサンポリマー（例えばＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ製ジビニルシロキサン−ベンゾシクロブテン（ＤＶＳ−ＢＣＢ）ポリマー）、
ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、ポリ（テトラフルオロエチレン）、
ポリエチレン、
ポリプロピレン、
フルオロエチレンプロピレンポリマー、
ポリナフタレン、
フッ素化ポリナフタレン、
シリコーン様ポリマーフィルムＳｉＯｘＣｙＨｚ。
【００５４】
絶縁性基材は、上記に列挙した材料の１種または２種以上を含むことができることを理解されたい。別の実施形態によれば、絶縁性基材は、１種以上の酸化防止剤をさらに含むことができる。
【００５５】
例として、絶縁性基材は、以下の材料から選択することができる１種以上の材料からなるかまたは以下の材料から選択することができる１種以上の材料からなる上部層を含む。
【００５６】
ｐ−キシリレン線状ポリマー（例えば、約１３０℃〜約１７５℃の温度における二量体ジ−ｐ−キシリレンの気化、約６００〜約７００℃の温度における該二量体ガスのｐ−キシリレンモノマーへの熱分解、透明ポリマーフィルムへの縮合および重合により製造されるもの）。その例には、
上記のようにして得られるパリレンＣ、
塩素原子が水素原子で置換されていること以外はパリレンＣに類似するパリレンＮ、
メチル基がフッ素化メチル基で置換されている以外はパリレンＮに類似するパリレンＦ（またはパリレンＡＦ−４（Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  ＳｙｓｔｅｍｓによりＰａｒｙｌｅｎｅ  ＨＴ（登録商標）として販売される）、
パリレンＶＴ−４（繰り返し単位中の４つの原子が脂肪族Ｃ原子ではなくベンゼン環に結合していること以外はパリレンＦに類似する構造を有するポリ（テトラフルオロ−ｐ−キシリレン））がある。
【００５７】
フッ素化ポリマー（例えば、テトラフルオロエチレンと２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４，５−ジフルオロジオキソールの共重合体（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ１６０１およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ１６００の名称でＤｕＰｏｎｔにより販売されるもの）。これらのポリマーは、フッ素化溶媒（例えば３Ｍにより販売されるＦＣ４０またはＦＣ７５）に溶解する。このポリマー溶液をスピンコーティングまたは浸漬コーティングにより付着させることができ、そして溶媒蒸発の後、ポリマーフィルムが形成される。
【００５８】
芳香族ビニルシロキサン系ポリマー（例えば、ジビニルシロキサン−ベンゾシクロブテンポリマー（ＤＶＳ−ＢＣＢまたはベンゾシクロブテンとも呼ばれ、あるいはＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ製のＣｙｃｌｏｔｅｎｅ（登録商標）とも呼ばれる）。このポリマーを基材上にスピンコーティングまたは浸漬コーティングすることができ、そして焼成工程によりポリマーを形成することができる。重合は、熱により活性化され、２つのモノマーから
のビニル基（Ｃ＝Ｃ）およびシクロブテン基間の選択的反応に相当する。
【００５９】
環状過フッ素化型ポリマー（例えば、旭硝子株式会社製Ｃｙｔｏｐ（登録商標）。これは、ペルフルオロ（アルケニルビニルエーテル）の環化重合により得られる、ペルフルオロフラン基を有する過フッ素化ポリマーである）。Ｃｙｔｏｐ（登録商標）はアモルファスフッ素化ポリマーであり、従ってＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦに類似し、フッ素化溶媒に溶解する。このポリマー溶液をスピンコーティングまたは浸漬コーティングにより付着させることができ、そして溶媒蒸発の後、ポリマーフィルムが形成される。
【００６０】
１つの特徴によれば、好ましい絶縁材料は、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）、パリレン類、芳香族ビニルシロキサン系ポリマー、および環状過フッ素化型ポリマーから選択される。特に好ましい絶縁材料は、パリレンＮ、パリレンＣ、パリレンＦ、パリレンＡＦ−４、パリレンＶＴ−４、ＤＶＳ−ＢＣＢポリマー、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）である。最も好ましい絶縁材料は、パリレンＦ、パリレンＡＦ−４、パリレンＶＴ−４、ＤＶＳ−ＢＣＢポリマー、およびＣｙｔｏｐ（登録商標）から選択される。特に好ましいものは、パリレンＦまたはパリレンＡＦ−４、およびＤＶＳ−ＢＣＢポリマーである。
【００６１】
好ましい実施形態によれば、絶縁性基材は、パリレンＦ（またはパリレンＡＦ−４［ポリ（α，α，α’，α’−テトラフルオロ−ｐ−キシリレン）］またはパリレンＨＴＴＭ（パリレンＦやパリレンＡＦ−４のようなフッ素化パリレン）からなるか、またはパリレンＦ（またはパリレンＡＦ−４［ポリ（α，α，α’，α’−テトラフルオロ−ｐ−キシリレン）］またはパリレンＴＭ（パリレンＦやパリレンＡＦ−４のようなフッ素化パリレン）からなる上部層を含む。両者はＳＣＳ（Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）により販売されている。パリレンＦは以下の式のフッ素化ポリマーに相当する。
【００６２】
【化１】
2009525502.tif 000003
【００６３】
パリレンＦは、散逸係数が低く（６０ＨｚでＤ＝０．０００２、１ｋＨｚでＤ＝０．００２）、約３１ｍＮ／ｍ±１ｍＮ／ｍの表面エネルギーを有する良好な絶縁体であり、また低極性表面エネルギー成分（＜２ｍＮ／ｍ）を有する。約０．５μｍ〜約１０μｍの厚みｄを有するパリレンＦ（またはパリレンＡＦ−４）フィルムは、約２．２〜約２．４の範囲にある比誘電率εｒを有する（Ｈａｒｒｕｓ他，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，５２，（１９９７），７６；Ｓ．Ｄａｂｒａｌ他，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏ．，Ｂ１１（５），（１１９３），１８２５参照）。
【００６４】
パリレンＦまたはパリレンＡＦ−４は、可視波長において透明なポリマーであり、光学エレクトロウェッティング装置の窓、特にエレクトロウェッティングにより駆動される光学レンズの窓に被覆される疎水性層として有利に用いることができる。パリレンＦまたはパリレンＡＦ−４（またはパリレンＨＴＴＭ）の光学特性を考慮する場合、１つの重要な点は、このフッ素化パリレンが、紫外波長の光に非常に感受性である古典的なパリレン類（例えばパリレンＮ、ＣおよびＤ）に比べて、紫外波長光の下で非常に安定であるということである。
【００６５】
また、パリレンＦ（またはＡＦ−４）、およびパリレンＨＴＴＭは、導電性流体および非導電性流体の両方に接触する場合、必要なとき高温（８５℃）において、高い信頼性の誘電特性を示す。
【００６６】
またパリレンＦは、極性が非常に低く、水分吸収（吸湿）性が非常に低い（ＡＳＴＭ  Ｄ５７０に従って２３℃で水と接触するとき、２４時間後、＜約０．０１％である）ポリマーであるため、水と接触する誘電体層としての用途に最も有利に使用される。
【００６７】
さらにパリレンＦフィルムは、多くの化学物質、特に多くの非導電性流体（エレクトロウェッティング用途の液体配合物に使用できる塩素化芳香族アルカンおよびアルケンまたはより一般的なハロゲン化芳香族アルカン）に対して高い耐性を示した。
【００６８】
必要に応じて、エレクトロウェッティング装置の下部プレートまたは基材上にあるパリレンＦの接着性は、下部プレート（または基材）とパリレンＦ層との間の接着促進剤により制御することができる。接着促進剤は、フッ素化シランまたは非フッ素化シランとすることができる。
【００６９】
パリレンＦを使用することにより、必要な誘電特性および疎水性を有する層を同じ材料で、例えば、１つのＣＶＤ（化学蒸着）コーティング工程により、形成することができる。
【００７０】
導電性流体および非導電性流体（両流体は混ざり合わない）と、絶縁性基材とを備える光学エレクトロウェッティング装置であって、絶縁性基材上で両流体が接触して三相界面を形成し、絶縁性基材がパリレンＦ（またはパリレンＡＦ−４）ポリマーを含む光学エレクトロウェッティング装置は、新規でかつ本発明の別の目的となるものである。
【００７１】
特に、パリレンＦは、低電圧の用途に対して非常に良好な解決策となることが分かった。実際、エレクトロウェッティング装置の分野、特にエレクトロウェッティング現象により制御される光学液体レンズの分野において、１つの重要な課題は、できるだけ低い電圧で作動する装置を得ることである。
【００７２】
また、硬化フィルムの誘電率は、１ｋＨｚで約２．２である。このため、パリレンＦは、薄い場合（＜１０００ｎｍ）でも、散逸係数が低い（６０Ｈｚ〜１ｋＨｚにおいてＤ＝０．０００２〜０．００２）低−ｋ材料となっている。この低い散逸係数は、必要なとき信頼性の高い誘電体層を得るため、非常に重要である。というのも、この低い散逸係数によって、電界における熱的絶縁破壊電圧が決まってくるからである。
【００７３】
またパリレンＦは、水分吸収性が非常に低く（＜０．０１％）極性が非常に低いポリマーである。このことは、水に接触する誘電体層の用途によって非常に重要となり得る。低い水分吸収性により、電界下での水分トリーイング現象を制限することができ、それにより薄くすること（＜１０００ｎｍ）が容易になり得る。水分吸収性は、誘電特性の信頼性が低いことに対する一定の原因となり得る。言い換えれば、水分吸収特性が低ければ、より水分を吸収し得る他のポリマーに比べて、疎水性誘電体層の信頼性を高めることができる。
【００７４】
さらにパリレンＦは、部分的にフッ素化されているため、他の非フッ素化ポリマーに比べて、有機流体または非フッ素化流体との相互作用がより低いものとなっている。このため、他の非フッ素化ポリマーに比べて、疎水性誘電体層の信頼性が高くなっている。このため、パリレンＦは多くの非フッ素化流体に対して高い耐性を有しており、また、パリレンＦは、多くの非極性液体（例えば、エレクトロウェッティング用途の液体配合物に使用
できる塩素化芳香族アルカンおよびアルケンまたはより一般的なハロゲン化芳香族アルカン）に対して耐性である絶縁疎水性層として用いることができる。さらに、パリレンＦは部分的にフッ素化されているため、液体（極性の液体および非極性の液体）に接触する場合、低極性表面エネルギー材料特性の信頼性は、他の疎水性ポリマーに比べて高いものとなる。
【００７５】
図６は、パリレンＦ層を用いて作製した液体レンズ（約２０Ｖで作動する）の光学倍率の一例を示している。本出願人は、パリレンＦを用いれば、液体配合物の界面張力に応じて、１０Ｖ以下という低い電圧でも光学液体レンズを作動できることを明らかにしている。
【００７６】
すでに述べたとおり、パリレンＶＴ−４は、ポリ（テトラフルオロ−ｐ−キシリレン）であり、例えば、Ｊ．Ｊ．Ｓｅｎｋｅｖｉｃｈ他，Ｐｏｌｙｍｅｒ，４１，（２０００），２３７９−２３９０によって開示されている。パリレンＶＴ−４は以下の式によって表すことができる。
【００７７】
【化２】
2009525502.tif 000004
【００７８】
別の実施形態によれば、絶縁性基材は、芳香族ビニルシロキサンポリマー（例えば、ＤＶＳ−ＢＣＢまたはＣｙｃｌｏｔｅｎｅ（登録商標）として知られ、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌにより販売される、ジビニルシロキサン−ベンゾシクロブテンポリマーで、そのモノマーが以下の式であるもの）からなるか、または芳香族ビニルシロキサンポリマー（例えば、ＤＶＳ−ＢＣＢまたはＣｙｃｌｏｔｅｎｅ（登録商標）として知られ、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌにより販売される、ジビニルシロキサン−ベンゾシクロブテンポリマーで、そのモノマーが以下の式であるもの）からなる上部層を含む。
【００７９】
【化３】
2009525502.tif 000005
【００８０】
ＤＶＳ−ＢＣＢは、約３６ｍＮ／ｍの表面エネルギーと低い表面極性を有するポリマーであり、しかも可視波長において透明なポリマーである。
【００８１】
ＤＶＳ−ＢＣＢは、極性が非常に低い樹脂であり、さらに、非常に低い吸湿性（ＡＳＴＭ  Ｄ５７０に従い２３℃で水分に接触して２４時間後、＜０．２３％）を示す。
【００８２】
ＤＶＳ−ＢＣＢポリマーの硬化フィルムの比誘電率εｒは、１ＭＨｚにおいて約２．６〜約２．７である。このため、ＤＶＳ−ＢＣＢポリマーは、散逸係数が低い（１ＧＨｚにおいてＤ＝０．０００８、２０ＧＨｚにおいてＤ＝０．００２）低−ｋ材料（すなわち、「ｋ」とも呼ばれる比誘電率εｒが低い材料）となっている。十分に硬化されたＤＶＳ−ＢＣＢポリマーフィルムは、多くの化学物質に対して耐性が高い。このため、フィルムは除去され難いものである。ＤＶＳ−ＢＣＢポリマーは、多くの非導電性流体（例えば、エ
レクトロウェッティング用途の液体配合物に使用できる塩素化芳香族アルカンおよびアルケンまたはより一般的なハロゲン化芳香族アルカン）に対して耐性である絶縁疎水性層となる。
【００８３】
さらに、ＤＶＳ−ＢＣＢポリマーは、導電性流体および非導電性流体の両方に接触する場合、必要なとき高温（８５℃）において、高い信頼性の誘電特性を示す。
【００８４】
必要に応じて、エレクトロウェッティング装置の下部プレートまたは基材上にあるＤＶＳ−ＢＣＢポリマーの接着性は、下部プレート（または基材）とＤＶＳ−ＢＣＢポリマー層との間の接着促進剤により制御することができる。接着促進剤は、例えば、１−メトキシ−２−プロパノール（プロピレングリコールメチルエーテル）中の加水分解ビニルトリアセトキシシラン（〜０．３重量％）（ＡＰ３０００（登録商標）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ製）として知られる）である。
【００８５】
ＤＶＳ−ＢＣＢポリマーを使用することにより、必要な誘電特性および疎水性を有する層を同じ材料で、例えば、１つのスピンコーティング工程により、形成することができる。導電性流体および非導電性流体（両流体は混ざり合わない）と、絶縁性基材とを備える光学エレクトロウェッティング装置であって、該絶縁性基材上で両流体が接触して三相界面を形成し、絶縁性基材がＤＶＳ−ＢＣＢポリマーを含む光学エレクトロウェッティング装置は、新規でかつ本発明の別の目的となるものである。
【００８６】
さらなる実施形態によれば、絶縁性基材は、環状ペルフルオロポリマーからなるか、または環状ペルフルオロポリマーからなる上部層を含む。そのような環状ペルフルオロポリマーの例には、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）（環状透明光学ポリマー（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ））があり、これは、ペルフルオロ（アルケニルビニルエーテル）の環化重合により得られるものであり、旭硝子株式会社により販売されている。Ｃｙｔｏｐ（登録商標）は、以下の式のものである。
【００８７】
【化４】
2009525502.tif 000006
【００８８】
Ｃｙｔｏｐ（登録商標）は、アモルファスフルオロポリマーであり、そのアモルファス状態は、９５％を超える非常に高い透明度を与える。Ｃｙｔｏｐ（登録商標）は、屈折率が低く（ｎｄ＝１．３４）、光学分散が低い（アッベ数：９０）。
【００８９】
Ｃｙｔｏｐ（登録商標）は、１０１７Ω・ｃｍを超える体積抵抗とともに、約２．１の低い比誘電率εｒも有している。このため、それは、エレクトロウェッティングの用途にとって良好な絶縁材料となる。
【００９０】
アモルファスフルオロポリマーとして、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）は、多くのフッ素化溶媒に溶解し、そして、スピンコーティングまたは浸漬コーティングにより塗布することができ、厚さ約０．１μｍまで薄膜とすることができる。
【００９１】
さらにＣｙｔｏｐ（登録商標）は、耐熱性、耐化学性について優れた特性を有し、実質的に水分吸収性を有しておらず、約２．１〜２．２（６０Ｈｚ〜１ＭＨｚ）の非常に低い
比誘電率εｒおよび約０．０００７の非常に低い散逸係数Ｄを有するとともに、極性が低く、約１９ｍＮ／ｍの表面エネルギーを有する。
【００９２】
Ｃｙｔｏｐ（登録商標）材料は、接着性を調整するため、そして基材上での接着性を最適化するため、異なるグレードのものを混合して用いることができ、あるいは、特定のグレードのものを用いることができる。
【００９３】
必要に応じて、エレクトロウェッティング装置の下部プレートまたは基材上にあるＣｙｔｏｐ（登録商標）の接着性は、下部プレート（または基材）とＣｙｔｏｐ（登録商標）層との間の接着促進剤により制御することができ、あるいは、接着性を調整するため、そして基材上での接着性を最適化するため、異なるグレードのものを混合、あるいは、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）の特定のグレードのものを用いることにより、制御することができる。
【００９４】
Ｃｙｔｏｐ（登録商標）を使用することにより、必要な誘電特性および疎水性を有する層を同じ材料で、例えば、１つのスピンコーティング工程により、形成することができる。
【００９５】
導電性流体および非導電性流体（両流体は混ざり合わない）と、絶縁性基材とを備える光学エレクトロウェッティング装置であって、絶縁性基材上で両流体が接触して三相界面を形成し、絶縁性基材がペルフルオロ（アルケニルビニルエーテル）ポリマーの環化重合により得られるペルフルオロポリマーを含む光学エレクトロウェッティング装置は、新規でかつ本発明の別の目的となるものである。
【００９６】
非導電性流体
別の特徴によれば、非導電性流体は、有機化合物、無機化合物（鉱物）、またはそれらの混合物を含む。そのような有機化合物または無機化合物の例には、Ｓｉ系モノマーまたはオリゴマー、Ｇｅ系モノマーまたはオリゴマー、Ｓｉ−Ｇｅ系モノマーまたはオリゴマー、炭化水素、またはそれらの混合物がある。
【００９７】
炭化水素は、直鎖または分枝鎖とすることができ、１つ以上の飽和部位、不飽和部位、または部分不飽和環状部位を含むことができる。炭化水素は、約１０〜約３５の炭素原子を有することが有利であり、約１５〜約３５の炭素原子を有することが好ましい。約１０未満の炭素原子を有する炭化水素は、導電性流体への混和性が生じる可能性があるため、あまり好ましくない。
【００９８】
炭化水素は１つ以上の不飽和部位を二重結合および／または三重結合の形態で有してもよい。２つまたは３つより多い二重結合または三重結合は、紫外線による分解のおそれを考慮すると好ましくない。炭化水素は、二重結合または三重結合を含まない方が好ましく、その場合、該炭化水素は、本明細書においてアルカンと呼ばれる。
【００９９】
炭化水素は、１つ以上のヘテロ原子を、置換基として、および／または、該炭化水素の鎖および／または環を中断する原子または原子の群として、さらに含んでもよい。そのようなヘテロ原子には、酸素、硫黄、窒素、リン、ハロゲン（主にフッ素、塩素、臭素、および／またはヨウ素）があるが、これらに限定されるものではない。１つ以上のヘテロ原子の存在が２種の流体の非混和性に影響しないよう注意すべきである。
【０１００】
約９９．８％より多いアルカンを含む混合物を使用することができる。そのような混合物は、約１重量％未満（好ましくは約０．５重量％未満）の割合で少量の芳香族基および／または不飽和部位を含んでもよい。また該アルカンには約１０重量％未満、好ましくは
約７重量％未満の割合で塩素が存在していてもよい。そのような不純物は、アルカンの調製（例えば蒸留工程によりアルカンを得る場合）に由来する副産物として存在し得る。
【０１０１】
本発明の種々の特徴によれば、該炭化水素は、
直鎖または分枝鎖のアルカン（例えば、デカン（Ｃ１０Ｈ２２）、ドデカン（Ｃ１２Ｈ２４）、スクアラン（Ｃ３０Ｈ６２）など）、
１つ以上の環を有するアルカン（例えばｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキサン（Ｃ１０Ｈ２０）など）、
縮合環系（例えばα−クロロナフタレン、α−ブロモナフタレン、シス，トランス−デカヒドロナフタレン（Ｃ１０Ｈ１８）など）、
炭化水素の混合物（例えばＩｓｏｐａｒ（登録商標）Ｖ、Ｉｓｏｐａｒ（登録商標）Ｐ（Ｅｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌより）として入手できるものなど）、
およびそれらの混合物
であるか、または、それらを含むものである。
【０１０２】
本願において、オリゴマーは、約２〜約２０、好ましくは約２〜約１０、より好ましくは約２〜約５の間にある相当数の同じ繰り返し単位（ホモオリゴマー）または異なる繰り返し単位（コオリゴマー）を有する化合物である。約２０を超える繰り返し単位を有するオリゴマーは、低温にて粘度の好ましくない上昇を引き起こし得るので、あまり好ましくない。
【０１０３】
非導電性流体は、以下のシリコン系化合物を１種以上含むことができる。
式１ａ、１ｂまたは１ｃのシロキサン、
【０１０４】
【化５】
2009525502.tif 000007
【０１０５】
（式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ’は、それぞれ独立してアルキル、（ヘテロ）アリール、（ヘテロ）アリールアルキル、（ヘテロ）アリールアルケニル、または（ヘテロ）アリールアルキニルを表し、かつｎは約１〜約２０であり、好ましくは約１〜約１０であり、より好ましくはｎは１、２、３、４、または５であり、ただし、式１ｃにおいてｎは２より大きい）、
式２のシラン、
【０１０６】
【化６】
2009525502.tif 000008
【０１０７】
（式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ’は上記で規定したとおりであり、かつｍは約１〜約２０であり、好ましくは約１〜約１０であり、より好ましくはｍは１、２または３である）、
式３のモノシラン
【０１０８】
【化７】
2009525502.tif 000009
【０１０９】
（式中、Ｒ１およびＲ２は上記で規定したとおりであり、かつＲ３およびＲ４のそれぞれは独立してアルキル、（ヘテロ）アリール、（ヘテロ）アリールアルキル、（ヘテロ）アリールアルケニル、または（ヘテロ）アリールアルキニルを表す）。
【０１１０】
上式において、
アルキルは、約１〜約１０の炭素原子、好ましくは約１〜約６の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキルラジカルを意味し、好ましいアルキルには、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピルがあり、アルキルラジカルは、ハロゲン化されていてもよく、例えば、１，１，１−トリフルオロプロピル基を含んでもよく、
（ヘテロ）アリールは、約５〜約１２の原子を含み、１つ以上、好ましくは１つの芳香環および／または複素芳香環を形成する芳香族ラジカルまたは複素芳香族ラジカルを意味し、該環は、１つ以上のハロゲン、好ましくは１つ、２つ、または３つのハロゲン原子（主にフッ素、塩素および／または臭素）で置換されていてもよく、また、１つ以上の飽和環系、部分飽和環系、または不飽和環系と縮合されていてもよく、好ましい（ヘテロ）アリールには、フェニルまたはナフチルがあり、これらは１つ、２つまたは３つのハロゲン原子で置換されていてもよく、
（ヘテロ）アリールアルキルは、アルキルラジカルおよび（ヘテロ）アリールラジカルについて上記で規定したとおりであり、好ましい（ヘテロ）アリールアルキルには、ベンジル、フェネチルがあり、これらは１つ、２つ、または３つのハロゲン原子で置換されていてもよく、
（ヘテロ）アリールアルケニルおよび（ヘテロ）アリールアルキニルに相当するラジカルにおいて、（ヘテロ）アリール部位は上記で規定したとおりであり、アルケニルおよびアルキニルは、上記で規定した直鎖または分枝鎖のアルキルラジカルを示し、１つ以上、好ましくは１つの二重結合、または１つ以上、好ましくは１つの三重結合をそれぞれさらに有する。
【０１１１】
好ましい実施形態によれば、上記式１ａ、１ｂおよび２において、すべてのＲ’は、同じであるかまたは異なっており、好ましくはメチルまたはハロゲン化アルキルである。
【０１１２】
さらに好ましい実施形態によれば、上記式１ａ、１ｂおよび２において、すべてのＲ’は同じであり、より好ましくは、各Ｒ’はメチルである。
【０１１３】
非導電性流体は、以下の特定のシリコン系種の１種以上を含むことができる。
ヘキサメチルジシラン、ジフェニルジメチルシラン、クロロフェニルトリメチルシラン、フェニルトリメチルシラン、
フェネチルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、フェニルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、ポリジメチルシロキサン、テトラフェニルテトラメチルトリシロキサン、ポリ（３，３，３−トリフルオロプロピルメチルシロキサン）、３，５，７−トリフェニルノナメチルペンタシロキサン、３，５−ジフェニルオクタメチルテトラシロキサン、１，１，５，５−テトラフェニル−１，３，３，５−テトラメチル−トリシロキサン、およびヘキサメチルシクロトリシロキサン。
【０１１４】
非導電性流体は、以下のゲルマン系種の１種以上を含むことができる。
式４のゲルマノキサン、
式５のゲルマン、
式６のゲルマン
【０１１５】
【化８】
2009525502.tif 000010
【０１１６】
（式中、Ｒ’、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびｎは上記で規定したとおりである）。
非導電性流体は、以下の特定のゲルマン系種：ヘキサメチルジゲルマン、ジフェニルジメチルゲルマン、フェニルトリメチル−ゲルマンの１種以上を含んでもよい。
【０１１７】
別の特徴によれば、非導電性流体は、１つ以上のフェニル基および／または他の基（例えばフッ素化されたまたはフッ素化されていないアルキル（エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル）、直鎖または分枝鎖のアルキル、塩素化されたまたは臭素化されたフェニル基、ベンジル基、ハロゲン化されたベンジル基）で置換された少なくとも１種のＳｉ系化合物および／またはＧｅ系化合物を含むか、または、Ｓｉ系化合物および／またはＧｅ系化合物の混合物であって少なくとも１種の化合物が１つ以上のフェニル基および／または他の基（例えばフッ素化されたまたはフッ素化されていないアルキル（エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル）、直鎖または分枝鎖のアルキル、塩素化されたまたは臭素化されたフェニル基、ベンジル基、ハロゲン化されたベンジル基）で置換されている混合物を含む。
【０１１８】
好ましい実施形態において、非導電性流体が、シロキサン化合物、特にアリールシロキサン化合物を含む場合、該化合物は、アリール（例えばフェニル）ラジカルまたは基の総数のＳｉ原子総数に対する比が約１．３３以下、好ましくは１以下、より好ましくは約０．８以下であるものである。
【０１１９】
アリール（例えばフェニル）ラジカルまたは基のＳｉ原子に対する比が約１．３３より大きいＳｉ系化合物は、水性の導電性流体とともに存在するとき、熱的ストレスの後、濁る可能性がある。そのような油について濁度の値は、通常、約１０００ＮＴＵより高い。アリール基（例えばフェニルラジカルまたは基）の総数のＳｉ原子総数に対する比が約１．３３以下、好ましくは約１以下、より好ましくは約０．８以下であるＳｉ系化合物（例えば、シロキサンまたはシラン、有利にはアリールシロキサン）を選択して使用することにより、約２００ＮＴＵ未満（これは、光学エレクトロウェッティング装置（例えば光学レンズ）の用途で許容される値である）に濁度を低下させることができる。本発明の別の特徴によれば、非導電性流体は、光学エレクトロウェッティング装置の絶縁性基材に対する流体の濡れ性を高めるため、湿潤剤を含む。湿潤剤の性質は、該絶縁性基材の表面の性質に依存する。
【０１２０】
さらに別の特徴によれば、非導電性流体の主成分である有機化合物、無機化合物（鉱物）、またはそれらの混合物は、それ自体で基材または被覆物に対して湿潤性を有することができ（例えば、上述したアリールモノゲルマン化合物を用いる場合のように）、あるいは、湿潤性を示す成分を含むことができる。特定の基材または被覆物を用いる場合、有機化合物または無機化合物（鉱物）自体が湿潤剤であってもよい。
【０１２１】
有機化合物または無機化合物（鉱物）の例、および／または、パリレン、Ｃｙｃｌｏｔｅｎｅ（登録商標）または他の非導電性材料で高い表面エネルギー（＞３０ｍＮ／ｍ）を有するものに対する湿潤剤の例を、下記の表１、２および３に列挙する（ＣＦは「導電性
流体」を指す）。
【０１２２】
【表１】
2009525502.tif 000011
【０１２３】
【表２】
2009525502.tif 000012
【０１２４】
【表３】
2009525502.tif 000013
【０１２５】
有機化合物または無機化合物（鉱物）の例、および／または、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）、または他の材料で低い表面エネルギー（＜３０ｍＮ／ｍ）を有するものに対する湿潤剤の例を、下記の表４および表５に列挙する。
【０１２６】
【表４】
2009525502.tif 000014
【０１２７】
【表５】
2009525502.tif 000015
【０１２８】
湿潤剤は、モノハロゲン化芳香族化合物、α，ω−ジハロゲン化アルキル化合物、またはそれらの混合物であってもよい。好ましい実施形態において、非導電性流体は、１−ブロモ−４−エチルベンゼン、α，ω−ジクロロオクタンまたはそれらの混合物を湿潤剤として含む。
【０１２９】
パリレンＣまたは他の材料で高い表面エネルギー（＞３０ｍＮ／ｍ）を有するものに対する湿潤剤の中で、式（Ｉ）の湿潤剤、式（ＩＩ）の湿潤剤、またはそれらの混合物は好ましい。
【０１３０】
【化９】
2009525502.tif 000016
【０１３１】
（式中、
Ｘ、Ｘ１およびＸ２はハロゲン原子（主にフッ素、塩素および／または臭素）であり、
Ａは、ハロゲン原子で置換されていてもよい直鎖または分枝鎖の（Ｃ４〜Ｃ２０）アルキレンであり、該アルキレンは、１つ以上の、好ましくは１つの二重結合、および／または１つ以上の、好ましくは１つの三重結合を有していてもよく、
ＡｋはＣ１〜Ｃ１０アルキル、好ましくはＣ１〜Ｃ６アルキル（例えばメチル、エチル、プロピル、並びに直鎖または分枝鎖のブチル、ペンチル、およびヘキシル）であり、
ｐおよびｑはそれぞれ１、２、３、４、または５から選択され、ただし、ｐ＋ｑは２、３、４、５、または６である。）
Ｘ、Ｘ１およびＸ２はそれぞれ独立してＣｌまたはＢｒであることが好ましい。Ａｋはエチルを表すことが好ましい。
【０１３２】
式（Ｉ）の例には、表１に列挙した化合物が含まれる。式（ＩＩ）の例には、表２に列挙した化合物が含まれる。
【０１３３】
式（Ｉ）の化合物および式（ＩＩ）の化合物は、水性の導電性流体に接触する場合、加水分解に対して良好な耐性を示すので、特に適切な湿潤剤である。
【０１３４】
好ましい実施形態において、非導電性流体は、α，ω−ジクロロオクタンを耐加水分解性湿潤剤として含む。
【０１３５】
別の好ましい実施形態において、非導電性流体は、１−ブロモ−４−エチルベンゼンを耐加水分解性湿潤剤として含む。
【０１３６】
非導電性流体中にハロゲン化基が存在することは、固有の接触角を小さくすることに役立ち得る。非導電性流体の上記成分におけるハロゲン化種の数は、当業者に明らかなことであり、また、本発明に従って固有の接触角を調整するため非導電性流体にそのような化学種を用いることは、当業者にとって可能なことである。
【０１３７】
別の好ましい実施形態において、非導電性流体は、殺生物剤化合物を含む。この殺生物剤化合物は、導電性流体中に存在してもよい殺生物剤と同じでもよいし、異なっていてもよい。
【０１３８】
別の好ましい実施形態において、非導電性流体は酸化防止剤を含む。光学エレクトロウェッティング装置において、非導電性流体に酸化防止剤を添加することは、太陽光試験において紫外線照射により疎水性コーティングの特性が低下するのを防止できることが分かった。この特定の効果は、装置のヒステリシスを安定化し、従って、装置の信頼性を高める。さらに、紫外線照射に対するこの保護は、紫外線フィルターを装置に実装することを不要にし、製造コストを下げ、そして組み立て工程を簡素化する。
【０１３９】
別の好ましい実施形態において、非導電性流体は、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）を酸化防止剤として含む。
【０１４０】
Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）または他の材料で低い表面エネルギー（＜３０ｍＮ／ｍ）を有するものに対する湿潤剤の中で、式（ＩＩＩ）の湿潤剤若しくは式（ＩＶ）の湿潤剤またはそれらの混合物は、適当な実施形態である。
【０１４１】
（ＩＩＩ）シリコン原子に対するフェニル基の比が１未満であるシロキサン
（ＩＶ）Ｘ３−Ａｎ（式中、Ｘ３はハロゲン原子（好ましくはフッ素、塩素または臭素）または水素であり、かつＡｎは、ｎ個の炭素原子を有する炭化水素またはフッ素化炭化水素であり、ここでｎは約６〜約１２の整数である）。
【０１４２】
酸化防止剤化合物は、当業者に知られたものを含み、例えば、ＢＨＴ（ブチル化ヒドロキシトルエン）型酸化防止剤（例えば２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール）である。
【０１４３】
導電性流体
別の特徴によれば、導電性流体は、水と、該流体に導電性を付与する少なくとも１種の有機イオンまたは無機イオン（典型的に少なくとも１種の有機若しくは無機イオン塩または有機若しくは無機イオン性塩）またはそれらの混合物とを含む。
【０１４４】
以下本明細書において、「イオン塩」は、水中で、完全にまたはほぼ完全に解離する（例えば臭素アニオンとカチオンのように）塩を指す。「イオン性塩」は、化学的処理、物理的処理、または物理化学的処理の後、水中で、完全にまたはほぼ完全に解離する塩を指す。
【０１４５】
本発明に適するイオンには、カチオンおよびアニオンの両方が含まれ、それらは、導電性流体中、同時に合わせて存在してもよいが、必ずしもそうである必要はない。
【０１４６】
アニオンの例として、ハロゲンイオン（例えば塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン）、硫酸イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、酢酸イオンなど、並びにそれらの混合物があるが、これらに限定されるものではない。カチオンの例として、アルカリカチオン、アルカリ土類カチオン、および金属カチオンがあるが、これらに限定されるものではない。
【０１４７】
従って、有機イオン塩、無機イオン塩、有機イオン性塩、および無機イオン性塩は、当技術においてよく知られているものであり、その例には、酢酸カリウム、塩化マグネシウム、臭化亜鉛、臭化リチウム、臭化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウムなど、並びにそれらの混合物があるが、これらに限定されるものではない。
【０１４８】
１種以上のイオン塩と１種以上のイオン性塩の混合物も、本発明の意図するところである。
【０１４９】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、導電性流体中に存在する塩は、硫酸ナトリウム、酢酸カリウム、臭化亜鉛、臭化ナトリウム、または臭化リチウム、およびそれらの混合物、より好ましくは、硫酸ナトリウム、酢酸カリウム、または臭化リチウム、およびそれらの混合物である。
【０１５０】
すでに述べたとおり、導電性流体は、有機若しくは無機イオン塩、または有機若しくは無機イオン性塩を含む。該塩は、水に溶解されている。
【０１５１】
導電性流体に使用する水は、できる限り純粋であることが望ましく、すなわち、光学エレクトロウェッティング装置（すなわちエレクトロウェッティングにより駆動される光学レンズ）の光学特性を変化させる可能性がある任意の他の溶解成分を含まないまたは実質的に含まないことが望ましい。超純水を使用することが最も好ましい。
【０１５２】
導電性流体に溶解される塩の濃度は、大きな割合で変えることができるが、濃度が高すぎると、密度、屈折率、濁度、ヘイズの好ましくない上昇が生じたり、光学装置、レンズ等について透明度の低下が生じたりする可能性があることを念頭にいれておくべきである。
【０１５３】
別の特徴によれば、導電性流体は、少なくとも１種の通常の凝固点降下剤を含む。凝固点降下剤として、アルコール、グリコール、グリコールエーテル、ポリオール、ポリエーテルポリオールなど、またはそれらの混合物を挙げることができる。その例には、以下の物質：エタノール、エチレングリコール、モノプロピレングリコール（ＭＰＧまたは１，２−プロパンジオール）、１，３−プロパンジオール、１，２，３−プロパントリオール（グリセロール）など、およびそれらの混合物がある。
【０１５４】
さらに別の特徴によれば、導電性流体は、少なくとも１種の粘度制御剤を含む。本発明で使用できる粘度制御剤は、当業者に知られる任意の種類のものとすることができ、有利には、アルコール、グリコール、グリコールエーテル、ポリオール、ポリエーテルポリオールなど、またはそれらの混合物とすることができる。その例には、以下の物質：エタノール、エチレングリコール、モノプロピレングリコール（ＭＰＧ）、１，２，３−プロパントリオール（グリセロール）など、およびそれらの混合物がある。
【０１５５】
好ましい実施形態において、粘度制御剤は、約１３０ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有する。
【０１５６】
粘度制御剤は凝固点降下剤と同じであってもよいし異なってもよい。１つの特徴によれば、導電性流体は、凝固点降下剤と粘度制御剤の両方として作用する物質を含む。
【０１５７】
さらに別の特徴によれば、光学エレクトロウェッティング装置（特にエレクトロウェッティングにより駆動されるレンズの場合）の光学特性を低下させる可能性のある生物（例えば細菌、真菌、藻類、微細藻類など）の成長を防止するため、導電性流体は殺生物剤を含むことが有利である。そのような殺生物剤は、凝固点降下剤および粘度制御剤の場合と同様に、導電性流体の必要な光学特性（上述したとおり透明性、屈折率など）を変化させない限り、当該技術において知られる任意の種類のものとすることができる。殺生物剤化合物には、当該技術において通常知られておりかつ使用されているものがあり、例えば、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン（ＭＩＴ）、１，２−ベンゾイソチオゾリン−３−オン（ＢＩＴ）、Ｂａｃｔｉｃｉｄｅがある。
【０１５８】
通常の抗紫外線剤も、導電性流体、非導電性流体、または両流体中に存在してもよい。
１つの実施形態によれば、非導電性流体および導電性流体を含む多相組成物は、約−１０℃〜約＋６０℃、好ましくは約−２０℃〜約＋６０℃、より好ましくは約−２０℃〜約＋７０℃の温度範囲において、約１．５ｃＳｔ〜約４０ｃＳｔ、好ましくは約１．５ｃＳｔ〜約２０ｃＳｔ、より好ましくは約３ｃＳｔ〜約１０ｃＳｔの算術平均動粘度を有する。
【０１５９】
本願において、動粘度は、ＡＳＴＭ  Ｄ７０４２−０４に従って測定される。回転子と固定子の間の液体の抵抗は、特定の温度、例えば−１０℃、−２０℃、＋６０℃、若しく
は＋７０℃、および／または、−１０℃、−２０℃〜＋６０℃、＋７０℃の温度範囲内にある中間の温度において、測定される。Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ  ＳＶＭ３０００の型式の粘度計を用いることができ、そしてＥＰ−Ｂ１−０９２６４８１（その内容は引用により本明細書に援用されたものとする）を参照する。算術平均動粘度は、導電性流体および非導電性流体について上記方法により別々に測定した動粘度の算術平均である。
【０１６０】
別の特徴によれば、導電性流体の粘度と非導電性流体の粘度との差は、約−１０℃〜約＋６０℃、好ましくは約−２０℃〜約＋６０℃、より好ましくは約−２０℃〜約＋７０℃の温度範囲において、０ｃＳｔ〜約±１０ｃＳｔ、好ましくは０ｃＳｔ〜約±５ｃＳｔである。
【０１６１】
別の特徴によれば、非導電性流体と導電性流体は、実質的に同じ密度を有する。このことは、狭い範囲内での密度の差は許容されることを意味する。典型的に、密度の差は、２０℃で約３×１０−３ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【０１６２】
別の特徴によれば、非導電性流体と導電性流体は、透明であり（上記で規定したとおり）かつ互いに異なる屈折率を有する。この２種の流体の屈折率差は、約±０．０３〜約±０．８の範囲であることが有利であり、約±０．０４〜約±０．６の範囲であることが好ましく、約±０．０６〜約±０．３の範囲であることがより好ましい。
【０１６３】
好ましい実施形態において、非導電性流体の屈折率は、導電性流体の屈折率よりも大きい。
【０１６４】
１つの実施形態によれば、本発明の光学エレクトロウェッティング装置は、ｐ−キシリレン線状ポリマー（好ましくはパリレン、より好ましくはパリレンＣ、パリレンＤ、パリレンＮ、パリレンＦ、またはパリレンＡＦ−４、さらに好ましくはパリレンＣ、パリレンＮまたはパリレンＦ）からなる絶縁性基材またはｐ−キシリレン線状ポリマー（好ましくはパリレン、より好ましくはパリレンＣ、パリレンＤ、パリレンＮ、パリレンＦ、またはパリレンＡＦ−４、さらに好ましくはパリレンＣ、パリレンＮまたはパリレンＦ）からなる上部層を含む絶縁性基材と、水および有機塩または無機塩を含む導電性流体と、ハロゲン化アルカンおよび／またはシロキサン油を含む非導電性流体とを備える。
【０１６５】
有利には、本発明の光学エレクトロウェッティング装置は、パリレンＣからなる絶縁性基材またはパリレンＣからなる上部層を含む絶縁性基材と、水および無機塩を含む導電性流体と、ハロゲン化アルカンおよびシロキサン油を含む非導電性流体とを備える。
【０１６６】
特に好ましい実施形態によれば、本発明に係る光学エレクトロウェッティング装置は、
パリレンＣからなる絶縁性基材またはパリレンＣからなる上部層を含む絶縁性基材と、
（ｉ）約３５重量％〜約４５重量％、好ましくは約３８重量％〜約４２重量％、より好ましくは約４０重量％の水、
（ｉｉ）約０．１５重量％〜約０．２５重量％、好ましくは約０．１７重量％〜約０．２３重量％、より好ましくは約０．２０重量％の硫酸ナトリウム、
（ｉｉｉ）約５５重量％〜約６５重量％、好ましくは約５８重量％〜約６２重量％、より好ましくは約６０重量％のモノプロピレングリコール（ＭＰＧ）、
（ｉｖ）必要に応じて最高約０．２％までの殺生物剤を含む導電性流体と、
（ａ）約１５重量％〜約２５重量％、好ましくは約１８重量％〜約２２重量％、より好ましくは約２０重量％のフェニルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、
（ｂ）約５５重量％〜約６５重量％、好ましくは約５８重量％〜約６２重量％、より好ましくは約６０重量％のシクロシロキサンとフェニル化シロキサンの混合物であってＰｈ／Ｓｉ比が約１．３３未満でありかつＰｈ／Ｍｅ比が約１．３３未満である混合物、
（ｃ）約１５重量％〜約２５重量％、好ましくは約１８重量％〜約２２重量％、より好ましくは約２０重量％の１，８−ジクロロオクタン、および
（ｄ）約０．４重量％〜約０．８重量％、好ましくは約０．５重量％〜約０．７重量％、より好ましくは約０．６重量％のブチル化ヒドロキシルトルエン、好ましくは２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノールを含む非導電性流体とを備える。
【０１６７】
別の態様において、本発明は、本発明による光学エレクトロウェッティング装置を有する装置に関する。１つの特徴において、該装置は、ＡＣ（交流）電圧またはＤＣ（直流）電圧、好ましくはＡＣ電圧を導電性流体に印加する手段を備える。ＡＣ電圧が好ましい。というのも、ＤＣ電圧の使用に比べて、ヒステリシスの実質的な減少が認められたからである。
【０１６８】
本発明の光学エレクトロウェッティング装置は、可変焦点液体レンズ、光学絞り、光学ズームとすることができる。
【０１６９】
さらに別の態様において、本発明は、一式または装置に関し、該一式または装置は、本発明による光学エレクトロウェッティング装置と、装置を制御するための駆動装置または類似の電子手段とを備える。１つの実施形態において、光学エレクトロウェッティング装置と、駆動装置または類似の電子手段とは、該装置において一体化されている。別の実施形態において、装置は、複数の（１つより多い）光学エレクトロウェッティング装置と、少なくとも１つの駆動装置または類似の電子手段とを備える。１つの特徴によれば、駆動装置は、直流電圧または交流電圧、好ましくは交流電圧を導電性流体に印加する手段を備える。装置は、カメラ、携帯電話、内視鏡、遠隔計器、歯科用ビデオカメラとすることができる。
本発明を非限定的な実施例により添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。
【０１７０】
実験研究
図２は、実験で測定された液体レンズの焦点距離を、印加電圧の関数として示している。図２から明らかなとおり、レンズの焦点距離は、電圧ランプの方向によって異なっている。焦点のヒステリシスは、約２．５ｍ−１であり、１０Ｖ電圧ヒステリシスに相当する。このレンズにおける固有の接触角θｎは２０°を超えていた。
【０１７１】
より一般的には、エレクトロウェッティングを用いる任意の光学用途において、そのようなヒステリシスは、装置が同じ入力指令に対して２つの特性を有することを意味し、全体の駆動プロセスを非常に複雑にする。従って、ヒステリシスを減らすことは、液体レンズの光学品質を向上させるとともに、装置の駆動プロセスを簡単にする方法となる。
【０１７２】
図４に関し、４４±１ｍＮ／ｍの表面張力を有する導電性流体の存在下で、パリレンＣコーティング上に種々の非導電性流体を配置した。固有の接触角を測定し、非導電性流体の表面張力に対してプロットした。注目すべきことに、約２８ｍＮ／ｍを超える表面張力を有する非導電性流体が、本発明に従う小さな固有の接触角を示している。
【０１７３】
同様に、図５に関し、４４±１ｍＮ／ｍの表面張力を有する導電性流体の存在下で、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ１６０１コーティング上に同じ非導電性流体を配置した。固有の接触角を測定し、非導電性流体の表面張力に対してプロットした。注目すべきことに、約２８ｍＮ／ｍ未満の表面張力を有する非導電性流体が、本発明に従う小さな固有の接触角を示している。
【０１７４】
図７に関し、２５ｍＮ／ｍの表面張力を有する非導電性流体ＮＣＦ１を使用し、それを
４４ｍＮ／ｍの表面張力を有する導電性流体ＣＦ１で取り囲み、種々のコーティング上で、固有の接触角を測定した。ＣＦ１とＮＣＦ１の組成を以下の表６に示すとともに、それらの物性−光学特性を以下の表７に示す。
【０１７５】
【表６】
2009525502.tif 000017
【０１７６】
【表７】
2009525502.tif 000018
【０１７７】
図７から明らかなとおり、表面極性が低いコーティングは、より小さな固有の接触角を示す。
【０１７８】
図８に関し、最大接触角ヒステリシスは、厚み５．０±０．５μｍのパリレンＣ基材上で、２５ｍＮ／ｍの表面張力を有する非導電性流体を使用し、それを４４ｍＮ／ｍの表面張力を有する導電性流体ＣＦ１で取り囲み、０〜６０Ｖにおいて種々の電圧を印加して測定した。
【０１７９】
レンズの焦点は、関係式１／ｆ＝Δｎ／Ｒ（式中、Ｒは液体のメニスカスの曲率半径であり、Δｎは両流体間の屈折率差である）によって与えられる。半径Ｒは、レンズの形状および液体の充填に依存する複素関数を介して、接触角と幾何学的な関係にある。本設計において、焦点は、１／ｆ≒５０ｃｏｓθにほぼ比例する。そのような装置について被写界深度が典型的に２ｍ−１であることを考慮すると、ヒステリシスの規格は、この値を超えないよう（すなわちΔＣｏｓθ＜０．０４）選択される。これに基づき、非導電性流体は、２０°以下、好ましくは１６°以下の固有の接触角で広がることが有利であると分かった。
【実施例】
【０１８０】
以下の実施例は、単なる例示を目的とするものであり、いかなる意味においても、本明細書と請求の範囲で規定される本発明の範囲を限定するものと解釈すべきものではない。
【０１８１】
組成物の例
多相液体組成物
すべての特性は２０℃で測定されたものである。
％はすべて重量％である。重量％で表される量の約±５％の変動は、開示された組成物に
ついてやはり本発明の意図するところである。
【０１８２】
【表８】
2009525502.tif 000019
【０１８３】
【表９】
2009525502.tif 000020
【０１８４】
【表１０】
2009525502.tif 000021
【０１８５】
【表１１】
2009525502.tif 000022
【０１８６】
【表１２】
2009525502.tif 000023
【０１８７】
【表１３】
2009525502.tif 000024
【０１８８】
【表１４】
2009525502.tif 000025
【０１８９】
【表１５】
2009525502.tif 000026
【０１９０】
【表１６】
2009525502.tif 000027
【０１９１】
【表１７】
2009525502.tif 000028
【０１９２】
【表１８】
2009525502.tif 000029
【０１９３】
【表１９】
2009525502.tif 000030
【０１９４】
【表２０】
2009525502.tif 000031
【０１９５】
【表２１】
2009525502.tif 000032
【０１９６】
【表２２】
2009525502.tif 000033
【０１９７】
【表２３】
2009525502.tif 000034
【０１９８】
【表２４】
2009525502.tif 000035
【０１９９】
【表２５】
2009525502.tif 000036
【０２００】
【表２６】
2009525502.tif 000037
【０２０１】
【表２７】
2009525502.tif 000038
【０２０２】
【表２８】
2009525502.tif 000039
【０２０３】
【表２９】
2009525502.tif 000040
【０２０４】
【表３０】
2009525502.tif 000041
【０２０５】
【表３１】
2009525502.tif 000042
【０２０６】
【表３２】
2009525502.tif 000043
【０２０７】
【表３３】
2009525502.tif 000044
【０２０８】
【表３４】
2009525502.tif 000045
【０２０９】
以下の表８は、本発明に有用なＳｉ系化合物および／またはＧｅ系化合物のいくつかの例を挙げている。
【０２１０】
【表３５】
2009525502.tif 000046
【０２１１】
実施例
実施例１：パリレンＣを下部プレート７上の絶縁性基材２として使用し、図１に示すタイプの液体レンズを作製した。
【０２１２】
【表３６】
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【０２１３】
パリレンＣとの固有の接触角：１６°未満
図９において、焦点を、レンズに対する電圧の関数としてプロットした。焦点は、電圧が上昇しているか下降しているかで、ほとんど差がなかった。
【０２１４】
実施例２：パリレンＣの代わりにパリレンＮを使用した以外は実施例１と同じである。
実施例３：下部プレート上の絶縁体としのパリレンＣの上に疎水性層としてＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ１６０１を使用して、図１に示すタイプの液体レンズを作製した。非導電性流体および導電性流体は、実施例１と同じである。Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦとの固有の接触角：１６°未満。認められる接触角ヒステリシスも低かった。
【０２１５】
実施例４：Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ１６０１の代わりにＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ１６００を使用した以外は実施例３と同じである。
【０２１６】
【表３７】
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【０２１７】
パリレンＦ（ＡＦ−４）についての実施例
エレクトロウェッティングにより駆動される光学レンズの下部プレート上に、このポリマーをＣＶＤによって被覆する（米国特許第３，３４２，７５４号参照）。得られるパリレンＦ（ＡＦ−４）のフィルムは、液体レンズにおいて絶縁疎水性層を形成する。
【０２１８】
導電性流体および／または非導電性流体により損傷を受ける可能性がある他の絶縁層のための保護層として、パリレンＣ、Ｎ、Ｆ、またはＶＴ−４を、種々の多層系（例えば、下部プレート／絶縁（誘電体）層／パリレンＣ、パリレンＮ、パリレンＶＴ−４、またはパリレンＦ（ＡＦ−４））で使用してもよい。
【０２１９】
そのような系の例には、以下のものがある。
下部プレート／絶縁層／パリレンＣ、Ｎ、Ｆ、またはＶＴ−４、
下部プレート／ＳｉＯ２／パリレンＣ、Ｎ、Ｆ、またはＶＴ−４、
下部プレート／Ｓｉ３Ｎ４／パリレンＣ、Ｎ、Ｆ、またはＶＴ−４、
下部プレート／パリレンＣ／パリレンＮ、Ｆ、またはＶＴ−４、
下部プレート／パリレンＮ／パリレンＣ、Ｆ、またはＶＴ−４、
下部プレート／ＢＣＢポリマー／パリレンＣ、Ｎ、Ｆ、またはＶＴ−４。
【０２２０】
ジビニルシロキサン−ベンゾシクロブテン（ＤＶＳ−ＢＣＢ）ポリマーについての実施例
エレクトロウェッティングにより駆動される光学レンズの下部プレート上に、ＤＶＳ−ＢＣＢポリマーを、スピンコーティング、浸漬コーティング、またはＣＶＤによって被覆する（米国特許第３，３４２，７５４号参照）。得られるＤＶＳ−ＢＣＢポリマーのフィルムは、液体レンズにおいて絶縁疎水性層を形成する。
【０２２１】
ＤＶＳ−ＢＣＢポリマーをスピンコーティングする詳細なプロセスの一例は、以下のとおりである。
【０２２２】
ＢＣＢ３０２２−４６（登録商標）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を使用。
接着促進剤：ＡＰ３０００（登録商標）（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、
下部プレートのサンプルクリーニング：
アセトン５分、５０℃、超音波、
エタノール５分、５０℃、超音波、
脱イオン水、超音波浴にて５分、５０℃、
接着促進剤ＡＰ３０００：３滴、
スピンコーティング：
１８００ｒｐｍ５秒、
３６００ｒｐｍ２０秒、ホットプレート１５０℃で１分、
ＢＣＢ（３０２２−４６）付着：４滴、
スピンコーティング：
１８００ｒｐｍ３０秒、
窒素下２８５℃でのホットプレート４工程：
（１）３０分間室温で窒素下、
（２）窒素下で２８５℃まで上昇（出力７０Ｗ、２５分）、
（３）２８５℃で１分間、
（４）窒素下で室温まで戻す。
【０２２３】
導電性流体および／または非導電性流体により損傷を受ける可能性がある他の絶縁層のための保護層として、ＤＶＳ−ＢＣＢポリマーを、種々の多層系（例えば、下部プレート／絶縁（誘電体）層／ＤＶＳ−ＢＣＢポリマー）で使用してもよい。
【０２２４】
そのような系の例には以下のものがある。
下部プレート／絶縁層（有機材料または無機材料）／ＤＶＳ−ＢＣＢポリマー、
下部プレート／ＳｉＯ２／ＤＶＳ−ＢＣＢポリマー、
下部プレート／Ｓｉ３Ｎ４／ＤＶＳ−ＢＣＢポリマー、
下部プレート／パリレンＣ／ＤＶＳ−ＢＣＢポリマー、
下部プレート／パリレンＮ／ＤＶＳ−ＢＣＢポリマー、
下部プレート／パリレンＦ／ＤＶＳ−ＢＣＢポリマー、
下部プレート／パリレンＶＴ−４／ＤＶＳ−ＢＣＢポリマー。
【０２２５】
Ｃｙｔｏｐ（登録商標）についての実施例
Ｃｙｔｏｐは、ペルフルオロ（アルケニルビニルエーテル）の環化重合により得られる、ペルフルオロフランを有するペルフルオロポリマーであり、旭硝子株式会社により、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）（環状透明光学ポリマー）の商品名で販売されている。
【０２２６】
Ｃｙｔｏｐは、液体レンズにおいて、絶縁疎水性層として用いることができる。
導電性流体および／または非導電性流体により損傷を受ける可能性がある他の絶縁層のための保護層として、Ｃｙｔｏｐを、種々の多層系（例えば、下部プレート／絶縁（誘電体）層／Ｃｙｔｏｐ）で使用してもよい。
【０２２７】
そのような系の例には以下のものがある。
下部プレート／絶縁層／Ｃｙｔｏｐ、
下部プレート／ＳｉＯ２／Ｃｙｔｏｐ、
下部プレート／Ｓｉ３Ｎ４／Ｃｙｔｏｐ、
下部プレート／パリレンＣ／Ｃｙｔｏｐ、
下部プレート／パリレンＮ／Ｃｙｔｏｐ、
下部プレート／パリレンＦ／Ｃｙｔｏｐ、
下部プレート／パリレンＶＴ−４／Ｃｙｔｏｐ、
下部プレート／ＤＶＳ−ＢＣＢポリマー／Ｃｙｔｏｐ。
【図面の簡単な説明】
【０２２８】
【図１】本発明による可変焦点液体レンズの概略断面図である。
【図２】液体レンズにおける望ましくない焦点ヒステリシスを具体的に示すグラフである。
【図３】導電性流体の存在下で表面に存在する非導電性流体の固有の接触角を模式的に示す図である。
【図４】４４±１ｍＮ／ｍの表面張力γＬを有する導電性流体の存在下でパリレンＣ上に存在する場合の、種々の非導電性流体の表面張力に依存する接触角を示すグラフである。
【図５】４４±１ｍＮ／ｍの表面張力γＬを有する導電性流体の存在下でＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ上に存在する場合の、種々の非導電性流体の表面張力に依存する接触角を示すグラフである。
【図６】厚みが約７００ｎｍの疎水性誘電体層としてパリレンＦを備え、約２０Ｖで作動される液体レンズの光学倍率の一例を示す図である。この特定の例で使用される流体は、油相と導電相であり、それらの配合を以下に示す（すべての％は重量％である）。
【０２２９】
【表３８】
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【図７】導電性流体（γＬ＝４４±１ｍＮ／ｍ）の存在下における基材の極性（ｍＮ／ｍ）と非導電性流体（γＬ＝２５±１ｍＮ／ｍ）についての接触角との関係を示すグラフである。
【図８】固有の接触角〜６０°超において測定された、固有の接触角に依存するパリレンＣ上での最大接触角ヒステリシスを示すグラフである。
【図９】本発明による液体レンズにおいて改善された焦点ヒステリシスを示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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