(57)【要約】【課題】材料複合体を提供する。【解決手段】本発明は、液晶材料を含む第１流体および第１流体と実質的に非混和性な電気絶縁第２流体を含む材料複合体と、それを使用する光学デバイスとに関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶材料を含む第１流体と、および
第１流体と実質的に非混和性の電気絶縁第２流体とを含有し、
それらは界面に沿ってそれぞれ互いに接触している材料複合体。
【請求項２】
第２流体が、１種類以上の実質的にフッ素化または過フッ素化された有機化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の材料複合体。
【請求項３】
第２流体が、１種類以上の過フッ素化された有機化合物から成ることを特徴とする請求項２に記載の材料複合体。
【請求項４】
第１流体が、１種類以上の式Ｉの化合物を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の材料複合体。
【化１】
2018525489.tif 000048
（式中、
Ｌ１１〜Ｌ１５は、それぞれ互いに独立にＨまたはＦであり、
Ｒ１１はアルキルであり、該基は直鎖状または分岐状で、Ｆ、ＣｌまたはＣＮで単置換または多置換されており、該基中１個以上のＣＨ２基は、それぞれの場合で互いに独立に−Ｏ−および／または−Ｓ−原子が互いに直接連結しにようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ０１−、−ＳｉＲ０１Ｒ０２−、−ＣＯ−、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−ＯＣ（Ｏ）−、−ＯＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＹ０１＝ＣＹ０２−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えらてよく、
Ｙ０１、Ｙ０２は、それぞれ互いに独立に、Ｆ、ＣｌまたはＣＮであり、あるいはそれらの一方はＨでよく、
Ｒ０１、Ｒ０２は、それぞれ互いに独立に、Ｈまたは１〜１２個のＣ原子を有するアルキルであり、
Ｚ１１は、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−または−ＣＦ２Ｏ−を表し、
Ｘ１１は、ハロゲン、ＣＮ、ＳＦ５、１〜６個のＣ原子を有し単ハロゲン化もしくは多ハロゲン化されたアルキルもしくはアルコキシまたは２〜６個のＣ原子を有し単ハロゲン化、二ハロゲン化もしくは多ハロゲン化されたアルケニルを表し、
【化２】
2018525489.tif 000049
は、以下の群から選択する２価基を表し：
ａ）トランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４’−ビシクロヘキサンジイルから成る群であって、ただし加えて１個以上の隣接しないＣＨ２基は、−Ｏ−および／または−Ｓ−で置き換えられてよく、ただし加えて１個以上のＨ原子は、Ｆで置き換えられてよく、
ｂ）１，４−フェニレンおよび１，３−フェニレンから成る群であって、ただし加えて１個または２個のＣＨ基はＮで置き換えられてよく、ただし加えて１個以上のＨ原子は、Ｆで置き換えられてよく、および
【化３】
2018525489.tif 000050
は、１，４−フェニレンおよび１，３−フェニレンから成る群から選択する２価基を表し、ただし加えて１個または２個のＣＨ基はＮで置き換えられてよく、ただし加えて１個以上のＨ原子は、Ｆで置き換えられてよく、
ｍは、０または１であり、
ｎは、０、１または２であり、
ｐは、０または１であり、および
ｍ＋ｎ＋ｐは、０、１または２である。）
【請求項５】
第１流体が、１種類以上の式ＩＩの化合物を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の材料複合体。
【化４】
2018525489.tif 000051
（式中、
Ｒ２１は、請求項４で式ＩにおいてＲ１１に与える意味の１つを有し、
Ｘ２１は、請求項４で式ＩにおいてＸ１１に与える意味の１つを有し、
Ａ２１は、請求項４で式ＩにおいてＡ１１に与える意味の１つを有し、
Ａ２２は、請求項４で式ＩにおいてＡ１２に与える意味の１つを有し、
Ｌ２１、Ｌ２２は、それぞれ互いに独立にＨまたはＦであり、
ｍは、０または１であり、
ｎは、０、１または２であり、
ｐは、０または１であり、および
ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２または３である。）
【請求項６】
第１流体が、室温で等方性の状態にある請求項１〜５のいずれか１項に記載の材料複合体。
【請求項７】
第１流体が２０℃および１ｋＨｚで測定して、１００〜１０００以上の誘電率を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の材料複合体。
【請求項８】
第１基板と、
第１基板に対向して配置される第２基板と、および
第１基板および第２基板間に配置される請求項１〜７のいずれか１項に記載の材料複合体と
を含む流体封入体を含む光学部品。
【請求項９】
光学部品が、第１基板上に配置された櫛型電極を利用する請求項８に記載の光学部品。
【請求項１０】
電極が、ポリマー層によって覆われている請求項８または９に記載の光学部品。
【請求項１１】
ポリマー層が、液晶配向層である請求項１０に記載の光学部品。
【請求項１２】
請求項８に記載の光学部品を製造する方法であって、
Ａ）請求項１、４または５に記載の第１流体を、第１基板上に分配する工程と、
Ｂ）請求項１〜３のいずれか１項に記載の第２流体を、第１流体の最上部上に分配する工程と
を少なくとも含む方法。
【請求項１３】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の光学部品を含む光学デバイス。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光学デバイスを含む、２Ｄモードもしくは３Ｄモードで動作可能なディスプレイデバイス、ダイナミックレンズ素子、光学シャッター、ビームステアラ、回折格子または電子ペーパーディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第２非混和性流体と組み合わせた液晶材料を含む２相系から成る材料複合体と、電界を使用して焦点距離を制御できるレンズが挙げられる種々の光学用途において有用な部品に転換でき前記材料複合体を含有する光学素子とを提供する。更に本発明は、２Ｄモードまたは３Ｄモードで動作可能なディスプレイデバイス、光学シャッター、ビームステアラ、回折格子または電子ペーパーディスプレイのために、そのようなレンズを使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば可変焦点レンズなどの適応光学部品は、光学系で一般に使用されている。ここで焦点距離は、モータまたは圧電アクチュエータを使用してレンズセットを機械的に作動させることで調整する。機械的チューニングは、小さい寸法を必要とする携帯用途に使用する場合、より高い電力消費および小型化の困難性の問題がある。機械的焦点システムに関連する問題を克服するために、勾配屈折率変更レンズなどの代替の可変レンズが開発された［Ｔ．Ｎｏｓｅ、Ｓ．ＭａｓｕｄａおよびＳ． Ｓａｔｏ著、「Ａ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ｗｉｔｈ  ｈｏｌｅ−ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  ｏｎ  ｂｏｔｈ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ（両基板上にホールパターン電極を有する液晶マイクロレンズ）」、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．第３１巻、第１６４３頁（１９９２年）（非特許文献１）；Ｙ．Ｃｈｏｉ、Ｊ．−Ｈ．Ｐａｒｋ、Ｊ．−Ｈ  Ｋｉｍ．およびＳ．−Ｄ．Ｌｅｅ著「Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ａｒｒａｙ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａ  ｎｅｍａｔｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ（ネマチック液晶に基づく焦点距離可変マイクロレンズアレイの作製）」、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒ．第２１巻、第６４３頁（２００３年）（非特許文献２）；Ｈ  Ｒｅｎ、Ｙ  Ｈ  ＦａｎおよびＳ  Ｔ  Ｗｕ著、「Ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ａｒｒａｙｓ  ｕｓｉｎｇ  ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ（パターン化ポリマーネットワークを使用する液晶マイクロレンズアレイ）」、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．第２９巻、第１６０８頁（２００４年）（非特許文献３）参照］。傾斜屈折率変更レンズは、２枚のインジウム錫酸化物（ＩＴＯ、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）ガラスの間に液晶分子が封入されているレンズ内の個々の液晶分子を電気的に再分配することで、その焦点距離を調整する。
【０００３】
固体フォトニックデバイスとは対照的に、調整可能光学流体デバイスは液体で作製された光学インターフェースに基づいている。液相の特性のために、この技術に基づくデバイスは例えば、高速適応光出力および堅牢性の利点を有し、適応焦点レンズ、ビームステアラ、回折格子、アイリス、光学スイッチおよびディスプレイなど、この技術の多くの技術的応用が開発されてきた。一例は、形状変化レンズである［例えば、Ｂ．ＢｅｒｇｅおよびＪ．Ｐｅｓｅｕｘ著、「Ｖａｒｉａｂｌｅ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｓ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｂｙ  ａｎ  ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｖｏｌｔａｇｅ：Ａｎ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ（外部電圧によって制御される可変焦点レンズ：エレクトロウェッティングの応用）」、Ｅｕｒ．Ｐｈｙｓ．Ｊ．第Ｅ３巻、第１５９頁（２０００年）（非特許文献４）；Ｓ．ＫｗｏｎおよびＬ．Ｐ．Ｌｅｅ著、「Ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｂｙ  ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｐｌａｎａｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ−ｂａｓｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｌｅｎｓ（μＰＥＬＬ）（微細加工平面電極系液体レンズ（μＰＥＬＬ）による焦点距離制御）」、Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ  Ｅｕｒｏｓｅｎｓｏｒｓ、ドイツ国、２００１年６月１０〜１４日（非特許文献５）；Ｎ．Ｃｈｒｏｎｉｓ、Ｇ．Ｌ．Ｌｉｕ、Ｋ−Ｈ  ＪｅｏｎｇおよびＬ．Ｐ．Ｌｅｅ著、「Ｔｕｎａｂｌｅ  ｌｉｑｕｉｄ−ｆｉｌｌｅｄ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ａｒｒａｙ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｎｅｔｗｏｒｋ（マイクロ流体ネットワークと一体化された調整可能液体充填マイクロレンズアレイ）」、Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ第１１巻、、第２３７０頁（２００３年）（非特許文献６）；Ｍ．Ａｇａｒｗａｌ、Ｒ．Ａ．Ｇｕｎａｓｅｋａｒａｎ、Ｐ．ＣｏａｎｅおよびＫ．Ｖａｒａｈｒａｍｙａｎ著、「Ｐｏｌｙｍｅｒ−ｂａｓｅｄ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ｓｙｓｔｅｍ（ポリマー系可変焦点距離マイクロレンズシステム）」、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．第１４巻、第１６６５頁（２００４年）（非特許文献７）］。
【０００４】
光学インターフェースを操作できるよう種々の技術が適用されており例えば、エレクトロウェッティングまたは誘電泳動である。
【０００５】
形状変化レンズは液体レンズとしても既知で、液滴の表面プロファイルを電気的に変換することで焦点距離を調整する。液滴の接触角に依存する表面プロファイルは、エレクトロウェッティング効果で変化できる。エレクトロウェッティング機構のために水の伝導度を増加し水の動作温度を広げるために、一般に塩を水に添加する。電気分解、ジュール加熱、微小気泡および蒸発も、水系液体レンズの光学性能および動作条件を妨げることが分かった［Ｆ．ＭｕｇｅｌｅおよびＪ−Ｃ  Ｂａｒｅｔ著、「Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ：ｆｒｏｍ  ｂａｓｉｃｓ  ｔｏ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（エレクトロウェッティング：基本から応用まで）」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．：Ｃｏｎｄｅｎｓ．Ｍａｔｔｅｒ第１７巻、第Ｒ７０５頁（２００５年）（非特許文献８）］。塩水の電気分解は、電極上に絶縁層を配置する「誘電体技術におけるエレクトロウェッティング」に基づけば最小化できる。絶縁層は、ジュール加熱効果および微小気泡を減少させる。しかしながら、より高い動作電圧となる［Ｅ．ＳｅｙｒａｔおよびＲ．Ａ．Ｈａｙｅｓ著、「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ  ａｓ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ  ｆｏｒ  ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ  ｌｏｗ−ｖｏｌｔａｇｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ（可逆低電圧エレクトロウェッティングのための絶縁体としてのアモルファスフルオロポリマー）」、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．第９０巻、第１３８３頁（２００１年）（非特許文献９）］。更に塩水の高い飽和蒸気圧（即ち、５ｔｏｒｒ）は、長期間動作のためにレンズ内部の水を封止するために高価な気密パッケージ（即ち典型的には、金属ガラスパッケージ）を必要とする。水を使用してマイクロレンズアレイを形成するためにエレクトロウェッティング効果を使用することは例えば、「Ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ａｄａｐｔｉｖｅ  ｌｉｑｕｉｄ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ａｒｒａｙ（高速適応型マイクロレンズアレイ）」、Ｃ．Ｕ．Ｍｕｒａｄｅ、Ｄ．ｖａｎ  ｄｅｒ  ＥｎｄｅおよびＦ．Ｍｕｇｅｌｅ著、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、第２０巻、第１６号、第１８１８０頁、（２０１２年）（非特許文献１０）に記載された。
【０００６】
Ｇ．ＭｃＨａｌｅ、Ｃ．Ｖ．Ｂｒｏｗｎ、Ｍ．Ｉ．Ｎｅｗｔｏｎ、Ｇ．Ｇ．ＷｅｌｌｓおよびＮ．Ｓａｍｐａｒａ著、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．第１０７巻、第１８６１０１頁（２０１１年）（非特許文献１１）には、不均一電界で誘起される液体誘電泳動を使用して、面内電極を含有する基板上の誘電性液体の濡れを増強および制御できることが記載された。これによりエレクトロウェッティングの上述の欠点なしで、液体の表面の大きさおよび形状の変更が可能になる。誘電ウェッティングという用語は、基礎を成すウェッティング効果が誘電泳動で駆動される場合に用いる。これは、不均一な電界および電気絶縁流体が使用される場合に起こり得る。
【０００７】
誘電泳動に適することが実証されている特定の種類の材料はネマチック液晶である。分子が非ゼロの誘電異方性を有するとき、液晶は絶縁性流体として考えられる。Ｃ．−Ｃ．Ｃｈｅｎｇ、Ｃ．Ａ．ＣｈａｎｇおよびＪ．Ａ．Ｙｅｈ著、Ｏｐｔ．Ｅｘｐ．第１４巻（第９号）、第４１０１頁（２００６）（非特許文献１２）には、同心円状のＩＴＯ電極パターンを含有する基板上のＬＣ混合物の液滴の形状を変えることで、誘電泳動効果を利用するアクティブレンズを作製するために液晶を使用することが記載されている。しかしながら、ここで使用される商業的に入手可能な材料は一般的な溶媒に匹敵する誘電率を有する。
【０００８】
また、この誘電ウェッティング効果を使用して液体を塗り広げることも例えば、Ｃ．Ｖ．Ｂｒｏｗｎ、Ｇ．Ｇ．Ｗｅｌｌｓ、Ｍ．Ｉ．ＮｅｗｔｏｎおよびＧ．ＭｃＨａｌｅ、Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ第３巻（第７号）、第４０３頁（２００９年）（非特許文献１３）に記載されている。この論文には更に、薄膜に皺が誘発され得る場合（更なる誘電ウェッティングが不可能な場合）が記載されている。この効果は「強制皺」として既知で、皺の頂部は電極間にあり、底部は電極と一致する。
【０００９】
アクティブレンズを作製する同様の手法が例えば、国際公開第２００６／０４６１８５号（特許文献１）および米国特許第７，４８３，２１８号明細書（特許文献２）に開示されている。しかしながら両者の場合において、効果は誘電泳動ではなく電気泳動に基づく。
【００１０】
Ｃ．Ｖ．Ｂｒｏｗｎ、Ｇ．Ｇ．Ｗｅｌｌｓ、Ｍ．Ｉ．ＮｅｗｔｏｎおよびＧ．ＭｃＨａｌｅ、Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ第３巻（第７号）、第４０３頁（２００９年）（非特許文献１３）においては油および空気の界面に強制皺を施し、円筒レンズを得ている。このような液体系デバイスは重力によって、動作方向が制限される。しかしながら英国特許第２４２２６８０号明細書（特許文献３）に記載される通り封入デバイス内において、２種類の非混和性の液体、例えば油−水間の界面に表面皺を生成し得ることが可能である。このタイプの手法はバリオプティック可変焦点液体レンズで使用されており、任意の方向で使用でき、衝撃および機械的振動に対して堅牢なデバイスを製造する［Ｂ．ＢｅｒｇｅおよびＪ．Ｐｅｓｅｕｘ著、「Ｖａｒｉａｂｌｅ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｓ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｂｙ  ａｎ  ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｖｏｌｔａｇｅ：Ａｎ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ（外部電圧によって制御される可変焦点レンズ：エレクトロウェッティングの応用）」、Ｅｕｒ．Ｐｈｙｓ．Ｊ．第Ｅ３巻、第１５９〜１６３頁（２０００年）（非特許文献４）］。
【００１１】
この手法の欠点は油および空気の屈折率間の大きな差に比べ、油および水の屈折率間の差が小さいことである。従って最大回折効率（例えば、０次の未偏向ビームの透過において最小に達する）を生成するには、２種類の流体間の界面における皺の振幅が、油−空気界面で必要とされる振幅の数倍である必要がある。空気を流体媒体に置き換えることで屈折率の差の損失を補償し良好な光学性能および高い機械的安定性を有する堅牢なデバイスを可能にするために、低い動作電圧にも反応し、同時に高い誘電率、低い表面張力、低い粘度、適切な屈折率ならびに特に照射に曝露した際に良好な熱および化学安定性も有する新しい材料複合体が必要とされている。
【００１２】
高い誘電率を有する液晶混合物は、ポリマー安定化ブルー相液晶を利用する液晶ディスプレイの当業者に既知である。国際公開第２０１２／１６３４７０号（特許文献４）および国際公開第２０１３／１５６１１３号（特許文献５）には、そのようなブルー相液晶混合物が開示されており、ブルー相を達成するのに必要な高い螺旋ツイスト力を有するキラルドーパントと組み合わせて使用される高誘電率の基礎ホスト材料と、ブルー相を安定化する重合性化合物とを含む。添加物を含まない基礎ホスト材料自体については、これまでに何も用途は記載されていない。
【００１３】
過フッ素化炭化水素、（ポリ）エーテル類およびアミン類は一般的な有機化学物質と混和しないことが知られており、過フッ素化炭化水素を使用する化学合成におけるフルオラス相化学、（Ｉ．Ｔ．Ｈｏｒｖａｔ（編）、Ｔｏｐｉｃｓ  Ｃｕｒｒ．Ｃｈｅｍ．第３０８巻、シュプリンガー社、ベルリン／ハイデルベルグ、２０１２年（非特許文献１４））、医療目的、例えば熱傷治療（国際公開第８１／００００２号（特許文献６））または合成血液（米国特許第４０５，７９８号明細書（特許文献７））などの様々な用途が記載されている。更に例えばフッ素化シリコーン油を、例えば消泡剤として使用し（米国特許第５，４５４，９７９号明細書（特許文献８））、フッ素化ポリエーテルは、重要な種類の潤滑油である（例えば欧州特許出願公開第１  ６８１  ３３９号明細書（特許文献９））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第２００６／０４６１８５号
【特許文献２】米国特許第７，４８３，２１８号明細書
【特許文献３】英国特許第２４２２６８０号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１２／１６３４７０号
【特許文献５】国際公開第２０１３／１５６１１３号
【特許文献６】国際公開第８１／００００２号
【特許文献７】米国特許第４０５，７９８号明細書
【特許文献８】米国特許第５，４５４，９７９号明細書
【特許文献９】欧州特許出願公開第１  ６８１  ３３９号明細書
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Ｔ．Ｎｏｓｅ、Ｓ．ＭａｓｕｄａおよびＳ． Ｓａｔｏ著、「Ａ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ｗｉｔｈ  ｈｏｌｅ−ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  ｏｎ  ｂｏｔｈ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ（両基板上にホールパターン電極を有する液晶マイクロレンズ）」、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．第３１巻、第１６４３頁（１９９２年）
【非特許文献２】Ｙ．Ｃｈｏｉ、Ｊ．−Ｈ．Ｐａｒｋ、Ｊ．−Ｈ  Ｋｉｍ．およびＳ．−Ｄ．Ｌｅｅ著「Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ａｒｒａｙ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａ  ｎｅｍａｔｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ（ネマチック液晶に基づく焦点距離可変マイクロレンズアレイの作製）」、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒ．第２１巻、第６４３頁（２００３年）
【非特許文献３】Ｈ  Ｒｅｎ、Ｙ  Ｈ  ＦａｎおよびＳ  Ｔ  Ｗｕ著、「Ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ａｒｒａｙｓ  ｕｓｉｎｇ  ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ（パターン化ポリマーネットワークを使用する液晶マイクロレンズアレイ）」、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．第２９巻、第１６０８頁（２００４年）
【非特許文献４】Ｂ．ＢｅｒｇｅおよびＪ．Ｐｅｓｅｕｘ著、「Ｖａｒｉａｂｌｅ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｓ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｂｙ  ａｎ  ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｖｏｌｔａｇｅ：Ａｎ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ（外部電圧によって制御される可変焦点レンズ：エレクトロウェッティングの応用）」、Ｅｕｒ．Ｐｈｙｓ．Ｊ．第Ｅ３巻、第１５９頁（２０００年）
【非特許文献５】Ｓ．ＫｗｏｎおよびＬ．Ｐ．Ｌｅｅ著、「Ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｂｙ  ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｐｌａｎａｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ−ｂａｓｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｌｅｎｓ（μＰＥＬＬ）（微細加工平面電極系液体レンズ（μＰＥＬＬ）による焦点距離制御）」、Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ  Ｅｕｒｏｓｅｎｓｏｒｓ、ドイツ国、２００１年６月１０〜１４日
【非特許文献６】Ｎ．Ｃｈｒｏｎｉｓ、Ｇ．Ｌ．Ｌｉｕ、Ｋ−Ｈ  ＪｅｏｎｇおよびＬ．Ｐ．Ｌｅｅ著、「Ｔｕｎａｂｌｅ  ｌｉｑｕｉｄ−ｆｉｌｌｅｄ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ａｒｒａｙ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｎｅｔｗｏｒｋ（マイクロ流体ネットワークと一体化された調整可能液体充填マイクロレンズアレイ）」、Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ第１１巻、、第２３７０頁（２００３年）
【非特許文献７】Ｍ．Ａｇａｒｗａｌ、Ｒ．Ａ．Ｇｕｎａｓｅｋａｒａｎ、Ｐ．ＣｏａｎｅおよびＫ．Ｖａｒａｈｒａｍｙａｎ著、「Ｐｏｌｙｍｅｒ−ｂａｓｅｄ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ｓｙｓｔｅｍ（ポリマー系可変焦点距離マイクロレンズシステム）」、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．第１４巻、第１６６５頁（２００４年）
【非特許文献８】Ｆ．ＭｕｇｅｌｅおよびＪ−Ｃ  Ｂａｒｅｔ著、「Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ：ｆｒｏｍ  ｂａｓｉｃｓ  ｔｏ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（エレクトロウェッティング：基本から応用まで）」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．：Ｃｏｎｄｅｎｓ．Ｍａｔｔｅｒ第１７巻、第Ｒ７０５頁（２００５年）
【非特許文献９】Ｅ．ＳｅｙｒａｔおよびＲ．Ａ．Ｈａｙｅｓ著、「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ  ａｓ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ  ｆｏｒ  ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ  ｌｏｗ−ｖｏｌｔａｇｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ（可逆低電圧エレクトロウェッティングのための絶縁体としてのアモルファスフルオロポリマー）」、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．第９０巻、第１３８３頁（２００１年）
【非特許文献１０】Ｃ．Ｕ．Ｍｕｒａｄｅ、Ｄ．ｖａｎ  ｄｅｒ  ＥｎｄｅおよびＦ．Ｍｕｇｅｌｅ著、「Ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ａｄａｐｔｉｖｅ  ｌｉｑｕｉｄ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ａｒｒａｙ（高速適応型マイクロレンズアレイ）」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、第２０巻、第１６号、第１８１８０頁、（２０１２年）
【非特許文献１１】Ｇ．ＭｃＨａｌｅ、Ｃ．Ｖ．Ｂｒｏｗｎ、Ｍ．Ｉ．Ｎｅｗｔｏｎ、Ｇ．Ｇ．ＷｅｌｌｓおよびＮ．Ｓａｍｐａｒａ著、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．第１０７巻、第１８６１０１頁（２０１１年）
【非特許文献１２】Ｃ．−Ｃ．Ｃｈｅｎｇ、Ｃ．Ａ．ＣｈａｎｇおよびＪ．Ａ．Ｙｅｈ著、Ｏｐｔ．Ｅｘｐ．第１４巻（第９号）、第４１０１頁（２００６）
【非特許文献１３】Ｃ．Ｖ．Ｂｒｏｗｎ、Ｇ．Ｇ．Ｗｅｌｌｓ、Ｍ．Ｉ．ＮｅｗｔｏｎおよびＧ．ＭｃＨａｌｅ、Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ第３巻（第７号）、第４０３頁（２００９年）
【非特許文献１４】Ｉ．Ｔ．Ｈｏｒｖａｔ（編）、Ｔｏｐｉｃｓ  Ｃｕｒｒ．Ｃｈｅｍ．第３０８巻、シュプリンガー社、ベルリン／ハイデルベルグ、２０１２年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
驚くべきことに高誘電率を有する液晶媒体は、前記液晶媒体と非混和性である第２過フッ素化流体と組み合わせて、適応レンズとしての使用のための光学部品を製造するための上述の要件を充足するのに適していることが見出された。そのようなＬＣ媒体は、高い誘電率、低い粘度、良好な熱および光学安定性を示す。適切な第２媒体は、低い粘度、ＬＣ媒体との低い混和性および前記ＬＣ媒体から十分に異なる屈折率を示す。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、
液晶材料を含む第１流体（４０）と、および
第１流体と実質的に非混和性の電気絶縁第２流体（４１）と
を含有する材料複合体に関する。
【００１８】
本発明は更に、光波の空間的に変化する界面屈折を誘電泳動によって生成する光学部品であって、
第１基板（１０）と、
第１基板に対向して配置され、それぞれ光入力または出力面を画定する第２基板（１１）とを含み、デバイスの光軸は第１基板から第２基板に伸びており、
流体封入体は、第１流体および第２流体が界面に沿って接触している本発明による材料複合体を含み、
第１基板上に配置され、電極間に印加する電圧に応じて界面の形状を変更するよう動作可能であり、ただし界面が屈折面を表すように第１流体および第２流体は異なる屈折率を有し、電気光学効果は、電極間に電圧を印加した際の第１流体および第２流体間の界面における周期的なうねりに関連する第１および第２の櫛形電極（２０，２１）と
を含む流体封入体を含む光学部品に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態による電気光学的素子の断面側面図である。
【図２】図２は、電圧印加時の本発明の好ましい実施形態による電気光学的素子の側断面図である。
【図３】図３は、本発明の好ましい実施形態によるレンズ素子の皺の振幅の電圧依存性を示す。
【図４】図４は、空気に曝露される第１流体を有するレンズ素子における印加電圧による焦点距離の変化を示す。
【図５】図５は、本発明の好ましい実施形態による、第１および第２流体を含む２相系レンズ素子における印加電圧による焦点距離の変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書中で使用する場合、「流体」は、分子が互いに自由に通過し移動する連続した非晶質物質を指す。流体は、ガス、液化ガス、液体もしくは加圧下で液体または流動性粒子状物質でよい。
【００２１】
本明細書中で使用する場合、「流体封入体」は、流体を物理的に格納するためのデバイスを指してよい。
【００２２】
好ましい実施形態において第２流体は、１種類以上の実質的にフッ素化または過フッ素化された化合物を含む。好ましくは第２流体は、実質的にフッ素化または過フッ素化された化合物から全体が成り、特に好ましくは過フッ素化された化合物から全体が成る。
【００２３】
過フッ素化は、炭素材料の実質的に全ての水素原子がフッ素原子で置き換えられたことを意味する。過フッ素化された材料が好ましいが、また実質的にフッ素化された炭素材料も本発明で使用できる。「実質的にフッ素化」は、大部分の水素原子がフッ素原子で置き換えられたこと、更に置き換えてもフッ素化されていない材料または部分的にフッ素化された材料との混和性は実質的に低下しないことを示す。このレベルは、約５０％の水素原子がフッ素原子で置き換えられたときに達成されると考えられる。また上記材料のフッ素原子によっては、塩素などの他のハロゲン原子で置換してもよい。
【００２４】
示した通り過フッ素化は、炭素材料の実質的に全ての水素原子がフッ化物原子で置き換えられたことを意味する。そのような化合物の製造において、少量の実質的にフッ素化された誘導体が完全にフッ素化された化合物と混合し得ることが考えられる。これは、全ての水素の完全な置き換えの欠如が本発明の液体パーフルオロカーボンの本質的な特性に影響しない限り許容される。水素原子の少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９８％、より更に好ましくは１００％が置き換えられたことが好ましい。
【００２５】
パーフルオロ炭素化合物のなかでも用いられ得るものは、パーフルオロデカリン（ＰＰ５）、パーフルオロ−１−メチルデカリン、パーフルオロ−ｎ−ウンデカン、パーフルオロドデカン、パーフルオロ−ｎ−オクチルシクロヘキサン、パーフルオロ−ｐ−ジイソプロピルシクロヘキサン、パーフルオロイソプロピルシクロヘキサン、パーフルオロ−ｎ−ブチルシクロヘキサンパーフルオロ−ｍ−ジイソプロピルシクロヘキサン、パーフルオロ−１，２−ジメチルシクロヘキサン、パーフルオロトリメチルシクロヘキサン、パーフルオロテトラメチルシクロヘキサン、パーフルオロ−１−メチル−４−イソプロピルシクロヘキサン、パーフルオロ−１−メチル−４−ｔ−ブチルシクロヘキサン、パーフルオロペンタデカン、パーフルオロ（メチルシクロペンタン）、パーフルオロヘキサン、パーフルオロヘプタン、パーフルオロケロセン、パーフルオロテロラデカヒドロフェナントレン、パーフルオロデカヒドロフルオレン、パーフルオロビシクロ［４．３．０］ノナン、パーフルオロ−ｅｎｄｏ−テトラヒドロシクロペンタジエン、パーフルオロアダマンタン、パーフルオロ−エチルアダマンタン、パーフルオロ−メチルアダマンタン、パーフルオロ−エチルメチルアダマンタン、パーフルオロ−エチルジメチルアダマンタン、パーフルオロ−トリエチルアダマンタン、パーフルオロ−トリメチルジアダマンタン、パーフルオロ−メチルジアダマンタン、パーフルオロ−１，３，５，７−テトラメチルアダマンタン、パーフルオロ−１，３−ジメチルアダマンタン、パーフルオロ−テトラヒドロジシクロペンタジエン、パーフルオロ−メチルビシクロ［２．２．２］オクタン、パーフルオロ−ジメチルビシクロ［２．２．２］オクタン、パーフルオロ−ピナン、パーフルオロ−カンファン、パーフルオロ−１，４，６，９−ジメタノデカリン、パーフルオロ−ビシクロ［４．３．２］ウンデカン、パーフルオロ−ビシクロ［５．３．０］デカン、パーフルオロ−ｅｘｏ−テトラヒドロジシクロペンタジエン、パーフルオロビシクロ［５．３．０］デカン、パーフルオロジメチルビシクロ［３．３．１．］ノナン、パーフルオロ−２，６−ジメチルビシクロ［３．３．１］ノナン、パーフルオロ−３−メチルビシクロ［３．３．１］ノナン、パーフルオロデカヒドロアセナフテン、パーフルオロトリメチル−ビシクロ［３．３．１．］ノナン、パーフルオロ−７−メチルビシクロ［４．３．０．］ノナン、パーフルオロ−ｎ−オクチルブロミド、パーフルオロトリブチルアミン（ＦＣ４７）、パーフルオロ−Ｎ，Ｎ−ジアルキルシクロヘキシルアミン、パーフルオロアルキルモルホリン、パーフルオロアルキルピペリジン、パーフルオロテトラヒドロフラン（ＦＣ８０）、パーフルオロ−２−ブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロエーテル（ＰＩＤ）［（ＣＦ３）２ＣＦＯＣＦ２（ＣＦ２）２ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）２］、パーフルオロエーテル（ＰｌｌＤ）［（ＣＦ３）２ＣＦＯＣＦ２（ＣＦ２）６ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）２］、パーフルオロポリマー（Ｅ３）［ＣＦ３ＣＨＦ（ＯＣＦ２Ｃ（ＣＦ３）Ｆ）２ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３］、パーフルオロパーフルオロポリマー（Ｅ４）［ＣＦ３ＣＨＦ（ＯＣＦ２Ｃ（ＣＦ３）Ｆ）３ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３］、パーフルオロエーテルポリマー（フォンブリンＹ）、
フルオロシリコンオイル
【００２６】
【化１】
2018525489.tif 000002
（式中Ｒｆは、ＣｎＦ２ｎ＋１で、ｎは１〜４の整数、ｐは室温における平均粘度が５０〜１００００ｃＳ、好ましくは５０〜１００の範囲であるような整数であり、ＲｆがＣＦ３のものはダウコーニング社からＦＳ（登録商標）１２６５として市販されている。）である。
【００２７】
パーフルオロカーボンおよびそれらの任意の誘導体は、一般に「液体」と呼ばれることがある。本明細書で使用する通りの「液体」という用語は、液体、エマルジョンおよびゲルなどの固体または気体のいずれでもない状態の化合物を組み込む包括的名称である。用語「パーフルオロカーボン」は、炭素の「環式」または「非環式」化合物を意味する。用語「それらの置換誘導体」は、酸素、窒素、塩素および臭素などの構造内に化学元素を有する置換パーフルオロカーボンを特徴とする。
【００２８】
本発明のパーフルオロカーボン液体は、「ニート（ｎｅａｔ、添加剤などを含まない）」パーフルオロカーボン液体、エマルジョン、懸濁液またはそれら自体もしくは他の溶媒との混合物中におけるパーフルオロカーボン溶液として形成されてよいと理解されるべきである。
【００２９】
前述の化合物の幾つかは周囲温度で固体であるが、それらは周囲温度で液体のものに可溶性であり、そのような混合物を使用できる。例えば、パーフルオロ−１，３−ジメチルアダマンタンは通常は固体であるが、パーフルオロトリメチルビシクロ［３．３．１］ノナンと混合して液体が形成され、即ちＤＡＷＮである。
【００３０】
有用な実質的にフッ素化または過フッ素化された材料は、周囲温度および圧力が挙げられる温度および圧力で一般に液体のものである。過フッ素化されたＣ８以下の材料およびＣ１８以上までの材料を本発明で使用できる。また種々の異なる過フッ素化された材料の混合物も使用できる。
【００３１】
上のパーフルオロカーボンは、既知の化学的または電気化学的プロセスで合成できる。好ましい過フッ素化された材料は商業的に入手可能であるか、以下の米国特許第４，１０５，７９８号明細書；第３，９１１，１３８号明細書および第３，９６２，４３９号明細書またはＨｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ社、Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（有機化学における方法）、第Ｅ１０巻−Ｏｒｇａｎｏ−Ｆｌｕｏｒｉｎｅ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ（有機フッ素化合物）、第１〜５巻（第４版）に記載される方法に従って調製できる。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態において第１流体は、１種類以上の式Ｉのメソゲン化合物を含む液晶媒体を含む。
【００３３】
【化２】
2018525489.tif 000003
式中、
Ｌ１１〜Ｌ１５は、それぞれ互いに独立にＨまたはＦであり、
Ｒ１１はアルキルであり、該基は直鎖状または分岐状で、Ｆ、ＣｌまたはＣＮで単置換または多置換されており、該基中１個以上のＣＨ２基は、それぞれの場合で互いに独立にＯおよび／またはＳ原子が互いに直接連結しにようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ０１−、−ＳｉＲ０１Ｒ０２−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＹ０１＝ＣＹ０２−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えらてよく、
Ｙ０１、Ｙ０２は、それぞれ互いに独立に、Ｆ、ＣｌまたはＣＮであり、あるいはそれらの一方はＨでよく、
Ｒ０１、Ｒ０２は、それぞれ互いに独立に、Ｈまたは１〜１２個のＣ原子を有するアルキルであり、
Ｚ１１は、−ＣＯ−Ｏ−、Ｏ−ＣＯ−、−ＯＣＦ２−または−ＣＦ２Ｏ−であり、
Ｘ１１は、ハロゲン、ＣＮ、ＳＦ５、１〜６個のＣ原子を有し単ハロゲン化もしくは多ハロゲン化されたアルキルもしくはアルコキシまたは２〜６個のＣ原子を有し単ハロゲン化、二ハロゲン化もしくは多ハロゲン化されたアルケニルを表し、
【００３４】
【化３】
2018525489.tif 000004
は、以下の群から選択する２価基を表し：
ａ）トランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレンおよび１，４’−ビシクロヘキサンジイルから成る群であって、ただし加えて１個以上の隣接しないＣＨ２基は、−Ｏ−および／または−Ｓ−で置き換えられてよく、ただし加えて１個以上のＨ原子は、Ｆで置き換えられてよく、
ｂ）１，４−フェニレンおよび１，３−フェニレンから成る群であって、ただし加えて１個または２個のＣＨ基はＮで置き換えられてよく、ただし加えて１個以上のＨ原子は、Ｆで置き換えられてよく、および
【００３５】
【化４】
2018525489.tif 000005
は、１，４−フェニレンおよび１，３−フェニレンから成る群から選択する２価基を表し、ただし加えて１個または２個のＣＨ基はＮで置き換えられてよく、ただし加えて１個以上のＨ原子は、Ｆで置き換えられてよく、
ｍは、０または１であり、
ｎは、０、１または２であり、
ｐは、０または１であり、および
ｍ＋ｎ＋ｐは、０、１または２である。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態においてＬＣ媒体は、１種類以上の式Ｉ−１の化合物を含む。
【００３７】
【化５】
2018525489.tif 000006
式中、
Ａ１２、Ｌ１１〜Ｌ１５、Ｒ１１、Ｘ１１およびＺ１１は、式Ｉで上に示す通りの意味の１つを有する。
【００３８】
化合物Ｉ−１は好ましくは、そのサブ式Ｉ−１−１およびＩ−１−２の、好ましくは式Ｉ−１−２の化合物の群から選択する。
【００３９】
【化６】
2018525489.tif 000007
式中Ｒ１１は、上で式Ｉにおいて与える意味を有し、好ましくはｎ−アルキル、最も好ましくはエチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチルまたはｎ−ヘキシルである。
【００４０】
本発明の好ましい実施形態においてＬＣ媒体は、１種類以上の式Ｉ−２の化合物を含む。
【００４１】
【化７】
2018525489.tif 000008
式中、
Ａ１１、Ｌ１１〜Ｌ１４、Ｒ１１、Ｘ１１およびＺ１１は、式Ｉで上に示す通りの意味の１つを有する。
【００４２】
本発明の好ましい実施形態においてＬＣ媒体は、式Ｉ−２−１〜Ｉ−２−５の化合物の群から選択する１種類以上のＩ−２の化合物を含む。
【００４３】
【化８】
2018525489.tif 000009
式中パラメータは、式Ｉにおいて示す通りの意味の１つを有する。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態において式Ｉ−２−１〜１−２−５の化合物は、好ましくはサブ式Ｉ−２−１ａ〜Ｉ−２−１ｃ、１−２−２ａ〜１−２−２ｆ、Ｉ−２−３ａ〜１−２−３ｃ、Ｉ−２−４ａ〜１−２−４ｆおよびＩ−２−５ａ〜１−２−５ｆの化合物の群から、より好ましくは式Ｉ−２−２ｃ、Ｉ−２−３ｃまたはＩ−２−２ｆの化合物の群から選択する。
【００４５】
【化９】
2018525489.tif 000010
【００４６】
【化１０】
2018525489.tif 000011
【００４７】
【化１１】
2018525489.tif 000012
【００４８】
【化１２】
2018525489.tif 000013
式中Ｒ１１は、上で式ＩＩで示す通りの意味の１つを有し、好ましくはｎ−アルキル、最も好ましくはエチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチルまたはｎ−ヘキシルである。
【００４９】
本発明の好ましい実施形態においてＬＣ媒体は、１種類以上の式Ｉ−３の化合物を含む。
【００５０】
【化１３】
2018525489.tif 000014
式中、
Ａ１１、Ｌ１１〜Ｌ１６、Ｒ１１、Ｘ１１およびＺ１１は、上で式Ｉで定義する通りの意味を有する。
【００５１】
式Ｉ−３の化合物は好ましくは、下から選択する。
【００５２】
【化１４】
2018525489.tif 000015
式中、Ｌ１１〜Ｌ１４、Ｒ１１およびＸ１１は、上で式Ｉに示す意味の１つを有する。
【００５３】
式中パラメータは、式Ｉにおいて示す通りの意味の１つを有する。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態において式Ｉ−３−１、Ｉ−３−２およびＩ−３−３の化合物は、サブ式Ｉ−３−１ａ〜Ｉ−３−１ｆ、Ｉ−３−２ａ〜Ｉ−３−２ｃおよびＩ−３−３ａ〜Ｉ−３−３ｆから選択する。
【００５５】
【化１５】
2018525489.tif 000016
【００５６】
【化１６】
2018525489.tif 000017
【００５７】
【化１７】
2018525489.tif 000018
本発明の好ましい実施形態においてＬＣ媒体は、１種類以上の式Ｉ−４の化合物を含む。
【００５８】
【化１８】
2018525489.tif 000019
式中、
Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｒ１１、Ｘ１１およびＺ１１は、上で式Ｉに示す通りの意味の１つを有する。
【００５９】
更に好ましい実施形態において、式Ｉ−４の化合物は好ましくは、式Ｉ−４−１またはＩ−４−２の化合物またはそれらの組み合わせから選択する。
【００６０】
【化１９】
2018525489.tif 000020
式中、
Ｒ１１、Ｌ１１〜Ｌ１３およびＸ１１は、上で式Ｉで与える対応する意味の１つを有する。
【００６１】
式Ｉ−４−１および１−４−２の化合物は好ましくは、以下のサブ式の化合物の群から選択する。
【００６２】
【化２０】
2018525489.tif 000021
【００６３】
【化２１】
2018525489.tif 000022
【００６４】
【化２２】
2018525489.tif 000023
【００６５】
【化２３】
2018525489.tif 000024
式中Ｒ１１は、上で式Ｉで与える意味を有し、好ましくはｎ−アルキル、最も好ましくはエチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチルまたはｎ−ヘキシルである。
【００６６】
本発明の好ましい実施形態においてＬＣ媒体は、１種類以上の式ＩＩの化合物を含む。
【００６７】
【化２４】
2018525489.tif 000025
式中、
Ｒ２１は、上で式ＩにおいてＲ１１に与える意味の１つを有し、
Ｘ２１は、上で式ＩにおいてＸ１１に与える意味の１つを有し、
Ａ２１は、上で式ＩにおいてＡ１１に与える意味の１つを有し、
Ａ２２は、上で式ＩにおいてＡ１２に与える意味の１つを有し、
Ｌ２１、Ｌ２４は、それぞれ互いに独立にＨまたはＦであり、
ｍは、０または１であり、
ｎは、０、１または２であり、
ｐは、０または１であり、および
ｍ＋ｎ＋ｐは、１、２または３である。
【００６８】
本発明の好ましい実施形態においてメソゲン性媒体は、式ＩＩ−１またはＩＩ−２の１種類以上の化合物またはそれらの組み合わせを含む。
【００６９】
【化２５】
2018525489.tif 000026
式ＩＩ−１の化合物は好ましくは、そのサブ式ＩＩ−１−１ａおよびＩＩ−１−１ｂの化合物の群から選択する。
【００７０】
【化２６】
2018525489.tif 000027
式中Ｒ２１は、上で式Ｉで定義する意味を有し、好ましくはｎ−ブチルまたはｎ−ペンチルである。
【００７１】
式ＩＩ−２の化合物は好ましくは、そのサブ式ＩＩ−２−１〜ＩＩ−２−８の、好ましくは式ＩＩ−２−１〜ＩＩ−２−４の、最も好ましくは式ＩＩ−２−３の化合物の群から選択する。
【００７２】
【化２７】
2018525489.tif 000028
【００７３】
【化２８】
2018525489.tif 000029
式中Ｒ２１は、上で式ＩＩで与える意味を有し、好ましくはｎ−ブチルまたはｎ−ペンチルである。
【００７４】
本出願によればアルキルまたはアルコキシ基、即ち、末端ＣＨ２基が−Ｏ−で置き換えられているアルキルは、直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、１、２、３、４、５、６、７または８個の炭素原子を有しており、従って、好ましくは、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシ、またはオクトキシであり、更には、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
【００７５】
オキサアルキル、即ち、１つの非末端のＣＨ２基が−Ｏ−で置き換えられているアルキル基は、好ましくは、例えば、直鎖状の２−オキサプロピル（即ちメトキシメチル）、２−（即ちエトキシメチル）または３−オキサブチル（即ち２−メトキシエチル）、２−、３−、または４−オキサペンチル、２−、３−、４−、または５−オキサヘキシル、２−、３−、４−、５−、または６−オキサヘプチル、２−、３−、４−、５−、６−または７−オキサオクチル、２−、３−、４−、５−、６−、７−または８−オキサノニルまたは２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−または９−オキサデシルである。
【００７６】
アルケニル基、即ち、１つ以上のＣＨ２基が−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられたアルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、２〜１０個の炭素原子を有し、従って、好ましくは、ビニル、プロパ−１−、またはプロパ−２−エチル、ブタ−１−、２−またはブタ−３−エニル、ペンタ−１−、２−、３−またはペンタ−４−エニル、ヘキサ−１−、２−、３−、４−またはヘキサ−５−エニル、ヘプタ−１−、２−、３−、４−、５−またはヘプタ−６−エニル、オクタ−１−、２−、３−、４−、５−、６−またはオクタ−７−エニル、ノナ−１−、２−、３−、４−、５−、６−、７−またはノナ−８−エニル、デカ−１−、２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−またはデカ−９−エニルである。
【００７７】
特に好ましいアルケニル基は、Ｃ２−Ｃ７−１Ｅ−アルケニル、Ｃ４−Ｃ７−３Ｅ−アルケニル、Ｃ５−Ｃ７−４−アルケニル、Ｃ６−Ｃ７−５−アルケニルおよびＣ７−６−アルケニルであり、特に、Ｃ２−Ｃ７−１Ｅ−アルケニル、Ｃ４−Ｃ７−３Ｅ−アルケニルおよびＣ５−Ｃ７−４−アルケニルである。特に好ましいアルケニル基の例は、ビニル、１Ｅ−プロペニル、１Ｅ−ブテニル、１Ｅ−ペンテニル、１Ｅ−ヘキセニル、１Ｅ−ヘプテニル、３−ブテニル、３Ｅ−ペンテニル、３Ｅ−ヘキセニル、３Ｅ−ヘプテニル、４−ペンテニル、４Ｚ−ヘキセニル、４Ｅ−ヘキセニル、４Ｚ−ヘプテニル、５−ヘキセニル、６−ヘプテニルなどである。Ｃ原子の数が５個までの基が、一般に好ましい。
【００７８】
１つのＣＨ２基が−Ｏ−基で置き換えられており、１つが−ＣＯ−で置き換えられているアルキル基の中では、これらの基は隣接していることが好ましい。よって、これらの基は、カルボニルオキシ基−ＣＯ−Ｏ−またはオキシカルボニル基−Ｏ−ＣＯ−を共に形成する。好ましくは、そのようなアルキル基は直鎖状で、２〜６個のＣ原子を有する。
【００７９】
従って、それらは、好ましくは、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセチルオキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、２−アセチルオキシエチル、２−プロピオニルオキシエチル、２−ブチリルオキシエチル、３−アセチルオキシプロピル、３−プロピオニルオキシプロピル、４−アセチルオキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、２−（メトキシカルボニル）エチル、２−（エトキシカルボニル）エチル、２−（プロポキシカルボニル）エチル、３−（メトキシカルボニル）プロピル、３−（エトキシカルボニル）プロピル、または４−（メトキシカルボニル）ブチルである。
【００８０】
２つ以上のＣＨ２基が−Ｏ−および／または−ＣＯＯ−で置き換えられているアルキル基は、直鎖状でも分岐状でも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で３〜１２個のＣ原子を有する。従って、それは、好ましくは、ビス−カルボキシ−メチル、２，２−ビス−カルボキシ−エチル、３，３−ビス−カルボキシ−プロピル、４，４−ビス−カルボキシ−ブチル、５，５−ビス−カルボキシ−ペンチル、６，６−ビス−カルボキシ−ヘキシル、７，７−ビス−カルボキシ−ヘプチル、８，８−ビス−カルボキシ−オクチル、９，９−ビス−カルボキシ−ノニル、１０，１０−ビス−カルボキシ−デシル、ビス−（メトキシカルボニル）−メチル、２，２−ビス−（メトキシカルボニル）−エチル、３，３−ビス−（メトキシカルボニル）−プロピル、４，４−ビス−（メトキシカルボニル）−ブチル、５，５−ビス−（メトキシカルボニル）−ペンチル、６，６−ビス−（メトキシカルボニル）−ヘキシル、７，７−ビス−（メトキシカルボニル）−ヘプチル、８，８−ビス−（メトキシカルボニル）−オクチル、ビス−（エトキシカルボニル）−メチル、２，２−ビス−（エトキシカルボニル）−エチル、３，３−ビス−（エトキシカルボニル）−プロピル、４，４−ビス−（エトキシカルボニル）−ブチル、５，５−ビス−（エトキシカルボニル）−ヘキシルである。
【００８１】
ＣＮまたはＣＦ３によって一置換されているアルキルまたはアルケニル基は、好ましくは直鎖状である。ＣＮまたはＣＦ３による置換は所望の位置でよい。
【００８２】
ハロゲンによって少なくとも一置換されているアルキルまたはアルケニル基は、好ましくは直鎖状である。ハロゲンは好ましくはＦまたはＣｌであり、多置換の場合、好ましくはＦである。得られる基は、ペルフルオロ化された基も含む。一置換の場合、ＦまたはＣｌ置換は何れの所望の箇所でも構わないが、好ましくはω−位である。末端Ｆ置換の直鎖状基の特に好ましい例は、フルオロメチル、２−フルオロエチル、３−フルオロプロピル、４−フルオロブチル、５−フルオロペンチル、６−フルオロヘキシルおよび７−フルオロヘプチルである。しかしながら、Ｆの他の位置が除外されている訳ではない。
【００８３】
ハロゲンはＦ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩを意味し、好ましくはＦまたはＣｌで、最も好ましくはＦである。
【００８４】
式ＩおよびＩＩの化合物は、専門家に既知の通常の方法で入手可能である。出発物質は商業的に入手可能であるか、公表された方法で入手可能である。
【００８５】
好ましくは本発明による第１流体は、式ＩおよびＩＩの化合物の群から選択する１種類以上の化合物を含む。
【００８６】
本発明による第１流体中の個々の化合物の濃度は、好ましくは０．５％以上〜７０％以下の範囲内、より好ましくは１％以上〜６０％以下の範囲内、最も好ましくは５％以上〜５０％以下の範囲内である。
【００８７】
第１流体は、式ＩおよびＩＩの化合物の群から選択される１種類以上の化合物の混合物を好ましくは、７０％以上〜１００．０％以下、好ましくは８０％以上〜１００．０％以下、最も好ましくは９０％以上〜１００．０％以下の範囲内の合計濃度で含む。
【００８８】
特に第１流体は、式Ｉの１種類以上の化合物の混合物を好ましくは、４０％以上〜１００．０％以下、好ましくは６０％以上〜９０％以下、最も好ましくは８０％以上〜９０％以下の範囲内の合計濃度で含む。
【００８９】
第１流体が１種類以上の式ＩＩの化合物を含む場合、これらの化合物の合計濃度は好ましくは、１％以上〜３０％以下、好ましくは５％以上〜２５％以下、最も好ましくは１０％以上〜２０％以下の範囲内である。
【００９０】
好ましい実施形態を下に示す：
・第１流体は、１種類、２種類、３種類または４種類以上の式Ｉの、好ましくは式Ｉ−１の化合物を含む、および／または
・第１流体は、１種類または２種類以上の式ＩＩの、好ましくは式ＩＩ−２の化合物を含む。
【００９１】
式ＩおよびＩＩの化合物は、無色で、安定であり、お互いおよび他の液晶材料と容易に混和する。
【００９２】
式ＩおよびＩＩの化合物の最適な混合比は、所望の特性、式ＩまたはＩＩの成分の選択および存在してよい任意の他の成分の選択に実質的に依存する。上に与える範囲内の適切な混合比は、場合に応じて容易に決定できる。
【００９３】
第１流体中の式ＩおよびＩＩの化合物の合計量は、多くの場合重要ではない。従って混合物は、種々の特性を最適化する目的で１種類以上の更なるメソゲン化合物を含み得る。そのような化合物は、当業者に既知である。しかしながら一般に、動作電圧および動作温度範囲に対する観察される効果は、式ＩおよびＩＩの化合物の合計濃度が高いほど高い。
【００９４】
特に好ましい実施形態において本発明による媒体は、式ＩおよびＩＩのそれぞれの１種類以上の化合物を含む。式Ｉの化合物との好ましい相乗効果の結果、特に有利な特性となる。特に式Ｉおよび式ＩＩの化合物を含む混合物は、低い作動電圧で区別される。
【００９５】
本発明による媒体中で使用できる式ＩおよびＩＩの個々の化合物は、既知であるか、既知の化合物に類似して調製できる。
【００９６】
他の好ましい実施形態において第１流体は、式Ｉおよび／またはＩＩの化合物の群から選択する１種類以上の化合物、および追加して非メソゲン化合物を含む。
【００９７】
前記非メソゲン化合物は、光学部品の必要性に応じて第１流体の特性を適合させるために使用され、好ましくは高沸点有機液体、好ましくは３−フェノキシトルエン、ブトキシベンゼン、ベンジルメチルエーテル、ベンジルエチルエーテル、ベンジルプロピルエーテル、ベンジルブチルエーテル、１，４−ベンゾジオキサン、ジプロポキシベンゼン、２，５−ジメトキシトルエン、４−エチルフェノレート、１，２，４−トリメトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン、１，３−ジメトキシベンゼン、ジベンジルエーテル、４−ｔｅｒｔ．−４−ブチルアニソール、アニソール、フェネトール、２−メトキシトルエン、３−メトキシトルエン、４−メトキシトルエン、２，２−ジメチル−１，３−ベンゾジオキソール、１，８−シネオール、２，３−ジヒドロ−２−メチルベンゾフラン、２，３−ジヒドロベンゾフラン、３，５−ジメチルアニソール、２，５−ジメチルアニソール、４−エチルアニソール、１，２−メチレンジオキシベンゼンから選択する。
【００９８】
液体とは、物質が室温よりも低い融点を有することを意味する。
【００９９】
本発明による高沸点とは、常圧での液体の沸点が１５０℃以上、好ましくは１８０℃以上、最も好ましくは２００℃以上であることを意味する。
【０１００】
本発明の好ましい実施形態において第１流体は、ネマチック液晶である。
【０１０１】
他の好ましい実施形態において第１流体は、室温で等方性である。
【０１０２】
更に第１流体の誘電率は、１００〜１０００以上、より好ましくは２００〜５００以上であることが好ましい。
【０１０３】
本発明に従って使用できる液晶混合物は、それ自体慣用の方法で、例えば１種類以上の式Ｉの化合物を、１種類以上の式ＩＩの化合物とまたは更なる液晶化合物および／または添加物と混合して調製する。一般により少量で使用される所望量の成分を、主成分を構成する成分に有利には昇温して溶解する。また有機溶媒中、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール中の成分の溶液を混合し、完全に混合後、例えば蒸留で溶媒を再び除去することも可能である。本発明は更に、本発明によるＬＣ媒体の調製方法に関する。
【０１０４】
本発明および特に以下の例において、メソゲン化合物の構造を頭文字とも呼ばれる略号を用いて示す。これらの頭文字において、化学式は、下の表Ａ〜Ｃを使用して次の通り略記される。全ての基ＣｎＨ２ｎ＋１、ＣｍＨ２ｍ＋１およびＣｌＨ２ｌ＋１またはＣｎＨ２ｎ−１、ＣｍＨ２ｍ−１およびＣｌＨ２ｌ−１は、それぞれｎ、ｍおよびｌ個のＣ原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルケニル、好ましくは１Ｅ−アルケニルを、それぞれ表す。表Ａには化合物の核構造の環要素に使用されるコードを列記し、一方、表Ｂには連結基を示す。表Ｃには、左手または右手の末端基のためのコードの意味を与える。頭文字は、第１のハイフンおよび左手の末端基のためのコードと、それに続く任意要素である連結基と共に環要素のためのコードと、第２のハイフンおよび右手の末端基のためのコードとから構成される。表Ｄには、それらのそれぞれの略号と共に化合物の構造を図解する。
【０１０５】
【表１】
2018525489.tif 000030
【０１０６】
【表２】
2018525489.tif 000031
【０１０７】
【表３】
2018525489.tif 000032
【０１０８】
【表４】
2018525489.tif 000033
表中、ｎおよびｍは、それぞれ整数を表し、３つの点「．．．」は、この表からの他の略号のためのスペースである。
【０１０９】
以下の表に、それらのそれぞれの略号と共に、例示構造を示す。これらは、略号の規則の意味を図解するために示される。それらは、更に、好ましく使用される化合物を表す。
【０１１０】
【表５】
2018525489.tif 000034
【０１１１】
【表６】
2018525489.tif 000035
【０１１２】
【表７】
2018525489.tif 000036
【０１１３】
【表８】
2018525489.tif 000037
【０１１４】
【表９】
2018525489.tif 000038
【０１１５】
【表１０】
2018525489.tif 000039
表中、ｎは好ましくは互いに独立に、１〜７、好ましくは２〜６の整数を表す。
【０１１６】
以下の表、表Ｅに、本発明によるメソゲン媒体において安定剤として使用できる例示化合物を示す。
【０１１７】
【表１１】
2018525489.tif 000040
【０１１８】
【表１２】
2018525489.tif 000041
【０１１９】
【表１３】
2018525489.tif 000042
本発明の好ましい実施形態において、メソゲン媒体は、表Ｅからの化合物群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【０１２０】
以下の表、表Ｆに、本発明によるメソゲン媒体においてキラルドーパントとして好ましく使用できる例示化合物を示す。
【０１２１】
【表１４】
2018525489.tif 000043
【０１２２】
【表１５】
2018525489.tif 000044
本発明の好ましい実施形態において、液晶媒体は、表Ｆからの化合物群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【０１２３】
本出願によるメソゲン媒体は、好ましくは、上の表からの化合物から成る群より選択される、２種類以上、好ましくは４種類以上の化合物を含む。
【０１２４】
本発明による液晶媒体は、好ましくは、
・表Ｄからの化合物群より選択される、７種類以上、好ましくは８種類以上の化合物、好ましくは、３種類以上好ましくは４種類以上の異なる式を有する化合物
を含む。
【０１２５】
基板は流体を閉じ込め得る任意の適切な材料から作製してよく、好ましくはガラスなどの光学的に等方な材料（即ち、複屈折を有さないもの）である。
【０１２６】
基板の厚さは、好ましくは０．１ｍｍ〜３ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍ、最も好ましくは１．０ｍｍ〜１．５ｍｍである。基板は好ましくは、可視光の領域で透明である。
【０１２７】
流体封入体は、好ましくは分離した層でそれぞれ互いに対して配置される非混和性液体の形態である第１および第２流体受け入れる内部容積を有する。第１流体は液晶材料であり、第２流体は非導電性液体、好ましくは実質的にフッ素化された液体である。好ましい実施形態において液晶が等方状態にあるときは、液晶および第２流体の両者が光に対して実質的に透明であり、それぞれが他の流体と違う異なる屈折率を有し、液晶が複屈折性であるときは液晶の一軸性屈折率の少なくとも一方は第２流体の屈折率と異なる。
【０１２８】
第１および第２の電極は好ましくは、互いに噛み合って互いに対向するように配置された少なくとも１対の櫛形の電極を含む櫛型電極である。電極の幅は、好ましくは５〜２４０μｍ、より好ましくは１０〜１５０μｍ、最も好ましくは２５〜１００μｍであり、それぞれ電極について同じでも異なっもよく、好ましくは同じでよい。電極間ギャップは、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは５〜７５μｍ、最も好ましくは１０〜５０μｍであり、それぞれギャップについて同じでも異なっもよく、好ましくは同じでよい。
【０１２９】
好ましくは電極間ギャップは、電極線幅より０．９〜０．１、より好ましくは０．２５〜０．７５、最も好ましくは０．４〜０．６の範囲内の倍数だけ小さい。電極は好ましくは透明であり、好適な透明導電材料、好ましくはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ、ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ、ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ、Ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＲｕＯ２またはＰＥＤＯＴ、最も好ましくはＩＴＯから作製してよい。電極は好ましくは、１００Ω／□未満の１平方当たりの抵抗を有する。
【０１３０】
本発明の好ましい改良形態においては、電極（２０、２１）からの電荷注入に対して保護するため、または液晶のウェッティングを促進するために高い透明性を有するポリマー層（３０）、好ましくはポリイミドまたはテフロン（登録商標）で電極を覆う。更に前記ポリマー層は、液晶の好ましい配向を促進するための液晶配向層（ラビングされたポリイミド）であることが好ましいことであり得る。
【０１３１】
好ましくは、上部基板（１１）は未処理である。
【０１３２】
更に上部基板は、高い透明性を有するポリマー層（３１）、好ましくはポリイミドまたはテフロン（登録商標）で覆われていることが好ましいことであり得る。
【０１３３】
本明細書において「透明」とは、物質または物質に入射する光の全てでないにしても大部分が著しく減衰せずにそこを通過することを材料または物質が許すことを指すと意味すると解する。また更に「光」、「入射光」および関連する用語が特に可視光を全て指すものとして理解されるべきであるが、電磁スペクトルの他の領域からの他の放射、例えば紫外および赤外線も含んでよい。
【０１３４】
本発明の全ての実施形態において印加する電圧は、直流または交流のいずれでもよく、好ましくは交流である。
【０１３５】
図２は、図１のデバイスの第１および第２電極に電圧を印加する効果を図解している。電圧を印加すると、第１流体（４０）および第２流体（４０）間の界面に静的な皺が形成され、皺の高さは電圧の関数である。
【０１３６】
電圧を印加した結果として、第１流体（４０）および第２流体（４１）間の界面は周期波の形状をとっており、よって一連の円筒レンズを形成している。皺の高さは電圧に依存するので、これらの円筒レンズの焦点距離は電極に印加する電圧を変化させた結果として制御可能に調整できる。
【０１３７】
第１および第２電極（２０、２１）間の印加電圧をゼロに低下または減少すると、システムは図１に示す初期状態に戻る。
【０１３８】
以下の略語および記号を使用する：
ｎｅ                        ２０℃および５８９ｎｍにおける異常屈折率、
ｎｏ                        ２０℃および５８９ｎｍにおける正常屈折率、
Δｎ                        ２０℃および５８９ｎｍにおける光学異方性、
ε⊥                        ２０℃および１ｋＨｚにおけるダイレクタに垂直なな誘電感受率、
ε‖                        ２０℃および１ｋＨｚにおけるダイレクタに平行な誘電感受率、
Δε                        ２０℃および１ｋＨｚにおける誘電異方性、
ｃｌ．ｐ．、Ｔ（Ｎ，Ｉ）    透明点（℃）。
【０１３９】
特に明記しない限り本出願における全ての濃度は重量パーセントで示され、溶媒なしで対応する混合物全体についてである。
【０１４０】
特に明記しない限り、例えば融点Ｔ（Ｃ，Ｎ）、スメクチック（Ｓ）からネマチック（Ｎ）相への転移Ｔ（Ｓ，Ｎ）および透明点Ｔ（Ｎ，Ｉ）などの本出願で示す全ての温度値は、摂氏（℃）で示される。ｍ．ｐ．は融点を表し、ｃｌ．ｐ．は透明点である。更に、Ｃは結晶状態、Ｎはネマチック相、Ｓはスメクチック相およびＩは等方相である。これらの記号間のデータは遷移温度を表す。
【０１４１】
全ての物理的特性は、「Ｍｅｒｃｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ，  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ（メルク液晶、液晶の物理的特性）」１９９７年１１月、メルク社、ドイツ国ダルムシュタット市に従って決定するおよび決定したもので、それぞれの場合で他に明示しない限り２０℃の温度に適用され、Δｎは５８９ｎｍで決定し、Δεは１ｋＨｚで決定する。
【０１４２】
個々の化合物の液晶特性は他に示さない限り、濃度１０％でネマチックホスト混合物ＺＬＩ−４７９２（メルク社、ダルムスタット市から商業的に入手可能）中で決定する。
【０１４３】
「室温」は他に示さない限り、２０℃を意味する。
【実施例】
【０１４４】
下の実施例は本発明を何ら限定することなく例示する。
【０１４５】
液晶混合物Ｍ−１を以下の通り調製する。
【０１４６】
【表１６】
2018525489.tif 000045
液晶混合物Ｍ−２を以下の通り調製する。
【０１４７】
【表１７】
2018525489.tif 000046
等方性液体ＴＴＥおよび商業的に入手可能な液晶Ｅ７と比較して、Ｍ−１およびＭ−２の特性を表１にまとめる。
【０１４８】
【表１８】
2018525489.tif 000047
表１に示した材料から円筒レンズ部品を以下の態様で製作し、特性を解析した。
【０１４９】
最初に単一の流体での実験を行い、効果を実証し、第１流体（４０）を使用して第２流体（４１）を適用しないレンズ部品の特性を解析した。単一の流体での実験は、ホウケイ酸ガラススライド基板を用いて行った。約１００オーム／平方の抵抗率のインジウム錫酸化物の厚さ約２５ｎｍの層で、基板をプレコートした。このコーティングは、Ｐｒａｚｉｓｉｏｎｓ  Ｇｌａｓ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｋ社、イーザーローン市、ドイツ国によって商業的に提供された。標準的なフォトリソグラフィーの手順を使用してインジウム錫酸化物層をエッチングしパターニングして、同一平面の櫛型ストライプ電極（図１の２０、２１に対応する）のアレイならびにコンタクトパッドを作製した。正のｙ方向に基板の一方側のインジウムスズ酸化物コンタクトパッドに電極（２０）を接続し、負のｙ方向に基板の他方側の他のコンタクトパッドに電極（２１）を接続した。典型的には１２ｍｍ×１２ｍｍの領域をカバーする基板の正方形領域上に、電極（２０）および（２１）を共に配置し、交互配置した。厚さ約０．８μＭのフォトレジスト層（市販材料ＳＵ８−１０、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社、ニュートン市、マサチューセッツ州、米国）で基板および電極をコートし、ＵＶ照射および加熱に曝露して硬化した。コンタクトパッドの上からＳＵ８−１０層を除去した。「Ｇｉｌｓｏｎ  Ｐｉｐｅｔｍａｎ」マイクロピペット（Ｇｉｌｓｏｎ社、ミドルトン市、米国）を使用して、液体の液滴を基板の電極領域上に分配した。コンタクトパッドを介して交互の電極に印加された典型的には１０ｋＨｚの周波数を有する正弦波電圧を用いて、デバイスの電気的アドレスを行った。間の電極は、他のコンタクトパッドを介してアース電位に接続した。ＰＺＤ７００Ａ−１増幅器（Ｔｒｅｋ社、メディナ市、ニューヨーク州、米国）に接続した波形発生器で、電圧を提供した。Ｍ−１およびＭ−２については典型的には２５Ｖ（ｒｍｓ）を超え、Ｅ７またはＴＴＥについては典型的には１２５Ｖ（ｒｍｓ）を超える振幅の電圧を印加すると、共に配置された櫛型電極の最上部上の領域内の基板をコートする薄層を形成するまで流体フィルムが広がった。電圧の振幅を更に増加して、フィルムの流体−空気表面上の皺の振幅を増加させた。標準的なＵＳＢビデオカメラ（例えば、ＤＣＣ１６４５Ｃ、ＴｈｏｒＬａｂｓ社、イーリー市、英国）を使用し拡散白色光側面照射下で、流体の最上部上の皺が見えるように典型的には１０倍対物レンズを取り付け、液体フィルムの側面画像をｙ方向から撮影した。異なるｒｍｓの振幅の電圧を印加して流体フィルムの最上部における領域上に焦点を合わせることで、これらの画像より皺の頂部から底部への振幅を計測でき、図３のデータを得た。ＬＥＤからのコリメート白色光で下から基板を照らしながら、典型的にはｚ方向から見下ろす１０倍対物レンズが取り付けられた標準的なＵＳＢビデオカメラで基板の上面視点を使用して、図４の縦軸の焦点距離の値を得た。ＵＳＢビデオカメラの高さは、ｚ方向にマイクロメータで操作される並進ステージを使用して調整した。最初に、流体がない領域の基板の最上部上にカメラの焦点を合わせた。電圧下で広がった流体を含有する領域上に位置するまで、カメラを横に動かした。次いで鮮明で平行に焦点の合った一連の光の線が見えるまで、カメラの高さを上昇した。図４に示すように焦点距離の正の方向では、上昇した高さの距離を記録した。基板上に焦点を合わせた際に、その位置に対してカメラの高さを低下した以外は同様のプロセスを使用して、図４に示すように負の方向における焦点距離を記録した。
【０１５０】
所定の電圧に対して液晶Ｅ７および極性液体ＴＴＥと比較して、液体材料Ｍ−１およびＭ−２を使用することで、より高い皺の振幅を達成できることが図３から見て取れる。
【０１５１】
これに対応してＭ−１またはＭ−２を使用する場合、図４に示す通り比較的低い電圧で焦点距離を短くできる。
【０１５２】
＜第２流体の適用＞
図４についての上記の通り同一の実験技術および基板を使用して、図５に示すデータを記録した。相違点は、液晶流体Ｍ−１（図２の流体４０）の広がった層上に液体パーフルオロデカリン（図２の流体４１）の層が留まり浸漬するように容器を基板に接着したことである。
【０１５３】
第２流体としてのパーフルオロデカリンの層で、第１流体としてＬＣ混合物Ｍ−１の厚さ約２０μｍのフィルム（電極：線幅８０μｍ、ギャップ４０μｍ）を覆った。
【０１５４】
図５から見て取れる通りスイッチ挙動（即ち、電圧の印加による焦点距離の変化）は、第２液体層の添加後も同様である。
【図１】
2018525489.tif 000052
【図２】
2018525489.tif 000053
【図３】
2018525489.tif 000054
【図４】
2018525489.tif 000055
【図５】
2018525489.tif 000056
【国際調査報告】
2018525489.tif 000057
2018525489.tif 000058
2018525489.tif 000059