(57)【要約】【課題】本発明による液体レンズ用の液体は液体レンズとして使用時要求される電解液と絶縁液との間の条件を満足しつつ、低温及び高温信頼性を満足することにより、商品化を可能とする。【解決手段】本発明は液体レンズ用の液体及び液体レンズモジュールに関するものとして、より具体的にはＨ２Ｏ、１、２−プロパンジオール及びＬｉＣｌで構成される電解液、及びＳｉ−オイル及び選択的に１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼンの有機添加物で構成される絶縁液からなる液体レンズ用の液体に関するものであって、透明蓋と、電解液と絶縁液を盛り込んでいるケースと、上記電解液に電気を供給する電極、及び電解液と接する一側電極を覆う絶縁膜と、を含む液体レンズモジュールとして、上記電解液はＨ２Ｏ、１、２−プロパンジオール及びＬｉＣｌを含み、上記絶縁液はＳｉ−オイルを含む液体レンズモジュールに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液と絶縁液で構成され、前記電解液はＨ２Ｏ、１、２−プロパンジオール及びＬｉＣｌを含み、前記絶縁液はＳｉ−オイルを含むことを特徴とする液体レンズ用の液体。
【請求項２】
前記絶縁液は１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼンをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液体レンズ用の液体。
【請求項３】
前記電解液は電解液の総重量を基準にＨ２Ｏ３０−７０重量％、１、２−プロパンジオール２０−５０重量％及びＬｉＣｌ５−３０重量％を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体レンズ用の液体。
【請求項４】
前記電解液は電解液の総重量を基準にＨ２Ｏ６０重量％、１、２−プロパンジオール３０重量％及びＬｉＣｌ１０重量％を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体レンズ用の液体。
【請求項５】
前記電解液は電解液の総重量を基準にＨ２Ｏ３０−７０重量％、１、２−プロパンジオール２０−５０重量％及びＬｉＣｌ５−３０重量％を含み、前記絶縁液は絶縁液の全体に対してＳｉ−オイル７５−９０重量％、１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼン１０-２５重量％を含むことを特徴とする請求項２に記載の液体レンズ用の液体。
【請求項６】
前記電解液は電解液の総重量を基準にＨ２Ｏ６０重量％、１、２−プロパンジオール３０重量％及びＬｉＣｌ１０重量％を含み、前記絶縁液は絶縁液の全体に対してＳｉ−オイル８３重量％、１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼン１７重量％を含むことを特徴とする請求項２に記載の液体レンズ用の液体。
【請求項７】
前記電解液と絶縁液との密度差が０．０１ｇ／ｃｍ３以下で、電解液と絶縁液の屈折率の差が０．０５−０．１５ｎＤ２０であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の液体レンズ用の液体。
【請求項８】
透明蓋と、
電解液と絶縁液を盛り込んでいるケースと、
前記電解液に電気を供給する電極と、
電解液と接する一側電極を覆う絶縁膜と、
を含む液体レンズモジュールとして、
前記電解液はＨ２Ｏ、１、２−プロパンジオール及びＬｉＣｌを含み、前記絶縁液はＳｉ−オイルを含む液体レンズモジュール。
【請求項９】
前記絶縁液は１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼンをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の液体レンズモジュール。
【請求項１０】
前記電解液は電解液の総重量を基準にＨ２Ｏ３０−７０重量％、１、２−プロパンジオール２０−５０重量％及びＬｉＣｌ５−３０重量％を含むことを特徴とする請求項８に記載の液体レンズモジュール。
【請求項１１】
前記電解液は電解液の総重量を基準にＨ２Ｏ３０−７０重量％、１、２−プロパンジオール２０−５０重量％及びＬｉＣｌ５−３０重量％を含み、前記絶縁液は絶縁液の全体に対してＳｉ−オイル７５−９０重量％、１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼン１０−２５重量％を含むことを特徴とする請求項９に記載の液体レンズモジュール。
【請求項１２】
前記電解液と絶縁液との密度差が０．０１ｇ／ｃｍ３以下で、電解液と絶縁液の屈折率の差が０．０５−０．１５ｎＤ２０であることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載の液体レンズモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体レンズ用の液体に関するものとして、より詳細には液体レンズ用の液体を形成する電解液及び絶縁液の構成成分、その組成及び上記液体レンズ用の液体を含む液体レンズモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
２１世紀に入って、電気湿潤現象を用いた液体レンズに対する研究が本格化され、様々な応用分野が多く紹介されつつある。電気湿潤（ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ）現象とは、界面に存在する電荷を調節して界面の張力が変化する現象を意味する。このような電気湿潤現象を利用することにより微小液体及び液体中の微小粒子を制御することが出来る。
【０００３】
このような電気湿潤現象を用いてＡ／Ｆ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）用の液体レンズを作る場合に、既存の機械的な方式より消費電力が非常に低くなり、また大きさが小型化され得るという大きい長所がある。従って、上記液体レンズに対する産業化努力が加速化されつつある。このような電気湿潤現象の適用分野としてはディスプレイ装置、光学装置、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ）分野などがある。
【０００４】
しかし、これまで商品化された液体レンズは無かった。液体レンズの商品化が進行されない理由には大きく２つの要因が挙げられる。その一つは、器具的に完璧な接合に困難性があり、もう一つは、高温信頼性（＋８５度、９６時間以上）後の両液体の間の混ざり現象による問題である。
【０００５】
従来の電気湿潤現象は未だに明確に究明されていない状態であり、低温及び高温信頼性を前提とする液体レンズ用の液体に関しては報告された例がない。即ち、従来の電気湿潤現象を用いた液体レンズ用の液体に対して特許出願された明細書には液体レンズの器具的構成に対しては相当出願されているが、これに使用される液体組成に対しては技術されておらず、また、常温での電解液と絶縁液の混ざり現象の防止を前提とするものとして、信頼性後発生する液体の間の混ざり現象の制御を考慮した液体レンズ用の液体組成に対しては全く開示されていない。
【０００６】
液体レンズ用の液体は導電性を有する電解液と絶縁性を有する絶縁液で構成され、両液体の間は相互同一な密度、大きい屈折率の差、そしてレンズ製作及び具現が容易である適切な粘度及び表面張力を有すべきである。また、液体レンズの商品化が進行されるためには上記のような種々の条件を満足しつつ、商品化の条件である高温信頼性（＋８５度、９６時間以上）後の両液体の間の混ざり現象があってはいけない。しかし、一般的に両液体の間は高温信頼性条件後に化学的または物理的反応によって両液体の物性が容易に変化するため信頼性を確保することが容易でなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これに本発明者などは液体レンズ用の液体としての両液体間の条件を満足しつつ、信頼性条件後にも両液体の混ざり現象を抑えようと研究を重ねた結果、本発明の完成に至った。
【０００８】
本発明は、２つの異なる性質を有する液体を使用した液体レンズ用の液体として信頼性条件後に源泉的に発生する液体間の混ざり現象の問題を明確に究明しつつも、かつ、商品化されることの出来る液体レンズにおける低温及び高温信頼性が確保された液体組成及び液体レンズ用の液体の物性を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、上記のような液体レンズ用の液体を含む液体レンズモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、電解液と絶縁液で構成され、電解液と絶縁液の間には界面が形成される液体レンズ用の液体として、Ｈ２Ｏ、１、２−プロパンジオール及びＬｉＣｌで構成される電解液、及びＳｉ−オイル及び選択的に１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼンの有機添加物で構成される絶縁液からなることを特徴とする液体レンズ用の液体が提供される。
【００１１】
また、本発明によると、透明蓋と、電解液と絶縁液を盛り込んでいるケースと、上記電解液に電気を供給する電極と、電解液と接する一側電極を覆う絶縁膜と、を含む液体レンズモジュールとして、上記電解液はＨ２Ｏ、１、２−プロパンジオール及びＬｉＣｌを含み、上記絶縁液はＳｉ−オイルを含む液体レンズモジュールが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による液体レンズ用の液体は電解液と絶縁液との間の液体レンズに使用時要求される条件を満足しつつ、低温及び高温信頼性を確保することにより信頼性後の液体間の混ざり現象を抑えることができ、これによって液体レンズ用部品として商品化することが出来る液体を提供する効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に対してより詳細に説明する。
高温信頼性（＋８５度、９６時間以上）が確保された液体レンズ用の液体に対する詳細な組成はこれまで提示されたことがない。その理由はこれまで商品化された液体レンズが無かったためである。源泉的な問題点である信頼性後の両液体の間の混ざり現象及びその混ざり現象による物性変化の問題点の解決を先ず電解液の観点から改善しようとする。
【００１４】
本発明の液体レンズ用の液体は電解液と絶縁液で構成され、両液体の間は界面を有し、相互混ざらない。
【００１５】
上記電解液はＨ２Ｏ、１、２−プロパンジオール及びＬｉＣｌを含み、絶縁液はＳｉ−オイル及び選択的に１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼンの有機添加物を含む。
【００１６】
電解液は一般的に導電性を有する第１液体として水を使用し、上記水に表面エネルギーを低め、流変学的性質を改善するため塩を使用することが出来る。使用され得る塩には、ＬｉＣｌ、ＮＨ４Ｃｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、ＣａＣｌ２、ＫＢｒ、ＭｇＳＯ４、ＣｕＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４等が挙げられる。本発明ではこれら塩のうちＬｉＣｌを使用することが好ましい。電解液の氷点降下や沸点上昇を最大化するためには、使用される塩の水に対する溶解度が大きく分子量が小さいべきである。一般的な観点で分子量が大きく、溶解度が低い塩は、所望の程度の塩の濃度を調節することが難しい。しかし、ＬｉＣｌは他の塩に比べ広い濃度範囲で容易に濃度調節が可能で、低温信頼性が確保できる長所がある。従って、本発明では上記塩のうち分子量が最も小さく、溶解度が比較的高いため氷点降下や沸点上昇を最大化することの出来るＬｉＣｌを使用することにより、上記のような効果を最も効率的に得ることが出来る。
【００１７】
上記電解液に含まれる塩は適当量使用すべきである。塩を過量含む場合は界面で混ざり現象の程度が大きくなる。実際に、３−メチルピリジン、水及びＮａＢｒからなる溶液でＮａＢｒの量が増加すると界面で液体間の混ざり現象が増加するという研究結果が報告されている。
【００１８】
電解液に含まれる上記ＬｉＣｌは電解液の全体重量に対して５−３０重量％で使用することが出来る。さらに好ましくは１０重量％で使用することが出来る。上記範囲内でＬｉＣｌを使用することにより界面での両液体間の混ざり現象を抑えることが出来る。
【００１９】
本発明の電解液はＨ２Ｏに１、２−プロパンジオールを添加することが出来る。１、２−プロパンジオールの添加は絶縁液と密度を実質的に同一にして、屈折率において差があるよう調節するためである。また、電解液に添加された１、２−プロパンジオールは界面活性剤としても役割をする。これは界面活性剤の界面活性機能により駆動電圧減少の効果を期待することが出来るため、これによって１、２−プロパンジオールは電解液の物性調節及び界面活性剤の役割を併行しつつ、両液体間の混ざり現象をさらに抑える役割をする。
【００２０】
上記１、２−プロパンジオールは電解液の全体重量に対して２０−５０重量％の範囲で使用することが好ましい。さらに好ましくは３０重量％を使用することが出来る。上記範囲を外れて１、２−プロパンジオールを使用する場合には、絶縁液との関係において要求される物性である密度及び屈折率を有することが出来なくなり、結局、低温及び高温信頼性後の両液体間の混ざり現象を抑制することが出来なくなる。
【００２１】
液体レンズ用の液体において上記電解液と混ざることなく、界面を形成する絶縁液はＳｉ−オイルを使用する。上記Ｓｉ−オイルは本発明が属する分野において一般的に使用されるものであれば制限無く使用することが出来る。
【００２２】
一般的に絶縁液は、上記Ｓｉ−オイルに有機添加物をさらに含むことが出来る。液体レンズ用の液体として要求される条件としては電解液と絶縁液との密度が同一で、屈折率、レンズ製作及び具現が容易である適切な粘度及び表面張力を有すべく、このような条件を満足させるため上記有機添加物が添加される。絶縁液に添加され得る有機添加物には、１、６−ジブロモヘキサン、ブロモベンゼン、１、２−ジクロロベンゼン、１−ブロモ−３−クロロベンゼン、１−ブロモ−２−クロロベンゼン、１、２、３、６−テトラブロモ−ヘキサン等が挙げられる。本発明では、これらのうち１、６−ジブロモヘキサンとブロモベンゼンに関心を持って、上記Ｓｉ−オイルに添加される有機物として１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼンを使用した。
【００２３】
上記１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼンは出来る限り少量を使用することが好ましい。上記有機添加物は使用しないことがより好ましいが、上記液体レンズ用の液体で要求される条件を満足させるためには使用するしかない。従って、上記液体レンズ用の液体としての条件を満足させるため必要な最小量を使用することが好ましい。
【００２４】
本発明において、絶縁液に添加される有機添加物である１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼンは絶縁液の全体重量に対して１０−２５重量％、より好ましくは１７重量％を使用することが出来る。上記範囲を外れ１０重量％より少なく使用すると、液体レンズ用の液体で要求される条件を満足させることが出来ず、２５重量％を超過して使用すると有機物が信頼性前後において電解液と反応が容易で様々な液体の物性の変化に関与するため好ましくない。従って、これら有機添加物は上記範囲内で使用することが好ましい。
【００２５】
全体的に本発明の液体レンズ用の液体は、Ｈ２Ｏ３０−７０重量％、１、２−プロパンジオール２０−５０重量％及びＬｉＣｌ５−３０重量％で構成された電解液とＳｉ−オイルからなる絶縁液で構成される。また、上記絶縁液に有機添加物である１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼンをさらに含む場合には上記のような組成を有する電解液及びＳｉ−オイル７５−９０重量％及び１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼン１０−２５重量％で構成された絶縁液で構成される。液体レンズ用の液体において、上記のような組成比を有する場合に電解液と絶縁液の物性が液体レンズ用の液体として要求される条件を満足するが、上記範囲を外れる場合には高温信頼性以後液体間の混ざり現象及び反応性に対する副産物の生成などの結果が発生することとなり好ましくない。
【００２６】
また、本発明は液体レンズとしての制作及び駆動が容易でありつつ、商品化としての機能を有するようにするため電解液と絶縁液の組成を単純化した。−４０度から＋８５度まで両液体が液体レンズ内における部品としてその機能を有するためには不凍液のようなその他の添加物を多く含むことが一般的である。
【００２７】
上記のような本発明による組成を有する場合、絶縁液と電解液の密度が同一で、屈折率において大きく差がある液体レンズ用の液体を得ることが出来る。電解液と絶縁液の密度を同一にすることにより、液体レンズ駆動時重力の影響による非対称的球面形状を防止することが出来る。また、屈折率がそれぞれ異なるため液体レンズの焦点が可変できることとなる。この際、屈折率は電解液と絶縁液のうち何れか大きくても構わない。
【００２８】
本発明による液体レンズ用の液体は、低温及び高温信頼性を満足する。低温信頼性とは−４０度で４８時間以上露出した後に、そして高温信頼性とは８５度で９６時間以上露出した後にも常温と同様な性能を維持することを言う。本発明による液体レンズ用の液体は、低温信頼性後の透過率が９５％以上で、高温信頼性後の透過率が９０％以上である。
【００２９】
上記本発明による液体レンズ用の液体を使用して液体レンズモジュールを製造することが出来る。本発明の液体レンズモジュールは透明蓋１１と、電解液１と絶縁液２を盛り込んでいるケース４と、上記電解液１に電気を供給する電極５、及び電解液の一側電極を覆う絶縁膜６を含むものとして、一般的に知られている従来技術の電気湿潤現象を用いた液体レンズの構造が適用され得る。
【００３０】
上記電解液１と絶縁液２を盛り込むケース４には本発明における液体レンズ用の液体、即ち電解液１と絶縁液２で構成され、Ｈ２Ｏ、１、２−プロパンジオール及びＬｉＣｌを含む電解液１及びＳｉ−オイルを含む絶縁液２で構成される。さらに、上記絶縁液２は１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼンを追加で含むことが出来る。
【００３１】
上記液体レンズモジュールのケース４に盛り込まれる電解液１と絶縁液２は電解液１の総重量を基準にＨ２Ｏ３０−７０重量％、１、２−プロパンジオール２０−５０重量％及びＬｉＣｌ５−３０重量％を含む電解液１及びＳｉ−オイル１００重量％の絶縁液２からなり、上記絶縁液２が１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼンの有機添加物を含む場合には絶縁液２の全体に対してＳｉ−オイル７５−９０重量％、１、６−ジブロモヘキサンまたはブロモベンゼン１０−２５重量％を含む。
【００３２】
このような本発明の液体レンズ用の液体及び上記液体を使用する液体レンズモジュールは従来の液体レンズ用の液体を用いた場合に比べて著しい低温及び高温信頼性を確保することにより、電解液と絶縁液との間の混ざり現象を防止することが出来る。
［実施例］
【００３３】
以下、本発明を実施例を通じてさらに詳細に説明する。しかし、次の実施例は本発明の一例に過ぎず、本発明を限定しようとするのではない。
【００３４】
一般的に液体レンズにおいて、電解液と絶縁液は４−６：１の割合で含まれるが、本実施例では液体レンズ用の液体の信頼性確保の可否を判断しようと１：１の割合で含まれ、本発明による液体レンズ用の液体を実際の液体レンズ製造時の割合として適用しても、その結果には変化がないことを本発明が属する分野の当業者であれば分かる。
【実施例１】
【００３５】
Ｈ２Ｏ６０重量％、１、２−プロパンジオール３０重量％及びＬｉＣｌ１０重量％を混合して電解液を製造し、Ｓｉ−オイル８３重量％及び１、６−ジブロモヘキサン１７重量％を混合して、絶縁液を製造し電解液と絶縁液を１：１の割合で液体レンズ用の液体を製造した。
【００３６】
上記電解液及び絶縁液に対して比重瓶を用いて密度を測定し、アッベ屈折計を用いて屈折率を測定した。上記製造された電解液及び絶縁液を１：１の割合で２０ｍｌグラスバイアル（ｇｌａｓｓ  ｖｉａｌ）に満たした。
【００３７】
上記電解液と絶縁液が満たされたグラスバイアルを−４０℃で４８時間以上放置して低温信頼性試験を行い、また、電解液と絶縁液が同一に満たされたグラスバイアルを８５℃で９６時間以上放置した後、上記液体レンズ用の液体の透過率をＵＶ−ｖｉｓｉｂｌｅ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを用いて可視光線領域で測定し、全体透過率は電解液と絶縁液のＬｉｇｈｔ  ｂｅａｍ経路を各１ｍｍ基準に換算した。
【００３８】
その結果は次の通りである。
密度
電解液：１．０８ｇ／ｃｍ３
絶縁液：１．０８ｇ／ｃｍ３
屈折率
電解液：１．３９０ｎＤ２０
絶縁液：１．５００ｎＤ２０
透過率
低温信頼性後の透過率＝９９％
高温信頼性後の透過率＝９６％
【００３９】
上記の結果から分かるように電解液と絶縁液の密度は実質的に同一で、屈折率において大きい差を示す。また、透過率において、低温信頼性後の透過率は常温と同一で、高温信頼性後の透過率もまた常温とほぼ同等な程度の値を有することが分かる。従って、本発明による組成を有する液体レンズ用の液体は液体レンズの部品として要求される条件を満足し、さらに低温及び高温信頼性を確保することにより、商品化にも適していることが分かる。
［比較例１］
【００４０】
Ｈ２Ｏ７９．８重量％、エチルアルコール１０重量％、グリセロル１０重量％及びＮａ２ＳＯ４０．２重量％を混合して電解液を製造し、Ｓｉ−オイル９０重量％、１−ブロモ−３−クロロベンゼン１０重量％を混合して絶縁液を製造した。
【００４１】
実施例１と同様の方法で液体レンズ用の液体を製造し、低温信頼性条件及び高温信頼性条件後の液体レンズ用の液体の透過率を測定した。その結果は次の通りである。
【００４２】
透過率
低温信頼性後の透過率＝−４０℃で凍結
高温信頼性後の透過率＝７３％
【００４３】
上記結果から分かるように、該当構成成分及び組成では低温信頼性の温度範囲で凍結現象が発生し、また高温信頼性後の透過率が著しく低下されることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による液体レンズ用の液体を使用した液体レンズモジュールの構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  電解液、２  絶縁液、３  透明蓋
４  ケース、５  電極、６  絶縁膜
【図１】
2007052438.tif 000003